JPS6288530A - 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助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入力されると、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漏えたものは、例
えば特開昭５９−１９２４３３号公報などで公知である
。

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
６図に示すようにテーパをなすホルダ部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複数の組立ヘッ
ドを有する工具組立装置を設け、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とともに、前
記工具マガジンと工具組立装置との間に刃部モジュール
の交換を行なう第１の工具自動交換装置を設け、かつ工
具組立装置とマシニングセンタ本体との間にモジュラ工
具を交換する第２の工具自動交換装置を設けて工具の授
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
が設けられている。この工具マガジン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・・・
には第２図に示すように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・・・にはモジュラ工
具１１を構成する各モジュールが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１
６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の上端には前記ボルダモジュール１
２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、一体向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は締付はポルｉ〜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の前面から挿脱できる
ようになっている。

そして、前記工具マガジン５の上部には第１図に示すよ
うに工具組立装置２１が設けられ、この工具組立装＠２
１と工具マガジン５との間には第１の工具自動交換装置
２２が設けられ、前記工具組立装＠２１と前記マシニン
グセンタ本体１との間には第２の工具自動交換装置２３
が設けられている。まず、第２図及び第３図に基づいて
工具組立ｉ［２１について説明すると、２４はシャトル
テーブルであり、この上面にはこの実施例においては第
２図に示すように３台の組立ヘッド２５・・・が同一方
向に並設されている。そして、このシャトルテーブル２
４はたとえばエヤシリンダ２６によって往復運動できる
ように構成されている。そして、この組立ヘッド２５・
・・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。この各組立ヘッド２５・・・は同
一構造であるため、その１台について説明すると、第３
図に示すように構成されている。すなわち、２７は工具
把持具である。この工具把持具２７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
バ穴３１が設けられ、この底部にはコレットチャック３
２を有したドローバ３３が設けられている。このドロー
バ３３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、
前記ドローバ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プラである。そして、前記テーバ穴
３１にモジュラ工具１１のホルダモジュール１２を装着
するようになっている。また、前記把持具本体２８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および締付は軸４３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。

つぎに、前記第１の工具自動交換装置（以下第１のＡＴ
Ｃという）２２について第２図を参照して説明すると、
４５は工具交換アームであり、こ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が
前記組立ヘッド２５に対向し、他方のクランパ４９が工
具マガジン５の工具受渡しポジション５ａに対向してそ
れぞれの位置にある刃部モジュール１３．１３を把持す
ることができるようになっている。また、前記第２の工
具自動交換装置（以下第２のＡＴＣという）２３につい
て説明すると、５０は工具交換アームであり、この長手
方向中間部がロータリエヤシリンダ５１の回転軸５２に
装着されている。この工具交換アーム５０の両端には第
３図に示すモジュラ工具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５３．５４が設け
られている。そして、この工具交換アーム５０は回転軸
５２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５３が前記マシニングセンタ本体
１の主軸２に対向し、他方のクランパ５４が組立ヘッド
２５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
ぎに別の新しい使用予定のモジュラ工具１１によって加
工を行なう場合には、主軸２に装着されでいる使用済の
返却予定のモジュラ工具１１を取外し、新しいモジュラ
工具１１を主軸２に装着する必要がある。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、工員組立装置２１および
第１のＡＴＣ２２、第２のＡＴＣ２３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が正逆方向に走行して指定
されたすなわち、つぎに使用予定工具、つまり刃部モジ
ュール１３を保持した工具ホルダ１０が工具授受ポジシ
ョン５ａに位置決めされる。このとき、工具組立装置２
１の組立ヘッド２５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に刃部モジュール
１３が装着されており、第１のＡＴＣ２２の工具交換ア
ーム４５の回動によって一方のクランパ４８が工具把持
具２７に装着されている使用済のモジュラ工具１１の刃
部モジュール１３に対向し、他方のクランパ４９は工具
授受ポジション５ａに位置決めされたつぎに使用予定の
刃部モジュール１３に対向する。そして、それぞれのク
ランパ４８．４９は刃部モジュール１３．１３をクラン
プする。つぎに、工具交換アーム４５がロータリエヤシ
リンダ４６によって前進すると、使用済の刃部モジュー
ル１３はホルダモジュール１２から抜けるとともに、使
用予定の刃部モジュール１３は工具ホルダ１０から抜け
る。ここで、工具交換アーム４５が１８０°回転すると
、使用予定の刃部モジュール１３は工具把持具２７に対
向し、使用済の刃部モジュール１３は工具ホルダ１０に
対向する。そして、再び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、使用済の刃部モ
ジュール１３は工具ホルダ１０に格納され、使用予定の
刃部モジュール１３は工具把持具２７に装着されている
ホルダモジュール１２に挿入される。つまり、刃部モジ
ュール１３の係合穴１８がホルダモジュール１２の係合
爪１７に係合する。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、歯車機構４２を介して締付は軸４
３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、−ル１３とによ
ってモジュラ工具１１が構成される。

このようにしてモジュラ工具１１の組立が完了すると、
工具交換アーム４５は中立状態に復帰して待機し、つぎ
に第２のＡＴＣ２３が作動する。

すなわち工具交換アーム５００回動によって一方のクラ
ンパ５３が主軸２に装着されている使用済のモジュラ工
具１１に対向し、他方のクランパ５４が工具組立装置２
１の工具ヘッド２５に装着されている使用予定のモジュ
ラ工具１１に対向する。そして、工具交換アーム５０の
一方のクランパ５３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５４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エＡ１
１．１１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５１によって工員交換アーム５０が前進すると、クラ
ンパ５３．５４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２５から扱き取
られる。そして、モジュラ工具１１．１１が主軸２およ
び組立ヘッド２５から分離されると、工具交換アーム５
０は回転軸５２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、使用予定つまり新のモジュラ工具１１は主軸
２に対向し、使用済つまり旧のモジュラ工具１１は組立
ヘッド２５に対向する。そして、ロータリエヤシリンダ
５１によって工具交換アーム５０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２５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２５にＶＲ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１１．１１の交換が終了すると、工具交換ア
ーム５０は中立状態に戻り、組立ヘッド２５のエヤシリ
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４４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。この状態で、
組立ヘッド２５の駆動１１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１
７と刃部モジュール１３の係合穴１８との係合が解除さ
れる。そして、前述したように旧のモジュラ工具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１ｏに格納されることになる
。したがって、つきの加工に使用するモジュラ工具１１
の組立準備に入り、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。

すなわら、組立ヘッド２５はシャトルテーブル２４に３
台並設されているため、エヤシリンダ２６によってシャ
トルテーブル２４を往復運動させることによって第１の
ＡＴＣ２２，第２のＡＴＣ２３との受渡し位置に組立ヘ
ッド２５・・・を選択的に位置決めすることができる。

したがって、マシニングセンタによって加工中に次に使
用するモジュラ工具１１の組立をして工具組立装置２１
の組立ヘッド２５にストックすることができるとともに
、一度使用したモジュラ工具１１を主軸２からいったん
取り外し再び使用する予定のある場合には解体しないで
組立ヘッド２５にストックすることも可能であり、バッ
ファの役目をしている。

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、工具組立装置にシャトルテーブルを設け、この上
面に複数の組立ヘッドを並設したが、これに限定されず
、第４図に示すように、ターレット５５を設け、このタ
ーレット５５に複数台の組立ヘッド２５・・・を設け、
ターレット５５の回転によって組立ヘッド２５・・・を
選択するようにしてもよい。

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が、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
復のモジュラ工具を解体して刃部モジュールのみを交換
する口とが自動的に行なうことができる。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
。

さらに、工具組立装置に複数台の組立ヘッドを設けたか
ら、加工中に組立、解体ができるとともに、組立てたモ
ジュラ工具をストックすることも可能であり、バッファ
効果によって組立、解体の持ち時間のない能率的な加工
ができ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
置を展開して示す平面図、第３図は同じく組立ヘッドの
縦断正面図、第４図は工具組立装置の他の実施例を示す
側面図、第５図はモジュラ工具の側面図、第６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、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・
・・工具組立装置、２２・・・第１のＡＴＣ（第１の工
具自動交換装Ｍ）、２３・・・第２のＡＴＣ（第２の工
具自動交換装＠）、２５・・・組立ヘッド。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 工具を装着する主軸を備えたマシニングセンタ本体と、
   モジュラ工具を構成する種類の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、この工具マガジンと前
   記マシニングセンタ本体との間に設けられモジュラ工具
   を構成するホルダモジュールを把持する複数の組立ヘッ
   ドを有し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、この工具組立装置と
   前記工具マガジンとの間に設けられ工具マガジンの使用
   予定の刃部モジュールと工具組立装置に設けられている
   使用済返却の刃部モジュールとを交換する第１の工具自
   動交換装置と、前記工具組立装置によつて組立られた使
   用予定のモジュラ工具とマシニングセンタ本体の主軸に
   装着された使用済返却のモジュラ工具とを交換する第２
   の工具自動交換装置とを具備したことを特徴とするマシ
   ニングセンタ。