JPS5824220B2 - Machine tool tool change mechanism - Google Patents

Machine tool tool change mechanism

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Publication number
JPS5824220B2
JPS5824220B2 JP54079038A JP7903879A JPS5824220B2 JP S5824220 B2 JPS5824220 B2 JP S5824220B2 JP 54079038 A JP54079038 A JP 54079038A JP 7903879 A JP7903879 A JP 7903879A JP S5824220 B2 JPS5824220 B2 JP S5824220B2
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JP
Japan
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tool
turret
spindle head
spindle
exchange
Prior art date
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JP54079038A
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Japanese (ja)
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JPS563161A (en
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島尻登喜治
豊田賢一
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FUANATSUKU KK
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FUANATSUKU KK
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Publication date
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Publication of JPS563161A publication Critical patent/JPS563161A/en
Publication of JPS5824220B2 publication Critical patent/JPS5824220B2/en
Expired legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/155Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
    • B23Q3/157Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling of rotary tools
    • B23Q3/15706Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling of rotary tools a single tool being inserted in a spindle directly from a storage device, i.e. without using transfer devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/155Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
    • B23Q3/1552Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling parts of devices for automatically inserting or removing tools
    • B23Q3/15526Storage devices; Drive mechanisms therefor
    • B23Q3/15534Magazines mounted on the spindle

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automatic Tool Replacement In Machine Tools (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は工作機械の工具交換機構に関し、特に主軸頭の
移動に応じて多数の工具を保持したタレットと主軸との
間で工具交換をおこなう工具交換機構において工具交換
時にのみタレットを主軸直近まで移動させるように構成
することによって機械加工時にタレットに保持された工
具と被加工材との間の干渉発生を防止し得ると共にタレ
ットによる工具保持数を増加させて工作機械の加工能力
向上を計り得るように改良した工具交換機構に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a tool exchange mechanism for a machine tool, and particularly to a tool exchange mechanism that exchanges tools between a turret holding a large number of tools and a spindle according to the movement of a spindle head. By configuring the turret to move close to the spindle, interference between the tool held in the turret and the workpiece during machining can be prevented, and the number of tools held by the turret can be increased, making it easier for the machine tool to operate. This invention relates to a tool changing mechanism that has been improved to improve machining capacity.

従来より工作機械の工具交換機構において、複数の工具
を等ピッチで保持した工具タレット又は工具マガジンを
主軸頭における主軸直近位置に回転可能に取付け、工具
交換に当って上記主軸頭を移動させることに応じて工具
タレットの割出し回転と工具着脱交換とが起動されるよ
うに構成された形式の工具交換機構は周知である。
Conventionally, in the tool exchange mechanism of machine tools, a tool turret or tool magazine holding multiple tools at equal pitches is rotatably attached to a position close to the spindle on the spindle head, and the spindle head is moved when changing tools. Tool changing mechanisms of the type are known in which indexing rotation of a tool turret and tool loading/unloading are activated in response.

この周知形式の工具交換機構においては工具タレットを
工具ホルダとそれに回転可能に嵌合したディスクとから
構成し、この回転ディスクと主軸頭との間に設けられた
リンク機構を介して主軸頭の移動に応じて上記回転ディ
スクをピッチ角毎に割出し回転させ、タレットと主軸と
の間で工具交換をおこなうように構成している。
In this well-known type of tool change mechanism, the tool turret is composed of a tool holder and a disk rotatably fitted into the tool holder, and the spindle head is moved via a link mechanism provided between the rotating disk and the spindle head. The rotary disk is indexed and rotated for each pitch angle in accordance with the pitch angle, and tools are exchanged between the turret and the main shaft.

この場合に工具保持タレットは工具の交換時ばかりでな
く、工作機械の機械加工中においても主軸直近位置に常
時保持され、従って機械加工時には主軸に装着された工
具が工具タレットの工具保持孔中に保持されたまま切削
回転する構成が採られている。
In this case, the tool holding turret is always held close to the spindle not only when changing tools, but also during machining with the machine tool. Therefore, during machining, the tool attached to the spindle is held in the tool holding hole of the tool turret. A configuration is adopted in which the cutting rotation is performed while being held.

上述の形式の周知工具交換機構は構造が比較的簡単であ
ってかつ工具交換動作が正確に達成される有利を有する
反面で工具タレットが常時主軸直近に配置されることか
ら機械加工中に上記工具タレットが被加工材に接近して
上記タレット又は該タレット中に保持された非使用中の
工具と被加工材とが干渉を起す場合もある。
The known tool changing mechanisms of the type described above have the advantage of being relatively simple in construction and accurately accomplishing tool changing operations, but on the other hand, the tool turret is always located in close proximity to the spindle, so that the tool is not easily removed during machining. The turret may approach the workpiece and the workpiece may interfere with the turret or a tool held in the turret that is not in use.

依って本発明の目的は、上述した周知形式の工具交換機
構における有利を踏襲しつつ更に改良された工作機械の
工具交換機構を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a tool changing mechanism for a machine tool which, while following the advantages of the known types of tool changing mechanisms mentioned above, is further improved.

つまり、本発明によれば、工作機械の主軸頭の移動に応
じて複数の工具を等ピッチに保持したタレットと主軸と
の間で工具交換をおこなう工作機械の工具交換機構にお
いて、前記主軸頭にその主軸頭移動方向に相対摺動可能
に設けたすべり部材に旋回支持腕を介して前記タレット
を枢着結合し、かつ前記タレットを、前記主軸間近の工
具交換位置に対し主軸頭側部の方向に退避遠去かった工
具保持位置に向けてばね付勢保持することによって前記
主軸頭と共に並進移動するようにし、前記主軸頭と前記
タレットとが加工位置より上方の一定位置まで並進移動
したときに前記タレットの旋回支持腕に当接係合して前
記タレットを拘束する固定配置のストッパを設け、次い
で前記主軸頭のみが上方に継続移動する間に前記ストッ
パから作用する旋回力で前記タレットを前記工具保持位
置から前記工具交換位置までばね付勢力に抗して旋回動
作させ、前記工具交換位置に達した前記タレットと前記
主軸頭間に割出し回転機構を設けて前記主軸頭が更に上
方移動する間に前記割出し回転機構を作動させ、前記タ
レットをピッチ角だけ割出し回転させることにより各工
具を順次に前記工具交換位置へ割出すようにしたことを
特徴とするものである。
That is, according to the present invention, in a tool exchange mechanism for a machine tool that exchanges tools between the spindle and a turret that holds a plurality of tools at equal pitches in accordance with the movement of the spindle head of the machine tool, the spindle head The turret is pivotally coupled to a sliding member provided so as to be relatively slidable in the direction of movement of the spindle head via a swing support arm, and the turret is moved in the direction of the spindle head side with respect to the tool exchange position near the spindle. When the spindle head and the turret move in translation to a certain position above the machining position, A fixedly disposed stopper is provided which abuts and engages with the pivoting support arm of the turret to restrain the turret, and then a pivoting force acting from the stopper causes the turret to be rotated while only the spindle head continues upward movement. The tool is rotated from the tool holding position to the tool exchange position against a spring biasing force, and an index rotation mechanism is provided between the turret and the spindle head when the tool exchange position is reached, and the spindle head is further moved upward. The tool is characterized in that the indexing rotation mechanism is operated in the meantime, and the turret is indexed and rotated by a pitch angle, thereby sequentially indexing each tool to the tool exchange position.

以下、本発明を添付回向に示す実施例に基づき詳細に説
明する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the attached circular.

第1図は本発明による工具交換機構を具備した工作機械
の機械本体部の一例を示す略示側面図である。
FIG. 1 is a schematic side view showing an example of the main body of a machine tool equipped with a tool changing mechanism according to the present invention.

同第1図において、機械本体部はコラム10、ベッド1
2を有しており、ベッド12上にはワークテーブル14
が載設されている。
In Figure 1, the main body of the machine is a column 10 and a bed 1.
2, and a work table 14 on the bed 12.
is included.

このワークテーブル14はベッド12に対して第1図の
紙面に垂直なX軸方向およびこのX軸方向と直交するY
軸方向にそれぞれサーボモータ等の駆動モータ(図示な
し)によって送り移動されるように構成されている。
This work table 14 is connected to the bed 12 in an X-axis direction perpendicular to the paper surface of FIG.
They are each configured to be moved in the axial direction by a drive motor (not shown) such as a servo motor.

ワークテーブル14の上面は被加工材が固定設置可能な
テーブル面として形成されている。
The upper surface of the work table 14 is formed as a table surface on which a workpiece can be fixedly placed.

このワークテーブル14の上方には主軸頭16が設けら
れており、該主軸頭16はそのブラケット22の内部に
形成されたボールスプライン溝がコラム10に固設され
たボールスプライン軸24と嵌合係合することによって
Z軸方向にサーボモータ等の駆動モータ(図示なし)に
より送り移動可能になっている。
A spindle head 16 is provided above the work table 14, and a ball spline groove formed inside the bracket 22 of the spindle head 16 is fitted into a ball spline shaft 24 fixed to the column 10. By aligning them together, they can be moved in the Z-axis direction by a drive motor (not shown) such as a servo motor.

主軸頭16の内部には主軸18が主軸回転用モータ(図
示なし)の駆動力を受けて回転するように装着されてお
り、この主軸18の先端に工具アーバ30を介して工具
30aが嵌合装着されるように形成されている。
A spindle 18 is mounted inside the spindle head 16 to rotate under the driving force of a spindle rotation motor (not shown), and a tool 30a is fitted to the tip of the spindle 18 via a tool arbor 30. It is formed to be worn.

さて、20は本発明に係る工具交換機構を示し、この工
具交換機構20は工具タレット26を有し、また工具タ
レット26はその外周面に等ピッチで工具保持孔28を
多数有しており、この工具保持孔28に多数の工具30
aがその工具アーバ30を介して挿着保持される。
Now, 20 shows a tool exchange mechanism according to the present invention, and this tool exchange mechanism 20 has a tool turret 26, and the tool turret 26 has a large number of tool holding holes 28 at equal pitches on its outer circumferential surface. A large number of tools 30 are placed in this tool holding hole 28.
a is inserted and held through the tool arbor 30.

工具タレット26は主軸頭16の側面にZ軸方向に摺動
可能なすべり板40に枢着ピン44によって取付けられ
た旋回腕42の先端に支持された環状体として形成され
ており、その中心軸線周りに後述の構造によって割出し
回転可能であると共に旋回腕42と共に矢印Pで示す両
方向に上記枢着ピン44に関して旋回可能に形成されて
いる。
The tool turret 26 is formed as an annular body supported at the tip of a swing arm 42 attached by a pivot pin 44 to a sliding plate 40 that is slidable in the Z-axis direction on the side surface of the spindle head 16. It is configured to be indexable and rotatable therearound by a structure to be described later, and to be pivotable together with the pivot arm 42 in both directions indicated by the arrow P with respect to the pivot pin 44.

また上記旋回腕42には主軸頭16の側面に固定された
縦ブラケット34の上端部に一端が係止されたバネ36
の他端が係止されており、このバネ36の付勢力をバネ
方向に受けることによって工具タレット26を支持した
旋回腕42は通常第1図に図示した水平状態に維持され
ている。
Further, the swing arm 42 has a spring 36 whose one end is locked to the upper end of a vertical bracket 34 fixed to the side surface of the spindle head 16.
The other end is locked, and by receiving the biasing force of the spring 36 in the spring direction, the swing arm 42 supporting the tool turret 26 is normally maintained in the horizontal state shown in FIG.

32aは後述の工具交換作用に当って旋回腕42と当接
係合し、工具タレット26の旋回動作を起動させるスト
ッパ部材であり、その上端はコラム10の上端に固着さ
れたブラケット46の先端部に固着されている。
Reference numeral 32a denotes a stopper member that abuts and engages with the swinging arm 42 during the tool exchange operation described later to start the swinging operation of the tool turret 26, and its upper end is connected to the tip of the bracket 46 fixed to the upper end of the column 10. is fixed to.

また32bは旋回腕42の水平状態からの旋回量を規定
する別のストッパ部材であり、このストッパ部材32b
に旋回腕42が当接するまで旋回動作すると、工具交換
機構20の工具タレット26は主軸18に最も接近し、
保持した多数の工具30aの1つと主軸18に装着され
た工具30aとの間で工具交換が後述のとおり達成でき
るようになるのである。
Further, 32b is another stopper member that defines the amount of rotation of the rotating arm 42 from the horizontal state, and this stopper member 32b
The tool turret 26 of the tool change mechanism 20 comes closest to the main shaft 18 when the swing arm 42 comes into contact with the tool turret 26 .
Tool exchange can be achieved between one of the many held tools 30a and the tool 30a mounted on the spindle 18, as will be described later.

従って以下においては、工具タレット26が第1図に示
した主軸18の直近位置から遠ざかった位置に在り、旋
回腕42が水平状態に維持された位置を゛工具保持位置
″と称し、また旋回腕42の旋回によって工具タレット
26が主軸18の直近に達した位置を″工具交換位置パ
と称することによって本発明による工具交換機構20の
構成および作用・効果に付き更に具体的実施例に沿って
説明する。
Therefore, in the following, the position where the tool turret 26 is located away from the immediate position of the main shaft 18 shown in FIG. The position where the tool turret 26 reaches the closest position to the main spindle 18 through the rotation of the tool 42 will be referred to as the "tool change position", and the structure, operation, and effects of the tool change mechanism 20 according to the present invention will be further explained with reference to specific examples. do.

第2図は本発明による工具交換機構20の第1の実施例
を示す一部断面を含んだ拡大部分側面図であり、既に第
1図に記載した諸要素については同一参照番号によって
示しである。
FIG. 2 is an enlarged partial side view, partially in section, of a first embodiment of a tool changing mechanism 20 according to the invention, in which elements already described in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. .

第2図に示されるようにすべり板40は主軸頭16の側
面に固着されたZ軸方向の2本のガイドレール52aに
沿ってZ軸方向に摺動可能に取付けられると共にその摺
動上限は主軸頭16に固着されたストップ板52bによ
って規定されている。
As shown in FIG. 2, the slide plate 40 is attached to be slidable in the Z-axis direction along two Z-axis guide rails 52a fixed to the side surface of the spindle head 16, and the upper limit of its sliding is It is defined by a stop plate 52b fixed to the spindle head 16.

そしてバネ36によるバネ力を受けて旋回腕42が図示
の水平状態に保持され、工具タレット26が工具保持位
置に保持された状態ではすべり板40が上記ストップ板
52bに当接している。
The swing arm 42 is held in the horizontal state shown in the figure under the spring force of the spring 36, and the slide plate 40 is in contact with the stop plate 52b when the tool turret 26 is held at the tool holding position.

このように工具交換機構20の工具タレット26が工具
保持位置に在るときは主軸頭16が2軸駆動モータの駆
動によってボールスプライン軸24に沿って下方へ移動
すれば工具タレット26もストップ板52bとすべり板
40との係合を介して下方へ移動する。
In this way, when the tool turret 26 of the tool change mechanism 20 is in the tool holding position, if the spindle head 16 moves downward along the ball spline shaft 24 by the drive of the two-axis drive motor, the tool turret 26 also moves to the stop plate 52b. and moves downward through engagement with the sliding plate 40.

こうして主軸18に工具アーバ30を介して取付けられ
た工具30aが第1図に示したワークテーブル14上に
保持された被加工材に到達した時点で主軸回転駆動モー
タにより主軸18を回転駆動すれば被加工材に機械加工
を施すことができる。
When the tool 30a attached to the spindle 18 via the tool arbor 30 reaches the workpiece held on the work table 14 shown in FIG. 1, the spindle rotation drive motor rotates the spindle 18. Machine processing can be performed on the workpiece.

この場合に本発明によれば、工具交換機構20の工具タ
レット26は工具保持位置に退避していることからその
工具タレット26又は工具タレット26に保持された工
具が機械加工中に被加工材と干渉を起す危惧が功みに回
避されるのである。
In this case, according to the present invention, the tool turret 26 of the tool change mechanism 20 is retracted to the tool holding position, so that the tool turret 26 or the tool held by the tool turret 26 may come into contact with the workpiece during machining. The fear of interference is successfully avoided.

即ち、従来の工具交換機構では機械加工中もその工具タ
レットが主軸直近に保持されるために工具タレット自体
又は工具タレットに保持されて外方に突出した工具先端
が機械加工の進捗に伴ってワークテーブル上の被加工材
と接触干渉を起す場合も発生するが、本発明による工具
交換機構の場合には上述のように工具タレット26が主
軸直近位置から遠ざかった工具保持位置に退避するので
接触干渉の発生を避けることができるのである。
In other words, in the conventional tool change mechanism, the tool turret is held close to the spindle during machining, so the tool turret itself or the tip of the tool held by the tool turret and protruding outward changes to the workpiece as machining progresses. Although contact interference may occur with the workpiece on the table, in the case of the tool change mechanism according to the present invention, as described above, the tool turret 26 is retracted to the tool holding position far from the position closest to the spindle, so contact interference occurs. The occurrence of this can be avoided.

また特に工具タレット26に保持された工具の突出先端
と被加工材との接触干渉を避けることが可能になったこ
とから工具タレット26における工具保持孔28の隣接
ピッチ間隔を可及的に狭小にして工具保持数を従来の工
具交換機構の場合より増数することが可能であり、従っ
て本発明による工具交換機構を具備した工作機械は機械
加工能力の向上をも達成することが可能になる。
In particular, since it has become possible to avoid contact interference between the protruding tip of the tool held in the tool turret 26 and the workpiece, the pitch interval between adjacent tool holding holes 28 in the tool turret 26 can be made as narrow as possible. Therefore, it is possible to increase the number of tools held by the conventional tool changing mechanism, and therefore, a machine tool equipped with the tool changing mechanism according to the present invention can also achieve improved machining performance.

さて、第2図の実施例において工具交換作用を達成する
には′主軸頭16を先ず2軸駆動モータによって駆動す
ることによりボールスプライン軸24に沿って上昇移動
させる。
To achieve the tool changing function in the embodiment of FIG. 2, the spindle head 16 is first moved upwardly along the ball spline shaft 24 by being driven by a two-axis drive motor.

このとき工具交換機構20の工具タレット26もばね3
6のばね付勢力によって常に上方に引き上げ力を受けて
いるので主軸頭16に並進してZ軸方向の上方向に移動
する。
At this time, the tool turret 26 of the tool change mechanism 20 also
Since it is always subjected to an upward pulling force by the spring biasing force 6, it is translated to the spindle head 16 and moves upward in the Z-axis direction.

やがて旋回腕42が適宜長さに調整されたストッパ部材
32aの下端に当接すると、旋回腕42および工具タレ
ット26の上昇動作は阻止される。
When the swing arm 42 eventually comes into contact with the lower end of the stopper member 32a whose length has been adjusted appropriately, the upward movement of the swing arm 42 and the tool turret 26 is blocked.

そしてこの状態で主軸頭16がボールスプライン軸24
に沿って更に継続移動すると旋回腕42は枢着ピン44
を中心と旋回移動するので工具タレット26は工具保持
位置から主軸18の直近の工具交換位置に向けて旋回移
動する。
In this state, the spindle head 16 is attached to the ball spline shaft 24.
As the pivot arm 42 continues to move along the pivot pin 44
Since the tool turret 26 pivots around , the tool turret 26 pivots from the tool holding position toward the tool exchange position nearest to the main spindle 18.

こうして工具タレット26が工具交換位置へ移動してス
トッパ部材32bに旋回腕42が当接すると、このとき
本実施例では旋回腕42に回転可能に取付けられたピニ
オン54が主軸頭16の下端に取付けられたラック50
に噛合するように形成されている。
When the tool turret 26 moves to the tool exchange position and the swing arm 42 comes into contact with the stopper member 32b, the pinion 54, which is rotatably attached to the swing arm 42 in this embodiment, is attached to the lower end of the spindle head 16. rack 50
It is formed to mesh with the

従ってこのピニオン54とラック50とが噛合した状態
から更に主軸頭16がZ軸上力に移動すると、工具タレ
ット26はその旋回腕42が上・下のストッパ部材32
a 、32bによって挾持拘束されていることから主軸
頭16と共に上昇するラック50によりピニオン54が
回転作動される。
Therefore, when the spindle head 16 is further moved to the Z-axis upward force from the state in which the pinion 54 and the rack 50 are engaged, the tool turret 26 is moved so that its swing arm 42 is connected to the upper and lower stopper members 32.
The pinion 54 is rotated by the rack 50 which rises together with the spindle head 16 since it is clamped and restrained by the pinion a and 32b.

従ってこのピニオン54と同心に設けられた傘歯車56
も回転作動され、この傘歯車56と噛合したホイール5
8の回転によって工具タレット26を一方向に向けてそ
の中心軸心周りに回転される。
Therefore, a bevel gear 56 provided concentrically with this pinion 54
The wheel 5 is rotated and meshed with the bevel gear 56.
8, the tool turret 26 is turned in one direction and rotated around its central axis.

この結果、工具タレット26は主軸18の直近の工具交
換位置で割出し回転をおこなうのである。
As a result, the tool turret 26 indexes and rotates at the tool exchange position closest to the main spindle 18.

勿論この場合にラック50とピニオン54との噛合量及
び傘歯車56とホイール58との噛合回転比は予め1回
の工具交換作用によって工具タレット26の1ピツチ角
度量の割出し回転が達成されるように設計形成される。
Of course, in this case, the amount of meshing between the rack 50 and the pinion 54 and the meshing rotation ratio between the bevel gear 56 and the wheel 58 are such that indexing rotation of the tool turret 26 by one pitch angle is achieved in advance by one tool change operation. Designed and formed.

また工具タレット26が常に一方向に割出し回転して所
定の順序で工具タレット26と主軸18との間で工具交
換が達成されるように工具タレット26にはホイール5
8と一体にラチェットホイール60が取付けられ、この
ラチェットホイール60には同じく工具タレット26の
内部底面に固着されたラチェット62が噛合し、このラ
チェットホイール60とラチェット62によって工具タ
レット26の逆転防止機構を形成している。
The tool turret 26 is also equipped with a wheel 5 so that the tool turret 26 is always indexed and rotated in one direction to achieve tool exchange between the tool turret 26 and the spindle 18 in a predetermined order.
A ratchet wheel 60 is attached integrally with the tool turret 8, and a ratchet 62, which is also fixed to the inner bottom surface of the tool turret 26, meshes with this ratchet wheel 60, and the ratchet wheel 60 and ratchet 62 prevent the tool turret 26 from reversing. is forming.

上述のように工具タレット260割出し回転機構が形成
されていることによって該タレット26が工具交換位置
に達したときに主軸頭16を継続的に上昇移動させて主
軸18に装着されていた工具30aをその工具アーバ3
0と共に主軸18から解放して工具タレット26の空の
工具保持孔28に戻し、その後上述のように工具タレッ
ト26を1ピツチ角だけ割出し回転させて次に使用する
工具30aとその工具アーバ30を主軸18の直下に到
来せしめることが可能になる。
Since the tool turret 260 indexing rotation mechanism is formed as described above, when the turret 26 reaches the tool exchange position, the spindle head 16 is continuously moved upward and the tool 30a mounted on the spindle 18 is removed. The tool arbor 3
0 and released from the main shaft 18 and returned to the empty tool holding hole 28 of the tool turret 26. Thereafter, the tool turret 26 is indexed and rotated by one pitch angle as described above, and the next tool 30a and its tool arbor 30 are removed. This makes it possible for the main shaft 18 to come directly under the main shaft 18.

そしてこの状態に達したときには次に主軸頭16を2軸
方向に下向移動させれば、主軸18が割出された新工具
30aを把持し、更に主軸頭16の下向移動に応じて工
具交換機構20の工具タレット26は上述した工具交換
位置から工具保持位置へ旋回腕42と共に復帰旋回し工
具交換が完了するのである。
When this state is reached, if the spindle head 16 is then moved downward in two axial directions, the spindle 18 will grip the indexed new tool 30a, and the tool will be further moved in accordance with the downward movement of the spindle head 16. The tool turret 26 of the exchange mechanism 20 returns from the above-described tool exchange position to the tool holding position together with the rotation arm 42, thereby completing the tool exchange.

なお、第2図においてストッパ部材32bに設けられた
調整ねし32′bは工具タレット26が工具交換位置へ
達したときにその工具保持孔28の軸線と主軸18の軸
線との一致を微細に調節し、両軸線が正確に一致した状
態で工具タレット26の旋回移動を拘束するものである
In addition, in FIG. 2, the adjustment screw 32'b provided on the stopper member 32b finely aligns the axis of the tool holding hole 28 with the axis of the main shaft 18 when the tool turret 26 reaches the tool exchange position. The rotation movement of the tool turret 26 is restrained with the two axes accurately aligned.

第3図a”’−e図は上述した第2図の実施例の工具交
換機構における工具交換作用中の主軸頭16と工具タレ
ット26との相対的位置関係を順次に示した略示図であ
り、第3図aは工具交換の開始前の状態、第3図すは工
具タレット26が工具交換位置まで旋回して空の工具保
持孔28に主軸18の工具30aをその工具アーバ30
を介して保持した状態、第3図Cは主軸18から工具タ
レット26へ工具30aを戻した状態、第3図dは工具
タレット26の割出し回転がおこなわれている状態、第
3図eは主軸頭16の下向移動によって主軸18に新た
な工具30aがその工具アーバ30を介して締着された
状態をそれぞれ示している。
Figures 3a''-e are schematic diagrams sequentially showing the relative positional relationship between the spindle head 16 and the tool turret 26 during the tool changing action in the tool changing mechanism of the embodiment shown in Figure 2. 3a is the state before the start of tool exchange, and FIG. 3 is a state in which the tool turret 26 has rotated to the tool exchange position and the tool 30a of the spindle 18 is placed in the empty tool holding hole 28 in its tool arbor 30.
3C is a state where the tool 30a is returned from the main shaft 18 to the tool turret 26, FIG. 3D is a state where the tool turret 26 is being indexed and rotated, and FIG. Each figure shows a state in which a new tool 30a is fastened to the main spindle 18 via its tool arbor 30 due to the downward movement of the spindle head 16.

第4図は本発明による工具交換機構の第2の実施例を示
す一部断面図を含んだ部分拡大断面図であり、第1図に
示した要素類又は第2図に示した実施例と同様の構成部
分は同一の参照番号で示しである。
FIG. 4 is a partially enlarged sectional view including a partial sectional view showing a second embodiment of the tool changing mechanism according to the present invention, and shows the elements shown in FIG. 1 or the embodiment shown in FIG. 2. Similar components are designated by the same reference numerals.

この第4図に示した実施例も図示から明らかなように工
具交換に当って工具交換機構20の工具タレット26を
工具保持位置から工具交換位置へ旋回移動させる構成及
び作用は前述の第2図に示した本発明の第1実施例と全
く同一に構成されている。
As is clear from the illustration in the embodiment shown in FIG. 4, the structure and operation for pivoting the tool turret 26 of the tool changing mechanism 20 from the tool holding position to the tool changing position during tool changing are the same as those shown in FIG. This embodiment has exactly the same structure as the first embodiment of the present invention shown in FIG.

然しなから本第2実施例においては工具タレット26の
割出し回転機構が前述の第1実施例における歯車機構を
採用した方式と全く異るリンク伝達機構70を採用して
構成されている。
However, in the second embodiment, the indexing and rotation mechanism for the tool turret 26 is constructed using a link transmission mechanism 70, which is completely different from the gear mechanism used in the first embodiment.

従って以下においてはこのリンク伝達機構70を利用し
た工具タレット260割出し回転機構について説明する
Therefore, a tool turret 260 indexing and rotating mechanism using this link transmission mechanism 70 will be described below.

さて、リンク伝達機構70はラチェットホイール60の
上面外側部とリンク棒74とはユニバーサルジョイン)
72aで結合し、またこの第1のリンク棒74と第2の
リンク棒76とをユニバーサルジョイン)72bで結合
し、一方この第2のリンク棒76と主軸頭16に取付け
られたブラケット90とを接手孔94に嵌入されたボー
ルジヨイント84によって結合することにより形成され
ている。
Now, the link transmission mechanism 70 is a universal joint between the upper outer part of the ratchet wheel 60 and the link rod 74).
The first link rod 74 and the second link rod 76 are connected by a universal joint 72a, and the second link rod 76 and the bracket 90 attached to the spindle head 16 are connected by a universal joint 72a. They are formed by being joined by a ball joint 84 fitted into a joint hole 94.

第2リンク棒76はボールジヨイント84に貫通挿設さ
れており、またこのボールジヨイント84はブラケット
900球面接手孔94中で自在に転勤可能になっている
The second link rod 76 is inserted through the ball joint 84, and the ball joint 84 can be freely moved within the ball surface hand hole 94 of the bracket 900.

また第2のリンク棒76の下方部分にはばね座78が固
着され、このばね座78とブラケット90の先端下面と
の間には伸縮ばね80が第2リンク棒16に巻設された
形状で装着されている。
A spring seat 78 is fixed to the lower part of the second link rod 76, and an elastic spring 80 is wound around the second link rod 16 between the spring seat 78 and the bottom surface of the tip of the bracket 90. It is installed.

また第2リンク棒76の上端にはストッパ82が固定さ
れている。
Further, a stopper 82 is fixed to the upper end of the second link rod 76.

なお、ブラケット90は主軸頭16の頂部にボルト92
等の適宜固着手段によって固着されている。
Note that the bracket 90 has a bolt 92 attached to the top of the spindle head 16.
It is fixed by an appropriate fixing means such as.

上述のように構成されたリンク機構70は工具交換に当
って工具タレット26が工具保持位置から工具交換位置
へ旋回移動することに応じて第1、第2のリンク棒74
.76は共に伸縮ばね80の伸張によるばね力に抗して
下方へ伸張移動し、工具タレット26が主軸直近の工具
交換位置に達した時点では第2リンク棒76の上端のス
トッパ82がブラケット90の上面に当接し、もはや下
方への伸張移動が不可能な状態に到達する。
The link mechanism 70 configured as described above rotates the first and second link rods 74 as the tool turret 26 pivots from the tool holding position to the tool exchange position during tool exchange.
.. Both link rods 76 extend and move downward against the spring force caused by the extension of the telescopic spring 80, and when the tool turret 26 reaches the tool change position closest to the main spindle, the stopper 82 at the upper end of the second link rod 76 is moved downwardly by the stopper 82 of the bracket 90. It comes into contact with the upper surface and reaches a state where downward extension movement is no longer possible.

この状態に達したとき更に主軸頭16がZ軸上力へボー
ルスプライン軸24に沿って上昇するとブラケット90
とストッパ82との保合を介して第1、第2のリンク棒
74,76は上方に引き上げられることになる。
When this state is reached, when the spindle head 16 further rises along the ball spline shaft 24 due to the Z-axis force, the bracket 90
The first and second link rods 74, 76 are pulled upward through engagement with the stopper 82.

一方、工具交換位置へ達した工具タレット26は既述の
とおりストップ部材32a。
On the other hand, the tool turret 26 that has reached the tool exchange position is stopped by the stop member 32a as described above.

32bによって挾持拘束されるので上述の第1、第2リ
ンク棒74.76に作用する引き上げ力に応じて工具タ
レット26は割出し回転を起動されるのである。
32b, the tool turret 26 is started to index and rotate in response to the lifting force acting on the first and second link rods 74, 76.

このリンク伝達機構70を利用した割出し回転機構にお
いても工具タレット26に設けられたラチェットホイー
ル60とラチェット62との噛合によって常に一定方向
にのみ工具タレット26が回転し、工具交換が常に一定
の順序に従って遂行されるように構成されている。
Even in the indexing rotation mechanism using this link transmission mechanism 70, the tool turret 26 always rotates only in a certain direction due to the engagement between the ratchet wheel 60 and the ratchet 62 provided on the tool turret 26, and tool exchange is always performed in a certain order. It is designed to be carried out according to the following.

勿論、上述のリンク伝達機構においては1回の工具交換
作用においては工具タレット26において1ピッチ分の
割出し回転がおこなわれるように予め第1、第2のリン
ク棒74,76の長さが選定され、また第1のリンク棒
74を、ユニバーサルジヨイント72aを介して工具タ
レット26に取付けられたラチェットホイール60に結
合する結合点も予め設計上正確な割出し回転が起動され
る位置に選定されることは言うまでもない。
Of course, in the link transmission mechanism described above, the lengths of the first and second link rods 74 and 76 are selected in advance so that one pitch of index rotation is performed in the tool turret 26 in one tool exchange operation. In addition, the connection point connecting the first link rod 74 to the ratchet wheel 60 attached to the tool turret 26 via the universal joint 72a is selected in advance at a position where accurate indexing rotation is activated. Needless to say.

なお、工具交換が完了して工具タレット26が工具交換
位置から工具保持位置へ退避するとリンク伝達機構70
の第1、第2リンク棒74,76は伸縮ばね80の引張
力によって上方へ伸張復帰し、次の工具交換における割
出し回転に備えるのである。
Note that when the tool exchange is completed and the tool turret 26 is retracted from the tool exchange position to the tool holding position, the link transmission mechanism 70
The first and second link rods 74 and 76 are extended upwardly by the tensile force of the telescopic spring 80 to prepare for indexing rotation during the next tool change.

以上、本発明を第1、第2実施例に基き説明したが、本
発明はこれら両実施例の如く縦形工作機械に具備される
場合に限定されるものではなく、主軸が水平方向に配置
される横形工作機械においても何ら特別の改変を加える
ことなく適用でき、従って横形工作機械においても工具
交換機構と被加工物との接触干渉を避は得る効果、およ
び工具タレットに従来より多数の工具を保持することに
よって工作機械の機械加工能力を向上させ得る効果を同
様に奏することができるのである。
Although the present invention has been described above based on the first and second embodiments, the present invention is not limited to being installed in a vertical machine tool as in both of these embodiments, and is not limited to cases in which the main shaft is arranged in the horizontal direction. It can also be applied to horizontal machine tools without any special modification, and therefore, even in horizontal machine tools, contact interference between the tool change mechanism and the workpiece can be avoided, and the tool turret can accommodate a larger number of tools than before. By holding it, the machining ability of the machine tool can be improved.

また本発明における工具交換機構では従来の工具交換機
構とは異って工具交換により加工工具は工具タレットか
ら主軸頭側へ完全に移送される構成が採られるので工具
タレットの工具保持孔と主軸の工具装着孔には例えばキ
ー溝を形成し、一方工具アーバにはキーを予め形成して
工具交換に当り工具のオリエンテーションを達成するこ
とも可能であり、またこのように主軸の装着孔中で工具
アーバと主軸との間でキーによる結合を構成すれば、主
軸と工具との間でトルク伝達の際の滑りが完全に防止し
、従って機械加工中の切削負荷が大きい場合にも確実に
切削加工をおこない得るという利点も得られるのである
Furthermore, unlike the conventional tool exchange mechanism, the tool exchange mechanism of the present invention is configured such that the machining tool is completely transferred from the tool turret to the spindle head side when the tool is exchanged. For example, it is possible to form a key groove in the tool mounting hole, while a key is preformed in the tool arbor to achieve the orientation of the tool when changing the tool. By configuring a keyed connection between the arbor and the spindle, slippage during torque transmission between the spindle and the tool is completely prevented, thus ensuring reliable cutting even when the cutting load is large during machining. It also has the advantage of being able to do this.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明による工具交換機構を具備した工作機械
の機械本体部を示す略示側面図、第2図は本発明による
工作機械の工具交換機構における第1の実施例を示す一
部断面図を含んだ拡大部分側面図、第3図a”’−eは
第2図の実施例における工具交換作用中の工具タレット
と主軸頭との相対的位置関係の変化を説明する略示図、
第4図は本発明による工作機械の工具交換機構における
第2の実施例を示す一部断面図を含んだ拡大部分側面図
。 図中、10・・・・・・コラム、12・・・・・・ベッ
ド、14・・・・・・ワークテーブル、16・・・・・
・主軸頭、18・・・・・・主軸、20・・・・・・工
具交換機構、24・・・・・・ボールスプライン軸、2
6・・・・・・工具タレット、28・・・・・・工具保
持孔、30・・・・・・工具アーバ、30a・・・・・
・工具、32a 、32b−・・・・・ストップ部材、
36・・・・・・ばね、40・・・・・・すべり板、4
2・・・・・・旋回腕、44・・・・・・枢着ピン。
FIG. 1 is a schematic side view showing the main body of a machine tool equipped with a tool changing mechanism according to the present invention, and FIG. 2 is a partial cross section showing a first embodiment of the tool changing mechanism for a machine tool according to the present invention. FIGS. 3a"'-e are schematic diagrams illustrating changes in the relative positional relationship between the tool turret and the spindle head during a tool change operation in the embodiment shown in FIG.
FIG. 4 is an enlarged partial side view including a partial sectional view showing a second embodiment of the tool changing mechanism for a machine tool according to the present invention. In the figure, 10... Column, 12... Bed, 14... Work table, 16...
・Spindle head, 18... Main spindle, 20... Tool exchange mechanism, 24... Ball spline shaft, 2
6... Tool turret, 28... Tool holding hole, 30... Tool arbor, 30a...
・Tools, 32a, 32b--stop member,
36... Spring, 40... Sliding plate, 4
2... Swivel arm, 44... Pivot pin.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 工作機械の主軸頭の移動に応じて複数の工具を等ピ
ッチに保持したタレットと主軸との間で工具交換をおこ
なう工作機械の工具交換機構において、前記主軸頭にそ
の主軸頭移動方向に相対摺動可能に設けたすべり部材に
旋回支持腕を介して前記タレットを枢着結合し、カリ前
記タレットを、前記主軸間近の工具交換位置に対し主軸
頭側部の方向に退避遠去かった工具保持位置に向けてば
ね付勢保持することによって前記主軸頭と共に並進移動
するようにし、前記主軸頭と前記タレットとが加工位置
より上方ので定位置まで並進移動したときに前記タレッ
トの旋回支持腕に当接係合して前記タレットを拘束する
固定配置のストッパを設け、次いで前記主軸頭のみが上
方に継続移動する間に前記ストッパから作用する旋回力
で前記タレットを前記工具保持位置から前記工具交換位
置までばね付勢力に抗して旋回動作させ、前記工具交換
位置に達した前記タレットと前記主軸頭間に割出し回転
機構を設けて前記主軸頭が更に上方移動する間に前記割
出し回転機構を作動させ、前記タレットをピッチ角だけ
割出し回転させることにより各工具を順次に前記工具交
換位置へ割出すようにしたことを特徴とする工作機械の
工具交換機構。 2、特許請求の範囲第1項に記載の工作機械の工具交換
機構において、前記タレットは、前記工具交換位置に到
達したときに前記旋回支持腕に当接するように前記すべ
り部材に取付けられた第2のストッパによってその旋回
移動を拘束されるように構成した工作機械の工具交換機
構。
[Scope of Claims] 1. In a tool exchange mechanism for a machine tool that exchanges tools between the spindle and a turret that holds a plurality of tools at equal pitches according to the movement of the spindle head of the machine tool, The turret is pivotally connected to a sliding member provided so as to be relatively slidable in the direction of movement of the spindle head via a swing support arm, and the turret is moved toward the side of the spindle head with respect to the tool exchange position near the spindle. The tool is moved in translation together with the spindle head by spring-biased holding toward the tool holding position that was far away from the retracted position, and when the spindle head and the turret are translated to a fixed position above the machining position, the A fixed stop is provided which abuts and engages with a swing support arm of the turret to restrain the turret, and then a swing force acting from the stop causes the turret to be moved by a swing force acting from the stop while only the spindle head continues upward movement. A rotation operation is performed against a spring biasing force from the holding position to the tool exchange position, and an indexing rotation mechanism is provided between the turret and the spindle head when the tool exchange position is reached, while the spindle head is further moved upward. A tool changing mechanism for a machine tool, wherein each tool is sequentially indexed to the tool changing position by activating the indexing rotation mechanism and indexing and rotating the turret by a pitch angle. 2. In the tool changing mechanism for a machine tool as set forth in claim 1, the turret is attached to the sliding member so as to come into contact with the swing support arm when the turret reaches the tool changing position. A tool changing mechanism for a machine tool configured such that its rotational movement is restricted by a second stopper.
JP54079038A 1979-06-25 1979-06-25 Machine tool tool change mechanism Expired JPS5824220B2 (en)

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JP2589476B2 (en) * 1986-09-01 1997-03-12 ファナック 株式会社 Machine tool tool changer
JPH0825115B2 (en) * 1987-08-10 1996-03-13 ファナック株式会社 Automatic tool changer for machine tools
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5310706A (en) * 1976-06-15 1978-01-31 Valmet Oy Production of trough formed and nonformed roll cover for shape leaf of paper screening machine

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