JPH0623642A - 工作機械の主軸アタッチメント交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特別の機構を不要にして装置全体を簡素化で
き、またＹ軸方向のストロークを変更する必要がなく、
さらに切粉対策も必要ない工作機械の主軸アタッチメン
ト交換装置を提供する。 【構成】 垂直方向（Ｚ軸方向）及び水平方向（Ｙ軸方
向）に移動可能に配設され、主軸アタッチメント１１が
着脱可能に装着される主軸頭６と、該主軸頭６と直角の
水平方向（Ｘ軸方向）に移動可能に支持されたテーブル
１４とを備えた工作機械の主軸アタッチメント交換装置
を構成する。この場合に上記テーブル１４の移動方向延
長位置に待機ステーションＡを設け、該待機ステーショ
ンＡに複数の主軸アタッチメント１１が搭載される交換
ベース１０を上記Ｘ軸方向に移動可能に設ける。そして
該交換ベース１０と上記テーブル１４とを連結又は分離
する連結機構２０を設ける。これによりテーブル１４の
移動によって交換ベース１０を主軸頭６の下部交換位置
と待機ステーションＡとの間で移動させるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば門型マシニング
センタ等のように主軸頭の下端部に主軸アタッチメント
を着脱可能に装着した工作機械において、上記主軸頭に
装着されたアタッチメントを次工程用アタッチメントと
交換するための主軸アタッチメント交換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の工作機械において、主軸
頭に装着された主軸アタッチメントを所望の主軸アタッ
チメントと交換する装置として、例えば実開平２−６３
９４４号公報に記載された第１従来装置がある。この従
来装置は、テーブルの側方に配設され、複数のアタッチ
メントを収容するマガジンと、該マガジンと主軸頭との
間で移動可能に構成されたキャリア，及びこれを移動さ
せる搬送装置と、マガジン上のアタッチメントをキャリ
ア上に移載する移載装置とを備えている。この従来装置
では、移載装置によりマガジン上のアタッチメントの中
から１個のアタッチメントを選択してキャリア上に移載
し、該キャリア及び搬送装置によりアタッチメントを、
交換位置に位置決めされた主軸頭の下方まで搬送し、主
軸頭側のアタッチメントを外してキャリア上に載置する
すとともにキャリア側のアタッチメントを主軸頭に装着
する。

【０００３】上記従来の主軸アタッチメント交換装置で
は、マガジン，移載装置，キャリア，搬送装置等多数の
部品，装置が必要であり、交換装置全体が大掛かりとな
る問題がある。

【０００４】また上記交換位置は、加工中の主軸アタッ
チメントと次工程の主軸アタッチメントとの干渉を回避
するために加工領域外に設ける必要がある。従って主軸
頭を加工領域外の交換位置までＹ軸方向に移動させる必
要があることから、主軸頭のＹ軸ストロークを加工に必
要なストローク以上に拡大する必要がある。

【０００５】上記第１従来装置の問題点を解決できる第
２従来装置として、特開平4-129634号公報に記載された
ものがある。この従来装置は、テーブルの先端にアタッ
チメント保持部材を設け、ベッドの側方にアタッチメン
ト収納マガジンを配置し、このアタッチメント収納マガ
ジンとアタッチメント保持部材との間でアタッチメント
を受け渡しする装置を設けた構造となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記第２従来装置は、
Ｙ軸ストロークを加工ストローク以上に延長したり、装
置全体が大掛りとなる問題は解消できる。しかしながら
常時アタッチメント保持部材をテーブルと共に移動させ
る必要があるので、それだけテーブル駆動機構の負担が
大きくなる問題がある。また切削時にはアタッチメント
保持部材が切削位置近傍に位置しているので、該保持部
材上に切粉や切削油が溜まり易く、これらの対策が必要
である。

【０００７】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、装置全体を簡素化できるとともにＹ軸方向
ストロークを加工ストローク以上に延長する必要もな
く、さらに切粉や切削油の対策をする必要のない工作機
械の主軸アタッチメント交換装置を提供することを目的
としている。

【０００８】

【課題を解決する手段】本発明は、垂直方向（Ｚ軸方
向）及び水平方向（Ｙ軸方向）に移動可能に配設され、
主軸アタッチメントが着脱可能に装着される主軸頭と、
該主軸頭と直角の水平方向（Ｘ軸方向）に移動可能に支
持されたテーブルとを備えた工作機械の主軸アタッチメ
ント交換装置において、上記テーブルの移動方向延長位
置に待機ステーションを設け、該待機ステーションに複
数の主軸アタッチメントが搭載される交換ベースを上記
Ｘ軸方向に移動可能に設け、該交換ベースと上記テーブ
ルとを連結又は分離する連結機構を設け、テーブルの移
動によって交換ベースを主軸頭の下部交換位置と待機ス
テーションとの間で移動させるようにしたことを特徴と
している。

【０００９】

【作用】本発明に係る工作機械の主軸アタッチメント交
換装置によれば、交換時には、交換ベースは連結機構で
テーブルに連結され、該テーブルのＸ軸方向移動によっ
て待機位置から交換位置に移送される。この交換位置に
おいて、まず主軸頭側の主軸アタッチメントが交換ベー
ス上に載置され、次に交換ベース上の主軸アタッチメン
トが主軸頭に装着される。そして交換ベースはテーブル
の移動によって待機位置に移送される。

【００１０】このように本発明では、交換ベースをテー
ブルの移動によって待機位置と主軸頭下部の交換位置と
の間で移動させるようにしたので、交換ベースを移動さ
せるための特別の機構は不要である。またＹ軸方向スト
ロークを加工ストローク以上に延長する必要はない。

【００１１】また交換ベースはアタッチメント交換時の
みテーブルと連結されるから、テーブル駆動機構の負担
はそれほど増加することはない。また切削時には交換ベ
ースは待機ステーションに位置しているので切粉等がか
かることはなく、従ってこれらの対策は必要ない。

【００１２】

【実施例】以下本発明の実施例を添付図面に基づいて説
明する。図１ないし図１２は本発明の一実施例による工
作機械の主軸アタッチメント交換装置を説明するための
図であり、図１〜図４は正面図、図５は図１のＶ−Ｖ線
断面図、図６は連結装置の平面図、図７〜図９は連結装
置の断面平面図、図１０〜図１２は連結駆動機構の断面
正面図である。

【００１３】図において、１は本実施例装置が採用され
た工作機械であり、これは以下の構造になっている。ベ
ッド２を図１左右方向（Ｘ軸方向）に延びるように配設
し、該ベッド２の中央部分を跨ぐように門型のコラム３
を立設する。そして上記コラム３に配設されたクロスレ
ール５によりサドル４を図１の紙面と直角の水平方向
（Ｙ軸方向）にベアリング４ａを介して移動可能に支持
する。また上記サドル４により主軸頭６を垂直方向（Ｚ
軸方向）に移動可能に支持する。

【００１４】上記主軸頭６の下端部には主軸アタッチメ
ント１１が着脱可能に装着されている。この主軸アタッ
チメント１１はアタッチメントケースに刃具を加工軸方
向又はこれと直角方向に移動可能に装着した構造のもの
である。

【００１５】上記ベッド２上には、テーブル装置７が配
設されている。このテーブル装置７は上記ベッド２上に
配設された一対のリニアウェイ８，８と、該両リニアウ
ェイ８，８によりベアリング９ｂを介してＸ軸方向に移
動自在に支持されたテーブル１４と、該テーブル１４を
Ｘ軸方向に移動させるテーブル駆動機構１２とを備えて
いる。

【００１６】上記テーブル駆動機構１２は、上記テーブ
ル１４に固着されたキャリアナット１６に送りねじ１７
を螺合挿入し、この送りねじ１７の一端を送りモータ１
８で回転駆動し、これによりテーブル１４をＸ軸方向に
移動させるように構成されている。

【００１７】上記ベッド２の左端部には待機ステーショ
ンＡが設けられており、上記リニアウェイ８はこの待機
ステーションＡまで延長されている。そして上記リニア
ウェイ８の待機ステーションＡ部分に交換ベース１０が
軸受９ａを介してＸ軸方向に移動可能に支持されてい
る。この交換ベース１０は、平板状の基台１０ａの下面
に脚部１０ｂを形成し、該脚部１０ｂに一対の連結部材
１９をテーブル１４側に延びるように形成した構造のも
のである。ここで上記基台１０ａは、脚部１０ｂから連
結部材１９と同様にテーブル１４側に延びており、この
延長部と連結部材１９との間の空間が後述する中央カバ
ー１５ｂの収納スペースとなっている。上記脚部１０ｂ
が上記軸受９ａで支持されており、また上記基台１０ａ
上に複数の主軸アタッチメント１１が支持台１１ａを介
して搭載されている。

【００１８】上記連結部材１９の右端と上記テーブル１
４の左端との間には連結機構２０が２組形成されてい
る。また上記ベッド２の左端部には上記交換ベース１０
を連結位置と待避位置との間で進退させる連結駆動機構
１３が配設されている。この連結駆動機構１３は、進退
シリンダ３２を上下揺動可能に支持し、該進退シリンダ
３２に上下シリンダ３３のピストンロッド３３ａを接続
した構造のものである。上記進退シリンダ３２のピスト
ンロッド３２ａの先端にはフック３２ｂが設けられてお
り、これは上記交換ベース１０の係止片１０ｂの係止穴
１０ｃに係脱可能となっている。

【００１９】上記連結機構２０は、上記テーブル１４の
左端面の凹部１１ａ部分に装着されたロッド部２１と、
連結部材１９の右端面のシリンダ凹部１６ａに装着され
たシリンダ部２２とで構成されている。

【００２０】上記ロッド部２１は、先端に係止ボス部２
３ａを有する係止ロッド２３を上記凹部１１ａの中央に
ボルト締め固定するとともに、該係止ロッド２３の周囲
を囲む形状で、かつ先端部に雌テーパ部２４ａを有する
ガイドリング２４を上記凹部１１ａの周囲にボルト締め
固定した構造のものである。

【００２１】上記シリンダ部２２は以下の構造を有して
いる。上記雌テーパ部２４ａに嵌合可能の雄テーパ部２
５ａを有するガイドシリンダ２５を上記シリンダ凹部１
９ａの周縁にボルト締め固定し、該ガイドシリンダ２５
の内方端部，外方端部に端面板２６，カバー板２７をそ
れぞれ固定する。また、上記シリンダ凹部１９ａの底部
と上記端面板２６との間に主ピストン２８を摺動可能に
配設する。そしてこの主ピストン２８のロッド部２８ａ
に、上記ガイドシリンダ２５内に配設されたコレット２
９の基端部２９ａを係止させる。さらに上記ロッド部２
８ａ内に副ピストン３０を摺動可能に挿入配置し、該副
ピストン３０の先端に押圧板３１を取り付け、該押圧板
３１を上記カバー板２７の開口から外方に臨ませ、これ
により解除時にコレット２９への切粉等の浸入を防止し
ている。。なお、１９ｂ，１９ｃは油圧通路である。

【００２２】上記リニアウェイ８はスライド式の保護カ
バーで常時覆われている。この保護カバーは、上記リニ
アウェイ８の、上記交換ベース１０より左側部分、交換
ベース１０とテーブル１４との間の部分、テーブル１４
より右側部分をそれぞれ覆う左カバー１５ａ，中央カバ
ー１５ｂ，及び右カバー１５ｃで構成されており、交換
ベース１０，テーブル１４の移動によって伸縮する。

【００２３】次に本実施例の作用効果を説明する。本実
施例装置では、通常、交換ベース１０は待機ステーショ
ンＡに位置し、かつ連結駆動機構１３によって待避位置
に引き込まれている。この状態から、主軸アタッチメン
ト１１の交換を行うには、まずテーブル駆動機構１２が
駆動モータ１８の正転によりテーブル１４をストローク
エンドまで左方に移動させる（図１参照）。このとき連
結駆動機構１３の進退シリンダ３２は、収縮状態にあ
り、また上下動シリンダ３３によって上方に揺動されて
おり、そのため進退シリンダ３２のフック３２ｂは交換
ベース１０の係止穴１０ｃに係止しており、これにより
交換ベース１０を移動しないように固定している（図１
２参照）。

【００２４】次に交換ベース１０とテーブル１４との連
結が行われる。この場合、まず進退シリンダ３２が伸長
し、交換ベース１０を前進させる（図１１参照）。これ
により交換ベース１０の連結部材１９の先端のシリンダ
部２２とテーブル１４のロッド部２１とが連結する（図
２参照）。

【００２５】上記連結動作において連結前の状態では、
油圧通路１９ｂからの油圧によって主，副ピストン２
８，３０は前進端に位置しており、コレット２９は開放
されている（図７参照）。そして交換ベース１０が右方
に移動するに伴って、係止ロッド２３が副ピストン３０
を左方に押し込み、雌テーパ部２４ａと雄テーパ部２５
ａとが嵌合する（図８参照）。

【００２６】上記嵌合状態で油圧通路１９ｃからの油圧
によって主ピストン２８が左方に後退し、コレット２９
が係止ロッド２３の係止ボス部２３ａ左方に引き込み、
その結果交換ベース１０とテーブル１４とが連結される
（図９参照）。

【００２７】また上記連結動作が完了すると、連結駆動
機構１３の上下動シリンダ３３が収縮して進退シリンダ
３２を下方に揺動させる。これにより進退シリンダ３２
のフック３２ｂが係止穴１０ｃから外れる（図１０，図
３参照）。

【００２８】そしてテーブル駆動機構１２が駆動モータ
１８の逆転によってテーブル１０を右方に移動させ、こ
れに伴って交換ベース１０も右方に移動する。この交換
ベース１０が主軸頭６下方の交換位置に移動した時点で
上記移動が停止され、該交換ベース１０の位置決めが行
われる。この状態で主軸頭６側の主軸アタッチメント１
１が交換ベース１０の支持台１１ａ上に移され、交換ベ
ース１０上の主軸アタッチメント１１が主軸頭６に装着
される。

【００２９】次に上記テーブル駆動機構１２がテーブル
１４をストロークエンドまで左方に移動させ、これによ
り交換ベース１０は待機ステーションＡの連結位置に位
置することとなる。この状態で連結機構２０のコレット
２９と係止ロッド２３との係合が解除され（図８参
照）、連結駆動機構１３の上下動シリンダ３３の伸長に
より進退シリンダ３２のフック３２ｂが係止穴１０ｃに
係合する（図１１参照）。この状態で進退シリンダ３２
が収縮し、これにより交換ベース１０が待避位置に引き
込まれる（図１２参照）とともに、連結機構２０のシリ
ンダ部２２とロッド部２１との連結が解除される（図７
参照）。

【００３０】このように本実施例では、交換ベース１０
をテーブル１４で連結位置と交換位置との間で移動させ
るようにしたので、交換ベース１０を搬送する特別な機
構を不要にでき、それだけ構造が簡単であり、また主軸
側のアタッチメントと次工程用アタッチメントとを同時
に移動させることができ、交換時間の短縮が可能であ
る。

【００３１】また主軸頭６のＹ軸方向ストロークを加工
に必要なストローク以上に延長する必要はなく、加工中
に主軸側アタッチメントと交換ベース側アタッチメント
との干渉が生じることもない。またテーブル１４のＸ軸
方向ストロークについては交換ベース１０の基台１０ａ
を中央カバー１５ｂの収納位置を覆うようにテーブル側
に延長したので、従来のＸ軸ストロークよりわずかの延
長で済む。

【００３２】さらにまた交換ベース１０はアタッチメン
ト交換時のみテーブルに連結されるので、テーブル駆動
機構１２の負担増加を最小限に抑えることができる。ま
た交換ベースは切削位置から離れた位置に待機している
から、切粉や切削油がかかることはなく、従ってこれら
の対策を必要としない。またリニアウェイ８を全長に渡
って保護カバーで覆うことができこの点からも、切粉が
交換ベースあるいは摺動面等に侵入するのを防止でき
る。

【００３３】なお、交換ベース１０に載置するのはアタ
ッチメントに限らず工具を載置し、主軸またはアタッチ
メントに装着されている工具と交換することも可能であ
る。また本発明は門型マシニングセンタに限らずテーブ
ル移動型マシニングセンタにも適用できる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明に係る工作機械の主
軸アタッチメント交換装置によれば、テーブルの移動方
向延長位置に交換ベースの待機ステーションを設け、交
換ベースとテーブルとを連結又は分離する連結手段を設
け、テーブルの移動によって交換ベースを主軸頭の下部
交換位置と待機ステーションとの間で移動させるように
したので、特別の搬送機構を設けることなく、またＹ軸
方向ストロークを延長することなく主軸アタッチメント
の交換が可能であり、交換装置全体の構造を簡素化でき
る効果がある。また、交換時のみ交換ベースをテーブル
に連結するようにしたので、テーブル駆動機構の負担増
を軽減でき、また切粉等の対策が必要になることもな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による工作機械の主軸アタッ
チメント交換装置の正面図である。

【図２】上記実施例交換装置の正面図である。

【図３】上記実施例交換装置の正面図である。

【図４】上記実施例交換装置の正面図である。

【図５】図１のＶ−Ｖ線断面図である。

【図６】上記実施例装置の連結機構部分の一部断面平面
図である。

【図７】上記実施例装置の連結機構部分の断面平面図で
ある。

【図８】上記実施例装置の連結機構部分の断面平面図で
ある。

【図９】上記実施例装置の連結機構部分の断面平面図で
ある。

【図１０】上記実施例装置の連結駆動機構部分の断面正
面図である。

【図１１】上記実施例装置の連結駆動機構部分の断面正
面図である。

【図１２】上記実施例装置の連結駆動機構部分の断面正
面図である。

【符号の説明】

１ 工作機械 ６ 主軸頭 １０ 交換ベース １１ 主軸アタッチメント １４ テーブル ２０ 連結機構（連結手段） Ａ 待機ステーション

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 垂直方向（Ｚ軸方向）及び水平方向（Ｙ
   軸方向）に移動可能に配設され、主軸アタッチメントが
   着脱可能に装着される主軸頭と、該主軸頭と直角の水平
   方向（Ｘ軸方向）に移動可能に支持されたテーブルとを
   備えた工作機械の主軸アタッチメント交換装置におい
   て、上記テーブルの移動方向延長位置に待機ステーショ
   ンを設け、該待機ステーションに複数の主軸アタッチメ
   ントが搭載される交換ベースを上記Ｘ軸方向に移動可能
   に配設し、該交換ベースと上記テーブルとを連結又は分
   離する連結機構を設け、テーブルの移動によって交換ベ
   ースを主軸頭の下部交換位置と待機ステーションとの間
   で移動させるようにしたことを特徴とする工作機械の主
   軸アタッチメント交換装置。