JP7016928B1 - 立形工作機械及び工具交換方法 - Google Patents
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Abstract
Description
フレームと、
工具を装着可能な主軸穴を有する主軸と、
前記フレームに設置され、前記主軸を前記フレームに対して相対的に移動させる移動装置と、
マガジンであって、
複数のポット保持穴を有するポット保持体と、
前記ポット保持穴のそれぞれを貫通し、前記工具を収納する複数のポットであって、上昇位置と受け渡し位置とを昇降可能な複数のポットと、
を有するマガジンと、
前記フレームに設置され、ポット工具交換位置にある前記ポットを昇降させるポットリフタと、
前記フレームに設置された直動ガイドと、
前記直動ガイドに設置された中間アーム組立体であって、
第1グリッパと、第2グリッパと、を有するアームと、
前記第1グリッパと前記第2グリッパのいずれかをポット位相と主軸位相のいずれかに割り出すアーム回転装置と、
を有する中間アーム組立体と、
前記中間アーム組立体を、前記マガジン側のマガジン位置と、前記主軸側の主軸位置と、前記マガジン位置と前記主軸位置の間に位置する中間位置と、の間で移動させる中間アーム送り装置と、
を有する。
主軸の回転を停止し、
前記主軸が主軸工具交換位置に移動し、
アームが第1グリッパを主軸位相に割出し、
前記アームがマガジンと主軸との間の中間位置から、前記主軸工具交換位置に移動して、前記第1グリッパが前記主軸に装着されている第1工具を把持し、
前記主軸が前記第1工具をアンクランプして、前記第1工具が前記主軸から離間する位置まで上昇し、
前記アームが第2工具を把持した第2グリッパを前記主軸位相に割出し、
前記主軸が下降して、前記第2工具をクランプし、
前記アームがマガジン位置に移動して、前記第2グリッパが前記第2工具を解放し、
前記第1グリッパをマガジン位相に割出し、
前記アームが前記マガジン位置に移動して、前記第1工具が空の第1ポットの下方に位置し、
ポットリフタが下降して、前記第1工具を前記第1ポットに収納し、
前記アームが退避位置まで退避し、前記第1グリッパは前記第1工具を解放し、
ポット保持体が、第3工具が装着された第2ポットをポット工具交換位置に割出し、
前記アームが前記第2グリッパを前記マガジン位相に割出し、
前記アームが前記マガジン位置に移動し、前記第2グリッパが前記第3工具を把持し、
前記ポットリフタが前記第2ポットを上昇させて、前記第3工具を前記第2グリッパに受け渡し、
前記アームが前記中間位置に移動する、
方法である。
主軸は、主軸穴と、工具クランプ装置を有する。
ポットは、工具保持部と、工具保持穴と、工具クランプ装置とを有する。
また、直動ガイドは、フレームに固定されたガイドフレームと、ガイドフレーム上を鉛直方向に沿って上下するガイドと、を有してよい。例えば、ガイドフレームは鉛直方向に設けられたガイド溝を有し、ガイドはポットに接続され、ガイド溝を貫通してガイド溝に沿って移動できるピンでも良い。
中間アーム送り装置は、例えば、ラック・ピニオン機構やサーボモータ・ボールねじ機構である。
図1に示すように、工作機械はフレーム2と、主軸ヘッド14と、主軸10と、移動装置11と、マガジン20と、ポット30と、ポットリフタ40と、中間アーム組立体50と、直動ガイド60と、中間アーム送り装置70と、を有する。
ガイドブッシュ23は、ポット30の両側に、マガジンディスク21を貫通して配置される。
ガイド36は、天板33の下方に延びて、ポット30の両側に設置される。ガイド36は、ガイドブッシュ23を貫通し、ガイドブッシュ23内を上下方向に摺動する。ポット30が昇降するときに、ガイド36およびガイドブッシュ23は、ポット30をガイドする。
ここで、受け渡し位置Kは、天板33がマガジンディスク21に載るまで天板33が下がる位置をいう。受け渡し位置Kにおいて、ポット30は、第1グリッパ51又は第2グリッパ52(いずれも後述)に工具12を渡す。そして、ポット30が受け渡し位置Kにあるときに、マガジンディスク21が回転する。
ポットリフタ40は、ポット工具交換位置Hにあるポット30の中心軸39上に設置される。ポットリフタ40は、シリンダ41と、引掛け部材42とを有する。ポットリフタ40は、フレーム2に固定される。
図1に示すように、中間アーム組立体50は、主軸10とマガジンディスク21との間に、直動ガイド60に往復可能に設置される。
アーム回転装置59は、ボディ62に配置され、アーム回転軸58を回転駆動する。アーム回転装置59は、サーボモータ59aと、原動プーリ59bと、従動プーリ59cと、無端歯付ベルト59dと、を有する。原動プーリ59bは、サーボモータ59aの出力軸に締結される。従動プーリ59cは、アーム回転軸58に締結される。無端歯付ベルト59dは、原動プーリ59bと従動プーリ59cの間に架けられる。
なお、本実施形態の構成に限られず、モータと、減速機と、アームを組み合わせてもよいし、モータを直接アームに接続しても良い。
爪部54aは、支持ピン55の先端側に配置される。爪部54aは、工具12のフランジ15の円周のおよそ半分に当接する。収容部54bは、有底の円筒穴である。収容部54bは、支持ピン55の基端側の端部の内側に配置される。ここで、アーム回転軸58の中心から第1グリッパ51の中心を結ぶ線を中心線53a1とする。中心線53a1と中心軸39とに直交する線を、中心線53a2とする。収容部54bは、中心線53a1に対して垂直に延び、中心線53a2に対して平行に延びる。
弾性部材56は、例えば、圧縮コイルねじである。弾性部材56は、一対の収容部54bの内部に配置される。弾性部材56は、把持爪54が閉じる方向に付勢する。
第2グリッパ52は、第1グリッパ51と同じ構造である。
主軸10が原点まで回転し、主軸10が主軸工具交換位置D(図6参照)に移動する(S1)。
アーム回転装置59が、第1グリッパ51を主軸位相E(図6参照)に割り出す(S2)。
ステップS2及びS3は、同時に実行されて良い。
続いて、アーム回転装置59が、第2工具12bを把持した第2グリッパ52を主軸位相Eに割出す(S5)。図7では、上方から見て反時計回りに90度、第2グリッパ52が回転する。すると、第2工具12bが主軸10の軸線上で下方に位置する。
移動装置11によって、主軸10が下降して、第2工具12bをクランプする(S6)。
主軸10を回転させる(S16)。主軸10はワークを加工する(S17)。
アーム回転装置59が、第2グリッパ52をマガジン位相Gに割り出す(S12)。ステップS12は、ステップS11と同時に実行されて良い。
続いて、シリンダ41が、ピストンロッド43を上昇させる(S14)。すると、爪47がつまみ34を引っ掛けて、第2ポット30bが上昇する。そして、第3工具12cが第2ポット30bから外れて、第2ポット30bが第3工具12cを第2グリッパ52に受け渡す。
ステップS14を実施した後に、アーム53は退避位置Fへ退避する(S21)。ポットリフタ40が、ポット30を下降させる(S22)。マガジン20が旋回して、第2工具12bに対応する第3ポット30cをポット工具交換位置Hに割出す(S23)。ポットリフタ40が、第3ポット30cを上昇させる(S24)。
図11は、第2実施形態のポットリフタ80のYZ軸面の断面図である。図11に示すように、本実施形態のポットリフタ80は、シリンダ81と、レバー82と、引掛け部材83と、直動ガイド89と、を有する。
シリンダ81は、ロッド88を有する。シリンダ81は、例えば、マガジンディスク21の旋回軸上に配置される。シリンダ81は、ロッド88を上下方向に昇降する。
2 フレーム
10 主軸
11 移動装置
12、12a、12b、12c 工具
20 マガジン
21 マガジンディスク
22 ポット保持穴
30 ポット
40 ポットリフタ
50 中間アーム組立体
51 第1グリッパ
52 第2グリッパ
59 アーム回転装置
60 直動ガイド
Claims (11)
- フレームと、
工具を装着可能な主軸穴を有する主軸と、
前記フレームに設置され、前記主軸を前記フレームに対して相対的に移動させる移動装置と、
マガジンであって、
複数のポット保持穴を有するポット保持体と、
前記ポット保持穴のそれぞれを貫通し、前記工具を収納する複数のポットであって、上昇位置と受け渡し位置とを昇降可能な複数のポットと、
を有するマガジンと、
前記フレームに設置され、ポット工具交換位置にある前記ポットを昇降させるポットリフタと、
前記フレームに設置された直動ガイドと、
前記直動ガイドに設置された中間アーム組立体であって、
第1グリッパと、第2グリッパと、を有するアームと、
前記第1グリッパと前記第2グリッパのいずれかをポット位相と主軸位相のいずれかに割り出すアーム回転装置と、
を有する中間アーム組立体と、
前記中間アーム組立体を、前記マガジン側のマガジン位置と、前記主軸側の主軸位置と、前記マガジン位置と前記主軸位置の間に位置する中間位置と、の間で移動させる中間アーム送り装置と、
を有し、
前記マガジンは、
前記ポット保持穴にそれぞれ対応して、前記ポット保持体に配置されたガイドブッシュと、
前記ポットと接続され、前記ガイドブッシュ内を摺動するガイドと、
を有する、立形工作機械。 - 前記中間アーム組立体は、前記マガジン位置において、前記第1グリッパ及び前記第2グリッパのいずれかと、受け渡し位置にある前記ポットとの間で、前記工具を受け渡し可能であり、
前記中間アーム組立体は、前記主軸位置において、前記第1グリッパ及び前記第2グリッパのいずれかと、主軸工具交換位置にある前記主軸との間で、前記工具を受け渡し可能である、
請求項1に記載の立形工作機械。 - 前記マガジンは、
前記ポット保持体の上方に配置され、前記ポット及び前記ガイドと接続し、前記ポット及び前記ガイドと一体として昇降する天板を有する、
請求項1又は2に記載の立形工作機械。 - 前記ポットリフタは、
前記フレームに固定され、前記ポットと接続され、前記ポットを昇降可能なシリンダを有する、
請求項1~3のいずれかに記載の立形工作機械。 - 前記マガジンは、前記ポットの上方に設けられ、前記ポットと一体として昇降するつまみを有し、
前記ポットリフタは、前記シリンダに接続され、前記ポット保持体が回転するときに前記つまみが通過する通過穴と、前記ポット保持体が前記ポットをポット受け渡し位置に割り出したときに、前記つまみを引っ掛ける爪と、を有する引掛け部材を有する、
請求項4に記載の立形工作機械。 - 前記シリンダは、ガイド付きシリンダである、
請求項4又は5に記載の立形工作機械。 - 前記ポットリフタは、
前記ポット保持体に沿って配置されたレバーであって、
第1端に配置され、前記ポットに回動可能に接続された作用点と、
前記第1端の反対である第2端に配置され、前記シリンダに回動可能に接続された力点と、
中央部に配置され、前記フレームに固定された支点と、を有し、
前記支点を中心に回動可能なレバーと、
前記ポットを上下方向にガイドする直動ガイドと、
を有する、請求項4又は5に記載の立形工作機械。 - 前記工具は、キー溝を有し、
前記第1グリッパ及び前記第2グリッパは、それぞれ、
前記アームに回転可能に支持された一対の把持爪と、
前記一対の把持爪に挟まれて前記アームに配置され、前記キー溝に挿入可能なキーと、
前記把持爪に配置され、前記把持爪が閉じる方向に付勢する弾性部材と、
を有する、
請求項1~7のいずれかに記載の立形工作機械。 - 前記アームは、L字状である、
請求項1~8のいずれかに記載の立形工作機械。 - 主軸の回転を停止し、
前記主軸が主軸工具交換位置に移動し、
アームが第1グリッパを主軸位相に割出し、
前記アームがマガジンと主軸との間の中間位置から、主軸位置に移動して、前記第1グリッパが前記主軸に装着されている第1工具を把持し、
前記主軸が前記第1工具をアンクランプして、前記第1工具が前記主軸から離間する位置まで上昇し、
前記アームが第2工具を把持した第2グリッパを前記主軸位相に割出し、
前記主軸が下降して、前記第2工具をクランプし、
前記アームがマガジン位置へ向けて移動して、前記第2グリッパが前記第2工具を解放し、
前記第1グリッパをマガジン位相に割出し、
前記アームが前記マガジン位置に移動して、前記第1工具が空の第1ポットの下方に位置し、
ポットリフタが下降して、前記第1工具を前記第1ポットに収納し、
前記アームが退避位置まで退避し、前記第1グリッパは前記第1工具を解放し、
ポット保持体が、第3工具が装着された第2ポットをポット工具交換位置に割出し、
前記アームが前記第2グリッパを前記マガジン位相に割出し、
前記アームが前記マガジン位置に移動し、前記第2グリッパが前記第3工具を把持し、
前記ポットリフタが前記第2ポットを上昇させて、前記第3工具を前記第2グリッパに受け渡し、
前記アームが前記中間位置に移動する、
工具交換方法。 - 前記ポットリフタが前記第2ポットを上昇させて、前記第3工具を前記第2グリッパに受け渡した後に、
前記アームが前記退避位置へ退避し、
前記ポットリフタが下降し、
前記ポット保持体が、前記第2工具に対応する空の第3ポットを前記ポット工具交換位置に割出し、
前記ポットリフタが前記第3ポットを上昇させ、
その後、前記アームが前記中間位置に移動する、
請求項10の工具交換方法。
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