JPH0482641A - 工作機械の工具交換装置 - Google Patents

工作機械の工具交換装置

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JPH0482641A
JPH0482641A JP2198304A JP19830490A JPH0482641A JP H0482641 A JPH0482641 A JP H0482641A JP 2198304 A JP2198304 A JP 2198304A JP 19830490 A JP19830490 A JP 19830490A JP H0482641 A JPH0482641 A JP H0482641A
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cross rail
magazine
designated
tool magazine
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Noboru Uchida
昇 内田
Kazuhiko Kamitomai
上斗米 一彦
Shigetomo Sakamoto
坂元 繁友
Takao Date
隆夫 伊達
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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〕 本発明は、工作機械の工具交換装置に関する。
詳しくは、上下方向へ昇降可能なりロスレールを備える
大型工作機械の工具交換装置に関する。
〔背景技術〕
工作機械の中でも、比較的大型機では、コラムに対して
クロスレールを上下方向へ昇降自在に設け、このクロス
レールの長手方向へサドルを移動自在に設け、このサド
ルにラムを介して着脱自在な工具を有する主軸を設けた
構造のものが知られている。
従来、このような構造の工作機械における工具交換装置
としては、工具マガジンの中から指定工具を取り出し、
この指定工具をエレベータ機構でクロスレールの高さ位
置に位置決めする構造、あるいは、クロスレールに複数
の工具を収容した工具マガジンを搭載させた構造のもの
か知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、上述した従来の構造のものでは、次のような欠
点がある。
前者の構造のものでは、工具マガジンから取り出した指
定工具をエレベータ機構を利用してクロスレールの高さ
位置に位置決めしなければならないため、工具交換に時
間がかかる。しかも、エレベータ機構を設けなければな
らないので、機構か複雑化するという欠点もある。
後者の構造のものでは、クロスレールに工具マガジンを
搭載させた構造であるから、工具マカンンに多くの工具
を収容させると、クロスレールにかかる重量か大きく、
クロスレールの昇降や位置決めを高精度に行えないとい
う欠点かある。従って、工具本数か制限される。特に、
大型機では、使用する工具の重量も重いものが多いこと
から、収容できる工具本数かより制限される。
ここに、本発明の目的は、このような従来の欠点を解消
し、従来のエレベータ機構を利用するものに比べ構造が
簡単でかつ工具交換時間もかからす、しかも、工具マガ
ジンに収容できる工具本数にも制限されることがない工
作機械の工具交換装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
そのため、本発明の工具交換装置は、コラムにクロスレ
ールを上下方向へ昇降自在に設け、このクロスレールの
長手方向ヘサトルを移動自在に設け、このサドルに着脱
自在な工具を有する主軸を設けた工作機械において、前
記クロスレールに設けられた工具交換機構と、この工具
交換機構と対応する位置で一部が前記クロスレールの昇
降方向に沿ってかつクロスレールの昇降ストローク範囲
に渡って回動可能に配置され複数の工具を着脱自在に収
容した工具マガジンと、前記クロスレールの昇降位置を
検出する位置検出器と、工具交換時に、前記位置検出器
で検出されたクロスレールの昇降位置データに基ついて
、前記工具マガジンの中から指定された指定工具か前記
工具交換機構に対応するように前記工具マガジンを回動
させて位置決めした後、前記工具交換機構を介して指定
工具と前記主軸に装着されている工具との工具交換を実
行させる制御手段と、を具備したたことを特徴とする 〔作 用〕 工具交換時に、まず、位置検出器によって検出されたク
ロスレールの昇降位置データに基ついて、工具マガジン
の中から指定された指定工具が工具交換機構に対応する
ように工具マガジンが回動、位置決めされる。つまり、
クロスレールの高さ位置に応じて指定工具が位置決めさ
れる。その後、工具交換機構か動作され、指定工具と主
軸に装着されている工具との工具交換か実行される。
従って、クロスレールが昇降しても、そのクロスレール
の高さ位置に追従して工具マガジンの中から指定された
いずれかの指定工具か工具交換機構に対応する位置に位
置決めされるので、従来のエレベータ機構を用いるもの
に比へ構造が簡単でかつ工具交換時間もかからず、しか
も、工具マガジンに収容できる工具本数にも制限される
ことがない。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は本実施例の5面加工機の正面を、第2図は第1
図の■−■線断面をそれぞれ示している。
これらの図において、11はベースである。ベース11
には、テーブル12か前後方向(X軸方向)へ移動自在
に設けられているとともに、そのテーブル12の両側に
門型コラム13が立設されている。門型コラム13には
、クロスレール14か上下方向(W軸方向)へ昇降自在
に設けられけている。
前記クロスレール14には、サドル15か左右方向(Y
軸方向)へ移動自在に設けられている。
サドル15にはラム16か上下方向(Z軸方向)へ昇降
自在に設けられ、そのラム16の下端部には主軸17が
Y軸およびZ軸に対してそれぞれ直交する方向へ支持さ
れている。主軸17の先端には工具18が着脱自在に装
着されている。
前記クロスレール14の一端部側、ここでは、サドル1
5が第1図の工具交換位置(以下、ATC位置という。
)に移動したとき、前記主軸17に装着された工具18
と新たに指定された指定工具とを自動的に交換できる位
置に工具交換機構21か設けられている。工具交換機構
21に対向する後方位置には、複数の工具を収容した工
具マガジン31が配置されている。
前記工具マガジン31は、前方側の一部か前記クロスレ
ール14の昇降方向に沿って、かつ、クロスレール14
の昇降ストローク範囲に渡って直線状に、また、後方側
の他の部分が上下方向へ蛇行状に配置された回動可能な
無端状のチェーン32と、このチェーン32の所定間隔
位置に水平状に設けられた複数の工具ポット33と、こ
の各工具ポット33内に着脱自在に収容された工具(図
示省略)と、前記チェーン32を旋回駆動させるサーボ
モータ35とから構成されている。
前記工具交換機構21は、第3図に示す如く、前記クロ
スレール14の一端部側下面に垂直軸22を介して旋回
可能に設けられたガイド板23と、このガイド板23に
前記垂直軸22に対して直交する方向へスライド可能に
設けられたスライダ24と、このスライダ24に水平軸
25を介して進退自在にかつ回動自在に設けられたチェ
ンジャアーム26とから構成されている。なお、ここで
は、これらの駆動系については、図示省略しである。
ここで、前記工具交換機構21の工具交換動作を第4図
を参照しなから説明する。まず、工具交換に当たっては
、工具マガジン31の中から指定された指定工具か工具
交換機構21と対応する位置に位置決めされた状態にお
いて行う。
■スライダ24をガイド板23に沿って工具マガジン3
1方向ヘスライトさせ、チェンジャアーム26の一端保
持爪に指定工具18′を挟持させる。
■水平軸25を前進させ、チェンジャアーム26の一端
保持爪に挟持した指定工具18°を工具マガジン31か
ら抜き出す。
■スライダ24をガイド板23に沿って工具マガジン3
1から離れる方向へスライドさせ、チェンジャアーム2
6の一端保持爪に挟持した指定工具18′を工具マガジ
ン31から取出す。
■垂直軸22を支点として反時計方向へ90゜旋回させ
る。
■水平軸25を後退きせる。
■ラム16の主軸17に装着された石工具18をATC
位置に位置決めさせ、その工具18をチェンジャアーム
26の他端保持爪に挟持させる。
■水平軸25を前進させ、チェンジャアーム26の他端
保持爪に挟持した石工具18を主軸17から抜き出す。
■水平軸25を180°旋回させる。
■水平軸25を後退させる。指定工具18゛が主軸17
に装着される。
[相]ラム16を工具交換機構21から離れる方向へ移
動させる。主軸17に装着された指定工具18′がチェ
ンジャアーム26の他端保持爪から解放される。
■垂直軸22を支点として時計方向へ90°旋回させる
@スライダ24をガイド板23に沿って工具フカジン3
1方向へスライドさせる。
■水平軸25を後退させる。石工具18が工具マガジン
21内に返却される。
[有]スライダ24をガイド板23に沿って工具マガジ
ン31から離れる方向へスライドさせて原位置に復帰さ
せる。
次に、第5図は前記5面加工機を制御するCNC回路を
示している。同CNC回路は、NCデータを入力とする
数値制御装置(以下、NC装置という。)41と、シー
ケンサ61とを備える。
NC装置41には、前記テーブルI2をX軸方向へ移動
させるX軸駆動系42、サドル15をY軸方向へ移動さ
せるY軸駆動系43、前記ラム16をZ軸方向へ昇降さ
せるZ軸駆動系44およびクロスレール14をW軸方向
へ昇降させるW軸駆動系45かそれぞれ接続されている
とともに、それらに連結された位置検出器46〜49か
らの位置データPX、P、、P、、P、を更新記憶する
レジスタ50〜53が設けられている。NC装置41は
、入力されたNCデータに基づき、前記各駆動系42〜
45の駆動を制御するとともに、主軸17の駆動を制御
するデータや工具交換指令情報を前記シーケンサ61に
与える。
シーケンサ61には、主軸17を駆動させる主軸駆動系
62、前記工具マガジン3Iのサーボモータ35および
前記工具交換機構21が接続されているとともに、サー
ボ−モータ35に連結された位置検出器64からの位置
データPyを格納するレジスタ65か設けられている。
シーケンサ61は、前記NC装置41から与えられる情
報に基づき、第6図に示すフローチャートの処理を実行
する。ここに、NC装置41およびシーケンサ61によ
り、工具交換時に、前記位置検出器49て検出されたク
ロスレール14の昇降位置データP、に基づいて、前記
工具マガジン31の中から指定された指定工具が前記工
具交換機構21に対応するように前記工具マガジン31
を回動させて位置決めした後、前記工具交換機構21を
介して指定工具と前記主軸17に装着されている工具1
8との工具交換を実行させる制御手段か構成されている
次に、本実施例の作用を説明する。
NC装置4Iは、与えられるNCデータに基つき、シー
ケンサ6Iを介して主軸駆動系62を駆動させるととも
に、各駆動系42〜45を介して、テーブル12、サド
ル15、ラム16およびクロスレール14をそれぞれ移
動させる。これにより、テーブル12上にセットされた
ワークか自動的に加工されるとともに、テーブル12、
サドル15、ラム16およびクロスレール14の位置デ
ータPx、P、、P、、p、が位置検出器42〜45に
よって検出された後、レジスタ50〜53に更新記憶さ
れていく。
そこで、NC装置41からシーケンサ61に工具指定コ
ードが与えられると、シーケンサ61は、第6図に示す
フローチャートの処理を実行する。
まず、ステップ(以下、STと略す。)■で工具指定コ
ードが与えられると、ST2へ進みクロスレール14の
位置データPvをレジスタ53がら続出した後、ST3
へ進み工具マガジン31の追従データαを算出する。こ
れは、指定工具の位置とクロスレール14の昇降位置デ
ータP1とに基づいて、指定工具が工具交換機構21に
対応する位置までの工具マガジン31の移動量を算出す
る。
続イて、ST4へ進み工具マガジン31を駆動、つまり
サーボモータ35を駆動させた後、ST5へ進みマカシ
ン31か追従データαだけ移動したか否かを位置検出器
64からの位置データPMに基つきチエツクする。ここ
で、マカシン3Iが追従データαだけ移動したことを条
件として、ST6へ進み工具交換機構21のチェンジャ
アーム26で指定工具をマガジン31から取出す(第4
図の■■■■■の動作を行う。)。
続いて、ST7へ進みマガジン31を原位置に復帰させ
た後、ST8へ進み重工具、つまり主軸17に装着され
ている工具18をATC位置に位置決めする(第4図の
■の動作を行う。)。その後、ST9へ進み工具交換を
行った後(第4図の■■■■の動作を行う。)、5Tl
Oへ進み重工具ポット(重工具18か収容されていた工
具ポット)を工具交換機構21に対応する位置に位置決
めする。
続いて、5TIIへ進み重工具ポットが位置決めされた
ことを条件として、5T12へ進み重工具18をマガジ
ン31の重工具ポットに返却した後(第4図000[株
]の動作を行う。)、ST13へ進み工具マガジン31
を原位置に復帰させる。
従って、本実施例によれば、クロスレール14に工具交
換機構21を取り付けるとともに、その工具交換機構2
1の高さ位置に対応するように工具マガジン31の中か
ら指定された指定工具を位置決めするようにしたので、
つまり工具マガジン31をクロスレールI4の高さ位置
に追従させて工具交換を行うようにしたので、従来の欠
点を全て解消することかできる。
つまり、従来のように、エレベータ機構を利用しなくて
もよいので、工具交換にかかる時間を短縮できるととも
に、機構も簡単にできる。また、クロスレールに工具マ
ガジンを搭載させる構造でないから、工具マガジンに多
くの工具を収容させることができる。
なお、上記実施例では、工具と工具ポットとを1:1で
対応させ、重工具を常に対応する工具ポットに収容する
ようにしたが、重工具を空の工具ポットにランダムに収
容するようにしてもよい。
また、工具交換機構についても、上記実施例で述へた構
造に限られるものでなく、指定工具と重工具とを工具交
換できる機能をもつものであればいずれでもよい。
〔発明の効果〕
以上の通り、本発明によれば、従来のエレベータ機構を
用いるものに比べ構造か簡単でかつ工具交換時間もかか
らず、しかも、工具マガジンに収容できる工具本数にも
制限されることがない工作機械の工具交換装置を提供す
ることかできる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の一実施例を示すもので、第1図は正面図、
第2図は第1図の■−■線断面図、第3図は工具交換機
構の概略構成を示す斜視図、第4図は工具交換機構の動
作を示す図、第5図は回路構成を示すブロック図、第6
図は工具交換時の処理を示すフローチャートである。 13・・・コラム、I4・・・クロスレール、15・・
・サドル、17・・・主軸、I8・・・工具、18°・
・・指定工具、21・・・工具交換機構、31・・・工
具マガジン、41.61・・・NC装置およびシーケン
サ(制御手段)、49・・・位置検出器。 手続補正書(自発

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)コラムにクロスレールを上下方向へ昇降自在に設
    け、このクロスレールの長手方向へサドルを移動自在に
    設け、このサドルに着脱自在な工具を有する主軸を設け
    た工作機械において、 前記クロスレールに設けられた工具交換機構と、この工
    具交換機構と対応する位置で一部が前記クロスレールの
    昇降方向に沿ってかつクロスレールの昇降ストローク範
    囲に渡って回動可能に配置され複数の工具を着脱自在に
    収容した工具マガジンと、 前記クロスレールの昇降位置を検出する位置検出器と、 工具交換時に、前記位置検出器で検出されたクロスレー
    ルの昇降位置データに基づいて、前記工具マガジンの中
    から指定された指定工具が前記工具交換機構に対応する
    ように前記工具マガジンを回動させて位置決めした後、
    前記工具交換機構を介して指定工具と前記主軸に装着さ
    れている工具との工具交換を実行させる制御手段と、 を具備したことを特徴とする工作機械の工具交換装置。
JP2198304A 1990-07-25 1990-07-25 工作機械の工具交換装置 Pending JPH0482641A (ja)

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