JPH0417313Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は横形マシニングセンタの自動工具交換
装置に関する。

従来技術 近年マシニングセンタに用いられる工具交換装
置は多数の工具を貯蔵することのできる大形の別
置工具マガジンが主流となり、工具搬送経路が長
く複雑で、工具交換に要する時間が長くなる傾向
にある。例えば特公昭47−50710号及び特公昭54
−1021号の工具マガジンは本機の上方位置に本機
と別置の支柱を支えとして設置され水平方向に割
出しできるように工具を貯蔵し、主軸軸心と平行
位置に設けられた工具割出位置に順次割出可能な
構造で工具マガジンより取り出した次に必要な工
具をコラムにスピンドルヘツドの摺動面と平行な
方向に摺動可能に装架されたキヤリツジ上に設け
られた中間工具保持手段に挿着して待機させ、工
具交換指令でこの待機工具と主軸工具とを主転送
装置によつて交換したのちキヤリツジが工具マガ
ジン側の工具交換位置に移動し、マガジン側に設
けられた補助転送装置によつて使用ずみの工具と
次工具の交換が行われ、使用ずみの工具は工具マ
ガジンに返還され、次の次に必要な次次工具が補
助転送装置の交換アームに把持された状態で待機
するようになつている。

このものは前述のように工具マガジンが本機上
方位置に設置されているので保守点検が不便であ
るばかりでなく貯蔵工具の手動による入れ換えが
不便で、更に複数のマガジンを上積み配置するこ
とが困難で貯蔵工具容量の大きい工具マガジンに
は不向きな構造である。従つて貯蔵工具容量の大
きな工具マガジンは本機側方床上に別置形として
設備されることが多い。

本機の横別置形の工具マガジンは貯蔵工具軸心
が主軸軸心と直角のものが普通で主軸との距離も
工具貯蔵量に比例してマガジンが多いほど長く工
具交換時間が長くなるので従来のものは次に使用
する工具を搬送経路の途中に設けられた待機ポツ
トに挿着して待機させるようにしていた。

考案が解決しようとする問題点 次工具の準備指令はレデイステーシヨンで待機
する次工具に限られ、このものは加工時間が特に
短い工具が来ると加工が終了してもまだ次工具が
待機ポツトに来ていないという現象が生じ加工サ
イクル中の非加工時間が長くなるという問題点が
あつた。

問題点を解決するための手段 マシニングセンタのコラム側面に旋回可能に取
付けられ先端にローデイング途中の次次工具待機
用の第１工具ポツトとアンローデイング用の第２
工具ポツトを備えるＬ形のレデイステーシヨン
と、工具マガジンと前記レデイステーシヨンとの
間で工具の搬送を行うサブアームと、主軸側と前
記レデイステーシヨン側とに旋回可能な旋回アー
ムと、該旋回アーム上で該アームが主軸側では主
軸軸線と直角方向にまたレデイステーシヨン側で
はレデイステーシヨンの工具ポツト軸心と直角方
向に移動可能に支承されたキヤリアと該キヤリア
に設けられた180°旋回可能なツインアームと、前
記キヤリア上において前記キヤリアのレデイステ
ーシヨン側への移動で前記レデイステーシヨンの
ポツト外周に押されて移動退避可能に設けられた
次工具待機用ポツトとを備えてなるものである。

実施例 以下本考案の実施例を図面にもとづき説明す
る。第１図に示すように横形マシニングセンタ１
はベツド２上のＺ軸方向水平な２本の摺動案内面
上にサドル３が摺動可能に載置され、サドル３上
にＸ軸方向にテーブル４が摺動可能且つ旋回割出
可能に載置されており、サドル３、テーブル４は
それぞれ図示しないNC装置によつてＺ軸、Ｘ軸
に位置決めされる。

テーブル４上には加工物を載置するパレツト５
が交換可能に載置される。ベツト２の後部にはコ
ラム６が立設されており、中央に主軸７を回転可
能に軸承した主軸頭８がＹ軸（垂直）方向に移動
可能に設けられ、NC装置でＹ軸位置決めされ
る。そして後述の工具マガジン装置に割出された
工具と主軸７の工具とを交換する本機側の交換装
置がコラム６に設けられている。この交換装置は
Ｌ形のレデイステーシヨン９とＺ形のツインアー
ム１０を有する主交換アーム１１とからなつてい
る。レデイステーシヨン９は第２図に示すように
コラム６のマガジン側側面に支持された水平回転
軸１５に固設され軸端のピニオン１６に小シリン
ダ１７のピストンロツド１８のラツク噛合い小シ
リンダ１７は更に大シリンダ１９のピストンを兼
ねる二重シリンダを形成してレデイステーシヨン
９が90°及び180°に旋回割出される。レデイステ
ーシヨン９の各先端に水平回転軸１５と平行なロ
ーデイング及び待機用のポツトＬとアンローデイ
ング用のポツトＵとが設けられポツトＬ，Ｕには
図示しない工具クランプ機構を有している。主交
換アーム装置１１は第３図、第４図及び第５図
Ａ，Ｂに示すように主軸７に対して直角な旋回軸
を中心として旋回される旋回アーム２１と旋回ア
ーム上でレデイステーシヨン９のポツト及び主軸
７と直角方向に移動されるキヤリア２２と、Ｚ形
のツインアーム１０及びローデイング工具待機用
の待機ポツト２４で構成されている。旋回アーム
２１は旋回中心部に設けられてボス部２１ａの側
方突出部２１ｂにおいて、コラム６上に一端を枢
結されたシリンダ２７のピストンロツド２８とピ
ンで枢結され、シリンダ２７に交互に供給される
圧油によつてレデイステーシヨン９側と主軸７側
に90°旋回される。

旋回アーム２１のエプロン部２１ｃの前面に水
平案内面２１ｄが形成されていてキヤリア２２が
移動可能に載架されている。キヤリア２２の裏面
にラツク２９が取付けられており、ラツク２９に
噛合するピニオン３０は中間歯車３１，３２を有
して旋回アーム２１の旋回軸に回転可能に軸承さ
れる中間歯車３３と噛合され、更に中心歯車３３
は歯車３４を介して二重シリンダに挿通されるピ
ストンロツドのラツク３５と噛合するピニオン３
６と噛合されている。ピストンロツド先端のピス
トン３７は小シリンダ３８に嵌挿されており、小
シリンダ３８はそのフランジ部がピストン３９と
して大シリンダ４０に嵌挿されている。

中心歯車３３は大シリンダ４０，小シリンダ３
８にそれぞれ油圧が供給されたとき二様の回転が
与えられ、また各ピストンが圧油で何れかに位置
決めされているとき中心歯車３３は機械的に拘束
されていることになり小シリンダ３８に圧油が送
られたときラツクによりキヤリア２２はレデイス
テーシヨン９側で、大シリンダ４０に圧油が送ら
れたとき主軸７側で移動される。キヤリア２２に
はその移動面に対して直角方向に公知の構造を有
するＺ形の工具交換用ツインアーム１０が設立さ
れている。このツインアーム１０は両端がグリツ
パ部で工具ホルダの把持溝を把持する爪を有し、
雌スプライン筒４３に固定されており、この雌ス
プライン筒４３は回転可能にキヤリア２２に軸承
された図示しないスプライン筒と噛合している。
スプライン筒の基部にはピニオンが刻設されてい
てキヤリア２２とのシリンダ４４に嵌挿されたピ
ストン４５のピストンロツドの先端に刻設された
ラツク４６と噛合され、シリンダ４４に供給され
る圧油によつてスプライン筒及び雌スプライン筒
４３が旋回されツインアーム１０は180°の旋回が
行われる。更に雌スプライン筒４３は中心に図示
しないピストンロツドと相対回転のみ可能に取付
けられており、このピストンが図示しないスプラ
イン筒の中空部に挿通し、キヤリア２２に固定さ
れたシリンダ筒４７に嵌挿されていて圧油がシリ
ンダ筒４７に供給されたときツインアーム１０が
軸方向の２位置即ち工具抜き差し位置に位置決め
される。レデイステーシヨン９のポツトより抜き
取られツインアーム１０に把持された工具のテー
パ部が挿着される。待機ポツト２４はキヤリアの
前面右側に固着されたブラケツト５０に固着され
水平案内面２１ｄと平行な２本のガイドバー５１
に軸方向にのみ移動可能に嵌挿され、ガイドバー
外周に遊挿されブラケツトと待機ポツト側面に介
装されたばね５２によつてキヤリア２２上に設け
られた図示しないストツパに常時圧接されてツイ
ンアーム１０の上側の把持爪中心とポツト軸心が
同心位置となつている。そしてツインアーム１０
がレデイステーシヨン９側に移動するときレデイ
ステーシヨンのポツト外周と当接してばね圧力に
抗して右側に移動退避する。

一方コラム６の横に床上に設置されたマガジン
ベース５４上に数拾本の工具をその軸心を主軸７
と直角且つ水平に貯蔵し、工具交換位置に選択的
に割出可能にチエーンでエンドレスに連結支持さ
れた第１マガジン５５Ａ及び同形で並べられた第
２マガジン５５Ｂが立設されている。第１、第２
マガジン５５Ａ，５５Ｂの工具をレデイステーシ
ヨン９に受け渡しするサブ交換アーム装置５３の
キヤリア５６はサブアーム５７がレデイステーシ
ヨン９に受け渡しできる位置迄水平に設立された
ガイドレール５８に載架され、サーボモータ５９
によつて回転される送りねじ６０によつて第１、
第２マガジンの交換位置と、レデイステーシヨン
９との受け渡し位置とに位置決めされる。第２図
に示すようにキヤリア５６には先端にグリツパを
有するサブアーム５７が流体圧シリンダ６３のピ
ストンロツドに連結されて工具受け渡しのため前
進可能に案内台６４に支持され、この案内台６４
は旋回軸６５端のピニオン６６が流体圧シリンダ
６７のピストンロツド６８のラツクと噛合つてい
てマガジン向の水平位置とレデイステーシヨン向
の垂直位置に90°旋回される。なお本実施例では
マガジンは第１マガジン５５Ａと第２マガジン５
５Ｂの２つあるがマガジンは２つに限定されるも
のではなく多数のマガジンの配置が可能であるこ
とは勿論である。

作 用 次いで本工具交換装置の動作を第７図を参照し
て説明する。第１、第２マガジン５５Ａ，５５Ｂ
の収納ポツトには加工に必要な複数本の工具が貯
蔵されており、主軸７には工具が装着されてい
て、工作物を加工中である。そして待機ポツト２
４とレデイステーシヨン９のポツトＵには次に必
要な工具（以下次工具という）及び次の次に必要
な工具（以下次次工具という）が挿着されない空
の状態である。NCから次工具指令が出されると
第１又は第２マガジン５５Ａ，５５Ｂの貯蔵工具
の中から次工具が選択され工具交換位置に割出さ
れ同時にレデイステーシヨン寄りの所定位置イで
待機中のザブアーム５７は流体圧シリンダ６７の
前室に圧油が供給されてピストンロツド６８が後
退しラツクに噛合するピニオン６６を有して旋回
軸６５が回転しサブアーム５７が90°旋回して水
平方向を向くロ位置となりマガジン側を向き、
NCの指令でサーボモータ５９が回転し送りねじ
６０が回されてキヤリア５６はマガジン側へ移動
してハ位置となりマガジンに割出された次工具の
前面に位置決めされる。

流体圧シリンダ６３の後室に圧油が供給され
て、サブアーム５７が前進してニ位置となり、マ
ガジンの交換位置に割出されている次工具を把持
する。サーボモータ５９が回転しキヤリア５６が
左行してホ位置となり次工具をマガジンポツトよ
り抜き取る。再びシリンダ６３の前室に油圧油が
供給されてサブアーム５７は次工具を把持して後
退しヘ位置となり、キヤリア５６の右行してト位
置となり、油圧シリンダ６７の後室に圧油が供給
されてサブアーム５７が90°旋回してチ位置とな
り垂直方向上を向く。圧油シリンダ６３の後室に
圧油が供給されてサブアーム５７が上昇してリ位
置となり把持する次工具がレデイステーシヨン前
面位置に位置決めされる。このとき第６図Ｃ〜Ｅ
に示すようにポツトＬを垂直方向上側にして待機
していたレデイステーシヨン９は二重シリンダの
小シリンダ１７と大シリンダ１９のそれぞれの前
室に圧油が供給されて時計回りに180°旋回されポ
ツトＬを垂直方向下側にしており、サブアームの
把持工具軸心と同心位置にポツトＬが位置決めさ
れている。キヤリア５６がレデイステーシヨン９
側へ移動しヌ位置となり次工具がポツトＬの穴内
に挿入されポツトＬに設けられた図示しないクラ
ンプ機構によつてクランプされる。そしてサブア
ーム５７はシリンダ６３の圧油が切換えられて工
具をポツトＬに残して後退しル位置となり更にイ
位置に戻つて待機する。次いで小シリンダ１７の
後室に圧油が供給されてピストンロツド１８と一
体のラツクが前進しレデイステーシヨン９が反時
計回りに90°旋回されヨ位置となりポツトＬがツ
インアーム側を向く。一方コラム６の左側面位置
タで待機中の旋回アーム２１上のキヤリア２２上
に設けられたツインアーム１０は二重シリンダの
小シリンダ３８の前室に圧油が供給されてピスト
ンロツドが後退してラツク３５に噛合するピスト
ン３６が回され複数の歯車３４〜３０を介してラ
ツク２９を有するキヤリア２２がレデイステーシ
ヨン９側に移動しレ位置となり、ポツトＬに嵌挿
されている次工具をツインアーム１０の上側の把
持爪で把持する。タ位置からレ位置へのキヤリア
２２の移動途中で待機ポツト２４とレデイステー
シヨン９のポツトＬの外周どうしが当接し待機ポ
ツト２４はばね５２の圧力に抗してキヤリア上を
右行して待避する。次いでシリンダ筒４７の後室
に圧油が供給されツインアーム１０が前進してソ
位置となり次工具をポツトＬから抜き取る。次い
で小シリンダ３７の後室に圧油が供給されキヤリ
ア２２が右行してツ位置となり、待機ポツト２４
はばね５２の圧力でツインアーム１０の把持する
次工具軸心と同心位置に戻り、シリンダ筒４７の
前室に圧油が送られてツインアーム１０が後退し
てネ位置となり待機ポツト２４に把持する次工具
を挿入する。挿入された次工具は図示しないクラ
ンプ機構によつてクランプされ、ここで次に工具
交換指令が出るまで待機する。

続いて次工具の後に使用する次々工具指令が
NCから出されると、前述と同様動作でマガジン
の交換位置に割出された次々工具はサブアーム５
７に把持されてヌ位置で旋回してポツトＬを垂直
方向下側にしたレデイステーシヨン９のポツトＬ
に挿着される。そしてサブアーム５７は後退して
ル位置となり空となつてイ位置で待機する。レデ
イステーシヨン９は二重シリンダの小シリンダ１
７及び大シリンダ１９のそれぞれの後室に圧油が
供給されて反時計回りに180°旋回されヲ位置とな
り、ポツトＬを垂直方向上側としてヲ位置となり
次の工具交換指令の出るまでここで待機する。

このようにしてNCの工具指令によつて次工具
は待機ポツト２４に挿着されネ位置で、次々工具
はレデイステーシヨン９の第２待機用ポツトＬに
挿着されてヲ位置でそれぞれ待機し、主軸７に装
着された工具の加工終了を待つ。主軸装着工具の
全加工が終わるとNCの工具交換指令でネ位置で
次工具を待機ポツト２４に挿着しツインアーム１
０の上側把持爪で次工具を把持した状態で待機中
の主交換アーム装置１１はシリンダ２７の前室に
圧油が供給されてピストンロツド２８が後退しナ
位置となり旋回アーム２１が反時計方向90°に旋
回して主軸側を向く。次いで大シリンダ４０の後
室に圧油が供給されて小シリンダ３８が前進し複
数の歯車を介してラツク、キヤリア２２が右行し
ラ位置となりツインアーム１０の下側の把持爪が
使用ずみの主軸工具を把持する。続いてシリンダ
筒４７の後室に圧油が送られて、ツインアーム１
０が前進しム位置となり上側の把持爪は待機ポツ
ト２４から、下側の把持爪は主軸７からそれぞれ
工具を同時に抜き取る。シリンダ４４に供給され
る圧油が切り換えられて、ピストンロツドと一体
のラツク４６が移動しピニオンを介してツインア
ーム１０が180°旋回しウ位置となり、使用ずみ工
具と次工具が同時に反転されて、シリンダ筒４７
の前室に圧油が送られツインアーム１０が後退し
ヰ位置となり工具が主軸７と待機ポツト２４に挿
着され、主軸工具は図示しない工具引上げ装置に
より主軸テーパ穴に引込まれて嵌着される。次い
で大シリンダ４０の圧油が切り換えられて主軸７
に工具を残したままツインアーム１０が左行して
ノ位置となり、シリンダ２７の後室に圧油が送ら
れて旋回アーム２１は時計回りに90°旋回しオ位
置となりツインアーム１０は上側把持爪で待機ポ
ツト２４に挿入された返却用工具を把持したまま
レデイステーシヨン９側を向く。シリンダ筒４７
の後室に圧油が送られてツインアームが前進して
ク位置となり使用ずみ工具を待機ポツト２４から
引抜く。続いて小シリンダ４０の前室に圧油が送
られてツインアーム１０が左行してヤ位置となり
把持する使用ずみ工具軸心が待機中のレデイステ
ーシヨン９のポツトＵと同心となり、シリンダ筒
４７の前室に圧油が供給されてツインアーム９が
後退してマ位置となり使用ずみ工具はポツトＵ内
に挿着され、小シリンダ４０の後室に圧油が送ら
れてツインアーム１０が右行しタ位置となり、使
用ずみ工具から放れて空となる。こうしてレデイ
ステーシヨン９の両ポツトＬ，Ｕに工具が装着さ
れ、レデイステーシヨン９は大シリンダ１９の前
室に圧油が送られて時計回りに90°旋回しケ位置
となる。このレデイステーシヨン旋回終了までに
アームを垂直にしてイ位置で待機中のサブアーム
５７はサーボモータ５９の回転で右行してフ位置
に移動している。続いてツインアーム１０は左行
してレ位置へサブアーム５７は前進してケ位置へ
同時に移動し、それぞれの把持爪で使用ずみ工具
と次工具とを同時に把持する。次いでサブアーム
５７は左行してコ位置へ、ツインアーム１０は前
進してソ位置へ移動しそれぞれの把持工具をポツ
トＬ，Ｕから同時に引き抜き取る。このあとツイ
ンアーム１０とサブアーム５７は同時に移動を開
始し、ツインアーム１０は右方してツ位置とな
り、更に後退してネ位置となり次工具を上側把持
爪に把持し、待機ポツト２４に挿着してここで待
機する。一方サブアーム５７は後退してエ位置と
なり、流体圧シリンダ６７に供給される圧油が切
換えられて90°旋回しテ位置となりアームを水平
としキヤリア５６の左行でア位置となり、マガジ
ンの交換位置に割出されているポツト前面位置に
位置決めされる。

次いでサブアーム５７で前進してサ位置となり
把持する使用ずみ工具軸心とマガジンの貯蔵ポツ
トの軸心が同心となり、キヤリア５６の右行でキ
位置となり貯蔵ポツトに工具を挿入する。マガジ
ンポツトに挿入された工具は図示しないクランプ
装置によつてクランプされる。そしてサブアーム
５７は後退してハ位置となり使用ずみ工具から離
れる。

NCの次次工具指令でレデイステーシヨン９の
ポツトＬに次次工具を挿着する動作は前述と同様
でサブアーム５７はニ位置で次次工具を把持しホ
位置でマガジンポツトら抜き取り、ヘ，ト位置を
経由してチ位置でアームを上向としリ位置を経由
してヌ位置でレデイステーシヨンポツトＬに次次
工具が挿着され、ル位置で空となつたサブアーム
５７はイ位置へ戻つて待機する。そしてヌ位置で
次次工具を受取つたレデイステーシヨン９は時計
回りに180°旋回してヲ位置となりポツトＬを垂直
方向上側として次次工具を把持して待機する。

効 果 以上詳述したように本考案は横形マシニングセ
ンタにおいて、工具マガジンと工具マガジン前面
のガイドレール上を移動する第１のキヤリアと、
このキヤリア上に設けられ90°旋回されるととも
に直角方向に２位置に位置決めされるサブアーム
と、本機コラムのマガジン側側面にて90°と180°
に旋回可能とさたＬ形のレデイステーシヨンと、
主軸側とレデイステーシヨン側に旋回可能に枢支
された旋回アームと、この旋回アーム主軸軸線及
びレデイステーシヨン側ではレデイステーシヨン
の工具ポツト軸心と直角方向に移動可能な第２の
キヤリアと、この第２のキヤリア上に設けられた
Ｚ形のツインアームと、前記第２のキヤリア上で
ツインアームの上側の把持爪中心と同心に移動可
能な待機ポツトとを設け、主軸に装着された工具
の加工中に次に使用する工具をツインアームに把
持したまま待機ポツトに挿着してコラム側面で待
機させ更に次の次に待機する工具をレデイステー
シヨンの工具ポツトに挿着して待機させるように
なしたので、主軸装着工具の加工が終わると直ち
に旋回アームを主軸側に旋回させ待機ポツトの次
工具と主軸の使用ずみ工具を交換して加工を開始
し使用ずみ工具はレデイステーシヨンの一方のポ
ツトに挿着した状態で他方の次に必要な工具を待
機ポツトに装着待機させることができ、加工時間
の短い工具があつても直ちに交換可能な状態が維
持される利点を有する。更にレデイステーシヨン
の両ポツトに挿着された次交換と使用ずみ工具を
同時にツインアームとサブアームで抜き取り同時
進行で次工具は待機ポツトへ使用ずみ工具はマガ
ジンポツトへそれぞれ移動することができ、非加
工時間が大幅に短縮され稼動能率が向上する効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の全体斜視図、第２図はレデイ
ステーシヨンとサブアームの説明図、第３図は旋
回アームとツインアームの説明斜視図、第４図は
キヤリアのラツクを駆動する系統図、第５図Ａ，
Ｂはツインアームの駆動の説明図、第６図Ｃ〜Ｅ
はレデイステーシヨンの動作説明図、第７ずは本
考案の動作説明図である。 ６……コラム、７……主軸、８……主軸頭、９
……レデイステーシヨン、１０……ツインアー
ム、２１……旋回アーム、２２，５６……キヤリ
ア、５７……サブアーム、５８……ガイドレー
ル、Ｌ，Ｕ……工具ポツト。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. マシニングセンタのコラム側面に旋回可能に取
   付けられ先端にローデイング途中の次次工具待機
   用の第１工具ポツトとアンローデイング用の第２
   工具ポツトを備えるＬ形のレデイステーシヨン
   と、工具マガジンと前記レデイステーシヨンとの
   間で工具の搬送を行うサブアームと、主軸側と前
   記レデイステーシヨン側とに旋回可能な旋回アー
   ムと、該旋回アーム上で該アームが主軸側では主
   軸軸線と直角方向にまたレデイステーシヨン側で
   はレデイステーシヨンの工具ポツト軸心と直角方
   向に移動可能に支承されたキヤリアと、該キヤリ
   アに設けられた180°旋回可能なツインアームと、
   前記キヤリア上において前記キヤリアのレデイス
   テーシヨン側への移動で前記レデイステーシヨン
   のポツト外周に押されて移動退避可能に設けられ
   た次工具待機用ポツトとを備え、レデイステーシ
   ヨンの第１、第２工具ポツトに挿着された次工具
   及び使用ずみ工具をツインアームとサブアームの
   同時進行動作で抜き取り、次工具を待機ポツトへ
   使用ずみ工具を工具マガジンへ差し替え可能とし
   たことを特徴とする自動工具交換装置。