JPS6179539A - 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】 産業上の利用分野 本発明は特に横形マシニングセンタに好適な自動工具交
換装置に関する。

従来技術 マシニングセンタの自動工具交換装置は色々の形式が既
に知られている。工具マガジンをコラムサイドに設け、
ダブルコラム上を横形主軸頭が上下に移動する形の横形
マシニングセンタにおいて、大径工具例えばφ２３０ｍ
ｍ以上の工具を使用する関係上工具交換時に工具マガジ
ンから工具交換アームに工具を受渡しするのにレディス
テーションを仲介して受渡し＼でいた。

発明が解決しようとする問題点 マガジンと交換アームとの間にレディステーションを介
在させると、余分の機構を必要としコストアップとなる
間型を有していた。

問題点を解決するための手段 主軸６と工具マガジン６の貯蔵工具軸とが直交するマシ
ニングセンタにおいて、主軸６と貯蔵工具に対して直角
な中心軸８を中心として旋回される旋回アーム１９と、
旋回アーム１９の旋回駆動手段２０と、旋回アーム１９
上で主軸３笈び貯蔵工具軸と直角方向に移動されるキャ
リヤ２３と、中心軸８と同心に軸承した中心歯車９とキ
ャリヤ２３の駆動用ラック２４とを連結する歯車列２５
．２６．２７と、中心歯車９を介してキャリヤ２３上の
交換アーム２８を主軸交換位置に移動させる駆動手段１
６と、中心歯車９を介してキャリヤ２３上の交換アーム
２８をマガジン交換位置に移動させる駆動手段１５と、
旋回アーム１９のマガジン側において交換アーム２８の
旋回及軸方向の移動を減速させる手段とよりなるもので
ある。

実施例 以下本発明の実施例を図面にもとづき説明する。

横形マシニングセンタにおいて、ベッドに設立された２
個のコラム１の間で案内されて上下（２軸）方向にＮＯ
で位置制御される主軸頭２は中心水平方向に回転可能に
主軸３を軸承している。このフラム１の側面に主軸３の
軸線と９０６の方向に貯蔵工具の軸線が並ぶようにポッ
トをチェーン５で連結したマガジン６が設置されている
。（第１図は９０゜回して示しである。）マガジン側の
フラム１の上面には旋回アーム取付体７が設けられてお
り旋回アーム中心軸８が直立固定されている。中心軸８
の７ラック部８ａには中心歯車９が回転可能に軸承され
、取付体７に中心軸８と平行に軸受で回転可能に軸承さ
れたピニオン１０の軸１０＆に一体に取付けられた歯車
１）が中心歯車９と噛合している。ピニオン１０はピス
トン１２のロッド１３と連結されたラック１４と噛合し
ている。ピストン１２は貯蔵大径工具に対応してストロ
ークの長い小シリンダ１５に嵌装されており、両端に公
知のクッション手段を有し油の排出路にそれぞれ炊り弁
Ｗｒ１）　ｔ　Ｗｒ１２を設けている。この小シリンダ
１５はその７ラック部がピストン１７としてストローク
の短い大シリンダ１６に嵌装されピストン１７の移動の
両端に公知のクッション手段を有し油の排出路にそれぞ
れ絞り弁Ｗｒ１３＋Ｗｒ１４が設けられていて、それぞ
れ移動端においてショック抜きが行なわれダブルシリン
ダを構成している。中Ｉシ・歯車９は大シリンダ１６．
小シリンダ１５にそれぞれ圧油が送り込まれたとき二様
の回転が与えられ、また各ピストンが圧油で何れかに位
置決めされているとき中心歯車９は機械的に拘束されて
いることになる。ピニオン軸１０ａの上端にはドッグ板
１８が固着されており、後述の旋回アームがマカジン６
ｍに位置したときドッグ１８＆でリミットスイッチＬＳ
１を作用し、旋回アームが主軸側に位置したときドッグ
１８ｂでリミットスイッチＬＳ２を作用する。中心軸８
には旋回アーム１９かボスｆ！ＦＳ１９ａにおいて軸受
で旋回ａＪ’能に軸承されており、旋回アーム１９はボ
ス部１９ａの側方突出部１９′ｂにおいてコラム１上に
一端を枢支されたシリンダ２０のピストンロッド２１と
ピン２２で枢結されている。

従ってシリンダ２０の画室に圧油が交互に送られること
によって旋回アーム１９はマガジン６側と主軸３側に９
０旋回され、旋回端でリミットスイッチＬＳ３゜ＬＳ４
を作動させる。旋回アーム１９は前端に垂直なエプロン
部１９ｃを有し前面には２本の鼓形断面の水平案内面１
９ｄが形成されていて、この水平案内面１９．１にキャ
リヤ２６が垂直面内で載架されている。

このキャリヤ２６の裏面に取付けられたラック２４は旋
回アーム１９の腕部１９ｅに軸受によって回転可能に軸
承された中間歯車２５と噛合い更に中間歯車２５は中間
歯車２６と噛合い、これと一体の中間歯車２７が中心軸
８と同心の中心歯車９と噛合わされていて、シリンダ１
５に圧油が送られたときラック１４によりギヤリヤ２３
がマガジン６側で必要な大きなストロークで移動し、シ
リンダ１６に圧油が送られたとき主軸３側で必要とする
小さなストロークで移動され、それぞれ移動外端はスト
ッパ３８．３９で位置決めされる。ギヤリヤ２３にはそ
の移ｗＪ面に対してｐ角方向にツイーンアーム形工具交
侠アーム２８が設立されていて、このツイーンアーム形
工具交決アーム２８は公知の構造を有するものである。

即ち２形のアーム２９の両切はグリッパ部で反対方向に
開閉するそれぞれ２個の爪３０．３０　；　！１）　、
５１を有し、該爪が工具または工具ホルダの把持溝を把
持し、工具をマガジン６または主軸３より引抜くと爪ク
ランプ装置１ｆｆｉ３２，３２・３３．３３によって爪
がクランプされる。また２形アーム２９は雌スプライン
筒５４に固定されており、この雌スプラインは回転可能
にキャリヤ２３に軸承された図示しないスプライン筒と
噛合している。スプライン筒の基部にはビニオンを刻設
されていてキャリヤ２３上のシリンダ３５に嵌装された
ピストン３６のピストンロッド３７ａの先端部に刻設ぎ
れた図示しないラックと噛合わされており、シリンダ６
５への圧油によってスプライン筒及び雌スプライン筒３
４が旋回され２杉アーム２９は１８０°の旋回が行なわ
れる。ピストン３６の移動の両端においてショックを抜
くために、ピストンの画側に軸方向の半月溝の絞りを形
成する公知のクッション手段を有し油の排出路にそれぞ
れ絞り弁Ｗｒ５　、　Ｗｒ６が設けられている。ピスト
ン３６の他方のピストンワンド３フｂ端にはドック５ｏ
がアングルで取付けられており、交換アーム２９の旋回
端でそれぞれ′ＬＳ５．ＬＳ６を作動する。更に雌スプ
ライン筒６４は中心に図示しないピストン田ノドと相対
回転のみ可能に取付けられており、このピストンが図示
しないスプライン筒の中空部に挿通しキャリヤ２３に固
定されたシリンダ筒５１に嵌装されていて、圧油がシリ
ンダ筒５１に送られたときピストンの移動で雌スプライ
ン筒３４即ち２形アーム２９は軸方向の２位振即工具抜
き、さし位置に位置決めされる。マガジン６より抜き取
られ工具交換アーム２８に把持された工具のテーパ部に
ごみの付着を保護するためのポット４０がキャリヤ２３
上に設けられている。更に中心軸８には同軸上に流路分
配筒４１が取付けられていて、軸方向に４段の円周溝４
１＆〜４１（Ｌが削設され６溝に連通ずる軸方向の流路
が上端部側面に穿設された開口＆、　ｂ、　Ｏ，（Ｌに
通じている。この開口は配管によって圧油源及びタンク
と三位置切侠電磁弁を介して接続されている。流路分配
筒４１には旋回アーム１９のボス部１９ａ上に固着され
た減速制御体４２が油密的に回転可能に嵌装され溝４１
ａ〜４１ｄに対応する位置に減速制御弁０７１〜ｃｖ４
が設けられている。この制御弁ａｖ１〜ｏｖ４は第９図
に示すように、中心軸８と直角に配設され、内周溝４３
ａ　、　４３ｂ及びこれと対応する外周溝４３０１４３
（Ｌを削設したスプール筒４３が、その開口部を同じ側
にそろえて減速補値弁体４２に嵌着されており、スプー
ル筒４３にランド部４４＆を有するスプール４４が嵌装
され弁ｌ　４４ｂを所定量突出するようにばね４５で付
勢されている。外周溝４３０は内周ｍ　４３ａと通じ、
更に流路４２ａで流路分配筒４１の円周溝４ｉａ（以下
４１ｂ、　４１ｃ、　４１ｄ　）と通じている。外周溝
４３．１は内周溝４３ｂと通じ、また流路４２ｂで開口
部ｅ　（以下ｔ、　ｇ、　ｈ　）に哨じ、更に流路４２
ｃで可調整絞り弁Ｗｒｉ（以下Ｗｒ２〜Ｗｒ４　）の針
弁４６を介し絞られた流路が流路４２ａと辿じている。

また流路４２ｂと外周溝４６０との間には外周溝４３０
への流出を阻止するためばね４７で弁座に押圧される球
４８で構成するチェック弁ａ１　（以下０２〜０４）が
設けら一ム１９がマガジン６側に９０旋回したときコラ
ム１より無直に立設された板４９に当接して押し込めら
れスプール４４のランド部４４＆が内周溝４３ａ　、　
４３ｂの連通を遮断する。開口ｅは配管を介して交換ア
ーム２８の旋回シリンダ３５の画室にクッション用絞り
弁Ｗｒ５を介在して通じる開口ｊと連通し、開口ｆは同
じく後室にクッション用絞り弁Ｗｒ５を介在して通じる
開口にと連通している◇また開口ｇ。

ｈは旋回アーム２８の軸方向移動用のシリンダ５１の前
至と後室に連通している。そして開口ａ、　ｂはそれぞ
れチェック弁ａ５．絞り弁Ｗｒ５−１チェック弁０６゜
絞り弁Ｗｒ６及び三位置切換電磁弁ＳＯＩ＋４に、開口
Ｃ９ｄはそれぞれチェック弁ａ７＋絞り弁Ｗｒ７１チェ
ック弁ｃＢ、絞り弁Ｗｒ１３及び三位置切換電磁弁５Ｏ
Ｌ５を経て油圧源とタンクに接続される。また旋回アー
ム１９のシリンダ２０の画室はそれぞれチェック弁０９
゜絞り弁Ｗｒ９　；チェック弁０１０．絞り弁Ｗｒ１Ｑ
及び三位置切換電磁弁５ＯＬｉを経て、また旋回アーム
１９の大ストロークのシリンダ１５の画室はチェック弁
ｏ１）゜収り弁Ｗｒ１）；チェック弁０１２．絞り弁ｗ
ｒ１２及び三位置切換電磁弁ＳＯＩ、２を経て、また旋
回アーム１９の小ストロークのシリンダ１６の両￥はそ
れぞれチェック弁０１６．絞り弁Ｗｒ１３；チェック弁
０１４．絞り升Ｗｒｉ４及び三位置切換電磁弁５ＯＬ３
を経て油圧源とタンクに接続される。

作用 次いで本工具交換装置の動作を第１５．１６．１７図を
参照して説明する。マガジン６のポットは加工に必要な
複数本の工具が貯蔵されており、主軸３には加工中の工
具が装着されていて、工作物の加工中において、旋回ア
ーム１９は５ｏｂ１のコイルＣ＆が働きマガジン６餓の
イに旋回しており、５ＯＬ２ｒ５ｖ　４　ｙ５もコイル
Ｏａが働きキャリヤ２３は右端グリッパの爪６１がマガ
ジン６側、交換アーム２８は差し込み位置にある。そし
て減速制御弁ａｖ１〜ａｖ４の弁頭４４ｂが板４９に当
接して押し込められて内周溝４３ａ　＋　４３ｂの連通
を遮断している。マガジン６において指令された次工具
が割出されると、５ＱＬ２のコイルＯｂが鋤き■位置に
切換えられ圧油はチェック弁０１２を開けて辿り、シリ
ンダ１５の前室に送られ・後室の油は絞り弁Ｗｒ１）を
通って排出されてピストン１２を後退させ、歯車列１０
．１）．９　、２７．２６．２５を介してランク２４Ｐ
ＪＪちキャリヤ２３を＠１図で左方向移動し口に位置決
めしグリッパ爪３１が工具の把持溝に装入把持する。５
ＯＬ５のコイルａｂｆｆｉｍき■位置に切換えられ圧油
はチェック弁ａ８．ａ４を開けてシリンダ５１の後室に
送られ前室の油は・絞り弁Ｗｒ３　、　Ｗｒ７で絞られ
て排出し、ピストンを前進させ把持した交換アーム２８
がポットに収容されている工具を引抜きハ位置となる。

このときシリンダ５１の前室の油は制御弁０７３が遮断
されており、チェック弁０３゜Ｃ７で阻止され絞り弁Ｗ
ｒ３　、　Ｗｒ７で二重に絞られて排出されるため減速
された鋤きとなる。３０Ｉ、２のフィルＣ＆が働き１位
置に切換えられて、圧油はチェック５Ｐａ１）を開けて
シリンダ１５の後室に送られ前室の油は絞り弁Ｗｒｉ２
で絞られて排出され、ピストン１２が前進してラック１
４より歯車列を介してラック２４．キャリヤ２３が右端
二位置に移動する。５ＯＬ５のコイルＣ＆が動き１位置
に切換えられて圧油はチェック弁Ｃ７，０５を開けて交
換アーム２９は減速で差し込まれホ位欣で待機している
。加工が完了して工具交換指令が出されると、主ｊＩＩ
ＩＩ頭２は工具交換位１６に移動され、旋回アーム１９
はＳＯＩ、ｉのフィルａｂが問き■位置に切換えられる
ことにより、圧油がチェック弁Ｃ１０を開けてシリンダ
２０の前室に送り込まれ９０′主＠３側に旋回される。

この旋回によってｔ２速潴ｊ呻弁Ｃｖ１〜ａｖ４の各弁
頭４４１）は板４９より；東れて、スプール筒４６の内
周溝４３ａ　＋　４３ｂは連通される。このとき中心軸
８と同心の中心歯車９は圧油で固定されているシリンダ
１５．１６のピストンでラック１４が歯車の回転を機械
的に阻止しているため、旋回アーム１９の旋１ｑｌによ
り歯車２７は中心ｊセ車９上に反時計方向に転勤し、歯
車２５は時計方向に回転してラック２４を左方に移動さ
せる。このため交ツｓアーム２８が主軸３と干渉しない
へ位置をとる。この間主軸３のオリエンテーションが行
なわれる。５ＯＬ３のコイルａｂが匍き１位置に切換え
られ圧油はチェック弁Ｃ１）４をＦ１目けてシリンダ１
６の後室に入り前室の油は佼り升Ｗｒ１３を通って排出
される。

早い速度で７ランジのピストン１７を一体のシリンダ１
５及びラック１４をボＩ進させ歯車列１０．１）．　９
　。

２７、２６．２５を介してラック２４．キャリヤ２３を
主軸６に向けて送り、ト位置において主軸３に装着され
ている工具の把持溝に交換アーム２９のグリッパ爪３０
が装入して把持する。主１！！Ｉ３の工具をアンクラン
プしたのち、５ＯＬ５のフィル・ｃｂが凱き■位置に切
換えられて圧油はチェック弁ａ６．ａ４を開けて制ｚ＋
　４ｐ　（！７４を通ってシリンダ５１の後室に送られ
前室の油は制御弁ｃｖ３を面り収り升Ｗｒ７のみに制限
され排出する早い速度で交換アーム２８が工具を引抜き
り位置をとる。次いて５ＯＬ４のコイルａｂが蛎き■位
置に切換えられ圧油はチェック弁ａ（５，Ｃ２を開けて
一１）弁ａｖ２を通ってシリンダ５５の後室に入り前室
の油は制御弁ａｖ１．絞り弁Ｗｒ５のみを通り排出する
早い速度で交換アーム２日は１日０旋回されヌ位置をと
り新しい工具を主軸６に対向させる。ＳＱＬ５のコイル
Ｏａが餉き■位置に切換えられて圧油はチェック弁ｃ７
．ａ３を開けて制御弁ａｖ３をも辿りシリンダ５１の前
菟に送り込まれ、後室の油は制御弁石４゜絞り弁Ｗｒ８
のみで耐油され排出される早い速度で工具を主Ｍ３に装
着し目位置をとり工具を交換する。主軸３の工具がクラ
ンプされる。５ＯＬ３のコイル（ａが餉き１位置に切換
えられ圧油はチェック弁Ｃ１６を開けてシリンダ１６の
前室に送られ、後室の油は絞り弁Ｗｒ　ｉ　４を通って
排出されピストン１５．ラック１４を後退させ歯車列１
０．１）．９　、２７．２６．２５を回転してラック２
４．キャリヤ２３を左行させワ位置をとる◇５ＯＬ１の
コイルＣａｂが働き■位置に切換えられ圧油はチェック
弁０９を開けてシリンダ２０の後室に送られ、前室の油
は絞り弁ＷｒｌＱを通って排出され早い速度で旋回アー
ム１９がマガジン６側に旋回され方位置をとる。減速制
御弁０７１〜ａｖ４の弁頭４４ｂは板４９に当ｔ（シて
押し込められ、スプール筒４３の内周溝４５＆　、　４
３ｂを遮断する。５ＱＬ５のコイルｃｂが働き■位置に
切換えられ圧油はチェック弁０８．０４を開けてシリン
ダ５１の後室に送られ、前室の油は絞り弁Ｗｒ３　、　
Ｗｒ７で二重に絞られ排出され減速で交換アームは軸方
向に持ち上げられ目位置をとる。５ＱＬ２のコイルａｂ
が錨き１位置に切換えられ圧油はチェック弁Ｃ１２を開
けてシリンダの前室に送り込まれ、後室の油は絞り弁Ｗ
ｒ１）を通り排出され、ラック１４が後退し歯車列１０
．１）．９　、２７゜２６．２５を介してラック２４．
キャリヤ２３は左行されり位ｔｉｆをとりマガジン６の
ポット上に工具を移動させる。５ＯＬ５のコイルＣａが
働き１位置に切換えられ圧油はチェック弁ｏ７．ａ３を
開けてシリンダ５１の前室に送り込まれ、後室の油は絞
り弁Ｗｒ４．　Ｗｒ８で絃られ排出され減速で交換アー
ム２９が軸方向に移動し工具をポットに挿入しし位置を
とる。５ＯＬ２のフィルＣａが請き１位置に切換えられ
圧油はチェック弁０１）を開けてシリンダ１５の後室に
送られ、前室の油は絞り弁Ｗｒ１２を通って排出されラ
ック１４が前進し歯車列１０．１）．　９　、２７．２
６．２５を介してラック２４．キャリヤ２５を右端のソ
位置におき、工具交換の一切作か終了する。

効果 以上詳述したように本発明はレディステーションを有せ
ず、マガジンと主軸との間を旋回できるアーム上を移動
でき交換アームを有するキャリヤを設け、またマガジン
での工具の旋回抜き差しは減速作動させ、旋回アームが
主軸側に旋回したときキャリヤ駆動手段の一部を機械的
に固定して午ヤリャを主軸と干渉しない所定位置に位置
するようになしたので、工具交換時間を短縮することが
できる。また工具マガジンとの工具受渡しは減速させて
行なうようになしたので、加工中の交換率１）ｉｆ動作
による加工指度の憇影響はでない。また旋回アームの主
軸側への旋回においてキャリヤを目動的に連動させて所
定位置をとるようになしたので主軸との干渉を起すこと
がない特徴を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は工具交換アームの正面図でマガジンを９０°回
して示した図、第２図は同側面図、第３図シま旋回アー
ム駆ｖＪ系路を主として示した断面図、第４図はグプル
シリンダ鑵構を示す第３図のＡ−Ａ城断面図、第５図は
第４図のＢ−Ｂ通断面図、第６図は８ｇ　４図のａ−ａ
線−「面図、第７図は第４図のＤ　−Ｄ線断面図、第８
図は第４図のＥ−Ｅ線断面図、第９図は第６図のＦ−７
御所面図、第１０図は第６図のＧ−０線視因、第１）図
は第３図のＨ−Ｈ喋断面図、第１２図は第６図のＪ−Ｊ
線断面図、第１３図は旋回アームと交換アームの説明斜
視図、第１４図はキャリヤのラックを駆動する系統図、
第１５図は各部の駆動油圧１０１路図、第１６図は工具
交換アームの移動順序を示す図、第１７図は各移動位置
における９Ｊ決電磁弁及びリミットスイッチの動作図で
ある。 １・・・フラム　　　２・・・主軸頭　　　３・・・主
軸６・・・マガジン　８・・・中心軸　　９・・・中心
歯車１４・・・ラック　　　１５・・・小シリンダ１６
・・・大シリンダ　　　１９・・・旋回アーム２０．５
５・・・シリンダ　１），１０．２５，２６．２７・・
・歯車２６・・・キャリヤ　　２４・・・ラック２８・
・・交換アーム　　２９・・・２形アーム３０．３１・
・・クリッパ爪４３・・・スプール筒４４・・・スプー
ル　　４４ｂ・・・弁頭４９・・・板５ＯＬｉ〜５ＯＬ
５・・・三位置切換電磁弁ＯＶ１〜ＧＶ４　・・’Ａ　
Ｍ　ｆ３０Ｈ弁　ｗｒ１〜ｗｒ２ｏ・・・佼り弁Ｃ１〜
０１４・・・チェック弁 待Ｊｆ出、１Ｍ人 第９図 第１０図 第１）図 第１２図 第１７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）主軸々線と工具マガジンに貯蔵した工具軸線とが
   直角であるマシニングセンタにおいて、前記主軸々線及
   び前記貯蔵工具軸線に対し直角方向の軸線を中心として
   主軸側と工具マガジン側に旋回可能に枢支された旋回ア
   ームと、該アームの旋回駆動手段と、前記旋回アーム上
   において該アームが主軸側では主軸々線と直角方向に、
   またマガジン側では貯蔵工具軸線と直角方向に移動可能
   に支承されたキャリヤと、該キャリヤに設けられ移動面
   に対して直角方向の軸を中心として１８０°旋回される
   とゝもに軸方向の２位置に位置決めされるツイーンアー
   ム形交換アームと、該交換アームの旋回及び軸方向の移
   動をさせる駆動手段と、前記旋回アームの旋回中心と同
   軸に回動可能に設けられた歯車と前記キャリヤの移動方
   向に設けられたラックとを連結させる歯車列と、前記旋
   回アームが主軸側において前記旋回中心の歯車を回転さ
   せて前記キャリヤ上の交換アームを主軸交換位置に移動
   するための駆動手段と、前記旋回アームがマガジン側に
   おいて前記旋回中心の歯車を回転させて前記キャリヤ上
   の交換アームをマガジン交換位置に移動するための駆動
   手段と、前記旋回アームのマガジン側において前記交換
   アームの旋回並びに軸方向移動を減速させる手段とを備
   えてなる自動工具交換装置。