JPH0628828B2 - 自動工具交換装置 - Google Patents

自動工具交換装置

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JPH0628828B2
JPH0628828B2 JP60242328A JP24232885A JPH0628828B2 JP H0628828 B2 JPH0628828 B2 JP H0628828B2 JP 60242328 A JP60242328 A JP 60242328A JP 24232885 A JP24232885 A JP 24232885A JP H0628828 B2 JPH0628828 B2 JP H0628828B2
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祥吾 芹沢
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、工作機械の自動工具交換装置に関する。詳し
くは、チェンジアーム等の可動部に装着された工具の重
量に応じて、その可動部の駆動速度を変化させるように
した装置に関する。
〔背景技術とその問題点〕
従来、自動工具交換装置では、チェンジアームの旋回お
よび進退動作等において、その停止時のショックを防止
すべく、これらの動作速度を交換する工具の最大重量に
応じて決定している。このため、重量の軽い工具交換の
場合、本来は重い工具の速度より高速で短時間で済む
が、重い工具の速度で行われる結果、本来的に必要とさ
れる時間より多くの時間がかかる。
そこで、このような不都合を解消するものとして、特開
昭60−67044号が提案されている。これは、駆動
速度の異なる2種の回路を設け、これをチェンジアーム
に装着された工具の軽重に応じて選択し、例えば重い工
具の場合には低速用の回路を、軽い工具の場合には高速
用の回路をそれぞれ選択し、これによって工具の重量に
応じて動作速度を変化させ、軽い工具の場合のロスタイ
ムをなくそうとするものである。
しかし、このものは、第6図に示す如く、重い工具の場
合、初めから低速駆動させるものであるため、時間がか
かる欠点がある。特に、可動部の動作距離が長い場合、
全体に時間がかかり、高速化に反する欠点がある。
〔発明の目的〕
ここに、本発明の目的は、このような従来の欠点を解消
すべくなされたもので、交換される工具の重量に関係な
く、常に高速で工具交換を行える工作機械の自動工具交
換装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段および作用〕
そのため、本発明では、第3図に示す如く、立ち上がり
は工具の重量に拘わらず高速度で駆動させ、停止位置手
前で減速させる際、工具重量に応じて減速率を変化さ
せ、例えば重い工具の場合には減速率を小さく、逆に軽
い工具の場合には減速率を大きくし、これにより上記目
的を達成しようとするようにしたものである。
具体的には、工具交換を行う可動部に連結された駆動機
構と、この駆動機構を駆動させかつその駆動速度を変化
させる駆動速度可変手段と、前記可動部が停止位置手前
に達したことを検知する減速位置検知手段と、この減速
位置検知手段によって可動部が停止位置手前に達したこ
とが検知された際、可動部に装着された工具の重量に応
じて前記駆動速度可変手段を制御して減速率を変化させ
る制御手段と、を具備したことを特徴としている。
〔実施例〕
第1図は自動工具交換装置のチェンジアームを進退動作
させる進退駆動系を示している。同図において、駆動機
構を構成するチャンジアーム進退用シリンダ1のピスト
ン2で仕切られた両側の室1A,1Bには、電磁式4ポ
ート3位置切換弁3を介して油圧源であるポンプPとタ
ンクTとがそれぞれ接続されている。ピストン2の一端
面側に連結されたピストンロッド4Aには、図示されて
いないが、チェンジアームを有し、かつ軸方向ヘ進退可
能に支持された可動部が連結されている。また、ピスト
ン2の他端面に連結されたピストンロッド4Bの先端に
は、シリンダ1の前進および後退ストローク限の手前に
それぞれ配設された減速位置検知手段としての2つのリ
ミットスイッチ6A,6Bをオンさせる突起5が設けら
れている。
電磁式4ポート3位置切換弁3に対して、減速率が異な
る2つの減速回路11,21がそれぞれ並列に接続され
ている。各減速回路11,21は、電磁式4ポート3位
置切換弁12,22と、減速制御弁13,23とから構
成されている。減速制御弁13は、前記シリンダ1の両
側の室1A,1Bに接続された絞り量が大きい絞り弁1
4A,14Bに対して逆止弁15A,15Bが並列に接
続されて構成されている。また、減速制御弁23は、前
記シリンダ1の両側の室1A,1Bに接続されかつ前記
絞り弁14A,14Bより絞り量が小さい絞り弁14
A,14Bに対して逆止弁25A,25Bが並列に接続
されて構成されている。ここで、前記切換弁3と両減速
回路11,12とにより本実施例の駆動速度可変手段2
0が構成されている。
第2図は自動工具交換装置の駆動系を制御するNC装置
を示している。同NC装置31は、テープリーダ32か
ら与えられる各種指令に基づき、前記電磁式4ポート3
位置切換弁3,12,22を含むチェンジアーム進退駆
動系33およびチェンジアーム旋回駆動系34を駆動さ
せ、指定された工具を工具マガジンの中から取り出し、
それと主軸に取り付けられている工具とを交換させた
後、他の駆動系35を駆動させて主軸を指定された移動
軌跡に従って制御するようになっている。
ここで、指定された工具がチェンジアームに装着された
後、そのチェンジアームを主軸との工具交換位置へ移動
させる際、まず電磁式4ポート3位置切換弁3を第1の
切換位置Pに切り換える。すると、ポンプPからの油
圧が電磁式4ポート3位置切換弁3を通じてシリンダ1
の他方の室1Bへ供給される結果、ピストン2は第1図
中右方へ高速で移動される。
ピストン2の移動によってチェンジアームが工具交換位
置の手前に達すると、ピストンロッド4Bの突起5によ
りリミットスイッチ6Aがオンされる。すると、NC装
置31は、テープリーダ32から与えられた工具重量に
関する補助機能に基づき電磁式4ポート3位置切換弁1
2,22のいずれかを第1の切換位置Pに切り換える
とともに、電磁式4ポート3位置切換弁3を中立位置P
へ切り換える。つまり、チェンジアームに装着された
工具の重量が軽い場合には電磁式4ポート3位置切換弁
12を、重い場合には電磁式4ポート3位置切換弁22
を切換える。
いま、電磁式4ポート3位置切換弁12が第1の切換位
置Pに切り換えられると、ポンプPからの油圧が電磁
式4ポート3位置切換弁12を通じてシリンダ1の他方
の室1Bへ供給される一方、シリンダ1の一方の室1A
の油圧が絞り弁14Bおよび電磁式4ポート3位置切換
弁12を通じてタンクTへ排出される結果、ピストン2
つまりチェンジアームは急激に減速され工具交換へ停止
される。
一方、電磁式4ポート3位置切換弁22が第1の切換位
置Pに切り換えられると、ポンプPからの油圧が電磁
式4ポート3位置切換弁22および逆止弁25Aを通じ
てシリンダ1の他方の室1Bへ供給される一方、シリン
ダ1の一方の室1Aの油圧が絞り弁24Bおよび電磁式
4ポート3位置切換弁22を通じてタンクTに排出され
る結果、ピストン2つまりチェンジアーム1は前記減速
回路11の減速率よりも小さい減速率で徐々に減速され
工具交換位置へ停止される。
このようにして、チェンジアームに工具が装着された位
置から工具交換位置の手前までは、装着された工具の重
量に関係なく高速で移動された後、工具交換位置の手前
から工具重量に応じて減速率が変化される結果、工具重
量に応じた本来最低限必要な時間で移動を完了させるこ
とができる。
なお、工具交換位置から工具マガジンまでの復帰移動
は、前記操作と逆な操作によって行うことができる。
従って、本実施例によれば、チェンジアームに工具が装
着された位置から工具交換位置の手前までは工具重量に
関係なく高速で移動させ、工具交換位置の手前から工具
重量に応じて減速率を変化させるようにしたので、重量
の重い工具でも短時間で動作を完了させることができ
る。
つまり、従来の工具重量に応じて複数回路設ける場合で
は、第6図に示す如く、重い工具の場合初めから低速で
あるため、全体として時間がかかるが、本実施例では第
3図に示す如く、工具交換位置の手前までは高速である
ので、第6図に比べ時間を短縮できる。
なお、停止位置手前から駆動速度を減速させるための手
段としては、上記実施例で述べた構成に限らず、例えば
第4図に示すような構成でもよい。これは、電磁式4ポ
ート3位置切換弁3とポンプPおよびタンクTとの間に
電磁式4ポート2位置切換弁41を設けるとともに、こ
の電磁式4ポート3位置切換弁41が第2の切換位置P
に切り換えられたとき、前記ポンプPからの流体流量
を比例的に制御しながら前記電磁式4ポート3位置切換
弁3を介して前記シリンダ1の室1Aまたは室1Bへ供
給する比例電磁式流量調整弁42を設けたものである。
これによれば、比例電磁式流量調整弁42によってポン
プPからの流体流量を比例的に制御できるため、前記実
施例のように工具重量の軽重に応じて移動速度が2段階
に限られてしまうことがなく、工具重量に応じて駆動速
度を無段階的に可変できる利点がある。しかも、工具重
量に応じてそれぞれ別回路を設ける必要がない。
また、チェンジアームを移動させる駆動機構としては、
上記実施例で述べたシリンダに限らず、例えば送りねじ
軸であってもよい。送りねじ軸構造の場合には、第5図
に示す如く、チェンジアームを旋回可能に取り付けた部
材50に送りねじ軸51を螺合し、この送りねじ軸51
に複数の歯車52,53を介してサーボモータ54を連
結し、このサーボモータ54の回転により送りねじ軸5
1を介してチェンジアームを移動させるようにしてもよ
い。この場合、減速位置検知手段としては、上記実施例
で述べたリミットスイッチに限らず、サーボモータ54
にその回転角を検出するロータリエンコーダやレゾルバ
等の回転角検出器55を設け、この回転角検出器55に
よって得られた回転角データからチェンジアームの移動
位置を算出し、そのチェンジアームが停止位置手前に達
したとき前記切換弁を切り換えるようにすれば、前記実
施例と同様な効果を奏することができる。
また、上記実施例では、NCテープから得られる補助機
能によって工具重量の軽重を指令したが、例えば第2図
の破線で示す如く、記憶装置36に各工具番号に対応し
てその工具に関するデータとともに重量に関するデータ
を記憶させ、いずれかの工具番号が指定された際、その
工具の重量に関するデータを読み出し、これに基づいて
減速率を変化させるようにしてもよい。
また、上記実施例では、チェンジアームの進退動につい
て述べたが、チェンジアームの旋回動についても同様に
適用できる。更に、チェンジアームと主軸との間に、搬
送装置やコンベア装置を設けた自動工具交換装置にあっ
ても、その搬送装置やコンベア装置の停止位置手前から
の減速速度を工具重量に応じて制御することもできる。
〔発明の効果〕
以上の通り、本発明によれば、工具重量に関係なく、工
具交換動作を高速に行える工作機械の自動工具交換装置
を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の自動工具交換装置の進退駆動系を示す
油圧回路図、第2図はその駆動系を制御するNC装置を
示すブロック図、第3図は第1図および第2図の装置に
よって工具交換を行う際のチェンジアームの移動速度と
時間との関係を示す図、第4図はチェンジアーム進退駆
動系の他の実施例を示す図、第5図はチェンジアーム進
退駆動系の更に他の実施例を示す図、第6図は従来の工
具交換装置における可動部の移動速度と時間との関係を
示す図である。 1……駆動機構としてのシリンダ、3……切換弁として
の電磁式4ポート3位置切換弁、6A,6B……減速位
置検知手段としてのリミットスイッチ、11,21……
減速回路、31……制御装置としてのNC装置、36…
…記憶装置、42……駆動速度可変手段としての比例電
磁式流量調整弁、51……駆動機構としての送りねじ
軸、54……駆動速度可変手段としてのサーボモータ、
55……減速位置検知手段としての回転角検出器。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】工具交換を行う可動部に連結された駆動機
    構と、 この駆動機構を駆動させかつその駆動速度を変化させる
    駆動速度可変手段と、 前記可動部が停止位置手前に達したことを検知する減速
    位置検知手段と、 この減速位置検知手段によって可動部が停止位置手前に
    達したことが検知された際、可動部に装着された工具の
    重量に応じて前記駆動速度可変手段を制御して減速率を
    変化させる制御手段と、 を具備したことを特徴とする自動工具交換装置。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項において、前記駆動
    機構を、シリンダとしたことを特徴とする自動工具交換
    装置。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第1項において、前記駆動
    機構を、送りねじ軸としたことを特徴とする自動工具交
    換装置。
  4. 【請求項4】特許請求の範囲第2項において、前記駆動
    速度可変手段を、前記シリンダと油圧源とを切換接続す
    る切換弁と、この切換弁に並列に接続され前記シリンダ
    による可動部の駆動速度を異なる減速率で減速させる複
    数の減速回路とを含んで構成したことを特徴とする自動
    工具交換装置。
  5. 【請求項5】特許請求の範囲第3項において、前記駆動
    速度可変手段を、前記送りねじ軸を回転させるサーボモ
    ータで構成したことを特徴とする自動工具交換装置。
  6. 【請求項6】特許請求の範囲第1項ないし第5項のいず
    れかにおいて、前記減速位置検知手段を、リミットスイ
    ッチとしたことを特徴とする自動工具交換装置。
  7. 【請求項7】特許請求の範囲第5項において、前記減速
    位置検知手段を、サーボモータの回転角から可動部の位
    置を求める回転角検出器としたことを特徴とする自動工
    具交換装置。
  8. 【請求項8】特許請求の範囲第1項ないし第7項のいず
    れかにおいて、前記制御手段は、可動部に装着される工
    具番号が指定された際、記憶装置の中から指定された工
    具番号に対応する工具の重量に関するデータを読み出
    し、このデータに基づいて駆動速度可変手段を制御する
    よう構成されていることを特徴とする自動工具交換装
    置。
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