JPH04201149A - 工具自動交換機構における工具保管器 - 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） この発明は、工作機械の主軸端部に装着する工具を自動
的に交換する工具自動交換機構において、各種の切削工
具を保管する工具保管器に関するものである。

（従来の技術） 従来の工作機械において主軸に工具を装着する方式とし
ては、第７図に示すような構成のものが代表的である。

すなわち、主軸１端部に円錐孔７１を穿設し、装着すべ
き工具Ｅ側には円錐部材７２を突設し、円錐孔７１に円
錐部材７２を挿入したのちに、円錐部材７２の先端に設
けたグリップ７３をコレットチャックにより把持して牽
引固定するものである。

この方式の工作機械における工具自動交換機構は、第８
図に示すように、循環するコンベア８５上に工具Ｅを挿
入すべき多数の工具保管孔８１を円周状に配置して成る
工具保管装置８２を上下動可能な主軸１の側方に設置し
、主軸１と工具保管装置８２の間で工具を搬送すべき搬
送アーム（図示しない）を配置したものである。しかし
て工具Ｅを装着するときは、上記工具保管装置８２に上
向きに保管されている工具Ｅを、上記搬送アームにより
把持して上方向に取出し、主軸１に向け横方向に移送し
、工具Ｅを横向きに転回させ、円錐部材７２を円錐孔７
１に挿入してコレットチャック（図示しない）に把持・
牽引させて装着したのち、主軸１を下降して工作物に対
向させ、工作に供する。また工具を交換するときは、こ
れと逆の操作で工具Ｅを工具保管装置８２の工具保管孔
８１に返却したのち、別種類の工具を再び上記操作によ
り装着するというものである。

そして工具保管孔８１は、上方より工具の円錐部材７２
を挿入すると共に、工具基部より外方に張出したフラン
ジ８６を工具保管孔８１の口縁に係止して工具を保持す
るものであった。

（発明が解決しようとする課題） ところで、従来の工具自動交換機構により工具を装着す
るときは、工具保管装置８２の工具保管孔８１に上向き
に保管されている工具Ｅを上方向に取出し、横方向に移
動し、横向きに転回させ、主軸１長さ方向に挿入する操
作を行う。従って搬送アームには上下方向、左右方向、
前後方向に移動可能であり、さらに工具Ｅを上向きから
横向きに転回させる構造のものか必要であるため、工具
自動交換機構か複雑大型化するという問題点があった。

また、工具Ｅの装着・回収を同一の搬送経路により行う
ため、工具を交換するときには主軸１から取外した工具
りを一旦工具保管装置８２に搬送して回収したのち、改
めて別種類の工具を取出し搬送して装着するという操作
か必要であり、工具交換に要する時間か長いという欠点
もあった。

これらの問題点を解決するには、工具の搬送方向を単純
化すると共に、工具の供給経路と回収経路を峻別する必
要がある。しかるに、従来の工具保管孔８１にあっては
、上方より工具を取り出すと共に、上方より工具を回収
するものであったので、工具の供給と回収を別個の搬送
経路により行うにあたり、この従来の工具保管孔を採用
することはできない。

そこで、本発明は、工具の供給と回収を別途の搬送経路
により行いうるような工具保管手段を提供することを目
的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成すべく、本発明の工具保管器は、保管器
本体の前面には縦方向の蟻溝を穿設し、該保管器本体の
左右には支持板を前方に向け突出させ、該支持板の内側
面上下位置には突出方向に常時付勢した出没可能な突起
を備えると共に、工具を固着すべきアダプタの背面のＶ
字型突起を上記蟻溝に挿入し、前記突起をアダプタ側面
の突起嵌合孔に向け突出当接することにより該アダプタ
を保持することを特徴とするものである。

（作用） 以上のとおり構成した本発明の工具保管器に工具を装着
するときは、まず工具を固着したアダプタを、工具保管
器の前面上方より保管器本体の蟻溝にアダプタのＶ字形
突起を嵌合させつつ下降する。このとき突起は突出方向
の付勢力に抗して支持板内に押し込まれてアダプタの挿
入を妨げないが、アダプタが保管器の中央位置に至ると
、突起はアダプタ側面の突起嵌合孔に向け突出嵌入し、
アダプタか自重により落下しないよう保持する。

また工具保管器から工具を取り出すときには、アダプタ
を上方に強く牽引すると、突起は突出方向の付勢力に抗
して再ひ保管器本体内に押し込まれるので、アダプタを
上方に外すことができる。

また使用後に回収された工具を保管するときは、アダプ
タの前記Ｖ字型突起を保管器本体の蟻溝に下方から挿入
する。このとき突起は上記装着操作時と同様に支持板内
に押し込まれてアダプタの挿入を妨げず、またアダプタ
か保管器の中央に至ると前記突起嵌合孔に突出嵌入して
アダプタの落下を防止する。

このように本発明の工具保管器は、上下いずれの方向か
らも工具を出し入れてきるので、工具の搬送方向け単純
であり、工具自動交換機構の単純化および工具交換時間
の短縮化を図ることができるものである。

（実施例） この発明の具体的構成を図面に示す実施例について以下
詳細に説明する。

本発明の工具保管器の説明に先立ち、ます主軸端部に工
具を装着する工具装着機構につき以下に説明する。

第５図はこの工具装着機構であって、工具を回転駆動す
る主軸の前端に突設する左右方向に移動可能な工具取付
部５及び該工具取付部５に工具を接続するためのアダプ
タ３１を示す。

工具取付部５の前面中央に突設したガイド突起部３２の
両側には、蟻溝３３を上下方向に沿って穿設し、その両
側に遊架状の平坦な嵌合面３４を設けると共に、その上
下両端に嵌合面３４に向かって上り斜面を形成した誘導
斜面３５ａ、３５ｂを対設する。

またカイト突起部３２には係止ピン嵌入口３６を穿設し
、該係止ピン嵌入口３６に外周の一部か平坦面３７ａの
欠円柱状の係止ピン３７を嵌入し、その下端にピニオン
３８を取付け、ピニオン３８の左右にラック３９ａ、３
９ｂを上下方向に挿通して、ピニオン３８に噛合する。

ラック３９ａの背面上下２か所には係止溝７’６．７７
を穿設すると共に、工具取付部５内よりラック３９ａに
向け突出するように付勢した突出杆７８を該係止溝７６
に向け突出当接させる。

また鋼材を下端に向かうに従い太く形成し、上端にＬ型
突起４８を設けて成るクサビ４９を、蟻溝３３内に介装
すると共に、工具取付部５の上面に突出方向に付勢した
突出杆４７の上面に、上記し型突起４８を係止する。

他方、上記工具取付部５に取付けるアダプタ３１には、
ガイド突起部３２に対応する摺動溝４０とその両側に蟻
溝３３に嵌入するＶ字型突起４１を突設し、両端部に嵌
合面３４に接するこれと同一形状の接合面４２と、誘導
斜面３５ａ、３５ｂに摺接する誘導斜面４３ａ、４３ｂ
を形成し、さらに摺動溝４０に係止ピン３７を嵌入する
円弧状凹部４４を穿設する。さらにアダプタ３１の上面
には、通孔５１を上下方向に穿孔すると共に、前面には
工具Ｃの基部を螺着すべき多数の工具取付孔５０と、工
具Ｃの装・着方向を規定する横溝５３を穿設する。工具
Ｃの基部には横溝５３に対応する突起（図示しない）を
設ける。またアダプタ３１の側面には縦方向の溝６９及
び突起嵌合孔７０を穿設する。

次に、本発明を実施する工具交換機構につき、第２図乃
至第４図によって説明する。

まず第２図において、前後方向に走る平行なレール１１
．１１の上面に、横長の移動台１２を摺動自在に載置し
、該移動台１２の上面左右には受部材１３．１３を配置
し、また後方には支柱（図示しない）を立設する。

さらに上記移動台１２の上面には、工具Ｃを螺着したア
ダプタ３１を前記工具取付部５に向け搬送すべき部材と
して、図中右端部を上下の二股分岐とする搬送板１５を
、上記受部材１３．１３の上面に摺動自在に立置し、該
搬送板１５の上記二股分岐のうち上方の分岐の先端に取
付材１６．１６を前方に向け突出し、これら取付材１６
．１６の下面に支持杆５２．５２を左右平行に垂下並設
して、供給アーム５４とする。

また、上記搬送板１５右端の下方の分岐には、取付材１
７．１７を前方に突出し、これら取付材１７．１７の上
面に支持杆６０．６０を左右平行に立設して、回収アー
ム６１とする。

第３図及び第４図に示すように、上記供給アーム５４の
右端部分にはアダプタ３１が落下しないよう保持する部
材として電磁器５５を配置し、押し引き自在の突起５６
を内方に向け突出させる。

さらに供給アーム５４の上部には、前記工具取付部５の
ラック３９ａ、３９ｂを上方より駆動すべき油圧シリン
ダ５７．５７、及びクサビ４９を押圧すべき油圧シリン
ダ５９を配置する。

これら供給アーム５４および回収アーム６１の支持杆５
２．６０は、その先端と基端とで直径を異にし、先端を
小径嵌合部６２、基端を大径嵌合部６３とし、先端に誘
導斜面６４、小径嵌合部６２と大径嵌合部６３との間に
誘導斜面６５を設ける。従ってこの支持杆５２．６０を
挿通すべく上記アダプタ３１に穿設した通孔５１は、そ
の内面を支持杆５２．６０の形状に対応した形状、即ち
上下に大径孔を、また中間部に小径孔を穿設し、大径孔
の上下端部側及び大径孔と小径孔の間の２か所に誘導斜
面をそれぞれ形成する。支持杆５２゜６０の挿入に際し
て通孔５１との間の所謂「こし」の発生を防止し、挿入
を円滑にするため、これら支持杆５２．６０と通孔５１
は、嵌合開始直後から結合の過程までそれぞれ対応する
嵌合部以外の部分とは干渉乃至は嵌合関係にならないよ
うに形成する。

また第２図に示すように、供給アーム５４の取付材１６
．１６の間に割り込むべき押圧突起１８を先端に有する
押圧アーム１９を、上記搬送板１５の上部より突設した
油圧シリンダ２０により搬送板１５の前面に上下動自在
に垂下する。

さらに上記押圧アーム１９基部の前面には、回収アーム
６１の取付材１７．１７の間、に割り込むべき円柱状の
突出部２１を先端（図中右端）に備えた持上げアーム２
２の中央を枢着し、該持上げアーム２２の他端を、上記
押圧アーム１９の基部上方より突設した油圧シリンダ２
３により上下動自在に接続する。

また搬送板１５の背面下部にラックを設け、これに対向
すべきラックを移動台１２に突設すると共に、該ラック
の間に駆動歯車を介装し、該駆動歯車を油圧シリンダ２
７の先端に接続して、油圧シリンダ２７の押圧作動によ
り搬送板１５か右方向に摺動するようにする。

さらに、移動台１２の背面には油圧シリンダ（図示しな
い）を対向させ、この油圧シリンダの押引きにより移動
台１２がレール１１，１１の上を前後に摺動するように
する。

そして、使用していない工具を保管すべき部材として、
本発明の工具保管器を備えた工具保管装置を設ける。

第１図において、本発明の工具保管器９３は、合成樹脂
材により形成した保管器本体９２の前面にアダプタ３１
の背面のＶ字型突起４１が嵌合すべき蟻溝９１を穿設す
ると共に、体管器本体９２の左右より前方に突出させた
支持板９７．９７の内側面上下には、先端肩部に誘導斜
面を有する出没可能な突起９６．９６を突出方向に付勢
して設置したものである。

この工具保管器９３を多数個等間隔に配列すると共にそ
れら工具保管器９３の背面を２列の平行な無端チェーン
９４．９４により結合し、該無端チェーン９４．９４を
駆動すべきスプロケット９８及び適宜の駆動装置を配置
し、さらに工具保管器９３の背面に向け適宜の押圧手段
（図示しない）を突出可能に設置して、工具保管装置９
５を構成する。この工具保管装置９５は、第２図に示す
とおり最前端の工具保管器９３の前面が工具取付部５の
前面と同一平面を構成するように、主軸１の側方に隣接
させる。

しかして、工具Ｃを螺着したアダプタ３１を工具取付部
５に装着する工程を第１図乃至第４図によって説明する
。

まず工具Ｃをアダプタ３１の前面に螺着し、アダプタ３
１の背面のＶ字型突起４１を保管器の蟻溝９１に嵌合し
て工具保管装置９５の工具保管器９３に保持させる。こ
のとき工具保管器９３左右の突起９６．９６は突出方向
の付勢力に抗して支持板９７内に押し込まれてアダプタ
３１の挿入を妨げないが、アダプタ３１が保管器本体９
２の中央位置に至ると、突起９６．９６はアダプタ３１
側面の突起嵌合孔７０．７０に向け突出し、アダプタ３
Ｉか自重により落下しないよう保持する。

次に、無端チェーン９４．９４を回動させて該工具保管
器９３を工具保管装置９５の最前端に位置させると共に
、前記押圧手段（図示しない）を工具保管器９３背面に
向け突出することにより、次に示す工具取出しの際に工
具保管器９３が回転しないよう、−時的に固定する。

次に、油圧シリンダ２３の押圧作動により持上げアーム
２２を駆動してアダプタ３１を持上げ、工具保管器９３
から強制的に取り出すと共に、供給アーム５４の支持杆
５２．５２をアダプタ３１の通孔５１，５１に挿入しつ
つ上昇し、供給アーム５４の電磁器５５の突起５６を突
出することにより、アダプタ３１が供給アーム５４から
落下しないよう保持する。

さらに、移動台１２背而に対向させた油圧シリンダ（図
示しない）の作動により移動台１２をレール１１．１１
上に沿って前方に押し出した後、油圧シリンダ２７を押
圧作動して搬送板１５を図中右方向に移動させ、アダプ
タ３１を主軸１の工具取付部５の前面上方に配置する。

そして第３図及び第４図のように、油圧シリンダ５９の
押圧作動によりクサビ４９のＬ型突起４′８を押圧して
クサビ４９を下方に解除すると共に、油圧シリンダ５９
によりラック３９ａを押圧して係止ピン３７を回転し、
係止ピン３７の平坦面３７ａとガイド突起部３２の側面
とを同一平面に構成する。すると突出杆７８の先端はラ
ック３９ａ背面の係止溝７７に突入し、ラック３９ａの
適正位置を保持することにより係止ピン３７の回転を防
止する。このときラック３９ｂは第５図に示すようにピ
ニオン３８に噛合しているので、ラック３９ａと逆に上
方に押し出される。

そして第２図のように、供給アーム５４の突起５６を解
除すると共に、押□圧アーム１９と持上げアーム２２に
よりアダプタ３′１を上下から挟持しつつアダプタ３１
を徐々に押し下げ、供給アーム５４から解放しなからア
ダプタ３１のＶ字型突起４１を工具取付部５の蟻溝３３
に嵌入させる。このとき、アダプタ３１は左右・前後方
向を支持杆５２．５２に規定され、上下方向を押圧アー
ム１９及び持上げアーム２２により規定されるので、こ
の下降・装着操作は極めて確実かつ高精度に行われる。

また第５図のように、アダプタ３１の誘導斜面４３ａは
、工具取付部５の誘導斜面３５ａを摺接しつつ下降し、
接合面４２が嵌合面３４上に接するため、■字型突起４
１は蟻溝３３に緊密に結合される。

そこで油圧シリンダ５７によりラック３９ｂを押圧して
ピニオン３８を逆転し、係止ピン３７を円弧状凹部４４
に嵌入すれば、アダプタ３１は工具取付部５に確実に位
置決めされる。このとき突出杆７８の先端はラック３９
ａ背面の係止溝７６に突入し、ラック３９ａの適正位置
を保持することにより係止ピン３７の回転を防止する。

そして、油圧シリンダ５９によるクサビ４９の押圧を解
除すると、突出杆４７が内装するバネの付勢力により突
出し、クサビ４９を上方に押し上げるため、工具取付部
５とアダプタ３１は強力に結合される。

そして搬送板１５は工具保管装置９５などの邪魔になら
ぬ位置に引き下げることにより、装着操作を終了し、主
軸１を回転して切削加工に供するものである。

また、切削を終えた工具Ｃを回収するときには、第３図
及び第４図のように搬送板１５を移動して上下の供給ア
ーム５４および回収アーム６１を再び主軸１の上下に配
置し、油圧シリンダ５７によりラック３９ａを押圧して
ピニオン３７を回転させ、係止ピン３７の平坦面３７ａ
をガイド突起部３２の側面と同一平面を成すようにする
と共に、油圧シリンダ５９によりクサビ４９を押圧する
と、工具取付部５とアダプタ３１の結合が解かれる。

そこで押圧アーム１９及び持上げアーム２２によりアダ
プタ３１を上下から挟持しつつ降下し、回収アーム６１
の支持杆６０．６０をアダプタ３１の通孔５１．５１に
嵌合させることによりアダプタ３１を回収アーム６１に
保持させる。そして搬送板１５を左方向に駆動し、アダ
プタ３１を工具保管装置９５に搬送する。

アダプタ３１を工具保管装置９５に収納するときは、ア
ダプタ３１を工具保管装置９５の最前端に位置する工具
保管器９３の前面下方に配置し、押圧アーム１９と持上
げアーム２２により上下から挟持しつつ持上げ、アダプ
タ３１背面のＶ字型突起４１を工具保管器９３の蟻溝９
１に嵌合させつつ上昇して工具保管器９３に保持させる
。このときアダプタ３１両側面の突起嵌合孔７０．７０
には突起９６．９６が突出嵌入するので、アダプタ３１
は工具保管器９３に保持される。

その後、別種類の工具を装着する場合には、工具保管器
９３後方の押圧手段を解除し、工具保管装置９５のスプ
ロケット９８を回動して、適宜に別種類の工具を装着し
た工具保管器９３を選択して工具保管装置９５の前端に
移動し、再び上記操作を行って装着・回収する。

また、使用後の工具Ｃを主軸１より回収する操作と連続
して別種類の工具りを装着する場合には、第６図に示す
ようにアダプタ３１と工具取付部５の結合を解除すると
共に、上方より別種類の工具りを装着したアダプタ３１
を工具取付部５に向け下降しつつ、使用済の工具Ｃをい
わば玉突式に下方の回収アーム６１に向け押出して回収
させるようにすると、多種類の工具の回収操作・装着操
作を同時に進行させることができ、工具交換の円滑化及
び工具交換時間の大幅な短縮化を図ることができる。

このように本発明の工具保管器９３は、工具の出し入れ
が保管器本体９２の上下いずれの方向からも可能であり
、しかも挿入された工具は確実に保持されることから、
本実施例の如く工具の供給経路と回収経路を峻別するこ
とにより、工具搬送部材の簡素化を通じて工具自動交換
機構の単純化および工具交換時間の短縮化を図ることが
できるものである。

（発明の効果） 以上のとおり構成した本発明の工具保管器は、工具の出
し入れが上下いずれの方向からも可能であり、しかも挿
入された工具は工具の交換等の作動中みだりに離脱、落
下する虞れなく確実に保持されることから、工具の取出
しと収納を別途の経路により行い得るという効果を奏す
ると共に、とくに工具の供給経路と回収経路を峻別する
ことにより、工具自動交換機構の単純化および工具交換
時間の短縮化に貢献すること大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の工具保管器を示す斜視図、第２
図は本発明を実施する工具自動交換機構を示す全体斜視
図、第３図はその要部を示す正面図、第４図はその側面
図、第５図は工具取付部及びアダプタを示す斜視図、第
６図は本発明実施例の使用方法の一例を示す斜視図、第
７図は従来のテーパ式の工具装着方式を示す側面図、第
８図は従来の工具自動交換機構及び工具保管装置を示す
斜視図である。 ３１・・アダプタ、４４・・・Ｖ字型突起、７０・・・
突起嵌合孔、９１・・・蟻溝、９２・・保管器本体、９
６・・・突起、９３・・・工具保管器、９７・・・支持
板、Ｃ・・・工具 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 保管器本体の前面には縦方向の蟻溝を穿設し、該保管器
   本体の左右には支持板を前方に向け突出させ、該支持板
   の内側面上下位置には突出方向に常時付勢した出没可能
   な突起を備えると共に、工具を固着すべきアダプタの背
   面のＶ字型突起を上記蟻溝に挿入し、前記突起をアダプ
   タ側面の突起嵌合孔に向け突出当接することにより該ア
   ダプタを保持することを特徴とする工具自動交換機構に
   おける工具保管器。