JPH11188555A

JPH11188555A - 工作機械用ツールの交換装置

Info

Publication number: JPH11188555A
Application number: JP8016398A
Authority: JP
Inventors: Hisahiro Nagafuji; 尚弘永藤; Hideaki Horie; 秀明堀江; Masayoshi Ishii; 政好石井
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1998-03-12
Publication date: 1999-07-13
Anticipated expiration: 2018-03-12
Also published as: JP3993933B2

Abstract

(57)【要約】【課題】シリンダ１３と制御バルブｖとを接続する配
管を不要にするとともに、油圧ポンプＰを駆動する電動
モータの起動遅れの影響をなくす。【解決手段】シリンダ１３に、制御バルブｖ、油圧ポ
ンプＰ、タンクＴおよび電動モータＭを一体的に取り付
ける。また、電動モータＭは、オートツールチェンジャ
ーＡなどの特定の基準動作に関連して起動するととも
に、そのオートツールチェンジャーＡなどの基準動作
は、クランプ機構Ｒのクランプ力を解除する以前のもの
としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、工作機械用の切
削工具などのツールを自動的に交換する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４に示した従来の装置は、オートツー
ルチェンジャーＡとクランプ機構Ｒとを備えている。上
記オートツールチェンジャーＡは、目的のツールを選択
してそれをクランプ機構Ｒにまで搬送するもので、図示
していない複数の油圧アクチュエータを主要素にしてな
る。また、クランプ機構Ｒは、シリンダ１と電磁弁２と
を主要素にしてなる。そして、これらオートツールチェ
ンジャーＡとクランプ機構Ｒとは、油圧ポンプＰに対し
て並列に接続されているが、この油圧ポンプＰは、電動
モータＭの回転力で駆動し、タンクＴから作動油を吸い
上げて吐出する。なお、上記クランプ機構Ｒは、上記シ
リンダ１の推力を利用して、図示していないクランプの
クランプ力を維持したり解除したりするものである。ま
た、シリンダ１を制御する電磁弁２は、ＣＰＵ等からな
るコントローラＣに接続されるが、このコントローラＣ
には、シリンダ１の位置を検出するリミットスイッチ
３、４も接続されている。

【０００３】上記のようにした装置で、電磁弁２を図示
のノーマル位置に保持していると、ポンプＰがシリンダ
１のロッド側室１ａに連通し、ピストン側室１ｂがタン
クＴに連通する。したがって、シリンダ１のピストンロ
ッド５が押し上げられるが、この押し上げ状態で、図示
していないクランプが、それに作用させたバネ力でクラ
ンプ力が維持される。また、コントローラＣからの信号
に基づいて、電磁弁２が図示のノーマル位置から切り換
わると、今度は、ピストン側室１ｂが油圧ポンプＰに連
通し、ロッド側室１ａがタンクＴに連通する。したがっ
て、シリンダ１のピストンロッド５が、上記バネ力に抗
して下方に移動し、その力でクランプ力が解除される。
そして、クランプ力が解除される位置は、リミットスイ
ッチ３によって検出され、その検出信号がコントローラ
Ｃに送られる。

【０００４】リミットスイッチ３からの信号を受けたコ
ントローラＣは、切削工具などのツールを交換した旨の
信号を受けた後、または設定された時間を経過した後
に、電磁弁２をノーマル位置に戻す信号を出力する。こ
のようにして電磁弁２が再びノーマル位置に戻されれ
ば、シリンダ１が押し上げ状態を保つとともに、上記バ
ネ力の作用でクランプ力が発揮される。このようにクラ
ンプ状態になると、その旨の信号がコントローラＣに伝
達され、上記電動モータＭも停止する。以上のようにし
て、クランプ機構Ｒのクランプ力を発揮させたり、ある
いはそれを解除したりして、切削工具などのツールを着
脱するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにした従来
の装置では、油圧ポンプＰと、オートツールチェンジャ
ーＡおよびクランプ機構Ｒとを配管６で接続しなければ
ならないので、配管工数がかかりすぎるし、その配管６
のために設計上の制約も多くなるといった問題があっ
た。しかも、その配管６の接続部分からの漏れも多くな
るが、この油漏れは、工作機械において油圧を利用した
ときの最大の欠点とされていた。また、オートツールチ
ェンジャーＡとクランプ機構Ｒとは、その特性が異な
る。例えば、オートツールチェンジャーＡは、どちらか
というと力よりもスピードが求められ、クランプ機構Ｒ
では大きな力と瞬間的なスピードが求められる。このよ
うに特性の異なるものを、１台の油圧ポンプＰで駆動す
ると、この油圧ポンプＰは、オートチェンジャーＡとク
ランプ機構Ｒとの両者に求められる最大公約数的な機能
を備えなければならない。このように最大公約数的な機
能を求めると、油圧ポンプＰを大型化せざるをえないだ
けでなく、それを連続運転しなければならない。この油
圧ポンプの大型化が、装置全体のコストアップの要因に
なっていた。

【０００６】さらに、油圧ポンプは、オートツールチェ
ンジャーＡとクランプ機構Ｒとの両方に対して圧油を供
給しなければならないが、それら両者の起動遅れがない
ようにするために、電動モータを回転し続けて、油圧ポ
ンプＰを常時スタンバイ状態に保たなければならない。
このように油圧ポンプＰを常時回転し続ければ、当然の
こととしてエネルギーロスが大きくなるという問題が発
生する。この発明の目的は、配管を不要にするととも
に、特に、クランプ機構を個別に制御でき、しかも、必
要な時だけ油圧ポンプを回転させながら、電動モータの
起動遅れなど発生しない装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、工作機械の
切削工具などのツールをクランプするクランプ機構と、
目的のツールを選択してクランプ機構に搬送するオート
ツールチェンジャーとを備え、上記クランプ機構に設け
たロッドにスプリングのバネ力を作用させ、そのバネ力
の作用でクランプ力を維持する一方、シリンダの推力を
バネ力に抗してロッドに作用させ、バネ力に抗するロッ
ドの推力でクランプ機構のクランプ力を解除する構成に
した機械工作用ツールの交換装置を前提にする。第１の
発明は、上記の装置を前提にしつつ、油圧ポンプと、制
御バルブと、油圧ポンプを駆動する電動モータと、タン
クとを、上記シリンダに一体的に取り付けた点に特徴が
ある。第２の発明は、電動モータの駆動タイミングやオ
ートツールチェンジャーの作業手順を制御するＣＰＵ等
からなるコントローラを設けるとともに、このコントロ
ーラは、クランプ機構のクランプ力解除以前のオートツ
ールチェンジャー等の特定の基準動作に応じて、電動モ
ータを起動させる構成にした点に特徴がある。なお、特
定の基準動作は、オートチェンジャーそのものだけでな
く、例えばそのオートチェンジャーを囲っているハウジ
ングなどのドアの開閉動作も含むものである。

【０００８】第３の発明は、シリンダに移動量検出機構
を設け、この移動量検出機構で、シリンダの移動位置を
検出して、制御バルブおよび油圧ポンプを制御する構成
にした点に特徴がある。第４の発明は、移動量検出機構
がリミットスイッチである点に特徴がある。第５の発明
は、移動量検出機構が圧力スイッチである点に特徴があ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１、２に示した第１実施例は、
オートツールチェンジャーＡとクランプ機構Ｒとを分離
し、オートツールチェンジャーＡは図示していない電動
機で駆動するようにしている。そして、クランプ機構Ｒ
は、図１に示す本体１０にロッド１１を設け、このロッ
ド１１が、スプリング１２のバネ力で、図示の押し上げ
位置にあるとき、ロッド１１の先端に設けた図示してい
ないクランプが、このスプリング１２のバネ力で工具な
どのツールをクランプする。そして、ロッド１１をスプ
リング１２に抗して押し下げたとき、そのクランプ力が
解除される。このようにロッド１１の推力でクランプ力
を発揮させたり、そのクランプ力を解除する機構は、従
来から公知である。

【００１０】上記のようにした本体１０の上には、シリ
ンダ１３を固定している。このシリンダ１３には、ピス
トン１４を摺動自在に組み込み、シリンダ１３内を下側
室１３ａと上側室１３ｂとに区画している。また、この
ピストン１４のピストンロッド１５をシリンダ１３の上
下両側から突出させ、下側ロッド部１５ａをクランプの
ロッド１１に対向させている。したがって、ピストン１
４が図１において下方に移動すると、その下側ロッド部
１５ａが、ロッド１１をスプリング１２に抗して押し下
げ、図示していないクランプのクランプ力を解除する。

【００１１】また、ピストンロッド１５の上側ロッド部
１５ｂの突出端には指示棒１６を起立させるとともに、
この指示棒１６にスイッチングロッド１７を固定してい
る。そして、このスイッチングロッド１７を、上下に配
置した一対のリミットスイッチ１８、１９間に臨ませて
いる。したがって、ピストン１４が、このリミットスイ
ッチ１８、１９の間隔分だけストロークすれば、いずれ
かのリミットスイッチ１８あるいは１９がオンになる。
しかも、このリミットスイッチ１８、１９は、図２に示
すように、コントローラＣに接続しているので、このリ
ミットスイッチ１８、１９のオン・オフ信号は、コント
ローラＣに入力される。なお、上記リミットスイッチ１
８、１９が、この発明の移動量検出機構を構成する。

【００１２】上記シリンダ１３の一側には、電磁弁から
なる制御バルブｖの弁本体２０を固定している。そし
て、この弁本体２０の一側には、油圧ポンプＰおよびタ
ンクＴを固定し、他側には電動モータＭを固定してい
る。そして、これら制御バルブｖおよび電動モータＭ
は、上記コントローラＣに接続している。このようにし
た電動モータＭは、コントローラＣからの駆動信号が入
力しない限り、停止した状態を保つようにしている。し
たがって、当然のことであるが、油圧ポンプＰも停止状
態を保つ。このようにコントローラＣの信号を受けてか
ら油圧ポンプＰを駆動させるようにしたのは、油圧ポン
プＰを必要なときだけ駆動して、そのエネルギーロスを
少なくするためである。

【００１３】なお、この実施例のコントローラＣは、Ｃ
ＰＵ等からなり、従来と同様にオートツールチェンジャ
ーＡも制御する。ただし、このコントローラは、オート
ツールチェンジャーＡの作業手順の中の基準動作、例え
ば、そのドアを開く等のクランプが動作する以前の動作
を基準にして電動モータＭを駆動させる構成にしてい
る。このようにオートツールチェンジャーＡの基準動作
に応じて電動モータＭを駆動させるようにしたのは、こ
の電動モータＭの起動遅れを防止するためである。すな
わち、電動モータＭは、その起動時に所期の回転数にま
ですぐに達しない。この電動モータの起動遅れは、結局
シリンダ１３の動作遅れとなり、作業のスピードアップ
の障害になってしまう。しかし、上記のようにクランプ
機構Ｒの動作前のオートツールチェンジャーＡの基準動
作に対応させて電動モータＭを駆動させれば、電動モー
タＭの起動遅れがあったとしても、クランプ機構Ｒに影
響を及ぼさない。さらに、上記制御バルブｖの一方のポ
ートを、シリンダ１３に形成した通路２１を介して下側
室１３ａに連通し、他方のポートを、通路２２を介して
上側室１３ｂに連通している。

【００１４】上記したクランプ機構Ｒの構成を回路とし
て示したのが、図２である。この図２からも明らかなよ
うに、制御バルブｖが図示のノーマル位置にあるとき、
油圧ポンプＰが通路２１を介してシリンダ１３の下側室
１３ａに連通し、上側室１３ｂは通路２２を介してタン
クＴに連通する。また、制御バルブｖを、上記ノーマル
位置から切り換えると、今度は、下側室１３ａがタンク
Ｔに連通し、上側室１３ｂが油圧ポンプＰに連通する。
なお、図中符号２３はリリーフ弁である。

【００１５】次に、この第１実施例の作用を説明する。
クランプ機構が、図示していない切削工具などのツール
をクランプしているときには、制御バルブｖが図示のノ
ーマル位置を保つ。制御バルブｖがノーマル位置を保て
ば、前記したようにピストン１４が押し上げ位置を保つ
とともに、ロッド１１もスプリング１２の作用で、押し
上げ位置を保つ。ロッド１１が上記のように押し上げ位
置を保っていれば、クランプが上記ツールをクランプし
続ける。また、このときには、電動モータＭは停止した
状態を保つ。

【００１６】上記の状態からコントローラＣは、クラン
プ機構Ｒの動作前のオートツールチェンジャーＡの特定
の動作信号を出力すると同時に、電動モータＭの起動信
号も出力する。この電動モータＭの起動信号に基づい
て、電動モータＭを予め回転させておく。このように電
動モータＭを予め回転させておけば、クランプ機構Ｒの
動作時には、所期の回転数まで上がることになる。その
後、制御バルブｖを上記ノーマル位置から切り換えれ
ば、シリンダ１３の下側室１３ａがタンクＴに連通し、
上側室１３ｂがポンプＰに連通するので、ピストン１４
が下降する。ピストン１４が下降すれば、下側ロッド部
１５ａで、クランプのロッド１１を押し下げる。このロ
ッド１１が所定位置まで下降すると、クランプのクラン
プ力が解除される。このクランプ力が解除されるときの
ロッド１１の位置は、スイッチングロッド１７が下側の
リミットスイッチ１９をオンにする位置である。

【００１７】このようにリミットスイッチ１９がオンに
なると、コントローラＣが動作して電動モータＭ・油圧
ポンプＰを停止しても、制御バルブｖを、設定された時
間内、切り換え位置に保つ。そして、この設定時間が経
過するか、またはツール交換終了信号が入力すると、コ
ントローラＣが制御バルブｖに切り換え信号を送信し、
制御バルブｖを再びノーマル位置に切り換える。上記の
ように制御バルブｖがノーマル位置に切り換われば、ピ
ストン１４が上昇して、クランプに再びクランプ力を発
揮させる。このとき、スイッチングロッド１７が上側の
リミットスイッチ１８に接触してそれをオンにするが、
このようにリミットスイッチ１８がオンになると、コン
トローラＣが動作して、電動モータＭを停止させる。電
動モータＭが停止してしまえば、油圧ポンプＰも停止す
る。ただし、このとき、ロッド１１がスプリング１２の
バネ力で押し上げ位置を保つので、スプリング１２のバ
ネ力でクランプ力は維持される。

【００１８】このようにした第１実施例によれば、制御
バルブｖ、油圧ポンプＰ、タンクＴおよび電動モータＭ
を、一体化してシリンダ１３に固定したので、従来のよ
うな配管６が不要になる。このように配管が必要ないの
で、その配管が原因で生じていた従来のさまざまな問題
をすべて解消できる。また、クランプ機構Ｒの油圧ポン
プＰは、クランプ機構Ｒがクランプ力を解除するときだ
け、動作させればよいことになる。言い換えれば、クラ
ンプ機構Ｒがスプリング１２のバネ力でクランプ力を維
持しているときには、油圧ポンプＰを止められるので、
その分、エネルギーロスが少なくなる。しかも、クラン
プ機構Ｒのクランプ力を解除するときに、電動モータＭ
の起動遅れがないので、装置全体の作業スピードも維持
される。

【００１９】なお、この種の工作機械用ツールの交換装
置では、例えばそれを自動車生産工場などで使うと、工
具の交換スピードが特に問題になる。そのために従来の
電動モータの起動遅れは、装置全体の作業スピードに大
きく影響していたが、この実施例によれば、電動モータ
の起動遅れを問題にする必要がない。

【００２０】図３に示した第２実施例は、位置検出機構
として、圧力スイッチ２４を用いた点、およびアキュム
レータ２５を接続した点が、第１実施例と異なる。上記
圧力スイッチ２４は、シリンダ１３の上側室１３ｂの圧
力に応じて動作するものである。すなわち、上側室１３
ｂの圧力が設定圧以下のときには、オフの状態を保ち、
設定圧以上になるとオンの状態を保つ。例えば、クラン
プがそのクランプ力を解除するときには、そのロッド１
１がストロークエンドに達するので、上側室１３ｂの圧
力が上昇する。この上昇した圧力を圧力スイッチ２４が
検知して、オンの状態を保ち、コントローラＣにその信
号を入力する。このようにオンの信号を受けたコントロ
ーラＣは、前記第１実施例と同様に、設定時間経過後
に、制御バルブｖを切り換える。また、上記アキュムレ
ータ２５は、回路内の油漏れなどの影響で、回路圧が低
くなるのを防止するためのものである。

【００２１】

【発明の効果】この発明の装置によれば、制御バルブ、
油圧ポンプ、タンクおよび電動モータを、一体化してシ
リンダに固定したので、制御バルブとシリンダとの間の
配管が不要になった。このように配管が必要ないので、
配管が原因で生じていた従来のさまざまな問題をすべて
解消できる。また、クランプ機構がスプリングのバネ力
でクランプ力を維持しているときには、油圧ポンプを止
められるので、その分、エネルギーロスが少なくなる。
さらに、油圧ポンプを駆動する電動モータは、クランプ
機構がクランプ力を解除する以前に回転させられるの
で、その起動遅れがなくなる。起動遅れがなくなるの
で、装置全体の作業スピードも速くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の要部の断面図である。

【図２】第１実施例の回路図である。

【図３】第２実施例の回路図である。

【図４】従来の交換装置の回路図である。

【符号の説明】

ＡオートツールチェンジャーＲクランプ機構Ｐ油圧ポンプＭ電動モータＴタンクｖ制御バルブ１０装置本体１１ロッド１３シリンダ１８リミットスイッチ１９リミットスイッチ２４圧力スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】工作機械の切削工具などのツールをクラ
ンプするクランプ機構と、目的のツールを選択してクラ
ンプ機構に搬送するオートツールチェンジャーとを備
え、上記クランプ機構に設けたロッドにスプリングのバ
ネ力を作用させ、そのバネ力の作用でクランプ力を維持
する一方、シリンダの推力をバネ力に抗してロッドに作
用させ、バネ力に抗するロッドの推力でクランプ機構の
クランプ力を解除する構成にした機械工作用ツールの交
換装置において、油圧ポンプと、制御バルブと、油圧ポ
ンプを駆動する電動モータと、タンクとを、上記シリン
ダに一体的に取り付けた工作機械用ツールの交換装置。
【請求項２】電動モータの駆動タイミングやオートツ
ールチェンジャーの作業手順を制御するＣＰＵ等からな
るコントローラを設けるとともに、このコントローラ
は、クランプ機構のクランプ力解除以前のオートツール
チェンジャー等の特定の基準動作に応じて、電動モータ
を起動させる構成にした請求項１記載の工作機械用ツー
ルの交換装置。
【請求項３】シリンダに移動量検出機構を設け、この
移動量検出機構で、シリンダの移動位置を検出して、制
御バルブおよび油圧ポンプを制御する構成にした請求項
１記載の工作機械用ツールの交換装置。
【請求項４】移動量検出機構がリミットスイッチであ
る請求項２記載の工作機械用ツールの交換装置。
【請求項５】移動量検出機構が圧力スイッチである請
求項２記載の工作機械用ツールの交換装置。