JPH0525793Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本考案はツールマガジンへ保持された多数の工
具のうち任意な工具をツールマガジンとスピンド
ル間に独立したツール交換アームを設けることな
しに直接ツールマガジンからスピンドルに取付け
及び交換する工作機械の工具交換装置に関するも
のである。

【従来の技術】

ワークに対してねじ切りや孔開け等の加工を行
なう工作機械の内でも、比較的簡単な構造の小型
のものは、充実した多機能を備えた大型のマシニ
ングセンタ（MC）に対して、機能的には検討の
余地が多い。簡単な構造の工作機械に対して多数
の工具を交換可能とするための工具交換装置を設
けた例としては、従来、特開昭60−155338号に示
されたものがみられる。この装置は、スピンドル
の上下動により工具交換をすることができる構造
である。すなわち、多数の工具が保持された工具
マガジンを回転自在に枢支する工具支持台をスピ
ンドルヘツドから独立して工作機械のフレームに
スピンドルの軸線方向に移動し得るように取付
け、回転割出しされた工具はスピンドル先端に到
来するように構成し、クランク機構により工具ク
ランプの開閉動作を、また、他のカム及びクラン
ク機構によりスピンドルの工具把持部材の解除等
がなされる構造である。このような構造とした主
な目的は、従来、工具マガジンの降下時に生じて
いた工具とワークの干渉を避けることにあつた。
つまり、自動工具交換領域において主軸ヘツドを
昇降動作させるだけにすることを狙つたものであ
つた。

【考案が解決しようとする課題】 ところが、上記のように、工具マガジンも交換
時に共に動くものであるから、構造的には非常に
複雑とならざるを得ないものとなつている。その
ような複雑な構造により工具マガジン全体の大き
なものを動かすから、作業者への危険性もあり、
故障の発生も懸念されていた。 本考案者らは工具とワークの干渉を避けること
も当然であるが、機構を簡略化して製作を容易に
し、安全でありかつ、故障の発生を無くする目的
で先に実開昭63−70840号に示すような工作機械
における工具交換装置を開発し提案した。すなわ
ち、その装置はコラム上方のマガジン固定アーム
の先端に傾斜俯角状態に旋回するツールマガジン
を移動しないでコラムに固定して設け、放射状に
多数設けられたツール交換アームユニツトのみの
動きで工具を交換しようとするものであつて、そ
のツール交換アームユニツトはクランプ爪をスピ
ンドルヘツドに対してリンク機構によつて前進後
退できるものとし、前記クランプ爪の開閉機構及
びリンク作動バーをアームブロツクに設ける一
方、コラム前面で上下動するスピンドルヘツドに
前記リンク作動バーに接触して前記リンク機構及
びクランプの開閉機構を作動させる触角を設けた
構造であつた。 実開昭63−70840号で提案したこの構造は、電
気的制御ではなくスピンドルヘツドの動きのみで
工具の着脱が出来る特徴を備えた画期的なもの
で、多くの長所を備えているのであるが、スピン
ドルヘツドの左右前方に触角が振り出し、ワーク
との干渉のおそれが指摘され、更に、アームブロ
ツク前方にはリンク作動バーが左右に張り出して
おり、これらが装置の外観を損ねていた。

【課題を解決するための手段】

本考案は左右に張り出したこれら触角やリンク
作動バーを無くして、同様なツール交換機能を有
した装置を開発し、前記難点を解決したのであ
る。そのために、本考案の工作機械の工具交換装
置はコラム１から前方へ延出した支持アーム２に
対してツールマガジン３を位置固定旋回割出可能
に設置すると共に、スピンドルヘツド６の前面に
上下方向のガイドレール２２を設け、前記ツール
マガジン３の放射状の各ツール交換アームユニツ
ト４に工具のクランプ爪１０及びその爪開閉ノブ
７を備えたアームブロツク１１をスプリング１６
により前方へ付勢されたリンク機構により進退可
能に設け、前記アームブロツク１１が前記ガイド
レール２２に当接する位置ではクランプ爪１０が
開き、スピンドルヘツド６が上昇して前記アーム
ブロツク１１が前記ガイドレール２２から離れた
ツールクランプ位置ではクランプ爪１０が閉じる
ようツールマガジン３とスピンドルヘツド６を相
関配置する構造である。

【作用】

このような構造の工作機械における工具交換装
置においては、ツールマガジン３はコラムに固定
されて上下しないでコラム上方での旋回のみで必
要な工具の割出しを行なう。スピンドルヘツドの
昇降（上下）により、アームブロツク１１に一体
で前進後退しかつ開閉するクランプ爪１０がツー
ルクランプ、アンクランプの作用をする。 上記の構成において、工具交換の作用を説明す
る。まず、スピンドルヘツド６が下降して加工が
行なわれているときは第１図の二点鎖線に示すよ
うに、リンク機構がガイドレール２２と爪クラン
プ解除ストツパ８に制約されて、アームブロツク
１１を後退させ、クランプ爪開閉ノブ７が前進し
て、クランプ爪１０，１０を開いているのであ
る。この様子は第３図の断面図により理解でき
る。 次に加工の状態から工具交換のためにスピンド
ルヘツド６が上昇に向かうと、第２図に示すよう
にアームブロツク１１の先端のローラ２１がガイ
ドレール２２から解放される。このときスプリン
グ１８によりクランプ爪の開閉ノブ７が前進しク
ランプ爪１０，１０を閉じツールホルダ９をクラ
ンプする。続いて引張りスプリング１６によりア
ームブロツク１１は前進そして上昇する方向に移
動し、リンク前進ストツパ５に当接して工具交換
できる位置に止まる。 使用済み工具のスピンドルより取り出し作業が
完了し、次に使用される工具を準備するときは、
ツールマガジン３が旋回位置決めして工具をスピ
ンドル軸心に呼び出す。次の工具がスピンドルの
下方に位置決めが完了すると使用済み工具の引き
抜き動作とは反対の動作によりスピンドルに取り
付けられるのである。それはスピンドルの下降開
始により工具を挿入、工具のクランプ、リンク機
構を押し下げてクランプ爪１０，１０を開くと共
にスピンドルヘツド６の干渉をさける動作であ
る。このような作用で工具交換が完了し、スピン
ドルは下降して次の加工に向かうのである。

【実施例】

以下図面によつて本考案の実施例を更に、詳細
に説明する。 第１図は本考案の工作機械における工具交換装
置のアームユニツトがツールホルダを把持した様
子を示す側面図であり、第２図は同装置の要部破
断拡大側面図である。第３図はツール交換アーム
ユニツトのツールを保持していない時の一部破断
平面図であり、第４図は同ツールを保持している
時の一部破断平面図である。第５図は同装置を備
えた工作機械の側面図である。 第５図によつて明らかなように、本考案の工作
機械における工具交換装置は、ツールマガジン３
がコラム１上方のマガジンユニツト支持アーム２
先端に傾斜俯角状態に旋回するよう支持されてい
る。このツールマガジン３には放射状にツール交
換アームユニツト４が多数設けられている。この
ツール交換アームユニツト４はリンク機構で円弧
状軌跡を辿つて前進後退をする。このツール交換
アームユニツト４の先端で、スピンドルヘツド６
のツールホルダ９を把持するクランプ爪１０，１
０は、第１図〜第４図にみられるように開閉可能
にアームブロツク１１へ取付けられている。この
アームブロツク１１とマガジンフレーム１２のア
ームユニツトベース１３との間に設けられたリン
クＡ１４とリンクＢ１５は平行四辺形リンクを形
成している。 このリンクＡ１４とリンクＢ１５とからなる平
行四辺形リンクを備えたアームユニツトベース１
３には、スピンドルヘツド側に斜下向きに突出し
たリンク前進ストツパ５が設けられている。この
リンク前進ストツパ５とリンクＢ１５を後方へ延
出して張架した引張りスプリング１６とで第１図
のようにツールのクランプ位置決めをする。その
逆に、アームユニツトベース１３のスピンドルヘ
ツド離反側に爪クランプ解除ストツパ８が設けら
れており、第３図にみられるように、アームブロ
ツク１１の先端ローラ２１がスピンドルヘツド６
の前面へ上下方向に設けられたガイドレール２２
に当接している間は爪開閉ノブ７の前進でクラン
プ爪１０，１０が開いて、爪開閉ノブ７の前進は
前記爪クランプ解除ストツパ８へ第３図実線又は
第１図２点鎖線で示したように爪開閉ノブ７の後
端部が当接して行なわれ、このことによりツール
のアンクランプと同時にスピンドルヘツドよりの
退避動作をするのである。 この点につき、更に詳細に説明すると、第３
図、第４図にみられるように、クランプ爪１０，
１０の開閉は次のような機構による。前記アーム
ブロツク１１はその内部に前後方向へ進退可能に
爪開閉ノブ７を有しており、この爪開閉ノブ７の
後端部はスプリング１８によつてスピンドルヘツ
ドと反対方向へ付勢され、また、その先端部へク
ランプ爪１０，１０に設けられた段付切欠き１９
へ係止する係止部１７があり常時はクランプ爪１
０，１０が閉じた状態を保持する。そして、アー
ムブロツク１１の前進がガイドレール２２によつ
て規制され、かつ前記爪開閉ノブ７後端が爪クラ
ンプ解除ストツパ８に当接して前方へスプリング
１８の力に抗して押されると、クランプ爪１０，
１０は開くのである。その進退によつてクランプ
爪１０，１０の開閉を行なう。 本考案においてもコラム１前面で上下動するス
ピンドルヘツド６の昇降によつて工具交換が行え
るようにしたことを先に述べたが、上記の動きを
させるために、第２図に詳細を示したが、前記平
行四辺形リンクによつて移動可能なアームブロツ
ク１１の先端部へローラ２１を設けている。一
方、このローラ２１に接触してリンク機構を作動
させるためのガイドレール２２をスピンドルヘツ
ド６の前面へ設けている。スピンドルヘツド６へ
設けられたガイドレール２２はスピンドルヘツド
６の下端まで有り、下端部を傾斜させてアームブ
ロツクの急激な進退を防いでいる。 ここで、工具交換が行なわれる時の様子を説明
すると、第１図に示した２点鎖線は工具交換前又
は工具交換済みの様子を示している。工具交換の
必要性が生じると、スピンドルヘツド６が上昇す
る。第３図からも明らかなように上昇時のような
アームブロツクが待機中はクランプ爪１０が開き
なおかつ後退しており、スピンドルヘツドの上昇
に干渉しないようにしている。上昇が所定の位置
に達するとスピンドルヘツド６へ設けられたガイ
ドレール２２が傾斜して後退し、そのうち無い状
態となつて、アームブロツク１１の先端に設けら
れたローラ２１がレールに非接触の状態となる。
その時の様子は第２図及び第４図にみられる。 スピンドルヘツド６の上昇を更に進めると、リ
ンク機構が作動してアームブロツク１１を上昇さ
せてそれに設けられているクランプ爪１０，１０
がツールホルダ９を第１図、第４図のように把持
するのである。スピンドルヘツド６の上昇が更に
進むと、スピンドルヘツド６によるツールホルダ
９のプルスタツドの把持が解除される必要があ
る。その為に、第５図にみられるようにコラム１
の上部には突出したドツグ２３（点線表示）が設
けられており、また、スピンドルヘツド６の上部
にはＬ形の工具クランプ解除アーム２４が中間支
点で回動可能に設けられ、工具クランプ解除アー
ム２４の上部に設けられたコロ２５がスピンドル
ヘツド６の上昇につれてコラム１側面及びドツグ
２３に添つて転動し、これにより、工具クランプ
解除アーム２４の他端がスピンドル内に設けられ
ているプルロツド２６を上部より押し、プルロツ
ド２６の下端がスピンドル内でツールホルダ９の
プルスタツドを保持しているバネ弾支のロツクボ
ールを押して解除する構造としている。 工具２８の抜取りを終えると、スピンドルヘツ
ド６が下降するが、その前にツールマガジン３の
他の工具２８を保持しているツール交換アームユ
ニツト４が割り出されて、スピンドルヘツド６の
下方へ配置される。そして、前記経路と逆を辿り
ながら新たな工具がスピンドルヘツドへ装着され
るのである。

【考案の効果】

本考案の工具交換装置は以上のような構造であ
るから、電気的制御ではなくスピンドルヘツドの
動きのみで機械的に工具の着脱が出来て、機構が
複雑化せず、安全であり、故障も少なく、また、
無駄な移動部分が少ない為に交換時間が短縮され
作業の迅速化が可能なことはむろんのこと、ワー
クとの干渉が無い。更に、装置がデザイン的にも
優れ、商品価値を高める効果が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の工作機械における工具交換装
置の側面図であり、第２図は同装置の要部破断拡
大側面図である。第３図はツール交換アームユニ
ツトのツールを保持していない時の一部破断平面
図であり、第４図は同ツールを保持している時の
一部破断平面図である。第５図は同装置を備えた
工作機械の側面図である。 １……コラム、２……マガジンユニツト支持ア
ーム、３……ツールマガジン、４……ツール交換
アームユニツト、５……リンク前進ストツパ、６
……スピンドルヘツド、７……クランプ爪の開閉
ノブ、８……爪クランプ解除ストツパ、９……ツ
ールホルダ、１０……クランプ爪、１１……アー
ムブロツク、１２……マガジンフレーム、１３…
…アームユニツトベース、１４……リンクＡ、１
５……リンクＢ、１６……引張りスプリング、１
７……係止部、１８……スプリング、１９……段
付切欠き、２１……ローラ、２２……ガイドレー
ル。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. コラム１から前方へ延出した支持アーム２に対
   してツールマガジン３を位置固定旋回割出可能に
   設置すると共に、スピンドルヘツド６の前面に上
   下方向のガイドレール２２を設け、前記ツールマ
   ガジン３の放射状の各ツール交換アームユニツト
   ４に工具のクランプ爪１０及びその爪開閉ノブ７
   を備えたアームブロツク１１をスプリング１６に
   より前方へ付勢されたリンク機構により進退可能
   に設け、前記アームブロツク１１が前記ガイドレ
   ール２２に当接する位置ではクランプ爪１０が開
   き、スピンドルヘツド６が上昇して前記アームブ
   ロツク１１が前記ガイドレール２２から離れたツ
   ールクランプ位置ではクランプ爪１０が閉じるよ
   うツールマガジン３とスピンドルヘツド６を相関
   配置してなることを特徴とする工作機械の工具交
   換装置。