JPH0466663B2

JPH0466663B2 -

Info

Publication number: JPH0466663B2
Application number: JP60126933A
Authority: JP
Inventors: Saneji Sato; Masaru Adachi; Izumi Kimura; Shigeo Sugyama
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1985-06-11
Filing date: 1985-06-11
Publication date: 1992-10-23
Also published as: JPS61284347A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は工作機械に用いられる自動工具交換装
置に係り、とりわけ工具マガジンと、工具マガジ
ンの工具ポツトの軸線と直交する方向に配設され
ている工作機械の主軸との間で工具を自動的に交
換する自動工具交換装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

工具が収納される工具ポツトを多数備えた工具
貯蔵用マガジン（以下「工具マガジン」と称す
る）を、その工具ポツトの軸線を工作機械の主軸
と直交する方向に向けて工作機械のコラムの一側
部に配設した場合において、工具マガジンと工作
機械との間の工具交換は、工具どうしの干渉を避
けるため、工具交換用アームの他に中間アームお
よび中間ポツトを採用する方法（例えば特開昭55
−144946号公報）、あるいは工具交換位置に割出
された工具ポツトを、その軸線が工作機械の主軸
となる位置まで旋回させる方法などが採用されて
いる。

このような従来の工具交換方法は、中間アー
ム、中間ポツトなどを介在させているため、自動
工具交換装置の構造が複雑となり、また工具の交
換動作が多く、工具交換時間が長くなるという欠
点がある。また、工具ポツトを旋回させる方法
は、工具マガジンの構造が複雑になるという問題
がある。

〔発明の目的〕

本発明は、このような点を考慮してなされたも
のであり、構造が簡単で工具交換時間を短縮する
ことのできる自動工具交換装置を提供することを
目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、工具が収納される工具ポツトを多数
備えた工具マガジンと工具ポツトの軸線と直交す
る方向に配設されている工作機械の主軸との間
で、工具を自動的に交換する自動工具交換装置で
あつて、先端に工具把持部が形成されている交換
用アームと、交換用アームを回転および回転軸の
方向に進退移動させるアーム駆動機構を備えたア
ーム支持装置と、アーム支持装置を旋回可能に保
持するとともに、工具マガジンと工作機械の主軸
との間を移動するキヤリツジと、アーム支持装置
の背面に設けられたピンと工具マガジンに取付け
られピンと係合するフツクが先端部に設けられて
いる油圧シリンダとからなるアーム支持装置を旋
回駆動するアーム旋回駆動機構と、を具備してい
ることを特徴としている。

本発明によれば、アーム支持装置をほぼ90゜旋
回させることにより、交換用アームの工具把持部
を直接、工具マガジンの工具交換位置に割出され
た工具に挿入して把持し、工具の取出しを行うこ
とができるとともに、交換用アームの進退移動を
利用して、使用済工具を、直接、工具マガジンに
収納することができる。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例について
説明する。

第１図および第２図は、本発明による自動工具
交換装置の一実施例を示す正面図および第１図
−線断面図である。図において符号１１は、工
作機械の１０のベツドであり、このヘツド１１上
にコラム１２が紙面に対し垂直方向に移動可能に
搭載されている。コラム１２の右側部には、主軸
１３を備えた主軸頭１４が、昇降自在に装着され
ている。

コラム１２の左側部には、工具が収納される工
具ポツト２１を多数備えた工具マガジン２０が、
工作機械１０とは独立して床上に配設されてい
る。工具ポツト２１は搬送チエーン２２に取付け
られて、順次、工具交換位置に対し割出し移送さ
れ得るようになつている（第５図参照）。また、
これらの工具ポツト２１の軸線は、主軸１３の軸
線方向を直交とする方向に配設されている。

コラム１２の前壁面（主軸１３の装着側）に
は、上下の一対に水平ガイドレール３１が取付け
られている。また、工具マガジン２０の前面側壁
面にも、前記ガイドレール３１と所定の〓間を有
して連続するように、上下一対の水平ガイドレー
ル３２が取付けられている。これらのガイドレー
ル３１，３２は、主軸１３の近傍位置から、工具
ポツト２１が装着されている工具マガジン２０の
左側端位置まで延びている。

符号３３はキヤリツジであり、キヤリツジ３３
の背面は、ガイドレール３１，３２に対し移動可
能に装着されている。また、符号４０は、先端に
工具把持部が形成されている工具交換用アーム４
１を回転および回転軸の方向に進退移動可能に支
持するアーム支持装置である。アーム支持装置４
０は、その端部が旋回軸３４を介してキヤリツジ
３３に旋回可能に取付けられている。また、アー
ム支持装置４０の背面には、第３図に示すよう
に、ガイドレール３１，３２に長手方向と直交す
る方向に向いたピン４２が、上下一対のガイドレ
ール３２のほぼ中間付近まで突出して固着されて
いる。このピン４２は、その切欠部を主軸１３方
向に向けて配設されたフツク３５に係合されてい
る。フツク３５は工具マガジン２０に対し、ピン
３６を介して水平方向に移動可能に取付けられた
油圧シリンダ３７のピストンロツド３８の先端に
固着されている。

旋回軸３４は、その上下端をキヤリツジに３３
に対し回転可能に支持されている。また旋回軸３
４は、第２図に示すように、工具交換位置に割出
された工具マガジン２０の工具ポツト２１の軸線
の延長線Ｌ上に配設されている。

第４図はアーム支持装置４０の構造を示す縦断
面図である。アーム支持装置４０の本体ケーシン
グ４３内には、固定軸４４が一端を突出させた状
態で固着され、この固着軸４４に対し、中空状の
回転軸４５が回転および進退移動可能に嵌着され
ている。そしてこの中空状の回転軸４５に対し交
換用アーム４１が嵌着されている。中空状の回転
軸４５と固定軸４４との間には、中空状の回転軸
４５にピストン運動を生じさせるため２つの密封
空間４６ａ，４６ｂに対し、固定軸４４に穿設さ
れた２つの油圧通路４７ａ，４７ｂの一端が平行
している。また、中空状の回転軸４５の後端部に
は、平歯車４８が中空状の回転軸４５と同軸に形
成されている。

本体ケーシング４３内には、さらに、中空状の
回転軸４５を旋回駆動にする機構が設けられてい
る。すなわち、中空状の回転軸４５が前身した位
置（第４図では左方向移動した位置）にある場合
の平歯車４８ａと噛合うラツク４９が、紙面に対
して垂直方向に移動可能に配設されている。この
ラツク４９の移動は、例えば油圧駆動装置５１に
より行われ、側部がピニオンガイド５２に設けら
れたガイドキーに５３によりガイドされるように
なつている。ピニオンガイド５２は、中空状の回
転軸４５が前進した際、平歯車４８ａをラツク４
９と正確に係合させるために設けられており、本
体ケーシング４３に対し固定されている。また、
中空状の回転軸４５が後退した位置にある場合の
平歯車４８と噛合う揺動ラツク５４が、ピニオン
ガイド５２に対して皿ばね（図示せず）を用い
て、紙面垂直方向に微小移動可能に取付けられて
いる。

第１図およ第２図において、符号５５は、キヤ
リツジ３３を往復移動させる油圧シリンダであ
り、ピストンロツド５６をガイドレール３１，３
２と平行に、主軸１３方向に向けて、工具マガジ
ン２０に取付け固定されている。ピストンロツド
５６の先端は、キヤリツジ３３の下端部に連結さ
れている。

次に第２図および第６図を参照して本実施例の
作用について説明する。

まず、第２図および第６図(i)に示す状態におい
て、主軸１３に装着されている使用済工具をＴ１
を抜き出し、工具マガジン２０に貯蔵されている
新工具Ｔ２を主軸１３に装着する作用を説明す
る。なお、ここで工具とは、主軸および工具マガ
ジンに装着れるテーパシヤンク部を有する工具ホ
ルダに保持されている工具を意味する。したがつ
て工具を交換するとは、工具ホルダを把持して、
工具ホルダごと交換することを意味する。

工具交換指令に基づき工具マガジン２０内の工
具ポツトのうち、所定の工具Ｔ２が収納されてい
る工具ポツト２１が、工具交換位置に割出され
る。この交換工具位置に割出された工具ポツト２
１の軸心は、第１図に示すように主軸１３と同一
水平面内にある。

次に、油圧シリンダ３７が作動し、ピストンロ
メツド３８を押出す。この作動により、アーム支
持装置４０の背面に設けられたピン４２が、フツ
ク３５により、押され、アーム支持装置４０が旋
回軸３４を中心に工具マガジン２０の方向に旋回
する（第６図(ii)）。油圧シリンダ３７は、ピン３
６を介して水平方向に揺動可能に取付けられてい
るので、アーム支持装置４０を旋回させるための
ピストンロツド３８の押出し動作はスムーズに行
われる。

アーム支持装置４０は、工具マガジン２０の方
向へ90゜旋回させ、交換用アーム４１の先端の工
具把持部が、第５図に示すように、工具交換位置
に割出されている工具ポツト２１に収納された工
具Ｔ２に、横方向から直接挿入係合する（この状
の交換用アームを符号４１ａで示す）。この場合、
中空状の回転軸４５に形成された平歯車４８が揺
動ラツク５４と噛合うことにより、交換用アーム
４１に微小な揺動運動が与えられ、工具把持部と
工具Ｔ２との係合動作がスムーズに行われる。
（第４図参照）。

工具Ｔ２が交換用アーム４１により把持される
と、中空状の回転軸４５内の密封空間４６ａに油
圧通路４７ａを通して圧力油が供給され、中空状
の回転軸４５が固定軸４４に沿つて押出され、交
換用アーム４１が回転軸の方向に前進する（第６
図）。この交換用アーム４１の前進動作により、
工具ポツト２１から工具Ｔ２が抜き出される（符
号４１ｂで示す）。

続いて、油圧シリンダ３７がピストンロツド３
８を引込む動作を行うと、ピン４２がフツク３５
に引張られ、アーム支持装置４０が、第６図に
示すように旋回軸３４を中心に再び逆方向に90゜
旋回する（符号４１ｃで示す）。

中空状の回転軸４５の密封空間４６ｂに、油圧
通路４７ｂを通して圧力油を供給し、中空状の回
転軸４５および交換用アーム４１を後退移動させ
る（第６図）。

次に、油圧シリンダ５５を作動し、ピストンロ
ツド５６を押出すことにより、キヤリツジ３３が
ガイドレール３２，３１（図示省略）に沿つて主
軸１３方向へ移動する（なお、このキヤリツジ３
３の移動を可能とするため、コラム１２はガイド
レール３が工具マガジン２０側のガイドレール３
２と連続する位置まで、ベツド１１上を移動して
いることが必要である。）。キヤリツジ３３が移動
し主軸１３の近傍位置まで来ると（符号３３ａで
示す）、交換用アーム４１ｄの他端側（工具Ｔ２
を把持していない側）が、主軸１３に装着されて
いる工具Ｔ１に横方向から挿入係合される（第６
図）。

この状態で交換用アームを前進させると、主軸
１３に装着されていた工具Ｔ１は引抜かれて交換
用アームの他端側に把持される（第６図）。

次に、油圧駆動装置５１を作動してラツク４９
を紙面に対し垂直方向に移動させると、ラツク４
９に噛合つている中空状の回転軸４５の平歯車４
８ａが回転させられ、交換用アーム４１ｅが固定
軸４４を中心として180゜回転する（第６図）。

そして再び交換用アームを後退移動させると、
交換用アーム４１ｅの先端に把持されている新工
具Ｔ２のテーパ部が主軸１３内に挿入され、例え
ばプルスタツドをクランプすることにより主軸１
３内に固定される（第６図）。

続いて油圧シリンダ５５を作動させてピストン
ロツド５６ａを引込めると、キヤリツジ３３が工
具マガジン２０側に移動するとともに、新工具Ｔ
２と交換用アーム４１との係合が解放され、新工
具Ｔ２の主軸１３への装着動作が終了する（第６
図）。

キヤリツジ３３が工具マガジン２０側に移動し
て、ガイドレール３２上に完全に移つた後は、ラ
ム１２および主軸頭１４を所定の位置に移動させ
て、新工具Ｔ２によるワークの加工を開始でき
る。

キヤリツジ３３が工具マガジン２０の所定端位
置まで移動すると、アーム支持装置４０の背面に
設けられたピン４２が横方向からフツク３５に係
合する。

続いて次の動作により、使用済工具Ｔ１の工具
マガジン２０への収納作業がなされる。

まず、中空状の回転軸４５を作動させて交換用
アーム４１を前進させる（第６図）。続いて
油圧シリンダ３７を作動して、アーム支持装置４
０を、旋回軸３４を中心に工具マガジン２０側へ
90゜旋回する（第６図）。続いて交換用アーム
４１を後退させると、交換用アームの先端に把持
されている工具Ｔ１のテーパ部が、工具ポツトに
挿入され、適宜な方法によりクランプされる（第
６図）。そして、油圧シリンダ３７を再び作
動してピストンロツド３８を引込めると、アーム
支持装置４０が旋回し、第２図に示す位置に復帰
する（第６図）。この際、交換用アーム４１
と工具Ｔ１との係合が解放され、使用済工具Ｔ１
の工具マガジン２０への収納動作が終了する。

これらの一連の動作は、一般のシーケンス技術
を用いて制御される。

また、キヤリツジ３３の移動方法としては、油
圧シリンダ５５による直動方式の他に、例えば歯
車の噛合いを用いた走行方式、チエーン駆動式等
を用いることもできる。さらに、主軸頭１４が、
例えば第１図、第２図においてコラム１２の左側
部にあるような場合には、工作機械側のガイドレ
ール３１を省略することも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、工具マ
ガジンが、工具を収納する工具ポツトの軸線を、
工作機械の主軸と直交する方向に向けて配設され
ている場合において、従来のように、中間アー
ム、中間ポツトを介在させたり、工具ポツトトを
90゜旋回させる機構を設けたりしなくても、交換
用アームを旋回させるのみで、直接工具の把持動
作を行うことができる。したがつて自動工具交換
装置の構造が簡単となるとともに、工具交換時間
の短縮化を図ることができる。さらに交換動作が
比較的単純であるため、交換動作の制御が簡単と
なる。

また、アーム支持装置の旋回駆動機構をアーム
支持装置の背面に設けられたピンと、工具マガジ
ンに取付けられピンと係合するフツクを備えた油
圧シリンダで構成したので、油圧シリンダがキヤ
リツジとともに移動することはなく、旋回駆動機
構の構造を簡単化することができるとともに、油
圧シリンダの動作を制御することが容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による自動工具交換装置の第１
の実施例を示す正面図、第２図は第１図−線
断面図、第３図は第２図−線方向に見た部分
断面図、第４図は第２図−線断面図、第５図
は第１図矢印方向から見た図、第６図乃至
は本発明の第１の実施例の作用を示す説明図で
ある。１０…工作機械、１２…コラム、１３…主軸、
２０…工具マガジン、２１…工具ポツト、３１，
３２…ガイドレール、３３…キヤリツジ、３４…
旋回軸、３５…フツク、３７…油圧シリンダ、４
０…アーム支持装置、４１…交換用アーム、４２
…ピン、５５…油圧シリンダ、Ｔ１…旧工具、Ｔ
２…新工具。

Claims

【特許請求の範囲】１工具が収納される工具ポツトを多数備えた工
具マガジンと前記工具ポツトの軸線と直交する方
向に配設されている工作機械の主軸との間で、工
具を自動的に交換する自動工具交換装置におい
て、先端に工具把持部が形成されている交換用ア
ームと；前記交換用アームを回転および回転軸の
方向に進退移動させるアーム駆動機構を備えたア
ーム支持装置と；前記アーム支持装置を旋回可能
に保持するとともに、工具マガジンと工作機械の
主軸との間を移動するキヤリツジと；前記アーム
支持装置の背面に設けられたピンと、前記工具マ
ガジンに取付けられ前記ピンと係合するフツクが
先端部に設けられている油圧シリンダとからなる
アーム支持装置を旋回駆動するアーム旋回駆動機
構と；を具備していることを特徴とする自動工具
交換装置。２アーム支持装置の旋回中心は、工具マガジン
の工具交換位置における工具ポツトの軸線の延長
上に配設されていることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の自動工具交換装置。３キヤリツジは、工具マガジンの前壁面および
工作機械のコラムの前壁面にそれぞれ互いに連続
する関係で設けられたガイドレールに沿つて移動
することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の自動工具交換装置。