JP4349602B2 - 工作機械用ツールの焼きばめ焼き抜き装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、例えばマシニングセンター等の工作機械において、該工作機械のヘッドに装着されるホルダーに所定のツールを焼きばめもしくは焼き抜きする工作機械用ツールの焼きばめ焼き抜き装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的に、ワークの加工を自動的に行うマシニングセンター等の工作機械の各種ヘッドには、ドリルを含むエンドミル等からなる多数の各種ツールを着脱するツールホルダーが設けられており、このツールホルダーとしては、ツールを焼きばめ式に装着する焼きばめホルダーが使用されている。
【0003】
そして、従来、このような工作機械においては、多数のツールがセットされたツールマガジンから所定のツールをツールチェンシャーで取出し、このツールを所定の加熱器を有する焼きばめ装置で加熱しつつ、所定の焼きばめホルダーに焼きばめしたり、焼き抜きしているのが一般的である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなツールの焼きばめ方法にあっては、マシニングセンターとは別体でかつ単独で作動する焼きばめ装置でツールを焼きばめホルダーに着脱するため、ツールや焼きばめホルダーの交換をロボット等で自動化したとしても、焼きばめ操作がいわゆる手動作業に近い作業となって、作業性が極めて劣り、結果としてマシニングセンターによる加工効率の向上を図ることに限度があるという問題点があった。
【0005】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、マシニングセンター等の工作機械に装着される焼きばめホルダーに対するツールの焼きばめ焼き抜き作業を自動化して、加工効率を大幅に向上させ得る工作機械用ツールの焼きばめ焼き抜き装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成すべく、本発明のうち請求項1記載の発明は、ツール受け渡しステーションを有し複数のツールがセットされるツールマガジンと、該ツールマガジンのツール受け渡しステーションと焼きばめ焼き抜きステーションとの間で所定のツールを受け渡しするツールチェンジャーと、工作機械のヘッドと前記焼きばめ焼き抜きステーションとの間でツールホルダーを受け渡しするホルダー受け渡し手段と、前記焼きばめ焼き抜きステーションに配置された加熱コイルに高周波電流を供給して該ステーションにセットされているツールホルダーを高周波誘導加熱する高周波誘導加熱装置と、を具備することを特徴とする。
【0007】
そして、前記ホルダー受け渡し手段は、請求項2記載の発明のように、工作機械の動作に関連して作動するロボットで形成されていることが好ましく、また、前記加熱コイルは、請求項3記載の発明のように、前記焼きばめ焼き抜きステーションに予めセットされるか、もしくは該ステーションにコイル移動装置によってセットされることが好ましい。
【0008】
このように構成することにより、ツールを例えばマシニングセンターの焼きばめホルダーに焼きばめする場合は、ツールマガシンにセットされている所定のツールが、ツール受け渡しステーションでツールチェンジャーによって取出されて焼きばめ焼き抜きステーションにセットされる。焼きばめ焼き抜きステーションには、ホルダー受け渡し手段によって所定の焼きばめホルダーがセットされており、このホルダーが高周波誘導加熱装置で誘導加熱されつつ、ツールチェンジャーで取り出されたツールが焼きばめされる。この所定のツールが焼きばめされた焼きばめホルダーが、ホルダー受け渡し手段でマシニングセンターのヘッドに装着されてそのツールでワークが加工される。焼きばめホルダーに焼きばめされているツールの焼き抜きも、焼きばめと略同様の手順で行われ、これにより、焼きばめと焼き抜きが自動化される。
【0009】
そして、ホルダー受け渡し手段を工作機械の動作と関連して作動するロボットで形成することにより、焼きばめ焼き抜き作業がより効率化され、また、加熱コイルを焼きばめ焼き抜きステーションに予めセットするか、もしくは該ステーションにコイル移動装置によってセットすることにより、加熱コイルでツールホルダーがより効果的に誘導加熱される。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1において、焼きばめ焼き抜き装置1は、多数のツール2がセットされるツールマガジン3と、このツールマガジン3のツール受け渡しステーションS1と焼きばめ焼き抜きステーションS2との間に配置されたツールチェンジャー4と、マシニングセンター等の工作機械5のヘッド5aと焼きばめ焼き抜きステーションS2との間に配置されたホルダー受け渡し手段としてのロボット6と、焼きばめ焼き抜きステーションS2に配置された高周波誘導加熱装置7と、ツールマガシン3やツールチェンジャー4用のモータ8〜11及び高周波誘導加熱装置7等を制御する制御装置12等を有している。
【0011】
ツールマガジン3は、図2に示すように、筐体13内に多数のツール2(図では各ツール2が同一形状に示されているが実際は各ツール2の形状は異なる)が、モータ8(図1参照)の作動で走行路14に沿って移動可能に配置され、走行路14の一方の側部には、ツール受け渡しステーションS1が設けられている。なお、このツールマガジン3においては、そのツール2が水平な走行面内を走行するように形成したが、例えばツール2が垂直な走行面内で走行する構成を採用することもできる。
【0012】
そして、このツール受け渡しステーションのS1部にツールチェンジャー4が配置されている。このツールチェンジャー4は、チェンジャーフレーム15の両側にチャック16が設けられ、このチャック16はチェンジャーフレーム15に対してモータ11(図1参照、以下同じ)の作動で図の矢印イの如く進退可能に配設されている。また、チェンジャーフレーム15は、モータ9の作動でツールマガジン3の筐体13に対して矢印ロの如く進退可能に配設されると共に、モータ10の作動で矢印ハの如く回転可能に配設されている。
【0013】
前記ロボット6は、工作機械5のヘッド5a部分と焼きばめ焼き抜きステーションS2との間で移動する適宜構成のものが使用され、工作機械5(もしくはその近傍)のラック等にセットされているツールホルダーとしての焼きばめホルダー17(図1参照)を、工作機械5のヘッド5aに対して着脱すると共に、焼きばめのために、所定の焼きばめホルダー17を焼きばめ焼き抜きステーションS2にセットしたり、焼き抜きのために、ツール2が焼きばめされた焼きばめホルダー17を焼きばめ焼き抜きステーションS2にセットしたりする。なお、このホルダー受け渡し手段としてのロボット6の形態は、工作機械5とは別体のものを使用することもできるし、工作機械5のヘッド5aに一体化されたもの(ヘッド自体がロボットとして作動するもの)等を使用することも勿論可能である。
【0014】
前記高周波誘導加熱装置7は、図1に示すように、トランジスタインバータ18と、加熱コイル19と、コイル移動装置20を有している。トランジスタインバータ18は、例えば、MOSFET、IGBT等の半導体スイッチング素子を用いた図示しないインバータ回路と、出力トランス(変流器)等を有し、数KHz〜数MHzの所定出力の高周波電流を、加熱コイル19に出力し得るように構成されている。
【0015】
また、加熱コイル19は、例えば銅パイプを屈曲させることにより平面視で略半円弧形状に形成された一対のコイル部を有し、該コイル部の内面が焼きばめホルダー17の外周面に対して所定の間隔を有して配置されている。また、一対のコイル部のうち少なくとも一方のコイル部が、コイル移動装置20で移動することにより、一対のコイル部で形成される内側空間の面積が広くなって、焼きばめホルダー17のセット等が容易になるように設定されている。なお、加熱コイル19のコイル部の形状は、この例に限定されず、例えば平面視略三角形状等の、焼きばめホルダー17の外形形状に略対応した各種形状のコイル部を使用することができる。
【0016】
また、この例では、加熱コイル19を2分割してその少なくとも一方のコイル部を、コイル移動装置20で移動させて焼きばめホルダー17の焼きばめ焼き抜きステーションS2へのセット等の容易化を図っているが、例えば加熱コイル19を平面視円形に形成して、この加熱コイル19の上部もしくは下部から焼きばめホルダー17を挿抜させるように構成することもでき、この場合は、コイル移動装置20が不要となる。さらに、図示はしていないが、トランジスタインバータ18には、冷却装置が一体化され、その冷却水がトランジスタインバータ18内の放熱板や、加熱コイル19の銅パイプ内に供給されて、それらの発熱が抑えられるように構成されている。
【0017】
次に、上記焼きばめ焼き抜き装置1の動作の一例を図3の工程図等に基づいて説明する。先ず、加工作業が開始(K100)されると、使用するツール2と焼きばめホルダー17が加工プログラム等に基づいて制御装置12で自動的に選定(K101)される。ツール2等が選定されると、制御装置12からの制御信号により、ツールマガジン3のモータ8が作動(K102)して、選定されたツール2をツール受け渡しステーションS1の位置にセットすると共に、工作機械5で使用される所定の焼きばめホルダー17をロボット6で焼きばめ焼き抜きステーションS2にセット(K200)する。この焼きばめホルダー17は、例えばその焼きばめ孔が上方に開口する状態で、かつ加熱コイル19の中心部に位置する状態でセットされる。
【0018】
そして、ツールマガジン3の作動でツール受け渡しステーションS1にセットされたツール2は、制御装置12の制御信号でモータ9が例えば正転することにより、ツールチェンジャー4が前進してツール受け渡しステーションS1にセットされているツール2をチャック(K103)し、モータ9の例えば逆転でツールチェンジャー4が後退(K104)する。ツールチェンジャー4が後退すると、制御装置12の制御信号でモータ10が回転してツールチェンジャー4を水平面内で90度回転(K105)させる。
【0019】
この回転でツールチェンジャー4が所定方向に設定されると、モータ11の作動でツールチェンジャー4が進出してチャック16でチャックしているツール2を、加熱コイル19内の焼きばめホルダー17の焼きばめ孔にセット(K106)する。この時、焼きばめホルダー17は、ロボット6により工程K200で焼きばめ焼き抜きステーションS2の所定位置に焼きばめ孔が上方に開口する状態でセットされると共に、加熱コイル19の一方のコイル部は、コイル移動装置20の作動で後退しており、ツール2のセットが容易に行える。
【0020】
ツール2が加熱コイル19内にセットされると、制御装置12の制御信号でコイル移動装置20が作動して一方のコイル部が前進し、加熱コイル19が所定の位置にセット(K107)される。そして、加熱コイル19がセットされた状態で、制御装置12の制御信号でトランジスタインバータ18が作動(K108)して、加熱コイル19に高周波電流が所定時間供給される。この加熱コイル19への高周波電流の供給で、焼きばめホルダー17に渦電流が誘起されて焼きばめ孔部分が誘導加熱されて該孔の内径が広がり、ストッパ位置まで挿入されているツール2が焼きばめ孔に嵌挿される。
【0021】
加熱コイル17に所定時間高周波電流が供給されると、コイル移動装置20の作動でコイル部を後退させて初期位置に復帰(K109)させると共に、ツールチェンジャー4を初期位置に復帰(K110)させる。これにより、ツールチャンジャー4と加熱コイル19が元の位置に戻り、誘導加熱された焼きばめホルダー17を自然冷却もしくは冷却媒体等による強制冷却で冷却(K111)させることにより、焼きばめ作業が終了(K112)し、この焼きばめホルダー17が、ロボット6でチャック・移動されて工作機械5のヘッド5aに装着(K201)される。そして、このヘッド5aに装着されたツール2によってワークの加工が開始(K202)されることになる。
【0022】
一方、焼きばめホルダー17に焼きばめされたツール2を焼き抜きする場合も、基本的に焼きばめ作業と同様に行うことができる。なお、この例における工程は一例であって、例えばツールチェンジャー4のチャック16の初期位置への復帰を、K106のセット後に直ちに行うようにする等、適宜に変更することができる。
【0023】
また、この例ではツールチェンジャー4の一方のチャック16についてのみ説明したが、例えば図1の二点鎖線で示すように、焼きばめ焼き抜きステーションS2(加熱コイル19)をツールチェンジャー4の両チャック16に対応させて配置し、焼きばめと焼き抜きを略同時に(略並行して)行うこともできる。このようにすれば、ツール2の交換作業がより効率的に行われることになる。さらに、本発明は、各種ツール2や焼きばめホルダー17を使用するマシニングセンター等の工作機械5に適用して好適であるが、一般的な工作機械にも勿論適用することができる。
【0024】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項1記載の発明によれば、マシニングセンター等の工作機械用のツールを焼きばめホルダー等のツールホルダーに対して高周波誘導加熱で焼きばめや焼き抜きできるため、焼きばめ焼き抜き作業の自動化を図ることができると共に、誘導加熱の利用により精度良く短時間でかつ安全にツールの交換作業等を行うとができる等、工作機械の加工効率を大幅に向上させることができる。
【0025】
また、請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の発明の効果に加え、ホルダー受け渡し手段が工作機械の動作と関連して作動するロボットで形成されているため、ツールの交換作業の完全自動化が図れて、加工効率のより一層の向上を図ることができる。
【0026】
また、請求項3記載の発明によれば、請求項1または2記載の発明の効果に加え、加熱コイルが、焼きばめ焼き抜きステーションに予めセットされるか、もしくは該ステーションにコイル移動装置によってセットされるため、加熱コイルのセット作業が効率化されて、該加熱コイルでツールホルダーを効果的に誘導加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる工作機械用ツールの焼きばめ焼き抜き装置の一実施例を示す概略構成図
【図2】同そのツールマガジンの斜視図
【図3】同その動作の一例を説明する工程図
【符号の説明】
1 焼きばめ焼き抜き装置
2 ツール
3 ツールマガジン
4 ツールチェンジャー
5 工作機械
5a ヘッド
6 ロボット
7 高周波誘導加熱装置
8〜11 モータ
12 制御装置
16 チャック
17 焼きばめホルダー
18 トランジスタインバータ
19 加熱コイル
20 コイル移動装置
S1 ツール受け渡しステーション
S2 焼きばめ焼き抜きステーション
Claims (3)
- ツール受け渡しステーションを有し複数のツールがセットされるツールマガジンと、該ツールマガジンのツール受け渡しステーションと焼きばめ焼き抜きステーションとの間で所定のツールを受け渡しするツールチェンジャーと、工作機械のヘッドと前記焼きばめ焼き抜きステーションとの間でツールホルダーを受け渡しするホルダー受け渡し手段と、前記焼きばめ焼き抜きステーションに配置された加熱コイルに高周波電流を供給して該ステーションにセットされているツールホルダーを高周波誘導加熱する高周波誘導加熱装置と、を具備することを特徴とする工作機械用ツールの焼きばめ焼き抜き装置。
- 前記ホルダー受け渡し手段は、工作機械の動作に関連して作動するロボットで形成されていることを特徴とする請求項1記載の工作機械用ツールの焼きばめ焼き抜き装置。
- 前記加熱コイルは、前記焼きばめ焼き抜きステーションに予めセットされるか、もしくは該ステーションにコイル移動装置によってセットされることを特徴とする請求項1または2記載の工作機械用ツールの焼きばめ焼き抜き装置。
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