JPS6274540A - マシニングセンタ - 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〕 この発明は、モジュラ工具の組立・解体を行なうととも
にそのモジュラ工具の授受を自動的に行なう機能を備え
たマシニングセンタに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

マシニングセンタの本体に種類の異なる多数の工具を格
納する工具マガジンを設け、制御装置から加工に必要な
工具の種類を指定した指令信号が人力されると、工具マ
ガジンが作動して指定された工具の割出しを行ない、そ
の工具を本体に設けられた工具自動交換装置によって主
軸に装着するとともに、主軸に装着された工具を取外し
て前記工具マガジンに格納する機能を備えたものは、例
えば特開昭５９−１９２４３３号公報などで公知で７あ
る。

しかしながら、前述のようなマシニングセンタは、一体
式１具が使用されている。この一体式１具は、一般に第
７図に示すようにテーバをなすホルダ部ａと鍔部すおよ
び刃先部Ｃとから構成されている。そして、刃先部Ｃは
加工の目的によって種々異なるが、ホルダ部ａの形状は
マシニングセンタの共通の主軸に装着するために同一形
状に形成されている。したがって、一体式１具の場合に
は、その刃先部Ｃのみが異なる多数本の工具を用意し、
これを工具マガジンに格納する必要がある。

このため、工具１本当りのコストが高くなるとともに、
工具を格納する工具マガジンが大形となり、マシニング
センタの設備も大掛かりとなるという事情がある。

〔発明の目的〕

この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その
目的とするところは、ホルダモジュールに対して刃部モ
ジュールを自動的に組立てて主軸に装着することができ
、また使用後のモジュラ工具を解体して刃部モジュール
のみを交換することができ、工具マガジンの小形化およ
び工具のコストダウンを図ることができるマシニングセ
ンタを提供することにある。

〔発明の概要〕

この発明は、前記目的を達成するために、マシニングセ
ンタ本体にモジュラ工具を構成する種類が異なる複数の
刃部モジュールを格納する工具マガジンとモジュラ工具
を構成するホルダモジュールを把持するとともに、組立
ポジションにおいてホルダモジュールと刃部モジュール
との組立および解体を行なう工具組立装置とを備え、こ
の工具組立装置を前記工具組立ポジションと工具受渡し
ポジションとの間を往復運動して工具の授受を行なうよ
うに構成したことにある。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はマシニングセンタの全体を示すもので、１はマ
シニングセンタ本体である。このマシニングセンタ本体
１の前部にはＸＹ方向に移動可能な主軸２が設けられて
いるとともに、下部には被加工物３を載置するテーブル
４が設けられている。

このマシニングセンタ本体１の一側には工具マガジン５
および工具自動交換装置（以下ＡＴＣという）６が設け
られ、前記工具マガジン５に格納された工具を選択的に
取出して前記主軸２に装着したり、この主軸２に装着さ
れた工具を取外して前記工具マガジン５に格納すること
が自動的に行なうことができるようになっている。すな
わち、前記工具マガジン５は、上下方向に長い偏平楕円
形状のガイドレール７とこのガイドレール７にガイドさ
れてエンドレス走行するプレートチェーン８とから構成
されている。そして、このプレートチェーン８の各プレ
ート９・・・には透孔からなる工具ホルダ１０が設けら
れ、これら工具ホルダ１０・・・にモジュラ工具１１を
構成する各モジュールか１本づつ格納されるようになっ
ている。すなわち、モジュラ工具１１はたとえば第５図
に示すように、ホルダモジュール１２と刃部モジュール
１３とから構成され、ホルダモジュール１２のテーパ部
１４の先端には係合爪１５が、下端には鍔部１６および
花弁状の係合爪１７が設けられている。また、刃部モジ
ュール１３の上端には前記ホルダモジュール１２の係合
爪１７と係合可能な花弁状の係合穴１８が設けられてい
るとともに、下端には刃部１９が設けられている。そし
て、ホルダモジュール１１の係合爪１７に対して刃部モ
ジュール１３の係合穴１８を係合することにより、一体
的に結合されてモジュラ工具１１が構成されるようにな
っている。なお、２０は締付はボルトである。

このように構成されたモジュラ工具１１のうち種類の異
なる多数本の刃部モジュール１３・・・が前記工具マガ
ジン５の工具ホルダ１０・・・に格納されており、刃部
モジュール１３は工具マガジン５の裏側から挿脱できる
ようになっている。

そして、前記工具マガジン５の裏側には第２図および第
３図に示すように工具組立ポジション２１が設けられ、
この工具組立ポジション２１と前記マシニングセンタ本
体１との間には工具受渡しポジション２２が設けられて
いる。この工具組立ポジション２１と工具受渡しポジシ
ョン２２とは隣接しており、両者間を工具組立装置２３
か往復運動可能に設けられている。この工具組立装置２
３について説明すると、２４はＸ方向に移動自在なＸテ
ーブルであり、この上面にはＹ方向に移動自在なＹテー
ブル２５が設けられ、これらはエヤシリンダ等によって
スライドできるように構成されている。そして、Ｙテー
ブル２５の上部には組立ヘッド２６が搭載され、この組
立ヘッド２６によって前記モジュラ工具１１の組立・解
体を行なうようになっている。この組立ヘッド２６は第
４図に示すように構成されており、２７は工具把持具で
ある。この把持具本体２８の内部には軸受２９を介して
回転ドラム３０が回転自在に軸支されている。この回転
ドラム３０の下端部にはテーパ穴３１が設けられ、この
底部にはコレットチャック３２を有したドローバ３３が
設けられている。

このドローバは前記回転ドラム３０の内部に設けられた
油圧シリンダ３４のピストン３５と連結されているとと
もに、このドローバ３３は皿ばね３６によって引込み方
向に付勢されている。なお、３７は回転ドラム３０を回
転駆動する駆動機構であり、３８は油圧シリンダ３４に
油圧を送り込むロータリカブラである。そして、前記テ
ーパ穴３１にモジュラ工具１１のホルンモジュール１２
を装着するようになっている。また、前記把持具本体２
８の側壁にはブラケット３９を介してナツトランナ４０
が設けられている。このナツトランナ４０は駆動モータ
４１と歯車機構４２および締付けｌ［１Ｉ４３によって
構成され、この締付は軸４３はエヤシリンダ４４によっ
てモジュラ工具１１の締付はボルト２０に押付けられる
ように構成されている。

このように構成されｈ組立ヘッド２６はＹテーブル２５
によって前記工具マガジン５の工具ホルダ１０に対して
進退自在であるとともに、Ｘテーブル２４によって工具
組立ポジション２１と工具受渡しポジション２２との間
を往復運動自在である。

また、前記ＡＴＣ６は、新旧工具を自動的に交換するも
のであり、工具交換アーム４５の長手方向中間部がロー
タリエヤシリンダ４６の回転軸４７に装着されている。

この工具交換アーム４５の両端にはモジュラ工具１１を
構成するホルダモジュール１２の鍔部１６を把持するク
ランパ４８．４９が設けられている。そして、この工具
交換アーム４５は回転軸４７を軸心として回動可能であ
り、水平状態においては、前記一方のクランパ４８か前
記主軸２に対向し、他方のクランパ４９が工具受渡しポ
ジション２２に対向してそれぞれの位置にあるモジュラ
工具１１．１１を把持することができるようになってい
る。

つぎに、前述のように構成されたマシニングセンタの作
用について説明する。マシニングセンタ本体１の主軸２
に装着されたモジュラ工具１１による加工が終了し、つ
ぎに別の新しいモジュラ工具１１によって加工を行なう
場合には、主軸２に装置されている使用済のモジ五う工
具１１を取外し、新しいモジュラ工具１１を主軸２に装
ｊｌする必要がある。このような場合、生産管理情報に
基づいてマシニングセンタ本体１の制御装置から工具マ
ガジン５、工具組立装置２３およびＡＴＣ６に作動信号
が入力される。まず、工具マガジン５に工具指定信号が
入力されると、プレートチェーン８か正逆方向に走行し
て指定された工具、つまり刃部モジュール１３を保持し
た工具ホルダ１０か工具組立ポジション２１に位置決め
される。このとき、工具組立ポジション２１に位置する
組立ヘッド２６の工具把持具２７にはモジュラ工具１１
を構成するホルダモジュール１２が旋管されており、Ｙ
テーブル２５の前進によって組立ヘッド２６に装着され
たホルダモジュール１２が工具ホルダ１０の刃部モジュ
ール１３に対向する。そして、組立ヘッド２６の前進に
よってホルダモジュール１２の係合爪１７が刃部モジュ
ール１３の係合穴１８に係合してホルダモジュール１２
と刃部モジュール１３が結合される。ここで、エヤシリ
ンダ４４が前進してナツトランナ４０の締付は軸４３を
押圧すると、締付は軸４３は締付はボルト２０に係合し
、この状態でモータ４１が回転すると、歯車機もが４２
を介して締付は軸４３が回転して締付はボルト２０を締
付ける。したがって、ホルダモジュール１２と刃部モジ
ュール１３とによってモジュラ工具１１が構成される。

モジュラ工具１１の組立が完了すると、Ｙテーブル２５
によって組立ヘッド２６が後退し、刃部モジュール１３
は工具ホルダ１０から抜け、工具マガジン５と分離され
る。組立ヘッド２６が所定の位置まで後退すると、Ｙテ
ーブル２５はＸテーブル２４のＸ方向の移動によって工
具受渡しポジション２２に移動し、モジュラ工具１１を
把持した組立ヘッド２６は工具受渡しポジション２２に
位置決めされる。つぎに、Ｙテーブル２５によって組立
ヘッド２６は前進し、これに把持されたモジュラ工具１
１はマシニングセンタ本体１の主軸２に装着されている
モジュラ工具１１とＸＹ方向同一位置に位置決めされる
。このようにして新旧のモジュラ工具１１．１１が並設
された状態となると、ＡＴＣ６の工具交換アーム４５が
回転軸４７を中心として時計方向に回転する。そして、
工具交換アーム４５の一方のクランパ４８が主軸２に装
着されているモジュラ工具１１の鍔部１６を把持し、他
方のクランパ４９が組立ヘッド２６に装着されているモ
ジュラ工具１１の鍔部１６を把持する。

このようにして新旧のモジュラ工具１１．１１をクラン
プすると、主軸２によるモジュラ工具１１のロックが解
除され、組立ヘッド２６による゛モジュラ工具１１のロ
ック、つまりコレットチャック３２によるチャックが解
除される。つぎに、ロータリエヤシリンダ４６によって
工具交換アーム４５が前進すると、クランパ４８．４９
に把持された新旧のモジュラ工具１１．１１はそれぞれ
主軸２および組立ヘッド２６から抜き取られる。そして
、モジュラ工具１’ｌ、１１が主軸２および組立ヘッド
２６から分離されると、工具交換アーム４５は回転軸４
７を中心として１８０°回転する。

したがって、新旧のモジュラ工具１１．１１はその位置
が置き変えられ、新のモジュラ工具１１は主軸２に対向
し、旧のモジュラ工具１１は組立ヘッド２６に対向する
。そして、ロータリエヤシリンダ４６によって工具交換
アーム４５が後退すると、新のモジュラ工具１１は主軸
２に装着されるとともに、旧のモジュラ工具１１は組立
ヘッド２６に装着される。主軸２に装着されたモジュラ
工具１１は加工可能な状態にロックされるとともに、組
立ヘッド２６に装着されたモジュラ工具１１はそのホル
ダモジュール１２の係合爪１５がコレットチャック３２
によって挟持される。新旧のモジュラ工具１１、ｌｌの
交換が終了すると、工具交換アーム４５は中立状態に戻
り、組立ヘッド２６はＹテーブル２５によって後退する
。つぎに、エヤシリンダ４４が前進して締付は軸４３を
モジュラ工具１１の締付はボルト２０に係合させる。そ
して、モータ４１から歯車機構４２を介して締付は軸４
４を回転させると、締付はボルト２０は緩められ、ホル
ダモジュール１２と刃部モジュール１３とが分離可能と
なる。ここで、Ｘテーブル２４の作動によって組立ヘッ
ド２６が工具受渡しポジション２２から工具組立ポジシ
ョン２１に移動する。そして、工具ヘッド２６に装着さ
れているモジュラ工具１１が工具マガジン５の所定の工
具ホルダ１０に対向すると、Ｙテーブル２５が作動して
組立ヘッド２６が前進し、刃部モジュール１３は工具ホ
ルダ１０に挿入保持される。

この状態で、組立ヘッド２６の駆動機構３７が作動して
回転ドラム３０を回転させると、ホルダモジュール１２
の係合爪１７と刃部モジュール１３の係合穴１８との係
合が解除される。そこで、Ｙテーブル２５によって組立
ヘッド２６が後退すると、旧のモジュラ工具１１のホル
ダモジュール１２と刃部モジュール１３とは分離して解
体されるとともに、刃部モジュール１３は工具マガジン
５の所定の工具ホルダ１０に格納されることになる。し
たがって、つぎの加工に使用するモジュラ工具１１の組
立４備に入り、共通のホルダモジュール１２に種類の異
なる刃部モジュール１３を選択的に結合してマシニング
センタ本体１の主軸２に供給するとともに、加工中に使
用済のモジュラ工具１１を解体したり組立することがで
きる。

なお、前記一実施例によれば、ホルダモジュールと刃部
モジュールとによってモジュラ工具を構成したが、ホル
ダモジュールにアダプタモジュールを介して刃部モジュ
ールを結合してモジュラ工具を構成する場合もあり、こ
の場合においてもアダプタモジュールを工具マガジンに
格納し、必要に応じてアダプタモジュールを取出して装
着することができる。

また、フライスカッタのように刃部がその基部より大径
の刃部モジュールにおいては、工具ホルダから軸方向に
引出すことが不可能である。そこで、第６図に示すよう
に、工具マガジンにＵ字状の切欠部５０を有する工具ホ
ルダ５１を設け、刃部モジュールとしてのフライスカッ
タ５２の鍔部５３を係止して保持し、組立ヘッド（図示
しない）を矢印方向に移動させてフライスカッタ５２の
出入れを行なうことにより、工具を安定した状態に保持
することができる。

さらに、工具マガジンをガイドレールとエンドレス走行
するプレートチェーンとによって構成したか、刃部モジ
ュールなどの多数の工具を格納し、工具指定信号によっ
て指定された工具を選択的に工具組立ポジションに位置
決めできる機構であれば、その構造は前記実施例に限定
されるものではなく、適宜変更可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、ホルダモジュ
ールに対して刃部モジュールを自動的に組立て、モジュ
ラ工具を構成して主軸に装着することができ、また使用
後のモジュラ工具を解体して刃部モジュールのみを交換
することが自動的に行なうことかできる。したがって、
工具マガジンを従来の一体式１具を格納する工具マガジ
ンに比べて小形化でき、また工具コストダウンが図れる
という効果を奏する。゛

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すマシニングセンタの
正面図、第２図は同じく工具組立装置と工具自動交換装
置の正面図、第３図は第２図の■−■線に沿う断面図、
第４図は同じく組立ヘッドの縦断正面図、第５図はモジ
ュラ工具の側面図、第６図はフライスカッタを保持する
工具ホルダの斜視図、第７図は従来の一体式１具の側面
図である。 １・・・マシニングセンタ本体、２・・・主軸、５・・
・工具マガジン、６・・・ＡＴＣ（工具自動交換装置）
、１１・・・モジュラ工具、１２・・・ホルダモジュー
ル、１３・・・刃部モジュール、２１・・・工具組立ポ
ジション、２２・・・工具受渡しポジション、２３・・
・工具組立装置。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図 竿３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 工具を装着する主軸およびこの主軸に装着された工具と
   工具受渡しポジションに位置された工具とを交換する工
   具自動交換装置を備えたマシニングセンタにおいて、マ
   シニングセンタ本体にモジュラ工具を構成する種類が異
   なる複数の刃部モジュールを格納する工具マガジンとモ
   ジュラ工具を構成するホルダモジュールを把持するとと
   もに、組立ポジションにおいてホルダモジュールと刃部
   モジュールとの組立および解体を行なう工具組立装置と
   を備え、この工具組立装置は前記工具組立ポジションと
   工具受渡しポジションとの間を往復運動して工具の授受
   を行なうことを特徴とするマシニングセンタ。