JPH05228767A - 工具交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工具交換時において、工具アームと工具Ｔが
干渉し合わず、しかも、高い信頼性と低コスト化の要求
を同時に満たした工具交換装置を提供する。 【構成】 主軸の中心軸線と同一平面上に回転中心軸線
を有するマガジン７に複数の工具ポット１７を略円周状
に配設し、割出位置に位置する工具ポット１７の工具中
心軸線が主軸中心軸線と４５度未満の角度で傾斜されて
いる工具交換装置であり、揺動手段２２により割出位置
の工具ポット１７をその傾斜した位置から主軸の中心軸
線に平行な位置まで揺動し、工具アームを、マガジン７
と主軸との間で工具Ｔを交換すべく前進後退及び旋回運
動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械の工具を自動
的に交換する工具交換装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の工具交換装置は、主軸の中心軸線
と同一平面上に回転中心軸線を有する円板状のマガジン
と、そのマガジンの外周に配設された複数の工具ポット
と、マガジンの割出位置にある工具と主軸先端にある工
具を交換すべく前進後退及び旋回運動をする工具アーム
と、工具交換時においてマガジンや該マガジンに保持さ
れている工具と前記工具アームとの干渉を防止する目的
で割出位置の工具ポットを工具交換位置まで垂直に下降
させ、又、逆動作で上昇させる垂直昇降手段とを備えて
いた。また、工具先端を垂直上方に起立させるように工
具ポットを配置し、割出位置において次工具を有する工
具ポットを水平に倒して前記工具アームにより工具交換
を行うようにした工具交換装置もあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前者の工具交換装置
は、工具ポットを垂直昇降させる垂直昇降手段の構造が
複雑となり、生産コスト及び信頼性に問題があった。ま
た、後者の工具交換装置は、工具が真っ直ぐ起立してい
るため、工具に付着した油や切粉等が工具ポット、工具
テーパ部等に落下して付着し、それがトラブルの原因と
なっていた。そして、さらに、工作機械の主軸ヘッドを
上下動させる上下軸モータの設置スペースを確保するた
めにマガジンをチェーン式にする必要があり、従って、
構造が複雑となるから、後者の工具交換装置においても
生産コスト及び信頼性に問題があった。本発明は、上記
の問題点を解決するためになされたものであり、構造が
簡単で、生産コストが安く、かつ、信頼性の高い工具交
換装置を提供することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の工具交換装置は、主軸の中心軸線と略同一
平面上に回転中心軸線を有するマガジンと、そのマガジ
ンに略円周状に配設された複数の工具ポットと、割出位
置にいる工具ポットの工具中心軸線が主軸中心軸線と鋭
角な角度で傾斜されていることと、割出位置にいる工具
ポットをその傾斜した位置から主軸の中心軸線に平行な
位置まで揺動する揺動手段と、マガジンと主軸との間で
工具を交換すべく前進後退及び旋回運動をする工具アー
ムと、を備えている。

【０００５】

【作用】上記の構成をする本発明の工具交換装置におい
て、主軸の先端に装着されている工具と、割出位置にあ
る工具ポットの工具とを交換する場合は、先ず、揺動手
段を作動させ、傾斜状態にある工具ポットを主軸の中心
軸線に平行な位置まで揺動させる。次に、工具アームが
両工具をクランプして前進し、その状態で旋回して両工
具を入れ換える。このときマガジンに残った工具や工具
ポットは傾斜した状態にあり、工具アームの旋回軌道上
に重ならないため、工具アームと他の工具が干渉しな
い。

【０００６】

【実施例】以下に本発明の実施例を図１〜図４を参照し
つつ説明する。なお、図１はマガジン部分を示す拡大縦
断面図、図２は工作機械の側面図、図３は工作機械の正
面図、図４は図１のＡ矢視図である。工作機械１は、図
２，３に示すように、固定的なベース２と、サーボモー
タ及びボールネジ（図示せず）によって前記ベース２上
で前後・左右方向に移動可能なコラム３と、該コラム３
胴部の貫通孔３ａ内に配置され上下軸モータ４及びボー
ルネジ４ａで上下方向に駆動される主軸ヘッド５と、主
軸ヘッド５の正面に、アーム駆動機構（図示せず）によ
り前進後退及び旋回運動をするように設置された工具ア
ーム６と、コラム３の上部に配置される工具保持用のマ
ガジン７とから概略構成される。これら主要構成は特開
平３−９２２３９号公報に示すマシニングセンタと同じ
である。

【０００７】コラム３の上部には、前記上下軸モータ４
とサドル８が設置されている。そして、サドル８の先端
には、図１に示すように、周縁にローラ溝９を形成した
円盤１０とマガジン軸１１が一体的に形成されている。
該円盤１０とマガジン軸１１の中心軸線Ｘは、主軸ヘッ
ド５の主軸（図示せず）中心軸線Ｙに対して約２０度の
角度で傾斜している。前記主軸ヘッド５は、コラム３の
前面に位置する直動ガイド（図示せず）により案内さ
れ、主軸モータ１２によって主軸が回転駆動される。な
お、その主軸の先端に工具ホルダ１３を介して工具Ｔが
装着される。工具アーム６は、開閉動作する鋏状のアー
ム爪１４を上下両端に設けたもので、該アーム爪１４を
閉じて工具ホルダ１３を把持する。その詳細な構成は特
開平３−９２２３９号公報に示すものと同じなので、そ
の説明を省略する。

【０００８】マガジン７は、図１に示すように、前記マ
ガジン軸１１に軸受け１５を介して回転可能に取り付け
られており、その裏側円周沿いに１８個のポット台１６
が等間隔に設置されている。そして、工具ホルダ１３を
保持する工具ポット１７が、前記各ポット台１６に支点
軸１８で揺動自在に取り付けられている。この工具ポッ
ト１７は、支点軸１８を挟んで、マガジン７の表側に臨
む工具装着部１７ａと、マガジン７の裏側に臨むローラ
アーム１７ｂ及びその先端のローラ１７ｃとからなり、
該ローラ１７ｃを前記円盤１０のローラ溝９に嵌めてガ
イドさせることによって工具装着部１７ａの姿勢をマガ
ジン軸１１と平行に保持している。従って、工具ポット
１７に装着される工具Ｔは、その中心軸線Ｚが主軸中心
軸線Ｙに対して約２０度傾斜する。また、マガジン７の
裏面には、マガジン軸１１を中心とする平歯車１９が一
体に形成されている。そして、円盤１０に固着した割出
モータ２０のピニオンギア２１がその平歯車１９に噛合
しており、該割出モータ２０の駆動によってマガジン７
が回転する。

【０００９】而して、マガジン７下端の割出位置にある
工具ポット１７を、その傾斜した位置から主軸中心軸線
Ｙに平行な位置まで揺動させる揺動手段２２は、円盤１
０の下部に形成した切り欠２３と（図４参照）、該切り
欠２３に摺動自在に嵌め込んだポット揺動駒２４と、前
記サドル８内に埋設設置されたポット揺動駒２４駆動用
のシリンダ２５とから構成されている。そして、揺動手
段２２はシリンダ２５のロッドを図１の矢印Ｂ方向に往
復動させることによって、工具ポット１７を図１の実線
位置と二点鎖線位置との間で揺動させ得る。

【００１０】次に、このように構成された工具交換装置
の動作について説明する。先ず、必要な工具Ｔを割出位
置に移動させる場合は、図１の実線のように、揺動手段
２２のシリンダ２５のロッドを縮ませておく。この状態
では、ポット揺動駒２４の溝２４ａと円盤１０のローラ
溝９が連通しているため、割出モータ２０を駆動させれ
ばマガジン７が回転し、工具ポット１７のローラ１７ｃ
が円盤１０のローラ溝９にガイドされながら移動する。
そして、所望の工具Ｔを有する工具ポット１７が割出位
置に到達した時点でマガジン７を止める。次に、割出位
置にある工具ポット１７を工具交換位置まで移動させる
ために、揺動手段２２のシリンダ２５のロッドを伸ば
す。そうすると、ポット揺動駒２４が切り欠２３中をス
ライドしながら前進し、工具ポット１７が図１の二点鎖
線のように工具中心軸線Ｚと主軸中心軸線Ｙが平行にな
る位置（工具交換位置）まで回動する。

【００１１】そして、以下の手順で工具交換位置にある
工具Ｔと主軸の先端にある工具Ｔを交換する。 上下軸モータ４により、図２の二点鎖線に示す位置ま
で主軸ヘッド５を移動させて、工具アーム６を工具交換
位置まで上昇させる。 工具交換位置の工具ホルダ１３を上側のアーム爪１４
で、主軸先端の工具ホルダ１３を下側のアーム爪１４で
同時にクランプする。 図２の二点鎖線のように、アーム駆動機構により工具
アーム６を前進させて工具ポット１７、及び、主軸の先
端から各工具ホルダ１３を同時に外す。なお、工具Ｔと
工具ポット１７の結合は、工具Ｔのプルスタッド２６
に、弾性的に出没自在な工具ポット１７側のプランジャ
２７を係合させてなるものであり、工具Ｔを強制的に引
張り、又は、押し込むことによって簡単に着脱できる。 アーム駆動機構により工具アーム６を１８０度旋回さ
せ、上下の工具ホルダ１３を入れ換える。 工具アーム６を後退させて工具ポット１７、及び、主
軸の先端に各工具ホルダ１３を装着する。 上下のアーム爪１４を開いて工具ホルダ１３のクラン
プを解く。 最後に、シリンダ２５のロッドを縮め、ポット揺動駒２
４を元の位置に戻して工具ポット１７を復動させる。
尚、前記実施例においては、割出位置に位置する工具ポ
ット１７の工具中心軸線Ｚと主軸中心軸線Ｙとの角度が
約２０度であったが、その角度は４５度程度未満であれ
ば、油や切粉等が工具ポット１７内に落下して付着する
ことがない。

【００１２】また、図５は他の実施例を示すマガジン部
分の拡大縦断面図である。この実施例は、マガジン軸１
１を水平にしたもので、工具ポット１７のローラアーム
１７ｂ及びポット台１６の形状を若干変更することによ
って、各工具ポット１７自体を傾斜させるようにしたも
のである。このような構成を採用しても、先に説明した
実施例と同じ作用効果を発揮する。

【００１３】

【発明の効果】以上のように本発明の工具交換装置は、
割出位置にいる工具ポットを傾斜させたため、工具アー
ムの旋回軌道上にマガジン側の工具が重ならず、従っ
て、工具交換時において、工具アームと工具が干渉し合
わない。また、割出位置にある工具ポットを工具交換位
置に移動させる手段も、揺動手段で工具ポットを揺動さ
せるという簡単な機構であるため、生産コストが安く、
しかも、信頼性に優れた工具交換装置を提供することが
できる。更に、工具ポットが傾斜しているため、従来の
ように工具先端を垂直上方に起立させるように工具ポッ
トを配置した場合に比べ、油や切粉等が工具ポット内に
落下して付着しにくいから、それに起因するトラブルも
生じにくい、など多くの効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 マガジン部分を示す拡大縦断面図、

【図２】 工作機械の側面図、

【図３】 工作機械の正面図、

【図４】 図１のＡ矢視図、

【図５】 他の実施例を示すマガジン部分の拡大縦断面
図である。

【符号の説明】 ６…工具アーム、 ７…マガジン、 １７…工具ポッ
ト、 ２２…揺動手段、Ｔ…工具。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸の中心軸線と略同一平面上に回転中
   心軸線を有するマガジンと、 そのマガジンに略円周状に配設された複数の工具ポット
   と、 割出位置にいる工具ポットの工具中心軸線が主軸中心軸
   線と鋭角な角度で傾斜されていることと、 割出位置にいる工具ポットをその傾斜した位置から主軸
   の中心軸線に平行な位置まで揺動する揺動手段と、 マガジンと主軸との間で工具を交換すべく前進後退及び
   旋回運動をする工具アームと、を備えることを特徴とす
   る工具交換装置。