JPH10109243A - マシニングセンタ - Google Patents

マシニングセンタ

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JPH10109243A
JPH10109243A JP8262025A JP26202596A JPH10109243A JP H10109243 A JPH10109243 A JP H10109243A JP 8262025 A JP8262025 A JP 8262025A JP 26202596 A JP26202596 A JP 26202596A JP H10109243 A JPH10109243 A JP H10109243A
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shifter
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宣光 荒木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コラムの上方に工具交換装置が設置されたマ
シニングセンタにおいて、工具交換装置を薄型に構成し
て、機械の全高を低くする。 【手段】 コラム２の移動空間の上方に支持ベース８を
設け、これに工具交換装置３をコラム２から切り離して
設置する。工具交換装置３のマガジン本体１２に環状レ
ール１６を突設し、その案内溝２３に転動体２２を介し
ポット１７を吊持する。ポット１７を割出円板２６で水
平旋回して、工具１８を待機位置Ａに割り出す。待機位
置Ａに取出口３１を設け、シフタ３８をロッドレスシリ
ンダ３６で取出口３１と受渡位置Ｂとの間で直線移動す
る。シフタ３８は取出口３１でレール１６からポット１
７を受け取り、これを水平に保持して工具マガジン９か
ら水平に取り出す。シフタ３８に移送中のポット１７を
係止する係止部材４５を設け、取出口３１に係止部材４
５をポット１７から解除するボルト５０を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コラムの上方に工
具交換装置が設置されたマシニングセンタに関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】この種のマシニングセンタとして、従
来、実開平１−１４９２３２号公報又は実公平７−３０
２６０号公報に開示された技術が知られている。前者の
マシニングセンタにおいては、移動コラムの上方に設け
られた固定フレーム上に工具マガジンが設置され、移動
コラムの上部に交換アームが取り付けられている。工具
マガジンにおいては、工具が水平に保持され、チェーン
によって水平面内で割り出される。待機位置に割り出さ
れた工具は移送手段により受渡位置に降下され、ここで
交換アームによって主軸上の工具と交換される。後者の
マシニングセンタでは、工具がコラム上方の工具マガジ
ンに水平に保持され、マガジンプレートの回動によって
垂直面内で待機位置に割り出され、移送手段により待機
位置から受渡位置に降下され、交換アームによって主軸
上の工具と交換される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前者のマシ
ニングセンタによると、移送手段が工具を工具マガジン
の下方へ取り降ろすため、移送手段の昇降ストロークだ
けマシニングセンタ全体の高さが高くなる。また、工具
がチェーンによって回動されるので、割り出しに大きな
力を必要とし、マガジン駆動モータが大型になる問題が
あった。しかも、交換アームがコラム上に設けられてい
るので、コラム全体の重量が増し、高速移動に不利でも
あった。後者の場合は、工具の移送方向が上下で、工具
の割出方向も垂直面内に設定されているため、機械の全
高がより高くなる問題点があった。また、マガジンプレ
ートによる割出方式であるから、チェーンの場合と同
様、マガジン駆動モータが大型になるという不都合もあ
った。
【０００４】そこで、本発明の課題は、工具交換装置を
薄型に構成して、機械の全高を低くすることができるマ
シニングセンタを提供することにある。本発明の別の課
題は、工具マガジンにおけるモータ等の割出駆動源を小
型化できるマシニングセンタを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、コラムの上方に工具交換装置が設置さ
れたマシニングセンタにおいて、工具交換装置が、複数
本の工具を水平姿勢で水平旋回させて待機位置に順次割
り出す工具マガジンと、待機位置の工具を工具マガジン
の外側へ水平に取り出して受渡位置に移送する移送機構
と、受渡位置の工具を主軸上の工具と交換する交換アー
ムとを備えたことを特徴とする（請求項１）。つまり、
本発明では、機械の全高を低くするために、工具を水平
姿勢で水平に旋回し水平に移送して交換するという手段
が採られる。
【０００６】また、コラムの全体重量を軽くするため
に、本発明のマシニングセンタは、工具交換装置をコラ
ムの移動空間の上方でコラムから切り離して支持する支
持ベースを備える（請求項２）。
【０００７】水平な工具をポットから突出させた状態で
支持して水平面内で割り出す場合、工具の突出部分によ
ってポットに偏荷重が作用するので、この種の工具マガ
ジンには、工具を円滑に割り出すために偏荷重対策が必
要とされる。本発明のマシニングセンタは、工具の割出
動作を円滑に行い得るように、工具マガジンが工具の一
部を収容する複数のポットと、ポットを転動体を介し水
平姿勢に保持して水平な環状経路に沿って案内する案内
部材と、ポットを駆動する駆動手段とを備え、待機位置
の案内部材にポットの取出口を形成し、移送機構は取出
口と受渡位置との間で直線移動可能なシフタを備え、シ
フタに取出口で案内部材からポットを受け取り水平姿勢
に保持する保持部を設けて構成される（請求項３）。
【０００８】ここで、駆動手段としてはチェーンも使用
可能であるが、チェーンは伸びによって割出精度が低下
しやすく、また、大きな駆動力の大型の駆動手段を必要
とする。本発明では、工具を小型の駆動手段で高精度割
出できるように、駆動手段が環状経路と同一の軸線周り
で回動する割出円板を備え、割出円板の外周にポットの
一部が半径方向に係脱可能な切欠部が設けられる（請求
項４）。
【０００９】また、工具の移送中にポットを定位置に保
持するために、シフタには移送中のポットを係止する係
止部材が設けられ、取出口にはこの係止部材をポットか
ら解除する解除部材が設けられる（請求項５）。
【００１０】さらに、移送機構には、受渡位置で交換ア
ームが工具を確実に授受できるように、ポットを受渡位
置に位置決めする手段が設けられる（請求項６）。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。まず、図１及び図２に従いマシニン
グセンタの全体的な構成について説明する。このマシニ
ングセンタにおいては、ベッド１上にコラム２が前後左
右に移動可能に載置され、コラム２の上方に工具交換装
置３が設置されている。コラム２は主軸ヘッド４を昇降
可能に備え、ヘッド４に主軸５がモータ６により水平軸
線周りで回転可能に設けられている。コラム２の後側で
ベッド１には２本の支柱７が立設され、支柱７の上端に
工具交換装置３の支持ベース８が水平に固定されてい
る。工具交換装置３は工具マガジン９、移送機構１０、
及び交換アーム１１を備え、装置全体が支持ベース８に
よりコラム２の移動空間の上方でコラム２から切り離さ
れた状態で支持されている。また、工具交換装置３は、
マシニングセンタの全高を低くするために、交換アーム
１１の下端とコラム２の上端との間隔が例えば１０ｍｍ
となるように、コラム２に対し極めて近接する位置に設
置されている。
【００１２】次に、図３〜図６に従い工具交換装置３の
構成並びに作用について説明する。図３に示すように、
支持ベース８に固定された支持台１３には垂直軸１４が
立設され、その上端に締着部材１５を介しマガジン本体
１２が固定されている。マガジン本体１２には環状のレ
ール１６が下方に突設され、このレール１６に複数のポ
ット１７が吊持され、各ポット１７に工具１８が水平に
保持されている。ポット１７には、工具１８のシャンク
部１９を収容する孔２０と、レール１６の周面に対向す
る内外一対の吊下腕２１と、複数の転動体２２とが設け
られている。レール１６は内周面、外周面及び下面に転
動体２２が嵌合する水平な案内溝２３を備え、ポット１
７を転動体２２を介し水平姿勢に保持して水平な環状経
路に沿って案内する案内部材を構成している。
【００１３】図５及び図６に示すように、この実施形態
のポット１７には転動体２２が５個設けられている。ポ
ット１７の外側の吊下腕２１に支持された２個の転動体
２２Ａはレール１６の外周側の案内溝２３Ａに嵌合し、
内側の吊下腕２１に支持された１個の転動体２２Ｂは内
周側の案内溝２３Ｂに嵌合し、これら３個の転動体２２
Ａ，２２Ｂがポット１７を上下方向の定位置に保持し、
かつ両持ち状態で水平姿勢に確実に保持している。ま
た、各吊下腕２１の間でポット１７の上面に支持された
２個の転動体２２Ｃはレール１６の下面の案内溝２３Ｃ
に嵌合し、ポット１７をマガジン径方向の定位置に保持
している。従って、工具１８を水平姿勢で水平面内で割
り出す際の偏荷重対策を万全にでき、摺動案内方式と比
較しはるかに小さな摩擦力のもとでポット１７を転動案
内して、工具１８を円滑に割り出すことができる。
【００１４】図３及び図５に示すように、ポット１７の
駆動手段は、マガジン本体１２の上部に設置されたモー
タ２５と、前記環状経路と同一の軸線周りで回動する割
出円板２６と、モータ２５の回転を割出円板２６に伝え
る歯車機構２７とから構成されている。割出円板２６は
垂直軸１４の下端にベアリング２８を介して回動可能に
支持され、その外周にはポット１７の下面に突設した係
合ピン２９が半径方向に係脱可能な切欠部３０が設けら
れている。そして、工具マガジン９は複数本の工具１８
をポット１７により水平姿勢に保持し、ポット１７を割
出円板２６により転動体２２を介し円滑に水平旋回させ
て、待機位置Ａに順次割り出すようになっている。待機
位置Ａは工具マガジン９において、コラム２が工具交換
位置に移動したとき（図１参照）の主軸５の真上に設定
され、レール１６には待機位置Ａと対応する箇所にポッ
ト１７の取出口３１が切欠形成されている。なお、割出
円板２６による駆動方式は、チェーン方式と比較して駆
動力が小さくて済み、しかもポット１７が転動案内され
るため、割出駆動源として小型のモータ２５を使用で
き、工具交換装置３の薄型化を図ることができる。
【００１５】待機位置Ａの上方には移送機構１０の支持
フレーム３３が工具マガジン９の前方へ突出するように
配置され、基端の足部３４にてボルト３５でマガジン９
の上面に固定されている。フレーム３３の前後の垂直板
３２間には２本のロッド３７が水平かつ相平行状に取り
付けられ、ロッド３７にはポット１７を移送するシフタ
３８が取出口３１とそれより軸線方向前方の受渡位置Ｂ
との間で直線移動可能に支持されている。シフタ３８は
レール１６と略同一の断面形状で形成され、その前面、
背面及び下面には保持溝３９が刻設されている。シフタ
３８が取出口３１に配置されたときには、各部の保持溝
３９がレール１６の対応部位の各案内溝２３と整合され
（図４参照）、転動体２２が案内溝２３から保持溝３９
に移載され、ポット１７が転動体２２を介しシフタ３８
に水平に保持される。
【００１６】支持フレーム３３の上板３３ａにはロッド
レスシリンダ３６が水平に取り付けられている。シフタ
３８の上面には連結片４０が突設され、この連結片４０
はピン４１を介しロッドレスシリンダ３６のスライダ４
２に連結されている。そして、移送機構１０は、ロッド
レスシリンダ３６によりシフタ３８を前後に駆動し、シ
フタ３８の前進時に、待機位置Ａのポット１７を工具マ
ガジン９の外側へ水平に取り出して、受渡位置Ｂに移送
し、シフタ３８の後退時には、ポット１７を受渡位置Ｂ
から待機位置Ａに移送するように構成されている。な
お、支持フレーム３３の基端側の垂直板３２には、シフ
タ３８を取出口３１の定位置に停止させるストッパ４３
が設けられている。
【００１７】図４に示すように、シフタ３８の背面には
係止部材４５がブラケット４６を介し軸４７により回動
可能に取り付けられ、その下端には一対の係止片４８が
突設されている。シフタ３８によるポット１７の移送中
には、係止部材４５がねじりバネ４９により作用位置
（図３の鎖線位置）に配置され、係止片４８がポット１
７の内側の吊下腕２１に幅方向両側から係止され、ポッ
ト１７がシフタ３８の定位置に保持され、転動体２２の
保持溝３９からの脱落が防止される。また、ストッパ４
３の下側で垂直板３２には解除ボルト５０が前方へ突設
され、シフタ３８が取出口３１に復帰したときに、解除
ボルト５０が係止部材４５をねじりバネ４９に抗して非
作用位置（図３の実線位置）に回動し、係止片４８を吊
下腕２１から解除して、待機位置Ａにおいてポット１７
をマガジン９の割出方向に移動できるようになってい
る。この場合、係止部材４５はシフタ３８の移動を利用
してねじりバネ４９及びボルト５０によって係脱される
ので、別途電動アクチュエータ等の高価な駆動手段が不
要となる。
【００１８】一方、ポット１７の外側の吊下腕２１には
位置決めピン５２が突設され、支持フレーム３３の先端
側の垂直板３２には位置決めピン５２が挿入可能なブッ
シュ５３が取着され、支持ベース８の前端部上面にはポ
ット１７の係合ピン２９が嵌合可能な位置決めブロック
５４が固着されている。そして、これらの部材５２〜５
４によりポット１７をシフタ３８の移動に伴って自動的
に受渡位置Ｂに位置決めする手段が構成されている。図
１に示すように、交換アーム１１は支持ベース８の下側
に固定された支持体５６に水平軸線の周りで旋回可能で
かつ軸方向移動可能に支持され、周知の旋回及び抜差動
作により受渡位置Ｂの工具１８を主軸５上の工具と交換
できるようになっている。５５は交換アーム１１の旋回
用モータである。
【００１９】なお、以上では本発明の好ましい実施形態
について説明したが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、以下に例示するように各部の構成を変更して実
施することもできる。 （１） 図５において、レール１６の内周側の転動体２
２Ｂを２個に増やしたり、外周側の転動体２２Ａを１個
に減らしたりするなど、転動体２２の個数を適宜変更す
ること。 （２） シフタ３８をロッド付のエアシリンダやモータ
で駆動すること。 （３） 交換アームをコラムの頂部に設けること。 （４） 主軸が垂直軸線周りで回転する縦型マシニング
センタに本発明を応用すること。
【００２０】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項１の発明に
よれば、工具交換装置が工具を水平姿勢で水平に旋回し
て割り出し、その工具を受渡位置に水平に移送して交換
するので、工具交換装置を薄型に構成できて、マシニン
グセンタの全高を低くすることができる。また、移送機
構が工具を工具マガジンから水平方向に離れた受渡位置
に取り出し、そこで交換アームに引き渡すので、交換ア
ームが工具を工具マガジンから直接取り出す場合とは異
なり、工具マガジンの工具保持ピッチを小さくする場合
でも、旋回時に交換アームがマガジン上の工具と干渉す
るおそれがなく、限られた大きさの工具マガジンに多数
本の工具を保持することができる。
【００２１】請求項２の発明によれば、支持ベースが工
具交換装置をコラムの移動空間の上方でコラムから切り
離して支持するので、コラムの全体重量を軽くして、加
工時にコラムを高速で移動させることができる。
【００２２】請求項３の発明によれば、マガジンにポッ
トを水平姿勢で転動案内する案内部材を設けるととも
に、移送機構のシフタにもポットを水平姿勢に保持する
保持部を設けたので、工具をポットに突出保持して割り
出す方式であっても、工具の割出動作を小さな駆動力で
円滑に行うことができ、その結果、モータ等の割出駆動
源を小型化することができる。。
【００２３】請求項４の発明によれば、ポットを割出円
板で駆動するので、工具をチェーンと比較して小さな駆
動力で高精度に割り出すことができる。
【００２４】請求項５の発明によれば、シフタに移送中
のポットを係止する係止部材を設けたので、ポットをシ
フタの定位置に保持して、転動体の脱落を確実に防止す
ることができる。
【００２５】請求項６の発明によれば、ポットを受渡位
置に位置決めする手段を設けたので、受渡位置で交換ア
ームが工具を確実に授受することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すマシニングセンタの
正面図である。
【図２】同マシニングセンタの右側面図である。
【図３】同マシニングセンタの工具交換装置を示す図１
のＸ−Ｘ線断面図である。
【図４】図３のＹ−Ｙ線断面図である。
【図５】図３の工具交換装置においてポットの配列形態
を示す平面図である。
【図６】転動体の機能を説明する図１の要部拡大図であ
る。
【符号の説明】
１・・ベッド、２・・コラム、３・・工具交換装置、４
・・主軸ヘッド、５・・主軸、７・・支柱、８・・支持
ベース、９・・工具マガジン、１０・・移送機構、１１
・・交換アーム、１２・・マガジン本体、１６・・レー
ル、１７・・ポット、１８・・工具、２２・・転動体、
２３・・案内溝、２６・・割出円板、２９・・係合ピ
ン、３０・・切欠部、３１・・取出口、３６・・ロッド
レスシリンダ、３７・・ロッド、３８・・シフタ、３９
・・保持溝、４５・・係止部材、５０・・解除ボルト、
５２・・位置決めピン、５３・・ブッシュ、５４・・位
置決めブロック、Ａ・・待機位置、Ｂ・・受渡位置。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 コラムの上方に工具交換装置が設置され
    たマシニングセンタにおいて、工具交換装置が、複数本
    の工具を水平姿勢で水平旋回させて待機位置に順次割り
    出す工具マガジンと、待機位置の工具を工具マガジンの
    外側へ水平に取り出して受渡位置に移送する移送機構
    と、受渡位置の工具を主軸上の工具と交換する交換アー
    ムとを備えてなるマシニングセンタ。
  2. 【請求項２】 工具交換装置をコラムの移動空間の上方
    でコラムから切り離して支持する支持ベースを備えた請
    求項１記載のマシニングセンタ。
  3. 【請求項３】 工具マガジンが工具の一部を収容する複
    数のポットと、ポットを転動体を介し水平姿勢に保持し
    て水平な環状経路に沿って案内する案内部材と、ポット
    を駆動する駆動手段とを備え、待機位置の案内部材にポ
    ットの取出口を形成し、移送機構は取出口と受渡位置と
    の間で直線移動可能なシフタを備え、シフタに取出口で
    案内部材からポットを受け取り水平姿勢に保持する保持
    部を設けた請求項１又は２記載のマシニングセンタ。
  4. 【請求項４】 駆動手段が環状経路と同一の軸線周りで
    回動する割出円板を備え、割出円板の外周にポットの一
    部が半径方向に係脱可能な切欠部を設けた請求項３記載
    のマシニングセンタ。
  5. 【請求項５】 シフタに移送中のポットを係止する係止
    部材を設け、取出口には係止部材をポットから解除する
    解除部材を設けた請求項３又は４記載のマシニングセン
    タ。
  6. 【請求項６】 ポットを受渡位置に位置決めする手段を
    備えた請求項３〜５の何れか１項記載のマシニングセン
    タ。
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