JPS6013779B2 - 工具交換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は工具貯蔵マガジンより取出されて工具交換位置
に移送された工具ソケットとスピンドルとの間で工具を
交換する工具交換装置に関するもので、その目的とする
ところは、工具貯蔵マガジンより取出すべき工具ソケッ
トを傾倒かつ横移動させて工具交換位置に移送すること
により、工具貯蔵マガジンがスピンドルの側方に多少離
れて配置されたものにおいても、工具交換アームの小さ
な旋回半径で工具交換を行えるようにすることである。

一般に、工具交換アームによって工具貯蔵マガジンと工
具スピンドルとの間で工具を交換する目動工具交換位置
においては、工具交換アームによる迅速な工具交換動作
、すなわち工具交換アームの旋回速度を高めるうえから
も、工具交換アームの旋回半径を小さくする必要があり
、このために工具貯蔵マガジンをスピンドルに接近して
設けることが望まれる。しかしながら、工具貯蔵マガジ
ンのスピンドルへの接近は事実上きわめて困難で、多少
とも工具貯蔵マガジンをスピンドルより離れた位置に設
けることを余儀なくされ、そのために両者の間で工具を
交換する工具交換アームの旋回半径が大きくなり、さも
なくば工具貯蔵マガジンより工具交換アームにて交換で
きる位置まで移送するための中間移送手段が必要となる
問題がある。

本発明は上述した問題を解決するうえにきわめて好適な
工具交換装置を提供せんとするもので、その要旨は、工
具貯蔵マガジンより敬出すべき工具を１つの駆動装置の
作動によって煩例かつ横移動せしめ、工具交換アームに
て工具交換できる工具交換位置に割出すようにしたもの
である。

以下本発明の実施例を図面に基いて説明する。まず第１
図をもとにして本発明装置の実施に好適な自動工具交換
装置付工作機械の概要について簡単に述べると、ベツド
ー上には送り制御モータ２によりＺ軸（前後）方向に送
り制御されるスライドテーブル３が載架され、このスラ
イドテーフル３上に図略の送り制御モータにより×軸（
左右）方向に送り制御されるサドル４が戦架されている
。サドル４上にはインデックステーブル５が回転割出し
可能に袋架され、このインデックステーブル５上にワー
クが取付けられるようになっている。前記ベッド１の後
方にはコラム６が設置され、このコラム６の一側面に送
り制御モータ７によりＹ軸（上下）方向に送り制御され
るスピンドルベッド８が装架されている。スピンドルヘ
ッド８には工具を着脱可能に挿着するスピンドル９が前
記Ｚ軸と平行な水平軸線のまわりに回転可能に鞄承され
、図略の駆動モータにより回転駆動されるようになつて
いる。なお、、第１図中６川ま前記コラム６の前面に関
口された工具ソケット取出穴で、この取出穴５０を通し
てコラム６が内に設けられた後述の工具貯蔵マガジンよ
り所要の工具挿着した工具ソケットがコラム６が外に取
出されるようになっている。

また５１は前記コラム６がに取付けられた旋回かつ進退
可能な工具交換アームで、この工具交換アーム５１によ
り工具交換位置ＰＩに割出された工具ソケットと前記ス
ピンドル９との間で工具を交換するようになっている。
第２図、第３図および第４図において、前記コラム６内
には工具貯蔵マガジン１０が収容され、この工具貯蔵マ
ガジン１０の本体をなすマガジンベース１１がコラム６
１こ固着された支持フレ−ム５２上に設置されている。

マガジンベース１１上には２つの支持台１２（一方は図
示せず）が所定の間隔を有して固設され、これら各支持
台１２に回転軸１３がそれぞれ回転可能に藤承され、こ
れら回転軸１３にスプロケット１４が係止されている。
スプロケット１４間には後述する工具ソケット割出し用
のエンドレスチェーン１５が緊張され、このチェーン１
５は前記一方の回転軸１３に連結された図略の駆動モー
外こより駆動されるようになっている。チェーン１５は
所定長さのチェーンリンクを連接してなり、このチェー
ンリンクの１つおきにソケット支持体１６固着され、こ
れらソケット支持体１６に工具（工具ホルダ）１７を着
脱可能に挿着した工具ソケット１８が離脱可能に保持さ
れるようになっている。すなわち、ソケット支持体１６
にはチェーン駆動方向に間隔を有して対向する一対の駆
動プレートが形成され、この駆動プレートの間に前記工
具ソケット１８が鉄合支持されて工具１７をスピンドル
９の熱線に対して直角な上向きにした姿勢で保管されて
いる。工具ソケット１８は前記チェーン１５の駆動によ
りソケット支持体１６を介して前記マガジンベース１１
上に架設された内側ガイドプレート１９と外側ガイドプ
レート２０との間を搬送され、前記取出穴５０‘こ臨む
工具取出位置ＰＯ‘こおいて順次割出されるようになっ
ており、工具取出位置ＰＯにおいては工具ソケット１８
を転倒し得るように前記外側ガイドプレート２０が切欠
かれてし、０る。工具ソケット１８には外方に向ってフ
ランジ部２１が突設され、これらフランジ部２１は後述
する取出アームに順次係合されるようになっている。ま
た前記ソケット支持体１６を固着したチェーンリンクの
下面にはローラ２３を鯛藤したロータラ支持体２４が固
着され、これらローラ２３は前記チェーン１５に沿って
支持体１２間に設置された支持レール２５上に転動可能
に支持されている。前記回転軸１３にはインデックスプ
レート２６０が取付けられ、このインデックスプレート
２６の円周上に複数の係合凹部２７が等角度間隔に形成
されている。

支持台１２にはその係合凹部２７に離脱可能に係合する
ピストンロッド２８を摺動可能に鉄装せる位置決めシリ
ンダ２９が固設され、タこの位置決めシリンダ２９によ
るピストンロッド２８の係合凹部２７への係合により所
要の工具１７を挿着した工具ソケット１８を工具取出位
置Ｐ川こ正確に位置決めするようになっている。前記コ
ラム６の前面には取出穴５５０の下方に０支持ブラケッ
ト３０が固着され、この支持プラケット３０上に駆動シ
リンダ３１と軸受ブ。ック３２が間隔を有して設置され
ている。駆動シリンダ３１にはピストン３３が沼勤可能
に鉄装され、このピストン３３に支持軸３４の一端が結
合されて夕し、る。支持軸３４の他端は前記軸受ブロッ
ク３２にキー部材３５により廻り止めされて柚方向移動
のみ可能に支持され、中央部にはリード角の大きなねじ
部３６が刻設されている。支持軸３４には工具ソケット
取出アーム３７が摺動かつ回転可能０に支持され、この
取出アーム３７に前記ねじ部３６に螺合するナット部材
３８が固着されている。かかる取出アーム３７の下方に
はカム板３９が支持ブラケット３０上に固着され、この
カム板３９の上面に支持軸３４のの円周方向に沿った円
周方向カム溝４０と支持軸３４の軸線方向に沿った軸線
方向カム溝４１とが連続的に形成され、これらカム溝４
０，４１に前記取出アーム３７に軸支された係合ローラ
４３が順次係合されるようになっている。これにより駆
動シリンダ３１への圧油の給排作用により支持軸３４に
車由方向推力が作用される１と、取出アーム３７の係合
ローラ４３がカム板３９の円周方向カム溝４川こ係合し
ている場合には、取出アーム３７は樋線方向移動を拘束
されてＪねじ作用により回動され、また係合ローラ４３
が軸線方向カム溝４１に係合している場合には、取出ア
ーム３７は回動を拘速されてねじ部３６を介して軸線方
向に移動されるようになる。

而して通常は取出アーム３７は図に示す原位置に保持さ
れＺている。前記取出アーム３７の一端には前記取出六
５０内へ突出して工具取出位置ＰＯＩこ割出された工具
ソケット１８のフランジ部２１の上面に接合する接合片
４５が形成され、この接合片４５とフランジ部２１を挟
んで相対向するピストンロッド４６を進退可能に豚装し
たクランプシリンダ４７が取出アーム３７に固設されて
いる。工具ソケット１８は通常前記チェーン１５の駆動
により取出アーム３７の接合片４５とピストンロッド４
６との間を自由に通過できるようになっており、所要の
工具ソケット１８が工具取出位置ＰＯもこ割出されると
、クラソプシリンダ４７によりピストンロッド４６が工
具ソケットフランジ部２１の下面に圧懐係合され、これ
により工具ソケット１８が取出アーム３７の接合片４５
とピストンロッド４６との間で荻持されるようになって
いる。なお、第２図〜第４図中５３は前記支持プラケツ
ト３０上に設置されたガイドレール、５４は取出アーム
３７に軸支された支持ローラで、この支持ローラ５４は
工具ソケット１８の傾倒状態において前記ガイドレール
５３上に支持され、ガイドレール５３上を転勤するよう
になっている。

次に上述したように構成された本発明装置の動作につい
て説明する。図に示す状態において図略の駆動モー外こ
より回転軸１３が回転されてチェーン１５が駆動され、
所要の工具１７を挿着した工具ソケット１８が取出アー
ム３７が位置する工具取出位置ＰＯに割出されると、位
置決めシリンダ２９に圧油が供給されてピストンロッド
２８が前進され、インデックスプレート２６の係合凹部
２７に係合される。

これにより前記工具ソケット１８が工具取出位置ＰＯ‘
こ位置決され、続いてクランプシリンダ４７に圧油が供
給されてピストンロッド４６が前進され、工具ソケット
１８のフランジ部２１を取出アーム３７の接合片４５と
ピストンロッド４６との間で挟持する。しかる後駆動シ
リンダ３１に圧油が供給されてピストン３３とともに支
持軸３４が第４図の右方に摺動される。

この際取出アーム３７の係合ローラ４３はカム板３９の
円周方向カム溝４０１こ係合されて取出アーム３７の軸
線方向運動がが阻止されているため、前記支持軸３４に
作用する軸方向推力により取出アーム３７はねじ部３６
とナット部材３８との関係により回動され、これに挟持
した工具ソケット１８を一体的に回動してソケット支持
体１６より離脱せしめる。このようにして取出アーム３
７が支持軸３４のまわりに所定角度（９０ｏ）回動され
、工具１７の軸線が図略のスピンドル軸線に平行な水平
状態まで傾倒されると、取出アーム３７に鞠支された支
持ローラ５４がガイドレール５３上に係合され、かつ係
合ローラ４３が円周方向カム溝４０の終機縁に衝合して
鞠線方向カム溝４１に対応する。これにより今度は取出
アーム３７の回動が阻止され、逆に駆動運動が許容され
るため、前記支持軸３４に作動する軸方向推力によりね
じ部３６およびナット部材３８を介して取出アーム３７
が支持軸３４と一体的に移動される。これにより工具ソ
ケット１８は傾倒された状態で工具１７の半径方向に所
定量ど移動され、工具交換アーム５１にて交換できる工
具交換位置ＰＩに割出され、その位置ＰＩで待機する。
前記スピンドル９に挿着されている工具１７によるワー
クの所定の加工が完了すると、スピンドルヘッド８が工
具交換のために所定位置Ｐ２に位置決めされ、しかる後
工具交換アーム５１により前記工具交換位置ＰＩに割出
された工具ソケット１８とスピンドル９との間で工具１
７を交換する。その後使用済の工具１７を挿着した工具
ソケット１８を前記と逆の動作により工具貯蔵マガジン
１０のソケット支持体１６に返還する。なお、上述した
実施例においては、工具貯蔵マガジン１０をコラム６内
に収容し、このコラム６に設けた取出穴５０より所要の
工具１７を挿着した工具ソケット１８を取出すようにし
た例について述べたが、本発明はそのような構成のもの
に限定されるものでないことは勿論である。

また上記実施例においては、駆動シリンダ３１により支
持軸３４に軸万向推力を作用せしめて取出アーム３７を
ねじ機構およびカム機溝の協働により回動かっ軸線運動
させる例について述べたが、同様な考えの基に支持軸を
回転のみ可能に支持して駆動装置により支持軸を回動さ
せるようにしても前記と同様な動作が期待できるように
なる。以上述べた説明で明らかなように本発明は、工具
貯蔵マガジンの工具取出位置に割出された工具交換位置
に移送する取出アームを、１つの駆動装置により回転か
つ直線移動させるようにした構成であるので、工具取出
位置に割出された工具のスピンドルに平行となる角度位
置への傾倒および工具交換アームにて工具交換できる位
置への横移動を単一の駆動装置によって迅速かつ確実に
行なえるようになり、これによって工具貯蔵マガジンと
スピンドルとが多少離れたものにおいても、工具交換ア
ームの旋回半径を大きくしたり、別に工具移送装置を設
ける等の必要がなく、工具交換をきわめて有利に行い得
る特徴がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は本発明装
置を備えた自動工具交換装置付工作機械の正面図、第２
図は第１図の姿部を拡大した工具ソケット取出装置の正
面図、第３図および第４図は第２図の町−ｍ線およびＷ
−Ｗ線断面図である。 １０・・・・・・工具貯蔵マガジン、１５・・・・・・
割出チェ−ン、１６・・・・・・ソケット支持体、１７
・・・・・・工具、１８・…・・工具ソケット、３１・
・・・・・駆動シリンダ、３４・・・・・・支持軸、３
６・・・・・・ねじ部、３７・・…・取出アーム、３８
・・・・・・ナット部材、３９・・・・・・カム板、４
０，４１・・・・・・カム溝、４３・・・・・・係合ロ
ーラ、４７…・・・クランプシリンダ、５１・・・・・
・工具交換アーム、Ｐ０・・・・・・工具取出位置、Ｐ
１・・・・・・工具交換位置。 矛３図 矛’図 矛２図 矛４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 工具をスピンドルの軸線に対して直角な姿勢で挿着
   する多数の工具ソケツトを離脱可能に保管しこれら工具
   ソケツトを所定の工具取出位置に順次割出しできる工具
   貯蔵マガジンをスピンドルの側方に配置し、この工具貯
   蔵マガジンの工具取出位置に割出された所要の工具ソケ
   ツトを保持してこの工具ソケツトに挿着された工具を前
   記スピンドルに平行となる角度位置まで傾倒可能でかつ
   スピンドル方向に横移動可能な取出アームを設け、この
   取出アームを傾倒かつ横移動させる運動変換機構を備え
   た単一の駆動装置を設け、前記取出アームによって工具
   交換位置に移送された工具ソケツトとスピンドルとの間
   で工具を同時に交換する工具交換アームを設けてなる工
   具交換装置。