JPH08141863A - 自動工具交換装置を有する工作機械 - Google Patents

自動工具交換装置を有する工作機械

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JPH08141863A
JPH08141863A JP6309926A JP30992694A JPH08141863A JP H08141863 A JPH08141863 A JP H08141863A JP 6309926 A JP6309926 A JP 6309926A JP 30992694 A JP30992694 A JP 30992694A JP H08141863 A JPH08141863 A JP H08141863A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 工具マガジンと交換アームユニットの駆動装
置を共通して大幅なコストダウンと省スペースを可能と
する自動工具交換装置を有する工作機械の提供。 【構成】 工具マガジン８のマガジンポット４１を有す
る回転ドラム４０を駆動する第２駆動ギア２６と、交換
アームユニット９の板カム１５，１６を有するカム駆動
軸１８を駆動する第１駆動ギア３９と選択的に噛合する
ギア２９Ａ，２９Ｂを一体に有するシフトギア２９を、
流体圧シリンダ３４により軸方向移動して噛合のかけ外
しを行い、一個の駆動モータ３２により工具マガジン８
と交換アームユニット９の両方の駆動を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は工具マガジンと交換アー
ムユニットからなる自動工具交換装置を有する工作機械
に関するものである。更に詳しくは単一モータにより工
具マガジンと交換アームユニットとを駆動する自動工具
交換装置を有する工作機械に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、工具マガジンと交換アームとは機
能的に分離独立しているので、それぞれ独立した駆動装
置を有している。例えばカム駆動方式の交換アームユニ
ットの場合は駆動モータが一個必要であり、ＮＣ駆動方
式の交換アームユニットの場合は旋回用と抜き差し用に
それぞれ一個、計２個の駆動モータが必要である。一方
工具マガジンにも専用の駆動モータが必要であり、自動
工具交換装置全体として２個又は３個の駆動モータが必
要であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術で述べた駆
動モータを２個又は３個必要とする自動工具交換装置
は、駆動モータの数だけ駆動部材が複雑となりコスト高
になるという問題を有している。本発明はこのような問
題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところ
は、工具マガジンのマガジンポットの割出動作と交換ア
ームユニットの工具交換アームの工具交換動作とは同時
に行うことがないのに着目し、一個の駆動モータで両方
の駆動を行うことによりコストダウンを可能とする自動
工具交換装置を有する工作機械を提供しようとするもの
である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明における自動工具交換装置を有する工作機械
は、複数のマガジンポットを環状に配し指定の前記マガ
ジンポットを工具交換位置に割出す工具マガジンと、前
記工具マガジンと主軸との間に前記主軸と平行な軸のま
わりで旋回及び軸方向移動可能に設けられた工具交換ア
ームを有する交換アームユニットとを備える自動工具交
換装置において、前記交換アームユニットの工具交換動
作用の第１駆動ギアと前記マガジンポットの前記第１駆
動ギアと平行な旋回割出し用の第２駆動ギアとに選択的
に噛合する軸方向移動可能なシフトギアと、該シフトギ
アの噛合の切り換えを行う駆動部材と、前記シフトギア
を回転する駆動モータとからなり、工具マガジンのマガ
ジンポットの割出動作と交換アームユニットの工具交換
アームの工具交換動作とを単一モータにより行うように
したものである。
【０００５】またシフトギアを一方の駆動ギアに噛合さ
せたとき前記シフトギアの移動に連動して他方の駆動ギ
アの回転を規制するロック部材を設けたものである。
【０００６】
【作用】主軸装着工具による切削加工の一区割が終わ
り、ＮＣより工具交換指令が出ると、駆動部材によりシ
フトギアが交換アームユニット側の第１駆動ギアと噛合
し、駆動モータの回転で工具交換アームの旋回と抜き差
し動作（軸方向移動）が行われる。この工具交換により
使用済工具がマガジンポットに返却されると、駆動部材
によりシフトギアが工具マガジン側の第２駆動ギアと噛
合すると同時にロックピンにより第１駆動ギアの回転が
拘束されて交換アームユニットの動作がロックされ、マ
ガジンポットが旋回して次に必要な工具が工具マガジン
の工具交換位置に割出される。
【０００７】
【実施例】以下本発明の自動工具交換装置を有する工作
機械の実施例について図面にもとづいて説明する。図４
の立形マシニングセンタにおいて、ベッド１上の前後
（Ｙ軸）方向の案内上にサドル２が移動位置決め可能に
載置され、サドル２上の左右（Ｘ軸）方向の案内上にテ
ーブル３が移動位置決め可能に載置されている。
【０００８】ベッド１の後側にコラム４が立設されてい
て、コラム４の前面の上下（Ｚ軸）方向の案内に沿って
主軸頭５が移動位置決め可能に載架されている。主軸頭
５には図示しない複数の軸受により主軸６が回転可能に
支持されていて、主軸６先端の図示しないテーパ穴に工
具を取着した工具ホルダ７が着脱可能に装着されてい
る。
【０００９】コラム４の主軸頭の左側に図２に示すよう
に回転ドラム４０の外周に複数の工具ホルダ７を主軸６
と直角にして貯蔵するマガジンポット４１を有し、ＮＣ
の指定するマガジンポット４１を下側の工具交換位置に
割出し、ここで空圧又は油圧用シリンダ４２により９０
°旋回して主軸６と平行な姿勢で待機させる工具マガジ
ン８が取着されており、この工具マガジン８と主軸頭５
の間に交換アームユニット９が取着されている。
【００１０】交換アームユニット９は図１〜図３に示す
ように、ユニット本体１１に旋回中心軸１２が複数の軸
受により主軸６と平行に回転のみ可能に支持されてい
て、旋回中心軸１２の下端部に一体に設けられているス
プライン軸部１２ａに上下動可能に嵌合されるスプライ
ン穴１３ａを有するスリーブ１３が旋回及び軸方向移動
可能に支持されている。スリーブ１３の下端にツイーン
形の工具交換アーム１４が直角に取着されていて、スリ
ーブ１３の上側に環状溝１３ｂが刻設されている。
【００１１】更にユニット本体１１には旋回中心軸１２
と直角にカム駆動軸１８が複数の軸受により回転のみ可
能に支持されていて、このカム駆動軸１８の外周に図示
しないカム溝を有する板カム１５と側面にカム溝１６ａ
を有する板カム１６とが隣接して図示ないキーを介して
嵌着されている。そして板カム１５外周のカム溝に係合
する複数のローラフオロア１７ａが外周等間隔かつ放射
状に枢支されているフオロアローラ集合体１７が、前記
旋回中心軸１２に図示しないキーを介して嵌着されてい
て、板カム１５の回転で旋回中心軸１２を介して工具交
換アーム１４が９０°と１８０°間欠的に旋回するよう
になっている。
【００１２】更に、ユニット本体１１に一体に突設され
ているブラケット１９にレバー２１の後端部がピン２２
により旋回可能に支持されていて、レバー２１の先端部
に前記スリーブ１３の環状溝１３ｂに係合するローラフ
オロア２３が、またレバー２１の後端寄り位置に前記板
カム１６の側面のカム溝１６ａに係合するローラフオロ
ア２４がそれぞれ枢支されている。そして板カム１６の
回転によりレバー２１が旋回し、スリーブ１３を介して
工具交換アーム１４が軸方向移動（抜き差し）するよう
になっている。
【００１３】前記カム駆動軸１８のユニット本体１１よ
り突出する部分にギア２５が図示しないキーを介して嵌
着されており、工具マガジン８のマガジンポット４１を
有する回転ドラム４０に同心に固着のギア４３と噛合す
る駆動ギア２６が前記ギア２５と平行に設けられてい
る。
【００１４】一方、工具マガジン８の図示しないマガジ
ンフレームに駆動装置２７が取着されていて、この駆動
装置２７にスプライン軸部２８ａを一体に有する回転軸
２８が回転可能に支持されており、スプライン軸部２８
ａにスプライン穴を有するシフトギア２９が軸方向移動
可能に嵌合されている。シフトギア２９は工具ホルダ駆
動用のギア２９Ａと交換アームユニット駆動用のギア２
９Ｂとを一体に有し、シフタ用外周溝２９ａが刻設され
ている。
【００１５】回転軸２８には端部にベベルギア３１が図
示しないキーを介して嵌着されていて、駆動モータ３２
の出力軸３２ａに嵌着されるベベルギア３３に前記ベベ
ルギア３１が噛合されている。更に駆動装置２７には空
圧又は油圧用の流体圧シリンダ３４が回転軸２８と平行
に取着されていて、流体圧シリンダ３４のピストン３５
と一体のピストンロッド３６の先端に前記外周溝２９ａ
と係合するシフタ３７が固着されており、シフタ３７の
外周溝２９ａとの係合部より離れた位置にロックピン３
８が両側に突出するように回転軸２８と平行に植設され
ている。
【００１６】そしてギア２９Ａは回転ドラム４０に固着
のギア４３と噛合する駆動ギア２６と、またギア２９Ｂ
はカム駆動軸１８に嵌着されるギヤ２５と噛合する駆動
ギア３９（中間ギアと呼ぶ）と、それぞれ選択的に噛合
されるようになっており、中間ギア３９の側面に止まり
穴３９ａが、また駆動ギア２６の側面に止まり穴２６ａ
がそれぞれ穿設されていて、ギア２９Ａが駆動ギア２６
と噛合したとき中間ギア３９の止まり穴３９ａに前記ロ
ックピン３８が係合してカム駆動軸１８の回転を拘束
し、ギア２９Ｂが中間ギア３９と噛合したとき駆動ギア
２６の止まり穴２６ａに前記ロックピン３８が係合して
回転ドラム４０の回転を拘束するようになっている。
【００１７】尚、上述の交換アームユニット側又は工具
マガジン側の動きを拘束する部材は、必ずしもロックピ
ンとする必要はなく、同様のロック作用を有するもので
あれば代替可能なことは勿論である。
【００１８】続いて本実施例の作用について説明する。
今、主軸６に装着されている工具ホルダ７によるワーク
Ｗに対する切削加工が終了したところである。そして工
具マガジン８のマガジンポット４１に貯蔵する次に使用
する工具ホルダ７が下側の工具交換位置に割出され、流
体圧シリンダ４２により９０°旋回して主軸６と平行か
つ下側を向いて待機し、工具交換アーム１４は上昇端位
置にてＹ軸方向を向いて待機している。
【００１９】主軸頭５がＺ軸方向上側に移動して指定の
工具交換位置に位置決めされて、ＮＣより工具交換指令
が出力されると、流体圧シリンダ３４の後室に圧力流体
が供給されて、ピストン３５，ピストンロッド３６，シ
フタ３７を介してシフトギア２９が軸方向移動し、ギア
２９Ｂが中間ギア３９と噛合し、同時にロックピン３８
が止まり穴３９ａから抜き取られて交換アームユニット
９側の回転が自由となり、ロックピン３８が止まり穴２
６ａに挿入されて工具マガジン８側の回転が規制され
る。
【００２０】次いで駆動モータ３２が回転しベベルギア
３３，３１を介して回転軸２８が回転され、更にギア２
９Ｂ，中間ギア３９，ギア２５，カム駆動軸１８を介し
て板カム１５，１６が回転する。この板カム１５の回転
によりフオロアローラ集合体１７を介して旋回中心軸１
２が９０°旋回し、工具交換アーム１４両端の把持爪で
主軸６に嵌着される使用済の工具ホルダ７と、マガジン
ポット４１に装着されて待機中の次の工具ホルダ７とが
同時に把持される。このとき板カム１６も板カム１５と
ともに回転しているが側面のカム溝１６ａのローラフオ
ロア２４当接部はカム回転中心に対して同心円部に位置
しているため工具交換アーム１４の軸方向移動は行われ
ない。
【００２１】続く板カム１５，１６の回転で、板カム１
６のカム溝１６ａのローラフオロア当接部が偏心部に移
ってレバー２１を介して工具交換アーム１４が旋回中心
軸方向下側に移動し、両端に把持する工具ホルダ７，７
を主軸６とマガジンポット４１から同時に抜き取る。こ
のとき板カム１５の外周カム溝のローラフオロア１７ａ
当接部がリードのない直線部に移っていて、工具交換ア
ーム１４の旋回は行われない。
【００２２】次いで、板カム１５の外周カム溝がリード
部に移って工具交換アーム１４が１８０°旋回し、把持
する両工具ホルダ７，７の位置が入れ替わり、板カム１
６側面のカム溝１６ａのローラフオロア２４当接部が偏
心部に移って工具交換アーム１４が旋回中心軸方向上側
に移動し、把持する使用済工具ホルダ７をマガジンポッ
ト４１に、また次の工具ホルダ７を主軸６に同時に挿入
する。
【００２３】次いで板カム１５により工具交換アーム１
４が９０°旋回して、両工具ホルダ７，７から離れて待
機位置に戻り、主軸頭５がＺ軸方向下側に移動して切削
加工に入る。一方待機中のマガジンポット４１に使用済
の工具ホルダ７が返却された工具マガジン８は、駆動装
置２７の流体圧シリンダ３５の前室に圧力流体が供給さ
れて、シフトギア２９が軸方向移動してギア２９Ｂと中
間ギア３９との噛合が外れ、同時にロックピン３８が止
まり穴２６ａから抜けて工具マガジン側の動きが自由と
なり、ギア２９Ａが駆動ギア２６と噛合すると同時にロ
ックピン３８が止まり穴３９ａに係合して交換アームユ
ニット９のカム駆動軸１８の回転を拘束する。次いで駆
動モータ３２の回転で回転ドラム４０，マガジンポット
４１が旋回し、次に使用する工具ホルダ７を有するマガ
ジンポット４１が下側の工具交換位置に割出されて待機
する。
【００２４】
【発明の効果】本発明の自動工具交換装置を有する工作
機械は上述のとおり構成されているので、次に記載する
効果を奏する。一個の駆動モータでシフトギアによる噛
合の切り換えにより交換アームユニットと工具マガジン
との両方を駆動するようにしたので、個々に必要であっ
た駆動モータが一個で済むようになり、駆動系の簡素化
による大幅なコストダウンと省スペースが可能となる。
【００２５】また、シフトギアを一方の駆動ギアに噛合
させたとき、シフトギアの移動に連動して他方の駆動ギ
アの回転を拘束するようにしたので、工具マガジン動作
中に誤って交換アームユニットが動いたり、交換アーム
ユニット動作中に誤って工具マガジンが動くことがなく
なり、簡素にして確実かつ安価なロック機構を有する自
動工具交換装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自動工具交換装置を有する工作機械の
実施例の交換アームユニットの縦方向断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図４】本実施例の立形マシニングセンタの斜視姿図で
ある。
【符号の説明】
５ 主軸頭 ６主軸 ７ 工具ホルダ ８ 工具マガジン ９ 交換アームユニット １１ ユニット本体 １４ 工具交換アーム １５，１６ 板カム ２６ 駆動ギア（第２駆動ギア） ２９ シフトギア ３５ 油圧シリンダ ３７ シフタ ３８ ロックピン ３９ 駆動ギア（第１駆動ギア）

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のマガジンポットを環状に配し指定
    の前記マガジンポットを工具交換位置に割出す工具マガ
    ジンと、前記工具マガジンと主軸との間に前記主軸と平
    行な軸のまわりで旋回及び軸方向移動可能に設けられた
    工具交換アームを有する交換アームユニットとを備える
    自動工具交換装置において、前記交換アームユニットの
    工具交換動作用の第１駆動ギアと前記マガジンポットの
    前記第１駆動ギアと平行な旋回割出し用の第２駆動ギア
    とに選択的に噛合する軸方向移動可能なシフトギアと、
    該シフトギアの噛合の切り換えを行う駆動部材と、前記
    シフトギアを回転する駆動モータとからなり、工具マガ
    ジンのマガジンポットの割出動作と交換アームユニット
    の工具交換アームの工具交換動作と単一モータにより行
    うようにしたことを特徴とする自動工具交換装置を有す
    る工作機械。
  2. 【請求項２】シフトギアを一方の駆動ギアに噛合させた
    とき前記シフトギアの移動に連動して他方の駆動ギアの
    回転を規制するロック部材を設けたことを特徴とする請
    求項１記載の自動工具交換装置を有する工作機械。
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