JPH01109043A - 工作機械の自動工具交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、小径工具の自動工具交換手段を０１ａえた工
作機械における自動工具交換装置とその工具貯蔵マガジ
ンに関する。更に詳しくは、大径、小径工具を混在収納
する工具貯蔵マガジン内の小径工具保持手段と、同じく
工具貯蔵マガジン内の親工具との間で加工作業中に小径
工具の交換を行うようにした工作機械の自動工具交換装
置に関するものである。

ｌ従来の技術］ マシニングセンタの小径工具、すなわちドリル、エンド
ミル、タップなどの工具は、加工頻度が高い。全作業中
の５割を越す加工もある。しかし１、加工の種類、サイ
ズなど種類が多く、結果としては使用本数が著しく増大
するため工具貯蔵マガジンが大きくなる傾向にある。従
来、この種の自動工具交換装置にあっては、イ）１，７
公昭５０−２０７０３号、口）特公昭５７−４６９８４
号、およびハ）１、ｖ開明６１−２５７７３７号などが
知られている。

イ）特公昭５０−２０７０３号に記載されたものは、限
られた大きさの円形マガジン内に、マガジンの直径を変
えずに多数の工具を貯蔵するために、複数の工を番を群
単位に収納するターレットを配置したものである。また
、口）特公昭５７−　／１６９８４号に記ｉｉ＆された
ものは、工具貯蔵マガジン・内に大径、小径工具を混在
収納するため、夫々専用のソケットを工具貯蔵マガジン
内に固定的に配置したものである。

更に、ハ）特開昭６１−・２５７７３７号にあっては、
工具マガジンの工具収納本数の増加を図るべく、メイン
工具マガジン゛に隣接して小径工具マガジンを配置しで
ある。この小径工具マガジン内の小径工具と、メインマ
ガジン内のマザー工具に装着されている工具とを、主軸
の工具が加工中に、小径工具交換装置で交換するように
したものである。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、イ）特公昭５０−２０７０３号にあって
は、個々のターレットに旋回割り出しの機構を組み込む
ためターレットおよび工具貯蔵装置の構造が複雑になり
、しかも、小径工具と大径工具とを混在して配置する考
えはなく、工具シャンク径は単一大きさのものしか収納
できなかった。

また、口）、特公昭５７−４６９８４号については、工
具貯蔵マガジン内に配置される小径工具用ソケット群は
固定的で加工工程が変わった場合でも、小径工具を大径
工具の間に混在させるような組み換えは出来ず、変更の
柔軟性が乏しい。

更に、特開昭６１−２５７７３７号については、大径工
具を収容するメイン工具マガジンのほかに小径小具を収
容するサブマガジンを別個に設けであるため、そのため
駆動装置、制御装置を必要としマガジンの占めるスペー
スは拡大する問題点が残存していた、 本発明の第１の目的は、小径工具の自動工具交換装置を
提供することにある。

本発明の第２の目的は、従来から使用されている工具貯
蔵マガジンの形態を変えずに１つの工具貯蔵マガジン内
で小径工具を混在収納可能として、収容工具本数の増大
を図る工具貯蔵マガジンを提供することにある。

更に、本発明の目的は、主軸工具の工具が加工作業中に
工具の交換を可能ならしめた工作機械の自動工具交換装
置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 前記目的を達成するために本発明の手段は、工作機械の
主軸に挿着して使用する大径工具および小径工具を混在
収納する工具貯蔵マガジンと、該工具貯蔵マガジン内の
前記大径工具または前記小径工具を主軸に挿着する工具
交換手段とから成る工作機械の自動工具交換装置におい
て、前記工具貯蔵マガジン内に前記小径工具を複数単位
で収納する小径工具保持手段と、前記主軸に挿着して使
用する前記小径工具を着脱自在に挿着する挿着部を有す
る精工具と、註親工具と前記小径工具保持手段との間で
前記小径工具を交換する小径工具交換手段とを備え、前
記主軸の工具が加工作業中に前記小径工具交換手段を作
動させるように構成したことを特徴とする工作機械の自
動工具交換装置である。

［発明の作用］ 前記の構成を採用したことにより、工具貯蔵マガジン内
に混在収納されている小径工具を要求に応じて、加工作
業中に小径工具交換手段により小径工具を工具貯蔵マガ
ジン内の精工具に挿入して装着する。この小径工具を装
着した精工具を工具交換手段の作用で工作機械の加工主
軸に挿着し、小径工具の加工作業を行う。

［実施例］ 本発明の工作機械は、特にマシニングセンタなどに使用
される工具貯蔵マガジンに収容される工具本数を、工具
貯蔵マガジンの増設なしに増加させ、特に使用頻度の高
い小径工具を工具貯蔵マガジン内に混在収納し、精工具
との組合わせで選択的に使用可能とした自動工具交換装
置である。以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述
する。

第１図は、本発明の実施例を示す全体図である。

工作ＲＦ４本体であるマシニングセンタ１のコラム（図
示せず）には、主軸頭２がＺ軸（上下方向）に摺動可能
に設けられ、この主軸頭２の前方には、ワークを載置す
るテーブル３がベツド４上にＸ軸方向（紙面と直交する
方向）およびＹ軸方向く左右方向）に摺動可能に設けら
れている。前記コラムの側面には、工具１佇蔵マガジン
５が配設され、この工具貯蔵マガジン５と前記主軸２と
の間には公知の工具交換手段であるツインアーム６が設
けられている。

二のツインアーム６は、工具交換位置７に割り出された
工具と、主軸頭２に挿着されている工具を交換するため
、垂直軸８を中心に水平面内で９０度揺動すると共に、
待機位置であるその揺動の中間角度位置で待機し、また
１８０度旋回動作と工具を抜き差しする伸縮動作を行う
構成となっている。工具貯蔵マガジン５には、複数のチ
ェンボット１０がループ状に連結されている。これらチ
ェンボット１０には、適宜、小径工具１１を複数単位で
収容する゛小径工具保持手段である小径工具ホルダ１２
が収容されている。

この小径工具ホルダ１２には、３個の小径工具１１を前
記チェンボット１０走行方向に直列に等間隔で収納すべ
く挿着口５４（第３図）が設けられている。更に、チェ
ンボットＩＯには、小径工具のみを挿着する挿着口５４
を有する２個以上の親工具１３が適宜位置に収容されて
いる。一方、前記工具交換位置７の近傍にある工具貯蔵
マガジン５内には、小径工具交換手段であるシングルア
ーム１４が付設されている。

シングルアーム つぎに、シングルアーム１４の構成を第２図、第３図を
もとに説明する。第２図は、シングルアーム１４の平面
図であり、第３図は第２図のＡ矢視図である。工具貯蔵
マガジン５のベース１６Ｌには、支持体１７が設けであ
る。この支持体１７には、ピン１８を介してシリンダ１
９の後端が揺動可能に軸支されている。更に、前記シリ
ンダ１９の前方外周には、ピン２２が設けである。

このピン２２には、前記ベース１６上に立設したシリン
ダ２０により進退作動するピストンロッド２１の先端が
挿入されていて、ピ〉・２２を支持している。シリンダ
２０は、前記シリンダ１９にピン１８を中心とした揺動
動作を与える。また、。

このシリンダ１９の先端には、横長のブラケット２３が
取り付けられている。このブラケット２３にはブツシュ
２４を介してガイドバー２５が前記シリンダ１９とモ行
に慴動可能に設けられている。

そして、このガイドバー２５の先端には、小径工具１１
を把持するグリッパ２６が設けられている１、グリッパ
２６の横に突出した突出部２６ａには、前記シリンダ１
９によって進退移動するピストンロッド２７の先端が固
定されている。前記ガイドバー２５の直下には、後端に
電磁切換弁（図示せず）を介して空圧を供給するホース
２９を接続したエアー供給菅２８が設けである６エアー
供給管２８は、前記ガイドバー２５と平行にかつ前記ベ
ース１６Ｌ、に立設したスタンド３０に摺動可能に支持
されている。

更にエアー供給菅２８前方には、スリーブ３４が軸線方
向に摺動自在に設けである。スリーブ３４の外周には、
直径方向に二つめ係止ピン３３が設けである。このスリ
ーブ３４は、２個のスナップリング３１ａ、３１ｂ間に
ばね３２を介して設けである。一方、前記ガイドバー２
５の前方であるグリッパ２６の近傍には、下端に円形凹
部を形成した係合部材３６が固定されている。円形凹部
は、前記スリーブ３４に挿入される。係合部材３６の凹
部両端に斜めの係合カム満３５を形成しである。従って
、エアー供給管２８は、前記係合部材３６とスリーブ３
４の係止ビン３３を介して係きしており、前記ガイドバ
ー先端のグリッパ２６と共に進退移動を行う。

収役工月ホルダおよ囚Ａ≦Ｌ具− −）ぎに、小径工具保持手段である小径工具ホルダ１２
および親工具１３について第２図、第３図および第４図
に基づいて説明する。テーパシャンクを形成するホルダ
５１には矩形のベース５２が固着されている。このベー
ス５２には、先端にテーバの小径工具挿着口５４を有す
る３個のスリー１５３がチェンボット１ｏの走行方向に
直列に等間隔に固定される。

更に、前記スリーブ５３の外周には、穴５６ａを形成し
たブロック５６が前記スリーブ５３と同心的に取り付け
られている。このブロック５６の穴５６ａ内には、夫々
前記スリーブ５３に摺動可能に挿入したピストン５７が
摺動可能に挿入される。スリーブ５３内のボール５８と
小径工具１■とは係合可能であり、第３図は小径工具１
１がスリーブ５３のボール５８と係合し、ロックした状
態を示している。

つぎに第４図を基に親工具１３の構造を説明する。第３
図の小径工具ホルダ１２と同一物については同一符号を
付し説明を省略する。ホルダ５１の先端には、円形ベー
ス６１上にスリーブ６２が形成しである。このスリーブ
６１に小径工具１１のテーバシャンクＩＩＣを挿入する
テーバー孔である小径工具挿着口５４が形成しである。

ベース６１にはシリンダ６３が取り付けられている。こ
のシリンダ６３内には、前記スリーブ６２に摺動可能に
挿入したピストン５７が摺動可能に挿入される。前記ス
リーブ６２内のボール５８は、小径工具１１と係合可能
である。第４図は、小径工具１１がスリーブ６２のボー
ル５８と係合し、ロック状態を示している。前記ピスト
ン５７は、ばね５９で後方に常時押圧され、ロック状態
を保持している。

このロック状態を解放するため、前記ピストン５７を前
方へ移動すべく前記シリンダ６３には、エアー供給用の
ボート６５が形成されている。ピストン５７の移動によ
ってホール５８とテーバジャンク１１　Ｃとの係合を解
放し、挿着されている小径工具１１の後方に通じる小孔
６６が前記スリーブ６２に設けられている。

また親工具１３のキー溝には、他の大径工具および小径
工具ホルダ１２等と同様、工具情報などを記憶し、かつ
、書き換え可能な素子である公知のＩＤチップ６７が埋
め込まれ、小径工具１１にはＩＤチ・ツブ６８がその側
面に埋め込まれている。小径工具は小径工具交換位置４
０（第１図）に設けられた素子の情報を読み取る工具識
別装置（図示せず）で、その種類が識別され、その他の
工具は、工具装填位置５０近傍に設けられた識別装置１
５（第１図）でＩＤチップ６７の情報を読取り、識別さ
れる、 ＬＬｕｉｌｌ！Ｉｔ つぎに前記のように構成された本発明の作用を第５図の
流れ図（フロー）を基に説明する。

まず、工具交換指令により要求された指令工具が主軸２
に無い場合で、かつ、工具交換アーム６の待機位置にも
無く、待機位置にある工具交換アーム６に別の工具を把
持している場合は、工具貯蔵マガジン５内のチェンボッ
ト１０を交換位置７に呼び出し、この工具交換アーム６
の動作で前記チェンボット１０（収納ポット）に前記工
具を収納する。つぎに、指令工具が小径工具１１の場合
、この指令された小径工具１１が親工具１３内にあると
きは、その親工具１３を工具交換位置７に呼び出し、工
具交換アーム６の動作で主軸２内の工具と交換される。

しかし、小径工具交換位置４０に呼び出された親工具１
３内の小径工具１１が指令工具でない場かは、シングル
アーム１４により、その工具を小径工具ホルダ１２内に
収納する。つぎに、指令エルの収納されている小径工具
ホルダ１２を小径工具交換位置４０に呼び出し、その指
令工具を親工具１３内にシングルアーム１４により収納
する。

つづいて、ジングルアーｌ＼１４による小径工具交換動
作を第２図〜第４図により説明する。

小径工具ホルダ１２内に収容されている３個の小径工具
の内の特定の工具が指令工具の場き、工具貯蔵マガジン
５内のチェンボソト１０は小径工具の間隔で割りだされ
、小径工具ホルダ内の指令工具は小径工具交換位置４０
に割り出し位置決めされる（実施例の場合は中央の工具
が指令工具）。なお、大径工具の交換動作、すなわちシ
ングルアーム１４の動作がない場合の交換動作は、通常
のチェンボット１０間ピッチで割出し位置決めする。呼
び出された、小径工具１１をシングルアーム１４で小径
工具ホルダ１２から抜き出す場合は、シリンダ１９の作
用でグリッパ２６を前進させて、小径工具１１を把持す
る。このとき、前記グリッパ２６と共にエアー供給管２
８も前進し、この供給管２８先端のノズルをブロック５
６のエアー供給用のポート６５に接続させる。

前記エアー供給管２８からブロックの穴５６ａ内に圧縮
エアーを供給すると、ピストン５７はばね５９に抗して
前進し、ボール５８と小径工具１１との係合が解除する
。従って、前記ピストン５７の前進により、スリーブ５
３の小孔５３ａが解放されて、このスリーブ５３に挿着
されている小径工具１１の後方にもエアーが供給される
。そこで、小径工具１１をグリ・ツブ２６で把持したシ
ングルアーム１４はシリンダ２０の作用でピストンロッ
ド２１を前進させ、ビン１８を中心に揺動する。

このシングルアーム１４の揺動動作により指令された小
径工具１１を小径工具ホルダ１２から抜き出す。このと
き、エアー供給管２８はガイドバー２５の係合部材３６
の係合カム講３５に案内され若干後退し、小径工具ホル
ダ１２のエア供給口から離間し、スタンド３０に設けら
れたボールと溝（図示せず）との係合により位置決めさ
れる。つづいて、空の親工具１３（第４図）が小径下話
交換位置４０に呼び出されると、今まで指令小径工具１
１を把持状態で振り上げていたシングルアーム１４はシ
リンダ２０の作用で振り下ろされ、指令小径工具１１は
親工具１３内に装着されることになる。　。

このとき、係合部材３６は再びエアー供給管２８のスリ
ーブ３４の係止ピン３３と係合し、エアー供給管２８の
ノズルを親工具１３のエアー供給用のボート６５に接続
させる。親工具１３内のピストン５７はエアーの供給圧
により前進し、ボール５８は自由状態となり、指令小径
工具１１のテーバシャンクｌｌｃは工具挿着口５４に挿
着される。つづいて、供給エアーが電磁切換弁（図示せ
ず）により遮断されると、ピストン５７はばね６４の付
勢力で後退し、指令小径工具１１はボール５８によりロ
ックされ、親工具１３内に収納される。

指令小径工具１１を持った親工具１３は第５図のフロー
に示すとおり、工具交換位置７に呼び出され、ツインア
ーム６により把持される。つぎに、指令小径工具１１は
ツインアーム６により主軸２内の工具と交換され、ツイ
ンアーム６は待機位置に戻り、指令小径工具１１の交換
動作は終了する。

以上のように、本発明の自動工具交換システムは、従来
の工具貯蔵マガジン内に小径工具を混在収納させても、
従来通り、ＴコードおよびＭＯ６指令で、主−軸内の工
具と交換ができこれら小径工具群の管理は容易に出来る
こととなる。

［他の実施例］ 前記した工具貯蔵マガジン５は、チェンボットタイプで
あるがこのタイプに限定する必要はない。７１ヘリツク
ス状に配置したもの、直線状に配置したもの、円筒周面
に配置したもの、など、前記した小径工具１１を保持す
る親工具１３、小径工具１１を複数個保持する小径工具
保持手段１２を有するものであれば良い。

また、前記した小径工具１１は、いったん小径工具交換
手段１４で親工具貯蔵マガジン５内の親工具に移し換え
て交換しているが、直接工具貯蔵マガジン５内の小径工
具１１を主軸２の親工具１３内の小径工具１１と交換し
ても良い、このときの交換手段は、ツインアームタイプ
の小径工具と大径工具の両方を交換出来るタイプの交換
手段を使う。

［発明の効果］ 本発明は前記のように構成したことにより、工具貯蔵マ
ガジンを増設せず従来のまま小径工具本数を増加収納す
ることができるためスペースを確保でき、独立し、た小
径工具専用のマガジンも不要となる。更に、加工工程に
応じて工具貯蔵マガジン内の大径、小径工具の並び換え
も容易に出来、加工作業中に工具貯蔵マガジンに付設し
た小径工具交換手段で親工具との交換作業ができ、加工
能率が向上するなどのすぐれた効果を有するものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す全体図、第２図はシング
ルアームの平面図、第３図は第２図のＡ矢視図、第４図
は親工具の断面図、第５図は工具交換動作の流れ図であ
る。 １・・・工作機械本体、５・・・工具貯蔵マガジン、６
・・・工具交換手段、１１・・・小径工具、１２・・・
小径工具保持手段、１３・・・親工具、１４・・・小径
工具交換手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 工作機械の主軸に挿着して使用する大径工具および小径
   工具を混在収納する工具貯蔵マガジンと、該工具貯蔵マ
   ガジン内の前記大径工具または前記小径工具を主軸に挿
   着する工具交換手段とから成る工作機械の自動工具交換
   装置において、前記工具貯蔵マガジン内に前記小径工具
   を複数単位で収納する小径工具保持手段と、前記主軸に
   挿着して使用する前記小径工具を着脱自在に挿着する挿
   着部を有する親工具と、該親工具と前記小径工具保持手
   段との間で前記小径工具を交換する小径工具交換手段と
   を備え、前記主軸の工具が加工作業中に前記小径工具交
   換手段を作動させるように構成したことを特徴とする工
   作機械の自動工具交換装置。