JPH0727735U

JPH0727735U - 自動工具交換装置のカバー開閉装置

Info

Publication number: JPH0727735U
Application number: JP6149693U
Authority: JP
Inventors: 利雄坪田; 三貴男竹内; 久司鳴海
Original assignee: 日立精機株式会社
Priority date: 1993-10-20
Filing date: 1993-10-20
Publication date: 1995-05-23

Abstract

(57)【要約】【目的】自動工具交換を短時間のうちにスムースに行
うことができる自動工具交換装置を提供する。【構成】工作機械１の加工領域７内に、かつ、工作機
械の基部に配設される工具交換装置基体と、この工具交
換装置基体に、前記工作機械の主軸５との工具交換位置
Ｐ₁と前記主軸近傍の待機位置Ｐ₂とのあいだを進退移
動自在に設けられ、複数の工具を貯蔵するとともに所定
の工具を所定の工具交換用割出し位置に割出す工具貯蔵
マガジン２１を囲繞するカバー２６の開閉カバー２７を
開閉させる装置であって、前記工具交換装置基体に設け
られ、前記開閉カバーを開閉動作させるカム溝が形成さ
れたカムと、前記開閉カバーに設けられ、前記工具貯蔵
マガジンが前記主軸との工具交換位置に移動するとき前
記カム溝に係合し、前記カム溝に沿って前記開閉カバー
を開閉させるカム従動子とを備え、前記工具貯蔵マガジ
ンが前記待機位置と前記工具交換位置との間を進退移動
するとき、この進退移動に連動して前記開閉カバーを開
閉動作させるようにした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は工作機械の自動工具交換装置に係り、特にスプラッシュカバー等により囲まれた加工領域内に工具貯蔵マガジンを配設するアームレス自動工具交換方式の工作機械の自動工具交換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

マシニングセンタ等の工作機械の自動工具交換装置（以下、ＡＴＣと記載）は、多数の工具を貯蔵する工具貯蔵マガジン（以下、工具マガジンと記載）を備えている。この工具マガジンの待機位置と工具交換位置に位置決めされた主軸の位置との間で自動工具交換動作を行う。

【０００３】工具の装着された主軸を回転させてワーク（被加工物）の加工を行うが、この加工作業の際に、クーラント（切削油剤）及び切粉などが加工領域に飛散する。そのため、この飛散が生じる加工領域をスプラッシュカバー等により囲って工作機械周囲の環境を汚染させないとともに、作業者の安全を確保するようにしている。工作機械の自動工具交換装置には、工具マガジンを加工領域内に設け、工具マガジンと主軸との間で工具を直接交換するアームレス方式のものがある。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

アームレス方式ＡＴＣでは、工具マガジンが加工領域内で待機しているので、工具マガジンに保持された工具にクーラント及び切粉などの飛散物の付着が生じ、特に、主軸に装着するための工具シャンク部に飛散物が付着すると、工具の主軸への装着精度すなわち工具先端刃先部のフレ精度を低下させ、ワークの加工精度を低下させてしまう。

【０００５】また、飛散物が主軸と工具シャンク部とのあいだに挟まった状態で工具クランプ動作を行うと、主軸の工具装着部に傷をつけるおそれも生じる。さらに、工具装着部に傷をつけてしまった場合には、飛散物の付着の有無に関係なく、工具刃先部のフレ精度低下や他の工具シャンク部への傷の転写などを生じる。また、工具交換時間はできるだけ短縮したほうが、工作機械の非切削時間の短縮化が図れる。飛散物より工具マガジン及び工具を遮蔽するためのカバーを開閉させるための動作は、工具マガジンの進退動作と連動させたほうがよい。

【０００６】本考案は、このような課題を解決するためになされたもので、以下の目的を達成する。本考案の目的は、アームレス方式自動工具交換装置において、工具貯蔵マガジン及び工具を付着物を付着させないため囲繞するように設けられるカバー装置の開閉カバーの開閉動作を工具マガジンの進退動作に連動させることができる工作機械の自動工具交換装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上述の目的を達成するため、本考案の自動工具交換装置のカバー開閉装置は、工作機械の加工領域内に、かつ、前記工作機械の基部に配設される工具交換装置基体と、この工具交換装置基体に、前記工作機械の主軸との工具交換位置と前記主軸近傍の待機位置とのあいだを進退移動自在に設けられ、複数の工具を貯蔵するとともに所定の工具を所定の工具交換用割出し位置に割出す工具貯蔵マガジンを囲繞するカバーの開閉カバーを開閉させる装置であって、前記工具交換装置基体に設けられ、前記開閉カバーを開閉動作させるカム溝が形成されたカムと、前記開閉カバーに設けられ、前記工具貯蔵マガジンが前記主軸との工具交換位置に移動するとき前記カム溝に係合し、前記カム溝に沿って前記開閉カバーを開閉させるカム従動子とを備え、前記工具貯蔵マガジンが前記待機位置と前記工具交換位置とのあいだを進退移動するとき、この進退移動に連動して前記開閉カバーを開閉動作させるようにしたものである。

【０００８】

【作用】本考案においては、主軸に装着された工具でワークを加工している間は、工具貯蔵マガジンは加工領域内の待機位置側に移動している。この時、工具貯蔵マガジンに貯蔵された工具は、開閉カバーで開口部が遮蔽されたマガジンカバーにより囲繞されているので、加工作業によりクーラントや切粉などが飛散しても飛散物がカバー装置内の工具に付着することはない。

【０００９】主軸の工具による加工工程が終了すると、主軸回転及びクーラント供給が停止され切粉の発生もなくなる。この状態で、工具貯蔵マガジンは待機位置から工具交換位置へ移動するが、カム装置を介して前記移動動作に連動させて開閉カバーを回動させたので、カバー装置の開口部が自動的に開口する。

【００１０】従って、工具貯蔵マガジンは、工具交換位置で主軸から現在の工具を引抜いたのち次の工具を主軸に装着し、待機位置に戻る。この待機位置に移動するとき開閉カバーはカム装置により移動動作に連動して回動し、カバー装置の開口部を遮蔽する。こうして主軸に装着された次の工具を用いた加工工程の加工作業を開始することができる。

【００１１】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図１から図６を参照して説明する。図１は本考案に係るアームレスＡＴＣを備えた工作機械の平面図、図２はアームレスＡＴＣの側面図である。図１，図２に示すように、本実施例は工作機械として縦型マシニングセンタ（以下、ＭＣと記載）１の場合を示している。

【００１２】ＭＣ１の基部としてのベッド２には、コラム３がサーボモータ３ａによってＹ軸方向に移動自在に立設しており、コラム３には主軸頭４がサーボモータ（図示せず）によりＺ軸方向に移動可能に支持されている。主軸頭４には主軸５が回転自在に支持され、この主軸５に工具が着脱自在に装着可能になっている。主軸頭４と対向する位置には、ワークが取付けられるテーブル６が前記Ｙ，Ｚ軸と直交するＸ軸方向にサーボモータ（図示せず）により移動自在になっている。

【００１３】ＭＣ１の加工領域はスプラッシュカバー８により囲まれており、加工時の切粉及びクーラントなどの外部への飛散を防止している。このスプラッシュカバー８の前面には開閉扉９が設けてあり、ワーク交換作業を可能にしている。また、開閉扉９の近傍には、押ボタンスイッチやキーボードからなる入力手段と、ＣＲＴ等からなる表示手段とを有する操作盤１０が設けられている。加工領域７の主軸頭４近傍にはアームレス方式のＡＴＣ（以下、アームレスＡＴＣと記載）２０が設けられており、アームレスＡＴＣ２０の工具マガジン２１は、複数の工具を貯蔵して主軸５との工具交換位置Ｐ₁と主軸５近傍の待機位置Ｐ₂とのあいだを進退移動して、主軸５に対して自動工具交換動作を行う。

【００１４】図２に示すように、工具マガジン２１は、ベッド２に立設固定された支持フレーム２２，横フレーム２２ａ等の工具交換装置基体により支持されてテーブル６の上方に位置している。工具マガジン２１には、工具マガジン２１に貯蔵された工具２３を囲繞するように形成されたカバー装置２４が取付けられている。カバー装置２４は、自動工具交換動作のときに、開口部２５（図５）を覆っている開閉カバー２７を工具交換位置への移動動作に連動させて開口し、工具２３を主軸に着脱するとき、主軸頭４の前部とカバー装置２４とが干渉するのを防止している。

【００１５】図３はＡＴＣの縦断面図、図４は図３のIV−IV線断面図、図５は図３の平面図、図６は図３のVI−VI線断面図である。図３乃至図６に示すように、工具マガジン２１は待機位置Ｐ₂と工具交換位置Ｐ₁との間を進退動する（矢印Ｂ）。また工具マガジン２１が工具交換位置Ｐ₁ にある時に、工具２３を把持するためのホルダ部３０ａを所定間隔ごとの外周部に設けたマガジン本体３０を昇降移動させることにより、主軸５に対して工具２３を着脱するようになっている。

【００１６】図３に示すように、横フレーム２２ａには、上下一対の互いに平行なガイドレール３１が矢印Ｂ（図１，図４）と平行な方向に取付けられており、工具マガジン２１に設けられた上下一対の互いに平行なスライド部材３２がガイドレール３１に移動可能に係合している。スライド部材３２は、工具マガジン２１の基部をなすブラケット３３に固定されている。

【００１７】ブラケット３３の内部の中心Ｃには、縦方向に配設されたシャフト３４が軸方向に移動自在に嵌合している。ブラケット３３の上部に設けられた昇降シリンダ３５が、シャフト３４の上端部を支持するとともにシャフト３４を介してマガジン本体３０，工具２３等を上下方向（Ｚ軸方向）に昇降動作させる。

【００１８】シャフト３４の下端部３４ｂには、マガジン本体３０が回動可能に取付けられている。マガジン本体３０は、ブラケット３３に取付けられた割出しモータ３６とゼネバカムを有する割出し機構３６ａとにより所要角度回動することにより、目的とする工具２３又は空のホルダ部３０ａを工具マガジン２１のマガジン側工具交換位置Ｍ₁の位置に移動させる。

【００１９】図３及び図４に示すように、横フレーム２２ａには、ブラケット３３にピストンロッド３７ａが連結部材３３ａを介して連結された進退シリンダ３７が矢印Ｂと平行な方向に取付けられている。この進退シリンダ３７を動作させることにより、ガイドレール３１とスライド部材３２とが係合しながら移動して、工具マガジン２１は矢印Ｂ方向に進退移動する。

【００２０】図３に示すように、マガジンカバー２６は、互いに平行な底板３８及び上板３９と、底板３８及び上板３９に一体的に固定された多角形状の側板４０とにより構成され、上板３９はブラケット３３の下面側に固定されている。マガジンカバー２６は、マガジン本体３０とともに工具２３が昇降動作しても十分に工具２３を内部に収納できる形状になっている。

【００２１】マガジンカバー２６の開口部４１には、シャフト３４の中心Ｃと同心の部分円筒状の開閉カバー２７が設けられており、この開閉カバー２７により開口部４１を覆って密閉構造のカバー装置２４にしている。開閉カバー２７は、底板４４と、これに平行で且つ傾斜面４５を有する上板４６と、両方の板４４，４６に一体的に固定された側板４７とにより構成されている。

【００２２】マガジンカバー２６の底板３８と開閉カバー２７の底板４４とのあいだには、リンクボール５０が取付けられている。開閉カバー２７は、リンクボール５０の球部を中心にすなわち中心Ｃの回りに回動自在に支持されている。

【００２３】開閉カバー２７の上板４６にはステー５３が取付けられており、ステー５３は軸受５４を介してブラケット３３に回動自在に支持されている。これにより、開閉カバー２７の上部が中心Ｃ回りに回動自在に支持される。なお、マガジンカバー２６の上板３９と開閉カバー２７の上板４６とが接触することを防止するために、上板４６には上板３９の下面に摺接するシューが取付けられている。

【００２４】マガジンカバー２６の開口部４１の一方の縁部にはフランジ５６が形成されている。一方、開閉カバー２７にもフランジ５６と対向する縁部にフランジ５７が形成されている。このフランジ５６，フランジ５７は、上板３９，上板４６上の切粉が開閉カバー２７の動作中に落下するのを防止している。

【００２５】次に、開閉カバー２７を開閉させる機構について説明する。本実施例では開閉する機構として、工具マガジン２１の進退動作により開閉カバー２７を回動させて開口部２５を開閉させるカム装置を使用している。

【００２６】カム装置は、横フレーム２２ａに取付けられ、緩和曲線を含むカム曲線のカム溝６０が形成されたカム６１と、開閉カバー２７側に取付けられてカム溝６０に係合するカム従動子（カムフォロア）６２とを備えている。カム溝６０はカム６１の下面に形成されており、開閉カバー２７の上板４６に固定されたステー５３には、上方に向けて突設されたカム従動子６２のローラ６４が、カム溝６０内に転動自在に嵌合している。

【００２７】図６に示すように、カム従動子６２を弾性部材としての引張りばね６５により付勢して、カム従動子６２をカム溝６０に常時圧接させている。即ち、マガジンカバー２７の中心位置近くに固定された係止片６６とカム従動子６２との間に引張りばね６５を介装させて開閉カバー２７を常に閉方向に付勢することにより、カム従動子６２のローラ６４をカム溝６０の内壁面に常に圧接させている。これにより、カム従動子６２は、移動中にガタついたり異音を発生したりすることなく滑らかにカム溝６０内を転動する。

【００２８】したがって、工具マガジン２１が待機位置Ｐ₂にある時には開閉カバー２７を閉状態にするが、工具マガジン２１が待機位置Ｐ₂から工具交換位置Ｐ₁に向かって移動すると、これに連動してカム従動子６２はカム溝６０内を位置Ｐ₂'から位置Ｐ₁'へと移動する。これにより開閉カバー２７は、中心Ｃ回りに図５の反時計方向に回動して開口部２５を開放する。このように、カム装置を設けることにより、工具マガジン２１の進退移動に連動して開閉カバー２７を回動させたので、自動工具交換時間を短くすることができる。

【００２９】次に、本実施例の動作について説明する。工具マガジン２１が待機位置Ｐ₂にある時は引張りばね６５の付勢力により開閉カバー２７は閉状態になっており、カバー装置２４は密閉されている。この状態で、工具が取付けられた主軸５を回転駆動するとともに、テーブル６，コラム３及び主軸頭４をそれぞれＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に相対移動制御することにより、テーブル６上に載置されたワークを加工する。この時、クーラントや切粉などが飛散して加工領域７にある工具マガジン２１にも飛散するが、カバー装置２４が密閉されているので、カバー装置２４内の工具２３や工具マガジン駆動部に飛散物が付着することはない。

【００３０】前記加工工程が終了した後、次工程の加工がある場合には、所望の他の工具に自動工具交換動作を行う。主軸５の回転及びクーラントの供給の停止を行った後、主軸オリエンテーション動作を行い、主軸５及び主軸５に装着された工具を所定の回転方向角度位置に位置決めする。現在、主軸５に装着されている工具を受け取り把持する所定の空のホルダ部３０ａをマガジン側工具交換位置Ｍ₁に位置させるため、工具マガジン２１のマガジン本体３０を割出しモータ３６により割出し動作させる。

【００３１】進退シリンダ３７をピストンロッド３７ａが伸長する方向に移動させ、ブラケット３３，マガジン本体３０，カバー装置２４等からなる工具マガジン２１を、待機位置Ｐ₂から工具交換位置Ｐ₁に移動させる。この移動動作の際、開閉カバー２７がカム６１とカム従動子６２とにより引張りばね６５の付勢力に抗して図６の反時計回り方向に回動し、開口部２５が開口する。この開口部２５により、主軸頭４の前部とカバー装置２４との干渉が回避できる。空のホルダ部３０ａは、主軸５に装着されている工具の被把持部と係合する。

【００３２】主軸５の工具クランプ・アンクランプ機構により工具をアンクランプ状態にし、ホルダ部３０ａに工具を把持させる。昇降シリンダ３５によって、マガジン本体３０を下降させ、工具を主軸５の工具装着部より引き抜く。割出しモータ３６により、マガジン本体３０に割出し動作させ、所望の工具を把持しているホルダ部３０ａをマガジン側工具交換位置Ｍ₁に位置させる。昇降シリンダ３５によりマガジン本体３０を上昇させ、主軸５の工具装着部に工具を挿入する。工具を工具クランプ・アンクランプ機構により主軸５にクランプさせる。

【００３３】進退シリンダ３７をピストンロッド３７ａが縮退する方向に移動させ、ブラケット３３，マガジン本体３０，カバー装置２４等からなる工具マガジン２１を、工具交換位置Ｐ₁から待機位置Ｐ₂に移動させる。この移動動作の際、開閉カバー２７がカム６１とカム従動子６２とにより図６の時計回り方向に回動し、開口部２５を遮蔽する。このとき、引張りばね６５により開閉カバー２７は遮蔽方向に常時付勢されている。自動工具交換動作終了後、次工程の加工を行う。

【００３４】以上説明したように本実施例では、主軸５の近くに工具マガジン２１を配置して、工具マガジン２１の移動距離を短くし、また工具マガジン２１の進退動作に開閉カバー２７の回動動作を連動させたので、工具交換時間が短くなる。

【００３５】カム溝６０を、緩和曲線を含むカム曲線で形成したので、カム従動子６２の動き始めと終わりに衝撃，振動及び音などが発生しない。したがって、カム従動子６２を高速で移動させることができ、工具交換時間をさらに短縮することができる。

【００３６】また、工具マガジン２１に貯蔵された工具２３の工具シャンク部２３ｂは清浄な状態が保たれるので、主軸５に対する工具の装着精度を高精度に維持することができる。また、工具２３及びマガジン駆動部は、カバー装置２４により覆われた全閉カバー構造であり、自動工具交換動作時のみ必要箇所を開閉カバー２７により開くようにしているので、工具２３やマガジン駆動部はクーラントや切粉から保護されることとなり、自動工具交換動作の信頼性が著しく高まる。

【００３７】ところで、前記実施例は加工領域７をスプラッシュカバー８等により覆った場合を示したが、スプラッシュカバー８を設けない場合であってもよい。なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

【００３８】

【考案の効果】

本考案は上述のように構成したので、自動工具交換を短時間のうちにスムースに行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本考案の一実施例を示す図で、自動工具
交換装置を備えた工作機械の平面図である。

【図２】自動工具交換装置の側面図である。

【図３】自動工具交換装置の縦断面図である。

【図４】図３のIV−IV線断面図である。

【図５】図３の平面図である。

【図６】図３のVI−VI線断面図である。

【符号の説明】

１マシニングセンタ（工作機械）２ベッド（基部）５主軸７加工領域８スプラッシュカバー２０自動工具交換装置（ＡＴＣ）２１工具貯蔵マガジン２２支持フレーム（工具交換装置基体）２２ａ横フレーム（工具交換装置基体）２３工具２５開口部２６マガジンカバー２７開閉カバー６０カム溝６１カム６２カム従動子６５引張りばね（弾性部材）Ｐ₁ 工具交換位置Ｐ₂ 待機位置

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】工作機械の加工領域内に、かつ、前記工
作機械の基部に配設される工具交換装置基体と、この工具交換装置基体に、前記工作機械の主軸との工具
交換位置と前記主軸近傍の待機位置とのあいだを進退移
動自在に設けられ、複数の工具を貯蔵するとともに所定
の工具を所定の工具交換用割出し位置に割出す工具貯蔵
マガジンを囲繞するカバーの開閉カバーを開閉させる装
置であって、前記工具交換装置基体に設けられ、前記開閉カバーを開
閉動作させるカム溝が形成されたカムと、前記開閉カバーに設けられ、前記工具貯蔵マガジンが前
記主軸との工具交換位置に移動するとき前記カム溝に係
合し、前記カム溝に沿って前記開閉カバーを開閉させる
カム従動子とを備え、前記工具貯蔵マガジンが前記待機位置と前記工具交換位
置とのあいだを進退移動するとき、この進退移動に連動
して前記開閉カバーを開閉動作させるようにしたことを
特徴とする自動工具交換装置のカバー開閉装置。