JP4443380B2 - 工具マガジン装置およびこれを備えた立形マシニングセンタ - Google Patents
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つまり、工具マガジン101と主軸104との間の工具交換方法であって、工具交換位置に工具交換アーム103を待機させ、工具交換位置の直前の回動位置で回動式ポット102を原位置から90度回動させ、回動式ポット102を工具マガジン101の回転により、工具交換位置に移動させることによって、工具交換アーム103の一端に把持させる。また、主軸の移動により工具105を工具交換アーム103の他端に把持させ、工具交換アーム103の主軸の軸線方向の移動と主軸の軸線周りの180度回転とにより工具105を入れ替え、工具交換後、工具マガジン101を逆回転させて回転式ポット102を回転位置に戻してから原位置に復帰させることにより工具105の交換を完了する。
また、工具交換時は、交換位置に移動するとともに、開閉カバーを連動して開けるので、工具交換動作をすばやく行うことができる。
置である。
図1は、本発明の工具マガジン装置を搭載した立形マシニングセンタの斜視図である。図1に示すように、立形マシニングセンタ1の正面にはドア(図略)があり、このドアを開けると、正面には図示しない主軸ヘッドと、主軸ヘッドの下にワーク治具を固定するワークテーブル7があり、このワークテーブル7より右側には工具を格納する工具マガジン装置8が配設されている。
また、全体が全体カバー17で覆われており、屋根の上部カバー17aは正面に向かって30°、両サイドが10°の傾斜面を設けてコーナーに丸みを付け、人にやさしい斬新なデザインが施されている。また、ミスト対策の環境問題にも対応した全密閉型の全体カバー17が形成されている。また、この全体カバー17bの右上隅には、操作ボタンを収納した操作盤12が左右に回動自在に設けられ、さらに、サイドカバー17bの背面の上部には制御盤13a、下部には油圧装置13bが配置され、熱源や振動源を機外に配置しながらも、機電一体型を構成している。
図4の右側に示すように、全体カバー17のサイドカバー17bの右側面部には工具マガジン装置8の背面側に対向して開口部17dが形成され、この開口部17dを開閉可能な蓋板17eによって通常は密閉されている。この開口部17dは、工具マガジン9の駆動部分のメンテナンス時に、サイドカバー17bの外から蓋板17eを取り外して作業を行うことができるようになっている。また、この蓋板17eより内側で全体カバー17の内部には、マガジンカバー18とともに工具マガジン9の少なくとも外面部全体を覆うための補助カバー18bが取付けられている。さらに、マガジンカバー18の前面には作業用の作業扉18aが設けられており、作業者が工具マガジン9に対し工具16の取替え作業等を容易に行うことができるようになっている。
サドル8dは、図4に示すように、断面がL型に形成されており、直立部の左側には減速機10cが固定されており、直立部の右側にはアダプタ8eを介して工具マガジン9を回転させるモータ10aが固定され、このモータ10aのモータ軸には、モータ10aの回転力を伝える入力ギヤである小ギヤ10bが固定されている。
さらに、前記アダプタ8eの外周にはベアリング8fによって軸支された回動リング8gが設けられ、後記する開閉カバー19(図6参照)の後部をボルトによって固定し、支持されている。
工具ホルダ16aの装着形態は、各工具先端を回転円板9aの回転中心oに向けて放射状に収納され、回転円板9aには互いに隣接する工具間を遮蔽する放射状の仕切板9bが一体に設けられている。なお、前記工具チャック14は、ブロック14aを真中に配置して工具ホルダクリップ14bで取り囲んで構成されている。
このように、マガジンカバー18は、マガジン回転機構10と、回転円板9aと、仕切板9bと、収納した工具16とを取り囲む上部が略ドラム状に形成されたマガジンカバー18の少なくとも工具交換位置に割り出された工具16の扇状の収納空間に対応する部分に、工具16が出入り可能な扇状開口部a(図3参照)を設けている。さらに、この扇状開口部aには、扇状開口部aを開閉する開閉カバー19が取り付けられている。この、開閉カバー19の開閉回動中心がマガジンカバー18に対して、回転円板9aの回転中心oと同心位置になっている。
前記マガジン回転機構10の回転軸bは、水平で、工具交換位置が工具マガジン9の最上位の位置であり、図3に示すように、時計で言えばちょうど12時の位置になっている。この位置を中心に、たとえば、25°ずつ振り分けた50°程度の扇状開口部aが設けられており、工具16が下向きで、垂直状態で水平移動により扇状開口部aを介して工具交換が行われる。
図7は開閉カバー19の開口状態を示す一部破断した右側面図である。
図6に示すように、前記サドル8dの2つのリブ8j,8jには、穴が穿設され、その穴にバー15aが挿通されている。また、回動リング8gにはU字状の溝を形成した係合ブロック8mが固定されており、この係合ブロック8mの溝に係合するローラ15c(図5参照)が、バー15aの中央部に固定されている。
さらに、バー15aの左端部には、もう1つのローラ15cを保持したステー15bが固定され、このローラ15cはカム板15に形成されたカム溝15dに遊嵌されている。
その結果、図6に示すように、シリンダ10gの駆動により、加工領域に対して前進方向にサドル8dが移動すると、ステー15bに保持されたローラ15cは、カム板15に形成されたカム溝15dの手前から後方へ向かって移動する。そのとき、ステー15bとバー15aは、カム溝15dの形状に合わせて、右から左へ移動する。そして、バー15aに固定されたローラ15cも、右から左へ移動し、ローラ15cに係合した係合ブロック8mも右から左へ移動する。さらに、回動リング8gは時計の針の回転方向に回動しながら開口する。つまり、通常は回動リング8gの12時のところには開閉カバー19が固定されているが、この回動リング8gの回動によって、開閉カバー19は開口する。
つまり、サドル8dが前進した工具交換位置では、開閉カバー19が開口し、また、工具交換後はサドル8dを待機位置に後退させることで、開閉カバー19が閉鎖する。開閉カバー19はサドル8dの進退動作に連動して開閉動作されるようになっている。
回転円板9aの外周は、ここでは、たとえば、12角形に形成され、その外周面の平坦部には12セットの工具チャック14が固定されている。図8の(a)に示すように、工具チャック14は、一対の工具ホルダクリップ14a,14aと、この工具ホルダクリップ14a,14aの開閉のストッパの役目をするブロック14bと、一対の工具ホルダクリップ14a,14aが常に閉方向に付勢されて、前記工具ホルダ16aを把持する方向に付勢する角バネ14dとから構成されている。
前記工具ホルダクリップ14aの形状は、ちょうど、工具ホルダ16aのテーパシャンクの近傍に形成されたアームの把持溝であるリング状のV溝(凹部)に合わせた帯状の凸部が形成されている。
また、一対の工具ホルダクリップ14aは、それぞれ、回転円板9aに回動自在に固定されており、角バネ14dの付勢力により、工具ホルダ16aの装着、脱着時の出し入れにより開閉可能に軸支され、工具落下の支障がないように適量の付勢力を有する角バネ14dが使用されている。
(1)最初の工具16による加工が終了すると、前記主軸ヘッド6はZ軸方向に上昇し、交換高さに移動する(図3参照)。工具マガジン装置8は、待機位置から交換位置へ前進する。このとき、前記シリンダ10gの後端部(図4では右側)に圧縮空気が供給されると、前記サドル8dが前進し、前記ステー15bに保持されたローラ15cが、前記カム板15のカム溝15dに沿って手前から後方に向かって移動する(図6参照)。そうすると、前記バー15aが右から左へ移動し、このバー15aの中央に固定されたローラ15cが係合ブロック8mを介して回動リング8gを回動して開閉カバー19を開口する(図7参照)。
(2)開口した扇状開口部aの空の工具チャック14に、主軸ヘッド6の水平移動により、主軸6aに装着された工具16が、工具チャック14に接近し、減速して工具ホルダクリップ14a(図8参照)を押し広げ、工具チャック14に把持されると、図示しない主軸6a内のクランプ装置がアンクランプし、工具チャック14に工具16が受け渡される。その後、主軸ヘッド6はZ軸方向に上昇して待機する(図5参照)。
(3)前記マガジン回転機構10のモータ10aが回転すると減速機10cによって減速され、減速された回転によって工具マガジン9の回転円板9aが回転されて、つぎの工具16、たとえば、30°の倍数分だけ回転し、位置が割り出されて停止する。
(4)つづいて、主軸ヘッド6が下降し、つぎの工具16のテーパシャンクを主軸6aのテーパ穴内からエアブローしながら挿入し、工具16を主軸6aにクランプする(図4参照)。
(5)主軸ヘッド6はそこからX軸方向に水平移動して、工具チャック14に把持された工具16を工具ホルダクリップ14aから抜き取り、主軸6aへの工具交換が完了する。
(6)工具マガジン装置8は、交換位置から待機位置へ後退する。このとき、シリンダ10gの前端部(図5では左側)に圧縮空気が供給されると、サドル8dが後退し、ステー15bに保持されたローラ15cが、カム板15のカム溝15dを後方から手前に向かって移動すると、バー15aは、今度は左から右へ移動し、バー15aに固定されたローラ15cが係合ブロック8mを介して回動リング8gを反対方向に回動し、開閉カバー19を閉鎖する(図6参照)。
(7)以上の動作が、工具の3本目、4本目…と繰返し行われ、機械加工が終了する。
6 主軸ヘッド
6a 主軸
8 工具マガジン装置
8a ベース
8b ガイドレール
8c ブロック
8d サドル
8e アダプタ
8f,8p ベアリング
8g 回動リング
8h 係合ブロック
8j リブ
8k ステー
8m 係合ブロック
8n シャフト
9 工具マガジン
9a 回転円板
9b 仕切板
9b1 仕切壁
9b2 円筒壁
9b3 背面壁
9c 排出口
9d 遮蔽板
10 マガジン回転機構
10a モータ
10b 小ギヤ
10g シリンダ
10h シリンダロッド
11 減速機
11a 大ギヤ
11c ケース
11d シャフト
14 工具チャック
14a 工具ホルダクリップ
14b ブロック
14c 凸部
14d 角バネ
15 カム板15
15a バー
15b ステー
15c ローラ
15d カム溝
16 工具
16a 工具ホルダ
17 全体カバー
17a 上部カバー
17b サイドカバー
17c 下部カバー
17d 開口部
17e 蓋板
18 マガジンカバー
18a 作業扉
18b 補助カバー
19 開閉カバー
a 扇状開口部
b 回転軸
o 回転中心
Claims (6)
- マガジン回転機構(10)と、
前記マガジン回転機構(10)に装着された回転円板(9a)と、
その円周方向に複数の工具ホルダ(16a)を装着自在に把持する複数の工具チャック(14)とを有し、
前記複数の工具チャック(14)は、前記工具ホルダ(16a)に装着された各工具(16)の先端を回転円板(9a)の回転中心に向けて放射状に収納するように構成され、
前記回転円板(9a)には、互いに隣接する工具間を遮蔽すべく、前記工具チャック(14)によって放射状に収納された前記工具(16)より前記回転円板(9a)の中心側を覆うとともに前記回転円板(9a)の外周部まで延在する放射状の仕切板(9b)が設けられており、
前記仕切板(9b)は、前記回転円板(9a)の中心側に位置する円筒壁(9b2)と、この円筒壁(9b2)から前記回転円板(9a)の外周部まで放射状に延在する仕切壁(9b1)と、放射状に収納された前記工具(16)の背面を覆う背面壁(9b3)とから構成され、
さらに、前記背面壁(9b3)は、前記回転中心に向かうに従って収納された前記工具側に突出する円錐形状に形成されている
ことを特徴とする工具マガジン装置(8)。 - 前記マガジン回転機構(10)と、前記回転円板(9a)と、前記仕切板(9b)および収納した工具(16)を取り囲むマガジンカバー(18)とを有し、
前記マガジンカバー(18)の少なくとも工具交換位置に割り出された工具(16)の扇状の収納空間に対応する部分に工具(16)が出入り可能な扇状開口部(a)を設け、
さらに、この扇状開口部(a)を開閉する開閉カバー(19)を取り付けたことを特徴とする請求項1に記載の工具マガジン装置(8)。 - 前記開閉カバー(19)は前記マガジンカバー(18)に対して前記回転円板(9a)の前記回転中心(o)と同心位置にあり、回動して開口することを特徴とする請求項2に記載の工具マガジン装置(8)。
- 前記マガジンカバー(18)および前記マガジン回転機構(10)は、加工領域に対し進退自在に移動するサドル(8d)に搭載され、前記サドル(8d)の前進による交換位置で工具交換が行われ、交換後は前記サドル(8d)を待機位置に後退させて、前記開閉カバー(19)が前記サドル(8d)の進退動作に連動して開閉動作されることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の工具マガジン装置(8)。
- 前記マガジン回転機構(10)の回転軸(b)は水平で、工具交換位置が前記回転円板(9a)の最上位(時計の12時の位置)に設定され、工具(16)が下向き垂直状態で工具交換が行われることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の工具マガジン装置(8)。
- 前記工具マガジン装置(8)の進退方向と同方向の水平軸方向および主軸の軸方向と同方向の垂直軸方向にて案内支持される主軸ヘッド(6)と、
前記2方向の軸と直交する水平軸方向に案内支持されるワークテーブル(7)とを有し、
前記主軸ヘッド(6)と、前記工具マガジン装置(8)との間で、工具交換動作を行うようにしたことを特徴とする請求項5に記載の工具マガジン装置(8)を備えた立形マシニングセンタ(1)。
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