JPH0551418B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、マシニングセンタやグラインデイ
ングセンタ等の自動工具交換装置付き工作機械に
おいて、主軸近傍に配置されるクーラントノズル
を主軸に装着される工具に合わせて交換する自動
ノズル変換装置に関する。

［従来の技術］ 工具交換を自動で行う自動工具交換装置
（Auto−matic Tool Changer、以下ATCと略称
する）を備えたマシニングセンタやグラインデイ
ングセンタは、複雑形状のワークを段取り換えす
ることなしに、荒加工から仕上げ加工まで効率良
く、かつ高精度で加工できることから、工場内の
無人化を最終目標とするFMS（Flexible
Manufacturing System）ラインを構築する上で
欠かせないものとなつている。

ところで、このようなATCを備えた工作機械
にあつては、主軸に装着された工具とワークとが
接触する加工点が工具交換によつて変化すること
から、主軸近傍に固定的に配設されるクーラント
ノズルから切削液や研削液を供給したのでは、各
工具に対して常時正しい位置にクーラントを供給
することは困難であり、このため、上記工作機械
にあつては工具交換による加工点の変化に対応し
てクーラントの供給位置を自動的に変化させ得る
クーラント供給装置を備え付けることが望まれて
いた。なかでも殆どの加工が研削液を用いた湿式
研削となるグラインデイングセンタにあつては、
その必要性が極めて大であり、このような目的の
達成を図つたクーラント供給装置としては、従来
より、主軸近傍にクーラントノズルを回動自在に
配設し、その先端の向きを加工点の変化に対応し
て制御するもの（実開昭62−134642）や、工具に
適したクーラントノズルを工具ホルダーと一体に
設け、工具ホルダが主軸に装着された際にクーラ
ントノズルの一端が機械側のノズル吐出口と連結
するよう構成したもの（特開昭62−236649）、あ
るいは各工具に適した複数のクーラントノズルの
工作機械の加工領域内（例えばテーブル上）に設
置されたストツカに収納し、機械側の動作によつ
て各クーラントノズルを選択的に主軸近傍のノズ
ルクランプ部に装着するように構成したもの（実
開昭61−89453）が提供されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した従来の各クーラント供
給装置はそれぞれ以下のような欠点を未だ有する
ものであつた。

まず、クーラントノズルを回動させてクーラン
トの吐出方向を変更するものにあつては、単一の
ノズルで賄うことができる工具の範囲に限界があ
り、複雑形状のワークを加工する場合等には加工
点に対して必ずしも最適な位置にクーラントを供
給できないことがあつた。

また、クーラントノズルを工具ホルダと一体化
したものは、工具回りの構成が複雑化するために
工具ホルダ自体が大形化し、このため加工時に工
具近傍に広大な空間が必要とされて加工形態が大
幅に制限されることがあつた。加えて、工具ホル
ダの重量が増加するために主軸系の剛性も低下
し、さらには、使用する工具ごとにノズル付きの
工具ホルダを用意する必要があるために工具の保
守管理が面倒で、経済的な負担も非常に大きなも
のとなる欠点があつた。

そして、工作機械の加工領域内に設けられたス
トツカに複数のクーラントノズルを収納するもの
は、その構造上テーブル作業面積等を必然的に減
少させることから、ストツカの容量に制約が科せ
られて収納できるクーラントノズルの本数が大幅
に制限される欠点があり、このことは加工の無人
化、複雑化に伴い、ATCの工具マガジンが大容
量化されて工具収納本数が増加される傾向にある
中でその解決が非常に強く望まれるものであつ
た。

この発明は、このような背景の下になされたも
ので、主軸近傍に装着されるクーラントノズルを
主軸に装着される工具に合わせて自動的に交換す
ることができて、かつ、工具ホルダの改造を必要
とせずにその小形化、軽量化、並びに保守管理の
容易化を図ることができ、さらには、クーラント
ノズルの本数を大幅に増加でき、しかもクーラン
トノズルをノズル装着位置にしつかりと固定する
ことができる自動ノズル変換装置を提供すること
を目的とする。

［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、本発明は、自動
工具交換装置を備えた工作機械に使用される自動
ノズル交換装置であつて、先端が前記工作機械に
使用される各工具に適合した形状に各々に形成さ
れた複数のクーラントノズルと、前記工作機械の
加工領域から離間して設けられ、その内部に前記
各クーラントノズルを収納するノズルマガジン
と、該ノズルマガジンを駆動してノズルマガジン
内所定のノズル受け渡し位置に一つのクーラント
ノズルを移動させるマガジン駆動手段と、前記工
作機械の主軸近傍に設けられたノズル装着位置に
前記各クーラントノズルを固定するノズルクラン
プ手段と、前記各クーラントノズルを把持可能に
設けられると共に前記ノズル受け渡し位置と前記
ノズル装着位置との間を往復移動可能に設けられ
たノズル交換手段とを具備し、かつ前記ノズルク
ランプ手段は、クーラント流路に連絡されて工作
機械側のクランプブロツクに形成されたノズル装
着穴にクーラントノズルのノズルホルダが嵌装さ
れた際に、ノズルホルダとクランプブロツクのい
ずれか一方に設けられたレバーをノズルホルダと
クランプブロツクの他方に形成されたクランプ溝
に作動部材の力で係合させてクランプブロツクに
対するノズルホルダの軸方向の移動を規制する機
械クランプ部と、前記クーラント流路を流れるク
ーラントの液圧によるクランプピストンの作用で
係止部材を動かしてノズルホルダのフランジ部を
クランプブロツクに押し付ける液圧クランプ部と
を備えた構成とした。

［作用］ 上記構成によれば、加工開始時にはマガジン駆
動機構によりノズルマガジンに収納された各クー
ラントノズルの内で、主軸に装着される工具に最
適な形状のものがノズル受け渡し位置に繰り出さ
れ、ノズル交換手段に把持されてノズル装着位置
まで搬送される。そして、ノズル装着位置まで搬
送されたクーラントノズルは、ノズルクランプ手
段により固定され、工具に向かつてクーラントを
吐出する。クーラントノズルの固定は、ノズルク
ランプ手段の機械クランプ部と液圧クランプ部に
よつて行われるので、緩むことがなく、クーラン
トを高圧で供給することができる。

加工の進行に伴つて工具が交換される場合に
は、まずノズル装着装置に固定されたクーラント
ノズルがノズル交換手段によつて把持されてノズ
ル受け渡し位置に戻され、ノズルマガジンに収納
される。そして、この後ノズル受け渡し位置には
主軸に装着される新たな工具に適合するクーラン
トノズルが繰り出され、ノズル交換手段に把持さ
れてノズル装着位置へと搬送されノズルクランプ
手段により固定される。

［実施例］ 以下、第１図ないし第１５図を参照して、本発
明の実施例を説明する。

本実施例の自動ノズル交換装置は、複数の砥石
をATCにより交換するグラインデイングセンタ
に組み込まれたものであり、その詳細を説明する
に先立つてグラインデイングセンタの概略構成に
ついて述べておく。

第１図及び第２図に示すように、グラインデイ
ングセンタは図示せぬテーブルに対して前後方向
（第１図において紙面と直交する方向）に接離自
在に設けられたコラム１と、該コラム１に上下動
自在に取り付けられた主軸頭２と、上記コラム１
の左側面側に配設されたATC３とを備えてなる
もので、ATC３は主軸頭２がその移動範囲内の
最上端（以下、Ｙ軸原点という）に位置する状態
において、上記コラム１の左側面に配設された工
具マガジン（図示略）から取り出した砥石を、工
具交換アーム４の旋回動作により主軸５に装着さ
れた砥石Ｗと交換するように構成され、この
ATC３の動作によつて主軸５に装着される砥石
を荒加工用から仕上げ用へと順次交換して行くこ
とで、テーブル上に載置された図示せぬワークが
加工されるようになつている。

本実施例の自動ノズル交換装置は、上記グライ
デイングセンタのコラム１上部に配設されてその
内部に複数のクーラントノズル６が収納されたノ
ズルマガジン７と、該ノズルマガジン７を駆動す
るマガジン駆動機構（マガジン駆動手段）８と、
上記ノズルマガジン７の下方に配設されたノズル
交換機構（ノズル交換手段）９と、上記主軸５近
傍のノズル装着位置Ｐ１に一つのクーラントノズ
ル６を固定するノズルクランプ機構（ノズルクラ
ンプ手段）１０とから概略構成されている。

上記各クーラントノズル６は、鋼管を折り曲げ
てなる２本のノズル管１１，１２の基端部を、共
通形状のノズルホルダ１３で連結した構成であ
り、各々のノズル管１１，１２は、上記ノズルク
ランプ機構１０によつてノズル装着位置Ｐ１に装
着された状態において、各々の基端部が互いに遠
ざかるようにして一旦左右に延長された上で主軸
５の前方側に向かつて屈曲され、これに続く中間
部が主軸５に装着される砥石Ｗを挟み込むように
して下方に屈曲され、さらにそれぞれの先端部が
上記砥石Ｗの下部を向くように内側に屈曲された
形状とされ、各部の寸法は主軸５に装着される各
砥石Ｗの仕様、すなわち形状、外径、幅、主軸５
前面からの突き出し量、あるいはワーク形状に応
じて最適な位置に研削液を供給することができる
ように定められている。また、上記ノズルホルダ
１３は、グラインデイングセンタから供給される
クーラントを各ノズル管１１，１２に分流するよ
うに形成されると共に、その表面はノズル鋼管に
適した形状に形成されているが、その詳細は、対
応する自動ノズル交換装置各部の構造と共に説明
する。

上記ノズルマガジン７は、第３図により詳細に
示すようにコラム１の上面に構築された架台１４
の四隅部に、スプロケツト１５〜１８を各々軸線
回りに回転可能な状態で配設し、これら各スプロ
ケツト１５〜１８にポツトチエーン１９を巻回し
てなるもので、ポツトチエーン１９は、第１図及
び第５図により詳細に示すように等しい長さの２
本の環状ローラチエーン２０，２１の間に等間隔
でポツト２２を配設し、これらポツト２２の上下
端と各ローラチエーン２０，２１とを各々連結す
ることで全体が一本の環状チエーンをなすように
構成したものである。そして、上記各ポツト２２
には、第５図ないし第６図に詳細に示すように、
ノズルホルダ１３の後端に形成された嵌合軸１３
ａが嵌装される貫通孔２２ａが形成されると共
に、上記嵌合軸１３ａの係合溝１３ｂと係合して
ノズルホルダ１３の抜けを防止するボールプラン
ジヤ２３が捩込まれ、さらに各ポツト２２の前面
には、ノズルホルダ１３の中間に形成された方形
状をなすフランジ部１３ｃの切り欠き１３ｄと係
合してノズルホルダ１３の軸線回りの回転を規制
する傾斜面２２ｂが形成され、これにより各ポツ
ト２２は各クーラントノズル６を同一姿勢で収納
可能である。なお本実施例においては、各ポツト
２２に装着されるクーラントノズル６の姿勢は、
第１図に示すように各ノズル管１１，１２先端が
上方に位置する向きに揃えられる。また、コラム
１前部側のスプロケツト１５，１８の取り付け位
置は、第２図及び第３図に示すようにコラム１前
面側に臨む各クーラントノズル６が、ノズル装着
位置Ｐ１に装着されたクーラントノズル６と前後
方向において同一位置となるように定められてい
る。

第３図により詳細に示すように、上記各スプロ
ケツト１５〜１８の内でコラム１の右後部（第３
図において右下部）及び左前部（第３図において
左上部）に位置するスプロケツト１６，１８は、
上記マガジン駆動機構８と連結されている。この
マガジン駆動機構８は、スプロケツト１６と同軸
的に連結されたプーリ２４を、ベルト２５、プー
リ２６及び減速機２７を介して油圧モータ２８と
連結する一方で、第１図及び第４図により詳細に
示すようにスプロケツト１８に減速ギア２９，３
０を介してロータリーエンコーダ３１を連結した
構成で、油圧モータ２８により回転駆動されるポ
ツトチエーン１９の回転量をロータリーエンコー
ダ３１で検出してポツトチエーン１９を所要量だ
け回転させることにより、各ポツト２２に装着さ
れた各クーラントノズル６の内の所要のものをコ
ラム１前部中央のノズル受け渡し位置Ｐ２に繰り
出すことができるようになつている。

上記ノズル受け渡し位置Ｐ２近傍のノズルマガ
ジン７内部にはチエーン固定機構３２が備え付け
られており、該チエーン固定機構３２は、第４図
及び第５図に詳細に示すように、上記架台１４に
固定されてポツトチエーン１９の各ローラチエー
ン２０，２１を案内する案内板３３に摺設された
２本の軸３４，３５と、上記案内板３３に支持さ
れてそのピストンロツド３６ａが上記各軸３４，
３５の後端と連結された油圧シリンダ３６とを備
え、上記ピストンロツド３６ａの前進動作により
各軸３４，３５の先端を各ローラチエーン２０，
２１と係合させて各々の回転を規制するようにな
つている。なお、第３図において符号３７〜３９
は上記案内板３３と同様にポツトチエーン１９の
各ローラチエーン２０，２１を案内するための案
内板である。また、コラム１の左後部（第３図に
おいて右上部）に位置するスプロケツト１７は、
ポツトチエーン１９の描く四角形の対角線方向に
移動自在に設けられてポツトチエーン１９の張力
を調整可能である。

第７図及び第８図に示すように、上記ノズル交
換機構９は、上記架台１４の前部下方に配設され
た箱状をなす交換機構本体４０と、該交換機構本
体４０の前面に取り付けられた交換アーム４１と
を備えてなるもので、上記交換機構本体４０はそ
の上面に取り付けられた２本の直線運動軸受４
２，４３の可動台４２ａ，４３ａが上記架台１４
の下面と連結された架台１４に吊り下げられると
共に、架台１４の下面に配設された油圧シリンダ
４４のピストンロツド４４ａと連結され、ピスト
ンロツド４４ａの伸縮動作に伴い前後方向（第７
図において紙面と直交する方向）に移動可能であ
る。また、第７図に詳細に示すように交換機構本
体４０の左側面には油圧モータ４５が取り付けら
れており、該油圧モータ４５は、交換機構本体４
０内部の減速機４６と連結されている。そして、
減速機４６の出力軸４６ａは、第８図により詳細
に示すように軸受４７，４８によつて回転自在に
支持されると共に、その先端が交換アーム４１と
カラー４９を介して連結され、油圧モータ４５の
回転を十分に減速して出力して交換アーム４１を
旋回させるようになつている。なお、出力軸４６
ａは、第１図に示すように主軸頭２がＹ軸原点位
置に位置する場合に、上記ノズル装着位置Ｐ１と
ノズル受け渡し位置Ｐ２との中間点に位置するよ
うに位置決めされている。

上記交換アーム４１は、第７図に示すように上
記出力軸４６ａと連結される基端に比してその中
間及び先端を幅方向に大きく切り欠いてなるもの
で、その先端に形成された略半円状の把持溝４１
ａにノズルホルダ１３の被把持部１３ｅ（第５図
参照）を係合させた上で、油圧シリンダ５０のピ
ストンロツド５０ａと連結された把持爪５１の先
端をピストンロツド５０ａの伸び動作によつて上
記被把持部１３ｅに圧接させることにより、第８
図に示すようにノズルホルダ１３を把持可能であ
る。そして、交換アーム４１の長さ、すなわち把
持溝４１ａの曲率中心から出力軸４６ａまでの距
離は、主軸頭２がＹ軸原点に位置する際のノズル
装着位置Ｐ１（第１図参照）から出力軸４６ａま
での距離と一致させられ、また交換アーム４１の
前後方向の位置は、第８図に示すように交換機構
本体４０が最も後退した状態においてノズル装着
位置Ｐ１に装着されたノズルホルダ１３の被把持
溝１３ｅと一致するように定められており、これ
らより交換アーム４１はその旋回動作により、第
１図に示すように主軸頭２がＹ軸原点に位置する
際のノズル装着位置Ｐ１及びノズル受け渡し位置
Ｐ２に位置するクーラントノズル６のノズルホル
ダ１３と係合してこれらを把持可能である。な
お、第７図中符号５２，５３は把持爪５１の前後
動を検出する近傍スイツチ、５４は把持部４１ａ
にノズルホルダ１３が把持されているか否かを検
出する近傍スイツチである。また把持爪５１の先
端近傍には、ノズルホルダ１３の切り欠き１３ｄ
（第５図参照）と係合するブロツク５５が固定さ
れており、交換アーム４１に把持されたクーラン
トノズル６の回転を規制するようになつている。

第８図に示すように、上記減速機４６の出力軸
４６ａ後端側には、割出筒５６が嵌装されてい
る。この割出筒５６は、第９図に示すように円盤
状をなすフランジ部５６ａの外周を４等分する位
置にＶ字状をなす切り欠き５６ｂを形成してなる
もので、各切り欠き５６ｂには、交換機構本体４
０にピン５７を中心として回動自在に取り付けら
れたレバー５８の先端が、引張バネ５９の張力に
よつて係合されるようになつている。そして、交
換機構本体４０の右側面（第９図において左側）
には油圧シリンダ６０が配設され、該油圧シリン
ダ６０は、そのピストンロツド６０ａの伸び動作
により上記切り欠き５６ｂと係合するレバー５８
の先端をラバーブツシユ６１を介して押圧して割
出筒５６の回転を固定可能とされており、これに
より割出筒５６と出力軸４６ａ及びカラー４９を
介して連結された交換アーム４１は、第１図に示
すようにその先端がノズル装着位置Ｐ１と一致す
る状態から反時計方向に向かつて90度毎に右待機
位置Ｐ３、ノズル受け渡し位置Ｐ２及び左待機位
置Ｐ４において停止可能である。なお、減速機４
６の出力軸４６ａの回転量は、上記割出筒５６と
ギア６２（第８図参照）を介して連結された図示
せぬロータリエンコーダで常時検出されており、
該ロータリーエンコーダの出力に基づいて油圧モ
ータ４５の回転量が制御されると共に油圧シリン
ダ６０の駆動タイミングが決定されるようになつ
ている。

第１０図ないし第１３図に示すように上記ノズ
ルクランプ機構１０は、ノズル装着位置Ｐ１（第
１図参照）において、クランプブロツク６３に各
クーラントノズル６のノズルホルダ１３を固定す
るためのもので、ノズルホルダ１３側に配設され
た機械クランプ部６４と、クランプブロツク６３
側に配設された液圧クランプ部６５とから構成さ
れている。機械クランプ部６４は、ノズルホルダ
１３のフランジ部１３ｃから被把持部１３ｅにか
けて渡設されたピン６６に回動自在に嵌装された
レバー６７と、上記ピン６６に巻き付けられてそ
の一端が上記レバー６７の右端下面に係合され他
端がノズルホルダ１３のフランジ部１３ｃに係合
されたコイルバネ（作動部材）６８とを具備して
なり、ノズルホルダ１３がクランプブロツク６３
のノズル装着穴６３ａに嵌装された際に、コイル
バネ６８により反時計方向に付勢されるレバー６
７の左端を、上記クランプブロツク６３の左上部
に形成されたクランプ溝６３ｂと係合させて、ノ
ズルホルダ１３の前後方向への移動を規制するよ
うになつている。なお、上記交換アーム４１にノ
ズルホルダ１３が把持される際には、レバー６７
はその右端（第１０図）が把持爪５１の裏面に設
けられた図示せぬクランプ解除ブロツクと係合さ
れて、第１０図における時計方向に回動させら
れ、その左端が上記クランプブロツク６３のクラ
ンプ溝６３ｂより離脱されるようになつている。
上記機構クランプ部６４にあつては、レバー６７
がノズルホルダ１３に設けられているが、該レバ
ー６７をクランプブロツク６３に回動自在に軸支
し、クランプブロツク６３に設けたシリンダ機構
により回動させて、そのノズルホルダ１３側の端
部を該ノズルホルダ１３のフランジ部１３ｃに係
合させ、離脱させるように構成してもよい。一
方、第１１図ａにより詳細に示すように上記液圧
クランプ部６５は、クランプブロツク６３の右端
にピン６９を中心に回動自在に設けられたレバー
（係止部材）７０と、クランプブロツク６３を支
持する後述のリングギア８５の内部のシリンダ孔
７１に挿入されてノズル装着穴６３ａに連絡した
クーラント流路７２を、連通、遮断可能に設けら
れたクランプピストン７３とを具備してなるもの
で、上記クーラント流路７２に供給されるクーラ
ントの液圧を利用してクランプピストン７３をシ
リンダ孔７１から突出させることにより、クーラ
ント流路７２を連通させてノズルホルダ１３後端
へクーラントを供給させると共に、レバー７０を
時計方向に回動させてその先端でノズルホルダ１
３のフランジ部１３ｃをクランプブロツク６３に
押し付けるようになつている。なお、レバー７０
は、バネ７４により常時反時計方向に付勢されて
おり、上記クーラント流路７２にクーラント液圧
が供給されない場合に、クランプピストン７３を
押し込んでクーラント流路７２を遮断させると共
に、レバー７１先端とフランジ部１３ｃとの係合
を解放するようになつている。

第１０図及び第１２図に示すように、ノズルブ
ロツク６３の上部にはノズルホルダ１３の切り欠
き１３ｄと係合する傾斜面６３ｃが形成され、上
記各クランプ部６４，６５により把持されたノズ
ルホルダ１３の回転を規制するようになつてい
る。なお、第１１図において符号７５はノズルホ
ルダ１３の係合溝１３ｂと係合してノズルホルダ
１３の抜けを補助的に防止するボールプランジヤ
である。

また、第１１図ｂに示すように、上記クランプ
ブロツク６３は、主軸頭２の前端側に軸受部材８
４によつて主軸５の外周においてそれと同一軸心
回りに回転自在に支持されたリングギア８５に、
ボルトにより取り付けられており、主軸５の前端
近傍の主軸頭２に配設されたサーボモータを含む
回転機構７６（第１図参照）のピニオンギア８６
と上記リングギア８５が連結され、上記回転機構
７６によつて上記リングギア８５が回転されるこ
とにより、上記ノズルランプ機構１０に把持され
たクーラントノズル６を主軸５のまわりに旋回さ
せることが可能である。そして、該クランプブロ
ツク６３はノズルホルダ１３の交換時にはノズル
装着位置Ｐ１（第１図参照）に停止させられるよ
うになつている。また、主軸頭２に固定された上
記軸受部材８４の内周部には環状のクーラント通
路８４ａが形成され、このクーラント通路８４ａ
に上記リングギア８５のクーラント流路７２の基
端側が連結されており、クーラント供給源（図示
略）から軸受部材８４の導入孔８４ｂを経てクー
ラント通路８４ａに供給されたクーラントが、さ
らにクーラント流路７２、ノズル装着穴６３ａを
経て、該ノズル装着穴６３ａに装着されたノズル
ホルダ１３に流れるようになつている。なお、第
１１図ｂ中、８７は軸受部材８４とリングギア８
５との軸受嵌合部において上記環状のクーラント
通路８４ａの前後に配設された一対のシール部材
である。

第１３図ないし第１５図に示すように、グライ
ンデイングセンタはクーラントの外部環境への飛
散を防止するスプラツシユガード７７に覆われて
おり、そのノズルマガジン７前部と対向する部分
には、第１３図に示すようにクーラントノズル６
を通過させるに十分な大きさの方形状をなす開口
部７８が形成されている。そして、開口部７８の
上部にはシヤツタ７９が設けられており、該シヤ
ツタ７９は、上記スプラツシユガード７７の天井
に取り付けられた２本のスライドユニツト８０，
８１ａの可動台８０ａ，８１ａに支持されると共
に、スプラツシガード７７に支持された２本のエ
アーシリンダ８２，８３のピストンロツド８２
ａ，８３ａと連結されて前後方向に移動自在に設
けられ、上記開口部７８をノズル交換動作に同調
して開閉するようになつている。

次に以上のように構成された自動ノズル交換装
置の作用を説明する。

グラインデイングセンタにより加工を行うにあ
たつては、まず主軸頭２がＹ軸原点位置に復帰さ
せられてATC３による主軸５への砥石の装着が
行われるが、これと並行して本実施例の自動ノズ
ル交換装置によるノズル装着動作が起動される。
まずこの時の動作から説明すると、加工開始時に
はグラインデイングセンタの制御装置から発せら
れるノズル選択指令に従つてノズルマガジン７の
ポツトチエーン１９が回転駆動されて、第３図に
示すように最初に主軸５に装着される砥石Ｗに適
合する形状のクーラントノズル６がノズル受け渡
し位置Ｐ２に繰り出され、この後ポツトチエーン
１９の回転がチエーン固定機構３２により固定さ
れる。なお、この時第７図ないし第８図に示すよ
うに交換機構本体４０は油圧シリンダ４４によつ
てその後退端に保持され、交換アーム４１は油圧
モータ４５及び油圧シリンダ６０の動作により右
待機位置Ｐ３に待機させられる。また、交換アー
ム４１の把持爪５１は油圧シリンダ５０により交
換アーム４１の先端から後退した位置に保持され
る。

ポツトチエーン１９の固定動作が終了すると、
第１３図ないし第１５図に示すようにエアーシリ
ンダ８２，８３によつてシヤツタ７９が前方へ引
き込まれ開口部７８が開口される。続いて、第１
図に示すように油圧シリンダ６０による交換アー
ム４１の固定が解除されると共に油圧モータ４５
が起動されて交換アーム４１が反時計方向に旋回
させられ、ノズル受け渡し位置Ｐ２にて再度停止
させられる。これにより交換アーム４１先端の把
持溝４１ａはノズル受け渡し位置Ｐ２に繰り出さ
れたクーラントノズル６のノズルホルダ１３の被
把持部１３ｅと係合され、この後、油圧シリンダ
５０により把持爪５１が交換アーム４１先端に向
かつて前進させられてクーラントノズル６のノズ
ルホルダ１３が交換アーム４１の先端に把持され
る。なお、この時ノズルホルダ１３に設けられた
ノズルクランプ機構１０のレバー６７は、把持爪
５１の裏面のクランプ解除ブロツクと係合され、
コイルバネ６８の弾発力に抗して時計方向へと回
動される（第１０図参照）。

ノズルホルダ１３が交換アーム４１の先端に把
持されると、ついで油圧シリンダ４４が起動され
て交換機構本体４０が前進させられ、これに伴い
第２図に示すように交換アーム４１が前進してノ
ズルホルダ１３がポツト２２から抜き取られる。
続いて、油圧シリンダ６０による交換アーム４１
の制動が解除されると共に、油圧モータ４５が駆
動されて交換アーム４１が反時計方向に回動さ
れ、第１図に示すようにノズル装着位置Ｐ１にて
停止させられる。そして、油圧シリンダ４４によ
り交換機構本体４０が後退させられ、これにより
交換アーム４１に把持されたクーラントノズル６
のノズルホルダ１３は、第１１図に示すようにノ
ズルクランプ機構１０のクランプブロツク６３に
嵌装される。

ノズルホルダ１３がクランプブロツク６３に嵌
装されると、交換アーム４１の把持爪５１が油圧
シリンダ５０によつて後退させられ、レバー６７
と把持爪５１裏面のクランプ解除ブロツクとの係
合が解除される。これによりレバー６７は第１０
図及び第１１図に示すように、コイルバネ６８に
弾発されて反時計方向に回動され、この結果レバ
ー６７の左端がクランプブロツク６３のクランプ
溝６３ｂと係合してノズルホルダ１３の前後方向
への移動が規制される。そして、把持爪５１が後
退させられると、交換アーム４１は時計方向に旋
回させられて第１図に示すように左待機位置Ｐ４
にて停止させられ、この後第１３図及び第１５図
に示すようにシヤツタ７９が駆動されてスプラツ
シユガード７７の開口部７８が閉塞され、以上に
より交換アーム４１によるノズル装着動作が終了
する。

このようにしてATC３による主軸５への砥石
Ｗの装着が行われ、かつクーラントノズル６がノ
ズル装着位置Ｐ１においてクランプブロツク６３
３に装着されると、主軸５が起動されると共に、
第１１図に示すクランプブロツク６３のクーラン
ト流路７２にクーラントが導かれる。すると、ク
ランプブロツク６３に挿入されたクランプピスト
ン７３がシリンダ孔７１から押し出されてクーラ
ント流路７２が連通されると共にレバー７０が回
動されてその先端がノズルホルダ１３のフランジ
部１３ｃと係合される。これにより、ノズルホル
ダ１３がクランプブロツク６３に強固に圧着され
ると共に、クーラントノズル６の各ノズル管１
０，１１先端から砥石Ｗ周面に向かつてクーラン
トが吐出され、以下、主軸頭２、コラム１及びテ
ーブル（図示略）の動作によつて砥石Ｗ間と図示
せぬワーク間に相対運動が与えられて加工が開始
されてる。そして、加工中、回転機構７６（第１
図参照）によりクーラントノズル６は、砥石Ｗに
よるワークの加工軌跡を追うようにして主軸５の
周囲を移動させられ、これにより砥石Ｗにはその
回転方向両側から常時十分なクーラントが供給さ
れることとなつて、砥石Ｗの冷却及び切屑排出が
確実に行われる。

主軸５に装着された砥石Ｗによる加工が完了す
ると、主軸５の回転及びクーラントの供給が停止
させられると共に、主軸頭２がＹ軸原点へ、また
クーラントノズル６が元のノズル装着位置Ｐ１へ
と復帰させられ、新たな砥石Ｗ及びクーラントノ
ズル６との交換動作が開始される。

以下、この時のノズル交換効果について説明す
れば、まず、第７図に示すように左待機位置Ｐ４
にて待機させられていた交換アーム４１がノズル
装着位置Ｐ１へと反時計方向に旋回させられて先
端の把持溝４１ａがノズルホルダ１３の被把持部
１３ｅと係合され、続いて把持爪５１が交換アー
ム４１先端に向けて前進させられてノズルホルダ
１３が交換アーム４１に把持される。

ついで、第７図ないし第８図に示すように交換
機構本体４０が前進させられて交換アーム４１が
前進させられる。この時、ノズルホルダ１３の前
後動を拘束するレバー６７は、把持爪５１の前進
によりクランプブロツク６３のクランプ溝６３ｂ
から離間され、また、ノズルホルダ１３をクラン
プブロツク６３に圧着していたレバー７０の先端
は、既にクーラントの供給が停止されてノズルホ
ルダ１３から離間されてあることから、交換アー
ム４１の前進に伴つてノズルホルダ１３はクラン
プブロツク６３から引き抜かれる。なお、この動
作と並行してスプラツシユガード７７のシヤツタ
７９が駆動され開口部７８が開口される（第１３
図なしい第１５図参照）。

ノズルホルダ１３がクランプブロツク６３から
引き抜かれると、交換アーム４１は反時計方向に
ノズル受け渡し位置Ｐ２まで旋回させられた後に
交換機構本体４０と共に後退させられ、これによ
り第２図ないし第３図に示すように交換アーム４
１に把持されたクーラントノズル６は、空き状態
となつていた元のポツト２２に戻される。この後
交換アーム４１の把持爪５１が後退させられ、つ
いで交換アーム４１が右待機位置Ｐ３まで時計方
向に旋回させられて、ポツト２２に戻されたノズ
ルホルダ１３が交換アーム４１の把持溝４１ａか
ら解放される。

交換アーム４１が右待機位置Ｐ３に移動する
と、チエーン固定機構３２によるポツトチエーン
１９の回転規制が解除され、続いて図示せぬ制御
装置から発せられるノズル選択指令に基づいて、
ノズルマガジン７のポツトチエーン１９がマガジ
ン駆動機構８により回転駆動され、主軸５に装着
された新たな砥石Ｗに適するクーラントノズル６
がノズル受け渡し位置Ｐ２に繰り出される。そし
てポツトチエーン１９の回転がチエーン固定機構
３２によつて規制され、続いて交換アーム４１が
再度ノズル受け渡し位置Ｐ２に旋回させられて新
たなクーラントノズル６のノズルホルダ１３が把
持され、以下加工開始時におけるノズル装着動作
と同様にして新たなクーラントノズル６がノズル
装着位置Ｐ１に装着されて加工が再開される。そ
して、以後加工の進行に応じて砥石Ｗとクーラン
トノズル６が上記手順に従い適宜交換される。

以上説明したように、本実施例の自動ノズル交
換装置にあつては、ノズルマガジン７において主
軸５に装着される砥石Ｗに最適な形状のクーラン
トノズル６が選択され、選択されたクーラントノ
ズル６がノズル交換機構９により主軸５近傍のノ
ズル装着位置Ｐ１に搬送されてノズルクランプ機
構１０で固定されるので、砥石Ｗとワークとの加
工点に常に最適な位置から十分な量のクーラント
を供給することができる。そして、この自動ノズ
ル交換装置によれば、砥石Ｗとクーラントノズル
６とが独立しているために砥石Ｗ側の構成を大幅
に簡素化でき、これにより砥石Ｗの重量が軽減さ
れて主軸系の剛性低下が防止され、また砥石Ｗの
周囲に必要とされる空間が必要最小限で済んで加
工形態の制限が大幅に緩和され、さらには砥石Ｗ
の保守管理が容易となつて経済的な負担も軽減さ
れる。また、ノズルマガジン７が、グラインデイ
ングセンタの加工領域から隔離して設けられてい
るため、その大きさに科せられる制約も解消さ
れ、従つてノズルマガジン７内部に収納し得るク
ーラントノズル６の本数を従来のテーブル上にス
トツカを設けたものに比して大幅に増加させるこ
とができて、加工の無人化、複雑化に伴うATC
３の工具マガジンの大容量化に十分に対応するこ
とができる。

さらに本実施例特有の効果として、本実施例の
自動ノズル交換装置では、ノズル交換を行う際の
主軸頭２の位置を、ATC３によつて砥石Ｗを交
換する際の主軸頭２の位置であるＹ軸原点位置に
設定したため、クーラントノズル６の交換動作を
ATC３による砥石交換動作と並行して行うこと
ができ、サイクルタイムの大幅な短縮化が実現さ
れた。なお、この場合ATC３の工具交換アーム
４の動作タイミングと交換機構９の交換アーム４
１の動作タイミング、及びこれらに把持された砥
石Ｗとクーラントノズル６との形状によつては、
両者が干渉するおそれがあるが、このようなとき
には両アーム４，４１の動作タイミングを調整す
ることで十分に対応できる。

また、主軸５の近傍に装着されるクーラントノ
ズル６を、ノズルクランプ機構１０の機構クラン
プ部６４と液圧クランプ部６５により２重に固定
する構成としたため、その安全性が大幅に向上す
るという効果も得られた。

なお、本実施例の自動ノズル交換機構各部の構
成はあくまで一例であり、本発明はこれに限定さ
れるものではない。例えばATCの工具マガジン
がコラム上面に配置されるマシニングセンタの場
合には、ノズルマガジンをコラム左側面側に配置
することが考えられ、これ以外にもノズルマガジ
ンをマシニングセンタの側方に独立して設ける別
置型の構成としたり、交換アームによるノズルホ
ルダの把持形式を変更する等、これらは適用され
る機構の構成に応じて当然に種々設計変更され得
るものである。また、本実施例では特に自動ノズ
ル交換装置をグラインデイングセンタに適用した
場合について説明したが、本発明はこれに限らず
切削加工を対象とするマシニングセンタにも当然
に適用されるものである。さらに、本実施例では
特にノズル交換を砥石交換毎に行つているが、仕
様の近似する複数の砥石を一つのクーラントノズ
ルで賄うものとすれば、クーラントノズルの本数
が減少してノズル保守管理が容易となり、またノ
ズルマガジンの小形化を図ることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明は、ノズルマガ
ジンに収納されたクーラントノズルから主軸に装
着される工具に最適な形状のクーラントノズルを
選択して主軸近傍のノズル装着位置に装着するも
のであるから、工具とワークとの加工点に常に最
適な位置から十分な量のクーラントを供給するこ
とができる。そして、この場合、工具がクーラン
トノズルから独立するために工具側の構成は大幅
に簡素化され、これにより工具ホルダの重量が軽
減されて主軸系の剛性低下が防止され、また加工
時に工具の周囲に必要とされる空間が必要最小限
で済んで加工形態の制限が大幅に解消され、さら
には工具の保守管理が容易となつて経済的な負担
も軽減される。また、ノズルマガジンを、工作機
械の加工領域から隔離して設けたため、その大き
さに科せられる制約も解消され、従つて内部に収
納し得るクーラントノズルの本数の制限が無くな
つて加工の無人化、複雑化に伴うATCの工具マ
ガジンの大容量化に十分に対応する自動ノズル交
換装置が実現できる。

更にまた、クーラントノズルを、ノズルクラン
プ手段の機械クランプ部と液圧クランプ部によつ
て２重に固定する構成とされているので、強固に
固定することができる。しかも、液圧クランプ部
はクーラントの液圧を利用してクーラントノズル
を固定するので、クーラントの液圧がどのように
高くてもそれに見合つた固定力が得られるように
なり、クーラントノズルを確実かつ安全に固定す
ることができ、したがつて高圧のクーラントで切
削熱を効率的に奪つて高硬度のワーク等を精度よ
く円滑に加工することができる上、工具寿命をの
ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第１５図はすべて本発明の一実施
例を示すものであり、第１図はその概略構成を示
す正面図、第２図はその右側面図、第３図はノズ
ルマガジンの構成を示す平面図、第４図はノズル
マガジン前部の詳細を示す平面図、第５図は第４
図中のＡ−Ａ線における断面図、第６図はポツト
の正面図、第７図はノズル交換機構の詳細を示す
正面図、第８図はノズル交換機構の詳細を示す側
断面図、第９図は第８図中Ｂ−Ｂ線における断面
図、第１０図はノズルクランプ機構の詳細を示す
正面図、第１１図はノズルクランプ機構及び該ノ
ズルクランプ機構が取り付けられた主軸頭前端側
の構成を示すもので、ａはノズルクランプ機構を
一部断面視して示す平面図、ｂは主軸頭前端の断
面図、第１２図はノズルクランプ機構の詳細を示
す右側面図、第１３図はグラインデイングセンタ
を覆うスプラツシユガードの平面図、第１４図は
シヤツタの取り付け位置を示す正面図、そして第
１５図はシヤツタの開閉状態を示す右側面図であ
る。 ３……ATC（自動工具交換装置）、５……主軸、
６……クーラントノズル、７……ノズルマガジ
ン、８……マガジン駆動機構、９……ノズル交換
機構、１０……ノズルクランプ機構、Ｐ１……ノ
ズル装着位置、Ｐ２……ノズル受け渡し位置、Ｗ
……砥石。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 自動工具交換装置３を備えた工作機械に使用
   される自動ノズル交換装置であつて、先端が前記
   工作機械に使用される各工具Ｗに適合した形状に
   各々形成された複数のクーラントノズル６と、前
   記工作機械の加工領域から離間して設けられ、そ
   の内部に前記各クーラントノズル６を収納するノ
   ズルマガジン７と、該ノズルマガジン７を駆動し
   てノズルマガジン内所定のノズル受け渡し位置Ｐ
   ２に一つのクーラントノズル６を移動させるマガ
   ジン駆動手段８と、前記工作機械の主軸５近傍に
   設けられたノズル装着位置Ｐ１に前記各クーラン
   トノズル６を固定するノズルクランプ手段１０
   と、前記各クーラントノズル６を把持可能に設け
   られると共に前記ノズル受け渡し位置Ｐ２と前記
   ノズル装着位置Ｐ１との間を往復移動可能に設け
   られたノズル交換手段９とを具備し、かつ前記ノ
   ズルクランプ手段１０は、クーラント流路７２に
   連結されて工作機械側のクランプブロツク６３に
   形成されたノズル装着穴６３ａにクーラントノズ
   ル６のノズルホルダ１３が嵌装された際に、ノズ
   ルホルダ１３とクランプブロツク６３のいずれか
   一方に設けられたレバー６７をノズルホルダ１３
   とクランプブロツク６３の他方に形成されたクラ
   ンプ溝６３ｂに作動部材６８の力で係合させてク
   ランプブロツク６３に対するノズルホルダ１３の
   軸方向の移動を規制する機械クランプ部６４と、
   前記クーラント流路７２を流れるクーラントの液
   圧によるクランプピストン７３の作用で係止部材
   ７０を動かしてノズルホルダ１３のフランジ部１
   ３ｃをクランプブロツク６３に押し付ける液圧ク
   ランプ部６５とを備えたことを特徴とする自動ノ
   ズル交換装置。