JPH11239938A - 自動工具交換装置用カバー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カバーのスライドストロークの短縮。 【解決手段】 第１リンク３５と第２リンク３８の先
端を第３の支点４０で一体的に結合し、この第３の支点
４０の先端に取付けられたローラ４１をシャッタ部５０
に固着された上下一対のＶ字レール４２で保持した状態
において、シリンダ４７によりスライド部３０を固定部
２０に対して進退移動させるのと同期して、シャッタ部
５０をスライド部３０に対して上下動させる。スライド
部３０の動作端において、スライド部３０に形成された
切欠き部４４，４５とシャッタ部５０に形成された開口
部５１の高さ位置が一致し、工具交換時に工具７ａ，７
ｂが通過することのできる開口空間を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マシニングセンタ
等の工作機械において、工作機械の自動工具交換装置を
切粉などから保護する自動工具交換装置用カバーに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】マシニングセンタ等の工作機械は一般に
図５，図６に示すように、多数の工具１０３を保持・収
納する工具マガジン１０４と工具交換アーム１０２など
から構成される自動工具交換装置ＡＴＣとを備え、この
自動工具交換装置ＡＴＣにより工具マガジン１０４と工
作機械の工具主軸１００との間で適宜工具１０３を交換
して工作物Ｗの加工を行うようになっている。

【０００３】ソケット１０１に保持された工具は工具マ
ガジン１０４から図略の工具移送機構により図面の工具
交換位置ＳＰに運ばれる。そして、工作物Ｗの加工が終
了して工具主軸１００が工具交換位置ＨＰに移動する
と、この状態で工具交換アーム１０２が旋回して工具１
０３，１０３を把持した後、図５において左方にαだけ
移動して工具主軸１００から工具１０３を引き抜く。そ
して、工具交換アーム１０２が１８０度旋回した後、図
５において右方に移動して工具主軸１００に新たな工具
１０３を挿入する。これで一連の工具交換動作が終了す
る。

【０００４】そして、工作物Ｗの加工の際に飛散した切
粉などが自動工具交換装置ＡＴＣ内に侵入するのを防止
するために、工作機械の工具主軸１００と自動工具交換
装置ＡＴＣとの間にはカバー１０５が設けられている。
このカバー１０５は工作物Ｗの加工中は自動工具交換装
置ＡＴＣを覆うようになっているが、このままの状態で
は工具交換時には工具交換アーム１０２や工具１０３と
干渉して工具交換を行うことができなくなるので、工具
交換時にはカバー１０５を図５に示すように前方あるい
は図６に示すように上方へスライドさせて開口部を形成
することで工具交換アーム１０２や工具１０３とカバー
１０５との干渉を避けるようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】カバー１０５を図５の
ように前方にスライドさせる場合、カバー１０５と工具
１０３との干渉を避けるためには、カバー１０５の後端
１０７を工具１０３が工具交換動作のためにαだけ移動
した位置よりも図５において左方へスライドさせる必要
があり、つまりカバー１０５の長さをＬ１とすると、カ
バー１０５のスライドストロークはカバー１０５の長さ
Ｌ１と略同等以上の距離であるＬ２だけ必要となる。

【０００６】また、カバー１０５を図６のように上方に
スライドさせる場合、カバー１０５と工具交換アーム１
０２との干渉を避けるためには、カバー１０５の下端１
０８を工具交換アーム１０２が工具交換動作のために旋
回した位置よりも図６において上方へスライドさせる必
要があり、つまりカバー１０５の高さをＬ３とすると、
カバー１０５のスライドストロークはカバー１０５の高
さＬ３と略同等以上の距離であるＬ４だけ必要となる。

【０００７】そして、カバー１０５がスライドするとい
うことは、カバー１０５がスライドした時にカバー１０
５が収まるだけの領域の確保が必要になる。この時カバ
ー１０５がうまく他の装置の一部などと重合できるよう
な工作機械の構成になっていればよいが、図５に示すよ
うに、もしカバー１０５のスライド領域に工作物Ｗの搬
送装置や工作物テーブルなどの他の装置１０６が設置さ
れている場合、工具交換時にスライドしたカバー１０５
とこの装置１０６とが干渉してしまい、工具交換を行え
なくなってしまうので、カバー１０５のスライド領域に
は他の装置が設置できないことになり、それだけ工作機
械の大きさが大きくなってしまうという問題があった。

【０００８】また、カバー１０５は工作物Ｗの加工中は
閉じており加工が終了したら開くようになっているの
で、カバー１０５のスライド時間は工具交換サイクルの
一部となり、スライド距離が長ければ長いほどスライド
時間が長くかかり、工具交換の１サイクルに要する時間
が長くなってしまうという問題があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたもので、請求項１の発明において
は、両端に工具把持部を有する工具交換アームを旋回お
よび進退移動させることで工作機械の工具主軸と工具マ
ガジンとの間で工具交換を行う自動工具交換装置におい
て、前記工具主軸と前記自動工具交換装置との間に設け
られ、固定部と、この固定部に対して進退移動可能であ
り、その上部および下部に工具交換時の前記工具との干
渉を避けるための切欠き部を有するスライド部と、この
スライド部に対して上下動して前記切欠き部を開閉する
シャッタ部とを備えたことを特徴とするものである。

【００１０】請求項２の発明においては、請求項１に記
載の自動工具交換装置用カバーにおいて、前記シャッタ
部は前記スライド部に対して上下動したときに前記切欠
き部を開閉することができる開口部を有することを特徴
とするものである。請求項３の発明においては、請求項
１に記載の自動工具交換装置用カバーにおいて、前記シ
ャッタ部は前記スライド部と一体的に前記固定部に対し
て進退移動することを特徴とするものである。

【００１１】請求項４の発明においては、請求項１から
請求項３のいづれかに記載の自動工具交換装置用カバー
において、前記スライド部を前記固定部に対して進退移
動させるのと同期して、前記シャッタ部を前記スライド
部に対して上下動させて前記スライド部の切欠き部を開
閉させるカバー開閉機構を備えたことを特徴とするもの
である。

【００１２】請求項５の発明においては、請求項４に記
載の自動工具交換装置用カバーにおいて、前記カバー開
閉機構は、前記スライド部を前記固定部に対して進退移
動させるアクチュエータと、前記シャッタ部を前記スラ
イド部の前記固定部に対する進退移動に同期して上下動
させるリンク機構とから構成されることを特徴とするも
のである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。図１〜図３に示すように本発明の自
動工具交換装置用カバー１０は主に、固定部２０、スラ
イド部３０およびシャッタ部５０から構成されており、
工具交換アーム８やアーム旋回モータ９などから構成さ
れ工具主軸１の前方位置で工作機械のベースなどの壁面
に取付けられる自動工具交換装置ＡＴＣおよび工作機械
の工具主軸１との間を仕切り、図１に示すように全体カ
バー３にほぼ接するように設置されて自動工具交換装置
ＡＴＣを切粉などから保護するようになっている。な
お、図１に示す工具主軸１の位置は、工具交換のための
位置ＨＰであり、実際の加工位置は工具交換位置ＨＰよ
りももっと左方であり、全体カバー３と自動工具交換装
置用カバー１０との間に多少の隙間が存在してもほとん
ど問題はない。

【００１４】固定部２０は、スライド部３０とシャッタ
部５０の上方に位置しており、ボルト４により工作機械
の全体カバー３に固定されている。スライド部３０は、
左側面３１ａ、上面３１ｂ、斜面３１ｃ、右側面３１ｄ
で囲まれ、正面形状が図３に示すように上底に比べて下
底が長い台形形状の内部空間を有し、これらの左側面３
１ａ、上面３１ｂ、斜面３１ｃ、右側面３１ｄおよび左
側面３１ａの高さ方向の略中間位置で水平方向（図３の
左右方向）に形成される薄板状の水平面３１ｅとから構
成されている。

【００１５】スライド部３０の上面３１ｂと右側面３１
ｄにはそれぞれスライドユニット３４，３４が取付けら
れ、また固定部２０の水平方向（図３の左右方向）の内
壁２１および上下方向（図３の上下方向）の内壁２２に
はそれぞれガイドレール２３，２３が取付けられ、スラ
イド部３０はスライドユニット３４，３４がガイドレー
ル２３，２３にガイドされることで固定部２０に保持さ
れている。そして図１に示すように、スライド部３０の
左側面３１ａにはプレート４６が固着され、このプレー
ト４６には工作機械のベースなどの壁面に取付けられる
シリンダ４７のシリンダロッド４８の先端が固定されて
おり、スライド部３０はこのシリンダ４７の動作によ
り、スライドユニット３４，３４がガイドレール２３，
２３にガイドされて固定部２０に対して図１の左右方向
（図３の前後方向）に移動するようになっている。

【００１６】また、スライド部３０の上面３１ｂには図
４にその詳細を示すように、第１の支持体３６が固着さ
れており、この第１の支持体３６には第１の支点３７を
介して第１リンク３５が回転可能に支持されている。ま
た、前述の固定部２０の内壁２１には第２の支持体２４
がボルト２５を介して取付けられており、この第２の支
持体２４には第２の支点３９を介して第２リンク３８が
回転可能に支持されている。この第１リンク３５と第２
リンク３８の先端は同一箇所で第３の支点４０により一
体的に結合され、互いに相対回転可能になっている。第
３の支点４０の先端にはローラ４１が回転可能に取付け
られており、このローラ４１の上下はシャッタ部５０に
固着される一対のＶ字レール４２，４２により図１の左
右方向での移動がガイドされるようになっている。

【００１７】また、スライド部３０の左側面３１ａには
図１に示すように、上部の切欠き部４４および下部の切
欠き部４５が形成されており、工具交換の際の工具交換
アーム８の旋回時に、この切欠き部４４，４５により形
成される空間を工具７ａ，７ｂが通過し、カバー１０と
工具７ａ，７ｂとの干渉を避けるようになっている。シ
ャッタ部５０にはその上部に前述のように一対のＶ字レ
ール４２，４２が固着され、図１に示すようにシャッタ
部５０はこのＶ字レール４２，４２、第１リンク３５、
第２リンク３８、ローラ４１を介してスライド部３０に
懸吊されている。シャッタ部５０は、スライド部３０の
左側面３１ａの上部から下部にわたって図１の左右方向
で所定の距離だけ離間して形成された一対のガイド部４
３，４３にガイドされ、図１の上下方向に移動可能にな
っている。

【００１８】また、シャッタ部５０の上部には開口部５
１が形成されており、シャッタ部５０が第１リンク３
５、第２リンク３８、ローラ４１を介してスライド部３
０に対して上下動したときにスライド部３０の上部の切
欠き部４４を開閉するようになっている。また、シャッ
タ部５０の下辺５０ａは、図１に示すようにスライド部
３０が右端に位置している初期状態では、下部の切欠き
部４５の上辺４５ａよりも下に位置しており、シャッタ
部５０が第１リンク３５、第２リンク３８、ローラ４１
を介してスライド部３０に対して上下動したときに、ス
ライド部３０の下部の切欠き部４５を開閉するようにな
っている。

【００１９】次に、自動工具交換装置用カバー１０の開
閉動作を含めた工具交換動作について説明する。工作物
の加工中に次に使用する工具７ｂが工具主軸１の前方に
設置されている工具マガジン５から図略の工具移送装置
により移送され、図１に示すようにソケット２に保持さ
れて工具交換位置ＳＰで待機している。

【００２０】工作物の加工が完了して加工の完了信号が
制御装置１１に入力されると、工具主軸１が加工位置
（工具交換位置ＨＰより図１および図３において左方）
から図１〜図３に示す工具交換位置ＨＰへ移動を開始す
るとともにシリンダ４７によりカバー１０の開動作が開
始される。シリンダ４７のシリンダロッド４８の図１左
方への移動にともない、スライド部３０が固定部２０の
内壁２１，２２に取付けられたガイドレール２３，２３
にガイドされて図１において左方へ移動する。第２の支
持体２４は固定部２０に取付けられており第１の支持体
３６はスライド部３０に固着されているので、スライド
部３０の移動にともない第１の支持体３６はスライド部
３０と一体的に移動するが、第２の支持体２４は移動し
ない。よって、第１の支持体３６と第２の支持体２４の
間隔は徐々に長くなることになる。また、第１リンク３
５と第２リンク３８はその先端が第３の支点４０により
一体的に結合されているので、この第１リンク３５と第
２リンク３８の形成する角度は、図１に示す角度から徐
々に大きくなり、図２に示すように平行に近づいてい
く。これにより第１リンク３５と第２リンク３８の先端
の第３の支点４０は図１に示す高さ位置から図２に示す
高さ位置へと上昇する。

【００２１】一方、シャッタ部５０はスライド部３０の
左側面３１ａに形成されたガイド４３，４３、第１の支
持体３６、第１リンク３５、ローラ４１を介してスライ
ド部３０に保持されているので、スライド部３０の移動
にともないスライド部３０と一体的に水平移動するとと
もに、スライド部３０に対して上昇する。そして、シリ
ンダ４７の動作端で図２に示す状態となり、スライド部
３０の左側面３１ａに形成されている上部の切欠き部４
４とシャッタ部５０に形成されている開口部５１の高さ
位置が一致し、工作機械の工具主軸１と自動工具交換装
置ＡＴＣとの間を仕切る境界領域に開口空間が形成され
る。また、図２に示す状態で、シャッタ部５０の下辺５
０ａの高さ位置は、スライド部３０の左側面３１ａに形
成されている下部の切欠き部４５の上辺４５ａよりも高
くなり、工作機械の工具主軸１と自動工具交換装置ＡＴ
Ｃとの間を仕切る境界領域に開口空間が形成される。

【００２２】自動工具交換装置ＡＴＣの工具交換アーム
８は工具交換動作を開始する前は図３の破線に示すよう
に直立した位置にあり、カバー１０の開き端の位置が図
略の近接センサなどにより検出されたときに工具主軸１
が工具交換位置ＨＰに到達していなければそのまま待機
し、工具主軸１が工具交換位置ＨＰに到達していれば旋
回動作を開始する。工具交換アーム８は図３の破線で示
す直立した状態から図３において反時計方向に旋回し、
工具交換アーム８の両端に形成される工具把持部８ａ，
８ａによりソケット２に保持されて工具交換位置ＳＰに
位置している次工具７ｂと、工具主軸１に挿着されて工
具交換位置ＨＰに位置している前工具７ａを把持する。
この工具交換アーム８の旋回動作の前ではカバー１０は
図１に示すように工具交換アーム８よりも右方に位置し
ており工具交換アーム８と干渉する状態にあるが、前述
のようにスライドして図２に示す位置にあるため工具交
換アーム８と干渉することはない。

【００２３】工具交換アーム８は両端の工具把持部８
ａ，８ａに２つの工具７ａ，７ｂを把持した状態で、図
２に示すように左方にαだけシフトして工具主軸１とソ
ケット２から工具７ａ，７ｂを引き抜く。なお、このと
き工具７ａ，７ｂの基端はスライド部３０の後端３０ａ
と干渉しない位置にある。工具交換アーム８はこの位置
から反時計方向に１８０度旋回して工具把持部８ａ，８
ａに把持されている次工具７ａと前工具７ｂの位置を入
れ換える。このとき、工具交換アーム８の工具把持部８
ａ，８ａに把持された工具７ａ，７ｂが、図１において
スライド部３０の左側面３１ａの位置を通過するとき
は、図２に示すようにスライド部３０の上部の切欠き部
４４とシャッタ部５０の開口部５１の重合により形成さ
れる開口空間およびシャッタ部５０の下辺５０ａが下部
の切欠き部４５の上辺４５ａよりも上方へ上昇すること
により形成される開口空間を通過することになり、カバ
ー１０と工具交換アーム８の工具把持部８ａ，８ａに把
持される工具７ａ，７ｂが干渉することはない。

【００２４】そして、工具交換アーム８は図２において
αだけ右方にシフトして両端の工具把持部８ａ，８ａに
把持されている２つの工具７ａ，７ｂを工具主軸１とソ
ケット２に挿入し、図１において時計方向に旋回して図
３に破線で示す直立状態に戻る。工具交換アーム８が直
立状態に戻ったことがアーム旋回モータ９により検出さ
れると、シリンダ４７がシリンダロッド４８を図３にお
いて右方へ動作させ、これによりスライド部３０は図２
において右方へ移動して図１に示す状態に戻る。以上で
一連の工具交換動作が完了する。

【００２５】以上のように、本実施の形態の自動工具交
換装置用カバー１０は、第１リンク３５、第２リンク３
８、ガイド４３を介してシャッタ部５０をスライド部３
０と図１、図２の左右方向で一体的に移動させるととも
に、スライド部３０に対して上下動可能に保持し、シャ
ッタ部５０に形成した開口部５１と下辺５０ａとにより
スライド部３０に形成した上下の切欠き部４４，４５を
開閉可能な構成となっているので、工具交換の際に必要
なカバー１０のスライドストロークを従来の略半分程度
にすることができる。

【００２６】つまり、工具交換アーム８が工具の引き抜
きに必要な距離αだけシフトした位置と、スライド部３
０の後端３０ａの距離は、図２に示すようにＬ１になる
ので従来では工具７ａ，７ｂとカバー１０が干渉しない
ためにカバー１０に必要なスライドストロークはこのＬ
１以上になる。しかし、本実施の形態のカバー１０では
図２に示すようにＬ２だけスライドするだけでよく、そ
のスライドストロークは従来に比べて略半分程度でよ
い。これにより、カバー１０の大きさがコンパクトにな
り、カバー１０が工作物搬送装置６などと干渉すること
がない。

【００２７】なお、本実施の形態では固定部２０が自動
工具交換装置用カバー１０の一部を構成するようになっ
ていたが、スライド部３０を全体カバーなどの工作機械
の固定部に結合すれば、固定部２０を設ける必要はな
い。また、本実施の形態ではスライド部３０をスライド
させるアクチュエータとしてシリンダ４７を用いたが、
サーボモータとボールねじなどのような位置制御可能な
直動機構であればこれに限定されるものではない。

【００２８】

【発明の効果】請求項１，２，３の発明によれば、両端
に工具把持部を有する工具交換アームを旋回および進退
移動させることで工作機械の工具主軸と工具マガジンと
の間で工具交換を行う自動工具交換装置において、前記
工具主軸と前記自動工具交換装置との間に設けられ、固
定部と、この固定部に対して進退移動可能であり、その
上部および下部に工具交換時の前記工具との干渉を避け
るための切欠き部を有するスライド部と、このスライド
部に対して上下動して前記切欠き部を開閉するシャッタ
部とを備え、このシャッタ部は前記スライド部に対して
上下動したときに前記切欠き部を開閉することができる
開口部を有するとともに、このシャッタ部を前記スライ
ド部と一体的に前記固定部に対して進退移動させるよう
にしたので、工具交換時に工具と干渉しないために必要
なスライド部のスライドストロークを従来に比べて大幅
に短縮することができる。そしてこれにより、カバーの
スライド時間も短縮することができ、カバーのスライド
を含めた工具交換時間も短縮することができる。また、
このスライドストロークの短縮によりカバーと工作機械
の他の装置との干渉の可能性が減少し、狭い空間でもカ
バーを設置することが可能になり、カバーの設置自由度
が増加する。

【００２９】また、請求項４，５の発明によれば、請求
項１から請求項３のいづれかの発明において、シャッタ
部をスライド部の固定部に対する進退移動に同期して上
下動させるリンク機構および１つのアクチュエータによ
り前記シャッタ部を前記スライド部に対して上下動させ
て前記スライド部の切欠き部を開閉させるようにしたの
で、カバーの構造をシンプルにすることができ、コスト
ダウンが図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における自動工具交換装置
用カバーの側面図であり、カバーがスライドする前の状
態を表す図である。

【図２】図１において、カバーがスライドした後の状態
を表す図である。

【図３】本発明の実施の形態における自動工具交換装置
用カバーの正面図である。

【図４】本発明の実施の形態における自動工具交換装置
用カバーのリンク機構の詳細説明図である。

【図５】従来の自動工具交換装置用カバーの概略平面図
である。

【図６】従来の自動工具交換装置用カバーの概略正面図
である。

【符号の説明】

１ 工具主軸 ２ ソケット ５ 工具マガジン ７ａ，７ｂ 工具 ８ 工具交換アーム ８ａ 工具把持部 １０ 自動工具交換装置用カバー ２０ 固定部 ２４ 第１支持体 ３０ スライド部 ３５ 第１リンク ３６ 第２支持体 ３８ 第２リンク ３７ 第１の支点 ３９ 第２の支点 ４０ 第３の支点 ４１ ローラ ４２ Ｖ字レール ４３ ガイド ４４，４５ 切欠き部 ４７ シリンダ ５０ シャッタ部 ５１ 開口部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】両端に工具把持部を有する工具交換アーム
   を旋回および進退移動させることで工作機械の工具主軸
   と工具マガジンとの間で工具交換を行う自動工具交換装
   置において、前記工具主軸と前記自動工具交換装置との
   間に設けられ、固定部と、この固定部に対して進退移動
   可能であり、その上部および下部に工具交換時の前記工
   具との干渉を避けるための切欠き部を有するスライド部
   と、このスライド部に対して上下動して前記切欠き部を
   開閉するシャッタ部とを備えたことを特徴とする自動工
   具交換装置用カバー。
2. 【請求項２】請求項１に記載の自動工具交換装置用カバ
   ーにおいて、前記シャッタ部は前記スライド部に対して
   上下動したときに前記切欠き部を開閉することができる
   開口部を有することを特徴とする自動工具交換装置用カ
   バー。
3. 【請求項３】請求項１に記載の自動工具交換装置用カバ
   ーにおいて、前記シャッタ部は前記スライド部と一体的
   に前記固定部に対して進退移動することを特徴とする自
   動工具交換装置用カバー。
4. 【請求項４】請求項１から請求項３のいづれかに記載の
   自動工具交換装置用カバーにおいて、前記スライド部を
   前記固定部に対して進退移動させるのと同期して、前記
   シャッタ部を前記スライド部に対して上下動させて前記
   スライド部の切欠き部を開閉させるカバー開閉機構を備
   えたことを特徴とする自動工具交換装置用カバー。
5. 【請求項５】請求項４に記載の自動工具交換装置用カバ
   ーにおいて、前記カバー開閉機構は、前記スライド部を
   前記固定部に対して進退移動させるアクチュエータと、
   前記シャッタ部を前記スライド部の前記固定部に対する
   進退移動に同期して上下動させるリンク機構とから構成
   されることを特徴とする自動工具交換装置用カバー。