JP5567733B1 - Automatic tool changer for angle tool holder for 5-face machining of vertical machining center - Google Patents

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Abstract

【課題】立形マシニングセンタの工具主軸に装着されたアングルツールホルダに対して工具を自動交換する装置を提供する。
【解決手段】立形マシニングセンタ1はベッド10上にX軸方向に移動するテーブル20を有し、門形のコラム30には、Y軸、Z軸方向に移動する工具主軸台70を備える。工具自動交換装置100は工具主軸に工具Tを交換自在に供給する。工具主軸はアングルツールホルダ200を装備することができ、アングルツールホルダ収納装置300はアングルツールホルダ200の底面に設けた穴に係合する規制手段を備え、アンクランプユニットと工具交換装置でアングルツールホルダ200の工具を自動交換する。
【選択図】図1
An apparatus for automatically changing a tool with respect to an angle tool holder mounted on a tool spindle of a vertical machining center is provided.
A vertical machining center 1 has a table 20 that moves in the X-axis direction on a bed 10, and a portal column 30 includes a tool headstock 70 that moves in the Y-axis and Z-axis directions. The automatic tool changer 100 supplies the tool T to the tool spindle in a replaceable manner. The tool spindle can be equipped with an angle tool holder 200, and the angle tool holder storage device 300 includes a restricting means that engages with a hole provided in the bottom surface of the angle tool holder 200. The tool of the holder 200 is automatically changed.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、立形のマシニングセンタに付設して5面加工を可能とするアングルツールホルダに装着する工具の自動交換装置に関する。   The present invention relates to an automatic tool changer attached to an angle tool holder that is attached to a vertical machining center and enables five-face machining.

上面と側面のそれぞれに加工形状を有するワークの加工、いわゆる5面加工、を立形マシニングセンタで行うとき、軸線を直角に変換するアングルアタッチメントやアングルツールホルダを利用することにより、1台の機械で全工程を加工することが行われている。ワーク上面の加工は通常の工具を使用して工具を下向きに向けて加工を行い、ワーク側面の加工は工具主軸の軸線を変換する機構で工具を水平方向に向けて、いわゆるアングル加工を行って、ワークの全工程を1台の機械で行うものである。
ここでアングルアタッチメントは、比較的大型の機械にその機械専用に設計されたユニットであり、アタッチメントに装着される工具を自動的に交換する機能と、アタッチメントを水平面内で旋回位置決めしてアタッチメントに装着された工具の向きを変更する機能を、一般的には有する。その結果、ユニット自体が大型化し、小型の機械に適用されることは少ない。
一方、小型機械に対しては、アングルツールホルダが供されている。アングルツールホルダは、装着される工具主軸の軸線に直交するスピンドルを有するツールホルダであって、通常の工具を自動交換する機構において、通常の工具と同様に工具主軸に対して自動交換可能に設計されている。一部のアングルツールホルダは、工具主軸に把持された後、工具主軸への水平面内における装着角度を変更する機能を持たせて、複数の側面を加工可能としたものも存在する。
立形のマシニングセンタに装備されるアングルツールホルダ用クランプユニット及びアングルツールホルダは、本出願人による下記の特許公報に示されている。
When machining workpieces with machining shapes on the top and side surfaces, so-called 5-face machining, with a vertical machining center, by using an angle attachment or angle tool holder that converts the axis to a right angle, The entire process is processed. The upper surface of the workpiece is machined using a normal tool with the tool facing downward, and the side of the workpiece is machined by a mechanism that converts the axis of the tool spindle to turn the tool horizontally, so-called angle machining. The whole work process is performed by one machine.
Here, the angle attachment is a unit designed for a relatively large machine, and the function that automatically replaces the tool attached to the attachment, and the attachment is swung in the horizontal plane and attached to the attachment. Generally, it has a function of changing the orientation of the tool. As a result, the unit itself becomes large and is rarely applied to a small machine.
On the other hand, an angle tool holder is provided for small machines. The angle tool holder is a tool holder that has a spindle that is orthogonal to the axis of the tool spindle to be mounted. It is designed to automatically change the tool spindle in the same way as a normal tool in a mechanism that automatically changes a normal tool. Has been. Some angle tool holders have a function of changing a mounting angle in a horizontal plane with respect to the tool spindle after being gripped by the tool spindle so that a plurality of side surfaces can be machined.
A clamp unit for an angle tool holder and an angle tool holder provided in a vertical machining center are disclosed in the following patent publication by the present applicant.

特許第4565199号Japanese Patent No. 4565199 特許第4542626号Japanese Patent No. 4542626

アングルツールホルダは、上述したように小型機械に適用することが意図されているため、小型・軽量に作られており、アングルツールホルダに装着される工具を自動的に交換する機構を内在するものはなかった。
本出願人による上記特許公報に示されるアングルツールホルダに装着される工具も、ねじで固定される構造となっていた。
本発明の目的は、立形マシニングセンタの工具主軸に装着されたアングルツールホルダに対して工具を自動交換する装置を提供することである。
The angle tool holder is intended to be applied to small machines as described above, so it is made small and light, and has a mechanism for automatically changing the tool mounted on the angle tool holder. There was no.
The tool mounted on the angle tool holder shown in the above-mentioned patent publication by the applicant is also structured to be fixed with screws.
An object of the present invention is to provide an apparatus for automatically changing a tool with respect to an angle tool holder mounted on a tool spindle of a vertical machining center.

上記目的を達成するために、本発明のテーブルと工具主軸とが相対的にX・Y・Z軸に移動可能な立形マシニングセンタは、基本的手段として、
前記工具主軸に着脱自在に装着されるアングルツールホルダと、工具アンクランプ作動装置と、工具交換装置とを備え、前記アングルツールホルダは、前記工具主軸に挿入されるシャンクと、該シャンクとスピンドルを回転自在に支持して内部にシャンクの駆動力を前記スピンドルに伝達する伝達機構を備えるハウジングと、前記スピンドルに備えられ工具をクランプするコレットと、前記スピンドルに挿入され前後動することにより前記コレットをクランプまたはアンクランプするドローバーと、該ドローバーをコレットがクランプする側に付勢するバネ機構と、前記ハウジングに連結されるアームと、該アーム上に設けられて前記工具主軸が装着される主軸ヘッドに把持されるプルスタッドボルトと、を備え、前記工具アンクランプ作動装置は前記アングルツールホルダの前記ドローバーを押す油圧ピストンを備え、前記アングルツールホルダに装着された工具を前記工具アンクランプ作動装置と工具交換装置とを用いて自動的に交換する機能を備える。
In order to achieve the above object, a vertical machining center in which the table of the present invention and the tool spindle can move relative to the X, Y, and Z axes is a basic means.
An angle tool holder that is detachably attached to the tool spindle, a tool unclamp operation device, and a tool changer. The angle tool holder includes a shank inserted into the tool spindle, the shank and the spindle. A housing having a transmission mechanism that rotatably supports and transmits the driving force of the shank to the spindle, a collet that is provided on the spindle and clamps a tool, and is inserted into the spindle and moves back and forth to move the collet. A draw bar for clamping or unclamping, a spring mechanism for urging the draw bar toward the side where the collet is clamped, an arm connected to the housing, and a spindle head provided on the arm and mounted with the tool spindle A pull stud bolt to be gripped, and the tool unclamping operation Location comprises a hydraulic piston to push the drawbar of the angle tool holder, a function of automatically replaced with the said angle the tool tool mounted on the holder tool unclamping actuating device and the tool changer.

そして、前記工具アンクランプ作動装置は、アングルツールホルダの一部を規制して前記スピンドルの軸線方向への力を受ける規制手段と、アングルツールホルダのドローバーを押す油圧ピストンとを備えるものである。   And the said tool unclamp actuating device is provided with the control means which controls a part of angle tool holder and receives the force to the axial direction of the said spindle, and the hydraulic piston which pushes the draw bar of an angle tool holder.

本発明の工作機械は以上の手段を備えることにより、最適な工具を自動的に交換して、ワークに対して最適な加工を施すことが可能となる。   By providing the above means, the machine tool of the present invention can automatically change the optimum tool and perform optimum machining on the workpiece.

図1は、本発明の立形マシニングセンタの全体を示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing the entire vertical machining center of the present invention. 図2は、本発明の立形マシニングセンタの要部を示す斜視図。FIG. 2 is a perspective view showing a main part of the vertical machining center of the present invention. 図3は、本発明の立形マシニングセンタの要部を示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing the main part of the vertical machining center of the present invention. 図4は、本発明の立形マシニングセンタの要部を示す斜視図。FIG. 4 is a perspective view showing a main part of the vertical machining center of the present invention. 図5は、アングルツールホルダと自動工具交換装置の断面図。FIG. 5 is a sectional view of the angle tool holder and the automatic tool changer. 図6は、アングルツールホルダの着座確認装置の説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram of a seating confirmation device for an angle tool holder. 図7は、アングルツールホルダの工具自動交換の動作を示す説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram showing an automatic tool change operation of the angle tool holder. 図8は、アングルツールホルダの工具自動交換の動作を示す説明図。FIG. 8 is an explanatory diagram showing an automatic tool change operation of the angle tool holder. 図9は、アングルツールホルダの工具自動交換の動作を示す説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram showing an automatic tool change operation of the angle tool holder. 図10は、アングルツールホルダの工具自動交換の動作を示す説明図。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an automatic tool change operation of the angle tool holder. 図11は、アングルツールホルダの工具自動交換の動作を示す説明図。FIG. 11 is an explanatory diagram showing an automatic tool change operation of the angle tool holder. 図12は、アングルツールホルダの工具自動交換の動作を示す説明図。FIG. 12 is an explanatory diagram showing an automatic tool change operation of the angle tool holder. 図13は、アングルツールホルダの工具自動交換の動作を示す説明図。FIG. 13 is an explanatory diagram showing an automatic tool change operation of the angle tool holder. 図14は、アングルツールホルダの工具自動交換の動作を示す説明図。FIG. 14 is an explanatory diagram showing an automatic tool change operation of the angle tool holder. 図15は、アングルツールホルダの規制手段の他の例を示す説明図。FIG. 15 is an explanatory view showing another example of the restriction means for the angle tool holder. 図16は、アングルツールホルダの規制手段の他の例を示す説明図。FIG. 16 is an explanatory view showing another example of the restriction means for the angle tool holder.

図1は本発明のアングルツールホルダの工具交換装置を備えた立形マシニングセンタの斜視図である。
立形マシニングセンタ1はベッド10上にX軸方向に移動するテーブル20を有する。
ベッド10上には門形のコラム30が立設され、コラム30の前面に設けられたガイドレールに支持されたサドル40がY軸方向に移動する。
FIG. 1 is a perspective view of a vertical machining center provided with a tool changer for an angle tool holder according to the present invention.
The vertical machining center 1 has a table 20 that moves on the bed 10 in the X-axis direction.
A gate-shaped column 30 is erected on the bed 10, and a saddle 40 supported by a guide rail provided on the front surface of the column 30 moves in the Y-axis direction.

サドル40の前面には主軸ヘッド50がZ軸方向に移動自在に装備され、主軸ヘッド50の下端部に工具主軸70を備える。
ベッド10の一方側には制御装置80が設けられ、オペレータ用の操作盤(図示せず)が装備される。
ベッド10の他方側には工具主軸用自動工具交換装置100が装備され、工具主軸70に対して工具Tを自動交換する。
A spindle head 50 is mounted on the front surface of the saddle 40 so as to be movable in the Z-axis direction, and a tool spindle 70 is provided at the lower end of the spindle head 50.
A control device 80 is provided on one side of the bed 10 and is equipped with an operator operation panel (not shown).
On the other side of the bed 10, an automatic tool changer 100 for the tool spindle is installed, and the tool T is automatically changed with respect to the tool spindle 70.

本発明の立形マシニングセンタ1にあっては、ベッド10の制御装置80を設ける側部にアングルツールホルダ収納装置300が装備される。
このアングルツールホルダ収納装置300は、工具主軸70に着脱されるアングルツールホルダ200を収納するとともに、アングルツールホルダ200に装着される工具を自動交換する機能を併せ持つ。
In the vertical machining center 1 of the present invention, the angle tool holder storage device 300 is provided on the side portion of the bed 10 where the control device 80 is provided.
The angle tool holder storage device 300 stores an angle tool holder 200 that is attached to and detached from the tool spindle 70, and also has a function of automatically changing a tool attached to the angle tool holder 200.

図2〜図4は、アングルツールホルダ収納装置300の主要な構成を示す斜視図である。
アングルツールホルダ収納装置300は、ベース310を有し、コラム30にベース310を機外に張り出す形で装着される。ベース310の端部にサーボモータ320がとりつけられ、サーボモータ320はボールネジ322を駆動し、リニアガイド312に支持された収納装置本体ブラケット330を摺動させ、工具交換位置と退避位置に位置決めする。工具交換位置とは、収納装置本体ブラケット330を前進させて後述するアングルツールホルダ置き台360を機内に進入させた位置であり、退避位置とは収納装置本体ブラケット330を後退させてアングルツールホルダ収納装置300を機外へ退避させた位置である。こうすることで、加工時は機外で退避し、工具交換時は機内の工具主軸のストローク範囲内に進入して工具交換を行うことができる。すなわち、工具主軸70のY軸ストロークを延長することなくアングルツールホルダ収納装置300をコラムに取り付けるだけで、アングルツールホルダに装着する工具の自動交換が可能となる。このことにより、顧客のニーズに柔軟に対応することができる。
収納装置本体ブラケット330上には、リニアガイド332を介してドラムマガジン取付ブラケット340がシリンダ335で収納装置本体ブラケット330の移動方向と同一方向に往復動自在に設けられ、工具着脱位置とドラムマガジン旋回位置に位置決めされる。工具着脱位置はドラムマガジン取付ブラケット340の前進端であり、ドラムマガジン旋回位置は後退端である。なお、ドラムマガジン取付ブラケット340の前進及び後退の方向は、収納装置本体ブラケット330の前進及び後退の方向と同一である。
ドラムマガジン取付ブラケット340上には旋回型ドラムマガジン353及びドラムマガジン駆動モータ355が装着される。旋回型ドラムマガジン353には、グリッパ357を備えて交換用のアングル加工用工具を把持する。シリンダ335、ドラムマガジン取付ブラケット340、旋回型ドラムマガジン353及びドラムマガジン駆動モータ355は、アングルツールホルダ用工具自動交換装置350を形成する。
2 to 4 are perspective views showing a main configuration of the angle tool holder storage device 300.
The angle tool holder storage device 300 has a base 310 and is mounted on the column 30 so as to project the base 310 out of the machine. A servo motor 320 is attached to the end of the base 310, and the servo motor 320 drives the ball screw 322 to slide the storage device main body bracket 330 supported by the linear guide 312, thereby positioning the tool replacement position and the retracted position. The tool change position is a position where the storage device main body bracket 330 is moved forward and an angle tool holder mounting table 360, which will be described later, is entered into the machine. The retreat position is a position where the storage device main body bracket 330 is moved backward to store the angle tool holder. This is the position where the device 300 is retracted from the machine. By doing so, it is possible to retreat outside the machine at the time of machining and to change the tool by entering the stroke range of the tool spindle inside the machine at the time of tool change. In other words, the tool attached to the angle tool holder can be automatically changed by simply attaching the angle tool holder storage device 300 to the column without extending the Y-axis stroke of the tool spindle 70. This makes it possible to respond flexibly to customer needs.
A drum magazine mounting bracket 340 is provided on the storage apparatus main body bracket 330 via a linear guide 332 so as to be reciprocally movable in the same direction as the movement direction of the storage apparatus main body bracket 330 by a cylinder 335. Positioned. The tool attachment / detachment position is the forward end of the drum magazine mounting bracket 340, and the drum magazine turning position is the backward end. The forward and backward directions of the drum magazine mounting bracket 340 are the same as the forward and backward directions of the storage device main body bracket 330.
A rotating drum magazine 353 and a drum magazine drive motor 355 are mounted on the drum magazine mounting bracket 340. The revolving drum magazine 353 is provided with a gripper 357 to hold an angle processing tool for replacement. The cylinder 335, the drum magazine mounting bracket 340, the revolving drum magazine 353, and the drum magazine drive motor 355 form an angle tool holder automatic tool changer 350.

本発明のアングルツールホルダ用工具自動交換装置350は、8本のアングル加工用工具を格納している。
収納装置本体ブラケット330上には、アングルツールホルダ置き台360とそれに隣接してアンクランプユニット370が設けられる。アングルツールホルダ置き台360上にはアングルツールホルダ位置決めピン380が設けられる。
The angle tool holder automatic tool changer 350 of the present invention stores eight angle processing tools.
On the storage device main body bracket 330, an angle tool holder stand 360 and an unclamp unit 370 are provided adjacent to the angle tool holder stand 360. An angle tool holder positioning pin 380 is provided on the angle tool holder mount 360.

工具主軸70に装着されたアングルツールホルダ200をアングルツールホルダ置き台360に位置決めした後に、アングルツールホルダ200に装着された工具の工具交換を行う。また、その場で工具主軸がアンクランプしてアングルツールホルダ200をアングルツールホルダ置き台360に置き、アングルツールホルダ収納装置300内に収納することもできる。   After the angle tool holder 200 mounted on the tool spindle 70 is positioned on the angle tool holder stand 360, the tool mounted on the angle tool holder 200 is changed. Alternatively, the tool spindle can be unclamped on the spot, and the angle tool holder 200 can be placed on the angle tool holder stand 360 and stored in the angle tool holder storage device 300.

アングルツールホルダ位置決めピン380は、アングルツールホルダ200の工具を交換する際に、アングルツールホルダ200の底部に設けられた穴204に係合することでアングルツールホルダ200を規制してアンクランプユニット370のスラスト力を受ける機能を備える。このとき、穴204は係合手段、アングルツールホルダ位置決めピン380は規制手段として動作する。この構成により、小型・軽量に作られた故に剛性の劣るアングルツールホルダであっても、工具をアンクランプするために加えられる外力を受けても変形せず、確実なアンクランプ動作を可能とするばかりでなく、アングルツールホルダ及び、アングルツールホルダを工具主軸テーパ部で把持する工具主軸の、重要な構成部品である軸受に無理な力が掛かることを防いでくれる。その結果、軸受の故障、短寿命化を防ぐ。   The angle tool holder positioning pin 380 regulates the angle tool holder 200 by engaging with a hole 204 provided at the bottom of the angle tool holder 200 when exchanging the tool of the angle tool holder 200 to regulate the unclamp unit 370. The function to receive the thrust force of. At this time, the hole 204 operates as an engaging means, and the angle tool holder positioning pin 380 operates as a regulating means. With this configuration, even if the angle tool holder is inferior in rigidity because of its small size and light weight, it does not deform even when it receives external force applied to unclamp the tool, enabling reliable unclamping operation. In addition to this, it is possible to prevent an excessive force from being applied to the bearing, which is an important component of the angle tool holder and the tool spindle that holds the angle tool holder with the tool spindle taper. As a result, bearing failure and shortening of service life are prevented.

図5は、アングルツールホルダ200とアングルツールホルダ置き台360及びアンクランプユニット370の構造を示す断面図である。
アングルツールホルダ200は、ハウジング202に回転自在に支持されるシャンク210を有する。シャンク210は工具主軸70に把持、駆動される。ハウジング202からは3本のアーム215が、アングルツールホルダの工具装着面を除く直交する3方向に伸びる。アーム215の上端部にはプルスタッドボルト220がそれぞれ装着され、主軸ヘッド50に把持され、アングル加工時の切削反力を支持する。なお必要な切削力に応じてアームを1本にすることも行われている。加工時の切削反力を支持するために設けたアームとプルスタッドボルトは、アングル加工用工具Tをアンクランプする外力を支持することが可能であり、アングルツールホルダの工具自動交換にも寄与する。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of the angle tool holder 200, the angle tool holder stand 360, and the unclamp unit 370.
The angle tool holder 200 has a shank 210 that is rotatably supported by the housing 202. The shank 210 is gripped and driven by the tool spindle 70. Three arms 215 extend from the housing 202 in three orthogonal directions excluding the tool mounting surface of the angle tool holder. Pull stud bolts 220 are respectively attached to the upper ends of the arms 215 and are held by the spindle head 50 to support the cutting reaction force during angle machining. One arm is also used according to the required cutting force. Arm and pull stud bolt which is provided to support a cutting reaction force during machining, it is possible to support the external force unclamp the angle machining tools T 1, also contribute to an automatic tool exchange angle toolholder To do.

シャンク210の下端は、ベベルギヤ230を有し、ベベルギヤ230に噛み合うベベルギヤ232は、シャンク210に直交して配置されるスピンドル240を駆動する。
スピンドル240内にはドローバー250が装備される。
The lower end of the shank 210 has a bevel gear 230, and the bevel gear 232 that meshes with the bevel gear 230 drives a spindle 240 that is arranged orthogonal to the shank 210.
A draw bar 250 is installed in the spindle 240.

スピンドル240の先端には、アングル加工用工具T1が装備され、コレット260により把持される。
ドローバー250は、皿ばね252によりコレット260が工具Tをクランプする方向、すなわちスピンドル240の後端方向に、常時付勢される。
An angle machining tool T 1 is provided at the tip of the spindle 240 and is gripped by the collet 260.
The draw bar 250 is always urged by the disc spring 252 in the direction in which the collet 260 clamps the tool T 1 , that is, in the rear end direction of the spindle 240.

アンクランプユニット370は油圧ピストン372を備え、油圧ピストン372の先端でドローバー250を、皿ばね252の付勢力に抗して押圧することで、ドローバー250を前進させてコレット260を開き、工具Tをアンクランプする。アンクランプユニット370及びアングルツールホルダ位置決めピン380は、工具アンクランプ作動装置を形成する。 Unclamp unit 370 comprises a hydraulic piston 372, the draw bar 250 in the distal end of the hydraulic piston 372, by pressing against the biasing force of the disc spring 252, to open the collet 260 is moved forward the drawbar 250, the tool T 1 Unclamp. The unclamp unit 370 and the angle tool holder positioning pin 380 form a tool unclamp actuator.

図6は、アングルツールホルダのハウジング202の底部に設けられる穴204と、この穴204に挿入されるアングルツールホルダ位置決めピン380の関係を示す。
穴204とアングルツールホルダ位置決めピン380は、ともに水平断面形状が円で、その中心をスピンドル240の軸線を通る鉛直面上に配置した。こうすることで、アングル加工用工具Tをアンクランプさせるためにドローバー250に加わる外力を受けても、アングルツールホルダが回転する力の成分が発生することなく、安定的な動作が可能となる。
アングルツールホルダ位置決めピン380は、中心にピンの上部に抜けるエア通路を備える。位置決めピン380が穴204に係合するとエア供給手段400から送られてくるエアの抜け道が極めて狭くなり、その結果としてエアの背圧が上がる。それをエアギャップセンサ410で検出することでアングルツールホルダ200がアングルツールホルダ置き台360上に確実に着座したことを確認する。この着座確認をすることで、正しく着座していないときにドローバーにアンクランプ用の外力を加えて、剛性の低いアングルツールホルダを破損させてしまう事態を避けることができる。
FIG. 6 shows the relationship between the hole 204 provided in the bottom of the housing 202 of the angle tool holder and the angle tool holder positioning pin 380 inserted into the hole 204.
Both the hole 204 and the angle tool holder positioning pin 380 have a circular horizontal cross-sectional shape, and their centers are arranged on a vertical plane passing through the axis of the spindle 240. In this way, even when subjected to an external force applied to the drawbar 250 in order to unclamp the angle machining tools T 1, without component of the force angle tool holder is rotated is generated, thereby enabling stable operation .
The angle tool holder positioning pin 380 is provided with an air passage extending through the top of the pin at the center. When the positioning pin 380 is engaged with the hole 204, the passage of the air sent from the air supply unit 400 becomes extremely narrow, and as a result, the back pressure of the air increases. By detecting this with the air gap sensor 410, it is confirmed that the angle tool holder 200 is securely seated on the angle tool holder mounting table 360. By confirming this seating, it is possible to avoid a situation in which an external force for unclamping is applied to the draw bar when the seat is not seated correctly and the angle tool holder having low rigidity is damaged.

図7〜図14は、アングルツールホルダ収納装置300におけるアングルツールホルダの工具自動交換の工程を示す。   7 to 14 show a process of automatically changing the tool of the angle tool holder in the angle tool holder storage device 300.

図7は、アングルツールホルダ200に把持されているアングル加工を終了した工具Tをアングルツールホルダ収納装置300のアングルツールホルダ用工具自動交換装置350に格納されている次工具Tに交換する準備工程を示す。具体的には、工具Tによるアングル加工を完了したアングルツールホルダ200は、水平面内における工具の向きを所定の角度に位置決めし、工具主軸70をY軸及びZ軸の所定の位置に位置決めした状態である。アングルツールホルダ収納装置300は待機状態にある。すなわち、収納装置本体ブラケット330は退避位置に、ドラムマガジン取付ブラケット340はドラムマガジン旋回位置に、それぞれ位置決めされた状態である。 FIG. 7 shows that the tool T 1 that has finished the angle processing held by the angle tool holder 200 is replaced with the next tool T 2 stored in the angle tool holder automatic tool changer 350 of the angle tool holder storage device 300. A preparation process is shown. Specifically, the angle tool holder 200 has completed the angle machining by the tool T 1 is the orientation of the tool in the horizontal plane and positioned at a predetermined angle, the tool spindle 70 is positioned at a predetermined position in the Y-axis and Z-axis State. The angle tool holder storage device 300 is in a standby state. That is, the storage device main body bracket 330 is positioned at the retracted position, and the drum magazine mounting bracket 340 is positioned at the drum magazine turning position.

図8は、サーボモータ320が作動して、アングルツールホルダ用工具自動交換装置350を搭載した収納装置本体ブラケット330をY軸方向に移動させて工具交換位置に位置決めすると同時に、シリンダ335を作動させてドラムマガジン取付ブラケット340を工具着脱位置に位置決めする状態を示す。   FIG. 8 shows that the servo motor 320 is operated to move the storage device main body bracket 330 on which the angle tool holder automatic tool changing device 350 is mounted in the Y-axis direction to be positioned at the tool changing position, and at the same time, the cylinder 335 is operated. The state where the drum magazine mounting bracket 340 is positioned at the tool attaching / detaching position is shown.

図9は、主軸ヘッド50をZ軸方向に降下させて、アングルツールホルダ200をアングルツールホルダ置き台360上に着座させるとともに、旋回型ドラムマガジン353のグリッパ357に工具T1を挿入させた工程を示す。 FIG. 9 shows a process in which the spindle head 50 is lowered in the Z-axis direction so that the angle tool holder 200 is seated on the angle tool holder stand 360 and the tool T 1 is inserted into the gripper 357 of the swiveling drum magazine 353. Indicates.

図6で説明したように、アングルツールホルダ200がアングルツールホルダ置き台360上に着座して、アングルツールホルダ置き台360に装着されたアングルツールホルダ位置決めピン380がアングルツールホルダ200の有底穴204に確実に挿入されたことをエア回路により検知する。   As described in FIG. 6, the angle tool holder 200 is seated on the angle tool holder mounting table 360, and the angle tool holder positioning pin 380 mounted on the angle tool holder mounting table 360 is a bottomed hole of the angle tool holder 200. It is detected by the air circuit that it has been securely inserted into 204.

図10は、図5で説明したアンクランプユニット370の油圧ピストン372を作動させることによりドローバー250を押し出してアングル加工用工具Tをアンクランプした後、シリンダ335を作動させてドラムマガジン取付ブラケット340をドラムマガジン旋回位置へ位置決めし、旋回型ドラムマガジン353をアングルツールホルダ200から後退させて旋回型ドラムマガジン353の旋回に備える。 10, after unclamping the angle working tools T 1 by extruding the draw bar 250 by operating the hydraulic piston 372 of unclamp unit 370 described in FIG. 5, a drum magazine mounting bracket 340 by actuating the cylinder 335 To the drum magazine turning position, and the turning type drum magazine 353 is retracted from the angle tool holder 200 to prepare for turning of the turning type drum magazine 353.

アングルツールホルダ位置決めピン380は、ピストン372の押し出し力に対抗してアングルツールホルダ200のスピンドル240の軸線方向への移動を規制する。   The angle tool holder positioning pin 380 restricts the movement of the angle tool holder 200 in the axial direction of the spindle 240 against the pushing force of the piston 372.

図11は、旋回型ドラムマガジン353を旋回させて、アングル加工用次工具Tをアングルツールホルダ200に対向させた状態を示す。 FIG. 11 shows a state in which the revolving drum magazine 353 is revolved and the next tool T 2 for angle processing is opposed to the angle tool holder 200.

図12は、シリンダ335を作動させてドラムマガジン取付ブラケット340を前進させ、旋回型ドラムマガジン353に装着されているアングル加工用次工具Tをアングルツールホルダ200に挿入した後に、アンクランプユニット370を作動させてピストン372を後退させ、アングルツールホルダ200のスピンドルがアングルツールホルダ用次工具Tを把持した状態を示す。 FIG. 12 shows the unclamping unit 370 after the cylinder 335 is operated to advance the drum magazine mounting bracket 340 and the next tool T 2 for angle processing mounted on the rotating drum magazine 353 is inserted into the angle tool holder 200. the is actuated to retract the piston 372, showing a state where the spindle gripping the following tool T 2 for angle toolholder of the angle tool holder 200.

図13は、主軸ヘッド50をZ軸方向に上昇させた状態を示す。新しいアングル加工用工具を装着されたアングルツールホルダ200は加工動作を開始する。   FIG. 13 shows a state in which the spindle head 50 is raised in the Z-axis direction. The angle tool holder 200 on which the new angle processing tool is mounted starts the processing operation.

図14は、アングルツールホルダ収納装置300を待機状態に戻す。すなわち、収納装置本体ブラケット330は退避位置へ、ドラムマガジン取付ブラケット340はドラムマガジン旋回位置へ、それぞれ位置決めされた状態を示す。
上述した一連の工程でアングルツールホルダの工具の自動交換を完了する。
FIG. 14 returns the angle tool holder storage device 300 to the standby state. That is, the storage device main body bracket 330 is positioned in the retracted position, and the drum magazine mounting bracket 340 is positioned in the drum magazine turning position.
The automatic change of the tool of the angle tool holder is completed through the series of steps described above.

本発明のアングルツールホルダ収納装置300は以上のように、立形マシニングセンタ1にアングルツールホルダ200を装備した状態でアングルツールホルダ200に対して工具を自動で交換することができる。   As described above, the angle tool holder storage device 300 of the present invention can automatically change the tool with respect to the angle tool holder 200 in a state where the angle tool holder 200 is installed in the vertical machining center 1.

図15は工具交換時にアングルツールホルダを規制してスピンドルの軸線方向の力を受ける規制手段の他の例を示す説明図である。
本例にあっては、アングルツールホルダ置き台500は、ブロック510を備える。
FIG. 15 is an explanatory view showing another example of the restricting means for restricting the angle tool holder and receiving the force in the axial direction of the spindle when changing the tool.
In this example, the angle tool holder cradle 500 includes a block 510.

自動工具交換時に、アングルツールホルダ200aがZ軸方向に降下して、アングルツールホルダ置き台500上に位置決めされると、アングルツールホルダ200aのハウジングの前端部203がブロック510に対向する。   At the time of automatic tool change, when the angle tool holder 200a is lowered in the Z-axis direction and positioned on the angle tool holder mounting table 500, the front end portion 203 of the housing of the angle tool holder 200a faces the block 510.

接触センサ520は、アングルツールホルダ200aの着座を確認して、信号S1を出力する。アンクランプユニットのピストンによりアングルツールホルダ200a内のドローバーが押されたときに、ブロック510は、この押し出し力を受けてアングル加工用工具Tのアンクランプを達成する。このとき、ブロック510は規制手段として動作する。 The contact sensor 520 confirms the seating of the angle tool holder 200a and outputs a signal S1. The piston of the unclamping unit when the drawbar in the angle tool holder 200a is pressed, block 510, to achieve unclamping angle machining tools T 1 receives the pushing force. At this time, the block 510 operates as a regulating means.

図16は工具交換時にアングルツールホルダを規制してスピンドルの軸線方向の力を受ける規制手段の他の例を示す説明図である。
本例にあっては、アングルツールホルダ置き台600は、溝610を備える。
FIG. 16 is an explanatory view showing another example of the restricting means for restricting the angle tool holder and receiving the force in the axial direction of the spindle when changing the tool.
In this example, the angle tool holder cradle 600 includes a groove 610.

自動工具交換時に、アングルツールホルダ200bがZ軸方向に降下して、アングルツールホルダ置き台600上に位置決めされると、アングルツールホルダ200bのハウジングの突起部205が溝610内に突入する。   When the angle tool holder 200b is lowered in the Z-axis direction and positioned on the angle tool holder mounting table 600 during automatic tool change, the protrusion 205 of the housing of the angle tool holder 200b enters the groove 610.

接触センサ620は、アングルツールホルダ200bの着座を確認して、信号S1を出力する。アンクランプユニットのピストンによりアングルツールホルダ200b内のドローバーが押されたときに、溝610は、この押し出し力を受けてアングル加工用工具Tのアンクランプを達成する。このとき、溝610が規制手段として動作する。 The contact sensor 620 confirms the seating of the angle tool holder 200b and outputs a signal S1. When the draw bar in the angle tool holder 200b is pushed by the piston of the unclamping units, grooves 610 achieves unclamping angle machining tools T 1 receives the pushing force. At this time, the groove 610 operates as a restricting means.

本発明の立形マシニングセンタは、以上のように、工具主軸に装着されたアングルツールホルダに対して工具を自動交換することができるので、テーブル上のワークに対して最適な加工を施すことが可能となる。   As described above, the vertical machining center of the present invention can automatically change the tool with respect to the angle tool holder mounted on the tool spindle, so that the workpiece on the table can be optimally processed. It becomes.

1 立形マシニングセンタ
10 ベッド
20 テーブル
30 コラム
40 サドル
50 主軸ヘッド
70 工具主軸台
80 制御装置
100 工具主軸用自動工具交換装置
200 アングルツールホルダ
204 穴
215 アーム
220 プルスタッドボルト
300 アングルツールホルダ収納装置
310 ベース
320 サーボモータ
322 ボールネジ
330 収納装置本体ブラケット
340 ドラムマガジン取付ブラケット
350 アングルツールホルダ用工具自動交換装置
360 アングルツールホルダ置き台
370 アンクランプユニット
380 アングルツールホルダ位置決めピン
T 主軸用交換工具
アングル加工用工具
アングル加工用次工具
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vertical machining center 10 Bed 20 Table 30 Column 40 Saddle 50 Spindle head 70 Tool head stand 80 Control apparatus 100 Tool spindle automatic tool changer 200 Angle tool holder 204 Hole 215 Arm 220 Pull stud bolt 300 Angle tool holder storage device 310 Base 320 Servo motor 322 Ball screw 330 Storage device body bracket 340 Drum magazine mounting bracket 350 Automatic tool changer for angle tool holder 360 Angle tool holder stand 370 Unclamp unit 380 Angle tool holder positioning pin T Spindle change tool T 1 For angle machining Tool T The next tool for 2- angle machining

Claims (3)

テーブルと工具主軸とが相対的にX・Y・Z軸に移動可能な立形マシニングセンタにおいて、
前記工具主軸に着脱自在に装着されるアングルツールホルダと、工具アンクランプ作動装置と、工具交換装置とを備え、
前記アングルツールホルダは、
前記工具主軸に挿入されるシャンクと、
該シャンクの軸線と直交する軸線を有するスピンドルと、
前記シャンクとスピンドルを回転自在に支持して内部にシャンクの駆動力を前記スピンドルに伝達する伝達機構を備えるハウジングと、
前記スピンドルに備えられ工具をクランプするコレットと、
前記スピンドルに挿入され前後動することにより前記コレットをクランプまたはアンクランプするドローバーと、
該ドローバーをコレットがクランプする側に付勢するバネ機構と、
を備え、
前記工具アンクランプ作動装置は、
アングルツールホルダ置き台と、
該アングルツールホルダ置き台上に設けられて
アングルツールホルダの前端部を規制して前記スピンドルの軸線方向への力を受ける規制手段と、
アングルツールホルダのドローバーを押す油圧ピストンとを備え、
前記油圧ピストンがドローバーを押したときにかかる力を前記規制手段が受ける力の作用点が、前記スピンドルの軸線を通る鉛直面を挟んで、前記スピンドルの軸線と直交する面上の2点に配置されており、
前記アングルツールホルダに装着された工具を前記工具アンクランプ作動装置と工具交換装置とを用いて工具交換する
ことを特徴とする立形マシニングセンタ。
In vertical machining centers where the table and tool spindle can move relative to the X, Y and Z axes,
An angle tool holder that is detachably attached to the tool spindle, a tool unclamp operation device, and a tool changer;
The angle tool holder is
A shank inserted into the tool spindle;
A spindle having an axis perpendicular to the axis of the shank;
A housing including a transmission mechanism for rotatably supporting the shank and the spindle and transmitting the driving force of the shank to the spindle;
A collet provided on the spindle for clamping the tool;
A draw bar that is inserted into the spindle and moves back and forth to clamp or unclamp the collet;
A spring mechanism that biases the draw bar toward the side on which the collet clamps;
With
The tool unclamp actuator is
Angle tool holder stand,
A restricting means provided on the angle tool holder mounting table for restricting a front end portion of the angle tool holder and receiving a force in an axial direction of the spindle;
With a hydraulic piston that pushes the draw bar of the angle tool holder,
The point of action of the force that the restricting means receives when the hydraulic piston pushes the draw bar is arranged at two points on a plane perpendicular to the axis of the spindle across the vertical plane passing through the axis of the spindle. Has been
A vertical machining center characterized in that the tool mounted on the angle tool holder is changed using the tool unclamp operation device and the tool changer.
前記工具交換装置は、前記アングルツールホルダの前記スピンドルの軸線方向に往復移動可能で、かつ該軸線方向に平行な軸の周りに回転位置決め可能なドラムマガジンで構成される
ことを特徴とする請求項記載の立形マシニングセンタ。
The tool changer comprises a drum magazine that can reciprocate in the axial direction of the spindle of the angle tool holder and that can be rotated and positioned around an axis parallel to the axial direction. A vertical machining center according to 1 .
前記工具アンクランプ作動装置及び前記工具交換装置は、コラムに装着され、
退避位置・交換位置で出入りする
ことを特徴とする請求項記載の立形マシニングセンタ。
The tool unclamp actuator and the tool changer are mounted on a column,
The vertical machining center according to claim 1 , wherein the vertical machining center moves in and out at a retracted position and an exchange position.
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