JPS5822301B2 - マガジン付き工作機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は特にこれに限るものではないが工作機械のうち
治具ポーラに関するものである。

工作機械がその機枠頂部に工具格納用のマガジンを具備
したものは従来から公知である。

この場合に、マガジンは工具ホルダー支持体を具備し、
その工具ホルダー支持体中に複数の工具ホルダーが挿入
されており、また各工具ホルダーは一つの工具を装着さ
れているのである。

工具ホルダー支持体に格納された工具ホルダーは機械主
軸に個個別別に挿入され、使用後は工具ホルダー支持体
に戻されるのである。

工具ホルダー支持体は例えば総計２４の工具ホルダー受
けを具備している。

このようにして利用できる工具の数だけでは工作物の機
械加工過程に必要とされる全作業を遂行するには不充分
な場合がしばしば発生する。

この場合には工作物を他の工作機械において更に加工工
程を施す必要があるか、または上記工具ホルダー支持体
内の工具を交換しなければならない。

また上述の種の工作機械における他の難点として加工工
具が損傷した場合、即ち硬質材料の機械加工等に特に頻
発する工具損傷時に機械を停止して損傷工具の交換を行
い得るようにしておく必要がある点に存する。

本発明は工作機械、特に治具ポーラとして機枠を有し、
特にその機枠頂部に結合して工具が装着された工具ホル
ダーを格納するマガジンを具備し、そのマガジンは少く
とも１つの工具ホルダー支持体を有しており、該支持体
は複数の工具ホルダー受けを有して台受は中に一つの工
具ホルダーが挿入可能に形成され、また自動工具交換を
遂行するために、使用する工具ホルダーを工具ホルダー
支持体の調節によって交換位置へ到達させることができ
、到達後に該工具ホルダーを工具ホルダー受けから解放
して機械主軸に移送することが可能であるような工作機
械であって、上述したマガジンが少くとも２つの工具ホ
ルダー支持体を有し、該２つの支持体は機械の作業領域
外に在る装填位置から自動工具交換を行う待機位置へ順
次に到達させることができるとともに上述の各工具ホル
ダー支持体は、上記のマガジンによって担持されかつそ
のマガジンに対して各独立に割出動作するように形成さ
れたマガジン板からなり、しかも各マガジン板に対して
は、該マガジン板が水平軸線まわりに各独立に回転動作
してその工具ホルダー受けを前記一定の交換位置に設定
するように個別の駆動装置が具備されているマガジン付
き工作機械を提供するものである。

このように少くとも２つの工具ホルダー支持体が確保さ
れることから多数の格納位置を設けて一つの工作物を１
ステージで機械加工することが可能になるのである。

１つの工具ホルダー支持体に装填した工具数で一つの工
作物に充分機械加工を施すことが可能な場合に本発明に
よる工作機械では一方の工具ホルダー支持体が待機位置
に在る間に装填位置に在る工具ホルダー支持体では工具
を交換することができ、従って工作機械を別の作業プロ
グラムの遂行に備える準備をさせることが可能であるか
らリセット作業を行うにもかかわらず無駄時間を解消す
ることができるのである。

更には両工具ホルダー支持体に同じ組合せの工具をそれ
ぞれ装填しておき一方の組合せの工具の使用時間が経過
した時点で他方の組合せの工具を直ちに稼動させるよう
にすることもできるのである。

更に本マガジンは重要な利点として工具ホルダーは工具
装填目的で機械の作業領域外に置かれることから工具ホ
ルダー支持体の一方に関連する作業に従事している作業
者は機械主軸の領域外で作業することが可能になるので
ある。

更にこの点から工具ホルダー支持体の操作において人間
工学的に最適な操作を行うことが可能になるのである。

またそれぞれの工具ホルダー支持体に関して即座にかつ
自動的にマガジンに対して用意かつ供給することのでき
る作業プログラムを格納することが可能である。

なお、マガジンを配置する機枠は主機枠または機械スタ
ンドの側部に設けた補助機枠によって形成してもよい。

この場合には工具交換目的から主機枠又は機械スタンド
は機械主軸の軸線に対して直角にマガジン枠に対して調
節可能になされる。

もし工具ホルダー支持体を２つだけ設ける場合には装填
位置と待機位置とで相互に反対位置に在るように配設し
て使用していない側の工具ホルダー支持体は機械作業領
域の外側に離れて置かれるようにすることが可能である
。

然しなから２以上の工具ホルダー支持体が設けられる場
合でも機械作業領域から充分に離れた位置にある領域に
装填位置を設けることも可能である。

またもし工具ホルダー支持体の個数が偶数の場合には装
填位置を待機位置に置かれた工具ホルダー支持体に対し
て正反対位置に配設することも可能である。

好ましい構造例としては工具ホルダー支持体はどれも装
填位置から待機位置まで共通の一平面、特に水平面内で
駆動されるように形成する。

別の好都合な構造としては待機位置に在る工具ホルダー
支持体はその支持体中に金属削りくず等の加工残滓が侵
入しないように防護ケースによって少くとも充分に防護
されるように形成することが好ましい。

工作機械をリセットする目的から一方の工具ホルダー支
持体が使用されている間には装填位置に在る工具ホルダ
ー支持体は機枠から取りはずして他の適宜の工具ホルダ
ー支持体、即ち前以って他の工具が装填されている他の
工具ホルダー支持体と交換できるように構成することが
好都合である。

然しなから同一組合せの工具を装着された一つの工具ホ
ルダー支持体に関して全数交換用の工具を常に用意して
使用中の工具が摩耗したり損傷した場合に交換するよう
に形成することも可能である。

工具ホルダー支持体としてマガジン板を設けるようにす
れば工作機械の機械主軸が機枠上に配置されたヘッドス
トック内に支持されて機枠上で縦方向に調節可能にし、
マガジン板は待機位置で機械主軸とほぼ軸方向に平行に
配置されるようにした工作機械を供し得るという利点が
ある。

マガジンの工具ホルダー支持体は共通の単一回転テーブ
ルに配設されるようにすることが都合よく、この場合の
回転テーブルは縦軸線まわりに回転可能で一定の回転位
置で錠止できるように形成される。

以下、本発明を添付図面に示す実施例に基いて詳細に説
明する。

さて、図示のマシニングセンタは機械スタンド１０を具
備し、このスタンドは１つの複合スライドに都合よくは
形成された機械テーブル１２を支持している。

機枠１４は機械テーブル１２の背後に配置されている。

ヘッドストック１６は機枠１４の前面に設けられた縦案
内路に沿って縦方向に調節移動が可能に設けられている
。

ヘッドストック１６の機械主軸又は加工主軸１８は直流
ギャードモータ２０によって駆動される。

上・下軸２２はＹ軸に沿ってヘッドストックの縦方向位
置を調節するために設けられている。

制御箱２４は電気回路要素を収納しており、例えばマシ
ニングセンタで遂行すべき作業に適した電子制御システ
ムを収納しプログラミングや機械動作および保守を簡単
化する計算機を具備することもできる。

マガジン２６はヘッドストック１６の上方で機枠１４上
に設けられかつ取りはずし可能なケース２８内に設けら
れている。

図示の実施例ではマガジン２６は２つの工具ホルダー支
持板３０．３２を具備し、これらは相互に距離を置いて
共軸に配置されている。

そしてその構成は、一つの選択したマガジン板がヘッド
ストック上方の待機位置で加工主軸１８とほぼ軸方向に
平行に配置され、従って他方のマガジン板は機枠１４の
反対側におけるマシニングセンタの作業領域外の装填位
置に配置されるようになっている。

両マガジン板は同一構造を有するように形成され、それ
ぞれの周縁部に複数の等間隔配置による工具ホルダー受
け３４を具備し、これらの受けはいずれも周縁方向に開
口して台受は中に加工主軸１８と平行な軸方向位置によ
って工具ホルダー３６を挿入することが可能になってい
る。

待機位置にあるマガジン板（第２図の板３０）を回転さ
せることによって工具ホルダー受け３４は選択的に１つ
の交換位置へ駆動し、その位置で選択された工具ホルダ
ー３６を加工主軸１８に受は渡すことが可能になってい
る。

この交換位置では工具ホルダーをヘッドストック１６の
垂直面内にかつ該ヘッドストックに接近して位置させる
。

個々の工具ホルダー受け３４を選択的に交換位置ヘセッ
トすることができるように各マガジン板３０又は３２は
ボール軸受４０の外輪上に非回転的に配設され。

上記軸受４０の内輪４２はスライドを形成する支持部材
４４上に取付けられている。

各マガジン板３０又は３２の背部では軸受外輪３８の周
縁に歯車輪４６が設けられ、この歯車輪４６は上記支持
部材４４上に取付けられたギャードモータ５０の駆動歯
車４８と噛合わされている。

モータ５０は電子制御システムによって制御することが
可能であり、このモータ５０によって各マガジン板は選
択された交換位置に回動され該マガジンが待機位置に在
るときには工具の交換を行い得るようになっている。

背部の装填位置に配置されたマガジン板はギャードモー
タの駆動により歩進状にまたは連続的に規定の回転角に
亘って回転することが可能であり、以下にこれについて
説明する。

各支持部材４４はスライド機能を奏し、案内部材５６に
対して案内枠５２．５４からなる平行案内装置を介して
調節可能に形成されている。

共通の単一のセツティング装置５８はマガジン板３０．
３２の軸方向に支持部材４４を設定するために設けられ
ており、このセツティング装置５８の設計・構造を次に
説明する。

支持部材（スライド）４４の案内部材５６はいずれも共
通の回転テーブル６０上に配設されており、該回転テー
ブル６０は支持輪６２を具備し、この支持輪は軸受輪６
４によってボール軸受６６上で水平面内に回転可能に支
持されており、上記軸受輪６４は内歯を有すると共に支
持輪６２に取付けられている。

静止状の外輪６８は軸受輪６４を収容支持して機枠１４
上に水平に配設された基板１０上に取付けられている。

マガジン板３０．３２を第２図の右側の装填位置からヘ
ッドストック１６上方の待機位置へ順次に駆動するには
回転テーブル６６を回動させねばならず本例の場合には
１８０°の回転角であり、該回転は基板１０上に配設し
たギャードモータ１２によって遂行する。

なお、ギャードモータ７２はそのピニオン歯車７４が軸
受輪６４の歯に噛合わされている。

回転テーブル６０は交互方向に１８０゜に亘って回動さ
れるように構成されている。

またその回転の終位置は基板上に配設されたそれぞれの
ストッパ７６．７８によって位置決めされる構成が設け
られ、即ちそれらのストッパγ６．７８に対して例えば
案内部材５６の一方の部材の下方において支持輪６２上
に配設された相手ストッパ８０が衝接するように構成さ
れている。

また回転テーブルを上述の停止位置において基板に対し
て固定する手段が更に設けられているがそれについては
詳細に図示されていない。

しかしながら適宜の構造にすればよいことは言うまでも
ない。

支持部材４４０案内部材５６間には基板７０上に上方に
延長する支持柱８２（例えば３本）が設けられており、
それらの支持柱は相互に同一角度間隔で配置され、第２
図にはそれらのうちの２本の支持柱が図示されている。

上述したマガジンの諸要素を被覆する水平支持板８４は
支持柱８２によって支持されている。

支持板８４はその下面側に環状体８６を保持しており、
この環状体は回転テーブル６０の回転軸心に関して共軸
に配置されている。

なお、この環状体８６を設けた目的については以下に記
載する。

さて、支持板８４はセツティング装置５８のギャードモ
ータ８８を支持することであり、このギャードモータの
目的は待機位置に在るマガジン板を軸方向の両向きに移
動させて適正時期に工具の交換を行うことである。

このためにセツティング装置５８は待機位置に在るマガ
ジン板に結合した支持部材４４と平行に摺動するように
設けられた棒桿形状の駆動体９０を具備している。

駆動体９０は静止状の支持部材９１中を案内される構成
が有利であり、ギャードモータ８８と結合したクランク
駆動体９２によって軸方向に調節可能になっている。

然しなからセツティング装置５８はマガジン板の支持部
材５６とクランク駆動体９２との間の領域に配設してそ
のとき待機位置に在るマガジン板の支持部材４４に結合
させるようにすることも可能である。

駆動体９０は環状体８６から突出している端部の下面側
に１つの保合溝９４を具備しており、この保合溝は駆動
体の長尺方向に対して交叉する方向に拡張している。

各支持部材４４は一つの結合要素９６を具備し、この要
素は支持部材４４が待機位置にあるときに溝９４と積極
的に係合するので結果として結合したマガジン板をギャ
ードモータ８８によって軸方向に調節動作させることが
できるのである。

結合要素９６はローラによって形成すると有利であり、
そのローラは案内カム９８上を転動し、各ローラは適当
な支持軸１００上に回転可能に支持されるのである。

順次に待機位置へ移動する支持部材４４が積極係合する
ことは結合要素が回転テーブルの回転軸線に関して一定
の半径方向位置に配置されていることを仮定するもので
、これは円筒形環状体８６によって達成される。

つまり、この円筒形環状体８６は支持板８４上に配設さ
れてその外側周縁面が案内面９８を形成し、その案内面
上に支持部材４４の結合要素９６が安定して支承されて
いる構成によるものである。

そしてこのためには支持部材４４に半径方向に作用する
接触力が必要であり、この接触力は図に示されていない
適当な蓄力装置によって形成することができる。

待機位置において駆動体９０はその係合溝９４の内壁が
環状体８６の外周縁に配置されるような状態で該環状体
８６の内部に設置されている。

図に示すマシニングセンタの実施例では装填位置にある
マガジン板３２はマシニングセンタの背部に来ており、
従って、機械加工領域の完全に外側に在ることになり、
依ってマガジン板３０側の工具がマシニングセンタで加
工作業に使用されている間に該マガジン板３２に関する
工具のつけ換えを行ったり又は別の作業プログラムに合
せた工具装填をおこなうことができるのである。

なお、マガジン板は支持部材４４から取りはずすことが
できるように構成して例えば別の作業プログラムを遂行
するための工具を装填されたマガジン板を準備し、装填
位置において即座に、好ましくは自動的にマガジンに供
給できるようにすることも可能である。

なお、待機位置に在るマガジン板とヘッドストックとの
間で工具の交換を行うために必要な相対的運動に関する
説明はマシニングセンタにおける工具交換方法自体が既
に公知であるからこ５に詳細に説明することを省略した
。

【図面の簡単な説明】

第１図はマシニングセンタとして構成された工作機械の
斜視図、第２図はマガジンとその支持手段との縦断面図
であり、マシニングセンタのヘッドストックとマガジン
板とが工具交換を遂行する待機位置を協働する作用を説
明する図である。 １０・・・機械スタンド、１２・・・加工テーブル、１
４・・−機枠、１６・・・ヘッドストック、１８・・・
機械主軸又は加工主軸、２６・・・マガジン、２８・・
・ケース、３０．３２・・・工具ホルダー支持板、３４
・・・工具ホルダー受け、３６・・・工具ホルダー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 機枠とその機枠上に取付けられたマガジンとを具備
   し、上記マガジンは複数の工具ホルダーの支持体を有し
   、各工具ホルダー支持体は複数の工具ホルダー受けを形
   成具備すると共に各工具ホルダー受は中には一つの工具
   ホルダーを挿入することが可能に形成され、上記の各工
   具ホルダー支持体は自動工具交換を遂行する一定の交換
   位置にその工具ホルダー受けのいずれか１つを位置させ
   得るように調節動作可能に形成され、かつ上記複数の工
   具ホルダー支持体は機械加工領域外の工具装填位置から
   上記機械加工領域内で自動工具交換を行う待機位置へ順
   次に移動できるように構成され、かつ前記各工具ホルダ
   ー支持体は、前記マガジンによって担持されると共にそ
   のマガジンに対して各独立に割出動作するように形成さ
   れたマガジン板からなるマガジン付き工作機械において
   、前記各マガジン板に対しては、該マガジン板が水平軸
   線まわりに各独立に回転動作してその工具ホルダー受け
   を前記一定の交換位置に設定するように個別の駆動装置
   が設けられていることを特徴とするマガジン付き工作機
   械。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の工作機械において、
   前記マガジンは２つの工具ホルダー支持体を有し、該両
   支持体は装填位置と待機位置との相互に反対位置に配置
   されているマガジン付き工作機械。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載の工作機械において、
   前記複数の工具ホルダー支持体は共通の一平面内で装填
   位置から待機位置へ移動するように形成されているマガ
   ジン付き工作機械。 ４ 特許請求の範囲第１項に記載の工作機械において、
   前記待機位置に在る工具ホルダー支持体を少くとも部分
   的に囲繞する防護ケースが設けられ、また前記装填位置
   に在る工具ホルダー支持体はほぼ自由に接近可能状態に
   形成されているマガジン付き工作機械。 ５ 特許請求の範囲第１項に記載の工作機械において、
   前記各工具ホルダー支持体は少くとも前記装填位置に在
   るときは他の工具ホルダー支持体と交換するために取り
   はずし可能に形成されているマガジン付き工作機械。 ６ 特許請求の範囲第１項に記載の工作機械において、
   １つの加工主軸を有するヘッドストックが設けられ、該
   ヘッドストックは前記機枠上で縦方向に移動調節可能に
   形成され、また前記マガジン板は前記待機位置で前記加
   工主軸とほぼ軸方向に平行妊配設され、かつ前記装填位
   置に在るマガジン板は該待機位置のマガジン板と整合位
   置に配設され、前記ヘッドストックは待機位置に在るマ
   ガジン板に向けて交換位置へ上方移動することが可能で
   あり、該待機位置のマガジン板と前記加工主軸は相互に
   調節移動して１つの工具ホルダー受けに対し工具ホルダ
   ーの着脱を行い得るように形成されてなるマガジン付き
   工作機械。 １ 特許請求の範囲第６項に記載の工作機械において、
   前記マガジン板は共通の単一回転テーブル上に配設され
   、該回転テーブルは駆動装置によって回動可能であると
   共に一定の回転位置で錠停止できるように形成されてい
   るマガジン付き工作機械。 ８ 特許請求の範囲第７項に記載の工作機械において、
   前記各マガジン板は少くとも待機位置でセツティング装
   置によって軸線両方向に調節移動して工具交換を遂行し
   得るように形成されているマガジン付き工作機械。 ９ 特許請求の範囲第８項に記載の工作機械において、
   前記セツティング装置は軸方向に調節移動させるマガジ
   ン板の軸線と平行なガイド装置内に調節移動可能に配置
   された駆動体を具備してなり。 前記駆動体は軸方向に調節移動可能なマガジン板の支持
   部材と待機位置において自動的に結合するように形成さ
   れているマガジン付き工作機械。 １０特許請求の範囲第９項に記載の工作機械において、
   前記マガジン板の軸方向に移動調節可能な支持部材を一
   定の軸方向位置に設定し前記セツティング装置の駆動体
   へ待機位置到達前に結合させる調節移動手段を具備して
   なるマガジン付き工作機械。 １１特許請求の範囲第１０項に記載の工作機械において
   、前記調節移動手段は案内表面と、該案内表面と協働す
   るように設けられた案内ローラとを具備してなるマガジ
   ン付き工作機械 １２特許請求の範囲第１１項に記載の工作機械において
   、各支持部材における前記案内ローラは結合要素を形成
   し、該要素は対応するマガジン板が待機位置へ到達する
   と前記駆動体に結合されるように構成されているマガジ
   ン付き工作機械。