JP3875615B2

JP3875615B2 - 工作機械

Info

Publication number: JP3875615B2
Application number: JP2002296159A
Authority: JP
Inventors: 一史鈴木
Original assignee: Canon Electronics Inc
Current assignee: Canon Electronics Inc
Priority date: 2002-10-09
Filing date: 2002-10-09
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2022-10-09
Also published as: JP2004130419A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンドミル、ドリル等の回転工具を複数搭載し、それらを自動交換して切削加工を行なう工作機械に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転工具を直接交換可能な主軸装置を搭載した工作機械では、予備工具は、加工機の移動テーブル或いはフレーム上に固定された工具収納台に収納されていた。
【０００３】
図４はその１例を示した図である。図４を用いて従来の工具交換方法を説明する。
（１）主軸を、把持している工具の収納位置に位置決めする。
（２）所定高さまで主軸を下降させて回転工具を工具収納台４３に挿入する。
（３）工具チャック４１をアンクランプさせて、主軸を上昇させる。
（４）主軸を、工具取出し位置に位置決めする。
（５）主軸をアンクランプ状態で下降させ、回転工具４２のシャンクと工具チャック４１を嵌合させる。
（６）工具をクランプさせて、主軸を上昇させる。
【０００４】
上記のような工具交換方法では、工具マガジンからのシャンク突出し部を把持するため、
・工具にテーパー部を設け位置決めする。
・工具シャンクに位置決めリングを圧入する。
などにより突出し量を極力揃えて取出し時の主軸の上下動作を同一にする方法が提案されている。
【０００５】
しかしながら上記の工具交換方法では、主軸と隣接する回転工具との干渉を避けるため工具間隔は、主軸半径以上に離しておく必要があった。
【０００６】
また特開平７−２９０３３３号公報に記載された穴あけ機のドリル交換方法、特開２００１−１５０２７４号公報に記載された自動工具ピックアップ装置、特開２００１−１９８７６２号公報に記載された自動工具交換装置では、いずれも工具収納台からの回転工具取出しと収納専用に補助コレットを装備して、主軸と隣接する工具との干渉を避けるため、一旦取り置き台に回転工具を補助コレット装置で取り出して置く方法などが提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−２９０３３３号公報
【特許文献２】
特開２００１−１５０２７４号公報
【特許文献３】
特開２００１−１９８７６２号公報
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の方法では、工具マガジンに収納されている工具を着脱する際、主軸との干渉を避けるため工具間隔は主軸半径より広くする必要があった。そのため、工具マガジンスペースが限られる場合、工具本数を多くするには、前述した補助コレット装置を設けて、工具マガジンから工具を取り置き台に取出してから主軸に取りつけるなどの補助装置が必要となり、交換装置が大型化かつ複雑になりコストおよびスペース面で問題があった。
【０００８】
従って、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的単純な構成で、少ないスペースに多くの本数の工具を収納できるようにすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる工作機械は、回転工具を回転させるための主軸と、該主軸に対してワークを水平方向に移動させるためのワーク取付テーブルと、該ワーク取付テーブルに配置され、複数の前記回転工具を収納可能な工具マガジンと、前記ワーク取付テーブルを水平方向に移動可能に支持する支持手段と、該支持手段上に配置され、前記主軸により前記ワーク取付テーブルに上下動可能に配置された前記工具マガジンが下方に押し下げられることにより、前記工具マガジン内の前記複数の回転工具のうちの所望の回転工具を前記工具マガジンの上方に突出するように押し上げる押し上げ手段とを具備することを特徴としている。
【００１１】
また、この発明に係わる工作機械において、前記工具マガジンは、前記ワーク取付テーブル上で常時上方に付勢されていることを特徴としている。
【００１２】
また、この発明に係わる工作機械において、前記工具マガジンは、前記ワーク取付テーブルに上下動可能に取り付けられた支持部材に着脱自在に取り付けられていることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施形態に係わる工具マガジンおよび工具交換装置を装着した工作機械の正面図、図２は側面図である。
【００１５】
図１及び図２において、工具マガジン１４は、工作機械のＹ軸テーブル１５上にＸ軸方向に移動自在に配置された、加工対象ワークを載置するワーク取付テーブル（Ｘ軸テーブル）２０上に着脱自在に取りつけられている。ワーク取付テーブル２０は、Ｙ軸テーブル１５内に配置された不図示のＸ軸駆動機構によりＸ軸方向に移動駆動される。
【００１６】
なお、Ｙ軸テーブル１５は、工作機械の基台１０に固定されたＹ軸駆動機構２１によりＹ軸方向に移動駆動される。また、基台１０にはコラム１１が固定されており、主軸１２はコラム１１に対してＺ軸方向にスライド可能なＺ軸スライダ１３に取り付けられている。
【００１７】
図３は本発明の一実施形態に係わる工具マガジンの着脱方法を説明する図である。
【００１８】
図３のように、工具マガジン１４は、ワーク取付テーブル２０上に取り付けられた工具マガジンガイド１６に対して位置決めピン３１ａ，３１ｂでガイドされており簡単に着脱が可能である。工具マガジンガイド１６は、バネ５３ａ，５３ｂによりワーク取付テーブル２０から持ち上げられる方向に付勢されており、上から下に向けて押されることにより、バネ５３ａ，５３ｂの付勢力に抗して下方に移動することができる。
【００１９】
図４には従来例を示した。図４では主軸直径Ｄに対して干渉をさけるために回転工具４２の間隔ｓは、
ｓ＞Ｄ／２
とする必要があり、工具の搭載本数は少ない。
【００２０】
図５に示した本実施形態の工具マガジンの場合、回転工具４２は工具マガジン１４の上面より上に出ないので、回転工具４２と主軸１２の干渉がなく、回転工具間隔ｓ‘は主軸半径Ｄ／２よりも小さく設定することが可能となり、少なくとも主軸半径Ｄ／２の範囲内に２本以上の工具を搭載することが可能となる。
【００２１】
図５、図６、図７を参照して、本実施形態の工具マガジン１４による工具の交換方法を説明する。
【００２２】
回転工具４２は、工具マガジン１４に主軸半径Ｄ／２よりも小さいピッチ間隔で並んで収納されている。加工プログラムにより工具交換が指示されると、例えば図５のように交換する回転工具４２、主軸１２、プッシュピン５１、Ｙ軸テーブル１５に固定された固定ピン５２の中心軸が同軸になるように、工具マガジン１４がＸＹ軸方向に移動され位置決めされる。工具マガジン１４の移動は、ワーク取付テーブル２０を不図示のＸ軸駆動機構によりＹ軸テーブル１５に対してＸ軸方向に移動させるとともに、Ｙ軸テーブル１５をＹ軸駆動機構２１によりＹ軸方向に移動させることにより行なわれる。
【００２３】
ＸＹ軸方向の位置決めが完了した後に、Ｚ軸スライダ１３が図６の位置まで下降する。Ｚ軸スライダ１３の下降に従い、工具マガジン１４が主軸１２によりバネ５３ａ，５３ｂの付勢力に抗して押し下げられる。工具マガジン１４内の回転工具４２はＹ軸テーブル１５に固定された固定ピン５２によりプッシュピン５１とともに工具マガジン１４に対して相対的に上昇され、回転工具４２のシャンク部が工具マガジン１４内から押出される。
【００２４】
回転工具４２のシャンクは主軸１２の工具チャック４１に嵌合する。嵌合後に工具チャック４１が回転工具４２を把持し、図７の位置までＺ軸スライダ１３が上昇して回転工具４２の主軸１２への装着が完了する。工具交換の際に、固定ピン５２と同軸上に無い他の工具は工具マガジン１４から押出されない。したがって隣接する回転工具４２と主軸１２の干渉は無くなる。よって回転工具４２の収納間隔を狭くでき、回転工具４２の収納数を増やすことができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、比較的単純な構成で、少ないスペースに多くの本数の工具を収納できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わる工具マガジンおよび自動工具交換装置を装着した工作機械の正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係わる工具マガジンおよび自動工具交換装置を装着した工作機械の側面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係わる工具マガジンの着脱方法の説明図である。
【図４】従来技術の説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係わる工具マガジンを説明するための部分断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係わる工具交換方法を説明するための部分断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係わる工具取付完了を説明するための部分断面図である。
【符号の説明】
１０基台
１１コラム
１２主軸
１３Ｚ軸スライダ
１４工具マガジン
１５Ｙ軸テーブル
２０ワーク取付テーブル（Ｘ軸テーブル）
２１Ｙ軸駆動機構
３１ａ,３１ｂ位置決めピン
４１工具チャック
４２回転工具
４３工具収納台
５１プッシュピン
５２固定ピン
５３ａ,５３ｂバネ

Claims

回転工具を回転させるための主軸と、
該主軸に対してワークを水平方向に移動させるためのワーク取付テーブルと、
該ワーク取付テーブルに配置され、複数の前記回転工具を収納可能な工具マガジンと、
前記ワーク取付テーブルを水平方向に移動可能に支持する支持手段と、
該支持手段上に配置され、前記主軸により前記ワーク取付テーブルに上下動可能に配置された前記工具マガジンが下方に押し下げられることにより、前記工具マガジン内の前記複数の回転工具のうちの所望の回転工具を前記工具マガジンの上方に突出するように押し上げる押し上げ手段とを具備することを特徴とする工作機械。
前記工具マガジンは、前記ワーク取付テーブル上で常時上方に付勢されていることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
前記工具マガジンは、前記ワーク取付テーブルに上下動可能に取り付けられた支持部材に着脱自在に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。