JPS60167739A - 自動工具交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は工作機械に用いられる自動工具交換装置に関す
る。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

工具が収納される工具ポットを多数備えた工具貯蔵用マ
ガジン（以下「工具マガジン」と称する）を、その工具
ポットの軸線を工作機械の主軸と直交する方向に向けて
工作機械のコラムの一側部に配設した場合において、工
具マガジンと工作機械との間の工具交換は、工具どうし
の干渉を避けるため、工具交換用アームの他に中間アー
ムおよび中間ポットを採用する方法（例えば特開昭５５
−１４４９４６号公報）、あるいは、工具交換位置に割
出された工具ポットを、その軸線が工作機械の主軸と平
行となる位置まで旋回させる方法などが採用されている
。

このような従来の工具交換方法は、中間アーム、中間ポ
ットなどを介在させているため、自動工具交換装置の構
造が複雑となり、また工具交換動作が多く、工具交換時
間が長くなるという欠点がある。また、工具ポットを旋
回させる方法は、工具マガジンの構造が複雑になるとい
う問題がある。

〔発明の目的〕

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、
構造が簡単で工具交換時間を短縮することのできる自動
工具交換装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、工具マガジンが、工具を収納する工具ポット
の軸線を工作機械の主軸と直交する方向に向けて配設さ
れている場合において、工具マガジンの工具交換位置に
割出された工具ポットと、工作機械の主軸との間で、工
具を自動的に交換する自動工具交換装置に関するもので
あり、先端に工具把持部が形成されている交換用アーム
と、このアームを回転および回転軸の方向に進退移動さ
せるアーム駆動機構を備えたアーム支持装置と。

アーム支持装置を旋回可能に保持するとともに、工具マ
カジンと工作機械の主軸との間を移動するキャリッジと
、アーム支持装置を旋回駆動するアーム旋回駆動機構と
からなることを特徴としている。

本発明によれは、アーム支持装置をほぼ９０’旋回させ
ることにより、交換用アームの工具把持部を直接、工具
マガジンの工具交換位置に割出された工具に挿入して把
持し、工具の取出しを行うことができるとともに、交換
用アームの進退移動を利用して、使用済工具を、直接、
工具マガジンに収納することができる。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する
。

第１図および第２図は、本発明による自動工具交換装置
の一実施例を示す正面図および第１図■−ｎ線断面図で
ある。図において符号１１は、工作機械ｌＯのベッドで
あり、このベッドｌｌ上にコラム１２が紙面に対し垂直
方向に移動可能に搭載されている。コラム１２の右側部
には、主軸１３を備えた主軸頭１４が、昇降自在に装着
されている。

コラム１２の左側部には、工具が収納される工具ボッ）
２１を多数備えた工具マガジン加が、工作機械ｌＯとは
独立して床上に配設されている。工具ポット２１は搬送
チェーン２２に取付けられ、順次、工具交換位置に対し
割出し移送され得るようになっている（第５図参照）。

また、これらの工具ポット２１の軸線は、主軸１３の軸
線方向と直交する方向に配設されている。

コラム１２の前壁面（主軸１３の装着側）には、上下に
一対の水平ガイドレール３１が取付げられている。また
、工具マガジン加の前面側壁面にも、前記ガイドレール
３１と所定の隙間を有して連続するように、上下一対の
水平ガイドレール３２が取付けられている。これらのガ
イドレール３１　、３２は、主軸１３の近傍位置から、
工具ポット２１が装着されている工具マガジン美の左側
潮位ｆまで延びている。

符号３３はキャリッジであり、キャリッジ３３の背面ハ
、カイトレール３１　、３２に対し移動可能に装着され
ている。また、符号４０は、先端に工具把持部が形成さ
れている工具交換用アーム４１を回転および回転軸の方
向に進退移動可能に支持″″３−るアーム支持装置であ
る。アーム支持装置４０は、その端部が旋回軸あを介し
てキャリッジ３３に旋回可能に取付けられている。また
、アーム支持装置４０の背面には、第３図に示すように
、ガイドレール３１　、３２の長手方向と直交する方向
に向いたビン４２が、上下一対のガイドレール３２のほ
ぼ中間付近まで突出して固着されている。このピン４２
は、その切欠部を主軸１３方向に向けて配設されたフッ
クあに係合可能とされている。フックあは、工具マガジ
ン加に対し、ピンあを介して水平方向に揺動可能に取付
けられた油圧シリンダ３７のピストンロッド蕊の先端に
固着されている。

旋回軸あけ、その上下端をキャリッジ３３に対し回転可
能に支持されている。また旋回軸３４は、第２図に示す
ように、工具交換位置に割出された工具マガジン加の工
具ボット２１の軸線の延長線り上に配設されている。

第４図はアーム支持装置４０の構造を示す縦断面図であ
る。アーム支持装置４０の本体ケーシング４３内には、
固定軸４４が一端を突出させた状態で固着され、この固
定軸４４に対し、中空状の回転軸４５が、回転および進
退移動可能に嵌着されている。そしてこの中空状の回転
軸４５に対し交換用アーム４１が嵌合固定されている。

中空状の回転軸４５と固定軸４４との間には、中空状の
回転軸４５にピストン運動を生じさせるため２つの密封
空間４６ａ、４６ｂが形成され、それぞれの空間４６ａ
、４６ｂに対し、固定軸４４に穿設された２つの油圧通
路４７ａ、４７ｂの一端が開口している。また、中空状
の回転軸４５の後端部には、平歯車絽が中空状の回転軸
４５と同軸に形成されている。

本体ケーシング４３内には、さらに、中空状の回転軸４
５を旋回駆動する機構が設けられている。すなわち、中
空状の回転軸４５が前進した位置（第４図では左方向移
動した位置）にある場合の平歯車４８ａと噛合うラック
４９が、紙面に対して垂直方向に移動可能に配設されて
いる。このラック４９の移動は、例えば油圧駆動装［５
１によシ行われ、側部がピニオンガイド５２に設けられ
たガイドキー５３によりガイドされるようになっている
。ピニオンガイド５２は、中空状の回転軸４５が前進し
た際、平歯車４８ａをラック４９と正確に係合させるた
めに設けられておシ、本体ケーシング４３に対し固定さ
れている。また、中空状の回転軸４５が後退した位置に
ちる場合の平歯車４８と噛合う揺動ラツクヌが、ピニオ
ンガイド５２に対して皿はね（図示せず）を用いて、紙
面垂直方向に微小移動可能に取付けられている。

第１図および第２図において、符号間は、キヤｌＪ７ジ
３３を往復移動させる油圧シリンダであシ。

ピストンロッド５６をガイドレール３１　、３２と平行
に、主軸１３方向に向けて、工具マガジン加に取付は固
定されている。ピストンロッド邪の先端は、キャリッジ
あの下端部に連結されている。

次に第２図および第６図を参照して本実施例の作用につ
いて説明する。

まず、ｍ２図および第６図（＋）に示す状態において、
主軸１３に装着されている使用済工具Ｔ１を抜き出し、
工具マガジン別に貯蔵されている新工具Ｔ２を主軸１３
に装着する作用を説明する。なお。

ここで工具とは、主軸および工具マガジンに装着される
テーパシャンク部を有する工具ホルダに保持されている
工具を意味する。したがって工具を交換するとは、工具
ホルダを他部して、工具ホルダごと交換することを意味
する。

工具交換指令に基づき、工具マガジン部内の工具ボット
のうち、所定の工具Ｔ２が収納されている工具ボッ）２
１が、工具交換位置に割出される。

この工具交換位置に割出された工具ボット２１の軸心は
、第１図に示すように主軸１３と同一水平面内にある。

次に、油圧シリンダ３７が作動し、ピストンロッドあを
押出す。この作動によシ、アーム支持装置４０の背面に
設けられたビン４２が、フック３５によシ押され、アー
ム支持装置４０が旋回軸Ｍを中心に工具マガジン加の方
向に旋回する（第６図（ｉｉ）　）。油圧シリンダ３７
は、ビンあを介し一〇水平方向に揺動可能に取付けられ
ているので、アーム支持装置４０を旋回させるためのピ
ストンロッド３８の押出し動作はスムーズに行われる。

アーム支持装置４０は、工具マカジン加の方向へ９０°
旋回され、交換用アーム４１の先端の工具把持部が、第
５図に示すように、工具交換位置に割出されている工具
ボッ）２１に収納された工具Ｔ２に、横方向から直接挿
入係合する（この状態の交換用アームを符号４１ａで示
す）。この場合、中空状の回転軸４５に形成された平歯
車４８が揺動ラック潟と噛合うことによシ、交換用アー
ム４１に微小な揺動運動が与えられ、工具把持部と工具
Ｔ２との係合動作がスムーズに行われる（第４図参照）
。

工具Ｔ２が交換用アーム４１によシ把持されると、中空
状の回転軸４５内の密封空間４６ａに油圧通路４７ａを
通して圧力油が供給され、中空状の回転軸４５が固定軸
４４に沿って押出され、交換用アーム４１が回転軸の方
向に前進する（第６図（ｉｉｉ）　）。この交換用アー
ム４１の前進動作によシ、工具ボット２１から工具Ｔ２
が抜き出される（符号４１ｂで示す→。

続いて、油圧シリンダ３７がピストンロッド３８ヲ引込
む動作を行うと、ピン４２がフックあに引張られ、アー
ム支持装置４０が、第６図（１φに示すように旋回軸あ
を中心に再び逆方向に９０°旋回する（符号４１ｃで示
す）。

中空状の回転軸４５の密封空間４６ｂに、油圧通路４７
ｂを通して圧力油を供給し、中空状の回転軸４５および
交換用アーム４１を後退移動させる（第６図（■））。

次に、油圧シリンダ５５を作動し、ピストンロッド５６
を押出すことによシ、キャリッジ３３がガイドレール３
２　、３１に沿って主軸１３方向へ移動する（なお、こ
のキャリッジ３３の移動を可能とするため、コラム１２
はガイドレール３１が工具マガジン四側のガイドレール
３２と連続する位置まで、ベッド１１上を移動している
ことが必要である。）。キャリッジ３３が移動し主軸１
３の近傍位置まで来ると（符号３３ａで示す）、交換用
アーム４１ｄの他端側（工具Ｔ２を把持していない側）
が、主軸１３に装着されている工具Ｔ１に横方向から挿
入係合される（第６図（ｖ９　）。

この状態で交換用アームを前進させると、主軸１３に装
着されていた工具Ｔ１は引抜かれて交換用アームの他端
側に把持される（第６図（ｖｉｌ）　）。

次に、油圧駆動装置５１ｔ−作動してラック４９を紙面
に対し垂直方向に移動させると、ラック４９に噛合って
いる中空状の回転軸４５の平歯車４８ａが回転させられ
、交換用アーム４１ｅが固定軸４４を中心として１８０
°回転する（第６図（ｖｉｉｉ）　）。

そして再び交換用アームを後退移動させると、交換用ア
ーム４１ｅの先端に把持されている新工具Ｔ２のテーバ
部が主軸１３内に挿入され、例えばプルスタッドをクラ
ンプすることにより主軸１３内に固定される（第６図（
ｉｘ）　）。

続いて油圧シリンダ５５を作動させてピストンロッド５
６　ａを引込めると、キャリッジ３３が工具マガジン四
側に移動するとともに、新工具Ｔ２と交換用アーム４１
との係合が解放され、新工具Ｔ２の主軸１３への装着動
作が終了する（第６図（×））。

キャリッジ３３が工具マガジン四側に移動して、ガイド
レール３２上に完全に移った後は、ラム１２および主軸
頭１４を所定の位置に移動させて、新工具Ｔ２によるワ
ークの加工を開始できる。

ヤヤリツジ３３が工具マガジン加の所定端位置家で移動
すると、アーム支持装置４０の背面に設けられたビン４
２が横方向からフック３５に係合する。

続いて次の動作により、使用済工具Ｔ１の工具マガジン
（イ）への収納作業がなされる。

まず、中空状の回転軸４５を作動させて交換用アーム４
１を前進させる（第６図（ｘｉ））。続いて油圧シリン
ダ３７を作動して、アーム支持装置４０を、旋回紬調を
中心に工具マガジン四側へ９０°旋回する（第６図（ｘ
ｉｉ）　）。続いて交換用アーム４１を後退させると、
交換用アームの先端に把持されている工具Ｔ１のテーバ
部が、工具ポットに挿入され、適宜な方法によりクラン
プされる（第６図（ｘｉｉｉ））。

そして、油圧シリンダ３７ヲ再び作動してピストンロッ
ド３８を引込めると、アーム支持架［４０が旋回し、第
２図に示す位置［復帰する（第６図（ｘｉｘ））。

この際、交換用アーム４１と工具Ｔ１との係合が解放さ
れ、使用済工具１”１の工具マガジンかへの収納動作が
終了する。

これらの一連の動作は、一般のシーケンス技術を用いて
制御される。

なお、アーム支持装置４０を旋回させるアーム旋回駆動
機構としては、例えば、旋回軸讃にビニオンを嵌着し、
これに噛合うラックを油圧シリンダで駆動して旋回軸あ
を直接回動させる機構とすることもできる。また、キャ
リッジあの移動方法としては、油圧シリンダ関による直
動方式の他に、例えば歯車の噛合いを用いた走行方式、
チェーン駆動方式等を用いることもできる。さらに、主
軸頭１４が、例えば第１図、第２図においてコラム１２
の左側部にあるような場合には、工作機械側のガイドレ
ール３１を省略することも可能である。

また、本実施例では、キャリッジが移動するガイドレー
ルを、工具マガジンの前壁面および工作機械のコラムの
前壁面に配設し、アーム支持装置の９０°旋回を利用し
て工具ポットに工具を挿入する例を示したが、この逆に
、ガイドレールを、例えば工具マガジンの側壁面あるい
はコラムの側壁面に配設し、キャリッジおよびアーム支
持装置を主軸と平行にコラム前壁面位置まで移動させ、
アーム支持装置の９０°旋回を利用して主軸に工具を挿
入するようにしても良い。この変形例は、主軸が工具マ
ガジン側に位置している場合、あるいはコラムｔ−２木
有する問屋工作機械の場合などにおいて有効である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、工具マガジンが
、工具を収納する工具ポットの軸線を、工作機械の主軸
と直交する方向に向けて配設されている場合において、
従来のように、中間アーム、中間ポットを介在させたり
、工具ポットを９０゜旋回させる機構を設けたシしなく
ても、交換用アームを旋回させるのみで、直接工具の把
持動作を行うことができる。したがって自動工具交換装
置の構造が簡単となるとともに、工具交換時間の短縮化
を図ることができる。さらに交換動作が比較的単純であ
るため、交換動作の制御が簡単となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による自動工具交換装置の一実施例を示
す正面図、第２図は＠１図■−■線断面図、第３図は第
２図１−１線方向に見た部分断面図、第４図は第２図Ｉ
Ｖ−ｆＶ線断面図、８１４５図ｔ＝ｃ第１図矢印■方向
から見た図、第６図（１）乃至（ｘｉｘ　）鉱車発明の
作用を示す説明図である。 １０・・・工作機械、１２・・・コラム、１３・・・主
軸、加・・・工具マガジン、２１・・・工具ポット、３
１　、３２・・・ガイドレール、３３・・・キャリッジ
、あ・・・旋回軸、あ・・・フック、３７・・・油圧シ
リンダ、４０・・・アーム支持装置、４１・・・交換用
アーム、４２・・・ピン、５５・・・油圧シリンダ、Ｔ
Ｉ、Ｔ２・・・工具。 出願人代理人　猪　股　清 躬５目 躬Ｏ図 第６１！０ ＼覧− 躬６繍

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、工具が収納される工具ポットを多数備えた工具マガ
   ジンと前記工具ポットの軸線と直交する方向に配設され
   ている工作機械の主軸との間で、工具を自動的に交換す
   る自動工具交換装置において、先端に工具把持部が形成
   されている交換用アームと；前記交換用アームを回転お
   よび回転軸の方向に進退移動させるアーム駆動機構を備
   えたアーム支持装置と；前記アーム支持装置を旋回可能
   に保持するとともに、工具マガジンと工作機械の主軸と
   の間を移動するキャリッジと；アーム支持装置を旋回駆
   動するアーム旋回駆動機構と；を具備していることを特
   徴とする自動工具交換装置。 ２、アーム支持装置の旋回中心は、工具マガジンの工具
   交換位置における工具ポットの軸線の延長上に配設され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自
   動工具交換装置。 ３、キャリッジは、工具マガジンの前壁面および工作機
   械のコラムの前壁面にそれぞれ互いに連続する関係で設
   けられたガイドレールに沿って移動することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１□　項記載の自動工具交換装置。 ４、アーム旋回駆動機構は、アーム支持装置の背面部に
   設けられたピンと、工具マガジンに取付けられピストン
   ロッドの先端に前記ピンと係合するフックが設けられて
   いる油圧シリンダとを備えていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の自動工具交換装置。