JPH0283136A - 工作機械 - Google Patents

工作機械

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JPH0283136A
JPH0283136A JP1204945A JP20494589A JPH0283136A JP H0283136 A JPH0283136 A JP H0283136A JP 1204945 A JP1204945 A JP 1204945A JP 20494589 A JP20494589 A JP 20494589A JP H0283136 A JPH0283136 A JP H0283136A
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gripper
receptacle
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ハンス・ヘニング・ヴィンクラー
Eugen Ruetschle
オイゲン・リュッチュレ
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    • Y10T483/1748Tool changer between spindle and matrix
    • Y10T483/1752Tool changer between spindle and matrix including tool holder pivotable about axis

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】 本発明は、複数の工具ホルダを含むマガジンを備えた工
作機械であって、マガジンから選択した工具ホルダを、
掴み具を有する腕により取出し可能且つ工作機械の回転
する第一受容部内の作業位置に挿入可能であり、工具ホ
ルダが掴み部内で、工具ホルダを環状に取り囲む第二受
容部により保持してあり、第二受容部が受容部の例えば
それぞれ半円弧を形成する2つの対向回転可能なフィン
ガを有し、フィンガが好ましくは工具ホルダの周面溝に
嵌合式に係合する断面を備えており、工具ホルダは作業
位置のときにも掴み部内に留まってそのなかを回転する
ものに関する。
この種の工作機械がドイツ特許明細書箱36 20 3
64号により知られている。
この周知工作機械はフライス削り及び穴ぐり用加エセン
タであり、垂直軸スピンドルの周囲に配設された多数の
腕がスピンドルの軸に対し半径方向に回転可能であり、
腕は下側の遊端に工具ホルダ用掴み具を備えている。マ
ガジンの位置に工具ホルダがスピンドルの受容部より上
で環状に配設しである。工具ホルダ装着のため一方の腕
が下方に、半径方向内向きに回転し、工具ホルダがスピ
ンドルの軸と一列に並ぶ。スピンドルと腕との軸方向相
対移動により工具ホルダはスピンドルの回転する受容部
内に挿入される。工具ホルダを取り出すには前記工程が
逆の手順で行われ、同時に別の工具ホルダを有する他方
の腕が運動を始め、第一工具ホルダをスピンドルの回転
する受容部から交換した直後に次の加工作業のため次の
工具ホルダを装着することができる。
その際工具交換時間をできるだけ少なく抑えるため掴み
具はそれが工具ホルダを環状に把持し、但し作業位置に
おいて工具ホルダの回転運動を許すよう構成しである。
このことに基づき掴み具は工具で作業中も工具ホルダに
留まることができ、装着や取出しのためその都度回転さ
せて工具ホルダに接近させたり又はそれから離したりす
る必要はない。
新しい加工サイクルを準備する場合掴み具の腕の末端に
所要の工具ホルダを装備することができるよう、周知工
作機械では掴み具が2つのフィンガを備えており、フィ
ンガはそれぞれ工具ホルダ用環状受容部の概ね半円形部
分を形成する。フィンガは掴み具装着のため回転離反す
ることができ、しかも工具ホルダの軸に平行な軸か又は
それに垂直な軸を中心に回転する。ところで工具ホルダ
は実質的に掴み具受容部平面にある方向を、掴み具の開
口したフィンガ間に挿入することができ、こうしてフィ
ンガが閉じて係止されることにより工具ホルダの全面を
把持する受容部が再び用意される。
既に述べたように周知掴み具では工具ホルダが回転自在
に支承しであるので工具ホルダは限定されていない回転
位置でスピンドルの受容部内に達する。それ故周知工作
機械では工具ホルダが回転するスピンドル内に挿入され
ると掴み具と工具ホルダとの間に摩擦結合が実現するよ
う配置がなされている。この摩擦結合で工具ホルダの回
転運動が制動され、回転するスピンドル内に配設された
駆動ブロックは可能な最短進路を通って工具ホルダの適
宜な凹部内に落下することができる。それに対し、かか
る摩擦結合なしでは、回転するスピンドルと工具ホルダ
との間に嵌合式駆動結合を生じることなく駆動ブロック
が工具ホルダの平らな表面に着座して工具ホルダを一緒
にエンドレスに回転させる虞がある。
しかし多くの用途にとっては工具ホルダを限定された回
転位置でスピンドルの回転する受容部内に挿入すること
が望ましい。他方、今日のように短い工具交換時間が要
請される場合工具交換時腕及び掴み具の軌跡速度がかな
りとなり、工具交換時スピンドル受容部とマガジン位置
との間で工具ホルダの運動軌跡は直線的でなく何度か曲
折した立体軌跡に沿って延びる点をこの場合考慮しなけ
ればならない。それ故工具ホルダは工具交換時かなりの
動荷重に曝され、マガジン位置と作業位置との間又はそ
の逆で工具ホルダの回転位置が維持されることは全く保
証されていない。
ドイツ特許公開明細書箱25 25 212号により知
られている別の工作機械でもやはり工具ホルダの自動交
換が可能である。この周知工作機械は垂直軸の主軸頭が
工具ホルダのマガジンから横に間隔を置いて配設しであ
る。工具ホルダが掴み部内で保持してあり、掴み具自身
は水平面一トを周回するチェーンコンベヤに配設しであ
る。掴み具は実質的にU形の受容部を有する。即ちそれ
は工具ホルダの標準周面溝を概ね周面の半分だけ把持す
る。
主軸頭とマガジンとの間に工具ホルダ用移送装置が設け
てあり、主軸頭とマガジンとの間を走行可能である。移
送装置は、水平に配設され垂直軸を中心に回転可能な対
称な腕を有し、この腕は両方の遊端にやはり工具ホルダ
用U形受容部を備えている。工具ホルダをマガジンから
取り出すとき移送装置が腕の一方の受容部を引渡し位置
にあるマガジンの受容部に接近させ、工具ホルダはスラ
イダによりマガジンのU形骨容部から腕のU形骨容部に
引き渡される。腕が次に1806回転し、工具はスピン
ドル受容部に接近しそしてそこでスピンドルの垂直軸方
向に移動することによりスピンドル内に引き入れられる
周知の工作機械では工具ホルダがマガジンの周回するチ
ェーンコンベヤ内でも又移送装置の回転する腕白でも遠
心力に曝され、この遠心力が工具ホルダをU形骨容部か
ら引き出そうとする。このことを防ぐため周知工作機械
では前記2つの受容部にそれぞれ係止爪が設けてあり、
係止爪はそれぞれU形骨容部の両方の脚部の遊端の前に
配設してあり、工具ホルダの周面に設けた標準凹部に上
又は下から両側で係合する。係止爪を操作するためマガ
ジンにピストン・シリンダ装置が設けてあり、該装置で
もって係止爪は工具引渡し時リンクを介し上又は下に回
転して工具ホルダの運動軌道から外れることができる。
この場合マガジン側係止爪はその操作時移送装置の腕の
係止爪を一緒に操作するよう配置がなされている。移送
装置の係止爪はばね荷重を受けており、独自の操作装置
は持っていない。工具をスピンドル受容部内に装着する
場合移送装置の係止爪がスピンドル受容部の溝ブロック
と協働し、工具ホルダはスピンドル受容部に引き入れら
れると解除される。
この周知工作機械ではしかし、個々の各掴み具を装備す
るにあたって、工具ホルダを掴み具に挿入できるように
なる前にまずピストン拳シリンダ配置を介し係止爪を解
除しなければならないので、マガジンの装備が比較的面
倒である。更に周知工作機械では欠点として係止爪の回
転平面が工具ホルダの引渡し方向と平行であり、過度に
強い力の場合に係止爪は、殊に周知工作機械ではそれが
入口斜面を備えているので、意図することなく克服され
ることがある。
そこで本発明は、冒頭述べた種類の工作機械を改良し、
掴み具を工具ホルダに留める構想を維持しつつ迅速な工
具交換時にも工具ホルダ回転位置の確実な限定が可能で
あり又掴み具への工具装着を手動で簡単に行えるように
することを目的とする。
この目的が本発明によれば、掴み具にばね押し係止レバ
ーを備え、その遊端を係止鼻端として、ばね弛緩状態の
とき工具ホルダの周面に設けた凹部に係合させ、又工具
ホルダを第一受容部に挿入すると空間的に固定したスト
ッパによりばねの力に抗して凹部との係合を解除し、係
止レバーに、係止鼻端を手動で回転進出させる操作要素
を係止鼻端から距離を置いて設けることにより達成され
る。
本発明の根底にある目的がこうして完全に達成されるが
、それは、速い工具交換速度を設定する場合でも、凹部
に係合する係止鼻端が工具ホルダの限定された回転位置
を保証するから、である。工具ホルダを環状に取り囲む
受容部を有する掴み具の場合元々比較的小さな慣性力を
有する僅かな回転運動が現れるにすぎず、係止鼻端は比
較的小さく寸法設計しても完全に有効となり得ることが
らすればなおのことそうである。
係止鼻端を手動で回転進出させる操作要素を係止鼻端か
ら距離を置いて設けると、こうして掴み具への工具ホル
ダの装着が格別簡単に可能となり又付加的サーボ装置が
無要となるので格別有利である。
本発明の好ましい1構成では係止鼻端が、工具ホルダを
掴み具から取り出す方向に対し実質的に直角な平面上を
回転する。
この措置の利点として係止鼻端は工具ホルダにより加え
られる慣性力による意図せざる回転が排除されるが、そ
れは意図せざる回転時の工具ホルダの運動方向と解除用
係止鼻端とが互いに直交するからである。
最後になお格別好ましい本発明の別の実施態様では、一
方のフィンガがボルトを備え、フィンガ回転時のボルト
の運動軌跡と係止鼻端回転時の係止レバーの運動軌跡と
が互いに一部交差し、工具ホルダの全面を取り囲む円形
受容部を形成するためフィンガが閉じると係止レバーは
係止鼻端が回転進入位置にあるときにのみボルトの運動
軌跡の外にある。
この措置の利点として掴み具のフィンガは係止鼻端が完
全に凹部内に回転したときにのみ閉じることができる。
つまりそうでない場合係止鼻端がボルト用障害物として
働き、フィンガが閉じるのを機械的に妨げる。
このことが格別有利であるのは、標準工具ホルダが相互
に180’ずれた周面位置に前記凹部を備えており、工
具ホルダが180°間違って掴み県内に着座することが
考えられるからである。しかし標準工具ホルダの場合凹
部はさまざまな深さに構成してあり、係止鼻端が2つの
凹部のうち深い方にのみ適合するよう大きく寸法設計さ
れる場合もある。その場合前述の配置でもって、係止鼻
端が事実上2つの凹部のうち深い方の凹部に着座し、こ
れでもって工具ホルダの明確な回転位置が達成されると
きにのみ掴み具のフィンガが閉じ得るよう保証すること
ができる。説明した機械的障害物によりこのことは装備
1者にとって容易に気づくことができるようになり、間
違いを排除することができる。
その他の利点は明細書及び添付図面から明らかとなる。
指摘した特徴、そして以下なお説明する特徴は記載した
各組合せにおいてだけでなく、本発明の枠から逸脱する
ことなく別の組合せや単独でも勿論使用することができ
る。
本発明の実施例を図面に示し、以下の説明において詳し
く解説する。
第1.2図において10は工具交換器全体であり〈各種
の加工作業を行う穴ぐり及びフライス削りセンタにおい
てこの交換器で工具ホルダ11の装着及び取出しを行う
ことができる。
このため工具交換器10が腕12を有し、腕の遊端に設
けた掴み具13で工具ホルダ11を把持し、取り囲む。
工具交換器10の運動は例えばヒンジ棒14を介し行う
ことができ、この棒が周知の如く腕12に作用する。工
作機械で使用される工具ホルダのそれぞれに独自の腕力
轄11り当ててあり、どの工具が必要とされるかに応じ
て該当する腕が回転してスピンドルに接近する。
第2図からはっきり認められるように掴み具13が2個
のフィンガ13a、13bを有し、これが円形の第一受
容部20を形成する。この配置はこの場合フィンガ13
a、13bがそれぞれ例えば第一受容部20の半円形部
分を形成するよう選定しである。フィンガ13a、13
bは第1図から認めることができるように工具ホルダ1
1の標準周面溝22に一定の遊びを有して適合した周面
断面21を備えている。それ故工具ホルダ11は掴み具
13内で軸方向では固定されているが、しかし回転可能
に配設しである。
断面21及び周面溝22を配置するのに代え、例えばや
はり知られているように玉軸受等の形の別の回転継手を
工具ホルダ11と掴み具13との間に設けることも勿論
可能である。
掴み具13を装着するためフィンガ13a。
13bは第2図に実線で示した位置から、例えば第2図
の図示平面に対し直、角な第−軸25を中心に相互に回
転離反することができる。第2図に一点鎖線で示したフ
ィンガ13b′は一部回転進出した位置にある。このこ
とから容易に認められるようにフィンガ13bが、掴み
具13に剛性結合されたフィンガ13aに対し相対的に
十分回転したなら工具ホルダは受容部20内に挿入され
そしてフィンガ13a、13bが閉じることにより固定
することができる。工具ホルダ11の装着又は取出し方
向はこの場合第2図の図示平面にある。
フィンガ13a、13bを開閉するためフィンガ13b
が延長部26を有し、その遊端に押ボタン27が設けで
ある。押ボタン27はボールペン機構の方式に構成する
ことができ、フィンガ13a、13bを閉じると押ボタ
ン27は腕12の適宜なブシュ内に落下して係止され、
他方押ボタン27を再度押すことでこの係止結合を再び
解除してフィンガ13a、13bを開くことができる。
第1図からはっきり認めることができるように腕12内
に係止レバー30が配設してあり、該レバーは第1図の
図示平面に対し直角な第二の軸31を中心に回転可能で
ある。2腕係止レバー30の第1図で上側の遊端に操作
ボタン32が形成しである。操作ボタン32は反対側が
圧縮ばね34と結合してあり、圧縮ばねの他端は腕12
の止り穴35内に配設しである。静止状態のとき、即ち
ばね34の弛緩時、係止レバー30は第1図に実線で示
した位置にある。この静止位置のとき操作ボタン32は
腕12の背面から突出する。
係止レバー30の他方のレバー腕の反対側遊端に係止鼻
端37が形成してあり、これは第2図の平面図において
T形状である。係止鼻端37は工具ホルダ11の周面に
設けた凹部38にそれが係合するよう寸法設計しである
第3図から認めることができるようにここで問題とする
種類の工具ホルダ11は周面39に互いに直径上で対向
した2つの凹部38a、38bを備えている。一方の凹
部、つまり第3図の凹部38aは、この場合他方の凹部
38bより半径方向に深く構成しである。係止鼻端37
は深い方の凹部38aをそれが完全に満たすよう寸法設
計しである。係止レバー30が第1図に実線で示した位
置にあるときがそうである。
第1図から更に認めることができるように係止レバー3
0は第二軸31と係止鼻端37との間で下側レバー腕に
上向き突起45を備えている。この突起45は腕12の
通し穴46に挿入され、上から到達可能となっている。
工作機械のスピンドルケーシング47に、空間的に固定
したストッパ48が下向きに突出したピンの形で配設し
である。工具交換器10が第1図に示した矢印50の方
向に上昇し又はスピンドルが下降して工具ホルダ11の
標準テーバをその軸51方向を第二受容部52内に、つ
まり主軸頭の回転する円錐形受容部内に移動させると突
起45がストッパ48に当接し、工具交換器10が更に
上昇すると係止レバー30は第1図の図示において反時
計回りに回転する。これは圧縮ばね34の力に抗して行
われ、この回転で係止鼻端37は第1図に実線で示した
位置から一点鎖線で示した位置37′に達する。この位
置のとき係止鼻端37′が凹部38aから外れ、工具ホ
ルダ11はいまや軸51を中心に回転することができる
こうして、工具ホルダ11がスピンドルの回転する受容
部52内に挟み込まれると工具ホルダ11の回転方向で
係止が自動的に解除されるようにすることができ、しか
もこのため外力操作式装置が必要ではない。
他方、工作機械のマガジンが空になって例えば工具ホル
ダ11を掴み具13から取り出す場合には、まず−一部
に述べたように一一押ボタン27を操作して掴み具13
のフィンガ13bをフィンガ13aから回転離反させる
。但しこの位置では、その回転面が工具ホルダ11の取
出し方向に対し垂直である係止鼻端37がそのことを妨
げるので、工具ホルダ11を掴み具13からまだ取り出
すことができない。しかし工作機械の利用者は係止レバ
ー30の操作ボタン32を操作して係止レバー30を手
動で第1図に一点鎖線で示した位置に回転させることが
できる。す、ると工具ホルダ11は他方の手で掴み具1
3のフィンガ13aから簡単に取り出すことができる。
次に掴み具13に新しい工具ホルダを装着して逆の順序
で処理していく。
第4,5図には、係止鼻端37が付属の凹部38a内に
実際に回転進入するのをどのように確保できるかが補足
的に示しである。
このためフィンガ13bが下面にボルト55を備えてお
り、フィンガ13a、13bが閉じるときボルトの運動
軌跡は係止レバー3oが第二軸31を中心に回転する際
の係止レバーの運動軌跡と交差する。係止レバー30が
第1図に実線で示した基本位置にあるとき係止レバー3
oの下面は係止鼻端37も含め掴み具13の下面と一直
線上に並ぶ。この場合、ボルト55の上面がやはり掴み
具13の下面と一直線上に並ぶのでフィンガ13bは回
転して掴み具13に接近することができる。
しかし例えば工具ホルダ11を係止鼻端37が浅い方の
凹部38bに係合できない箇所に180’間違って挿入
したため、係止鼻端37が第1.4図に一点鎖線で示す
ように掴み具13の下面から下に突出すると、フィンガ
13bを回転接近させて掴み具13を閉じることはでき
ない。
なぜなら下方に突出した係止鼻端37′がボルト55に
とって障害物として働き、第5図の矢印56方向でのそ
の運動を妨げるからである。この場合工作機械の利用者
は機械的抵抗に抗して掴み具13を閉じることができな
いので、工具ボルダ11を間違って挿入したことに直ち
に気づくことになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による工作機械の腕と掴み具とを一部断
面図で示す側面図。 第2図は第1図に示す配置の平面図。 第3図は標準工具ホルダの半径方向断面図。 第4図は本発明の別の実施例についての第1図と同様の
図。 第5図は第4図の配置の平面図。 10・・・・・・・・・掴み具 11・・・・・・・・・工具ホルダ 12・・・・・・・・・腕 13・・・・・・・・・掴み具 20・・・・・・・・・受容部 30・・・・・・・・・係止レバー 34・・・・・・・・・ハネ 48・・・・・・・・・ストッパ 55・・・・・・・・・ボルト

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)複数の工具ホルダ(11)を含むマガジンを備えた
    工作機械であって、マガジンから選択した工具ホルダ(
    11)を、掴み具(13)を有する腕(12)により取
    出し可能且つ工作機械の回転する第一受容部(52)内
    の作業位置に挿入可能であり、工具ホルダ(11)が掴
    み具(10)内で、工具ホルダ(11)を環状に取り囲
    む第二受容部(20)により保持してあり、第二受容部
    が受容部(20)の例えばそれぞれ半円弧を形成する2
    つの対向回転可能なフィンガ(13a、13b)を有し
    、フィンガ(13a、13b)が好ましくは工具ホルダ
    (11)の周面溝(22)に嵌合式に係合する断面(2
    1)を備えており、工具ホルダ(11)は作業位置のと
    きにも掴み具(10)内に留まってそのなかを回転する
    ものにおいて、掴み具(13)がばね押し係止レバー(
    30)を備えており、その遊端が係止鼻端(37)とし
    て、ばね(34)の弛緩状態のとき、工具ホルダ(11
    )の周面に設けた凹部(38)に係合し、又工具ホルダ
    (11)を第一受容部(52)に挿入すると空間的に固
    定したストッパ(48)によりばね(34)の力に抗し
    て凹部(38)との係合が解除され、係止レバー(30
    )に、係止鼻端(37)を手動で回転進出させる操作要
    素(32)が係止鼻端(37)から距離を置いて設けて
    あることを特徴とする工作機械。 2)係止鼻端(37)が、工具ホルダ(11)を掴み具
    (13)から取り出す方向に対し実質的に直角な平面上
    を回転することを特徴とする請求項1記載の工作機械。 3)一方のフィンガ(13b)がボルト(55)を備え
    ており、フィンガ(13a、13b)回転時のボルト(
    55)の運動軌跡と係止鼻端(37)回転時の係止レバ
    ー(30)の運動軌跡とが互いに一部交差し、工具ホル
    ダ(11)の全面を取り囲む円形受容部(20)を形成
    するためフィンガ(13a、13b)が閉じると係止レ
    バー(30)は係止鼻端(37)が回転進入位置にある
    ときにのみボルト(55)の運動軌跡外にあることを特
    徴とする請求項1又は2記載の工作機械。
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