JPH1142527A - 自動工具交換装置付き工作機械における主軸よりの工具離脱方法および工作機械 - Google Patents

自動工具交換装置付き工作機械における主軸よりの工具離脱方法および工作機械

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JPH1142527A
JPH1142527A JP9204842A JP20484297A JPH1142527A JP H1142527 A JPH1142527 A JP H1142527A JP 9204842 A JP9204842 A JP 9204842A JP 20484297 A JP20484297 A JP 20484297A JP H1142527 A JPH1142527 A JP H1142527A
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JP
Japan
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tool
automatic
collet chuck
arm
spindle
Prior art date
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JP9204842A
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English (en)
Inventor
Takao Tezuka
貴雄 手塚
Nobuyuki Aiso
信幸 相蘇
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Shibaura Machine Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Machine Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 工具交換に際して工具がテーパ孔より抜き出
ない状態に陥った場合には、人手を要することなく、ま
た特別な装置を追加することなく、その固着状態より抜
け出すことができるようすること。 【解決手段】 工具交換アームによる工具抜き出し工程
において工具がテーパ孔より抜き出ない場合には、自動
コレットチャックを一旦工具クランプ状態にすることに
よって工具に振動を与え、自動コレットチャックを工具
アンクランプ状態に戻し、前記工具交換アームによる工
具抜き出し工程を再実行する。

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、自動工具交換装
置付き工作機械における主軸よりの工具離脱方法および
工作機械に関するものである。
【0002】
【従来の技術】自動工具交換装置付きの工作機械におい
ては、工具は工具ホルダに装着された状態で、主軸に形
成されたテーパ孔に嵌合し、主軸に組み込まれている自
動コレットチャックによって着脱可能にクランプされて
おり、工具交換に際しては、自動工具交換装置の工具交
換アームによって工具を把持し、自動コレットチャック
を工具アンクランプ状態にして工具交換アームを主軸軸
線方向に移動させて工具をテーパ孔より抜き出すことが
行われる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述のような工作機械
では、主軸の高速回転による遠心力によって工具と主軸
とのテーパ嵌合部が膨らむことや、重切削による切削荷
重によって工具がテーパ孔奥部に強く押し込まれること
や、切削熱が工具と主軸とのテーパ嵌合部に伝わり、工
具と主軸との材質の相違による熱膨張差によって工具と
主軸とのテーパ嵌合が強くなること等により、自動コレ
ットチャックを工具アンクランプ状態にして工具交換ア
ームを主軸軸線方向に移動させても、工具がテーパ孔よ
り抜き出ない状態(固着状態)に陥ることがある。
【0004】上述のような状態になると、従来の工作機
械では、工具交換動作が中断され、タイムオバー等によ
るエラー処理として強制停止が行われ、ハンマによって
主軸部に衝撃を与える等の人為的操作を行って人手によ
り工具を主軸より抜き出す必要がある。このため、加工
のロスタイム、ダウンタイムが発生し、長時間無人化運
転を適正に行うことができない。
【0005】この発明は、上述の如き問題点に着目して
なされたものであり、工具交換に際して工具がテーパ孔
より抜き出ない状態に陥った場合には、人手を要するこ
となく、また特別な装置を追加することなく、その固着
状態より抜け出すことができるようにし、加工のロスタ
イム、ダウンタイムが生じることなく長時間無人化運転
が適正に行われることを可能にする自動工具交換装置付
き工作機械における主軸よりの工具離脱方法および工作
機械を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、この発明による自動工具交換装置付き工作機械に
おける主軸よりの工具離脱方法は、主軸に形成されたテ
ーパ孔に嵌合し、自動コレットチャックによって着脱可
能にクランプされる工具を、前記自動コレットチャック
を工具アンクランプ状態にして自動工具交換装置の工具
交換アームを主軸軸線方向に移動させてテーパ孔より抜
き出す自動工具交換装置付き工作機械における主軸より
の工具離脱方法において、前記工具交換アームによる工
具抜き出し工程において工具がテーパ孔より抜き出ない
場合には、前記自動コレットチャックを一旦工具クラン
プ状態にすることによって工具に振動を与え、前記自動
コレットチャックを工具アンクランプ状態に戻し、前記
工具交換アームによる工具抜き出し工程を再実行するも
のである。
【0007】また、上述の目的を達成するために、この
発明による工作機械は、主軸に形成されたテーパ孔に嵌
合し、自動コレットチャックによって着脱可能にクラン
プされる工具を、前記自動コレットチャックを工具アン
クランプ状態にして自動工具交換装置の工具交換アーム
を主軸軸線方向に移動させてテーパ孔より抜き出す自動
工具交換装置付きの工作機械において、前記工具交換ア
ームによる工具抜き出し工程において工具がテーパ孔よ
り抜き出ない場合には、前記自動コレットチャックを一
旦工具クランプ状態にすることによって工具に振動を与
え、前記自動コレットチャックを工具アンクランプ状態
に戻し、前記工具交換アームによる工具抜き出し工程を
再実行するものである。
【0008】
【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施の形態を図
面を用いて詳細に説明する。
【0009】図1はこの発明による工具離脱方法が適用
される自動工具交換装置付き工作機械の主軸装置の一つ
の実施の形態を示している。
【0010】図1において、符号1は主軸を示してい
る。主軸1は、先端にテーパ孔3を有し、テーパ孔3に
工具5のテーパシャンク部7を受け入れて工具5とテー
パ嵌合する。
【0011】主軸1は、中空構造になっていて、内部に
コレットチャック9を有している。コレットチャック9
は、主軸1の後端側に配置されているアクチュエータ
(図示省略)により軸線方向に駆動されるドローロッド
11により開閉駆動される自動式のものであり、ドロー
ロッド11が図1にて右側に引かれることによってチャ
ック閉状態になってテーパシャンク部7の端部に設けら
れているプルスタット13を把持して工具5をクランプ
し、これに対しドローロッド11が図1にて左側に押さ
れることによってチャック開状態になってプルスタット
13の把持を解除し、工具アンクランプ状態になる。
【0012】図2(a)〜(f)はこの発明による工具
離脱方法が適用される自動工具交換装置付き工作機械の
自動工具交換装置の一つの実施の形態を示している。自
動工具交換装置は工具マガシン(図示省略)と主軸装置
近傍との間に延在する走行レール21を有し、走行レー
ル21にATCヘッド23が走行可能に設けられてい
る。ATCヘッド23は、両端に工具把持部25、27
を有する工具交換アーム(ATCアーム)29を180
度往復旋回可能に、且つ主軸1の軸線方向に往復動可能
に設けられている。
【0013】次に上述の自動工具交換装置による自動工
具交換動作について説明する。
【0014】(1)図2(a)に示されているように、
工具交換アーム29の一方の工具把持部25に交換すべ
き新たな工具5を工具マガジンより取り出して把持した
状態で、ATCヘッド23を主軸装置側の工具交換位置
へ走行させる。
【0015】(2)主軸装置のドローロッド11を図1
にて左側に押して主軸1に装着されている工具5のプル
スタット13のコレットチャック9による把持を解除
し、コレットチャック9を工具アンクランプ状態にす
る。
【0016】(3)図2(b)に示されているように、
ATCヘッド23が主軸装置側の工具交換位置で停止し
た状態で、工具交換アーム29の他方の工具把持部27
によって主軸1に装着されている工具5を把持する。
【0017】(4)図2(c)に示されているように、
工具交換アーム29を主軸軸線方向に入位置より出位置
へ移動させて主軸1に装着されている工具5をテーパ孔
3より抜き出す。工具5がテーパ孔3より抜き出たこと
の確認は、工具交換アーム29が入位置より出位置へ移
動したことを見ることによりでき、これは、工具交換ア
ーム29が入位置に位置している時にオンするアーム入
検知スイッチ31がオフし、工具交換アーム29が出位
置に位置している時にオンするアーム出検知スイッチ3
3がオンすることにより検知できる。
【0018】(5)図2(d)に示されているように、
工具交換アーム29が入位置に位置している時にオンす
るアーム入検知スイッチ31がオフし、工具交換アーム
29が出位置に位置している時にオンするアーム出検知
スイッチ33がオンすることにより、工具5がテーパ孔
3より抜き出たことが確認されると、工具交換アーム2
9を180度旋回させ、工具把持部25が把持している
交換すべき新たな工具5を主軸位置に位置させる。
【0019】(6)図2(e)に示されているように、
工具交換アーム29を主軸軸線方向に出位置より入位置
へ移動させて交換すべき新たな工具5を主軸1のテーパ
孔3内に押し込む。これにより、主軸1はテーパ孔3に
工具5のテーパシャンク部7を受け入れて工具5とテー
パ嵌合する。
【0020】(7)主軸装置のドローロッド11を図1
にて右側に引いて主軸1に装着されている工具5のプル
スタット13をコレットチャック9によって把持し、コ
レットチャック9を工具クランプ状態にする。
【0021】(8)図2(f)に示されているように、
工具交換アーム29の他方の工具把持部27に把持して
いる交換済みの工具5を工具マガシンに戻すために、A
TCヘッド23を工具マガシン側へ走行させる。
【0022】これにより、一連の工具交換動作が完了す
る。
【0023】この発明による工具離脱方法および工作機
械では、上述の一連の工具交換動作において、工具交換
アーム29による工具抜き出し工程(4)で、工具5が
テーパ孔3より抜き出ない場合には、ドローロッド11
を図1にて右側に引いて主軸1に装着されている工具5
のプルスタット13をコレットチャック9によって把持
し、コレットチャック9を工具クランプ状態にして工具
5に振動を与える。この後に、再び主軸装置のドローロ
ッド11を図1にて左側に押してコレットチャック9を
工具アンクランプ状態に戻し、工具交換アーム29によ
る上述の工具抜き出し工程(4)を再実行する。
【0024】この動作は、工具交換アーム29が入位置
に位置している時にオンするアーム入検知スイッチ31
がオフし、工具交換アーム29が出位置に位置している
時にオンするアーム出検知スイッチ33がオンすること
により、工具5がテーパ孔3より抜き出たことが確認さ
れるまで繰り返される。
【0025】次に、この発明による工具離脱方法の実施
手順を図3に示されているフローチャートを参照して説
明する。
【0026】まず、主軸装置のドローロッド11を図1
にて左側に押してコレットチャック9を工具アンクラン
プ動作を実行する(ステップS10)。工具アンクラン
プ動作が完了したことを、主軸装置に組み込まれている
クランプ動作完了検知スイッチ(図示省略)がオフにな
ったことより確認する(ステップS20)。
【0027】なお、この時には、ATCヘッド23が主
軸装置側の工具交換位置で停止した状態で、工具交換ア
ーム29の他方の工具把持部27によって主軸1に装着
されている工具5を把持している。
【0028】工具アンクランプ動作の完了が確認されれ
ば、次に、工具交換アーム29を主軸軸線方向に入位置
より出位置へ移動させて主軸1に装着されている工具5
をテーパ孔3より抜き出すATCアーム出動作を実行す
る(ステップS30)。
【0029】ATCアーム出待ち時間経過後に(ステッ
プS40)、アーム入検知スイッチ31がオフし、アー
ム出検知スイッチ33がオンしたかによってATCアー
ム出動作が完了したことを確認する(ステップS5
0)。ATCアーム出動作が完了したことが確認され
ば、以降の通常時のATC残り動作を実行する(ステッ
プS60) これに対し、ATCアーム出待ち時間経過後において、
ATCアーム出動作が完了したことが確認されない場合
には、即ち工具抜き出し不良の場合には、工具アンクラ
ンプ動作を停止してドローロッド11を図1にて右側に
引いて工具クランプ動作を実行する(ステップS7
0)。
【0030】これにより、主軸部を手持ちハンマーによ
って叩く場合と同様に、工具5に振動を与えられ、主軸
1のテーパ孔3と工具5のテーパシャンク部7とのテー
パ嵌合が緩められる。
【0031】工具クランプ動作が完了したことが、クラ
ンプ動作完了検知スイッチ(図示省略)がオフになった
ことより確認されると(ステップS80)と、再度、主
軸装置のドローロッド11を図1にて左側に押してコレ
ットチャック9を工具アンクランプ動作を実行し(ステ
ップS90)、工具アンクランプ動作が完了したこと
を、主軸装置に組み込まれているクランプ動作完了検知
スイッチ(図示省略)がオフになったことより確認する
(ステップS100)。
【0032】工具アンクランプ動作の完了が確認されれ
ば、ステップS40に戻り、ATCアーム出待ち時間経
過後に、アーム入検知スイッチ31がオフし、アーム出
検知スイッチ33がオンしたかによってATCアーム出
動作が完了したことを確認する(ステップS50)。こ
の場合も、ATCアーム出動作が完了したことが確認さ
れなければ、ステップS70へ進み、ATCアーム出動
作が完了したことが確認されまで、ステップS70〜ス
テップS100〜ステップS40〜ステップS50を繰
り返し、工具クランプ動作と工具アンクランプ動作とが
繰り返されることによる振動によって主軸1のテーパ孔
3と工具5のテーパシャンク部7とのテーパ嵌合を緩
め、工具抜き出し不良状態より脱出する。
【0033】これにより、工具交換に際して工具5がテ
ーパ孔3より抜き出ない状態に陥っても、人手を要する
ことなく、また特別な装置を追加することなく、その固
着状態より抜け出すことができ、加工のロスタイム、ダ
ウンタイムが生じることなく長時間無人化運転が適正に
行われることが可能になる。
【0034】以上に於ては、この発明を特定の実施の形
態について詳細に説明したが、この発明は、これに限定
されるものではなく、この発明の範囲内にて種々の実施
の形態が可能であることは当業者にとって明らかであろ
う。
【0035】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、この発
明による自動工具交換装置付き工作機械における主軸よ
りの工具離脱方法および工作機械によれば、工具交換ア
ームによる工具抜き出し工程において工具がテーパ孔よ
り抜き出ない場合には、自動コレットチャックを一旦工
具クランプ状態にすることによって工具に振動を与え、
自動コレットチャックを工具アンクランプ状態に戻し、
工具交換アームによる工具抜き出し工程を再実行するか
ら、人手を要することなく、また特別な装置を追加する
ことなく、テーパ部固着状態より抜け出すことができ、
加工のロスタイム、ダウンタイムが生じることなく長時
間無人化運転が適正に行われることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による工具離脱方法が適用される自動
工具交換装置付き工作機械の主軸装置の一つの実施の形
態を示す断面図である。
【図2】(a)〜(f)はこの発明による工具離脱方法
が適用される自動工具交換装置付き工作機械の自動工具
交換装置の一つの実施の形態を示す説明図である。
【図3】この発明による工具離脱方法の実施手順を示す
フローチャートである。
【符号の説明】
1 主軸 3 テーパ孔 5 工具 7 テーパシャンク部 9 コレットチャック 11 ドローロッド 13 プルスタット 21 走行レール 23 ATCヘッド 25、27 工具把持部 29 工具交換アーム 31 アーム入検知スイッチ 33 アーム出検知スイッチ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主軸に形成されたテーパ孔に嵌合し、自
    動コレットチャックによって着脱可能にクランプされる
    工具を、前記自動コレットチャックを工具アンクランプ
    状態にして自動工具交換装置の工具交換アームを主軸軸
    線方向に移動させてテーパ孔より抜き出す自動工具交換
    装置付き工作機械における主軸よりの工具離脱方法にお
    いて、 前記工具交換アームによる工具抜き出し工程において工
    具がテーパ孔より抜き出ない場合には、前記自動コレッ
    トチャックを一旦工具クランプ状態にすることによって
    工具に振動を与え、前記自動コレットチャックを工具ア
    ンクランプ状態に戻し、前記工具交換アームによる工具
    抜き出し工程を再実行することを特徴とする工具離脱方
    法。
  2. 【請求項2】 主軸に形成されたテーパ孔に嵌合し、自
    動コレットチャックによって着脱可能にクランプされる
    工具を、前記自動コレットチャックを工具アンクランプ
    状態にして自動工具交換装置の工具交換アームを主軸軸
    線方向に移動させてテーパ孔より抜き出す自動工具交換
    装置付きの工作機械において、 前記工具交換アームによる工具抜き出し工程において工
    具がテーパ孔より抜き出ない場合には、前記自動コレッ
    トチャックを一旦工具クランプ状態にすることによって
    工具に振動を与え、前記自動コレットチャックを工具ア
    ンクランプ状態に戻し、前記工具交換アームによる工具
    抜き出し工程を再実行することを特徴とする工作機械。
JP9204842A 1997-07-30 1997-07-30 自動工具交換装置付き工作機械における主軸よりの工具離脱方法および工作機械 Pending JPH1142527A (ja)

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