JP2971076B2 - 工具交換装置の移送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、工具交換装置に関するもので、詳しく
は、工具マガジンと工具交換アームとの間に位置し、工
具マガジンで割り出された工具を取り出し、工具交換ア
ームへの受渡位置へ運ぶ移送装置に関する。

従来の技術 従来、前記のような工具交換装置の移送装置は、多
数の工具ホルダを放射上に開閉爪で把持している工具マ
ガジンの、所定の割出位置の工具ホルダに対し、先端に
工具ポットを備えた揺動腕を軸方向に動かして工具ポッ
トを工具ホルダのテーパシャンク部に嵌合し、そのま
ま、半径方向に揺動腕を揺動して工具ホルダを所定の受
渡位置に位置させるもの（特公昭47−32112号）、所
定の工具のシャンク部を一対の把持爪で把持して、工具
マガジンから主軸と並ぶ中間ステーションに移送する移
送装置であって、この把持爪は、マガジンにおける工具
割出位置ではマガジンの回転中心方向に開閉させ、か
つ、中間ステーション（受渡位置）では工具交換アーム
の旋回中心方向に開閉させるようにしたもの（特公昭46
−28953号）などがある。

発明が解決しようとする課題 前記によれば、割り出し位置の工具ホルダに対し、
揺動腕を軸方向に移動させ、工具ホルダのテーパシャン
ク部に揺動腕先端の工具ポットを嵌合させているので、
工具ホルダの後方にテーパシャンク部との抜き差しの為
の一定ストロークを確保する必要があって、工具ホルダ
の後方に空間が必要である。従って、移送装置の動作空
間が広く、装置のコンパクト化の妨げとなる問題があっ
た。では、工具交換アームが軸線方向に移動して主軸
から工具を抜き取る方式の場合には、受渡位置におい
て、工具交換アームが受渡位置の工具を把持し、その
後、受渡位置で工具を把持していた一対の把持爪が開い
てからでないと、工具交換アームが軸線移動できず、そ
の受渡位置での把持爪の開き時間が、工具交換時間の短
縮化の妨げとなっていた。

課題を解決するための手段 そこでこの発明は、多数の工具ホルダをそのフランジ
の環状保持溝で開放可能に保持している工具マガジン
と、主軸ヘッドの主軸との間で工具を交換する装置であ
って、工具交換アームと前記工具マガジンとの間に位置
し、工具マガジンの所定の割出位置の工具ホルダを、前
記工具交換アームに受け渡す受渡位置まで移送する移送
装置を備え、その移送装置は、前記割出位置と受渡位置
との間を移動する本体に、割出位置において、工具ホル
ダーのテーパシャンク部を、その割り出しに伴う移動軌
跡の両側から挾むようにした一対の把握体を、開閉自在
に装着して成る工具交換装置において、前記把握体に
は、工具ホルダのテーパシャンク部を挟んだ状態で半径
方向に極めて僅かな隙間があるように、工具ホルダのテ
ーパシャンク部の嵌入孔を形成すると共に、把握体が工
具ホルダのテーパシャンク部を挟んだ状態で工具ホルダ
のプルスタッドと係合して工具ホルダを軸線方向に抜き
取り可能に弾性保持する弾性保持機構を設け、工具ホル
ダを受渡位置に移送した状態で前記把握体の側面に当接
して、工具交換アームが旋回して工具交換アーム先端の
把持部が把握体に挟まれている工具ホルダを把持すると
きの衝撃を受け止めるストッパを設けて成ることを特徴
とする。

作用 前記によれば、把握体を割出位置で開放状態にしてお
き、工具マガジンの割り出しを行なうと把握体の間に工
具ホルダのテーパシャンク部が位置し、次いで、把握体
でテーパシャンク部を把握し、この状態で、工具ホルダ
を工具マガジンから引取り、受渡位置へ移動させる。工
具ホルダは、把握体に挟まれた状態で、把握体の弾性保
持機構により軸線方向に抜き取り可能に弾性保持されて
いるので、受渡位置に位置すると、工具交換アームが旋
回して受渡位置の工具ホルダに係合し、次いで把持爪を
開くことなく直ちに前進して抜き取り、旋回後、後退し
て主軸の工具ホルダと交換する。工具交換アームが旋回
して受渡位置の工具ホルダを把持するとき、把持体側面
にストッパが当接しているので、把持時の衝撃が受け止
められる。

実施例 第１、２図において、本体ベッド１上の移動ベース２
が、本体ベッド１後部に取付けたＺ軸用モータ３により
回転駆動される送りねじ軸４で前後（Ｚ軸）方向へ移動
するようにしてある。移動ベース２上には移動コラム５
が移動ベース２側部に取付けたＸ軸用モータ６により回
転駆動される送りねじ軸７で左右（Ｘ軸）方向に移動す
るようにしてある。従って、移動コラム５は前後、左右
に水平移動することになる。移動コラム５には主軸8aを
回転自在に支持した主軸ヘッド８が上下（Ｙ軸）方向に
移動自在に装架されている。この主軸ヘッド８は移動コ
ラム５内の上下の送りねじ軸で上下移動され、この送り
ねじ軸９は移動コラム５に出力軸を上方に向けて装着し
たＹ軸用モータ10とタイミングベルト11を介して接続さ
れている。

本体ベッド１からは移動コラム５の頂部より上方まで
延びた４本の支柱12が取付けられ、この支柱上端にマガ
ジン支持ベース13が固着され、前記移動コラム５の水平
移動空間上方に位置されている。このマガジン支持ベー
ス13の下面には、前記移動コラム５の頂部との間にアー
ム装置15が一体に装着してある。アーム装置15は例えば
特開昭62−282840号に開示のように複数のカム要素の組
合せにより両端に把持部16を持つ工具交換アーム17が第
１図に示す待機位置から時計方向に90゜旋回して後述の
移送装置50の受渡位置Ｂの工具ホルダ25と主軸の工具ホ
ルダ（これらには工具が装着してある）を同時に把持
し、次いで工具交換アーム17を軸方向へ移動して両工具
ホルダ25を抜出し、180度旋回の後、軸方向へ後退移動
して工具交換を行い、その後反時計方向へ90゜旋回して
元の待機位置へ戻るようにしてある。

マガジン支持ベース13上面には、４本の支柱18とベー
ス板19を組合せたマガジンベース20が固着され、このマ
ガジンベース20上に工具マガジン30がモータ回転による
公知のゼネバ機構（図示なし）により割出し自在に装備
されている。この工具マガジン30において旋回割出しさ
れるマガジンプレート31は、工具を保持した多数の工具
ホルダ25を放射状に保持する工具保持部32を備えてい
る。この工具保持部32は第４、６図に示すように工具ホ
ルダ25のフランジ26に形成された環状保持溝27を保持す
る２つの保持爪33をピン34で支持し、ばね35力で閉じる
ようにしたものである。保持爪33の相対向する突片36間
には第４図に示すように工具ロック機構40の摺動軸41が
後方に付勢されて配設され、摺動軸41後端にローラ42が
回動自在に支持してある。この摺動軸41は軸方向中間部
にフランジ43を備え、常時はばね44力で前記突片36間に
フランジ43を位置させて把持爪33が工具ホルダ25を保持
した状態で把持爪33が開くことを防止し、後述のロック
解除カム80と係合するとフランジ43が前進して把持爪33
のロック状態を解除するようにしてある。

この工具マガジン30と前記工具交換アーム17との間に
は、前記マガジンベース20内側に工具マガジン30の割出
位置（本実施例では鉛直下方位置，第１図Ａ位置）の工
具ホルダ25を、その鉛直下方で工具交換アーム17に受け
渡す受渡位置Ｂへ移送する移送装置50が配置してある。
第３〜５図に示すようにこの移送装置50において、前記
ベース板19を支える支柱18のうちの前側２本には、その
背部に上下のほぼ全長にわたって一対の案内レール51が
内側（第５図上下方向）に向いて対向するように取付け
てある。移送装置50の本体52は摺動体53とこの摺動体53
の背面に一体固着したシリンダ部60とから成る。摺動体
53は全体が箱状で前面が開口し、案内段部54が形成され
ると共に後述のギヤ支持部材77用の孔55が上下に一対穿
けられた芯部材56と、その左右両部を塞ぐ塞ぎ体57及
び、この塞ぎ体57から側方へ突出した突出片58に一体固
着したガイド部材59とを備えている。このガイド部材59
は前記案内レール51に夫々上下摺動自在に嵌装してあ
る。前記シリンダ部60の一側面にはカムフォロア案内部
材61が固着してある。その直線案内溝62には前記支柱
（第５図下のもの）から後方に突出させた支持プレート
63に取付けたロータリアクチュエータ64の回転軸に連結
した揺動アーム65先端のカムフォロア66が転動自在に嵌
入してある。従って、この揺動アーム65を第４図に示す
鉛直上方位置と鉛直下方位置との間で180度旋回させる
と本体52は工具マガジン30の割出位置Ａと対応する位置
と受渡位置Ｂと対応する位置との間を直線移動すること
になる。

次に前記芯部材56前端面には押え板67が装着され、押
え板67と案内段部54との間で形成される溝に上下一対の
把握体70の案内突部71が上下に摺動自在に嵌合してあ
る。上下一対の把握体70は、工具ホルダ25のテーパシャ
ンク部28を嵌入可能な嵌入孔72を備えた工具ポットをそ
の中心線上で上下２つに分割した形状を成し、工具ホル
ダ25をその間に挟んだ状態で、工具ホルダ25のプルスタ
ッド29の前面と係合する鋼球73がばね74力で半径方向内
側に付勢された弾性保持機構75が一対ずつ設けてある。
これらの把握体70の背面にはラック76が形成され、これ
らのラック76は夫々前記芯部材56の孔55に嵌入されたギ
ヤ支持部材77に回動自在に支持された送りギヤ78に夫々
噛み合っている。これらの送りギヤ78には、シリンダ部
60から突出した前後動するピストンロッド60aの上下に
形成した開閉用ラック79が噛み合っており、ピストンロ
ッド60aの前後動により、上下一対の把握体70が開閉
し、工具ホルダ25のテーパシャンク部28をその両側から
挾むようにしてある。その開き度合は、特に割出位置Ａ
において、工具ホルダ25のテーパシャンク部28が工具ホ
ルダ25の割出しにより描く移動軌跡の両側に把握体70が
位置するように設定してある。更に上側の把握体70の前
上部には、ロック解除カム80が装着されている。また、
下側の把握体70の下部と当接し、本体52の受渡位置Ｂで
の上下方向の位置決めを行なうストッパ81がアーム装置
15に固着され、マガジンベース20の支柱（第３図右側の
もの）18には受渡位置Ｂでの工具交換アーム17の旋回に
伴う衝撃を受けるために、下側の把握体70の右側面と当
接するストッパ82が固着してある。この実施例では、前
記アーム装置15及び移送装置50により工具交換装置が構
成され、工具マガジン30と共に、前記本体ベッド１の幅
内に収めてある。

マシニングセンタのこのような全体構成によれば、移
動コラム５の主軸8aに工具ホルダ25ごと工具を装着し、
加工を行なうが、移動コラム５は工具交換装置を全く具
備していないために、自体の重量が軽く、移動コラム５
の高さも低い。そのため、移動コラム５の重心が低くな
って高速で水平移動でき、加工時間が短縮される。又、
加工ワーク形状が例えば工具交換アーム17と対向する部
分が移動コラム５側へ突出しているような場合であって
も、主軸ヘッド８がその下へもぐり込めるために、ワー
クへの接近性もよく、形状複雑なワークの加工が容易で
ある。しかも、本体ベッド１の左右には突出部分がなく
全て機台幅内に配置された全体形状のため、フレキシブ
ルトランスファラインに対してこのような形成のマシニ
ングセンタを並設することで、極めて短いトランスファ
ピッチでワークを加工でき、設置面積が小さくなる。

次に工具交換について説明する。先ず移送装置50の上
下一対の把握体70は、割出位置Ａにおいてその間を工具
ホルダ25のテーパシャンク部28が通過できるように、テ
ーパシャンク部28の移動軌跡を挾んだ上、下位置に開い
て位置される（第４図）。この状態で工具マガジン30の
割出しが行われ、所定の工具を持つ工具ホルダ25が割出
位置Ａに割出される。このような割出位置Ａに割出すこ
とで工具ホルダ25は開いた把握体70の間に位置する。次
いで、シリンダ部60のピストンロッド60aが第４図の状
態から後退し、開閉用ラック79、送りギヤ78、ラック76
を介して上下の把握体70が互いに接近し、割出された工
具ホルダ25を上下側から挾む。同時に把握体70の弾性保
持機構75の鋼球73がプルスタッド29の前面と係合する。
工具ホルダ25は把握体70で挾まれてはいるが、その嵌合
孔72とテーパシャンク部28とは把握体70がテーパシャン
ク部28を挾んだ状態で半径方向に極めて僅かな隙間があ
るように設定してあり、従って、前記弾性保持機構75に
よってのみ工具ホルダ25の軸方向の抜けが防止されてい
ることになる。同時に上側の把握体70のロック解除カム
80が工具ロック機構40の摺動軸41を第４図左方へ押し、
マガジンプレート31の把持爪33の突片36の間からフラン
ジ43を外し、これにより、工具ロック状態が解除され、
把持爪33はばね35力のみで工具ホルダ25を把持している
状態となる。

次いでロータリアクチュエータ64の作動で揺動アーム
65を第４図に示す鉛直上方位置から鉛直下方位置へ180
度旋回すると、移送装置50の本体52は、カムフォロア66
とカムフォロア案内部材61の作用で工具ホルダ25を把握
体70間に挟んだまま割出位置Ａから、ロック状態を解除
された把持爪33をばね35力に抗して押し拡げつつ下降
し、ストッパ81に当接して受渡位置Ｂまで移動する。こ
の時までに、移動コラム５の主軸ヘッド８は第１図に示
す工具交換位置に位置している。そして、工具交換アー
ム17が待機位置から時計方向へ90゜旋回し、両端の把持
部16が受渡位置Ｂの工具ホルダ25と主軸8aの工具ホルダ
を把持する。次いで、工具交換アーム17が軸方向前方へ
移動して弾性保持機構75で保持されていた受渡位置Ｂの
工具ホルダ25と主軸8aでクランプ解除された工具ホルダ
を抜取り、180度旋回した後、後退して工具交換を行な
う。そして工具交換アーム17を反時計方向に90度旋回し
て待機位置へ戻す。主軸8aから受渡位置Ｂで閉じた状態
のままの把握体70に装着された工具ホルダ25は、ロータ
リアクチュエータ64の動作で割出位置Ａへ戻され、その
環状保持溝27が工具マガジン30の把持爪33間に装着され
る。そして、把握体70がピストンロッド60aの前進によ
り開かれると、工具ロック機構40が作用して戻された工
具ホルダ25はマガジンプレート31から離脱しないように
ロックされる。一対の把握体70はこのまま次の工具割出
しを待つ。

以上のように、上下一対の把握体70は工具ホルダ25を
弾性保持機構75で保持するものとしたので、工具交換ア
ームによる抜き動作の際、把握体70を閉じた状態のまま
工具交換を行なうことができ、受渡位置での把握体の開
き時間を節約でき、工具交換時間を短縮できる。

発明の効果 以上のようにこの発明の装置は、多数の工具ホルダを
そのフランジの環状保持溝で開放可能に保持している工
具マガジンと、主軸ヘッドの主軸との間で工具を交換す
る装置であって、工具交換アームと前記工具マガジンと
の間に位置し、工具マガジンの所定の割出位置の工具ホ
ルダを、前記工具交換アームに受け渡す受渡位置まで移
送する移送装置を備え、その移送装置は、前記割出位置
と受渡位置との間を移動する本体に、割出位置におい
て、工具ホルダーのテーパシャンク部を、その割り出し
に伴う移動軌跡の両側から挾むようにした一対の把握体
を、開閉自在に装着して成る工具交換装置において、前
記把握体には、工具ホルダのテーパシャンク部を挟んだ
状態で半径方向に極めて僅かな隙間があるように、工具
ホルダのテーパシャンク部の嵌入孔を形成すると共に、
把握体が工具ホルダのテーパシャンク部を挟んだ状態で
工具ホルダのプルスタッドと係合して工具ホルダを軸線
方向に抜き取り可能に弾性保持する弾性保持機構を設け
て成ることを特徴とするものであるので、把握体を割出
位置に対応して開放状態にしておき、工具マガジンの割
出を行なうと把握体間にテーパシャンク部が位置し、次
いでテーパシャンク部を把握して工具ホルダを工具マガ
ジンから引取り、受渡位置へ移動させることができ、受
渡位置への移動に際し、移送装置の軸方向移動を無くす
ことができる。従ってテーパシャンク部の後方に移送装
置の軸方向移動用の空間が不要となり、装置全体をコン
パクトにできる。更に、把握体には、把握体が工具ホル
ダのテーパシャンク部を挟んだ状態で工具ホルダのプル
スタッドと係合して工具ホルダを軸線方向に抜き取り可
能に弾性保持する弾性保持機構を設けたので、受渡位置
において、把握体を開き操作することなく、工具ホルダ
を軸線方向に抜き取ることができ、工具交換時間の短縮
を図ることができる。また、工具ホルダを受渡位置とし
たときの移送装置の把握体側面にストッパを当接させる
ようにしたので、待機位置から旋回してくる工具交換ア
ームによる工具ホルダ把握時の衝撃を受け止めることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はマシニングセンタの正面図、第２図は第１図の
側面図、第３図は移送装置の拡大正面図、第４図は一部
が第３図のIV−IV断面に従う側面図、第５図は第４図の
Ｖ−Ｖ断面図、第６図は工具マガジンの工具保持部を示
す図である。 １……本体ベッド、５……移動コラム、８……主軸ヘッ
ド、13……マガジン支持ベース、15……アーム装置、17
……工具交換アーム、25……工具ホルダ、26……フラン
ジ、27……環状保持溝、28……テーパシャンク部、30…
…工具マガジン、50……移送装置、52……本体、70……
把握体、82……ストッパ、Ａ……割出位置、Ｂ……受渡
位置

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多数の工具ホルダをそのフランジの環状保
   持溝で開放可能に保持している工具マガジンと、主軸ヘ
   ッドの主軸との間で工具を交換する装置であって、工具
   交換アームと前記工具マガジンとの間に位置し、工具マ
   ガジンの所定の割出位置の工具ホルダを、前記工具交換
   アームに受け渡す受渡位置まで移送する移送装置を備
   え、その移送装置は、前記割出位置と受渡位置との間を
   移動する本体に、割出位置において、工具ホルダーのテ
   ーパシャンク部を、その割り出しに伴う移動軌跡の両側
   から挾むようにした一対の把握体を、開閉自在に装着し
   て成る工具交換装置において、前記把握体には、工具ホ
   ルダのテーパシャンク部を挟んだ状態で半径方向に極め
   て僅かな隙間があるように、工具ホルダのテーパシャン
   ク部の嵌入孔を形成すると共に、把握体が工具ホルダの
   テーパシャンク部を挟んだ状態で工具ホルダのプルスタ
   ッドと係合して工具ホルダを軸線方向に抜き取り可能に
   弾性保持する弾性保持機構を設け、工具ホルダを受渡位
   置に移送した状態で前記把握体の側面に当接して、工具
   交換アームが旋回して工具交換アーム先端の把持部が把
   握体に挟まれている工具ホルダを把持するときの衝撃を
   受け止めるストッパを設けて成ることを特徴とする工具
   交換装置の移送装置。