JPS6336899B2 - - Google Patents

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JPS6336899B2
JPS6336899B2 JP56145240A JP14524081A JPS6336899B2 JP S6336899 B2 JPS6336899 B2 JP S6336899B2 JP 56145240 A JP56145240 A JP 56145240A JP 14524081 A JP14524081 A JP 14524081A JP S6336899 B2 JPS6336899 B2 JP S6336899B2
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JP
Japan
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tool
spindle
main shaft
magazine
spindle head
Prior art date
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Application number
JP56145240A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS5845838A (en
Inventor
Hideo Katsube
Toshuki Asao
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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Priority to JP14524081A priority Critical patent/JPS5845838A/en
Publication of JPS5845838A publication Critical patent/JPS5845838A/en
Publication of JPS6336899B2 publication Critical patent/JPS6336899B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B39/00General-purpose boring or drilling machines or devices; Sets of boring and/or drilling machines
    • B23B39/16Drilling machines with a plurality of working-spindles; Drilling automatons
    • B23B39/20Setting work or tool carrier along a circular index line; Turret head drilling machines
    • B23B39/205Turret head drilling machines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automatic Tool Replacement In Machine Tools (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は工作機械の自動工具交換装置に関し、
特に工作機械の主軸回転を用いて工具収納用の工
具マガジンの割出回転を行う新規な自動工具交換
装置(以下、ATC装置という)に関する。
[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to an automatic tool changer for a machine tool,
In particular, the present invention relates to a new automatic tool changer (hereinafter referred to as an ATC device) that indexes and rotates a tool magazine for tool storage using the rotation of the main shaft of a machine tool.

工作機械のATC装置において工具マガジンの
割出回転を起動する機構には種々の方式が提供さ
れており、工作機械の主軸の軸線方向における往
復動作を利用して工具マガジンの割出回転を起動
するようにしたATC装置も提供されている。然
しながら自動工具交換をより迅速に達成して工具
交換時間を短縮し、工作機械の作業能率を改善す
ることがたえず要望されている。
Various mechanisms are available for starting the indexing rotation of the tool magazine in the ATC device of a machine tool, and the indexing rotation of the tool magazine is started using the reciprocating motion in the axial direction of the machine tool's main spindle. ATC devices are also available. However, there is a continuing need to achieve automatic tool change more quickly to reduce tool change time and improve machine tool operating efficiency.

依つて本発明の目的はこのような要望を満たす
ことが可能であると共にコンパクトに形成した工
作機械のATC装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, it is an object of the present invention to provide an ATC device for a machine tool that can meet these demands and is compactly formed.

すなわち、本発明によれば、主軸モータにより
回転駆動される主軸を有し加工領域と工具交換領
域との間を直線移動可能な工作機械の主軸頭と、
前記主軸頭に非固定保持されて前記加工領域と前
記工具交換領域との間を直線移動する回転工具マ
ガジンとを備えた工作機械の自動工具交換装置に
おいて、前記工具マガジンを前記工具交換領域の
工具着脱用定位置で前記工具主軸に対して静止さ
せ、該工具着脱用定位置に対する前記主軸頭の移
動により工具着脱を可能にするストツパと、前記
工具マガジンに装着され、前記工具交換領域の工
具割出用定位置に前記主軸頭が到達・離反するこ
とに応じて前記主軸に装着した歯車と係合・解離
可能な工具割出用被動歯車と、前記主軸に係合し
てその回転角を検出することにより、前記工具マ
ガジンの工具割出用被動歯車に対する前記主軸の
歯車の係合位置及び該工具マガジンの割出回転位
置とを検出するポジシヨンコーダとを具備して構
成され、主軸頭の直線移動と主軸の回転とにより
該主軸と工具マガジン間で工具交換を遂行するよ
うにしたことを特徴とする工作機械のATC装置
が提供される。以下、本発明を添付図面に示す実
施例に基き詳細に説明する。
That is, according to the present invention, a spindle head of a machine tool having a spindle rotationally driven by a spindle motor and capable of moving linearly between a machining area and a tool changing area;
An automatic tool changer for a machine tool comprising a rotary tool magazine that is non-fixedly held on the spindle head and moves linearly between the machining area and the tool exchange area. a stopper that is stationary with respect to the tool spindle at a fixed position for attachment and detachment, and that enables attachment and detachment of the tool by moving the spindle head with respect to the fixed position for attachment and detachment; A driven gear for tool indexing that can engage and disengage from a gear mounted on the main shaft in response to the main shaft head reaching or leaving a fixed position for use, and a driven gear for tool indexing that engages with the main shaft and detects its rotation angle. By doing so, the system includes a position coder that detects the engagement position of the gear of the main shaft with respect to the driven gear for tool indexing of the tool magazine and the indexing rotational position of the tool magazine. An ATC device for a machine tool is provided, characterized in that tool exchange is performed between the main spindle and a tool magazine by linear movement and rotation of the main spindle. Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.

第1図は本発明によるATC装置の一実施例を
具備した数値制御工作機械の全体的機械を示す略
示機械図、第2図は同ATC装置における工具交
換時の工作機械主軸と工具マガジンとの相対位置
関係を示す略示機構図である。
Fig. 1 is a schematic mechanical diagram showing the overall machine of a numerically controlled machine tool equipped with an embodiment of the ATC device according to the present invention, and Fig. 2 shows the machine tool spindle and tool magazine during tool exchange in the ATC device. It is a schematic mechanical diagram showing the relative positional relationship of the

第1図において、工作機械の主軸頭10は機械
本体のコラム(図示なし)に対し上・下方向(Z
軸方向)に安定移動可能に設けられると共に内部
に縦主軸12を軸受手段を介して回転可能に支持
している。この主軸頭10の下方には工作機械の
固定基台14上にワークテーブル16が上記Z軸
と直交する水平面内で直角な二軸方向(X軸方
向、Y軸方向)に摺動可能に載置され、該ワーク
テーブル16上にワークWが取付けられている。
NC工作機械においては、上述した主軸頭10の
Z軸方向の移動、主軸12の回転、ワークテーブ
ル16のX軸方向、Y軸方向の移動はそれぞれ数
値制御装置18(以下、NC装置)の指令によつ
て制御される作動手段によつて制御作動されるよ
うに構成されており、上述した主軸頭10のZ軸
方向の移動はNC装置18の指令信号NCZによつ
て制御されるサーボモータからなるZ軸送りモー
タ20と、このZ軸送りモータ20により適宜の
減速機構22を介して回転作動されるZ軸送りね
じ24および主軸頭10に設けられ上記Z軸送り
ねじ24に係合したナツト26からなる送りねじ
機構とによつて形成されるZ軸送り作動手段によ
り作動され、このとき主軸頭10は前述したコラ
ムに沿つてZ軸方向に移動するものである。また
主軸12の回転はNC装置18からの指令信号
NCSによつて制御されるサーボモータからなる
主軸モータ28とこの主軸モータ28の出力軸お
よび主軸12の間に設けられたベルトプーリ機構
30とからなる主軸回転作動手段により作動され
る。そしてこの主軸12の回転速度はタコゼネレ
ータからなる回転速度計32より回転速度信号
SVがNC装置18に送出されることにより主軸1
2の回転速度を所要の加工速度に制御するように
構成されている。更にワークテーブル16のX軸
方向およびY軸方向の移動はそれぞれNC装置1
8からの指令信号NCX,NCYによつて制御され
るサーボモータからなるX軸送りモータ34、Y
軸送りモータ36と、これらの送りモータ34,
36によつて回転作動されるX軸送りねじ38、
Y軸送りねじ40とによつて形成されるX軸送り
作動手段およびY軸送り作動手段によりそれぞれ
作動される。また主軸12の回転角度位置はタイ
ミングベルトと歯付プーリとからなる精密な角度
伝達手段42を介して周知のポジシヨンコーダ4
4によつて検出され、この検出信号SPもNC装置
18に送られており、従つてこの検出信号SPを
NC装置18によつて検知することにより、主軸
モータ28によつて回転作動される主軸12を機
械本体に対し所望の回転角度位置に位置決めする
ことも可能に形成されているのである。46は上
述した主軸頭10に一体に固着形成された腕又は
ブラケツトであり、このブラケツト46と後述す
るATC装置のスライダ70との間にばね48が
張設されている。また50は機械本体の一部52
に取付けられたストツパであり、後述の如く上記
スライダ70と対向する位置に設けられている。
In Fig. 1, the spindle head 10 of the machine tool is oriented upwardly and downwardly (Z
The vertical main shaft 12 is rotatably supported inside via bearing means. Below this spindle head 10, a work table 16 is mounted on a fixed base 14 of the machine tool so as to be slidable in two perpendicular axes directions (X-axis direction and Y-axis direction) within a horizontal plane perpendicular to the Z-axis. The workpiece W is mounted on the worktable 16.
In the NC machine tool, the above-mentioned movement of the spindle head 10 in the Z-axis direction, rotation of the spindle 12, and movement of the work table 16 in the The movement of the spindle head 10 in the Z-axis direction is controlled by a servo motor controlled by a command signal NCZ of the NC device 18. a Z-axis feed motor 20, a Z-axis feed screw 24 which is rotated by the Z-axis feed motor 20 via an appropriate speed reduction mechanism 22, and a nut provided on the spindle head 10 and engaged with the Z-axis feed screw 24. 26, and the spindle head 10 is moved in the Z-axis direction along the aforementioned column. The rotation of the main shaft 12 is controlled by a command signal from the NC device 18.
It is operated by a main shaft rotation actuating means consisting of a main shaft motor 28 which is a servo motor controlled by the NCS, and a belt pulley mechanism 30 provided between the output shaft of this main shaft motor 28 and the main shaft 12. The rotational speed of the main shaft 12 is determined by a rotational speed signal from a tachometer 32 consisting of a tacho generator.
By sending the SV to the NC device 18, the spindle 1
The rotational speed of No. 2 is controlled to a required machining speed. Furthermore, the movement of the work table 16 in the X-axis direction and the Y-axis direction is controlled by the NC device 1.
X-axis feed motors 34 and Y consisting of servo motors controlled by command signals NCX and NCY from
The shaft feed motor 36 and these feed motors 34,
an X-axis feed screw 38 rotatably operated by 36;
The X-axis feed actuating means and the Y-axis feed actuating means formed by the Y-axis feed screw 40 are respectively actuated. Further, the rotational angular position of the main shaft 12 is determined by a well-known position coder 4 via a precise angle transmission means 42 consisting of a timing belt and a toothed pulley.
4, and this detection signal SP is also sent to the NC device 18, so this detection signal SP is
The main shaft 12 rotated by the main shaft motor 28 can be positioned at a desired rotation angle position with respect to the machine body by detection by the NC device 18. Reference numeral 46 denotes an arm or bracket that is fixedly formed integrally with the above-mentioned spindle head 10, and a spring 48 is stretched between this bracket 46 and a slider 70 of an ATC device that will be described later. 50 is a part of the machine body 52
This is a stopper attached to the slider 70, and is provided at a position facing the slider 70 as described later.

さて、本発明による自動工具交換(ATC)装
置60は工具マガジン62を有し、この工具マガ
ジン62は切頭錐体形状を有したマガジン本体6
4を備え、このマガジン本体64の周部に略等ピ
ツチで複数の工具T1………To等を収納する複数
の工具収納孔が設けられている。このマガジン本
体64はマガジン胴66に固定され、該マガジン
胴66は回転軸受手段(図示なし)を内部に有
し、斜軸68のまわりに回転可能に軸承されてい
る。そしてマガジン本体64が回転すると、上記
複数の収納孔が順次、主軸12の直下を通過する
ように構成されている。一方、上記斜軸68はそ
の上端がスライダ70の略中央部に固着され、ま
たスライダ70は主軸頭10の一側面に形成され
た上・下案内部54との間で上・下方向に摺動可
能なように摺動部72,72を有している。また
スライダ70の上端には既述のばね48の下端が
固定されており、このばね48の上端はブラケツ
ト46に固定されるとともに該ばね48は、スラ
イダ70がストツパ50に当接していない第1図
の状態では一定のばね張力を保持し、つまりブラ
ケツト46の上端部分に向けてスライダ70を介
してATC装置60を引き上げている。ここで第
1図に示す状態ではATC装置60のマガジン本
体64に収納された複数の工具T1………Toのう
ちの1つの工具T1を有した収納孔が工具主軸1
2の下端に形成された工具受孔(図示なし)と
上・下方向に整合し、かつ工具T1が該工具受孔
に装着されており、この位置(以下、Z軸原点位
置という。)から主軸頭10がワークWに向けて
下降し、主軸モータ28の作動によつて主軸12
が回転するとワークWが機械加工を施すことがで
きるのである。なお、各工具T1………To等には
それぞれ工具主軸12の工具受孔に密嵌締着され
る工具アーバ56が具備されていることは周知の
とおりである。さて、工具マガジン62のマガジ
ン胴66の上端にはベベル歯車74が斜軸68の
同心に固定配置されており、一方、主軸頭10の
下端には主軸12と共に一体回転するベベル歯車
58が装着されている。これらの両ベベル歯車7
4,58は互いに噛合係合可能なように例えばイ
ンボリユート歯の場合には同一モジユールの歯を
有しているが一定の減速率が得られるように工具
マガジン62側のベベル歯車74が主軸頭10側
のベベル歯車58より大径、従つて大歯車を有す
るように形成されている。そして主軸頭10およ
びATC装置60が上述した第1図のZ軸原点位
置およびその下方の機械加工領域に位置している
場合には上記ベベル歯車58と74は確実に非噛
合状態に解離されており、ATC装置60は作動
停止状態になつている。
Now, the automatic tool changer (ATC) device 60 according to the present invention has a tool magazine 62, and this tool magazine 62 has a magazine body 6 having a truncated pyramid shape.
4, and a plurality of tool storage holes for storing a plurality of tools T 1 . The magazine body 64 is fixed to a magazine cylinder 66, which has rotation bearing means (not shown) therein and is rotatably supported around an oblique shaft 68. When the magazine main body 64 rotates, the plurality of storage holes are configured to pass directly under the main shaft 12 one after another. On the other hand, the upper end of the oblique shaft 68 is fixed to the approximate center of the slider 70, and the slider 70 slides upward and downward between the upper and lower guide portions 54 formed on one side of the spindle head 10. It has sliding parts 72, 72 so as to be movable. Further, the lower end of the spring 48 described above is fixed to the upper end of the slider 70, and the upper end of this spring 48 is fixed to the bracket 46. In the illustrated state, a constant spring tension is maintained, that is, the ATC device 60 is pulled up toward the upper end portion of the bracket 46 via the slider 70. In the state shown in FIG. 1, the storage hole containing one tool T 1 of the plurality of tools T 1 ......T o stored in the magazine body 64 of the ATC device 60 is the tool spindle 1.
The tool T1 is aligned upwardly and downwardly with a tool receiving hole (not shown) formed at the lower end of the tool T1, and the tool T1 is installed in the tool receiving hole, and this position (hereinafter referred to as the Z-axis origin position) The spindle head 10 descends toward the workpiece W, and the spindle head 10 moves down toward the workpiece W by the operation of the spindle motor 28.
When it rotates, the workpiece W can be machined. It is well known that each of the tools T 1 . Now, a bevel gear 74 is fixedly arranged at the upper end of the magazine barrel 66 of the tool magazine 62 concentrically with the diagonal shaft 68, while a bevel gear 58 that rotates integrally with the main shaft 12 is attached to the lower end of the spindle head 10. ing. These double bevel gears 7
4 and 58 have teeth of the same module so that they can mesh with each other, for example, in the case of involute teeth, but the bevel gear 74 on the tool magazine 62 side is connected to the spindle head 10 so that a constant deceleration rate can be obtained. It is formed to have a larger diameter than the bevel gear 58 on the side, and thus a larger gear. When the spindle head 10 and the ATC device 60 are located at the Z-axis origin position shown in FIG. Therefore, the ATC device 60 is in an inactive state.

次にATC装置60が作動して主軸頭10の主
軸12に装着された工具T1を他の工具に交換す
る自動工具交換動作について以下に説明する。
Next, an automatic tool exchange operation in which the ATC device 60 operates to exchange the tool T 1 mounted on the spindle 12 of the spindle head 10 with another tool will be described below.

工具交換時には先ず、主軸頭10と工具マガジ
ン62はワークWに対する機械加工領域から上述
した一定のZ軸原点位置までZ軸送りモータ20
の作動により上昇復帰する。またこの上昇復帰動
作中に主軸頭10の主軸12が主軸モータ28の
作動によつて回転作動されることによりベベル歯
車58が一体回転作動され、しかもポジシヨンコ
ーダ44によつて主軸12の回転角度位置が検出
されることにより主軸12、従つてベベル歯車5
8を一定の回転角度位置に位置決めする所謂オリ
エンテーシヨン動作がおこなわれる。このオリエ
ンテーシヨン動作によつて位置決めされる一定の
回転角度位置ではベベル歯車58の予め選択され
た一歯が工具マガジン62のベベル歯車74の歯
と噛合可能な位相位置に来て停止する。一方、工
具マガジン62のベベル歯車74においては、マ
ガジン本体64の何れかの工具収納孔が主軸12
の工具受孔と整合する位置にあるとき該ベベル歯
車74の歯は必ず同一位相、つまり例えば必ず歯
の谷が主軸頭10のベベル歯車58に最接近した
位置に到達しているように予め歯数が設計選択さ
れかつ組付けられている。このためにマガジン本
体64に設けられている工具収納孔の数(N)と
ベベル歯車74の歯数(M)との間には常にM=
I×N、I………整数、なる関係が確立されてい
る。この結果、上述のオリエンテーシヨン動作に
よつて主軸頭10のベベル歯車58における選択
された一歯、特に歯の山がベベル歯車74の歯の
谷と正しく整合した位相位置に位置決めされる
と、後述の両歯車58,74の相対接近動作に応
じて円滑に噛合係合することが可能になるのであ
る。上述のようにして主軸頭10の主軸12およ
びベベル歯車58のオリエンテーシヨン動作が完
了すると、主軸頭10はZ軸送りモータ20を有
したZ軸送り作動手段の作動によりZ軸原点位置
から上方の工具交換領域(ATC領域)で上昇作
動される。このとき、ATC装置60はそのスラ
イダ70を介してばね48の張力によつて既述の
ようにブラケツト46に向けて引き上げられてい
るので、工具マガジン62も主軸頭10と共に
ATC領域を一体となつて上昇する。そしてこの
上昇の間に第1図に示されていないカム手段等の
周知の適宜手段によつて主軸12とその下端に装
着された工具T1との間の密嵌締着が解除される。
次いでATC装置60におけるスライダ70の上
端がストツパ50に当接する位置まで上昇する
と、工具マガジン62の上昇のみが停止され、ス
ライダ70の摺動部72,72と主軸頭10の
上・下案内部54とによつて形成された既述の摺
動構造により、主軸頭10のみがばね48の張力
を増加させながら継続して上昇動作する。この結
果、主軸12の下端では、工具T1が工具主軸1
2の工具受孔から離脱し、マガジン本体64の収
納孔中に残置される。そして第2図に示すように
工具T1が工具主軸12の工具受孔から完全に離
脱したときベベル歯車58は工具マガジン62の
ベベル歯車74と噛合する。両歯車58,74が
噛合すると、Z軸送り作動手段の作動は停止し、
次いでNC装置18の指令信号NCRの指令で主軸
モータ28が作動され、ベルトプーリ機構30を
介して主軸12、ベベル歯車58が所望量に亘つ
て回転作動されると、この回転はベベル歯車74
を介して工具マガジン62に伝達され、工具マガ
ジン62も所望量だけ回転作動され、次に主軸1
2に装着されるべき工具、例えば工具T3が主軸
12の工具受孔の直下に割出される。すなわち、
NC装置18に予め工具交換順序がプログラムさ
れていることによつてこのプログラムに従う指令
信号NCRが主軸モータ28に印加され、主軸1
2の回転作動量が制御されることにより、工具マ
ガジン62の割出回転がベベル歯車58,74か
らなる回転伝達手段によつて起生されるのであ
る。しかも主軸12の回転角度位置は該主軸12
にタイミングベルト機構からなる角度伝達手段4
2を介して係合されたポジシヨンコーダ44によ
つて検出されるので、究極的には工具マガジン6
2の割出回転量も極めて正確かつ精密に制御さ
れ、新たな工具T3と主軸12の工具受孔とが軸
線方向に正確に整合した位置に割出されるのであ
る。
When exchanging tools, first, the spindle head 10 and the tool magazine 62 are moved by the Z-axis feed motor 20 from the machining area for the workpiece W to the above-mentioned constant Z-axis origin position.
It returns to the upward position by the operation of . Also, during this upward return operation, the main shaft 12 of the main shaft head 10 is rotated by the operation of the main shaft motor 28, so that the bevel gear 58 is integrally rotated, and the rotation angle of the main shaft 12 is also controlled by the position coder 44. Due to the detected position, the main shaft 12 and therefore the bevel gear 5
A so-called orientation operation is performed to position 8 at a constant rotational angle position. At a certain rotation angle position determined by this orientation operation, a preselected tooth of the bevel gear 58 comes to a phase position where it can mesh with a tooth of the bevel gear 74 of the tool magazine 62 and stops. On the other hand, in the bevel gear 74 of the tool magazine 62, any tool storage hole in the magazine body 64 is connected to the main shaft 12.
When the teeth of the bevel gear 74 are aligned with the tool receiving hole of the spindle head 10, the teeth of the bevel gear 74 are always in the same phase. A number has been designed and assembled. For this reason, there is always a difference between the number of tool storage holes (N) provided in the magazine body 64 and the number of teeth (M) of the bevel gear 74.
The following relationship has been established: I×N, I...integer. As a result, when the above-described orientation operation positions the selected tooth on the bevel gear 58 of the spindle head 10, particularly the tooth peak, to a phase position that correctly aligns with the tooth trough of the bevel gear 74, This enables smooth meshing and engagement in response to the relative approaching motion of both gears 58 and 74, which will be described later. When the orientation operation of the main shaft 12 and bevel gear 58 of the main spindle head 10 is completed as described above, the main spindle head 10 is moved upward from the Z-axis origin position by the operation of the Z-axis feed actuating means having the Z-axis feed motor 20. It is operated upward in the tool change area (ATC area). At this time, since the ATC device 60 is pulled up toward the bracket 46 via the slider 70 by the tension of the spring 48 as described above, the tool magazine 62 is also pulled up along with the spindle head 10.
Ascend the ATC area as one. During this upward movement, the tight fit between the main shaft 12 and the tool T1 attached to its lower end is released by means of a known appropriate means such as a cam means not shown in FIG.
Next, when the upper end of the slider 70 in the ATC device 60 rises to a position where it comes into contact with the stopper 50, only the raising of the tool magazine 62 is stopped, and the sliding parts 72, 72 of the slider 70 and the upper and lower guide parts 54 of the spindle head 10 Due to the above-described sliding structure formed by the above, only the spindle head 10 continues to move upward while increasing the tension of the spring 48. As a result, at the lower end of the spindle 12, the tool T 1 is
2, and is left in the storage hole of the magazine body 64. Then, as shown in FIG. 2, when the tool T 1 is completely removed from the tool receiving hole of the tool spindle 12, the bevel gear 58 meshes with the bevel gear 74 of the tool magazine 62. When both gears 58 and 74 mesh, the Z-axis feed operation means stops operating.
Next, the main shaft motor 28 is operated in accordance with the command signal NCR of the NC device 18, and when the main shaft 12 and the bevel gear 58 are rotated by a desired amount via the belt pulley mechanism 30, this rotation is caused by the bevel gear 74.
The tool magazine 62 is also rotated by a desired amount, and then the spindle 1
A tool to be mounted on the main shaft 12, for example, a tool T3 , is indexed directly below the tool receiving hole of the main spindle 12. That is,
Since the tool change order is programmed in advance in the NC device 18, a command signal NCR according to this program is applied to the spindle motor 28, and the spindle 1
By controlling the amount of rotational operation of the tool magazine 62, indexing rotation of the tool magazine 62 is caused by the rotation transmission means consisting of the bevel gears 58 and 74. Moreover, the rotation angle position of the main shaft 12 is
An angle transmission means 4 consisting of a timing belt mechanism
2, the tool magazine 6 is detected by the position coder 44 engaged through the tool magazine 6.
The indexing rotation amount of T 2 is also controlled extremely accurately and precisely, and the new tool T 3 is indexed to a position where the tool receiving hole of the main spindle 12 is accurately aligned in the axial direction.

上述のようにして新しい工具T3が割出される
と、主軸モータ28の作動は停止され、再びNC
装置18からの指令信号NCZによつてZ軸送り
モータ20が作動され、Z軸送り作動手段の作動
により主軸頭10がZ軸原点位置に向けて下降作
動される。そして新工具T3のアーバ56が主軸
12の工具受孔に嵌合すると既述のカム手段等か
らなる適宜手段の作動により新工具T3が主軸1
2に密嵌締着される。この間に主軸頭10の下降
に応じてばね48の張力が一定力に弛緩するまで
主軸頭10のみが単独下降するのでベベル歯車5
8,74の噛合が解離する。ばね48の張力が一
定力まで弛緩すると主軸頭10とATC装置60
の工具マガジン62は一体となつて下降し、Z軸
原点位置に両者が到達したときZ軸送りモータ2
0の作動停止により下降は停止されて自動工具交
換動作が終了する。自動工具交換動作が終了する
と、NC装置18の制御のもとに主軸頭10はワ
ークWに向けて機械加工領域を下降し、新工具
T3による機械加工がおこなわれるのである。
When a new tool T3 is indexed as described above, the operation of the spindle motor 28 is stopped and the NC is started again.
The Z-axis feed motor 20 is actuated by the command signal NCZ from the device 18, and the spindle head 10 is moved downward toward the Z-axis origin position by the operation of the Z-axis feed actuation means. When the arbor 56 of the new tool T 3 is fitted into the tool receiving hole of the spindle 12, the new tool T 3 is moved to the spindle 1 by the operation of appropriate means such as the cam means described above.
2 is tightly fitted and tightened. During this time, in response to the descent of the spindle head 10, only the spindle head 10 is lowered independently until the tension of the spring 48 is relaxed to a constant force, so that the bevel gear 5
8 and 74 are disengaged. When the tension of the spring 48 is relaxed to a certain level, the spindle head 10 and the ATC device 60
The tool magazines 62 are lowered together, and when both reach the Z-axis home position, the Z-axis feed motor 2
0, the lowering is stopped and the automatic tool change operation is completed. When the automatic tool change operation is completed, the spindle head 10 moves down the machining area toward the workpiece W under the control of the NC device 18 and replaces the new tool.
Machining is done using T3 .

以上の説明から明らかなように本発明によれ
ば、ATC装置60における工具マガジン62の
割出回転が主軸12の回転を利用し、つまり、主
軸12の回転伝達手段を介して工具マガジン62
に伝達されており、しかも主軸12に係合された
ポジシヨンコーダ44によつて割出回転量が検出
される構成が採られているので極めて正確かつ精
密に、しかも迅速な割出回転を達成することがで
きるから自動工具交換動作の自動運転における信
頼性と作動能率を著しく向上させることができる
のである。しかも上述の回転伝達手段が1対の歯
車機構によつて構成されているので主軸頭10に
近接配置されたATC装置60の構造もコンパク
ト化できるのである。
As is clear from the above description, according to the present invention, the indexing rotation of the tool magazine 62 in the ATC device 60 utilizes the rotation of the main shaft 12, that is, the tool magazine 62 is
Furthermore, since the position coder 44 engaged with the main shaft 12 detects the amount of indexing rotation, extremely accurate and precise, yet rapid indexing rotation is achieved. This makes it possible to significantly improve the reliability and efficiency of automatic tool change operations. Moreover, since the rotation transmission means described above is constituted by a pair of gear mechanisms, the structure of the ATC device 60 disposed close to the spindle head 10 can also be made compact.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による自動工具交換装置の一実
施例を具備した数値制御工作機械の全体的機構を
示す略示機構図、第2図は同自動工具交換装置に
おける工具交換時の工作機械主軸と工具マガジン
との相対位置関係を示す略示機構図。 10……主軸頭、12……主軸、16……ワー
クテーブル、18……NC制御装置、20……Z
軸送りモータ、28……主軸モータ、34……X
軸送りモータ、36……Y軸送りモータ、44…
…ポジシヨンコーダ、60……ATC装置、62
……工具マガジン、58,74……ベベル歯車、
T1………To……工具。
Fig. 1 is a schematic diagram showing the overall mechanism of a numerically controlled machine tool equipped with an automatic tool changer according to an embodiment of the present invention, and Fig. 2 is a machine tool main shaft during tool change in the automatic tool changer. FIG. 3 is a schematic mechanical diagram showing the relative positional relationship between and the tool magazine. 10...Spindle head, 12...Spindle, 16...Work table, 18...NC control device, 20...Z
Axis feed motor, 28...Main shaft motor, 34...X
Axis feed motor, 36... Y-axis feed motor, 44...
...Position coder, 60...ATC device, 62
...Tool magazine, 58,74...Bevel gear,
T 1 ......T o ...Tool.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 主軸モータにより回転駆動される主軸を有し
加工領域と工具交換領域との間を直線移動可能な
工作機械の主軸頭と、前記主軸頭に非固定保持さ
れて前記加工領域と前記工具交換領域との間を直
線移動する回転工具マガジンとを備えた工作機械
の自動工具交換装置において、前記工具マガジン
を前記工具交換領域の工具着脱用定位置で前記主
軸に対して静止させ、該工具着脱用定位置に対す
る前記主軸頭の移動により工具着脱を可能にする
ストツパと、前記工具マガジンに装着され、前記
工具交換領域の工具割出用定位置に前記主軸頭が
到達・離反することに応じて前記主軸に装着した
歯車と係合・解離可能な工具割出用被動歯車と、
前記主軸に係合してその回転角を検出することに
より、前記工具マガジンの工具割出用被動歯車に
対する前記主軸の歯車の係合位置及び該工具マガ
ジンの割出回転位置とを検出するポジシヨンコー
ダとを具備して構成され、主軸頭の直線移動と主
軸の回転とにより該主軸と工具マガジン間で工具
交換を遂行するようにしたことを特徴とする工作
機械の自動工具交換装置。 2 前記主軸駆動モータと前記主軸に係合したポ
ジシヨンコーダとは数値制御装置に結合され、該
数値制御装置により制御される特許請求の範囲1
に記載の工作機械の自動工具交換装置。
[Scope of Claims] 1. A spindle head of a machine tool having a spindle rotationally driven by a spindle motor and capable of moving linearly between a machining area and a tool changing area; In an automatic tool changer for a machine tool, the tool magazine is stationary relative to the spindle at a predetermined position for attaching and removing tools in the tool change area. a stopper that enables the tool to be attached and detached by moving the spindle head relative to the fixed position for attaching and detaching the tool; and a stopper that is attached to the tool magazine so that the spindle head reaches and leaves the fixed position for tool indexing in the tool changing area. a driven gear for tool indexing that can be engaged with and disengaged from the gear mounted on the main shaft according to the operation;
A position that detects the engagement position of the gear of the main shaft with respect to the driven gear for tool indexing of the tool magazine and the indexing rotational position of the tool magazine by engaging the main shaft and detecting its rotation angle. 1. An automatic tool changer for a machine tool, comprising: a coder, and is configured to change tools between the spindle and a tool magazine by linear movement of the spindle head and rotation of the spindle. 2. Claim 1, wherein the main shaft drive motor and the position coder engaged with the main shaft are coupled to a numerical control device and controlled by the numerical control device.
An automatic tool changer for a machine tool described in .
JP14524081A 1981-09-14 1981-09-14 Automatic tool interchanging device for machine tool Granted JPS5845838A (en)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5453373A (en) * 1977-09-16 1979-04-26 Stark Gerhard Machine tool

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