JP3872291B2 - マシニングセンター用の工具交換装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特許請求項１の上位概念に従うマシニングセンターのための工具交換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この様式（ドイツ連邦共和国特許公開第４０ ０９ ５３７号明細書）の公知の工具交換装置は、直線状案内部に沿ってマガジン引渡し位置とスピンドル引渡し位置の間に可動である工具交換スタンドを有する。この工具交換スタンドは、回転軸の周りを水平方向の状態と垂直方向の状態の間に旋回可能である、２つのグリッパーを有するグリップ装置を担持している。スピンドル引渡し位置において、使用された工具は、加工機械の工具スピンドルから、１つ目のグリッパーに引渡され、且つ新しい工具が２つ目のグリッパーから取出される。グリッパーのための旋回駆動装置および工具交換スタンドのための移動駆動装置のほかに、工具交換装置は、グリッパーを開閉するための駆動装置を必要とする。多数の駆動装置は、この装置を費用のかさむものにする。これら工具は、公知の装置の場合、マガジンと工具交換スタンドの間に、特別の操作機器を用いて相互に交換されねばならない。マガジンによる準備、操作機器への引渡し、取替えスタンドへの転送、そしてグリッパーの旋回をも含めたスピンドル引渡し位置への移送を伴う、この工具の移送は、工具の使用期間が高速マシニングセンターにおいて超過するのと同じ位いの時間を必要とする。この加工機械の利用度は、低下する。何故ならばこの機械は、次の工具を待たなければならないからである。
【０００３】
更に、工具マガジンを有する板金加工機械は、公知であり（ドイツ連邦共和国特許公開第３７ ０１ ８５８号明細書）、この工具マガジンの工具収容部は循環する。引渡し装置によって、工具は、工具マガジンから移送装置へと挿入され、あるいはこの移送装置から工具の使用部へと取出される。この移送装置は、工具を収容位置から加工位置へと移送する。加工が終わるやいなや、前もってマガジンから移送装置に引渡された新しい工具が、移送装置によって加工位置へと移動している間に、使用されていた工具は、加工位置から取出し状態へと移動する。この様式の構造は、ただ固定式の加工位置を有する機械のために適しているだけである。その他に、このような装置は、全ての迅速に取替えられねばならない、多数の異なる工具についての、特に迅速なグリップを可能にしない。
更に、２つの工具スピンドルを有する工具交換位置は、公知であり（日本国特許公開平０３−０１０７３６号明細書）、それぞれの工具スピンドルにおいて、それぞれただ１つの工具保持装置が所属している。
それぞれの工具保持装置は、付加的に旋回レバーとして形成された引渡し装置を装備あるいは外されねばならない。これら旋回レバーとして形成された引渡し装置は、工具を循環する工具マガジンから取出し、あるいはこれら工具を循環する工具マガジンへと載置する。
この公知の工具交換装置は、ただ２つの工具スピンドルの配置の場合のみで使用可能である。常に１つの工具スピンドルが未使用であるので、この装置を使って、経済的な工具交換は可能ではない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の根底にある課題は、この公知技術を出発点として、簡単な工具交換装置を提供することであり、この工具交換装置は、より多くの数の工具貯蔵位置の際にも、可能な限り短い工具移送時間を有している。
【０００５】
この課題の解決は、本発明請求項１の特徴によって実現される。
【０００６】
新しい工具を準備する或いは使用された工具を受取る工具マガジンの収容部と、工具交換位置との間で、使用された工具および新しい工具に関して相互に依存せず、且つ互いに部分的に重なり合うように実現される、ただ簡単な運動のみが行われる。工具の交換は、接近して並んでいる位置の間で時間を節約して、機械の運動の利用のもとで安いコストで、且つマガジンの運動による待ち時間無しに、実現される。
【０００７】
本発明の有利な形態は、下位の請求項から明らかである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、図を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。この工具交換装置は、工具マガジン３および移送装置４を有する。この工具マガジン３は、工具収容部３ａの、図示されていない駆動装置によって循環の状態に置かれた、閉じられたチェーンを有する。工具マガジン３のこれら工具収容部３ａに、工具１が装着する案内板３ｃが保持されている。図１において、工具マガジン３に関しては、ただ一連のカートリッジとして形成された工具収容部３ａのみが図示され、これら工具収容部３aは、工具スピンドル２に隣接する領域において真っ直ぐな軌道領域３ｂを形成する。
【０００９】
選択された工具収容部３ａが、工具交換位置を形成する案内部５と工具移送装置４の間にある時、チェーンは、駆動装置によって停止される。ピストン−シリンダー−ユニット４ｂは、選択された工具収容部３ａの案内板３ｃと連結される。それに従って、これら案内板３ｃは、二方向矢印６の方向にピストン−シリンダー−ユニット４ｂから案内部５へと押し込まれ、或いはこの案内部から引き戻される。この工具交換位置内に存在する２つの案内板３ｃから、使用状態の工具スピンドル２に存在する１つの工具を収容するための１つの案内板は、他方の案内板が加工のために配置された次の工具１を担持している間に、決定される。工具収容部３ａ内に案内板３ｃが、ならびに案内板３ｃ内に工具１が、図示されていない荷重ばねを用いて、それらの位置内に固定されている。
【００１０】
工具マガジン３の固定式の領域に固定されている工具移送装置４のピストン−シリンダー−ユニット４ｂは、このピストン−シリンダー−ユニットのピストンロッド４ｄによって、図３に図示されている工具保持装置４ａと結合されており、この工具保持装置は、この工具保持装置の向かい側の端部に連結部材４ｃを担持する。この連結部材４ｃは、案内板３ｃに対して取り外し可能な結合を形成している。案内板３ｃにおいて、ただ概略に示唆された工具１が支承されており、この工具は、工具スピンドル２内に収容のために、円錐軸１ａを備えている。円錐軸１ａの傍らに工具１は、くさび形の環状の溝１ｂを備え、案内板３ｃの円錐台形の縁部３ｄがこの溝に係合する。図３において、工具１の破線で書かれた状態は、工具移送装置４のこの工具交換位置を図示している。この図から、工具マガジン３は、繰り出されたピストンロッド４ｄの近傍で、邪魔されること無く循環することを認めることができる。
【００１１】
図４において、新しい工具１の引渡し工程が、マシニングセンターの工具スピンドル２に図示されており、このマシニングセンターに関しては、ただスピンドルケース２ａだけが示唆されている。この十分に引抜かれた左側の工具１は、引渡し位置にある。この右側の工具は、工具マガジン３の工具収容部３ａ内に保持される。工具スピンドル２は、矢印７の方向にスピンドル２の回転軸線が、円錐軸１ａの軸線に対して一直線に並ぶ程度に移動する。矢印方向８への、このスピンドル２の沈み下がりにより、短い円錐保持部（円錐軸）１ａは、工具スピンドル２の円錐形の孔部内へ挿入され、且つこの孔部内で締付けられる。工具１は、ただ荷重ばねによって保持されているだけなので、矢印方向９への工具スピンドル２の引き返しの際、破線で図示された位置へと工具１は、案内板３ｃから解放される。
【００１２】
工具交換の全運動経過は、図１において矢印によって明瞭に示されている。カートリッジは、矢印方向Ａに摺動する。２つの案内板３ｃは、それら案内板のただ１つ案内板に工具１を搭載し、工具交換位置に準備する。これら２つの案内板３ｃは、矢印方向ＢおよびＣに、この工具交換位置とそれぞれの工具収容部３ａの間で摺動される。工具スピンドル２に保持された工具１による加工の終了の後に、スピンドルケース２aは、矢印Ｄの方向に移動し、その際、工具１が空の案内板３ｃ内へ入り込む。矢印Ｅの方向への工具スピンドル２の運動は、工具スピンドル2から使用された工具１を解放する。工具スピンドル２は、矢印方向Ｆに準備された新しい工具１の上まで移動する。工具スピンドル２の沈み下がり（矢印Ｇ）新しい工具１は、図４との関連で既に説明されているように、工具スピンドル２によって受取られる。矢印Ｈは、案内板３ｃからの工具１の取出し、および次の加工工程へのスピンドルの帰還を記号で表している。この載置された工具１は、案内板３ｃの運動によって矢印Ｂに従って工具マガジン３内へ引き返される。この工具マガジン３は、ただ次の工具１を取出し位置へと周期的に進ませる。そこで使用の状態にある工具１を、収容するために、工具１から解放された案内板３ｃは、この案内板の位置に留まる。従って、次の工具交換のために、工具スピンドル２は、先ず第１にこの案内板３ｃに近づいて来る必要がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 運動の経過の概略図示を伴う、工具交換装置の斜視した概略図である。
【図２】 図１の簡略化された図示による、工具交換装置の部分の概略平面図である。
【図３】 図２に関する、工具交換装置の移送装置の概略側面図である。
【図４】 工具マガジンの断面および工具交換位置における工具スピンドルの図を伴う、図３による移送装置の概略側面図である。

Claims (11)

1. マシニングセンター用の工具交換装置であって、この工具交換装置が、
   工具スピンドル（２）を有し、
   この工具スピンドル内に工具（１）が固定可能であり、且つこの工具スピンドルがスピンドル軸線方向におよび少なくともこのスピンドル軸線方向に対して垂直方向に移動可能であり、
   工具マガジン（３）を有し、および、
   移送装置（４）に付属している２つの工具保持装置（４ａ）を有し、
   上記移送装置によって、これら工具保持装置（４ａ）が、工具スピンドル（２）の運動領域にある工具交換位置へと移動可能であり、これら工具保持装置の一方において、使用された工具（１）が工具スピンドル（２）から取外し可能であり、且つこれら工具保持装置の他方から、新しい工具（１）が工具スピンドルによって取出し可能である様式のマシニングセンター用の工具交換装置において、
   二連に設けられた工具保持装置（４ａ）のそれぞれの工具保持装置が、それぞれ自身の移送装置（４）に設けられていること、
   それぞれの移送装置（４）が、相互に依存せず工具交換位置と工具マガジン（３）の工具収容部（３ａ）との間で往復運動可能であること、
   工具マガジン（３）のこれら工具収容部（３ａ）が、循環して運動可能であること、
   工具マガジン（３）のそれぞれの工具収容部（３ａ）が、工具カートリッジを有し、この工具カートリッジ内に工具（１）が取出し可能に保持されていること、および、
   それぞれの工具カートリッジ内において案内板（３ｃ）が摺動可能に保持されており、この案内板内に、工具（１）が収容されていること、
   を特徴とする工具交換装置。
2. それぞれの移送装置（４）が、工具交換位置と、他方の移送装置（４）の工具マガジン（３）の工具収容部（３ａ）と異なる収容部（３ａ）の間で、往復運動可能であることを特徴とする請求項１に記載の工具交換装置。
3. それぞれの移送装置（４）が、交互に新しい工具（１）の供給のため、および使用された工具（１）の収容のために形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の工具交換装置。
4. 移送装置（４）は、ピストン−シリンダー−ユニット（４ｂ）によって駆動されており、このピストン−シリンダー−ユニットが、交換位置にある工具（１）の案内板（３ｃ）と連結可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の工具交換装置。
5. 案内板（３ｃ）は、工具交換位置において、案内部（５）に保持されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の工具交換装置。
6. それぞれの移送装置（４）に、１つの工具保持装置（４ａ）が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の工具交換装置。
7. 工具マガジン（３）は、無限軌道マガジンとして形成されており、この無限軌道マガジンのチェーンリンクが工具収容部（３ａ）によって形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の工具交換装置。
8. 工具マガジン（３）の工具収容部（３ａ）が、周期的に連続的に切替え可能であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の工具交換装置。
9. 工具収容部（３ａ）が、工具スピンドル（２）に隣接する領域において直線的に案内されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の工具交換装置。
10. 工具交換位置が、工具マガジン（３）に密に隣接しており、且つマガジン（３）の運動領域およびこのマガジン内に蓄積される工具（１）の外側にあることを特徴とする請求項１から８のいずれか一つに記載の工具交換装置。
11. 工具マガジン（３）の工具収容部（３ａ）内に含まれている工具（１）が、少なくとも工具交換位置の近傍において、工具スピンドル（２）内の工具（１）の固定状態に相応する整向状態に保持されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一つに記載の工具交換装置。

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