JPS6121781B2

JPS6121781B2 -

Info

Publication number: JPS6121781B2
Application number: JP7018977A
Authority: JP
Inventors: Tamaki Tomita; Hideo Mizoguchi
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1977-06-14
Filing date: 1977-06-14
Publication date: 1986-05-28
Also published as: JPS545277A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は工具交換機構を備えた複数の工作機械
に対して工具マガジンを共用させるようにした複
数の工作機械からなる加工装置に関するものであ
る。

本発明の主たる目的は、共用工具マガジンの採
用により各工作機械毎に工具マガジンを装備した
従来の無駄を省くとともに、各工作機械で共通し
て使用できる工具の削減を可能にしたことであ
る。

本発明の他の目的は、水平面内で工具を割出し
する工具マガジンの周囲に複数の工作機械を放射
状でかつ外向きに配設して、作業性および安全性
を向上させることである。本発明の別の目的は、
共用工具マガジンの複数の工具取出位置より各工
作機械への工具の分配を１つの工具分配機構で共
用させることである。

自動工具交換装置を備えた複数の工作機械によ
つて各種工作物を加工する加工装置においては、
各工作機械について工具マガジンがそれぞれ装備
されるのが一般的である。ところが構造が複雑で
高価な工具マガジンを工作機械毎に装備するのは
きわめて不経済であるし、工具マガジンより工具
を取出し、また返還する転送アームも工作機械毎
に必要になつて工具交換装置が複雑かつ高価にな
る。しかもそれら工具マガジンに貯蔵される多数
の工具のうちには、各工作機械で共通して使用で
きる工具が比較的多く、従つてシステム全体とし
て見た場合工具が重複して貯蔵されることにな
り、この点においてもきわめて不合理である。

本発明は工具交換機構を備えた複数の工作機械
に対して工具マガジンを共用させることにより、
上述した従来の問題点を解消し、併せて効率のよ
い工具交換機能を達成できるようにした加工シス
テムを提供せんとするものである。

以下本発明の実施例を図面に基いて説明する。
第１図は本発明の全体構成を平面的に示したもの
で、MT₁〜MT₄は工具交換機構TC₁〜TC₄をそれ
ぞれ装備した数値制御工作機械、TMは前記各工
作機械MT₁〜MT₄で使用する工具を一括して貯
蔵する共用工具マガジンである。以下にその１つ
の工作機械MT₁の構成を第２図に基いて説明す
るが、他の工作機械MT₂〜MT₄も同一の構成を
なす。

１０は工作機械MT₁のベツドで、このベツド
１０上にはサドル１１が前後方向（Ｚ軸方向）に
移動可能に載架され、このサドル１１上にクロス
テーブル１２が左右方向（Ｘ軸方向）に移動可能
に載架されている。クロステーブル１２上には工
作物が取付けられる作業テーブル１３がインデツ
クス可能に装架されている。また前記ベツド１０
上にはダブルコラム１４，１４が並設され、これ
らコラム１４，１４の間にスピンドルヘツド１５
が上下方向（Ｙ軸方向）に移動可能に装架されて
いる。スピンドルヘツド１５にはスピンドル駆動
モータ１６（第３図参照）にて回転駆動されるス
ピンドル１７が水平軸線のまわりに回転可能に軸
承され、このスピンドル１７に前記工具マガジン
TMに貯蔵された工具Ｔが所定のプログラムに従
つて順次挿着される。

前記サドル１１、スピンドルヘツド１５および
クロステーブル１２は図略の送り制御モータによ
りＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向にそれぞれ送り制御
され、作業テーブル１３に載置される工作物に対
してスピンドル１７に挿着された工具Ｔを３次元
方向に相対移動する。しかして工具交換時におい
てはスピンドルヘツド１５が上昇端に位置決めさ
れる。

このように構成された各工作機械MT₁〜MT₄
はそれらコラム１４の外側面が前記工具マガジン
TMの互いに直交する直径線L₁，L₂に沿うように
外方に向けて放射状に配置される。

次に前記複数の工作機械MT₁〜MT₄で使用す
る多数の工具Ｔを一括して貯蔵する共用工具マガ
ジンTMの構成を第３図および第４図を基に説明
する。

２０はマガジンベースで、このマガジンベース
２０上には支持台２１が設置されている。支持台
２１には回転スリーブ２２が垂直軸線のまわりに
回転可能に軸承され、この回転スリーブ２２の上
端にマガジン円板２３が固着されている。マガジ
ン円板２３の円周上には多数のソケツト支持体２
４が等角度ピツチに固着され、これら支持体２４
に工具Ｔを着脱可能に挿着した工具ソケツト２５
が工具Ｔを上向きにした姿勢で保持される。かか
る工具ソケツト２５には第７図および第８図から
明らかなように、その端面と外周にそれぞれ２つ
づつのキー２６，２７が固着されている。端面キ
ー２６は工具Ｔに刻設されたキー溝（図示せず）
に係合され、また外周キー２７の一方は前記ソケ
ツト支持体２４に刻設されたキー溝２９に係合さ
れ、これによつて各工具Ｔは工具マガジンTMに
対して常に一定の角度で貯蔵される。工具ソケツ
ト２５はソケツト支持体２４に対しマガジン円板
２３の放射方向に離脱可能となつているが、通常
はスプリング３０が付勢された抜け止めピン３１
により抜け止めされている。

前記回転スリーブ２２にはウオームホイール３
３が固着され、このウオームホイール３３ににウ
オーム３４が噛合されている。ウオーム３４は支
持台２１に設置されたマガジン駆動モータ３５に
連結され、このウオーム３４の正逆駆動によりマ
ガジン円板２３を水平面内で正転および逆転して
所要の工具Ｔを前記各工作機械MT₁〜MT₄にそ
れぞれ対応する４つの工具取出位置P₁〜P₄（第１
図参照）に選択的割出すようになつている。

前記回転スリーブ２２には回動軸３６が回動可
能に貫挿され、この回動軸３６の上部はマガジン
円板２３上より突出され、その上端に工具分配機
構３７が設置されている。工具分配機構３７の本
体３８には一対のパイロツトバー３９，３９がマ
ガジン円板２３の直径方向に摺動可能に嵌装さ
れ、これらパイロツトバー３９，３９の先端に爪
支持体４０が固着されている。爪支持体４０には
一対の把持爪４１，４１が枢軸４２，４２を中心
として開閉可能に枢着されている。枢軸４２，４
２にはピニオン４３，４３が係止され、これらピ
ニオン４３，４３の間に両ピニオン４３，４３に
噛合するラツクバー４４が進退可能に設けられ、
このラツクバー４４は爪支持体４０に形成された
爪開閉用シリンダ４５に摺動可能に嵌装されたピ
ストン４６に結合されている。

前記回動軸３６にはウオームホイール４７が固
着され、このウオームホイール４７にウオーム４
８が噛合されている。ウオーム４８は前記支持台
２１に設置された爪旋回駆動モータ４９の連結さ
れ、この爪旋回駆動モータ４９により工具分配機
構３７を旋回駆動してその把持爪４１，４１を前
記４つの工具取出位置P₁〜P₄に対応する角度位置
に選択的に位置決めするようになつている。

また前記工具分配機構３７の本体３８には爪進
退用の第１シリンダ５０が形成され、このシリン
ダ５０にピストンロツド５１が前記爪支持体４０
の進退方向に摺動可能に嵌装されている。ピスト
ンロツド５１には爪進退用の第２シリンダ５２が
形成され、この第２シリンダ５２に摺動可能に嵌
装されたピストンロツド５３が爪支持体４０に連
結されている。これにより爪支持体４０はその進
退方向の３位置に位置決めされ、前記各工具取出
位置P₁〜P₄と各工作機械MT₁〜MT₄の工具交換
機構TC₁〜TC₄との各間で工具ソケツト２５の受
渡しが行えるようになつている。

次に前記共用工具マガジンTMと各工作機械
MT₁〜MT₄のスピンドル１７との間で工具Ｔを
交換するための工具交換機構TC₁の構成を第３図
ないし第６図に基いて説明するが、他の工具交換
機構TC₂〜TC₄も同一の構成をなす。

前記工具マガジンTMの互いに直交する直径線
L₁，L₂に沿つた各工作機械MT₁〜MT₄のコラム
１４の側面にはレール６０が水平方向に固着さ
れ、このレール６０にキヤリヤ６１が滑動可能に
装架されている。レール６０の両端にはスプロケ
ツト６２，６３が軸承され、これらスプロケツト
６２，６３に懸張されたチエーン６４の両端に前
記キヤリヤ６１に突設された突部６５が連結され
ている。前記一方のスプロケツト６２はレール６
０に設置された搬送駆動モータ６６により駆動さ
れ、これによりチエーン６４とともにキヤリヤ６
１がレール６０に沿つて移動されて工具マガジン
TMに対応する位置とスピンドルヘツド１５に対
応する位置との間で移動されるようになつてい
る。

前記キヤリヤ６１には支持ベース６７が固設さ
れ、この支持ベース６７に旋回軸６８が前記スピ
ンドル軸線と直角をなす水平軸線のまわりに回転
可能に支持されている。旋回軸６８には旋回台６
９が一体的に係止され、この旋回台６９は旋回軸
６８に連結された揺動モータ７０により適宜90゜
旋回される。旋回台６９には支持ベース７１が固
設され、この支持ベース７１に一対のパイロツト
バー７２，７２が前記旋回軸６８と平行に並設さ
れており、このパイロツトバー７２，７２にシフ
ト台７３が摺動可能に装架されている。シフト台
７３にはシフト用シリンダ７４が形成され、この
シリンダ７４に摺動可能に嵌装されたピストンロ
ツド７５が支持ベース７１に連結されており、シ
フト用シリンダ７４への圧油の給排によりシフト
台７３が一定ストロークＳシフトされる。

かかるシフト台７３にはソケツト支持体７７が
固着され、このソケツト支持体７７に２つの受け
部７８，７９がシフト台７３のシフト方向にその
シフト量Ｓだけ隔てて形成されている。これら２
つの受け部７８，７９の一方は次に使用される新
工具Ｔを挿着した工具ソケツト２５を保持するも
のであり、他方は使用済の旧工具Ｔを挿着した工
具ソケツト２５を保持するものである。ソケツト
支持体７７には前記工具マガジンTMにおけるソ
ケツト支持体２４と同様に、各受け部７８，７９
に保持された工具ソケツト２５の外周キー２７に
係合するキー溝８０，８１が刻設され、前記工具
マガジン対応位置とスピンドルヘツド対応位置と
の間での工具Ｔの搬送中に工具Ｔの角度がずれな
いようにしている。

前記ソケツト支持体７７に保持された工具Ｔの
軸線は通常工具マガジンTMに貯蔵された工具Ｔ
の軸線と平行に保たれ、前記工具マガジン対応位
置において工具取出位置P₁（P₂〜P₄）に割出され
たソケツト支持体２４に対応される。しかるにソ
ケツト支持体７７に保持された工具Ｔの軸線はス
ピンドルヘツド対応位置において前記旋回台６９
の旋回により第６図の２点鎖線で示すようにスピ
ンドル１７に挿着された工具Ｔの軸線と平行にさ
れ、これによつて後述する交換アームにより交換
できる位置に割出される。

前記コラム１４には先端に交換アーム８３を取
付けたアーム軸８４が可逆回転かつ軸方向進退可
能に装架されている。交換アーム８３の両端部に
は工具Ｔを把持する把持部８５，８６が形成さ
れ、この把持部８５，８６に工具Ｔの転送中その
角度ずれを防止するロツクピン８７，８８が設け
られている。

上述した構成の加工装置において以下各工作機
械MT₁〜MT₄のスピンドル１７と共用工具マガ
ジンTMとの間で工具Ｔを交換する動作について
説明する。

今例えば工作機械MT₁より次期工具Ｔが指令
されたとすると、その工具Ｔを工作機械MT₁に
対応する工具取出位置P₁に割出すべく、マガジン
駆動モータ３５が起動され、ウオーム３４、ウオ
ームホイール３３および回転スリーブ２２を介し
てマガジン円板２３が回転割出しされる。同時に
その工具取出位置P₁に対応する角度位置に把持爪
４１，４１を位置決めすべく、爪旋回駆動モータ
４９が起動され、ウオーム４８，ウオームホイー
ル４７および回動軸３７を介して工具分配機構３
７が旋回される。

かかる次期工具Ｔの割出しおよび把持爪４１，
４１の位置決め動作の間に、使用済の工具Ｔを挿
着した工具ソケツト２５がソケツト支持体７７の
一方の受け部７９に保持されてキヤリヤ６１の移
動により工具マガジン対応位置まで搬送される。

第３図および第４図に示すように、前記把持爪
４１，４１が工具取出位置P₁に対向する角度位置
に位置決めされるとともに、所要の工具Ｔが工具
取出位置P₁に割出され、かつキヤリヤ６１が工具
マガジン対応位置まで移動されると、爪進退用の
第１シリンダ５０が発動されてピストンロツド５
１，５３とともに爪支持体４０が所定ストローク
前進され、しかる後爪開閉用シリンダ４５が発動
されてラツクバー４４が前進され、ピニオン４
３，４３を介して把持爪４１，４１が閉止され
る。これにより工具取出位置P₁において所要の工
具Ｔを挿着した工具ソケツト２５が把持爪４１，
４１に把持される。

続いて爪進退用の第２シリンダ５２が発動され
てピストンロツド５３とともに爪支持体４０がさ
らに所定ストローク前進され、これによつて把持
爪４１，４１にて把持された工具ソケツト２５が
工具マガジンTMのソケツト支持体２４より離脱
され、新たにキヤリヤ６１上のソケツト支持体７
７の一方の受け部７８に挿入され、キー２７とキ
ー溝８０が係合される。しかる後把持爪４１，４
１が爪開閉用シリンダ４５により開放されるとと
もに、爪進退用の第２シリンダ５２により工具取
出位置P₁まで一旦後退される。

続いてシフト用シリンダ７４が発動されてシフ
ト台７３が所定ストロークＳシフトされ、これに
よりソケツト支持体７７のもう一方の受け部７９
に保持された使用済の工具Ｔを挿着した工具ソケ
ツト２５が工具取出位置P₁に延長上に割出され
る。その状態で前記爪進退用の第２シリンダ５２
が再び発動され、爪支持体４０が所定ストローク
前進され、その前進端位置で爪開閉用シリンダ４
５が再び発動されて把持爪４１，４１が閉止さ
れ、使用済の工具Ｔを挿着した工具ソケツト２５
を把持する。しかる後爪進退用の第２シリンダ５
２により把持爪４１，４１が工具取出位置P₁まで
後退される。従つて把持爪４１，４１に把持され
た工具ソケツト２５はソケツト支持体７７の受け
部７９より離脱されて前述の新工具Ｔが取出され
た工具マガジンTMのソケツト支持体２４に返還
され、これに伴なつて工具番地の書き替えが行わ
れる。その後爪開閉用シリンダ４５により把持爪
４１，４１が開放されるとともに、爪進退用の第
１シリンダ５０により爪支持体４０が後退端まで
後退され、その状態で他の工作機械MT₂〜MT₄
に対する工具マガジンTMからの工具Ｔの取出し
に備える。

前述したようにある工作機械MT₁において新
工具Ｔを工具マガジンTMから取出し始めてから
旧工具Ｔを工具マガジンTMに返還し終えるまで
は、マガジン円板２３および工具分配機構３７の
旋回は不能であり、従つてその間に他の工作機械
MT₂〜MT₄から次期工具Ｔが指令された場合に
は、その工作機械のナンバーと工具のナンバーと
が指令順に記憶され、工具分配機構３７による所
要の工具取出返還サイクルが完了した後引き続い
て他の工作機械に対する工具取出返還サイクルが
遂行される。

前記工具取出返還サイクルによりキヤリヤ６１
上のソケツト支持体７７の一方の受け部７８に新
工具Ｔを挿着した工具ソケツト２５が挿入される
とともに、他方の受け部７９より旧工具Ｔを挿着
した工具ソケツト２５が離脱されると、搬送駆動
モータ６６が正転起動されてスプロケツト６２に
よりチエーン６４が駆動され、キヤリヤ６１がチ
エーン６４に引張られてレール６０に沿つて工具
マガジン対応位置よりスピンドルヘツド対応位置
まで搬送される。このキヤリヤ６１の搬送中にシ
フト用シリンダ７４によつてシフト台７３が一定
ストロークＳシフトされる。そしてそのスピンド
ルヘツド対応位置においてスピンドル１７に挿着
された工具Ｔによる所定の加工が完了するまで待
機する。

前記スピンドル１７に挿着された工具Ｔによる
所定の加工が完了すると、スピンドルヘツド１５
が工具交換のために上昇端位置まで上昇されると
ともに、スピンドル１７が定位置停止される。同
時にキヤリヤ６１上の揺動モータ７０が発動され
て旋回台６９が旋回軸６８とともに90゜旋回さ
れ、これによつてソケツト支持体７７に保持され
た工具ソケツト２５内の工具Ｔの軸線がスピンド
ル１７の軸線と平行にされ、かつ工具ソケツト２
５内の工具Ｔはスピンドルヘツド１５の上昇端に
おいてスピンドル１７内の工具Ｔと交換アーム８
３を挾んで整列する位置にもたらされる。その状
態で交換アーム８３が時計廻りに90゜旋回されて
その両端把持部８５，８６にスピンドル１７に挿
着された工具Ｔと工具ソケツト２５に挿着された
工具Ｔを把持し、しかる後交換アーム８３が軸線
方向に前進されて両端把持部８５，８６に把持し
た両工具Ｔ，Ｔをスピンドル１７および工具ソケ
ツト２５より離脱する。続いて交換アーム８３が
180゜旋回され、かつ軸線方向に後退されて新工
具Ｔをスピンドル１７に、旧工具Ｔを工具ソケツ
ト２５にそれぞれ挿着し、それら新旧両工具Ｔの
キー溝にスピンドル１７および工具ソケツト２５
のキーが補合される。その後交換アーム８３は反
時計廻りに90゜旋回されて原位置に復帰する。

このようにして新旧工具の交換が交換アーム８
３により同時に行われると、スピンドルヘツド１
５は新工具Ｔによる加工のために下降される。同
時に次期工具が指令されて前述したように工具マ
ガジンTMの割出しが開始されるとともに、旋回
台６９が揺動モータ７０により前記と逆方向に90
゜旋回され、その後キヤリヤ６１がスピンドルヘ
ツド対応位置より工具マガジン対応位置に向つて
搬送される。このキヤリヤ６１の搬送中にシフト
台７３がシフト用シリンダ７４により一定ストロ
ークＳシフトされ、ソケツト支持体７７の空の受
け部７９を工具取出位置P₁の延長上に割出す。

以上述べたように本発明の加工装置によれば、
工具交換機構を備えた複数の工作機械に対して工
具マガジンを共用させるようにした構成であるの
で、各工作機械毎に高価な工具マガジンを設ける
必要がなく、きわめて経済的であり、しかも各工
作機械で使用される共通の工具の削減が行い加工
装置全体として工具収納本数の大巾な削減が可能
となる特徴がある。

また本発明によれば、共用工具マガジンの中央
部に設けた１つの工具分配機構により、工具マガ
ジン上の複数の工具取出位置より各工作機械に工
具を分配するようにした構成であるので、各工作
機械毎に工具取出アームを設置する必要がなく、
工具交換機構の構成を簡単にできる特徴がある。

さらに本発明によれば、水平面内で工具を割出
しする工具マガジンの周囲に複数の工作機械を放
射状でかつ外向きに配設した構成であるので、各
工作機械の作業者位置は工具マガジンから最も遠
去かつた位置となり、しかも各工作機械間を作業
者は何の障害もなく効率的に渡り歩けることか
ら、安全性および作業性を著しく向上できる利点
があり、併せて加工装置の占有スペースの縮小化
を図り得る効果も期待できる。

しかしながら、本発明は上記した実施例の構成
に限定されるものではなく、例えば以下に列記す
るような実施態様を採り得る。

ａ特に工具の収納本数が多くなるような場合は
チエーン式工具マガジンが有利である。

ｂ複数の工作機械の配置は複数づつの工作機械
を工具マガジンを挾んで背中合せに並設するこ
ともできる。

ｃ工具マガジンおよび工具交換機構の各ソケツ
ト受け部をポツト形式にし、工具ソケツトを介
在させることなく工具を直接搬送することもで
きる。

ｄ工具分配機構の旋回によつて工具マガジン上
より所要の工具を取出しこれを必要な工具取出
位置に割出すことも可能である。

【図面の簡単な説明】

図面は何れも本発明の実施例を示すもので、第
１図は複数の工作機械からなる加工装置の全体平
面図、第２図は第１図の方向から見た工作機械
の正面図、第３図は第１図の−線に沿つて切
断した拡大断面図、第４図は第３図の−線に
沿つて切断した拡大断面図、第５図は第３図のＶ
方向から見た工具交換機構の正面図、第６図は第
５図の−線に沿つて切断した断面図、第７図
は第４図の−線に沿つて切断した拡大断面
図、第８図は第７図の−線に沿つて切断した
断面図である。 MT₁〜MT₄……工作機械、TC₁〜TC₄……工具
交換機構、TM……工具マガジン、P₁〜P₄……工
具取出位置１４……コラム、１５……スピンドル
ヘツド、１７……スピンドル、２３……マガジン
円板、３５……マガジン駆動モータ、３７……工
具分配機構、４１……把持爪、４９……爪旋回駆
動モータ、６０……レール、６１……キヤリヤ、
６９……旋回台、７３……シフト台、７７……ソ
ケツト支持体、８３……交換アーム、Ｔ……工
具。

Claims

【特許請求の範囲】

１工具交換機構を備えた複数の工作機械と、こ
れら工作機械で使用される多数の工具を貯蔵する
共用の工具マガジンとを備えたものにおいて、前
記工具マガジンは複数の工具を水平面内で割出し
可能に貯蔵して水平に配置され、この工具マガジ
ンの周囲に前記複数の工作機械をそれぞれ放射状
でかつ外向きに配置し、前記工具マガジン上の複
数の工具取出位置に前記各工作機械の工具交換機
構をそれぞれ対応させ、また前記工具マガジンの
中心部には前記各工具取出位置に対応する角度位
置に選択的に位置決め可能でこれら工具取出位置
より取出した所要の工具を前記各工作機械の工具
交換機構に分配する工具分配機構を設けてなる複
数の工作機械からなる加工装置。