JPH0530575B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （発明の利用分野） この発明は、モジユラ工具の組立・解体を行な
うとともにそのモジユラ工具の工作機械への授受
を自動的に行なう機能を備えた工作機械に関す
る。

（従来の技術） たとえば、マシニングセンタの本体に種類の異
なる多数の工具を格納する工具マガジンを設け、
制御装置から加工に必要な工具の種類を指定した
指令信号が入力されると、工具マガジンが作動し
て指定された工具の割出しを行ない、その工具を
本体に設けられた工具自動交換装置によつて主軸
に装着するとともに、主軸に装着された工具を取
外して前記工具マガジンに格納する機能を備えた
ものは、例えば特開昭59−192433号公報などで公
知である。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前述のようなマシニングセンタ
は、一体式工具が使用されている。この一体式工
具は、一般に第７図に示すようにテーパをなすホ
ルダ部ａと鍔部ｂおよび刃先部ｃとから構成され
ている。そして刃先部ｃは加工の目的によつて
種々異なるが、ホルダ部ａの形状はマシニングセ
ンタの共通の主軸に装着するために同一形状に形
成されている。したがつて、一体式工具の場合に
は、その刃先部ｃのみが異なる多数本の工具を用
意し、これを工具マガジンに格納する必要があ
る。このため、工具１本当りのコストが高くなる
とともに、工具を格納する工具マガジンが大形と
なり、マシニングセンタの設備も大掛りとなると
いう事情がある。

この発明は、前記事情に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、ホルダモジユール
に対して刃部モジユールを自動的に組立てて主軸
に装着することができ、また使用後のモジユラ工
具を解体して刃部モジユールのみを交換すること
ができ、工具マガジンの小形化および工具のコス
トダウンを図ることができる工作機械を提供する
ことにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段および作用） 前面にXY方向に移動可能な主軸を有した工作
機械本体の側部に、前面を工作機械の前面と同一
向きにして工具マガジンを設け、この工具マガジ
ンにモジユラ工具の種類の異なる複数の刃部モジ
ユールを着脱自在に、しかも結合部を後方に向け
て格納するとともに、指定された刃部モジユール
を保持する工具ホルダを工具組立・解体ポジシヨ
ンに位置決め自在に構成する。

また、前記工作機械本体の側部で、前記工具組
立・解体ポジシヨンに対向して設けられた工具受
渡しポジシヨンに前後方向に移動自在に工具組立
装置を設け、この工具組立装置は、前記工具組
立・解体ポジシヨンに位置決めされた工具ホルダ
に対して進退自在な組立ヘツドを有し、モジユラ
工具を構成するホルダモジユールを、その結合部
を前方に向けて把持して前記刃部モジユールとの
組立および解体を行う。

さらに、前記工具組立装置と前記主軸との間に
位置する前記工作機械本体に回転軸を有するとと
もに、両端部に前記モジユラ工具を把持するクラ
ンパを有した工具交換アームとを備え、この工具
交換アームの回転軸を中心とした回転と回転軸の
軸方向の移動によつて前記主軸に装着されている
モジユラ工具と前記工具組立装置に装着されてい
るモジユラ工具とを交換する工具自動交換装置を
設け、工具組立装置によつて組立られたモジユラ
工具を工具受渡しポジシヨンへ、解体した刃部モ
ジユールを工具マガジンに格納する。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。

第１図は工作機械、たとえばマシニングセンタ
の全体を示すもので、１はマシニングセンタ本体
である。このマシニングセンタ本体１の前部には
XY方向に移動可能な主軸２が設けられていると
ともに、下部には被加工物３を載置するテーブル
４が設けられている。このマシニングセンタ本体
１の一側には工具マガジン５および介具自動交換
装置（以下ATCという）６が設けられ、前記工
具マガジン５に格納された工具を選択的に取出し
て前記主軸２に装着したり、この主軸２に装着さ
れた工具を取外して前記工具マガジン５に格納す
ることが自動的に行なうことができるようになつ
ている。すなわち、前記工具マガジン５は、上下
方向に長い偏平楕円形状のガイドレール７とこの
ガイドレール７にガイドされてエンドレス走行す
るプレートチエーン８とから構成されている。そ
して、このプレートチエーン８の各プレート９…
には透孔からなる工具ホルダ１０が設けられ、こ
れら工具ホルダ１０…にモジユラ工具１１を構成
する各モジユールが１本づつ格納されるようにな
つている。すなわち、モジユラ工具１１はたとえ
ば第６図に示すように、ホルダモジユール１２と
刃部モジユール１３とから構成され、ホルダモジ
ユール１２のテーパ部１４の先端には係合爪１５
が、下端には鍔部１６および花弁状の係合爪１７
が設けられている。また、刃部モジユール１３の
上端には前記ホルダモジユール１２の係合爪１７
と係合可能な花弁状の係合穴１８が設けられてい
るとともに、下端には刃部１９が設けられてい
る。そして、ホルダモジユール１１の係合爪１７
に対して刃部モジユール１３の係合穴１８を係合
することにより、一体的に結合されてモジユラ工
具１１が構成されるようになつている。なお、２
０は締付けボルトである。このように構成された
モジユラ工具１１のうち種類の異なる多数本の刃
部モジユール１３…が前記工具マガジン５の工具
ホルダ１０…に格納されており、刃部モジユール
１３は工具マガジン５の裏側から挿脱できるよう
になつている。

そして、前記工具マガジン５の裏側には第２図
ないし第４図に示すように、前記マシニングセン
タ本体１の主軸２に対してATC６によつてモジ
ユラ工具１１の受渡しを行うための工具受渡しポ
ジシヨン２２ａが設けられている。また、工具マ
ガジン５の工具受渡しポジシヨン２２ａに対向す
る位置にはモジユラ工具１１の組立・解体を行う
工具組立・解体ポジシヨン２２ｂが設けられてい
る。

そして、前記工具マガジン５は指定された刃部
モジユール１３を保持する工具ホルダ１０を割出
して工具組立・解体ポジシヨン２２ｂに位置決め
できるようになつており、また、工具受渡しポジ
シヨン２２ａには工具組立装置２５が前後方向に
移動自在に設けられている。この工具組立装置２
３について説明すると、２４は前後方向に移動自
在なテーブルであり、これはエヤシリンダ２５に
よつてスライドできるように構成されている。そ
して、前記テーブル２４の上部には組立ヘツド２
６が搭載され、この組立ヘツド２６によつて前記
モジユラ工具１１の組立・解体を行なうようにな
つている。この組立ヘツド２６は第５図に示すよ
うに構成されており、２７は工具把持具である。
この把持具本体２８の内部には軸受２９を介して
回転ドラム３０が回転自在に軸支されている。こ
の回転ドラム３０の下端部にはテーパ穴３１が設
けられ、この底部にはコレツトチヤツク３２を有
したドローバ３３が設けられている。このドロー
バは前記回転ドラム３０の内部に設けられた油圧
シリンダ３４のピストン３５と連結されていると
ともに、このドローバ３３は皿ばね３６によつて
引込み方向に付勢されている。なお、３７は回転
ドラム３０を回転駆動する駆動機構であり、３８
は油圧シリンダ３４に油圧を送り込むロータリカ
プラである。そして、前記テーパ穴３１にモジユ
ラ工具１１のホルダモジユール１２に装着するよ
うになつている。また、前記把持具本体２８の側
壁にはブラケツト３９を介してナツトランナ４０
が設けられている。このナツトランナ４０は駆動
モータ４１と歯車機構４２および締付け軸４３に
よつて構成され、この締付け軸４３はエヤシリン
ダ４４によつてモジユラ工具１１の締付ボルト２
０に押付けられるように構成されている。

このように構成された組立ヘツド２６はテーブ
ル２４の前後方向の移動により工具組立・解体ポ
ジシヨン２２ｂ、工具受渡しポジシヨン２２ａお
よび工具受渡しポジシヨン２２ａからさらに後退
した位置に位置決めされるようになつている。

また、前記ATC６は、新旧工具を自動的に交
換するものであり、工具交換アーム４５の長手方
向中間部がロータリエヤシリンダ４６の回転軸４
７に装着されている。この工具交換アーム４５の
両端にはモジユラ工具１１を構成するホルダモジ
ユール１２の鍔部１６を把持するクランパ４８，
４９が設けられている。そして、この工具交換ア
ーム４５は回転軸４７を軸心として可動可能であ
り、水平状態においては、前記一方のクランパ４
８が前記主軸２に対向し、他方のクランパ４９が
工具受渡しポジシヨン２２ａに対向してそれぞれ
の位置にあるモジユラ工具１１，１１を把持する
ことができるようになつている。

つぎに、前述のように構成されたマシニングセ
ンタの作用について説明する。マシニングセンタ
本体１の主軸２に装着されたモジユラ工具１１に
よる加工が終了し、つぎに別の新しいモジユラ工
具１１によつて加工を行なう場合には、主軸２に
装着されている使用済のモジユラ工具１１を取外
し、新しいモジユラ工具１１を主軸２に装着する
必要がある。このような場合、生産管理情報に基
づいてマニシングセンタ本体１の制御装置から工
具マガジン５、工具組立装置２３およびATC６
に作動信号が入力される。まず、工具マガジン５
に工具指定信号が入力されると、プレートチエー
ン８が正逆方向に走行して指定された工具、つま
り刃部モジユール１３を保持した工具ホルダ１０
が工具組立・解体ポジシヨン２２ｂに位置決めさ
れる。このとき、工具組立装置２３の組立ヘツド
２６の工具把持具２７にはモジユラ工具１１を構
成するホルダモジユール１２が装着されており、
テーブル２４の前進によつて組立ヘツド２６に装
着されたホルダモジユール１２が工具ホルダ１０
の刃部モジユール１３に対向する。そして、組立
ヘツド２６の前進によつてホルダモジユール１２
の係合爪１７が刃部モジユール１３の係合穴１８
に係合してホルダモジユール１２と刃部モジユー
ル１３が結合される。ここで、エヤシリンダ４４
が前進してナツトランナ４０の締付け軸４３を押
圧すると、締付け軸４３は締付ボルト２０に係合
し、この状態でモータ４１が回転すると、歯車機
構４２を介して締付け軸４３が回転して締付けボ
ルト２０を締付ける。したがつて、ホルダモジユ
ール１２と刃部モジユール１３とによつてモジユ
ラ工具１１が構成される。モジユラ工具１１の組
立が完了すると、テーブル２４によつて組立ヘツ
ド２６が後退し、刃部モジユール１３は工具ホル
ダ１０から抜け、工具マガジン５と分離される。
組立ヘツド２６が所定の位置まで後退すると、モ
ジユラ工具１１を把持した組立ヘツド２６は工具
受渡しポジシヨン２２ａに位置決めされる。した
がつて、組立ヘツド２６に把持されたモジユラ工
具１１はマニシングセンタ本体１の主軸２に装着
されているモジユラ工具１１とＹ方向同一位置に
位置決めされる。このようにして新旧のモジユラ
工具１１，１１が並設された状態となると、
ATC６の工具交換アーム４５が回転軸４７を中
心として時計方向に回転する。そして、工具交換
アーム４５の一方のクランパ４８が主軸２に装着
されているモジユラ工具１１の鍔部１６を把持
し、他方のクランパ４９が組立ヘツド２６に装着
されているモジユラ工具１１の鍔部１６を把持す
る。このようにして新旧のモジユラ工具１１，１
１をクランプすると、主軸２によるモジユラ工具
１１のロツクが解除され、組立ヘツド２６による
モジユラ工具１１のロツク、つまりコレツトチヤ
ツク３２によるチヤツクが解除される。つぎに、
ロータリエヤシリンダ４６によつて工具交換アー
ム４５が前進すると、クランパ４８，４９に把持
された新旧のモジユラ工具１１，１１はそれぞれ
主軸２および組立ヘツド２６から抜き取られる。
そして、モジユラ工具１１，１１が主軸２および
組立ヘツド２６から分離されると、工具交換アー
ム４５は回転軸４７を中心として180°回転する。
したがつて、新旧のモジユラ工具１１，１１はそ
の位置が置き変えられ、新のモジユラ工具１１は
主軸２に対向し、旧のモジユラ工具１１は組立ヘ
ツド２６に対向する。そして、ロータリエヤシリ
ンダ４６によつて工具交換アーム４５が後退する
と、新のモジユラ工具１１は主軸２に装着させる
とともに、旧のモジユラ工具１１は組立ヘツド２
６に装着される。主軸２に装着されたモジユラ工
具１１は加工可能な状態にロツクされるととも
に、組立ヘツド２６に装着されたモジユラ工具１
１はそのホルダモジユール１２の係合爪１５がコ
レツトチヤツク３２によつて挟持される。新旧の
モジユラ工具１１，１１の交換が終了すると、工
具交換アーム４５は中立状態に戻り、組立ヘツド
２６はテーブル２４によつて後退する。つぎに、
エヤシリンダ４４が前進して締付け軸４３をモジ
ユラ工具１１の締付ボルト２０に係合させる。そ
して、モータ４１から歯車機構４２を介して締付
け軸４４を回転させると、締付けボルト２０は緩
められ、ホルダモジユール１２とで刃部モジユー
ル１３とが分離可能となる。そして、工具ヘツド
２６に装着されているモジユラ工具１１が工具マ
ガジン５の所定の工具ホルダ１０に対向すると、
テーブル２４が作動して組立ヘツド２６が前進
し、刃部モジユール１３は工具ホルダ１０に挿入
保持される。この状態で、組立ヘツド２６の駆動
機構３７が作動して回転ドラム３０を回転させる
と、ホルダモジユール１２の係合爪１７と刃部モ
ジユール１３の係合穴１８との係合が解除され
る。そこで、テーブル２４によつて組立ヘツド２
６が後退すると、旧のモジユラ工具１１のホルダ
モジユール１２と刃部モジユール１３とは分離し
て解体されるとともに、刃部モジユール１３は工
具マガジン５の所定の工具ホルダ１０に格納され
ることになる。したがつて、つぎの加工に使用す
るモジユラ工具１１の組立準備に入り、共通のホ
ルダモジユール１２に種類の異なる刃部モジユー
ル１３を選択的に結合してマシニングセンタ本体
１の主軸２に供給するとともに、加工中に使用済
のモジユラ工具１１を解体したり組立することが
できる。

さらに、工具マガジンをガイドレールとエンド
レス走行するプレートチエーンとによつて構成し
たが、刃部モジユールなどの多数の工具を格納
し、工具指定信号によつて指定された工具を選択
的に工具組立・解体ポジシヨンに位置決めできる
機構であれば、その機構は前記実施例に限定され
るものではなく、適宜変更可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、ホル
ダモジユールに対して刃部モジユールを自動的に
組立て、モジユラ工具を構成して主軸に装着する
ことができ、また使用後のモジユラ工具を解体し
て刃部モジユールのみを交換することが自動的に
行なうことができる。したがつて、工具マガジン
を従来の一体式工具を格納する工具マガジンに比
べて小形化でき、また工具コストダウンが図れる
という結果を奏する。さらに、工作機械本体に複
数の刃部モジユールを格納する工具マガジン、工
具組立装置および工具自動交換装置を一体的に設
けることによつて、装置全体がコンパクトに構成
されるとともに、工具マガジンに刃部モジユール
の結合部を後方に向けて格納し、工具組立装置に
ホルダモジユールの結合部を前方に向けて把持す
ることにより、工具組立装置の前後方向の移動距
離が短く、刃部モジユールの着脱およびホルダモ
ジユールとの組立が迅速に行えるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すマシニング
センタの正面図、第２図は同じく工具組立装置と
工具自動交換装置の正面図、第３図は第２図の
−線に沿う断面図、第４図は第３図の−線
に沿う断面図、第５図は同じく組立ヘツドの縦断
正面図、第６図はモジユラ工具の側面図、第７図
は従来の一体式工具の側面図である。 １……マシニングセンタ本体、２……主軸、５
……工具マガジン、６……ATC（工具自動交換装
置）、１１……モジユラ工具、１２……ホルダモ
ジユール、１３……刃部モジユール、２２ａ……
工具受渡しポジシヨン、２２ｂ……工具組立・解
体ポジシヨン、２３……工具組立装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 前面にXY方向に移動可能な主軸を有した工
   作機械本体と、この工作機械本体の側部に前面を
   工作機械の前面と同一向きにして設置され、モジ
   ユラ工具の種類の異なる複数の刃部モジユールを
   着脱自在に、しかも結合部を後方に向けて格納す
   るとともに、指定された刃部モジユールを保持す
   る工具ホルダを工具組立・解体ポジシヨンに位置
   決め自在な工具マガジンと、前記工作機械本体の
   側部で、前記工具組立・解体ポジシヨンに対向し
   て設けられた工具受渡しポジシヨンに前後方向に
   移動自在に設けられ、前記工具組立・解体ポジシ
   ヨンに位置決めされた工具ホルダに対して進退自
   在な組立ヘツドを有し、モジユラ工具を構成する
   ホルダモジユールを、その結合部を前方に向けて
   把持して前記刃部モジユールとの組立および解体
   を行う工具組立装置と、この工具組立装置と前記
   主軸との間に位置する前記工作機械本体に回転軸
   を有するとともに、両端部に前記モジユラ工具を
   把持するクランパを有した工具交換アームとを備
   え、この工具交換アームの回転軸を中心とした回
   転と回転軸の軸方向の移動によつて前記主軸に装
   着されているモジユラ工具と前記工具組立装置に
   装着されているモジユラ工具とを交換する工具自
   動交換装置とを具備したことを特徴とする工作機
   械。