JPH0479777B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は工作機械、殊に横形マシニングセンタ
の主軸ヘツドに着脱可能に設けられたバーチカル
ヘツドの垂直主軸に挿通される工具をクランプ又
はアンクランプする装置に関するものである。

本発明の目的は、主軸ヘツドの水平移動動作で
バーチカルヘツドの垂直主軸に挿着された工具の
クランプ、アンクランプを行い、工具のアンクラ
ンプ状態で主軸ヘツドの上下移動を許容し工具の
着脱を主軸ヘツドの移動を利用して行うようにし
たことである。

本発明の他の目的は、垂直主軸に装着された工
具のアンクランプ時に、カム面の押圧力を係合突
起部で受けるようにして、バーチカルヘツドに無
理な力が作用しないようにしたことである。

水平主軸を持つ横形マシニングセンタにおいて
は、ワークの側面を加工することができるが、上
面を加工することができないので、上面を加工す
るときだけ垂直主軸を有するバーチカルヘツドを
主軸ヘツドに装着している。このものにおいて
は、バーチカルヘツドの工具を自動で交換し、且
つクランプ又はアンクランプすることができない
ので、必要工具を装着した多数のバーチカルヘツ
ドを用意するか、あるいは一旦機械を止めて手動
で工具を交換する必要があつた。

本発明は上記従来の問題を解消し、作業能率を
向上した装置を提供するものである。

以下本発明の実施例を図面に基いて説明する。
第１図及び第２図において１はベツド、２はベツ
ド１上に摺動自在に設けられたテーブルであり、
図面において左右方向にスライドする。３はテー
ブル２上に平面旋回動自在に設けられたワーク支
持テーブルである。４は前記ベツド１上にワーク
支持テーブル３の方向に進退移動可能に設置され
たコラムである。このコラム４には垂直方向に移
動可能な主軸ヘツド５が設けられ、主軸ヘツド５
には水平主軸のスピンドル６が回転自在に軸承さ
れている。７はコラム４の側方のベツド１上に設
置された工具マガジンであり、前記主軸ヘツド５
のスピンドル６に挿着され、且つ後述するバーチ
カルヘツド２１にワークの上面加工として挿着さ
れる複数個の工具Ｔが収納されている。８は前記
工具マガジン７と主軸ヘツド５のスピンドル６間
で工具Ｔを移送し交換するための工具交換装置を
構成するキヤリヤであり、回転中心９をもつて前
記工具マガジン７とスピンドル６間で旋回動す
る。１０は工具交換アームである。斯る構成は横
型マシニングセンタであり、この横形マシニング
センタでワークの上面を加工する場合、移動主軸
を有するバーチカルヘツド２１を主軸ヘツド５に
装着して行う必要がある。また主軸ヘツド５に装
着したバーチカルヘツド２１の垂直主軸に工具を
自動で交換する必要もある。

１１はそのためのバーチカルヘツド保持装置で
あり、１２は工具把持装置であり、さらに１３は
工具移送装置である。

バーチカルヘツド保持装置１１は、第３図に示
すようにベツド１の側方の床面上にベース１４が
設置され、このベース１４上にスピンドル６の軸
線と直交する方向にレール支え１７を介して敷設
したレール１８に案内されて移動する可動台１５
上に保持体２０を鉛直方向に立設し、主軸ヘツド
５側に向く保持体２０の垂直な面内にスピンドル
６の軸線と平行な方向にＴ字形のガイド２３が設
けられ、これにバーチカルヘツド２１がガイド部
材２４を介して着脱可能に支持されている。２５
はバーチカルヘツド２１の支持位置を規制するス
トツパである。さらに、保持体２０の前記垂直な
面には上端より前記ガイド２３の取付け位置近傍
まで鉛直方向の案内面３７が設けられており、こ
れに形のアンクランプ用スライド部材２２が上下
摺動自在に案内されている。このアンクランプ用
スライド部材２２には、そのスライド面の上下２
位置に停止溝３８が設けられており、保持体２０
に設けた係止部材３９にて係止され、上下２位置
で位置決め保持されるようになつている。またア
ンクランプ用スライド部材２２には、下端部に係
合突起部４０が突設され、上部には後述するバー
チカルヘツド２１に設けられているドローバー３
１の頭部３１ａに当接して押圧する傾斜面３６が
形成されている。

バーチカルヘツド２１の構造は、第４図に示す
ように、主軸ヘツド５のスピンドル６の水平軸線
に直交する垂直軸線の垂直主軸２７がバーチカル
ヘツド本体２１ａ内に回転自在に軸承している。
さらに、この垂直軸線と直交するスピンドル６の
軸線と同一の水平軸線で駆動軸２９が軸承されて
いる。そして、駆動軸２９と前記垂直主軸２７と
は傘歯車３０を介してトルク伝達され、駆動軸２
９はスピンドル６の工具受口に挿着し、スピンド
ル６と同一回転するようになつている。垂直主軸
２７の下端部には工具受口２８を有し、工具Ｔが
垂直軸線方向に挿着される。また、垂直主軸２７
内には、前記垂直主軸２７の工具受口２８に挿着
された工具ＴのプルスタツトＰを係合し、クラン
プ並びにアンクランプするドローバー３１が軸動
可能に嵌挿され、皿バネ３２によつて常にクラン
プ方向に引き上げている。３１ａは垂直主軸２７
の上端面より突出しているドローバー３１の頭部
である。３３はバーチカルヘツド本体２１ａの主
軸ヘツド５の端面と対面する側に形成されている
回転位置決め用溝であり、主軸ヘツド５の端面に
取付けた位置決め用の突起部３５と係合されるも
のである。３４は軸方向位置決め用突出部であ
り、主軸ヘツド５の端面に当接することにより位
置決めされる。

工具移送装置１２は、工具交換アーム１０と後
述する工具把持装置との間で工具Ｔを90゜姿勢を
変更して受け渡しを行うものである。その構成は
鉛直方向に固設した支持部材４１にガイド用ベア
リング４２を設け、これにスライド部材４３に設
けたガイドレール４４を案内してスライド部材４
３を昇降動自在とする。５５はスライド部材４３
の昇降用シリンダであり、そのピストンロツド５
６は前記スライド部材４３と結合されている。

スライド部材４３の上端部には水平方向と垂直
下方に向きを変換する工具Ｔのソケツト４５が軸
４６にて枢支されている。５７はソケツト４５の
水平方向位置と垂直下方向位置とを規制する回り
止めである。ソケツト４５には前記軸４６の位置
より後方に斜め方向に延在する突出部４７を有
し、これに長孔４８が開設され図示省略している
がスライド部材に鉛直方向に昇降動案内したロツ
ドより突設されているピン４９が係合している。
従つてスライド部材４３の上昇端ではソケツト４
５を水平方向に位置し、下降端では垂直下方向位
置に姿勢を変更する。

工具把持装置１３は、前記工具移送装置１２と
バーチカルヘツド２１との間で工具Ｔを受け渡し
するものである。その構成は可動台１５上に工具
移送装置１２と保持体２０との間に渡つてレール
支え板７４を設け、これに可動台１５のレール１
８と同方向のレール７５を設ける。このレール７
５には保持板５９を移動自在に案内し、保持体２
０の側面に固設したシリンダ６１のピストンロツ
ド６２と結合する。この保持板５９には移動方向
と直交する工具移送装置１２方向に延在するレー
ル支え板６３が固設され、これに同方向にレール
６４と案内溝６５とが設けられている。このレー
ル６４にはリニアボールベアリング６７を介し
て、また案内溝６５にはローラ６８を介して支持
部材６６が進退自在に案内されている。７２は支
持部材６６の進退用シリンダであり、そのピスト
ンロツドに一体に結合されている横杆７１が支持
部材６６に設けられている結合穴７０に嵌合して
結合されている。

支持部材６６の平面上には、一対をもつて１組
とする工具把持爪６９が開閉自在に枢支されてい
る。この工具把持爪６９は少くとも２組が支持部
材６６の平面上に設置されるものである。

工具マガジン７と主軸ヘツド５との工具交換に
ついては、横形マシニングセンタにて周知のよう
にキヤリヤ８の旋回動と工具交換アーム１０の旋
回動等により工具マガジン７と主軸ヘツド５間で
の工具交換動作を行うものである。

工具マガジン７と工具移送装置１２間の動作に
ついては、昇降用シリンダ５５によつてスライド
部材４３は上昇端に移動しており、スライド部材
４３の上昇に伴いソケツト４５を水平方向位置に
旋回保持させる。次いで、工具交換アーム１０を
垂直から水平の90゜正転を行わせ、工具マガジン
７の工具Ｔを把持させる。尚ソケツト４５に工具
マガジン７に収納すべき工具Ｔを保持していると
きには同時にこれも把持する。しかる後に工具交
換アーム１０を前進させ工具Ｔを工具マガジン７
より抜き出す。ソケツト４５に工具Ｔがある場合
はこれも抜き出す。そして180゜回転して後退させ
ることによりソケツト４５へ工具Ｔを挿入し、ソ
ケツト４５より工具Ｔを抜きとつたときにはこれ
を工具マガジン７に収納し、90゜逆転することに
より完了する。

工具移送装置１２と工具把持装置１３との間の
工具Ｔの受渡しは、昇降用シリンダ５５によりス
ライド部材４３を下降端に移動する。スライド部
材４３の下降に伴いピン４９が突出部４７を押し
上げる作用を行い、ソケツト４５を軸４６を中心
にして90゜反時計回りに回転し垂直下向位置とす
る。従つてソケツト４５に挿入されている工具Ｔ
も垂直下向きとなる。

次いで進退用シリンダ７２の作動で支持部材６
６が工具移送装置１２側へ前進し、下降端に位置
するソケツト４５の工具Ｔを一方の工具把持爪６
９で把持する。その後再びスライド部材４３を上
昇させ原位置に戻し、工具Ｔはソケツト４５より
離れて工具把持爪６９に残る。さらに、保持板５
９をシリンダ６１によりシフトさせ他方の工具把
持爪６９をソケツト４５と対応する位置に移動さ
せる。そしてスライド部材４３を再び下降させ、
他方の工具把持爪６９に把持されている工具Ｔを
ソケツト４５に挿入し、スライド部材４３を再び
上昇端の原位置に戻す。その後進退用シリンダ７
２の作動で支持部材６６を後退移動し工具把持爪
６９を後退位置するのである。

バーチカルヘツド２１の主軸ヘツド５への装着
については、移動用シリンダ１６の作動で可動台
１５を第１図及び第２図において右進させ保持体
２０に保持しているバーチカルヘツド２１を主軸
ヘツド５の前方に位置決めする。次いで主軸ヘツ
ド５を上下方向に移動し、その軸心をバーチカル
ヘツド２１の軸心と一致させる。しかる後に主軸
ヘツド５が前進し駆動軸２９にスピンドル６が嵌
合され、スピンドル６内のクランプ装置により主
軸と駆動軸２９とを結合する。この結合後に主軸
ヘツド５が後退し、バーチカルヘツド２１を保持
体２０のガイド２３から引き抜くことによりバー
チカルヘツド２１の主軸ヘツド５への装着が完了
する。

主軸ヘツド５に装着されたバーチカルヘツド２
１内の工具の交換動作は、先ずバーチカルヘツド
２１内のドローバー３１を押し下げてアンクラン
プ状態とする。そのための動作保持体２０に設け
たアンクランプ用スライド部材２２による場合、
主軸ヘツド５を上下方向に移動し、バーチカルヘ
ツド２１のガイド部材２４の溝をアンクランプ用
スライド部材２２の係合突起部４０の位置に位置
決めする。そして、主軸ヘツド５を前進させるこ
とにより、第５図に示すように前記係合突起部４
０がバーチカルヘツド２１のガイド部材２４に係
合し、ドローバー３１の頭部３１ａがアンクラン
プ用スライド部材２２の上部に形成した傾斜面３
６に当接し、ドローバー３１が押し下げられてア
ンクランプされ、この状態を保持する。

次いでシリンダ６１によつて支持部材６６をシ
フトし、工具把持爪６９に把持している工具をバ
ーチカルヘツド２１の直下に位置する。しかる後
に第６図に示すように主軸ヘツド５を下降動する
ことにより工具把持爪６９に把持している工具を
垂直主軸２７の工具受口２８に挿入する。この主
軸ヘツド５の下降動と共にアンクランプ用スライ
ド部材２２も下降動する。

前記垂直主軸２７の工具受口２８に工具を挿入
した後は主軸ヘツド５を後退して工具を工具把持
爪６９より水平方向に引き抜くものであるが、主
軸ヘツド５の後退によりバーチカルヘツド２１が
アンクランプ用スライド部材２２より外れること
でドローバー３１の頭部３１ａが傾斜面３６の当
接押圧が解除され、皿バネ３２による弾力でドロ
ーバー３１はクランプ状態となる。そして、アン
クランプ用スライド部材２２は係止溝３８が係止
部材３９によつて係止され下降状態で残存する。

尚主軸ヘツド５に装着したバーチカルヘツド２
１を保持体２０に戻すときは、前記装着の逆の動
作によつて行うものである。

以上述べたように本発明によれば、コラムの移
動を利用してカム作用により工具をアンクランプ
するものであるので、特別なアクチユエータを不
要にでき、またカム面によるドローバーの押圧時
には、バーチカルヘツドをスライド体の係合突起
部に係合するものであるので、主軸ヘツドからオ
ーバハングするバーチカルヘツドに無理な力が作
用せず、しかもバーチカルヘツドと係合突起部と
の係合を、ドローバーとカム面との係合動作を利
用して行うので、効果的である。

しかも本発明によれば、スライド部材はバーチ
カルヘツドと係合したまま上下方向に移動可能で
あるので、バーチカルヘツドの垂直受口に対する
工具の着脱を主軸ヘツドの上下動を利用して行う
ことができ、特に工具の挿入端と離脱端との間に
わたつてバーチカルヘツドが移動する間工具のア
ンクランプ状態を持続できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案装置を適用した横形マシニング
センタの平面図、第２図は同正面図、第３図は本
考案装置の要部拡大正面図、第４図はバーチカル
ヘツドの断面図、第５図はバーチカルヘツドのド
ローバーのアンクランプ状態を示す説明図、第６
図は第５図の作動状態を示す説明図である。 １……ベツド、２……テーブル、３……ワーク
支持テーブル、４……コラム、５……主軸ヘツ
ド、６……スピンドル、７……工具マガジン、８
……キヤリヤ、１０……工具交換アーム、１１…
…バーチカルヘツド保持装置、１２……工具移送
装置、１３……工具把持装置、１５……可動台、
１８……レール、２０……保持体、２１……バー
チカルヘツド、２２……アンクランプ用スライド
部材、２３……ガイド、２４……ガイド部材、２
７……垂直主軸、２９……駆動軸、３０……傘歯
車、３１……ドローバー、３６……傾斜面、４０
……係合突起部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ベツド上に主軸の軸線方向に移動可能にコラ
   ムを支持し、このコラムに主軸ヘツドを上下方向
   に移動可能に支持した横形マシニングセンタにお
   いて、前記主軸ヘツドに、バーチカルヘツドを着
   脱可能に設け、このバーチカルヘツドを挿着した
   主軸ヘツドの上下動によりバーチカルヘツドの垂
   直主軸に工具を着脱し、かつ垂直主軸に挿着され
   る工具をクランプ又はアンクランプする装置であ
   つて、前記バーチカルヘツドの側方に前記コラム
   の移動方向に沿つてガイド部材を設け、また前記
   バーチカルヘツドの垂直主軸内に、工具一端のプ
   ルスタツドと係合するドローバーと、このドロー
   バーをクランプ方向に押圧するスプリング装置と
   を設け、前記ベツド側に保持体を設け、この保持
   体にスライド体を前記垂直主軸の軸線と平行な方
   向に摺動可能かつ所定位置に位置決め可能に案内
   支持し、このスライド体に、前記バーチカルヘツ
   ドのガイド部材に前記コラムの移動によつて係合
   離脱する係合突起部と、この係合突起部と前記ガ
   イド部材との係合状態において前記ドローバーの
   一端に係合してドローバーを前記スプリング装置
   に抗してアンクランプ方向に押圧するカム面とを
   設け、このカム面の押圧力を前記係合突起部で受
   けるようにしたことを特徴とする工具のクランプ
   アンクランプ装置。