JPS6254615B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動工具交換装置を備えた工作機械の
工具マガジンに収納された工具の取替え、工具の
再研摩、セツチング替え等の工具段取替えを容易
に行うことができるようにしたマガジン工具の段
取替え装置に関するものである。

従来においては、加工動作を休止させて機上の
マガジンに対して直接マガジン工具の段取替えを
行うものと工具マガジンの交換装置を設けて、マ
ガジンごと機外に取外してマガジン工具の段取替
えを行うものがあり、前者は段取替えに要する時
間がそのままアイドルタイムとなるが、後者にお
いてはアイドルタイムを大幅に減じることができ
る点で有利である。

かかる工具マガジンの交換技術としては、円板
タイプについては既に開発されているが、チエン
タイプの工具マガジンの交換技術は未開発の状態
である。しかしながらチエンタイプの工具マガジ
ンはこれがもつ特質によつて広く採用されてお
り、採用状況は円板タイプをはるかにしのぐよう
になつている。このためチエンタイプの工具マガ
ジンにも適用できてマガジン工具の段取替えを容
易ならしめる技術の開発が近年特に増してきた。

前述の円板タイプのマガジンを交換するものに
おいては、工具を保持する円板とこの円板を回転
割出しする割出装置とを分離、結合可能に設け、
円板だけを機外に取外してマガジン工具の段取替
えが行われるが、円板マガジンに収納された各工
具は必ずしも作業者が段取替えに適した位置に位
置しているとは限らない。よつて作業性の良い位
置に各工具を順次割出す必要性があるが、円板マ
ガジンを機外において支持する支持装置に割出機
構を設けなければならないことになる。又、マガ
ジン交換装置は通常の工具交換装置に比べ大形と
なり構造も複雑となり大巾なコストアツプの原因
にもなるばかりか、工具マガジンの交換サイクル
中は加工作業を継続することができないので、工
作機械稼動率を低下させる原因にもなつていた。

本発明は上記の点に鑑み、円板、チエンいずれ
のタイプにも適用できマガジン工具の段取替えが
容易に行えるようにしたものであり、２組の工具
マガジンと工具交換装置の組を主軸中心に対して
対称的に床面上に設置されたマガジンベース上に
載置し、一方の工具マガジンと工具交換装置の組
と他方の組とを選択的に数値制御装置に対して有
効的に接続切替えし、不作動状態に切替えられた
工具マガジンの割出し動作を手動操作指令によつ
て制御せしめるようにしたものである。

以下本発明の実施例を図面によつて説明する。
第１図ないし第３図において、１０はベツド、こ
のベツド１０上には水平面内にて互いに直交する
２つの案内面１１と１２が形成され、案内面１１
にはテーブル１３が摺動可能に案内され、案内面
１２にはコラム１４が摺動可能に案内されてい
る。１５はテーブル１３用の送りモータ、１６は
コラム１４用の送りモータであり、図示省略の送
りねじを介してテーブル１３、コラム１４にそれ
ぞれ送りを与える。テーブル１３上には割出台１
７が回転割出可能に設けられ、上部にワークパレ
ツト１８を交換可能に支持している。前記コラム
１４には垂直方向の案内面１９が形成され、この
案内面１９に沿つて主軸ヘツド２０が摺動可能に
案内され、送り用モータ２１によつて移動され
る。主軸ヘツド２０には水平主軸２２が回転可能
に軸承され、主軸用モータ２３により回転駆動さ
れる。この主軸２２の先端部には工具ｔを受入れ
る工具収納穴が形成され、図示しない工具クラン
プ装置によつて工具ｔは主軸２２と一体的に結合
され、かつ工具を釈放するようになつている。２
５，２６はコラム１４の両側に配置された工具マ
ガジンで、前記主軸２２の軸線に対しほぼ対称的
に床面上に設置されたマガジンベース２７，２８
に支持されている。この工具マガジン２５，２６
はチエンタイプのマガジンとして構成されてお
り、工具ソケツトを保持するエンドレスのチエン
がスプロケツトにより張架されている。３０，３
１は工具交換装置で、マガジンベース２７，２８
に固設された支持台３２，３３と、この支持台３
２，３３に回動可能に枢支され、工具マガジン２
５，２６に近接した第１交換位置P₁と主軸２２に
近接した第２交換位置P₂との間を旋回移動する旋
回台３４，３５と、この旋回台３４，３５に支持
され旋回と軸移動可能な交換アーム３６，３７を
有している。一方の工具交換装置３０についてそ
の構成を第４図ないし第５図により説明する。支
持台３２には支軸４０が回転可能に軸承され、こ
の支軸４０の両端部に旋回台３４を支持するアー
ム４１の基部４１ａが固着され、支軸４０の中央
部にはゼネバアーム４２が固着されている。前記
支持台３２には支軸４０と平行に軸４３が固着さ
れ、ゼネバアーム４２の長溝４２ａに係合する係
合ローラ４４を軸承したクランクアーム４５が回
転自在に軸承され、このクランクアーム４５には
ピニオン４６が一体的に設けられている。このピ
ニオン４６に噛合するラツク４７は支持台３２に
固着されたシリンダ４８のピストンロツド４９に
連結されている。前記旋回台３４にはハウジング
３８が固設され、これに交換アーム３６を先端に
固着せる中空軸５０が回転可能にかつ軸方向移動
可能に軸承され、この中空軸５０の中心には同心
的にシリンダ５１が穿設され、このシリンダ５１
に嵌合するピストン５２を備えたピストンロツド
５３がハウジング３８に固着され、シリンダ５１
の開口部は蓋部材５４にて閉塞されている。中空
軸５０の一端外周には平歯車５５が形成されてお
り、中空軸５０と平行な軸５６に回転軸承された
平歯車５７と噛合している。この平歯車５７は中
空軸５０の軸移動ストロークよりも長い歯幅を有
し、一端部に割出位相に応じた係合溝５８ａを備
えた割出板５８が固着されている。係合溝５８ａ
に係入するノツチ５９はハウジング３８に設けら
れたシリンダ６０のピストンロツドに連結されて
いる。またこの歯車５７には交換アーム旋回用シ
リンダ６１のピストンに連結されたラツク６２が
噛合している。交換アーム３６の両端部には工具
ｔを把持する把持部６２，６３が形成され、シリ
ンダ５１及び６１の作動により交換アーム３６は
旋回と軸移動が与えられ、把持部６２，６３にて
工具ｔを把持して工具交換動作を行う。

前記工具マガジン２５には所定の工具ｔを工具
交換装置に割出す割出装置６５が設けられ、この
割出装置６５は第４図及び第６図に示すようにチ
エン６６を駆動するスプロケツト軸６８にウオー
ム７０、ウオーム歯車７１を介して連結された流
体圧モータ７２と、スプロケツト６７の歯車６７
ａに係合して位相決めする位相決め部材７５を有
するシリンダ７６が備えられている。

上記構成のマガジン割出装置６５及び工具交換
装置３０に設けられた流体圧モータ７２や各シリ
ンダ４８，５１，６０，６１，７６は第６図に示
す流体回路８０に接続され、各電磁切替弁８０，
８１，８２，８３，８４，８５が切替えられるこ
とによつてマガジンの割出し動作及び工具交換動
作が制御される。

他方の工具マガジン２６及び工具交換装置３１
も前記と同様に構成されており、前記と同様の電
磁切替弁の切替えによつてマガジンの割出、交換
アームによる工具交換動作が制御される。

次にかかる工具交換動作について説明する。第
２図、第３図に示す旋回台３４、交換アーム３６
の状態が原位置状態であり、交換すべき工具が交
換位置に割出されているものとする。シリンダ６
１のピストンが前進すると交換アーム３６が左回
転され一方の把持部６２にて交換位置の工具を把
持し、シリンダ５１の前進により交換アーム３６
を軸線方向に前進させ工具をマガジンから抜き取
る。シリンダ６１のピストンを後退させ交換アー
ム３６を右回転させ元の状態に戻し、シリンダ５
１を後退させ原位置と同じ状態に戻す。この状態
で加工が完了するまで待期する。コラム１４が第
３図の実線状態まで後退し工具交換指令が後述す
る数値制御装置から出力されるとシリンダ４８の
ピストンが後退し旋回台３４を第３図の２点鎖線
で示す第２交換位置P₂まで旋回させる。シリンダ
６１のピストンを再び前進させ交換アームを左回
転させ他方の把持部６３にて主軸の工具を把持す
る。シリンダ５１を再び前進させ交換アームを軸
線方向に前進させて主軸から工具を抜き取る。シ
リンダ６１のピストンを後退させ交換アームを
180度右回転させ、シリンダ５１を後退させて新
工具を主軸に挿着する。シリンダ６１のピストン
を更に後退させ主軸に挿着した工具から交換アー
ムを逃し、シリンダ４８のピストンを前進させ旋
回台３６をマガジンに隣接する第１交換位置P₁に
復帰させる。次にマガジンを割出して主軸から抜
き取つた旧工具を収納するソケツトを交換位置に
割出す。割出された後シリンダ５１を前進させ、
シリンダ６１のピストンを前進させてソケツトと
旧工具の軸線を一致させ、シリンダ５１を後退さ
せてソケツトに旧工具を挿入し、シリンダ６１の
ピストンを後退させ旧工具から交換アームを逃し
て、１回の工具交換サイクルが終る。再びマガジ
ンの割出しが制御され次の工具を交換位置に割出
し、上記の動作が繰返される。

マガジンの割出し動作は、シリンダ７６のピス
トンを後退させ位相決め部材７５をスプロケツト
の歯溝６７ａから抜き、油圧モータ７２を回転さ
せることによりウオーム、ウオーム歯車を介して
チエンマガジンを回転させ、マガジンを１ピツチ
割出すごとに発せられる信号をカウンタにて計数
し、工具収納番地が識別される。一方数値制御装
置からは次に使用すべき工具又は主軸から戻され
るべき工具の収納番地が指令されるので、この指
令番地とカウンタの計数値である現在番地とが絶
えず比較され、一致すると油圧モータ７２の回転
を止め、位相決め部材７５をスプロケツトに係合
させ指令工具を交換位置に割出す。

第７図は工作機械による加工動作及び工具交換
サイクルを制御する制御系統のブロツク線図であ
り、９０は数値制御装置、９１，９２，９３は数
値制御装置９０から出力される指令パルスによつ
て前記送りモータ１５，１６，２１を駆動制御す
るモータドライブユニツト、９４は主軸２２の回
転速度指令に応じて主軸モータ２３を制御する主
軸モータ制御回路、９５は数値制御装置９０から
発せられる工具交換指令によつて第１の組のマガ
ジン２５の割出し動作と工具交換装置３０の工具
交換動作を制御する制御回路、９６は第２の組の
マガジン２６の割出し動作と工具交換装置３１の
工具交換動作を制御する制御回路、９７はこの制
御回路９５，９６と数値制御装置９０との有効接
続を選択的に切替える切替回路、９８は各制御回
路９５，９６に対し手動操作指令を与える手動指
令回路、９９はテープリーダである。

前記制御回路９５，９６にはマガジン２５，２
６の割出し動作及び工具交換装置３０，３１の交
換動作を制御するため第６図に示すリミツトスイ
ツチや電磁切替弁用のソレノイド等が接続され、
数値制御装置から与えられる工具交換指令Ｍ０６
や各リミツトスイツチによる動作確認に応じて、
所要の動作はシーケンス制御される。特にマガジ
ン２５，２６の割出し制御については、数値制御
装置９０又は手動指令回路９８より与えられるＴ
コード（工具指令番号）と交換位置に割出されて
いる現在番地との比較も行われ、指令された工具
を交換位置に割出すように制御される。

前記切替回路９７は、数値制御装置９０から出
力される切替指令Ｍ９０，Ｍ９１によつて切替え
られる。切替指令Ｍ９０が出力されると、信号ラ
インL₁に出力されるＴコード、工具交換指令Ｍ
０６は制御回路９５に対して与えられ、数値制御
指令に基づく加工動作に応じたマガジン２５及び
工具交換装置３０の組の動作が制御される。他方
の制御回路９６には手動指令回路９８よりＴコー
ドが与えられるように回路切替えされ、マガジン
２６及び工具交換装置３１の組は加工動作に関与
せず休止状態となる。この状態において、マガジ
ン２６に対する工具の段取り替えが行われ、次の
異種ワークを加工するために必要な工具とか、工
具の再研摩とか、工具寸法のセツチング替え等が
適宜行われ、加工サイクル中にこのようなマガジ
ン工具の段取替えを行うことができる。

かかるマガジン工具の段取替えに際して、工具
の取替え等作業性の良い位置へ所定の工具を割出
すために、手動指令回路９８に設定するＴコード
に応じてマガジン２６の割出しが制御される。尚
Ｔコードで指令しなくても押釦操作でマガジンの
正転、逆転を制御し、所定の工具が割出されたの
を確難して押釦を放すことによりマガジンが停止
するようにしても有効である。

異種ワークへの切替えが指令されると、図示し
ないパレツトチエンジヤによるワークパレツトの
交換が指令され、同時に切替指令Ｍ９１が切替回
路９７に対しても与えられる。これによつて信号
ラインL₁に出力されるＴコード、工具交換指令
Ｍ０６は制御回路９６に対して与えられ、数値制
御指令に基づく加工動作に応じたマガジン２６及
び工具交換装置３１の組の動作が制御される。制
御回路９５に対しては手動指令回路９８が接続さ
れ、マガジン２５及び工具交換装置３０が休止状
態となるため、これに対する工具の段取替えを行
うことができる。

尚上記実施例においては、主軸に対して２組の
マガジンを対称的に２組配設しているため、マガ
ジンに収納された工具と主軸の軸線は互に直角に
なつており、工具の軸線を主軸軸線と平行にする
ため交換アームを有する旋回台が90度旋回するよ
うになつているが、マガジンの工具収納ソケツト
を転倒させることにより工具を主軸軸線と平行に
すれば交換アームの動作としては回転と軸移動だ
けで済ますことができる。

また、水平主軸に限らず立形主軸の工作機械に
も本発明は適用できるばかりでなく、コラム固定
のタイプならば、コラムの両側面に２組のマガジ
ンを設置することができる。更に工具交換装置と
しては限らずしも２組必要ではなく、２組のマガ
ジンのそれぞれと共通の主軸との間で工具交換が
できるようになつていればよく、そのために工具
交換装置を一方のマガジンとの受渡し位置又は他
方のマガジンとの受渡位置の２位置に移動できる
ようにしても有効である。

本発明によれば工具マガジンと工具交換装置の
組を２組主軸に対して対称的に設け、この２組の
内のいずれか一方の組を数値制御装置から出力さ
れる指令によつて加工動作と関連して作動させて
工具交換動作を行わしめ、他方の組を不作動にす
る切替手段を設け、不作動状態に切替えられた工
具マガジンの割出動作を手動操作指令にて制御せ
しめる手動制御手段を設けたので、加工サイクル
中に不作動側のマガジンに対しては工具の段取替
えを自由に行うことができ、異種ワークへの切替
指令に伴う電気的な回路切替えによつて不作動側
のマガジン及び工具交換位置の組を直ちに作動さ
せることができるので、マガジン工具の段取替え
に基づく工作機械のアイドルタイムを大幅に減ず
ることができ、加工能率を向上させる。従来のマ
ガジン交換手段を持つものにおいては、マガジン
の交換に要する時間はアイドルタイムとなるのに
対し、本発明は電気的な回路切替えだけであるた
め事実上アイドルタイムを生じさせない。

【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
工作機械の正面図、第２図はその左側面図、第３
図は平面図、第４図は工具マガジンと工具交換装
置の要部拡大断面図、第５図は第４図における
−矢視断面図、第６図は流体回路線図、第７図
は制御系統線図である。 ２０……主軸ヘツド、２２……主軸、２５，２
６……工具マガジン、２７，２８……マガジンベ
ース、３０，３１……工具交換装置、３６，３７
……交換アーム、９０……数値制御装置、９５，
９６……制御回路、９７……切替回路、９８……
手動指令回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 移動可能な主軸ヘツドに回転可能に軸承され
   工具を着脱可能に装着する主軸の中心に対し対称
   的に２組の工具マガジンを床面上に設置されたマ
   ガジンベース上に載置し、この２組の工具マガジ
   ンのそれぞれには前記主軸との間で工具交換を行
   わしめる工具交換装置及び各工具マガジンを各別
   に割出回転せしめる割出駆動装置を設け、前記２
   組の工具マガジンのいずれか一方の組を数値制御
   装置から出力される指令によつて作動せしめて前
   記工具交換装置との協動により工具交換動作を行
   わしめ他方の組を不作動にする選択切替可能な切
   替手段を設け、この切替手段にて不作動状態に切
   替えられた工具マガジンの割出駆動装置を手動操
   作指令によつて制御せしめる手動制御手段を設け
   たことを特徴とするマガジン工具の段取替え装
   置。