JPH05293562A - 工作機械の工具交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工具３，４を多数備える工作機械１に対し
て、これら工具３，４の取り付け及び取り外しが自動的
に行える工具交換装置１０を開発し、提供する。 【構成】 工具４を水平に滑らせることができるレール
１９を備えた工具受台１５と、工具４の外面に形成され
た凹部４ｃに係合して、上記レール１９の上方をこれと
平行に水平動する工具移載具３８と、これら工具受台１
５及び工具移載具３８の上下位置関係を固定させたま
ま、両者を前後・左右・上下に移動自在に保持する昇降
枠３２とを有したものであり、この昇降枠３２の作動に
より、工具受台１５を、工作機械１の工具交換位置へ対
向配置させたり、或いは工具４のストック場などに対し
て所定配置に位置付けたりするようにしてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、工作機械に対して設
けられる工具交換装置に関する。

【０００２】

【従来技術の背景】ボルト，ナット，ピンその他の比較
的小物を冷間鍛造によって製造する工作機械などにあっ
ては、線素材を切断してから最終的な製品形状に成形さ
せるまでに、３段〜６段又はそれ以上のプレス段階を行
うようになっている。そのため、１台の工作機械が備え
る工具としては、プレス段階数に相応した数の倍（ダイ
とパンチとに別れるため）のものが必要となり、製造し
ようとする製品ロットの変更時などには工具の交換が大
変な作業となっていた。

【０００３】

【発明の目的】この発明は、工作機械に対する複数の工
具の交換が自動的に行える、新規な工具交換装置を提供
することを目的とする。

【０００４】

【前記目的を達成するための手段】この発明は前記目的
を達成するために以下の如き手段を採用した。即ち、工
作機械の上方部と工具載置ステーションの上方部との間
を上方軌道に沿って走行自在となされた走行枠と、この
走行枠に吊られて昇降自在となされた昇降枠と、一対で
一組である、少なくとも２組の工具用摺動案内レールを
有し、これら工具用摺動案内レール上に工具の収納空間
を介して前記昇降枠に吊り下げ保持され又は解放される
工具受台と、前記昇降枠の下面に、工具受台の各組の工
具用摺動案内レールに沿って水平動自在に設けられた工
具移載具とを有しているものである。

【０００５】

【発明の作用】この発明は以下の如き作用をなすもので
ある。上方軌道に沿った走行枠の走行と、この走行枠に
対する昇降枠の昇降動との所定の組み合わせ動作によ
り、空状態の工具受台が工作機械に対して所定配置に位
置付けられると、昇降枠下面の工具移載具が工作機械側
から工具受台上へ向けて水平動することにより、工作機
械側に保持された状態の工具を、工具用摺動案内レール
上を滑らせながら工具受台上の収納空間へと引き込むよ
うになっている。一方、工具載置ステーション側から、
工具を供給された実状態の工具受台が上記と同様に工作
機械に対して所定配置に位置付けられると、工具移載具
が上記とは逆向きに水平動することにより、工具受台上
の工具を、工具用摺動案内レール上を滑らせながら工作
機械側へと押し出すようになる。

【０００６】

【実施例】以下にこの発明を図面に示す実施例に基づい
て説明する。なお、この明細書において、前とは図１下
側を、後とは同図上側を言い、左とは図１左側を、右と
は同図右側を言う。予め、工作機械について概説してお
くと、図１の如く、工作機械１の上面には開口した部分
があって、この内部に、プレス空間２を介して前後に対
向する４組計８個の工具３，４が配置されている。この
うち前方側の工具３がダイであり、後方側の工具４がパ
ンチである。従って、工作機械１の後部側から供給され
る線素材５が、このプレス空間２を左から右へ移動する
間に、順次製品形状へと仕上げられ、機械右側面部か
ら、製品は製品コンベヤ６へ、廃棄屑は廃棄コンベヤ７
へとそれぞれ送り出されて行く。

【０００７】このような工作機械１に対して、この発明
の工具交換装置１０は、プレス空間２の上方部を含んだ
位置でその全体を左右方向へ跨がるように設置される。
図２の如く、この工具交換装置１０は、プレス空間２の
上方部と、工作機械１の左側方部に配置されるようにな
った工具載置ステーション８の上方部との間に架設され
た上方軌道１１に沿って走行自在となされた走行枠１２
と、この走行枠１２から吊られて、プレス空間２又は工
具載置ステーション８に対応する位置で昇降自在となさ
れた昇降枠３２とを有しており、更に、この昇降枠３２
に対して吊り下げ保持又は解放が可能となされた工具受
台１５と、昇降枠３２の下面から工具受台１５の上方へ
向けて設けられた工具移載具３８とを有している。

【０００８】まず、工具受台１５について説明する。図
３の如く、この工具受台１５は、左右方向に長い前後一
対のレール保持板１６及び１７と、これらをその左右端
部で相互接続して、全体を工作機械１のプレス空間２
（図１参照）内に丁度嵌まり込む枠組み形状とする側板
１８，１８（図３中の工具３，４は、工作機械１に保持
された位置付け状態を示したものである）と、レール保
持板１６，１７の前後間で、工具３や４の中心軸Ｐに平
行する如く掛け渡された複数本の丸棒材のうち、左右に
隣接するもの一対で一組となる、計４組の工具用摺動案
内レール１９とを有している。図示した工具受台１５
は、工具４の引き込み又は押し出しに適した方向付けと
されたものを示してあり、工具４へ向くレール保持板１
７には、図４の如く工具４の下部段付部４ｂを通り抜け
させるための切欠２１が形成され、反対側のレール保持
板１６には、図５の如く工具４の先端部４ａとの当接を
逃げるための切欠２０が形成されている。なお、図３の
如く、各組の工具用摺動案内レール１９の両側には、互
いに左右の相寄り方向へばね付勢された係止爪２２，２
２が配置されており、これら係止爪２２，２２により、
工具４の外周面に形成された周面凹部４ｃを引っ掛け
て、工具用摺動案内レール１９からの滑り落ちを防止す
るようにしてある。また、各組の工具用摺動案内レール
１９の底部にはストップピン２３（図４及び図１２参
照）が設けられており、工具４の底部に形成された溝４
ｄに嵌まり込んで、その行き止まり部に当接し、工具４
が工具用摺動案内レール１９上へ引き込まれ過ぎるのを
防止するようになっている。

【０００９】ところで、上記工具受台１５は、その枠四
隅の近傍から立設した吊持板２４を備えており（図３〜
図６参照）、これらの吊持板２４には、その上端寄りを
前後に貫通する吊持孔２５が形成されている。これら吊
持孔２５は、工具受台１５が、後述する昇降枠３２（図
２参照）に吊り下げ保持される場合の引っ掛けの対象と
される部分である。また、左右の側板１８，１８におい
て、一方のレール保持板１７に近接した隅部には、図４
及び図６の如く、ボルト受具２８から下方へ向けて突出
するアジャストボルト２９が設けられている。更に、こ
れとは他方側のレール保持板１６には、その左右両端部
にピン嵌合具２７が設けられている。このピン嵌合具２
７は、図５及び図６の如く、下向きに開口する半円状の
段付き凹部２６を有している。これらアジャストボルト
２９やピン嵌合具２７は、いずれも、この工具受台１５
が工作機械１のプレス空間２（図１参照）内へ降ろされ
た場合に、各組の工具用摺動案内レール１９と各工具３
又は４との相対的位置付けを所定に適合させるためのも
のであって、図６の如く、工作機械１側においては、ア
ジャストボルト２９と当接するストッパー台５６や、ピ
ン嵌合具２７の段付き凹部２６に嵌まる段付きピン５７
が設けられている。なお、同図中において、ストッパー
台５６や段付きピン５７が、それぞれ前後両位置で対を
成す如く設けられているのは、工具受台１５が工具４の
みならず、工具３の引き込み又は押し出しに適した方向
付けとされた場合（図３の図示状態とは前後逆向きとな
る）にも対応させるためである。但し、工具受台１５
は、工具用摺動案内レール１９のレール間隔をはじめ、
ストップピン２３や係止爪２２などの位置付けが、工具
３用のものと工具４用のものとで異ならせてあるような
場合があり、この場合には、それぞれの工具受台１５に
つき、レール保持板１６と１７との前後関係は逆となる
が、アジャストボルト２９やピン嵌合具２７の前後位置
関係は同じとなるようにしておくことで、工作機械１側
のストッパー台５６や段付きピン５７を各１個づつとす
ることが可能である。

【００１０】次に、昇降枠３２について説明する。図２
の如く、この昇降枠３２は、その左右両側部から工具受
台１５へ向けて、下向きに突出する前後一対の吊持脚３
３を有している。これら吊持脚３３には、図７の如く、
シリンダロッド３４ａを前後方向へ進退させるようにし
た流体圧シリンダ３４が設けられている。この流体圧シ
リンダ３４のロッド端には、先端部に環状溝３６が形成
された係合ロッド３５が接続されており、この係合ロッ
ド３５が、その進出時において工具受台１５の吊持板２
４に貫通形成された吊持孔２５（図３〜５参照）内へ嵌
まるようになっている。なお、工具受台１５の吊持孔２
５には、吊持板２４の頂上部からねじ込まれた係合ボル
ト３０の先端部が、この孔内面へ突き出すようになされ
ており、昇降枠３２の上昇（工具受台１５の吊り上げ）
に伴い、この係合ボルト３０のボルト先端部に係合ロッ
ド３５の環状溝３６が係合して、係合ロッド３５による
吊持安定性及び抜け止め作用が得られるようになってい
る。昇降枠３２の吊持脚３３と工具受台１５の吊持板２
４とが上記の如く接続されることで、工具受台１５の、
前記工具用摺動案内レール１９の上部には、工具３や工
具４に対する収納空間が形成されるようになる（図２参
照）。

【００１１】このような昇降枠３２を走行枠１２（図２
参照）から昇降させるための構造としては、従来公知の
各種のものが採用可能であるが、本実施例では、特に下
降位置での位置決め精度を高く保持させる必要があるこ
とから、次の如き構造のものとした。すなわち、下端部
に昇降枠３２を保持して上下に長く枠組みされたスライ
ド枠５０と、図８の如く、上端部を走行枠１２に固定さ
せ、上記のスライド枠５０を上下に長いレール５２に沿
って上下動自在に保持した昇降案内基枠５１と、この昇
降案内基枠５１の上端部又は走行枠１２上に設置された
回転駆動部５３（図２参照）と、この回転駆動部５３か
ら下向きに接続されて、上記スライド枠５０が備えるナ
ット部材５４にネジ嵌めされたボールネジ５５とを有し
たものである。

【００１２】次に、上記昇降枠３２の下面に設けられた
工具移載具３８について説明する。図９の如く、この工
具移載具３８は、ロッドレスシリンダ３９の摺動ヘッド
４０に取り付けられることにより、昇降枠３２の下面域
を水平動自在となされたものであって、図１０の如く、
下向きに開口する切欠の内縁部に、工具４の両側面や上
面に形成された周面凹部４ｃや、工具３の同様な周面凹
部３ｃ（図３及び図９参照）と、それぞれ係合する係合
縁３８ａを備えた板体である。図９の如く、本実施例に
おいては、工具４に専用される工具移載具３８と、工具
３に専用される工具移載具３８とにつき、それら２個が
前後に所定間隔をおいて並べられたものとすると共に、
図１０の如く、両工具移載具３８の左右両側を側板４
１，４１で連結させて、全体的に箱状を呈するように組
み立てるようにしてある。従って、ロッドレスシリンダ
３９の後端寄り所定部分に摺動ヘッド４０が位置付けら
れた状態（図９に実線で描いた位置）で昇降枠３２が下
降するとき、後部側の工具移載具３８が工具４の各周面
凹部４ｃに嵌まり、ロッドレスシリンダ３９の前端寄り
所定部分に摺動ヘッド４０が位置付けられた状態（図９
に二点鎖線で描いた位置）で昇降枠３２が下降すると
き、前部側の工具移載具３８が工具３の各周面凹部３ｃ
に嵌まるようになっている。なお、ロッドレスシリンダ
３９は、摺動ヘッド４０の摺動軸線が工具受台１５の工
具用摺動案内レール１９と平行するように設けられてお
り、工具移載具３８，３８の各水平動は工具用摺動案内
レール１９と平行するように行われるものである。

【００１３】この発明の工具交換装置１０は、工具検出
装置４２及び油垂れ回収機構４５をも具備する構成とし
て、更にその利便性を図るようにしてある。このうち工
具検出装置４２は、昇降枠３２における下面の前後両側
寄り部分に設けられており、工具４や３が、それらの末
端部（工作機械１に対して押し込まれる先方側）にマン
ドレルやアーバなどの心棒部材９を備えるものである場
合において、工作機械１側から工具受台１５上へ引き込
まれた振動等で、この心棒部材９が工具４や３から外れ
掛けているようなことがあると、その後の昇降枠３２な
どの作動に悪影響がでるため、これを未然に防止しよう
とするものである。従って、工具受台１５の工具用摺動
案内レール１９上へ工具４（又は３）を引き込んだ場合
に、この工具４（又は３）の末端部へ向けて接触子４３
を進退自在に設けた構成としてある。図１１の如く、本
実施例に示した工具検出装置４２では、接触子４３を揺
動自在なレバー状のものとし、昇降枠３２の前後両側部
から吊り下げるように取り付けたシリンダ４４により、
それぞれ接触子４３を下向きに揺動させることができる
ように接続した。勿論、昇降枠３２における前部側の接
触子４３が工具３に専用されるものであり、後部側の接
触子４３が工具４に専用されるものである。この接触子
４３が必要角度だけ揺動しなかったり、揺動後に当初の
所定位置まで戻ってこなかったりした場合には、工具４
（又は３）の末端部から心棒部材９が外れ掛けている
か、或いは工具４（又は３）自体が工具摺動案内レール
１９上に所定通り引き込まれていないか、のいずれかで
あるから、工具交換装置１０としての以後の動作を停止
させたうえで、適宜の報知手段を作動させるようになっ
ている。

【００１４】一方、上記油垂れ回収機構４５は、工具受
台１５における工具用摺動案内レール１９の下部に設け
られたものであって、工作機械１側から工具受台１５上
へ引き込まれた工具４や３が、それらの末端部から潤滑
油などの油を滴下することで、プレス空間２内や、工具
４や３の搬出経路上を汚すのを未然に防止しようとする
ものである。図１２の如く、この油垂れ回収機構４５の
構成は、先端部４６ａを工具４や３への当接部とし、首
部に揺動支点４６ｂを有する揺動リンク４６と、この揺
動リンク４６の揺動端部４６ｃに揺動自在に接続された
油受け皿４７とを有している。この油受け皿４７は、そ
の底面部を、工具受台１５のレール保持板１７に開口形
成された皿受け口１４（図４参照）の開口縁部に載せる
ようにして保持されている。従って、工具用摺動案内レ
ール１９上を、工作機械１側から工具４（又は工具３）
が引き込まれつつあるとき、その先進側の底部寄り端部
に対して上記揺動リンク４６の先端部４６ａが当接して
押し倒され、その揺動を受けて油受け皿４７が、工具４
（又は工具３）における末端部の真下位置へ向けて、そ
の摺動方向と逆向きに突出するようになっている。な
お、揺動リンク４６の先端部４６ａは、図３の如く二股
状に形成されており、最も押し倒された状態で工具用摺
動案内レール１９の底部に設けられたストップピン２３
と当接して、それ以上の惰性揺動が防止されるようにな
っている（図１２参照）。また、揺動リンク４６は、揺
動支点４６ｂよりも揺動端部４６ｃ寄り部分と、工具受
台１５のレール保持板１６との間にばね４８が掛け渡さ
れており、工具４（又は工具３）が工作機械１などへ向
けて押し出された場合には、油受け皿４７が自動的に工
具受台１５内へ収納されるようになっている。

【００１５】本実施例では、図１に示した如く、走行枠
１２が工作機械１に対する左右方向のみならず、左右動
枠１３上に設けられた２本のレール３１，３１に沿って
その前後方向にも走行自在となったものとしてある。こ
れは、工具載置ステーション８として前後方向へ向けて
複数組（図面では２組）の工具３，４を積載することの
できるような、比較的重い搬送台車５８（図２参照）を
採用し、しかもこの搬送台車５８を必要に応じて連結で
きる構造（図面では２台）としてあるためである。すな
わち、走行枠１２がプレス空間２から工具４を取り出し
てこれを一旦、一方の搬送台車５８上における一方位置
に積載させた後、続いて工具３を取り出してこれを同じ
搬送台車５８上の別の位置に積載させる場合や、又はこ
れとは略逆の動作となる工具４（又は３）の取り付けを
行う場合にあって、走行枠１２が左右走行するたびに、
搬送台車５８を少しだけ走行させるようにすることより
も、走行枠１２側で、若干の前後移動を伴わせるように
した方が、走行枠１２の重量が軽い分、制御及び位置決
めも容易に行えることとなるためである。なお、搬送台
車５８は、工作機械１の左側部に平行するように敷かれ
た２本のレール５９，５９に沿って、工具４，３のスト
ック場や、フォークリフトへの工具受渡し場所などの工
具移載ステーション（いずれも図示略）へ向けて走行で
きるものとしてある。

【００１６】

【実施例の作用】次に実施例装置の作用を説明する。工
作機械１から工具４を取り出す場合について説明する。
図１及び図２を参照して明らかな如く、工具載置ステー
ション８としての搬送台車５８上には、工具４（又は
３）を収納した実状態の工具受台１５や、又は空状態の
工具受台１５（図示略）が積載されている。そこでま
ず、走行枠１２による前後・左右への走行と、昇降枠３
２の上昇・下降とを所定に組み合わせて、空状態の工具
受台１５の真上直近となる位置へ昇降枠３２を位置付け
させる。そして、図７の如く、昇降枠３２の吊持脚３３
に設けられた流体圧シリンダ３４を作動させて、その下
方部に工具受台１５を吊り下げ保持する。そしてまた、
昇降枠３２の上昇と、走行枠１２による前後・左右への
走行と、昇降枠３２の下降とを所定に組み合わせて、こ
の工具受台１５を、図６及び図９の如く工作機械１のプ
レス空間２内で所定配置に位置付ける。なお、プレス空
間２内へ昇降枠３２（工具受台１５）を下降させる時点
では、工具移載具３８を、引き込み対象とする側の工具
に応じた所定配置（いま、工具４を対象にしているか
ら、ロッドレスシリンダ３９の後端寄り所定部分に摺動
ヘッド４０を位置付けた状態）に位置付けておく必要が
ある。このようにしておくことで、昇降枠３２（工具受
台１５）の下降と同時に、工具移載具３８の係合縁３８
ａ（図１０参照）が、工作機械１に保持された工具４の
周面凹部４ａに係合するようになるので、この工具移載
具３８を、工作機械１側から工具受台１５側へと水平動
させる。従って工具４は、工具用摺動案内レール１９上
を滑りながら、工具受台１５上の収納空間へと引き込ま
れるようになる。またこれと同時に、図１２の如く、油
垂れ回収機構４５の揺動リンク４６が揺動されることと
なるので、工具４の末端部へ向けて油受け皿４７が突出
し、工具４から滴下しようとする潤滑油などが回収され
る。次に、工具検出装置４２の接触子４３（図１１参
照）を作動させて、工具４の引き込み状態に異常が発生
していないことを確認してから、昇降枠３２を工具受台
１５ごと上昇させ、再び走行枠１２による前後・左右へ
の走行と、昇降枠３２の下降とを所定に組み合わせた動
作を行わせて、元の、工具載置ステーション８上へと帰
着させ、そして昇降枠３２から工具受台１５を解放す
る。工具３を取り出す場合は、工具受台１５をはじめと
するその他の前後関係が上記と逆となるだけで、動作自
体は基本的に同じである。

【００１７】一方、工作機械１に対して工具４（又は
３）を取り付ける場合では、工具載置ステーション８上
に準備される工具受台１５が実状態のものである点、工
作機械１のプレス空間２内へ工具受台１５を位置付けた
後、この工具移載具３８を工具受台１５側から工作機械
１側へ向けて水平動させる点、工具４（又は３）が工具
用摺動案内レール１９上を押し出し摺動されることで、
油垂れ回収機構４５の揺動リンク４６が復帰揺動して油
受け皿４７が工具受台１５内へ収納される点、及び工具
検出装置４２を作動させない点が異なるものであるが、
その他の細部については、上記の動作と略同じである。
但し、当初、工具載置ステーション８上の実状態の工具
受台１５を昇降枠３２で吊り下げ保持する場合には、こ
の昇降枠３２を工具受台１５上へ下降させる時点におい
て、工具移載具３８を、工具受台１５上の工具４の周面
凹部４ｃ（又は工具３の周面凹部３ｃ）に対応するよう
に位置付けておき、工具受台１５の吊り下げ状態におい
て工具移載具３８と工具４（又は３）とが既に係合され
ているようにしておく必要がある。

【００１８】

【発明の効果】この発明は、前記した如き構成によって
以下の如き効果を奏するものである。複数の工具を備え
る工作機械に対して、その工具の交換が極めて簡単に行
えるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る工具交換装置が工作機械に対し
て配置された状況を示す平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。

【図３】図２のＢ−Ｂ線拡大矢視図である。

【図４】図３のＣ−Ｃ線拡大矢視図である。

【図５】図３のＤ−Ｄ線拡大矢視図である。

【図６】図３のＥ−Ｅ線拡大矢視図である。

【図７】図２のＦ−Ｆ線拡大矢視による一部破砕図であ
る。

【図８】図２のＧ−Ｇ線拡大矢視図である。

【図９】図２のＨ−Ｈ線拡大断面図である。

【図１０】図９のＩ−Ｉ線拡大断面図である。

【図１１】図９のＪ−Ｊ線拡大矢視図である。

【図１２】図３のＫ−Ｋ線拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 工作機械 ３ 工具（ダイ） ４ 工具（パンチ） ８ 工具載置ステーション １０ 工具交換装置 １１ 上方軌道 １２ 走行枠 １５ 工具受台 １９ 工具用摺動案内レール ３２ 昇降枠 ３８ 工具移載具 ４２ 工具検出装置 ４３ 接触子 ４５ 油垂れ回収機構 ４６ 揺動リンク ４７ 油受け皿

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械の上方部と工具載置ステーショ
   ンの上方部との間を上方軌道に沿って走行自在となされ
   た走行枠と、この走行枠に吊られて昇降自在となされた
   昇降枠と、一対で一組である、少なくとも２組の工具用
   摺動案内レールを有し、これら工具用摺動案内レール上
   に工具の収納空間を介して前記昇降枠に吊り下げ保持さ
   れ又は解放される工具受台と、前記昇降枠の下面に、工
   具受台の各組の工具用摺動案内レールに沿って水平動自
   在に設けられた工具移載具とを有している工作機械の工
   具交換装置。
2. 【請求項２】 前記昇降枠又は工具受台には、各組の工
   具用摺動案内レール上へ引き込まれた工具の末端部へ向
   けて進退自在な接触子が設けられており、これら接触子
   の作動状況から、各工具の収納状態における正常・異常
   を判断する、工具検出装置が設けられている請求項１記
   載の工作機械の工具交換装置。
3. 【請求項３】 前記工具受台の各組の工具用摺動案内レ
   ール下部には、工作機械側から工具用摺動案内レール上
   を引き込まれつつある工具と当接して揺動自在となされ
   た揺動リンクと、この揺動リンクに接続されて工具の摺
   動方向とは逆向きに突出し、工具末端部の真下へ位置付
   けられる油受け皿とを有した、油垂れ回収機構が設けら
   れている請求項１記載の工作機械の工具交換装置。