JP3742537B2 - Tool changing device and tool changing method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械などにおける主軸に取り付けられた工具を交換する工具交換装置および工具交換方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
工作機械などにおいては加工作業に複数の工具を用いるが、一般に、これらの複数の工具は工具マガジンに収納されている。そして、必要に応じて工具マガジンから工具を取り出し、工具交換装置によって主軸に取り付けられた工具と交換して加工作業が行われる。
【0003】
従来、このような工具交換装置に関連して、特開平11−58612号公報においては、工具交換装置を備える工具マガジンが開示されている。この工具マガジンは、フレーム上に立設される固定式であり、複数のラックユニットを有するラックを備えている。また、ラック装置の各収納位置に対して、工具を把持して搬送するロボット装置と、ラック装置と工具交換位置との間で工具を搬送する旋回アームを有するシフタを備えている。さらには、ラックユニットは、工具のフランジ部が工具の軸線に直交する方向に着脱されるグリッパを備えるというものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記公報に開示されている工具マガジンにおける工具自動交換装置のように、従来における工具自動交換装置は、一般に複合カム装置などの複雑な機構を有するものである。そして、工具自動交換装置自身がシフトや旋回などの動作を行っている。したがって、工具自動交換装置自体の構造が複雑とならざるを得ず、そのため故障も発生しやすい。
【0005】
また、工具自動交換装置における旋回アームに工具を取り付ける際、把持部材によって工具を把持しているが、この把持部材を駆動するためのアクチュエータを別途必要とする。そのため、アクチュエータを駆動するための動作時間が必要になるなどの問題があった。
【0006】
そこで、本発明の主な課題は、複合カム装置などの複雑な機構の装置を用いる必要のない工具交換装置とすることにより、故障の発生などを防止し、もって信頼性の向上を図ることにある。また、工具を把持する把持装置を用いる際に、把持装置を駆動するためのアクチュエータなどを別途設ける必要がないようにすることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための請求項1に係る発明は、主軸に装着された工具を、他の工具と交換する工具交換アームを備え、かつ、複数の工具保持部が形成された工具マガジンを有するとともに、この工具マガジンにおける前記工具保持部に保持されている前記工具を取り出し、前記工具交換アームへの工具交換位置まで移動して前記工具交換アームに対して受け渡しを行う工具ローダが設けられ、前記工具交換アームにおける一端側および他端側に、前記工具交換位置で、前記工具ローダとの間で工具の受け渡しを行い、そして前記主軸への工具取付位置で、前記主軸との間で工具の受け渡しを行う工具把持部がそれぞれ形成されている工具交換装置であって、
前記工具ローダおよび前記主軸は、それぞれ前記工具交換アームの長手方向に沿って移動可能とされ、前記工具交換アームは、その中心部を軸として回転運動のみをするように回動可能に支持され、前記工具把持部は、前記工具交換アームの長手方向外側に向けて開口するように形成される開閉可能なクランプアームを備え、このクランプアームは、その中央部において開閉可能に枢着され、当該開閉枢着部を境とする一端外側に前記工具を把持する工具把持部材を備え、さらに、前記工具把持部は、前記クランプアームによって前記工具を把持したときに、その把持状態をロックするロック装置を備え、かつ、このロック装置による前記工具のロック状態を解除するロック解除機構を備え、前記ロック装置は、前記クランプアームの前記開閉枢着部を境とする他端内側における前記クランプアームの間に回動自在に設けられるロックレバーと、このロックレバーに設けられて、前記開閉枢着部を開閉軸とする前記クランプアームの前記工具把持部材の開放を不能な状態にロックするロック突起と、を備え、前記ロック解除機構は、前記ロック突起が向き合ったときに嵌入して、前記クランプアームの前記開放不能なロック状態を解除するように前記クランプアームに設けられるロック解除孔と、前記主軸を、前記工具交換アームの長手方向外側から該工具交換アームに近づける方向に移動させて、前記クランプアームが前記主軸に取り付けられている前記工具を把持する際に、前記主軸の前記移動に伴って、前記ロック突起が前記ロック解除孔とそれぞれ向き合って嵌入する方向に前記ロックレバーを回動させるカムと、を備えて構成されていることを特徴とする工具交換装置にある。
【0008】
請求項1に係る本発明の工具交換装置によれば、工具マガジンの工具保持部から工具ローダで搬送されてくる工具と主軸に取り付けられている工具を交換する際、工具ローダおよび主軸を、工具交換アームの長手方向外側からその一端側および他端側に近づける方向にそれぞれ移動させることで、該一端側および他端側に外向きに開口するように形成されているそれぞれの工具把持部に、前記工具をそれぞれ把持させることができる。
また、工具ローダで搬送されてくる工具と主軸に取り付けられている工具を工具把持部のクランプアームによってそれぞれ把持したときに、この把持状態はロック装置の回動自在なロックレバーに設けられているロック突起によって開放不能にロックされる。そして、工具交換アームに近づくように移動(たとえば、工具交換アームの外側から近づくように移動)する工具ローダおよび主軸の移動に伴う。たとえば、主軸の移動に伴って、該主軸に設けられているカムが、ロックレバーに相対的に移動当接するその動きによってロックレバーを回動させることで、該ロックレバーのロック突起がクランプアームに設けられ ているロック解除孔にそれぞれ向き合い嵌入することによってクランプアームのロック状態が解除され、クランプアームに把持されていた工具は主軸に取り付けられる交換作業が行なわれる。
【0009】
請求項2に係る発明は、前記工具ローダは、前記各工具保持部が一方向に開口した状態で直線上に配列されている工具マガジンに沿って直進して移動するようにしたことを特徴とする工具交換装置にある。
【0010】
請求項2に係る発明によれば、工具ローダとして直進移動するいわゆるリニアマガジンを用いることにより、主軸に対してあらたに取り付ける工具を容易に搬送することができる。
【0011】
請求項3に係る発明は、前記工具マガジンにおける工具保持部は、複数の工具を水平に並べて保持するように形成されているとともに、各工具に形成されているシャンクの形状と噛み合う形状となるように形成されていることを特徴とする工具交換装置である。
【0012】
請求項3に係る発明では、工具マガジンにおける工具保持部を工具に形成されたシャンクと噛み合う形状としているので、工具マガジンに工具を収容しているときにも、工具の落下などを効果的に防止することができる。
【0013】
請求項4に係る発明の工具交換方法は、主軸に装着された工具を、工具交換アームによって他の工具と交換する工具交換方法において、
工具マガジンに保持された前記工具を、工具ローダで取り出して、該工具ローダによって前記工具交換アームの一端側または他端側が位置する工具交換位置よりも前記工具交換アームの長手方向外側位置まで搬送し、前記工具交換アームの他端側または一端側が位置する工具取付位置よりも前記工具交換アームの長手方向外側に位置する前記主軸、および前記工具交換位置よりも前記工具交換アームの長手方向外側に位置する前記工具ローダをそれぞれ前記工具取付位置および前記工具交換位置まで移動させ、前記工具ローダによって搬送されてきた前記工具および前記主軸に取り付けられている前記工具を、前記工具交換アームの一端側および他端側に、該工具交換アームの長手方向外側に向けて開口するように形成された工具把持部によってそれぞれ把持させた後、前記工具ローダおよび前記主軸を後方に向けて移動退避させ、その後、前記工具交換アームを回転させて、前記工具交換位置における前記一端側の工具把持部または他端側の工具把持部を前記工具取付位置側に移動させるとともに、この工具取付位置における前記他端側の工具把持部または一端側の工具把持部を前記工具交換位置側に移動させ、つぎに、前記工具ローダおよび前記主軸を前進させ、それぞれ工具交換位置および工具取付位置に移動復帰させることにより、前記工具ローダおよび前記主軸にそれぞれ工具を取り付けるようにしたことを特徴とする工具交換方法にある。
【0014】
請求項4に係る本発明の工具交換方法によれば、工具マガジンの工具保持部から工具ローダによって搬送されてくる工具と主軸に取り付けられている工具とを交換する際、工具ローダおよび主軸を、工具交換アームの長手方向外側からその一端側および他端側に近づける方向にそれぞれ移動させることで、該一端側および他端側に外向きに開口するように形成されているそれぞれの工具把持部に前記工具をそれぞれ把持させ、その後に、工具交換アームを単に回転運動させるのみで、交換作業を行なうことができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら、具体的に説明する。
図1は、本発明に係る工具マガジンを備えるマシニングセンタの正面図、図2はその平面図、図3はその右側面図、図4はその左側面図である。
図1および図2に示すように、加工機械、たとえばマシニングセンタのベース1上にはコラム2が矢印Zで示す前後方向および図示せずの左右方向に移動自在に配設され、このコラム2には主軸ヘッド3が矢印Yで示す上下方向に移動可能に支持されている。また、主軸ヘッド3には主軸4が回動自在に支持されており、その先端にはドリルなどの工具Tが着脱可能に装着されている。
そして、主軸ヘッド3が図1に二点鎖線で示す下方の加工位置に移動された状態で主軸4が回転し、図示しないテーブル上のワークに対してコラム2が移動して、工具Tによってワークに所定の加工が施される。主軸ヘッド3の上方には、本発明に係る工具交換装置5が配設されている。
【0016】
また、ベース1の上には、鉛直部11Aと水平部11Bとからなるフレーム11が立設されており、フレーム11における水平部11Bの端部は主軸ヘッド3の上方位置まで延在している。このフレーム11の水平部11Bの端部における主軸ヘッド3の上方位置には、図3に示すように、工具交換装置5の主要部を構成する工具交換アーム12が、その長手方向中央部を通り、主軸4の軸線と平行な軸回りに回動可能となるように支持されている。
さらに、工具交換アーム12の両端には、それぞれ工具把持部13,14が形成されている。工具交換アーム12の回動動作によって、主軸4側の工具取付位置P1における工具T1と、いわゆるリニアマガジンタイプの工具ローダ16によって工具マガジン15から工具交換位置P2に移送された工具T2とが工具把持部14,13によって把持されて同時に脱着交換されるようにしている
【0017】
フレーム11における水平部11B上には、横長平板形状の工具マガジン15が設けられ、主軸4の軸線方向に延在している。さらに、工具マガジン15の上側縁に沿って、工具保持部である複数の保持溝15a,15a…が形成されており、水平な直線上に所定ピッチで配列され、それぞれ同一方向の上方に向かって開口している。
また、工具マガジン15における保持溝15a,15a…には、それぞれ工具ポット17,17が配備されており、これらの工具ポット17,17…によって工具が保持されている。
【0018】
さらに、フレーム11における鉛直部11Aの後方には、昇降装置18が設けられているとともに、補助工具マガジン19が設けられている。そして、図示しない昇降用モータを駆動させることにより、チェーン18Aを介して補助工具マガジン19に備えられている工具ポット17に保持された工具Tを上方に移動させ、工具ローダ16に取り付けることができるように構成されている。
【0019】
また、図1,図2および図4,図5に示す工具ローダ16の一部を構成する移動体21は、工具受渡し位置P3と工具交換アーム12に対応する工具交換位置P2との間において、ボールねじ22およびガイドレール23,23を介してフレーム11の水平部11B上に前後方向に直線移動可能に支持されている。
さらに、ボールねじ22が移動用モータ24によって回動されて、移動体21が前後方向に移動される。そして、移動体21の移動を補助するケーブルベア25が設けられている。
【0020】
図2に示すように、工具ローダ16を構成する回動体26は移動体21上に回動可能に支持され、その一部には係合ピン26Aが移動体21を貫通して突設されている。カム溝27はボールねじ22に沿って延びるようにフレーム11の水平部11Bに形成されているとともに、工具交換アーム12と対応する側に埋設されたカム板28上に形成されている。このカム板28上に形成されたカム溝27は、湾曲部27Aとなっている。
そして、前記カム溝27には回動体26の係合ピン26Aが係合され、移動体21が工具交換アーム12と対応する一端側である右端側に移動されたとき、カム板28における湾曲部27Aの作用により、係合ピン26Aを介して回動体26に図2に矢印Aで示すように、反時計方向の回動力が生起される。
【0021】
また、回動体26上には、図4および図5に示すように、一対の把持アーム31,31が移動体21の移動方向に離間して垂設されるとともに、フック部材32が取り付けられている。さらに、回動体26の上には、工具マガジン15に備えられた工具Tを工具交換アーム12に受け渡すための受け渡し用シリンダ33が水平状態で支持されている。
【0022】
シリンダ33のピストンロッド34には、揺動アーム35が回動自在に連結されており、この揺動アーム35は、支持アーム36の基部に支持されている。この揺動アーム35にフック部材32が回動自在に連結されることにより、フック部材32の上下動機構が形成されている。
なお、回動体26には取付アーム37を介して一対の把持アーム31が固定され、この把持アーム31に沿ってフック部材32が上下動する。
【0023】
そして、シリンダ33によりフック部材32が下方位置に移動された状態で、図1に示すように、移動体21が工具マガジン15の各保持溝15aなどと対応する位置に移動されたとき、図4に示すように、工具ポット17上のピン17Aがフック部材32に係合される。そして、受け渡し用シリンダ33によって、フック部材32を上昇させることにより、工具ポット17が、把持アーム31,31間に挿入把持される。
【0024】
その後、工具ローダ16の把持アーム31,31で工具ポット17を把持した状態で、移動体21の移動によって工具交換位置P2と対応する前進位置に移動される。すると、係合ピン26Aとカム溝27の湾曲部27Aとの係合により、工具ローダ16の回動体21が図2に矢印Aで示す反時計方向に回動される。これにより、工具Tはその軸線が主軸4の軸線方向と合致した工具交換位置P2に位置される。
次いで、工具ローダ16および主軸4が工具交換アーム12の長手方向に沿ってそれぞれ近づくように移動することにより、主軸4と工具ローダ16の工具ポット17との間で、工具T1,T2が同時に着脱交換される。
その後、工具ローダ16が移動体21の移動によって後方位置に復帰すると、カム溝27の作用により、工具ローダ16上の工具Tはその軸線が横向きになるように回動体26とともに回動される。そして、工具マガジン15における所定の保持溝15aに収納される。
【0025】
ここで、工具ローダの他の形態について説明する。なお、上記の工具ローダ16と同一の作用を有する部材については、同一の番号を付してその詳細な説明を省略する。
図6に示すように、他の形態に係る工具ローダ16′は、ボールネジ機構40によって工具ポット17を上下動させるものである。ボールネジ機構40は、ボールネジ41を備えており、ボールネジ41には移動ブロック42がねじ込まれており、ボールネジ41の作用によって上下動する構成になっている。
【0026】
また、ボールネジ41の側方には、ガイドレール43が立設されており、移動ブロック42には、ガイドレール43に沿って移動するガイド44が嵌め込まれている。さらに、移動ブロック42には、工具ポット17を把持するフック部材45が固定されている。
そして、水平フレーム46に固設されたボールネジ駆動モータ47を起動させると、ボールネジ41が回動し、ガイドレール43に沿ってガイド44および移動ブロック42が上下動する。この移動ブロック42の上下動により、フック部材45が工具ポット17を上下に移動する。
さらに、工具交換位置P2では、ボールネジ機構40によって、工具ポット17に取り付けられた工具Tを下降させて、図1等に示す工具交換アーム12における工具把持部13に挿入するようになっている。
【0027】
次に、本発明における工具交換装置5の作用について図1、図2および図3を用いて説明する。
工具ローダ16によって搬送され、カム溝27によってその向きを変えられた工具T2は、工具交換アーム12の一端側(図3における上側の工具交換位置P2)に位置する。一方、このとき主軸4に取り付けられた工具T1は、工具交換アーム12の他端側(図3における下側の工具取付位置P1)に位置する。
そして、工具ローダ16を工具交換アーム12に向けて下降移動させると同時に、主軸4(主軸ヘッド3)を工具交換アーム12に向けて上昇移動させる(図1の二点鎖線から実線の状態)。すると、工具ローダ16に把持された工具T2が工具交換アーム12における工具把持部13に把持される。その一方、主軸4に取り付けられた工具T1は、工具交換アーム12における工具把持部14に把持される。そして、工具T1,T2がそれぞれ工具把持部13,14に把持されたら、工具ローダ16および主軸4(主軸ヘッド3)をそれぞれの工具T1,T2が受け渡し把持された前記工具把持部13,14から離れる後方に向けて同時に移動退避させる。たとえば、主軸4の場合は、図8(d)に示すように、その軸線に沿って後方に向けて移動退避させる。これによって、主軸4に取り付けれていた工具T(T1)は工具交換アーム12の工具把持部14に受け渡し把持されることとなる。
【0028】
続いて、工具交換アーム12を天地が逆になるように、180°回転させる。この回転により、工具T2が工具取付位置P1側に位置し、工具T1が工具交換位置P2側に位置することになる。
その後、工具ローダ16および主軸4(主軸ヘッド3)を前進させ、それぞれの工具交換位置P2および工具取付位置P1に移動復帰させることにより、主軸4に工具T2が取り付けられるとともに、工具ローダ16には工具T1が取り付けられる。そして、工具ローダ16を上昇移動させるとともに、主軸4(主軸ヘッド3)を図1に示す矢印Y方向に下降移動させ、工具交換アーム12を90°回転させることにより、工具Tの交換が完了する。
【0029】
次に、本発明の好適な実施形態として、工具交換アーム12における工具把持部13,14の構造について説明する。なお、両者はほぼ同一の構造を有するので、工具把持部14側を用いてその構造を説明する。
図7および図8に示すように、工具把持部14は、クランプアーム51,52を備えている。このクランプアーム51,52は、その長手方向ほぼ中央部位において、連結リンク53を介してそれぞれ開閉回動自在に枢着されている。そして、図7に示すように、クランプアーム51,52は、連結リンク53による開閉枢着部Pを境とするその一端外側(図7および図8では下端部側)に工具把持部材51A,52Aを備えて、工具Tを把持したり、開放するように形成されている。
【0030】
さらに、工具把持部14は、クランプアーム51,52によって前記工具Tを把持したときに、その把持状態をロックするロック装置を備え、かつ、このロック装置による工具Tのロック状態を解除するロック解除機構を備えている。
【0031】
ロック装置は、図7および図8に示すロックレバー54と、このロックレバー54に設けられるロック突起54A,54Bと、で形成されている。
ロックレバー54は、クランプアーム51,52の開閉枢着部Pを境とするその他端内側(図7および図8では上端部側)における該クランプアーム51,52の間において回動自在に設けられる。
ロック突起54A,54Bは、開閉枢着部Pを軸とするロックレバー54の回動円周上 部位に形成されて、ロックレバー54の回動により後記するロック解除孔51a,52aと向き合うことなく、該ロック解除孔51a,52aから外れた状態でクランプアーム51,52を開放不能にロックするようになっている。
【0032】
ロック解除機構は、図7および図8に示すように、クランプアーム51,52に設けられるロック解除孔51a,52aと、主軸ヘッド3に備えられるカム55と、で構成されている。
ロック解除孔51a,52aは、ロックレバー54のロック突起54A,54Bがそれぞれ向き合ったときに嵌入して(図8(b)および(c)参照)、クランプアーム51,52の開放不能なロック状態を解除するように、クランプアーム51,52の開閉枢着部Pを境とするその他端内側(図7および図8では上端部側)における前記ロック突起54A,54Bと対応するロックレバー54の回動円周上部位に形成されている。
【0033】
カム55は、図8に示すように、主軸ヘッド3を、工具交換アーム12の長手方向外側から該長手方向に沿って、該工具交換アーム12の工具把持部13または14に近づける方向(図8(a)に示す矢印Y方向)に上昇移動させて、図8(c)に示すように、クランプアーム51,52が主軸4に取り付けられている工具Tを把持する際に、主軸ヘッド3の前記上昇移動に伴って、ロックレバー54に設けたれているロック突起54A,54Bが前記ロック解除孔51a,52aとそれぞれ向き合って嵌入する方向にロックレバー54をスプリング56の付勢力に抗して回動させるように主軸ヘッド3に備えられている。
【0034】
図7および図8に示すスプリング57は、クランプアーム51,52の他端内側間に図示のように取り付けられている。
【0035】
つぎに、主軸4に取り付けられている工具Tを、該主軸4から受け取る際の工具取付位置P1における工具把持部14の作用を図7および図8を参照しながら簡単に説明する。 まず、図7(a)および図8(a)に示すように、工具Tを把持する前のクランプアーム51,52の工具把持部材51A,52Aは閉じた状態にある。また、ロックレバー54のロック突起54A,54Bは、ロック解除孔51a,52aと向き合うことなく、該ロック解除孔51a,52aから外れた状態にあり、工具把持部材51A,52Aは閉じられた状態でロックされている。
【0036】
続いて、図7(a)に示すように、主軸ヘッド3が工具交換アーム(12)の長手方向外側から該長手方向に沿って工具把持部14に近づくように矢印Yで示す方向に上昇移動する。
そして、図7(b)および図8(b)に示すように、クランプアーム51,52の工具把持部材51A,52Aが主軸4に取り付けられている工具Tを把持しようとする状態まで主軸ヘッド3がさらに上昇移動し、この上昇移動に伴い主軸ヘッド3に設けられているカム55が工具把持部14のロックレバー54に対して相対的に上昇当接する。すると、図7(b)に示すように、ロックレバー54はスプリング56に抗して上方に向けて回動され、ロックレバー54のロック突起54A,54Bが図8(b)に示すように、ロック解除孔51a,52aに向き合ってクランプアーム51,52のロック状態が解除される。これによって、クランプアーム51,52の工具把持部材51A,52Aは開放可能となり、工具Tを把持することができる状態となる。
【0037】
このようにして、主軸4に取り付けられていた工具Tが、工具交換アーム12の工具把持部14に把持されるその受け渡しが完了すると、図7(d)に示すように、主軸ヘッド3は移動退避させる。つまり、主軸4をその軸線に沿って工具把持部14から離れる矢印Zで示す後方に向けて移動退避させると、この移動に伴いロックレバー54からカム55 が離れて、スプリング56によってロックレバー54が下方に回動する。これにより、図8(d)に示すように、ロックレバー54のロック突起54A,54Bがそれぞれロック孔51a,52aから外れて、クランプアーム51,52が開放不能となり、工具Tを把持したクランプアーム51,52の把持状態がロックされる。
【0038】
一方、同様の作用により、工具ローダ16側でも工具を把持する。そして、図示はしないが、このまま工具把持アーム12を回転させて、工具の交換を行う。さらに、工具を主軸4に取り付ける際には、前記した工程と逆の工程を経ることにより、工具を主軸4に取り付けることができる。
【0039】
続いて、本発明において、工具ポットを用いる必要のない工具マガジンの例について説明する。図9に示すように、工具マガジン60に形成された溝61には、工具Tにおけるツールシャンクのグリップ部TGと嵌合する形状に形成されている。さらには、工具が回転するのを防止するための回り止め62が形成されている。
【0040】
この工具マガジン60では、図9に示すように、工具マガジン60に形成された溝61にツールシャンクのグリップ部TGを嵌入する。ツールシャンクのグリップ部TGが溝61に嵌合することにより、工具マガジン60から工具Tが落下することはない。かくして、工具ポットを用いることなく、工具を保持することができる。
【0041】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。たとえば、工具交換アームにおける工具把持部を3つあるいはそれ以上とすることができる。また、工具ローダとして、いわゆるリニアマガジンタイプのものを用いたが、他の態様のものを用いることもできる。
【0042】
【発明の効果】
以上のとおり、請求項1に係る本発明の工具交換装置によれば、工具ローダによって搬送されてくる工具と主軸に取り付けられている工具とを交換するときに、工具交換アームの回転のみで行なうことができる。これにより、従来装置のように、工具交換アームを進退移動させるための複雑な機構などを設ける必要がなくなることで、簡素な構成による工具交換装置とすることができる。よって、故障などの発生が少ない信頼性の向上を実現することが可能となる。
また、工具交換アームの一端側および他端側に形成されている工具把持部によって落下などがない状態で確実に把持した状態で工具ローダおよび主軸から工具を受け取り把持し、そして、把持した工具を工具交換アームの回転によって工具交換位置および工具取付位置へと移動させた後に、工具ローダおよび主軸に取り付けることができる。
しかも、工具把持部を開放不能に保持するロックとロック解除を、主軸の移動に伴うカムのロックレバーに対する相対的な移動当接によって行なわれるようにしたことで、工具を把持させるために工具交換アームを駆動させるアクチュエータなどを別途に設ける必要がなくなる。
【0043】
また、請求項2に係る本発明の工具交換装置によれば、工具ローダとして直進移動するいわゆるリニアマガジンを用いることにより、主軸に対してあらたに取り付ける工具を容易に搬送することができる。
【0044】
請求項3に係る本発明の工具交換装置によれば、工具マガジンにおける工具保持部を、工具に形成されたシャンクと噛み合う形状としているので、工具マガジンに工具を収容しているときにも、工具の落下などを効果的に防止することができる。
【0045】
請求項4に係る本発明の工具交換方法によれば、従来装置のように、工具交換アームを 進退移動させるための複雑な機構などを設ける必要がなくなることで、簡素な構成にすることができる。よって、故障などの発生を効果的に防ぐことができ、その結果、信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る工具交換装置を備えるマシニングセンタの正面図である。
【図2】 本発明に係る工具交換装置を備えるマシニングセンタの平面図である。
【図3】 本発明に係る工具交換装置を備えるマシニングセンタの右側面図である。
【図4】 本発明に係る工具交換装置を備えるマシニングセンタの左側面図である。
【図5】 工具ローダの平面図である。
【図6】 工具ローダの他の例の側断面図である。
【図7】 工具交換アームの工具把持部の把持作用を示す正断面図である。
【図8】 工具交換アームの工具把持部の把持作用を示す側面図である。
【図9】 工具マガジンの拡大斜視図である。
【符号の説明】
1 ベース
2 コラム
3 主軸ヘッド
4 主軸
5 工具交換装置
11 フレーム
12 工具交換アーム
13,14 工具把持部
15 工具マガジン
15a 保持溝(工具保持部)
16 工具ローダ
17 工具ポット
51,52 クランプアーム
51A,52A 工具把持部材
51a,52a ロック解除孔(ロック解除機構)
53 連結リンク
54 ロックレバー(ロック装置)
54A,54B ロック突起(ロック装置)
55 カム(ロック解除機構)
T(T1,T2) 工具
P 開閉枢着部
P1 工具取付位置
P2 工具交換位置
P3 工具受渡し位置
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a tool changer and a tool change method for changing a tool attached to a spindle in a machine tool or the like.
[0002]
[Prior art]
  In a machine tool or the like, a plurality of tools are used for machining operations. Generally, a plurality of these tools are stored in a tool magazine. Then, if necessary, the tool is taken out from the tool magazine, and the tool is replaced with a tool attached to the main shaft by a tool changer to perform a machining operation.
[0003]
  Conventionally, in relation to such a tool changer, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-58612 discloses a tool magazine including a tool changer. This tool magazine is fixed on a frame and includes a rack having a plurality of rack units. In addition, a robot apparatus that grips and conveys the tool and a swivel arm that conveys the tool between the rack apparatus and the tool change position are provided for each storage position of the rack apparatus. Furthermore, the rack unit is provided with a gripper in which the flange portion of the tool is attached and detached in a direction perpendicular to the axis of the tool.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
  However, like a tool automatic changer in a tool magazine disclosed in the above publication, a conventional tool automatic changer generally has a complicated mechanism such as a composite cam device. The automatic tool changer itself performs operations such as shifting and turning. Therefore, the structure of the automatic tool changer itself has to be complicated, and failure is likely to occur.
[0005]
  Also toolsAutomaticWhen the tool is attached to the swivel arm in the exchange device, the tool is gripped by the gripping member, but an actuator for driving the gripping member is required separately. Therefore, there has been a problem that an operation time for driving the actuator is required.
[0006]
  Accordingly, the main problem of the present invention is to prevent the occurrence of a failure and improve reliability by using a tool changer that does not require the use of a complex mechanism device such as a composite cam device. is there. In addition, when using a gripping device that grips the tool, an actuator for driving the gripping device is provided separately.InThe purpose is to eliminate the need to provide them.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  The invention according to claim 1 for solving the above-described problem has a tool magazine provided with a tool changing arm for exchanging a tool mounted on the main shaft with another tool and having a plurality of tool holding portions formed therein. And a tool loader that takes out the tool held in the tool holding portion in the tool magazine, moves to the tool change position to the tool change arm, and delivers the tool change arm to the tool change arm. The tool is exchanged with the tool loader at the tool change position on one end side and the other end side of the tool change arm, and the tool is exchanged with the spindle at the tool mounting position on the spindle. A tool changer in which a tool gripper is formed,
  Each of the tool loader and the main shaft is movable along the longitudinal direction of the tool change arm, and the tool change arm is centered on the center thereof.Just to rotateThe tool gripper includes a clamp arm that is openable and closable so as to open outward in the longitudinal direction of the tool change arm, and the clamp arm can be opened and closed at the center thereof. And a tool gripping member for gripping the tool on one outer side with the opening / closing pivot joint as a boundary, and the tool gripping portion grips the tool when gripped by the clamp arm. A locking device that locks the state, and a lock release mechanism that releases the locked state of the tool by the locking device, and the locking device is located on the inner side of the other end with the opening / closing pivot joint portion of the clamp arm as a boundary. And a lock lever provided rotatably between the clamp arms, and the clamp provided on the lock lever and having the opening / closing pivot part as an opening / closing axis. It includes a locking projection for locking the disabling condition of opening of the tool-holding member Npuamu, wherein the unlocking mechanism, the locking projectionsFaced each otherThe lock release hole provided in the clamp arm and the main shaft are inserted into the tool change arm from the longitudinal outer side of the tool change arm so as to release the lock state of the clamp arm that cannot be opened. When the clamp arm is moved in the approaching direction and grips the tool attached to the main shaft, the lock protrusion is inserted into the lock release hole so as to face each other as the main shaft moves. And a cam for rotating the lock lever.
[0008]
According to the tool changer of the present invention according to claim 1, when exchanging the tool carried by the tool loader from the tool holding part of the tool magazine and the tool attached to the spindle, the tool loader and the spindle are connected to the tool. By moving each of the exchange arms in the direction approaching the one end side and the other end side from the outside in the longitudinal direction, each tool gripping part formed to open outward on the one end side and the other end side, Each of the tools can be gripped.
Further, when the tool transported by the tool loader and the tool attached to the spindle are respectively gripped by the clamp arm of the tool gripping portion, this gripping state is provided on a rotatable lock lever of the lock device. It is locked so as not to be opened by the locking protrusion. And it accompanies the movement of the tool loader and the spindle that move so as to approach the tool changing arm (for example, move so as to approach from the outside of the tool changing arm). For example, with the movement of the main shaft, the cam provided on the main shaft rotates the lock lever by the movement of the cam that moves relative to the lock lever, so that the lock protrusion of the lock lever moves to the clamp arm. Provided The lock state of the clamp arm is released by being fitted into the respective lock release holes, and the tool held by the clamp arm is exchanged to be attached to the main shaft.
[0009]
  The invention according to claim 2The tool loader is configured to move straight along a tool magazine arranged in a straight line with the tool holding portions opened in one direction.In the tool changer.
[0010]
  According to the invention of claim 2,By using a so-called linear magazine that moves straight as a tool loader, a newly attached tool can be easily transported to the spindle.
[0011]
  The invention according to claim 3The tool holder in the tool magazine is formed so as to hold a plurality of tools side by side, and is formed so as to mesh with the shape of the shank formed in each tool. ToIt is a tool changer.
[0012]
  In the invention according to claim 3,Since the tool holding portion in the tool magazine is configured to mesh with the shank formed on the tool, the tool can be effectively prevented from dropping even when the tool is housed in the tool magazine.
[0013]
  The tool change method of the invention according to claim 4 is a tool change method in which the tool mounted on the spindle is replaced with another tool by a tool change arm.
  The tool held in the tool magazine is taken out by a tool loader, and conveyed by the tool loader to a position outside the tool change arm in the longitudinal direction from the tool change position where one end side or the other end side of the tool change arm is located. The main shaft located on the outside in the longitudinal direction of the tool exchange arm with respect to the tool mounting position on which the other end side or one end side of the tool exchange arm is located, and located on the outside in the longitudinal direction of the tool exchange arm with respect to the tool exchange position. The tool loader to be moved is moved to the tool mounting position and the tool changing position, respectively, and the tool and the tool attached to the spindle are transported by the tool loader to one end side of the tool changing arm and the other. A tool gripping portion formed on the end side so as to open toward the outside in the longitudinal direction of the tool change arm. After gripped respectively Te, in the tool loader and the spindle is moved retreated toward the rear, then by rotating the tool changing arm, the tool exchange positionOn the one end sideTool grip orThe other end sideThe tool gripping part of the tool is moved to the tool mounting position side, and at the tool mounting position.On the other end sideTool grip orThe tool grip on one endThe tool is moved to the tool change position side, and then the tool loader and the main shaft are moved forward, and the tool is attached to the tool loader and the main shaft by moving and returning to the tool change position and the tool mounting position, respectively. There is a tool change method characterized by the above.
[0014]
  According to the tool changing method of the present invention according to claim 4, when exchanging the tool transported by the tool loader from the tool holding portion of the tool magazine and the tool attached to the spindle, the tool loader and the spindle are By moving the tool changer arm from the outside in the longitudinal direction toward the one end side and the other end side of the tool change arm, each tool gripping portion formed to open outwardly on the one end side and the other end side is provided. Each of the tools is gripped, and then a tool change arm isJust rotate itThus, the replacement work can be performed.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
  1 is a front view of a machining center having a tool magazine according to the present invention, FIG. 2 is a plan view thereof, FIG. 3 is a right side view thereof, and FIG. 4 is a left side view thereof.
  As shown in FIGS. 1 and 2, a column 2 is provided on a base 1 of a processing machine, for example, a machining center.Indicated by arrow ZBack and forth andNot shownThe column 2 is provided with a spindle head 3 so as to be movable in the left-right direction.Move up and down as indicated by arrow YSupported as possible. A main shaft 4 is rotatably supported by the main shaft head 3, and a tool T such as a drill is detachably attached to the tip of the main shaft 4.
  And the spindle head 3 is shown in FIG.Two pointsAt the lower machining position indicated by the chain lineMoveIn this state, the spindle 4 rotates, the column 2 moves relative to the workpiece on the table (not shown), and the workpiece T is subjected to predetermined machining by the tool T. A tool changer 5 according to the present invention is disposed above the spindle head 3.
[0016]
  Further, a frame 11 composed of a vertical portion 11 </ b> A and a horizontal portion 11 </ b> B is erected on the base 1, and an end portion of the horizontal portion 11 </ b> B in the frame 11 extends to a position above the spindle head 3. . At a position above the spindle head 3 at the end of the horizontal portion 11B of the frame 11, as shown in FIG. 3, a tool changing arm 12 constituting the main part of the tool changing device 5 passes through the central portion in the longitudinal direction. The main shaft 4 is supported so as to be rotatable around an axis parallel to the axis of the main shaft 4.
  Further, tool gripping portions 13 and 14 are formed at both ends of the tool changing arm 12, respectively.. Tool change arm 12, The tool T1 at the tool attachment position P1 on the spindle 4 side and the tool T2 transferred from the tool magazine 15 to the tool change position P2 by the so-called linear magazine type tool loader 16 are used as the tool gripping portions 14 and 13. It is gripped by and removed and replaced at the same timeLike.
[0017]
  On the horizontal portion 11B of the frame 11, a horizontally long flat plate-shaped tool magazine 15 is provided and extends in the axial direction of the main shaft 4. Further, a plurality of holding grooves 15 a, 15 a... That are tool holding portions are formed along the upper edge of the tool magazine 15, arranged at a predetermined pitch on a horizontal straight line, and each upward in the same direction. It is open.
  Further, tool pots 17, 17 are provided in the holding grooves 15 a, 15 a... In the tool magazine 15, and the tools are held by these tool pots 17, 17.
[0018]
  Further, an elevating device 18 is provided behind the vertical portion 11A in the frame 11, and an auxiliary device is provided.toolA magazine 19 is provided. The auxiliary tool magazine 19 is provided via the chain 18A by driving a lifting motor (not shown).ingThe tool T held in the tool pot 17 can be moved upward and attached to the tool loader 16.
[0019]
  The moving body 21 constituting a part of the tool loader 16 shown in FIGS. 1, 2, 4, and 5 is located between the tool delivery position P <b> 3 and the tool change position P <b> 2 corresponding to the tool change arm 12. A ball screw 22 and guide rails 23 and 23 are supported on the horizontal portion 11B of the frame 11 so as to be linearly movable in the front-rear direction.
  Further, the ball screw 22 is rotated by the moving motor 24, and the moving body 21 is moved in the front-rear direction. And the cable bear 25 which assists the movement of the mobile body 21 is provided.
[0020]
  As shown in FIG.A rotating body 26 constituting the tool loader 16 is rotatably supported on the moving body 21, and an engaging pin 26 </ b> A projects through the moving body 21 at a part thereof. The cam groove 27 is formed in the horizontal portion 11 </ b> B of the frame 11 so as to extend along the ball screw 22, and is formed on a cam plate 28 embedded on the side corresponding to the tool change arm 12. A cam groove 27 formed on the cam plate 28 forms a curved portion 27A.
  When the engaging pin 26A of the rotating body 26 is engaged with the cam groove 27 and the moving body 21 is moved to the right end side, which is one end side corresponding to the tool changing arm 12, the bending portion of the cam plate 28 is obtained. By the action of 27A, a counterclockwise turning force is generated in the rotating body 26 through the engaging pin 26A as shown by an arrow A in FIG.
[0021]
  Further, as shown in FIGS. 4 and 5, a pair of gripping arms 31 and 31 are vertically suspended on the rotating body 26 in the moving direction of the moving body 21 and a hook member 32 is attached. Yes. Further, on the rotating body 26, a delivery cylinder 33 for delivering the tool T provided in the tool magazine 15 to the tool change arm 12 is supported in a horizontal state.
[0022]
  A swing arm 35 is rotatably connected to the piston rod 34 of the cylinder 33, and the swing arm 35 is supported by a base portion of a support arm 36. This swing arm35The hook member 32 is pivotally connected to the hook member 32 to form a vertical movement mechanism for the hook member 32.
  The rotating body 26 is connected to a pair of attachment arms 37.GripArm 31 is fixed and thisGripThe hook member 32 moves up and down along the arm 31.
[0023]
  The hook member 32 is moved to the lower position by the cylinder 33.MoveIn the stateAs shown in FIG.When the moving body 21 is moved to a position corresponding to each holding groove 15a of the tool magazine 15,As shown in FIG.A pin 17 </ b> A on the tool pot 17 is engaged with the hook member 32. Then, the hook member 32 is raised by the delivery cylinder 33.MakeThus, the tool pot 17 is inserted and held between the holding arms 31 and 31.
[0024]
  Thereafter, in a state where the tool pot 17 is gripped by the gripping arms 31 and 31 of the tool loader 16, the tool 21 is moved to a forward position corresponding to the tool change position P <b> 2 by the movement of the moving body 21. Then, due to the engagement between the engagement pin 26A and the curved portion 27A of the cam groove 27, the rotating body 21 of the tool loader 16 is shown in FIG.With arrow AIt is turned counterclockwise as shown. As a result, the tool T is positioned at the tool change position P <b> 2 where the axis of the tool T matches the axial direction of the main shaft 4.
  Subsequently, the tool loader 16 and the main shaft 4 are moved so as to approach each other along the longitudinal direction of the tool changing arm 12, so that the tools T <b> 1 and T <b> 2 are simultaneously attached and detached between the main shaft 4 and the tool pot 17 of the tool loader 16. Exchanged.
  Thereafter, when the tool loader 16 returns to the rear position by the movement of the moving body 21, the tool T on the tool loader 16 is rotated together with the rotating body 26 so that the axis line thereof is in the horizontal direction by the action of the cam groove 27. Then, the tool is stored in a predetermined holding groove 15 a in the tool magazine 15.
[0025]
  Here, another form of the tool loader will be described. In addition, about the member which has the same effect | action as said tool loader 16, the same number is attached | subjected and the detailed description is abbreviate | omitted.
  As shown in FIG. 6, a tool loader 16 ′ according to another embodiment moves the tool pot 17 up and down by a ball screw mechanism 40. The ball screw mechanism 40 includes a ball screw 41, and a moving block 42 is screwed into the ball screw 41 and is configured to move up and down by the action of the ball screw 41.
[0026]
  A guide rail 43 is erected on the side of the ball screw 41, and a guide 44 that moves along the guide rail 43 is fitted in the moving block 42. Further, a hook member 45 that holds the tool pot 17 is fixed to the moving block 42.
  When the ball screw drive motor 47 fixed to the horizontal frame 46 is activated, the ball screw 41 rotates and the guide 44 and the moving block 42 move up and down along the guide rail 43. As the moving block 42 moves up and down, the hook member 45 moves the tool pot 17 up and down.
  Further, at the tool change position P2, the tool T attached to the tool pot 17 is lowered by the ball screw mechanism 40 and inserted into the tool gripping portion 13 in the tool change arm 12 shown in FIG.
[0027]
  Next, the operation of the tool changer 5 in the present inventionFIG.This will be described with reference to FIGS.
  The tool T2 conveyed by the tool loader 16 and changed in its direction by the cam groove 27 is one end side of the tool changing arm 12 (the upper side in FIG. 3).Tool change position P2). On the other hand, the tool T1 attached to the main shaft 4 at this time is the other end side of the tool changing arm 12 (the lower side in FIG. 3).Tool mounting position P1).
  Then, the tool loader 16 is moved downward toward the tool change arm 12, and at the same time, the spindle 4 (spindle head 3) is moved upward toward the tool change arm 12.(The state from the two-dot chain line in FIG. 1 to the solid line). Then, the tool T2 gripped by the tool loader 16 is gripped by the tool gripping portion 13 in the tool change arm 12. On the other hand, the tool T1 attached to the spindle 4 is gripped by the tool gripping portion 14 in the tool change arm 12. When the tools T1 and T2 are gripped by the tool gripping portions 13 and 14, respectively, the tool loader 16 and the spindle 4 (spindle head 3) are moved.Each tool T1, T2 is directed toward the rear away from the tool gripping portions 13, 14 that have been handed and gripped.at the same timeMoveEvacuate.For example, in the case of the main shaft 4, as shown in FIG. 8D, the main shaft 4 is moved and retracted rearward along the axis. As a result, the tool T (T1) attached to the spindle 4 is transferred and gripped to the tool gripping portion 14 of the tool exchange arm 12.
[0028]
  Subsequently, the tool change arm 12 is rotated 180 ° so that the top and bottom are reversed. By this rotation, the tool T2 becomesTool mounting position P1 sideAnd the tool T1 isTool change position P2 sideWill be located.
  Thereafter, the tool loader 16 and the spindle 4 (spindle head 3) are moved forward to the respective tool change position P2 and tool attachment position P1.MoveBy returning, the tool T2 is attached to the spindle 4, and the tool T1 is attached to the tool loader 16. Then, the tool loader 16 is raisedMoveAnd let the spindle 4(Spindle head 3) in the direction of arrow Y shown in FIG.DescentMoveThen, the tool change arm 12 is rotated by 90 ° to complete the change of the tool T.
[0029]
  Next, as a preferred embodiment of the present invention, the structure of the tool gripping portions 13 and 14 in the tool changing arm 12 will be described. Since both have almost the same structure, the tool gripping part14 sideThe structure will be described using.
  As shown in FIGS. 7 and 8, the tool gripping portion14Includes clamp arms 51 and 52. This clamp arm 51,52 are pivotally attached to each other through a connecting link 53 at a substantially central portion in the longitudinal direction. As shown in FIG. 7, the clamp arms 51 and 52 have tool gripping members 51 </ b> A and 52 </ b> A on one end outside (the lower end side in FIGS. 7 and 8) at the opening / closing pivot P by the connecting link 53. It is formed so that the tool T may be grasped or released.
[0030]
  Further, the tool gripping portion 14 includes a lock device that locks the gripping state when the tool T is gripped by the clamp arms 51 and 52, and the lock release that releases the lock state of the tool T by the lock device. It has a mechanism.
[0031]
  The lock device is formed by a lock lever 54 shown in FIGS. 7 and 8 and lock protrusions 54A and 54B provided on the lock lever 54.
  The lock lever 54 is rotatably provided between the clamp arms 51 and 52 on the inner side of the other end (upper end side in FIGS. 7 and 8) with the opening / closing pivot part P of the clamp arms 51 and 52 as a boundary. .
The lock protrusions 54A and 54B are on the rotation circumference of the lock lever 54 with the opening / closing pivot P as an axis. The clamp arms 51 and 52 are formed so as to be unlocked without being opposed to the lock release holes 51a and 52a, which will be described later, by turning the lock lever 54, in a state where they are removed from the lock release holes 51a and 52a. It has become.
[0032]
  As shown in FIGS. 7 and 8, the lock release mechanism includes lock release holes 51 a and 52 a provided in the clamp arms 51 and 52, and a cam 55 provided in the spindle head 3.
  The lock release holes 51a and 52a are inserted when the lock protrusions 54A and 54B of the lock lever 54 face each other (see FIGS. 8B and 8C), and the clamp arms 51 and 52 cannot be opened. The lock lever 54 corresponding to the lock protrusions 54A and 54B on the inner side of the other end (upper end side in FIGS. 7 and 8) with the opening / closing pivot portion P of the clamp arms 51 and 52 as a boundary is released. It is formed on the moving circle.
[0033]
  As shown in FIG. 8, the cam 55 moves the spindle head 3 closer to the tool gripping portion 13 or 14 of the tool change arm 12 along the longitudinal direction from the outside in the longitudinal direction of the tool change arm 12 (FIG. 8). When the clamp arms 51 and 52 hold the tool T attached to the spindle 4 as shown in FIG. 8C, the spindle head 3 is moved upward in the direction indicated by the arrow Y in FIG. Along with the upward movement, the lock lever 54 is rotated against the urging force of the spring 56 in a direction in which the lock protrusions 54A and 54B provided on the lock lever 54 are fitted to face the lock release holes 51a and 52a, respectively. The spindle head 3 is provided so as to be moved.
[0034]
  The spring 57 shown in FIGS. 7 and 8 is attached between the other ends of the clamp arms 51 and 52 as shown.
[0035]
  Next, the operation of the tool gripping portion 14 at the tool attachment position P1 when the tool T attached to the main shaft 4 is received from the main shaft 4 will be briefly described with reference to FIGS.  First, as shown in FIG. 7A and FIG. 8A, the clamp arm 51 before the tool T is gripped., 52The tool gripping members 51A and 52A are in a closed state. The lock protrusions 54A and 54B of the lock lever 54 areUnlocking holeFacing 51a, 52aWithout being in a state of being removed from the unlock holes 51a and 52a,The tool gripping members 51A and 52A areIn a closed stateLocked.
[0036]
  continue,As shown in FIG. 7A, the spindle head 3 moves upward in the direction indicated by the arrow Y so as to approach the tool gripping portion 14 along the longitudinal direction from the outside in the longitudinal direction of the tool changing arm (12).
Then, as shown in FIGS. 7B and 8B, the spindle head 3 until the tool gripping members 51 </ b> A and 52 </ b> A of the clamp arms 51 and 52 try to grip the tool T attached to the spindle 4. Is further moved upward, and the cam 55 provided on the spindle head 3 is raised and brought into contact with the lock lever 54 of the tool gripping portion 14 with the upward movement. Then, as shown in FIG. 7B, the lock lever 54 is rotated upward against the spring 56, and the lock protrusions 54A and 54B of the lock lever 54 are moved as shown in FIG. The clamp arms 51 and 52 are unlocked while facing the lock release holes 51a and 52a. As a result, the tool gripping members 51A and 52A of the clamp arms 51 and 52 areThe tool T can be opened and the tool T can be gripped.
[0037]
  Thus, when the tool T attached to the spindle 4 is gripped by the tool gripping portion 14 of the tool changing arm 12, the spindle head 3 moves as shown in FIG. Evacuate. That is, when the main shaft 4 is moved and retracted along the axis toward the rear as indicated by the arrow Z away from the tool gripping portion 14, the cam 55 is moved from the lock lever 54 along with this movement. And the lock lever 54 is rotated downward by the spring 56. As a result, as shown in FIG.The lock projections 54A and 54B of the lock lever 54 are disengaged from the lock holes 51a and 52a, respectively, so that the clamp arms 51 and 52 cannot be opened, and the gripping state of the clamp arms 51 and 52 that grip the tool T is locked.
[0038]
  On the other hand, due to the same action, the tool loader 16 also has a tool.TGrip. Although not shown, the tool gripping arm 12 is rotated as it is, and the tool isTExchange. In addition, toolsTWhen attaching to the main shaft 4, the tool can be attached to the main shaft 4 through a process reverse to the above-described process.
[0039]
  Next, an example of a tool magazine that does not require the use of a tool pot in the present invention will be described. As shown in FIG. 9, the groove 61 formed in the tool magazine 60 is formed in a shape that fits with the grip portion TG of the tool shank in the tool T. Furthermore, toolsTA rotation stopper 62 is formed to prevent the rotation.
[0040]
  In the tool magazine 60, as shown in FIG. 9, the grip portion TG of the tool shank is inserted into the groove 61 formed in the tool magazine 60. The tool T is not dropped from the tool magazine 60 by fitting the grip portion TG of the tool shank into the groove 61. Thus, the tool can be held without using the tool pot.
[0041]
  The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this embodiment. For example, the number of tool grips in the tool change arm can be three or more. Moreover, although what was called a linear magazine type was used as a tool loader, the thing of another aspect can also be used.
[0042]
【The invention's effect】
  As aboveAccording to the tool changer of the present invention according to claim 1, when exchanging the tool conveyed by the tool loader and the tool attached to the spindle, it can be performed only by rotating the tool change arm. This eliminates the need for providing a complicated mechanism for moving the tool change arm forward and backward as in the conventional device, thereby providing a tool change device with a simple configuration. Therefore, it is possible to improve the reliability with few occurrences of failures.
In addition, the tool gripping part formed on one end side and the other end side of the tool change arm receives and grips the tool from the tool loader and the spindle while securely gripping without dropping, and After being moved to the tool change position and the tool attachment position by the rotation of the tool change arm, it can be attached to the tool loader and the spindle.
  In addition, the lock and unlock to hold the tool gripper in an unopenable state is performed by the relative movement contact of the cam lock lever with the movement of the main shaft, so that the tool can be changed to grip the tool. There is no need to separately provide an actuator or the like for driving the arm.
[0043]
  Further, according to claim 2Tool changer of the present inventionAccording toBy using a so-called linear magazine that moves straight as a tool loader, a tool that is newly attached to the spindle can be easily transported.
[0044]
  According to claim 3Tool changer of the present inventionAccording toSince the tool holding portion in the tool magazine has a shape that meshes with the shank formed on the tool, even when the tool is housed in the tool magazine, it is possible to effectively prevent the tool from dropping.
[0045]
  According to claim 4Tool changing method of the present inventionAccording toA tool change arm like a conventional device Since it is not necessary to provide a complicated mechanism for moving forward and backward, a simple configuration can be achieved. Therefore, the occurrence of a failure or the like can be effectively prevented, and as a result, the reliability can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a machining center including a tool changer according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a machining center including a tool changer according to the present invention.
FIG. 3 is a right side view of a machining center including a tool changer according to the present invention.
FIG. 4 is a left side view of a machining center including a tool changer according to the present invention.
FIG. 5 is a plan view of the tool loader.
FIG. 6 is a side sectional view of another example of a tool loader.
FIG. 7 is a front sectional view showing a gripping action of a tool gripping portion of a tool exchange arm.
FIG. 8 is a side view showing the gripping action of the tool gripping portion of the tool exchange arm.
FIG. 9 is an enlarged perspective view of a tool magazine.
[Explanation of symbols]
1 base
2 columns
3 Spindle head
4 Spindle
5 Tool changer
11 frames
12 Tool change arm
13, 14 Tool gripping part
15 Tool magazine
15a Holding groove (tool holding part)
16 Tool loader
17 Tool pot
51,52 Clamp arm
51A, 52A Tool gripping member
51a, 52a Unlocking hole (unlocking mechanism)
53 Link
54 Lock lever(Locking device)
54A, 54B Lock protrusion (lock device)
55 cam(Unlock mechanism)
T (T1, T2) Tool
P Opening and closing pivot part
P1 Tool mounting position
P2 Tool change position
P3 Tool delivery position

Claims (4)

主軸(4)に装着された工具(T)を、他の工具(T)と交換する工具交換アーム(12)を備え、
かつ、複数の工具保持部(15a,15a…)が形成された工具マガジン(15)を有するとともに、この工具マガジン(15)における前記工具保持部(15a,15a…)に保持されている前記工具(T)を取り出し、前記工具交換アーム(12)への工具交換位置(P2)まで移動して前記工具交換アーム(12)に対して受け渡しを行う工具ローダ(16)が設けられ、
前記工具交換アーム(12)における一端側および他端側に、前記工具交換位置(P2)で、前記工具ローダ(16)との間で工具(T)の受け渡しを行い、そして前記主軸(4)への工具取付位置(P1)で、前記主軸(4)との間で工具(T)の受け渡しを行う工具把持部(13,14)がそれぞれ形成されている工具交換装置であって、
前記工具ローダ(16)および前記主軸(4)は、それぞれ前記工具交換アーム(12)の長手方向に沿って移動可能とされ、
前記工具交換アーム(12)は、その中心部を軸として回転運動のみをするように回動可能に支持され、
前記工具把持部(13,14)は、前記工具交換アーム(12)の長手方向外側に向けて開口するように形成される開閉可能なクランプアーム(51,52)を備え、このクランプアーム(51,52)は、その中央部において開閉可能に枢着され、当該開閉枢着部(P)を境とする一端外側に前記工具(T)を把持する工具把持部材(51A,52A)を備え、
さらに、前記工具把持部(13,14)は、前記クランプアーム(51,52)によって前記工具(T)を把持したときに、その把持状態をロックするロック装置を備え、かつ、このロック装置による前記工具(T)のロック状態を解除するロック解除機構を備え、
前記ロック装置は、前記クランプアーム(51,52)の前記開閉枢着部(P)を境とする他端内側における前記クランプアーム(51,52)の間に回動自在に設けられるロックレバー(54)と、
このロックレバー(54)に設けられて、前記開閉枢着部(P)を開閉軸とする前記クランプアーム(51,52)の前記工具把持部材(51A,52A)の開放を不能な状態にロックするロック突起(54A,54B)と、を備え、
前記ロック解除機構は、前記ロック突起(54A,54B)が向き合ったときに嵌入して、前記クランプアーム(51,52)の前記開放不能なロック状態を解除するように前記クランプアーム(51,52)に設けられるロック解除孔(51a,52a)と、
前記主軸(4)を、前記工具交換アーム(12)の長手方向外側から該工具交換アーム(12)に近づける方向に移動させて、前記クランプアーム(51,52)が前記主軸(4)に取り付けられている前記工具(T)を把持する際に、前記主軸(4)の前記移動に伴って、前記ロック突起(54A,54B)が前記ロック解除孔(51a,52a)とそれぞれ向き合って嵌入する方向に前記ロックレバー(54)を回動させるカム(55)と、を備えて構成されていることを特徴とする工具交換装置。
A tool change arm (12) for exchanging the tool (T) mounted on the spindle (4) with another tool (T);
In addition, the tool has a tool magazine (15) in which a plurality of tool holding portions (15a, 15a ...) are formed, and the tool held by the tool holding portions (15a, 15a ...) in the tool magazine (15). A tool loader (16) is provided that takes out (T), moves to the tool change position (P2) to the tool change arm (12), and delivers to the tool change arm (12).
The tool (T) is transferred to and from the tool loader (16) at the tool change position (P2) on one end side and the other end side of the tool change arm (12), and the spindle (4) A tool changer in which tool gripping portions (13, 14) for transferring the tool (T) to and from the main shaft (4) at the tool mounting position (P1) are respectively formed.
The tool loader (16) and the main shaft (4) are each movable along the longitudinal direction of the tool change arm (12),
Said tool change arm (12) is supported turnably to the only rotational movement its central portion as an axis,
The tool gripping portion (13, 14) includes an openable / closable clamp arm (51, 52) formed so as to open outward in the longitudinal direction of the tool change arm (12). , 52) includes a tool gripping member (51A, 52A) that is pivotally mounted at the center thereof so as to be openable and closable, and grips the tool (T) on one outer side with the opening / closing pivoting portion (P) as a boundary,
Further, the tool gripping portion (13, 14) includes a lock device that locks the gripping state when the tool (T) is gripped by the clamp arm (51, 52), and the lock device A lock release mechanism for releasing the locked state of the tool (T),
The locking device is a lock lever (51) that is rotatably provided between the clamp arms (51, 52) inside the other end with the opening / closing pivot (P) of the clamp arms (51, 52) as a boundary. 54)
Provided on the lock lever (54) to lock the tool gripping member (51A, 52A) of the clamp arm (51, 52) having the opening / closing pivot (P) as an opening / closing axis in an incapable state. Locking projections (54A, 54B)
The lock release mechanism is inserted when the lock protrusions (54A, 54B) face each other , and the clamp arms (51, 52) are released so as to release the unlocked locked state of the clamp arms (51, 52). ) Provided in the lock release holes (51a, 52a),
The clamp shaft (51, 52) is attached to the main shaft (4) by moving the main shaft (4) from the outside in the longitudinal direction of the tool change arm (12) in a direction approaching the tool change arm (12). When the tool (T) is gripped, the lock protrusions (54A, 54B) are inserted into the lock release holes (51a, 52a) facing each other as the main shaft (4) moves. And a cam (55) for rotating the lock lever (54) in a direction.
前記工具ローダ(16)は、工具保持部(15a,15a…)が一方向に開口した状態で直線上に配列されている工具マガジン(15)に沿って直進して移動するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の工具交換装置。  The tool loader (16) moves straight along the tool magazine (15) arranged in a straight line with the tool holders (15a, 15a...) Opened in one direction. The tool changer according to claim 1, wherein: 前記工具マガジン(15)における工具保持部(15a,15a…)は、複数の工具(T)を水平に並べて保持するように形成されているとともに、各工具(T)に形成されているシャンクの形状と噛み合う形状となるように形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の工具交換装置。  The tool holders (15a, 15a ...) in the tool magazine (15) are formed so as to horizontally hold a plurality of tools (T), and the shank formed on each tool (T). The tool changer according to claim 1 or 2, wherein the tool changer is formed so as to mesh with the shape. 主軸(4)に装着された工具(T)を、工具交換アーム(12)によって他の工具(T)と交換する工具交換方法において、
工具マガジン(15)に保持された前記工具(T)を、工具ローダ(16)で取り出して、該工具ローダ(16)によって前記工具交換アーム(12)の一端側または他端側が位置する工具交換位置(P2)よりも前記工具交換アーム(12)の長手方向外側位置まで搬送し、
前記工具交換アーム(12)の他端側または一端側が位置する工具取付位置(P1)よりも前記工具交換アーム(12)の長手方向外側に位置する前記主軸(4)、および前記工具交換位置(P2)よりも前記工具交換アーム(12)の長手方向外側に位置する前記工具ローダ(16)をそれぞれ前記工具取付位置(P1)および前記工具交換位置(P2)まで移動させ、
前記工具ローダ(16)によって搬送されてきた前記工具(T)および前記主軸(4)に取り付けられている前記工具(T)を、前記工具交換アーム(12)の一端側および他端側に、該工具交換アーム(12)の長手方向外側に向けて開口するように形成された工具把持部(13,14)によってそれぞれ把持させた後、前記工具ローダ(16)および前記主軸(4)を後方に向けて移動退避させ、
その後、前記工具交換アーム(12)を回転させて、前記工具交換位置(P2)における前記一端側の工具把持部(13)または他端側の工具把持部(14)を前記工具取付位置(P1)側に移動させるとともに、この工具取付位置(P1)における前記他端側の工具把持部(14)または一端側の工具把持部(13)を前記工具交換位置(P2)側に移動させ、
つぎに、前記工具ローダ(16)および前記主軸(4)を前進させ、それぞれ工具交換位置(P2)および工具取付位置(P1)に移動復帰させることにより、前記工具ローダ(16)および前記主軸(4)にそれぞれ工具(T)を取り付けるようにしたことを特徴とする工具交換方法。
In the tool changing method of exchanging the tool (T) mounted on the spindle (4) with another tool (T) by the tool changing arm (12),
The tool (T) held in the tool magazine (15) is taken out by the tool loader (16), and the tool changer in which one end side or the other end side of the tool change arm (12) is positioned by the tool loader (16). Transport to the position in the longitudinal direction of the tool change arm (12) from the position (P2),
The spindle (4) positioned on the outer side in the longitudinal direction of the tool changing arm (12) with respect to the tool mounting position (P1) where the other end side or one end side of the tool changing arm (12) is located, and the tool changing position ( Moving the tool loader (16) located on the outer side in the longitudinal direction of the tool changing arm (12) from P2) to the tool mounting position (P1) and the tool changing position (P2), respectively.
The tool (T) that has been transported by the tool loader (16) and the tool (T) that is attached to the spindle (4) are placed on one end side and the other end side of the tool change arm (12), The tool loader (16) and the main shaft (4) are moved rearward after being held by the tool holding portions (13, 14) formed so as to open outward in the longitudinal direction of the tool change arm (12). Move and retreat towards
Thereafter, the tool changing arm (12) is rotated, and the one end side tool gripping portion (13) or the other end side tool gripping portion (14) at the tool changing position (P2) is moved to the tool mounting position (P1). And the tool gripping portion (14) on the other end side or the tool gripping portion (13) on the one end side at the tool attachment position (P1) is moved to the tool change position (P2) side,
Next, the tool loader (16) and the spindle (4) are moved forward to the tool change position (P2) and the tool mounting position (P1), respectively, thereby returning the tool loader (16) and the spindle ( 4) A tool change method characterized in that each tool (T) is attached to 4).
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