JPS6357133A - 工具自動組立装置 - 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】 〔発明の目的〕 〈産業上の利用分野） この発明は、たとえばターニングセンタなどの主軸に装
着するモジュラ工具の組立、解体を自動的に行なう工具
自動組立装置に関する。

（従来の技術） 工作機械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工作機械の
主軸に装着するとともに、主軸にｉ−Ｗされた工具を取
り外して前記工具マガジンに格納する機能を備えたちの
は、たとえば特開昭５９−１９２４３３Ｑ公報などで公
知である。

（発明が解決しようとする問題点） 前述のような、工作機械は、−休戦１具が使用されてい
る。この−休戦１具は、一般に、テーパをなすボルダ部
と鍔部および刃先部とから構成されている。そして、刃
先部は加工の目的によって種々異なるが、ホルダ部の形
状は工作機械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、−休戦１具の場合には、
その刃先部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、工作機械の設備も大掛かりに
なるという事情がある。

この発明は、前記事情に着目してなされたもので、ホル
ダモジュールに対して刃部モジュールを自助的に組立て
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
ることができる工具自動組立装置を提供することを目的
とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段及び作用）この発明は、
工作機械に対する工具を交換する工具自動交換装置を、
モジュラ工具を構成する長さが異なる少数のホルダモジ
ュールおよび組立済のモジュラ工具を収納する工具スト
ッカと、複数種の刃部モジュールを収納する刃先マガジ
ンと、前記工具ストッカに保持されたホルダモジュール
と刃部モジュールとを解体および組立する工具組立装置
と、この工具組立装置によってホルダモジュールから分
離された刃部モジュールを刃先マガジンに移載するとと
もに、刃先マガジンから刃部モジュールを前記工具スト
ッカに保持されたホルダモジュールに移載する刃先移載
装置とから構成し、刃先マガジンから指定された刃部モ
ジュールを取出してホルダモジュールに結合し、またホ
ルダモジュールから刃部モジュールを解体し、その刃部
モジュールを刃先マガジンに収納することが自動的に行
なえるように構成したことにある。

〈実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図乃至第８図は第１の実施例を示すもので、１はタ
ーニングセンタなどの工作機械であり、２は上下および
水平方向に移動可能な主軸である。

この工作機械１の隔測には前記主軸２に装着するモジュ
ラ工具５を自動的に交換する工具自動交換装置６が設け
られている。

つぎに、前記工具自動交換装置６について説明すると、
第１図および第２図において、７は工具ストッカである
。この工具ストッカ７は円筒状に構成されたストッカ本
体８を有し、これは基台９に対して垂直状態で、しかも
軸受１０によって回転自在に支承されている。ざらに、
ストッカ本体８の外周壁には上下方向に複数段の工具ホ
ルダ１１・・・が平面視で１ｊＰｌ射方向に突設されて
いる。そして、モジュラ工具５の長さしが長いものは上
段の工具ホルダ１１に、短いものは下段の工具ホルダ１
１に支持づ゛ることにより、その刃先部の高さが同一レ
ベルに揃えられるようになっているとともに、これら工
具ホルダ１１・・・には組立済のモジュラ工具５の収納
できるようになっている。

ここで、前記モジュラ工具５について説明すると、第３
図および第４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とから構成されている。ホルダモジ
ュール１２にはテーパ部１４、鍔部１５および刃先取付
は部１６が設けられ、この鍔部１５が前記工具ストッカ
７の工具ホルダ１１に支持されるようになっている。さ
らに、前記刃先取付は部１６には、その側面に進退可能
なドローバ１７が設けられ、このドローバ１７は油圧シ
リンダ１８のプランジｒ１９と連結されている。このプ
ランジャ１つは皿ばね２０によって後退方向（ドローバ
１７の引込み方向）に付勢され、油圧シリンダ１８に供
給される油圧によって前進（ドローバ１７の突出）する
ようになっている。また、前記油圧シリンダ１８は増圧
機構２１を介して刃先取付は部１６の下面に開口する油
圧供給口２２と連通しており、この油圧供給口２２から
供給される油圧によってドローバ１７が進退するように
なっている。さらに、前記刃先部もけ部１６に装着され
る刃部モジュール１３は、刃先本体２３とこの刃先本体
２３の先端に取付けられた刃先部２４とからなり、刃先
本体２３の後部には前記ドローバ１７と係合する係合穴
２５、両側面には係合凹部２６．２６が設けられている
。そして、保合穴２５を前記ドローバ１７に係合した状
態で、ドローバ１７を引込むことによってホルダモジュ
ール１２と刃部モジュール１３とが一体的に結合するよ
うになっている。そして、このように構成されたモジュ
ラ工具５のホルダモジュール１２のテーパ部１４はすべ
て同一形状であるが、鍔部１５と刃先取付は部１６との
間の本体部の長さしが工具の種類によって異なり、Ｌの
大小によって前記工具ストッカ７の工具ホルダ１１・・
・を遍択できるようになっている。

前記工具ストッカ７について説明を加えると、前記各工
具ホルダ１１・・・はモジュラ工具５を側方から挿入支
持できるように平面視でＵ字状をなしており、これら各
工具ホルダ１１にはモジュラ工具５を支持した状態で、
その位相を可変できるように従動ギヤ２７が設けられ、
この従動ギヤ２７は中間ギヤ２８に歯合している。一方
、前記ストッカ本体８の内部には前記中間ギｖ２８を介
して従動ギヤ２７を回転駆動する駆動門構２９が設けら
れている。すなわち、３０は前記基台９の内部に設けた
支持台であり、この支持台３０の上部にはパルスモータ
３１によって回転する駆動ギヤ３２が設けられている。

また、ストッカ本体８の内部にはその内壁に沿って垂直
に回転軸３３が軸支されていて、この回転軸３３の中途
部には前記上下方向に複数段の各工具ホルダ１１・・・
に対応して伝動ギヤ３４・・・が設けられている。そし
て、この回転軸３３は前記駆動ギ１−３２によって回転
駆動するようになってあり、各伝動ギヤ３４・・・は前
記工具ホルダ１１・・・の中間ギ？２８と歯合できるよ
うになっている。そして、前記各工具ホルダ１１・・・
に支持されたモジュラ工具５の位相、つまり刃先部２４
の位置を設定できるように構成されている。また、前記
ストッカ本体８の下端部、すなわち基台９の内部に突出
する部分にはウオームホイール３５が嵌着されていて、
このウオームホイール３５は駆動モータ３６によって回
転するウオーム３７に歯合している。そして、この駆動
モータ３６によってストッカ本体８を旋回し、工具ホル
ダ１１・・・に支持されたモジュラ工具５を工具授受ポ
ジションＡおよび工具組立ポジションＢに位置決めする
ようになっている。そして、工具授受ポジションＡには
前記工作機械１の主軸２が自らの移動によって対向でき
るようになっており、工具組立ポジションＢには工具組
立装置３８および刃先移載装置３９が設けられている。

工具組立装置３８について説明すると、第１図に示すよ
うに基台９の上面にはシリンダ４０が垂直状態に突設さ
れていて、このシリンダ４０には昇降可能なロッド４１
が設けられ、この先端には油圧供給源と連通ずる油圧供
給ノズル４２が設けられている。この油圧供給ノズル４
２は前記工具ホルダ１１に支持されたモジュラ工具５の
ホルダモジュール１２に設けられた油圧供給口２２と対
向し、ロッド４１の上昇によって油圧供給ノズル４２を
油圧供給口２２に接続することによって油圧シリンダ１
８に油圧を供給することができるようになっている。つ
まり、モジュラ工具５のドローバ１７を操作することに
よってホルダモジュール１２と刃部モジュール１３とを
結合（組立）したり、結合を解除（解体）できるように
なっている。

刃先移載装置３９について説明すると、第５図に示すよ
うに、基台９の側面にはスプライン軸受４３を介してス
プライン軸４４か回動および軸方向に移動自在に軸支さ
れている。このスプライン軸４４の一端部は基台９内の
突出しており、この突出部にはスプロケット４５が設け
られている。

そして、このスプロケット４５はチェーン４６を介して
旋回駆動用アクチュエータ４７に連東すしている。また
、スプライン軸４４の弛端部にはエヤシリンダ４８のロ
ッド４つが連結されていて、このエヤシリンダ４８によ
ってスプライン軸４４を軸方向に移動できるようになっ
ている。このように構成されたスプライン軸４４の端部
には旋回アーム５０の基端部が固着され、この旋回アー
ム５０の先端部には刃先把持具５１が設けられている。

一対の把持片５２．５２およびこれを開閉する駆乃部５
３とからなり、モジュラ工具５を構成する刃部モジュー
ル１３の刃先本体２４を把持して後述する刃先マガジン
５４に移載できるようになっている。

つぎに、刃先マガジン５４について第６図乃至第８図に
基づいて説明する。すなわち、５５は円板状に形成され
たマガジン本体であり、このマガジン本体５５は前記４
台９の側壁に軸受５６を介して軸支された回転軸５７に
固着されている。そして、この回転軸５７はマガジン駆
動モータ５８によって回転駆動するようになっており、
マガジン本体５５の外周面には等間隔に複数個の刃先取
付は部５９が設けられている。これら刃先取付は部５９
は、一対のガイド駒６０．６０とこれらの間に立設した
ガイドビン６１とからなり、前記ガイド駒６０．６０の
互いに対向する面には係止ビン６２．６２がスプリング
によって突出する方向に付勢されている。そして、前記
刃部モジュール１３の係合穴２５をガイドビン６１に嵌
合し、係合凹部２６．２６を係止ビン６２．６２に係止
することによって刃部モジュール１３が刃先取付は部５
９に着脱可能に保持されるようになっている。

このように構成された刃先マガジン５４の刃先取付は部
５つ・・・は前記刃先移載装置３つの旋回アーム５０に
設けられた刃先把持具５１の旋回軌跡上に位置し、刃先
取付は部５つの刃部モジュール１３を刃先把持具５１に
よって把持して前記工具組立ポジションＢに移載したり
、工具組立ポジションＢの刃部モジュール１３を刃先マ
ガジン５４の刃先取付は部５つに移載するようになって
いる。

つぎに、前述のように構成された工具自動組立装置の作
用について説明する。工作芸械１の主軸２に装着された
モジュラ工具５による加工が終了し、つぎに別の新しい
モジュラ工具５によって加工を行なう場合には、主軸２
にＨ４ｔされている使用済のモジュラ工具５を取外し、
新しいモジュラ工具５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工作機械１の
制御装置から工具ストッカ７、工具組立装置３８、刃先
移載装置３９および刃先マガジン５４に作動信号が入力
される。そして、主軸２が下降して工具ストッカ７の工
具授受ポジションＡに位置する工具ホルダ１１に対向す
ると、主軸２は水平方向に移動し、工具ホルダ１１に対
してモジュラ工具５を横方向から挿入して係止する。こ
の場合、モジュラ工具５のホルダモジュール１２が工具
ホルダ１１に挿入され、鍔部１５が係止されるが、モジ
ュラ工具５の長さしが長いものは上段の工具ホｌレダ１
１に、ｙｌいものは下段の工具ホルダ１１に係止され、
刃先部２４は全て同一高さに揃えられる。このようにし
て工具ボルダ１１に保持された使用済のモジュラ工具５
はストッカ本体８の回転によって工具授受ポジションＡ
から工具組立ポジションＢに移動する。この工具組立ポ
ジションＢにおいては、油圧供給ノズル４２が待機して
おり、モジュラ工具５が所定の位置に位置決めされると
、シリンダ４０によって油圧供給ノズル４２が上昇し、
ホルダモジュール１３の油圧供給口２２と接続される。

この状態で、油圧シリンダ１８に油圧を供給し、皿ばね
２０の復元力に抗してドローバ１７を前進させると、ド
ローバ１７と刃部モジュール１３の係合穴２５との係合
が解除される。

一方、刃先マガジン５４においては、前記制御装置から
の作動信号によって指定された刃先の割出しが行われる
。すなわち、マガジン駆動モータ５８の回転によって回
転軸５７を介してマガジン本体５５が回転し、指定され
た刃部モジュール１３を所定の位置に位置決めする。刃
部モジュール１３の位置決めが完了すると、刃先移載装
置３９の旋回駆動用アクチュエータ４７が作動し、旋回
アーム５０が旋回して刃先把持具５１を刃先マガジン３
つの所定位置に位置決めされた刃部モジュール１３に対
向させる。そして、一対の把持片５２．５２によって刃
部モジュール１３を把持し、同時に旋回アーム５０が旋
回して把持した刃部モジュール１３を工具組立ポジショ
ン已に位置決めする。

工具組立ポジションＢにおいては、工具ストッカ７の工
具ホルダ１１に保持されたモジュラ工具５を構成するホ
ルダモジュール１２が位置しており、その刃先取付は部
１６にモジュラ工具１３が対向する。つぎに、シリンダ
４０によって油圧供給ノズル４２が上昇し、ホルダモジ
ュール１２に設けられた油圧供給口２２に接続される。

そして、油圧供給ノズル４２によって油圧シリンダ１８
に油圧を供給すると、ドローバ１７が前進し、この状態
で、エヤシリンダ４８によってスプライン軸４４が軸方
向に移動し、刃部モジュール１３の刃先本体２３に設け
られた係合穴２５が刃先取付は部１６のドローバ１７に
係合して刃部モジュール１３はホルダモジュール１２に
支持される。つぎに、シリンダ４０を下降させて油圧供
給ノズル４２とホルダモジュール１２に設けられた油圧
供給口２２とを切り殖すと、皿ばね２０の復元力によっ
てドローバ１７は後退し、ドローバ１７が係合穴２５に
係合してホルダモジュール１２に対して刃部モジュール
１３が一体的に結合される。

このようにして工具組立ポジションｂによって組立られ
た新しいモジュラ工具５はストッカ本体８の回転によっ
て工具授受ポジションＡに移動され、このモジュラ工具
５は面記工作鏝械１の主軸２に装着される。

また、工具組立ポジションＢに位置決めされた使用済の
モジュラ工具５は、前述したように、油圧供給ノズル４
２からの油圧によってドローバ１７が前進状態に保持さ
れ、ドローバ１７と係合穴２５との係合状態が解除され
ているため、刃先移載装置３９の旋回アーム５０に設け
られた刃先把持具５１によって把持される。そして、エ
ヤシリンダ４８によってスプライン軸４４が軸方向に移
動すると、刃部モジュール１３はホルダモジュール１２
から分離され、刃部モジュール１３は旋回アーム５０に
よって刃先マガジン５４の刃先取付は部５９に移載され
る。

したがって、工具組立ポジションＢにおいて、モジュラ
工具５を構成するホルダモジュール１２と刃部モジュー
ル１３との解体および組立が自動的に行なえ、解体され
た刃部モジュール１３は刃先移載装置３９によって刃先
マガジン５４に格納されるとともに、加工に必要な刃部
モジュール１３は刃先移載装置３９によって工具組立ポ
ジションＢに位置するホルダモジュール１２に移載され
る。しかも、これらのモジュラ工具５の解体および組立
は工作Ｉ械１による加工中に行なうことができる。

第９図乃至第１１図は第２の実施例を示すもので、７０
は工員ストッカ、７１は刃先マガジンであり、これらの
間には刃先移載装置７２が設けられている。前記工具ス
トッカ７０のストッカ本体７３は、円板状をなしており
、この外周縁には等間隔に複数の工具ホルダ７４・・・
が設けられ、モジュラ工具５を保持するようになってい
る。そして、この工具ストッカ７０には工作蛎械１の主
軸２に対してモジュラ工具５を授受する工具授受ポジシ
ョンＡと刃先移載装置７２と対向する工具組立ポジショ
ンＢが設けられている。そして、この工具組立ポジショ
ンＢには工具組立装置７５が設けられている。この工具
組立装置７５はガイドレール７６に沿って上下動するナ
ツトランナ７７によって構成され、モジュラ工具５の長
さが異なってもナツトランナ７７が上下動し、ホルダモ
ジュール１２の刃先取付は部１６に対向できるようにな
っている。また、前記刃先マガジン７１は、回転可能な
三角柱の各面に対してマガジン本体７８・・・が設けら
れ、これらマガジン本体７８には第１の実施例と同様の
刃先取付は部７つ・・・が配設され、これら刃先取付は
部７９に対して刃部モジュール１３・・・が着脱可能に
装着されている。また、前記刃先移載装置７２には、Ｘ
Ｙ方向に移動可能なトラバーサ機構８０によって把持具
本体８１が設けられ、この把持具本体８１には前記工具
ストッカ７０と刃先マガジン７１に対向する一対の刃先
把持具８２．８２が設けられている。そして、前記把持
具本体８１は旋回用モータ８３によって矢Ｅ９Ｃ方向に
旋回可能であるとともに、刃先把持具８２．８２は矢印
ｄ方向に回転可能に構成されている。

したがって、前述のように構成された工具自動組立装置
によれば、工作灘械１の主軸２に装着されたモジュラ工
具５による加工が終了すると、主軸２の移動によってモ
ジュラ工具５は工具ストッカ７０の工具授受ポジション
Ａにおいて工具ホルダ１１に保持される。そして、スト
ッカ本体７３の回転によって使用済のモジュラ工具５は
工具組立ポジションＢに移され、ここで工具組立装置７
５のナツトランナ７７によってホルダモジュール１２と
刃部モジュール１３との解体が行われ、刃部モジュール
１３は刃先移載装置７２によって刃先マガジン７１に移
載される。すなわち、刃先移載装置７２の把持具本体８
１のＸＹ方向の移動によって一方の刃先把持具８２がホ
ルダモジュール１３に支持された刃部モジュール１３を
把持して後退することによってホルダモジュール１２と
分離する。つぎに、把持具本体８１が矢印Ｃ方向に旋回
すると、使用済の刃部モジュール１３を把持した刀先把
持具８２は１８０°旋回し、刃先マガジン７１に対向す
る。つぎに、トラバーサ機構８０によって把持具本体８
１はＸＹ方向に移動し、刃先把持具８２によって使用済
の刃部モジュール１３を所定の刃先取付は部７つに装着
する。また、指定された新しい刃部モジュール１３は前
述と同様に刃先把持具８２によって把持され、前記工具
ホルダ７４に保持されたホルダモジュール１２に装着さ
れ、工具組立装置７５のナツトランナ７７によって組立
られる。

なお、前記実施例によれば、モジュラ工具として固定工
具について説明したが、回転工具についても適用できる
とともに、モジュラ工具と一体式１具とが混在する場合
においても適用できる。

〔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モジュラ工
具を構成して工作礪械の主軸に装着することができ、ま
た使用済のモジュラ工具を解体して刃部モジュールのみ
を刃先マガジンに格納することができる。したがって、
工作ｎ械に対する工具の交換が迅速に行なえ、作業性を
向上できるとともに、刃部モジュールのみを格納してホ
ルダモジュールを共通して使用できるため保管スペース
の減少が図れるという効果を秦する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図はこの発明の第１の実施例を示すもの
で、第１図は工具向！ｔｌ徂立装置の縦断正面図、第２
図は工具ストッカの平面図、第３図はモジュラ工具の斜
視図、第４図はモジュラ工具の刃先取付は部を示す構成
図、第５図は工具組立装置および刃先移載装置を示す縦
断正面図、第６図は刃先マガジンを示す縦断面図、第７
図はマガジン本体の正面図、第８図は刃先取付は部の斜
視図、第９図乃至第１１図はこの発明の第２の実施例を
示すもので、第９図は工具自動組立装置の正面図、第１
０図は同平面図、第１１図は同側面図である。 １・・・工作ｔ６　（？ｔ、２・・・主軸、５・・・モ
ジュラ工具、７・・・工具ストッカ、１１・・・工具ホ
ルり′、１２・・・ホルダモジュール、１３・・・刃部
モジュール、３８・・・工具組立装置、３９・・・刃先
移１２装置、５４・・・刃先マガジン。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第２図 第５図 第８図 第９図 第１０図 第１１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）工具を装着する主軸が上下および水平方向に移動
   可能な工作機械に自動的に工具を交換する工具自動交換
   装置を有する工具自動組立装置において、前記工具自動
   交換装置を、モジュラ工具を構成する長さが異なる複数
   のホルダモジュールおよび組立済のモジュラ工具を収納
   する工具ストッカと、複数種の刃部モジュールを収納す
   る刃先マガジンと、前記工具ストッカに保持されたホル
   ダモジュールと刃部モジュールとを解体および組立する
   工具組立装置と、この工具組立装置によってホルダモジ
   ュールから分離された刃部モジュールを刃先マガジンに
   移載するとともに、刃先マガジンから刃部モジュールを
   前記工具ストッカに保持されたホルダモジュールに移載
   する刃先移載装置とから構成したことを特徴とする工具
   自動組立装置。
2. （２）工具ストッカは、工具の長さに応じて複数段の工
   具ホルダを有し、刃先部が同一高さに揃えられることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の工具自動組立装
   置。