JPH0429505B2 - - Google Patents

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JPH0429505B2
JPH0429505B2 JP21732187A JP21732187A JPH0429505B2 JP H0429505 B2 JPH0429505 B2 JP H0429505B2 JP 21732187 A JP21732187 A JP 21732187A JP 21732187 A JP21732187 A JP 21732187A JP H0429505 B2 JPH0429505 B2 JP H0429505B2
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tool
arm
measuring piece
machine base
weight
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はマシニングセンタ等に用いられる改
良された自動工具交換装置(以下ATCという)
に関する。
[Detailed description of the invention] Industrial application field This invention is an improved automatic tool changer (hereinafter referred to as ATC) used in machining centers, etc.
Regarding.

従来技術 ATCの工具交換速度は通常安全を考慮して重
量の大きい工具に適した遅い速度に設定されてい
る。
Prior Art The tool change speed of ATC is usually set to a slow speed suitable for heavy tools in consideration of safety.

発明が解決しようとする問題点 重量の大きい工具を合わせて設定された遅い工
具交換速度は直接機械稼動率に影響するので遅い
一定の工具交換速度は非能率であるという問題点
を有していた。
Problems to be Solved by the Invention Since a slow tool change speed set in combination with heavy tools directly affects the machine operating rate, a constant slow tool change speed had the problem of inefficiency. .

問題点を解決するための手段 マシニングセンタにおいて、旋回可能に設けら
れ先端に工具を装着する旋回アームに移動時に機
台上を転動するローラを設け、前記機台裏側に支
軸により上下旋回可能に枢支されたアームを設
け、該アームの一端に前記ローラの転動軌跡上の
前記機台の窓に上下動可能に挿通された計測片を
設け、前記アームに該計測片を上向きに付勢する
ばねを設け、前記計測片の上端を転動面と同一面
及び下限位置に規制する手段を設け、前記計測片
に所定以上の重量が作用したとき信号を出力する
ように検出手段を設け、該検出手段の出力によつ
て制御される駆動手段を設けてなり、検出手段の
出力にもとづき工具交換速度を低速に切り換える
ものである。
Means to solve the problem In a machining center, a rotary arm that is rotatable and has a tool attached to its tip is provided with a roller that rolls on the machine base when moving, and a spindle on the back side of the machine base allows it to rotate up and down. A pivotably supported arm is provided, a measurement piece is provided at one end of the arm and is vertically movably inserted through a window of the machine base on the rolling trajectory of the roller, and the measurement piece is urged upward by the arm. a spring for controlling the measuring piece, a means for regulating the upper end of the measuring piece to be flush with the rolling surface and a lower limit position, and a detecting means for outputting a signal when a weight of more than a predetermined value acts on the measuring piece, A drive means controlled by the output of the detection means is provided, and the tool changing speed is switched to a low speed based on the output of the detection means.

実施例 以下本発明の実施例を図面にもとづいき説明す
る。公知の横形マシニングセンタにおいて、ベツ
ド1の上面右側に削設されたZ軸方向の摺動案内
面上にサドル2が移動可能に載置され、サドル2
の上面に削設されたX軸方向の摺動案内面上に旋
回テーブル3が旋回割出可能に設けられている。
ベツド1の上面左側に角形のコラム4が立設され
コラム4の中央に削設されたY軸方向の摺動案内
面上に主軸頭5が移動可能に設けられ、主軸頭5
には主軸6が回転可能に軸承されている。更にコ
ラム4の側面に工具マガジン装置7が設置されて
おり、工具軸心を主軸6と直角にして複数の工具
Tを収納するマガジンポツト8がリンク状の鎖で
エンドレスに連結され、図示しない駆動割出装置
により割出位置Aに割出される。またコラム4の
工具マガジン側の側面にサブアーム装置9が取付
けられている。サブアーム装置9のサブアーム1
0に工具Tを把持する把持爪を有し図示しない駆
動機構によりマガジンポツト軸方向に移動可能且
つガイドレールに沿つて垂直方向に移動可能とさ
れマガジンの割出位置Aとコラム4上に取付けら
れた後述のレデイステーシヨン装置11のマガジ
ン側旋回位置Bの間で工具授受及び搬送を行う。
レデイステーシヨン装置11の旋回アーム12は
レデイステーシヨンフレーム13上に固着された
支軸サポート14に垂直に嵌着された支軸15に
複数の軸受を介して旋回可能に支承され、90°旋
回アクチエータ16により前述のマガジン側旋回
位置BとATC側旋回位置Cとに旋回される。そ
して旋回アーム12の下面に平行に固着された位
置決めシリンダ17に嵌挿されるピストンと一体
の位置決めピン18がレデイステーシヨンフレー
ム13上の対応位置に固着された位置決めブロツ
ク19と係合し旋回位置B,Cの位置決めが行わ
れる。更に位置決めシリンダ17の下面に支軸2
0が垂直に固着され支軸20の先端に重量受けロ
ーラ21が回転可能に設けられローラ外周がレデ
イステーシヨンフレーム13上面に当接して重量
を支えている。更に旋回アーム12の先端にレデ
イステーシヨンポツト22が固着されレデイステ
ーシヨンポツトの下面に工具クランプシリンダ2
3が固着されている。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the drawings. In a known horizontal machining center, a saddle 2 is movably placed on a sliding guide surface in the Z-axis direction cut on the right side of the upper surface of a bed 1.
A rotating table 3 is rotatably and indexably provided on a sliding guide surface in the X-axis direction cut into the upper surface of the rotating table 3.
A rectangular column 4 is erected on the left side of the upper surface of the bed 1, and a spindle head 5 is movably provided on a sliding guide surface in the Y-axis direction cut in the center of the column 4.
A main shaft 6 is rotatably supported on the shaft. Furthermore, a tool magazine device 7 is installed on the side of the column 4, and a magazine pot 8 for storing a plurality of tools T with the tool axis perpendicular to the main shaft 6 is connected endlessly with a link-like chain, and a drive (not shown) is provided. It is indexed to index position A by the indexing device. Further, a sub-arm device 9 is attached to the side surface of the column 4 on the tool magazine side. Sub-arm 1 of sub-arm device 9
It has a gripping claw for gripping the tool T at 0, is movable in the axial direction of the magazine pot by a drive mechanism (not shown), and can be moved in the vertical direction along the guide rail, and is attached to the index position A of the magazine and on the column 4. Tools are exchanged and transported between the magazine-side rotation position B of the ready station device 11, which will be described later.
The swing arm 12 of the lady station device 11 is rotatably supported via a plurality of bearings on a spindle 15 that is vertically fitted to a spindle support 14 fixed on the lady station frame 13, and is supported by a 90° swing actuator 16. The magazine is rotated to the above-mentioned magazine side rotation position B and ATC side rotation position C. Then, a positioning pin 18 integrated with a piston fitted into a positioning cylinder 17 fixed parallel to the lower surface of the swing arm 12 engages with a positioning block 19 fixed at a corresponding position on the reception station frame 13, and the swing position B is reached. C is positioned. Furthermore, the support shaft 2 is attached to the lower surface of the positioning cylinder 17.
0 is fixed vertically, and a weight bearing roller 21 is rotatably provided at the tip of a support shaft 20, and the outer periphery of the roller abuts against the upper surface of the lady station frame 13 to support the weight. Furthermore, a ready station pot 22 is fixed to the tip of the swing arm 12, and a tool clamp cylinder 2 is attached to the underside of the ready station pot.
3 is fixed.

レデイステーシヨンのATC側旋回位置Cと主
軸6の工具交換位置Eとの中間に設けられ主軸6
とレデイステーシヨンポツト22との工具交換を
行うATC24はツインアーム25の旋回軸を主
軸6と平行にしてコラム前面に固着されている。
ツインアーム25は両端に工具把持部を有して水
平方向の待機位置と垂直方向の工具抜き差し位置
に旋回可能且つ旋回軸方向に移動可能とされてい
る。
The main spindle 6 is installed between the ATC side rotation position C of the ready station and the tool change position E of the main spindle 6.
The ATC 24 for exchanging tools between the ATC 24 and the lady station pot 22 is fixed to the front surface of the column with the pivot axis of the twin arm 25 parallel to the main shaft 6.
The twin arm 25 has tool gripping portions at both ends, and is able to pivot between a horizontal standby position and a vertical tool insertion/extraction position, and is movable in the direction of the pivot axis.

ツインアーム25の駆動はカム機構を有する図
示しない歯車箱に設けられた変速モータによつて
行われ、変速モータは例えば極数変換モータ等を
使用することができる。
The twin arm 25 is driven by a variable speed motor provided in a gear box (not shown) having a cam mechanism, and the variable speed motor may be, for example, a pole number changing motor.

レデイステーシヨン装置11の旋回アーム12
に設けられた重量受けローラ21が移動するとき
のレデイステーシヨンフレーム13上の軌跡D−
D線上に設けられた計測位置に重量判別装置26
が取付けられている。重量判別装置26は第3図
に示すようにレデイステーシヨンフレーム13に
穿設された取付穴13aに嵌着された支軸27に
支点ピン28を介してアーム29が旋回可能に設
けられ、アーム29の一方の先端部にピン30を
介して支持される計測片31が軌跡D−D線上に
設けられた穴13bに上下に移動可能に嵌挿さ
れ、計測片31の下端に図示しない取付具を介し
てリミツトスイツチLSが固着されている。アー
ム29の他方の先端部に穿設された上向きの止ま
り穴29aとレデイステーシヨンフレーム13の
下面対応位置に穿設された下向きの止まり穴13
cとの間にばね32が介装され計測片31は常時
上向きに突出勝手に付勢され、計測片31の段差
部31aがレデイステーシヨンフレーム13の下
面と当接してレデイステーシヨンフレーム上面と
計測片上端は同一平面とされ、アーム29に設け
られた位置決めボルト33によつて計測片31の
下限位置が規制されている。
Swivel arm 12 of lady station device 11
Trajectory D- on the lady station frame 13 when the weight bearing roller 21 provided at the
A weight discrimination device 26 is installed at the measurement position provided on the D line.
is installed. As shown in FIG. 3, the weight discrimination device 26 has an arm 29 rotatably mounted on a support shaft 27 fitted into a mounting hole 13a drilled in the lady station frame 13 via a support pin 28. A measuring piece 31 supported via a pin 30 at one tip of the measuring piece 31 is fitted into a hole 13b provided on the trajectory D-D line so as to be movable up and down. A limit switch LS is fixed through it. An upward blind hole 29a drilled in the other end of the arm 29 and a downward blind hole 13 bored in a corresponding position on the lower surface of the lady station frame 13
A spring 32 is interposed between the measuring piece 31 and c, so that the measuring piece 31 is always urged to protrude upward, and the stepped portion 31a of the measuring piece 31 comes into contact with the lower surface of the lady station frame 13, and the upper surface of the lady station frame and the measuring piece The upper end is on the same plane, and the lower limit position of the measuring piece 31 is regulated by a positioning bolt 33 provided on the arm 29.

作 用 工具マガジン装置7のマガジンポツト8には加
工に必要な複数の工具Tが収納されておりNC装
置35の次工具指令で次工具が割出位置Aに割出
される。割出された次工具はサブアーム10によ
つてマガジンポツト8から抜き取られガイドレー
ルに沿つて上昇し、マガジン側旋回位置Bで旋回
アーム12先端のレデイステーシヨンポツト22
に挿入される。そして工具クランプシリンダ23
に供給される圧油が切換えられ図示しないクラン
プピンにより次工具Tがクランプされる。次いで
位置決めシリンダ17の圧油が切換えられ位置決
めピン18が後退し90°旋回アクチエータ16の
シリンダの後室に圧油が供給されて旋回アーム1
2がATC側旋回位置Cに向かつて旋回される。
旋回アーム12はレデイステーシヨンフレーム1
3上面に当接する重量受けローラ21によつて次
工具Tを含むアーム重量を支えD−D線上を移動
しATC側旋回位置Cで停止する。旋回アーム1
2は位置決めシリンダ17に供給される圧油が切
換えられ位置決めピン18が前進して位置決めブ
ロツク19と係合して位置決めされ、次工具はこ
の位置で工具交換指令が出るまで待機する。
Operation A plurality of tools T necessary for machining are stored in the magazine pot 8 of the tool magazine device 7, and the next tool is indexed to the index position A by the next tool command from the NC device 35. The indexed next tool is extracted from the magazine pot 8 by the sub-arm 10, ascends along the guide rail, and reaches the ready station pot 22 at the tip of the swing arm 12 at the magazine side swing position B.
inserted into. and tool clamp cylinder 23
The pressure oil supplied to the tool T is switched, and the next tool T is clamped by a clamp pin (not shown). Next, the pressure oil in the positioning cylinder 17 is switched, the positioning pin 18 moves back, and the pressure oil is supplied to the rear chamber of the cylinder of the 90° swing actuator 16, and the swing arm 1
2 is turned toward the ATC side turning position C.
The rotating arm 12 is the lady station frame 1
3. The weight of the arm including the next tool T is supported by the weight bearing roller 21 that comes into contact with the upper surface of the arm, moves along line D-D, and stops at turning position C on the ATC side. Swivel arm 1
2, the pressure oil supplied to the positioning cylinder 17 is switched, the positioning pin 18 advances and engages with the positioning block 19, and is positioned, and the next tool waits at this position until a tool change command is issued.

主軸6に装着された工具Tによる切削加工が終
わると主軸頭5は工具交換位置Eに位置決めさ
れ、NC装置35から工具交換指令が出るとツイ
ンアーム25は歯車箱に設けられた駆動用変速モ
ータによつて90°旋回されて垂直となり主軸6の
使用済工具と、待機中の次工具を同時に把持す
る。次いで両工具のクランプがそれぞれ解除され
ツインアーム35が旋回軸方向に前進して両工具
を同時に抜き取り、次いでツインアーム25が
180°旋回したのち軸方向に後退して次工具を主軸
6に、使用済工具をレデイステーシヨンポツト2
2に挿入する。続いてツインアーム25は工具を
残して90°旋回して空となつて水平となり待機す
る。主軸6に挿入された工具は図示しないクラン
プ装置によりクランプされ、主軸頭4はY軸方向
へ移動して工具交換位置Eを離れ切削加工に入
る。そしてレデイステーシヨンポツト22に挿入
された使用済工具は工具クランプシリンダ23に
供給される圧油が切換えられてクランプされ前述
の逆の動きでマガジンポツト8に返される。
When cutting with the tool T attached to the spindle 6 is completed, the spindle head 5 is positioned at the tool exchange position E, and when a tool exchange command is issued from the NC device 35, the twin arm 25 is connected to the drive variable speed motor provided in the gear box. It is rotated 90 degrees by the spindle 6 to become vertical and simultaneously grips the used tool on the main spindle 6 and the next tool in standby. Next, the clamps on both tools are released, the twin arm 35 moves forward in the direction of the rotation axis, and both tools are extracted simultaneously, and then the twin arm 25
After turning 180 degrees, move back in the axial direction and place the next tool on the spindle 6 and the used tool on the ready station pot 2.
Insert into 2. Next, the twin arm 25 turns 90 degrees, leaving the tool behind, and becomes empty and horizontal, waiting. The tool inserted into the spindle 6 is clamped by a clamping device (not shown), and the spindle head 4 moves in the Y-axis direction, leaves the tool exchange position E, and begins cutting. Then, the used tool inserted into the ready station pot 22 is clamped by switching the pressure oil supplied to the tool clamp cylinder 23, and returned to the magazine pot 8 by the reverse movement described above.

レデイステーシヨンフレーム13のD−D線の
途中に設けられた重量判別装置26の計測片31
は通過する重量受けローラ21に加圧されてばね
32に抗して下に移動し、リミツトスイツチLS
の可動部を動かす。リミツトスイツチLSは計測
片31に所定重量が加えられたとき信号をNCに
出力するようになつており、例えば搬送途中の次
工具の重量が所定重量以上であればNC装置に信
号が出力され、NC装置からの制御出力信号で
ATC駆動用の極数変換モータが低速側に切換え
られ、工具交換指令で極数変換モータが遅い速度
で回転して工具交換が行われる。この遅い交換速
度は重量工具が加工を終わつて使用済となりレデ
イステーシヨンポツト22に返却されるまで維持
され、次工具が所定重量に達しない軽量工具で、
リミツトスイツチLSから信号が出なくても主軸
6の使用済工具が重量工具であれば遅い速度で工
具交換が行われる。そして次工具も使用済工具も
共に軽量工具のときにのみ極数変換モータは高速
側で回転され軽量工具に見合つた速い速度で工具
交換が行われる。
Measuring piece 31 of the weight discrimination device 26 provided in the middle of the D-D line of the lady station frame 13
is pressurized by the passing weight bearing roller 21 and moves downward against the spring 32, and the limit switch LS
move the moving parts of. The limit switch LS is designed to output a signal to the NC when a predetermined weight is added to the measurement piece 31. For example, if the weight of the next tool during transportation is more than a predetermined weight, a signal is output to the NC device, and the NC With the control output signal from the device
The pole number conversion motor for ATC drive is switched to the low speed side, and in response to a tool change command, the pole number conversion motor rotates at a slow speed to perform tool exchange. This slow exchange speed is maintained until the heavy tool finishes machining, becomes used, and is returned to the ready station pot 22, and the next tool is a lightweight tool whose weight does not reach the specified weight.
Even if the limit switch LS does not output a signal, if the used tool on the spindle 6 is a heavy tool, the tool is replaced at a slow speed. Then, only when both the next tool and the used tool are lightweight tools, the pole number changing motor is rotated at a high speed side, and the tool is replaced at a high speed commensurate with the lightweight tools.

この方法は自動的に工具重量が計測されるので
工具重量を前もつて計測、記憶する等の手間がか
からず軽量工具に適した速い速度に設定された工
具交換速度を重量工具のときだけ遅い速度に切換
えることが可能となる。
This method automatically measures the tool weight, so there is no need to measure and memorize the tool weight in advance, and the tool change speed is set to a fast speed suitable for lightweight tools only when using heavy tools. It becomes possible to switch to a slower speed.

効 果 以上詳述したように本発明は工具重量を判別す
る手段を設けてATC速度を制御するようになし
たので工具重量に適した速い速度で工具交換を行
うことが可能となり機械稼動率が向上する効果を
有するものである。
Effects As detailed above, in the present invention, the ATC speed is controlled by providing a means for determining the tool weight, so it is possible to change the tool at a fast speed suitable for the tool weight, and the machine operating rate is improved. This has the effect of improving

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はレデイステーシヨン装置の上視図、第
2図は一部切断面で表した第1図の側面図、第3
図は第1図のイーイ線視切断図、第4図、第5図
は横形マシニングセンタの姿図である。 24……自動工具交換装置、26……重量判別
装置、34……工具情報読み書き装置、35……
NC装置。
Figure 1 is a top view of the reception station, Figure 2 is a partially cutaway side view of Figure 1, and Figure 3 is a top view of the reception station.
The figure is a cutaway view taken along the line E in FIG. 1, and FIGS. 4 and 5 are views of the horizontal machining center. 24...Automatic tool changer, 26...Weight discrimination device, 34...Tool information reading/writing device, 35...
NC device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 マシニングセンタにおいて、旋回可能に設け
られ先端に工具を装着する旋回アームに移動時に
機台上を転動するローラを設け、前記機台裏側に
支軸により上下旋回可能に枢支されたアームを設
け、該アームの一端に前記ローラの転動軌跡上の
前記機台の窓に上下動可能に挿通された計測片を
設け、前記アームに該計測片を上向きに付勢する
ばねを設け、前記計測片の上端を転動面と同一面
及び下限位置に規制する手段を設け、前記計測片
に所定以上の重量が作用したとき信号を出力する
ように検出手段を設け、該検出手段の出力によつ
て制御される駆動手段を設けてなり、検出手段の
出力にもとづき工具交換速度を低速に切り換える
ことを特徴とする自動工具交換装置。
1 In a machining center, a rotary arm that is rotatably provided and has a tool attached to its tip is provided with a roller that rolls on the machine base when moving, and an arm that is pivotally supported on the back side of the machine base so as to be able to vertically rotate is provided on the back side of the machine base. , a measuring piece is provided at one end of the arm and is vertically movably inserted through a window of the machine base on the rolling trajectory of the roller; a spring is provided on the arm to bias the measuring piece upward; A means is provided for regulating the upper end of the measuring piece to be flush with the rolling surface and at a lower limit position, and a detecting means is provided so as to output a signal when a weight of more than a predetermined value acts on the measuring piece, and the output of the detecting means is What is claimed is: 1. An automatic tool changer, comprising: a drive means controlled by the detection means; the tool change speed is switched to a low speed based on the output of the detection means.
JP21732187A 1987-08-31 1987-08-31 Automatic tool replacing device Granted JPS6458444A (en)

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US10640953B2 (en) 2017-07-20 2020-05-05 Caterpillar Inc. System and method for work tool recognition

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