JP2000354929A - 工具交換方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工作機械の工具交換サイクル時間の中で交換
アームの退避に要する旋回時間を割愛して、工具交換位
置に待機中のツイン形の交換アームに直接工具を受け渡
しする工具交換方法及び装置の提供。 【解決手段】 転回式ポットを工具交換位置に位置決め
する前に該交換位置に近い位置に予め位置決めして原位
置から９０度転回させ、続いてツイン形の工具交換アー
ムが予め待機する工具交換位置に転回式ポットを位置決
めして工具ホルダを交換アームに渡し、交換アームが軸
移動と１８０度旋回し主軸から回収工具を転回式ポット
に回収する。その後工具マガジンを前記転回位置まで逆
転して位置決めし、転回式ポットを原位置に復帰させ次
の工具交換サイクルを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は工作機械において工
具マガジンとツイン形工具交換アームと主軸とでなる工
具交換方法及び装置に関するもので、詳しくは転回式工
具ポットを設けた工具マガジンの工具交換位置と転回位
置を分離し工具交換サイクル時間から交換アームの退避
位置と工具交換位置間の移動時間を省くようにした工具
交換方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術】工作機械において従来行われている工具交
換の方法及び装置の主要機構部の動作を図６に示してい
る。図６において、転回式ポット１０１が設けられた工
具マガジン１０２がツイン形の交換アーム１０３との間
で工具を嵌着した工具ホルダを受け渡しする動作に対し
障害にならないように、工具交換位置以外では工具マガ
ジン１０２の回転または連結した転回式ポット１０１の
旋回軸の方向と工具ホルダ軸心を同一方向（以後工具ホ
ルダまたは転回式ポットの原位置という）にしており、
工具交換位置に位置決めしてから工具を９０度転回させ
て交換アーム１０３との接近を容易にしている。一方交
換アーム１０３は工具交換位置でのポット転回時の干渉
を避けるため退避位置で待機させておく必要があり転回
式ポット１０１の転回後にのみ工具交換位置に接近が可
能となっている。図７は、従来技術では転回式ポット１
０１が工具交換位置で工具交換と９０度転回とを前後し
て行っていることを示している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来技術で述べたよう
に従来の工具交換方法及び装置においては、工具交換位
置と工具ポットの転回位置とが同位置であるため工具交
換サイクルの中で、主軸を工具交換位置に位置決めして
から主軸が加工指令で動作を開始するまでの工具交換に
要するサイクルタイムの短縮する場合に、主軸の工具交
換位置への位置決め完了と、工具マガジンが選択した転
回式ポットを工具交換位置に割出した後の転回完了とを
同期するようにプログラムした場合でも、交換アームを
旋回させて退避位置から前記工具交換位置に移動して工
具ホルダを受け渡しに要する時間は省くことができな
い。

【０００４】本発明は従来技術の有するこのような問題
に鑑みなされたもので、その目的は工具交換に要するサ
イクルタイムの短縮化である。そこで本発明は工具交換
アームに退避位置をとらせることなく予め待機位置とし
て工具交換位置に位置決めすることにより工具マガジン
の回転位置決めと主軸の位置決めとによる移動動作で直
接工具をツイン形の交換アームに受け渡しさせることに
より、工具交換サイクルタイムは工具交換アームの軸方
向の往復動と１８０度の旋回に要する時間のみとなるよ
うにしたものである。そのため本発明では、工具交換位
置の直前で工具ホルダピッチの１／２若しくはその近傍
に転回位置を設けるようにして原位置への転回により復
帰する機構を簡略化し工具マガジンの回転で直接工具交
換アームに工具ホルダを受け渡しさせることにより工具
交換時間の短縮を可能にしたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明は、転回式ポットを備えた工具マガジ
ンと主軸との間の工具交換方法であって、工具交換位置
にツイン形交換アームを待機させ、前記工具交換位置の
直前の転回位置で前記転回式ポットを原位置から９０度
転回させ、転回した前記転回式ポットを前記工具マガジ
ンの回転により前記工具交換位置に移動させることによ
って前記交換アームの一端に把持させ、前記主軸の移動
により工具を前記交換アームの他端に把持させ、前記交
換アームの主軸軸線方向の移動と主軸軸線周りの１８０
度回転とにより工具を入れ替え、工具交換後前記工具マ
ガジンを逆回転させて前記転回式ポットを転回位置に戻
してから前記原位置に復帰させることにより工具の交換
を完了するものである。

【０００６】本発明は工具交換所要時間を短縮させるた
め工具交換アームに退避動作を取らせることなく工具交
換位置を待機位置とし工具マガジンの回転位置決めと主
軸の位置決めにより待機位置で工具の受け渡しをするよ
うにしたものである。工具マガジンの回転により工具交
換アームに直接工具ホルダを受け渡しするため、工具交
換位置より手前の位置に転回位置を設けるようにしたも
のである。

【０００７】請求項２の発明は、転回式ポットを備えた
工具マガジンと主軸との間でツイン形交換アームを用い
た工具交換装置において、工具交換位置の直前で工具マ
ガジンの割出しピッチの範囲内に定めた転回位置と該工
具交換位置とへ位置決め可能な工具マガジンと、前記交
換位置を待機位置とする工具交換アームと、前記転回位
置で前記転回式ポットを９０度転回させる転回駆動部材
と、転回後の前記転回式ポットを前記工具交換位置に移
動位置決めする間の姿勢を維持案内する案内部材とを含
んでなり、工具交換位置の直前で工具ポットを９０度転
回させ工具マガジンの回転により工具交換位置で待機す
る交換アームに把持させるものである。

【０００８】工具交換位置より手前に設けたポットの転
回位置のフックにより転回したポットは工具マガジンの
回転により工具交換位置に位置決めされる。このときポ
ットは該フックと一体のガイドと固定ガイド間で姿勢を
一定に保持され転回式ポットと交換アームとの間で工具
ホルダの受け渡しが可能な状態となる。次に回収工具が
交換アームからポットに戻されたとき、工具マガジンは
反対方向に回転しフックと一体のガイドで案内され転回
位置に戻りコの字形状のフックに挟まれてポットは転回
し転回式ポットは原位置に復帰する。次の選択指令に従
い新しい工具を選択すべく工具マガジンが正転するとき
転回式ポットのガイドローラはフックと一体の前記ガイ
ドで案内される。フックと一体構造の形状の簡略なガイ
ドにより、転回式ポットは転回位置まで復帰する。

【０００９】

【発明の実施の形態】〔実施例１〕実施の形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明の工具交換方法及び装
置において主要構成部の工具マガジン１の正逆回転、転
回式ポット２の転回方向、工具交換アーム３の軸方向移
動と１８０度旋回及び主軸４の軸移動を示し矢印は各々
の動作方向を示している。

【００１０】図２（ａ）において、工具マガジン１に設
けられた転回式ポット２の原位置２ａの配設位置を示し
ている。工具マガジン１はタレット方式・チエン方式の
いずれでもよい。本発明では工具マガシン１と工具交換
アーム３との工具交換位置と転回式ポット２の転回位置
とを異なる位置に設けていることを特徴とするがこれも
図２（ａ）に示している。

【００１１】転回式ポット２は、工具マガジン１が回転
する際に回転方向の如何を問わず工具マガジン１の回転
軸と直角のガイド面により案内され、転回位置では転回
部材のコの字形のフックの上下の内壁面で転回式ポット
２のローラ９が案内されている。図２（ｂ）は転回式ポ
ットの転回前後の姿勢を維持するときのガイドの位置を
示している。転回式ポットが原位置で旋回するときはＧ
１ａとＧ２でガイドされている。転回位置と工具交換位
置の間では転回後の転回式ポットはＧ１ａの上に設けた
ガイドＧ１ｂにより案内される。Ｇ１ａとＧ２の工具交
換位置のガイドの接ぎ合わせは重ね合わせた部をもった
案内面となっており転回前後に円滑に案内されるよう形
成されている。

【００１２】図３（ａ）において、転回式ポット２は、
モータ５により割出し位置決め制御される円板６Ａ、外
縁に分割して設けられたポットホルダ７のピン８を外方
転回の支点として、円板６の回転軸心と転回式ポット２
の工具Ｔの軸心とは平行に複数個設けられている。

【００１３】図２（ｂ）におけるガイドＧ１ａは図３
（ａ）の下部分と図３（ｂ）に示し、支え１３で支持さ
れるガイドＧ２は図３（ａ）の上部分に示している。図
２（ｂ）におけるガイドＧ１ｂは図４（ａ）の下部分と
図４（ｂ）に示している。転回位置に割出し位置決めさ
れた転回式ポット２のローラ９は、流体圧駆動するシリ
ンダ１０のピストン１１の先端に螺着したフック１２の
上ガイド面１２ａと下ガイド面１２ｂ間に案内されてい
る。転回式ポット２の当接面２ａがガイドＧ１ａの案内
面Ｇ１ａａとガイドＧ２の案内面Ｇ２ａとにより案内さ
れている。

【００１４】図４（ａ）（ｂ）において転回位置に位置
決めされた転回式ポット２はピストン１１の作用をうけ
てピン８を中心としてローラ９を案内面１２ａ，１２ｂ
が挟んで外方に工具Ｔの軸心を回転する円板６の軸心を
直交する方向に９０度転回される。ガイドＧ１ａとＧ１
ｂはフック１２の側面に螺着されフック１２と一体に移
動する。そのためガイドＧ２と干渉を生じないよう形状
が形成されている。

【００１５】本発明の工具交換方法による工具交換動作
を図５にもとづき説明する。

【００１６】ステップＳ１において、次工具を工具ポッ
トに装着された転回式ポット２を転回位置に工具マガジ
ン１を割出し位置決めする。転回位置は工具交換位置の
直前で、例えば転回式ポット２の割出しピッチの１／２
ピッチの位置でもよい。

【００１７】ステップＳ２において、転回式ポット２を
原位置から９０度外方に転回するよう流体圧シリンダ部
材に指令する。ピストン先端のコ字状のフック１２がロ
ーラ９を挟んで移動することによりローラ９はピン８を
中心に円弧軌跡を描き、転回式ポット２は９０度転回す
る。

【００１８】ステップＳ３において、工具交換位置で待
機するツイン形の交換アーム３に円板６の旋回運動によ
り次工具が交換アーム３に把持されるのと同期するかそ
れ以前に主軸４の軸移動で回収工具が交換アーム３を把
持しているかを確認する必要がある。

【００１９】ステップＳ４において、転回式ポット２を
転回位置から工具交換位置に移動させるため工具マガジ
ン１に正方向回転を指令する。

【００２０】ステップＳ５において次工具と回収工具を
把持したツイン形の交換アーム３の旋回軸方向移動でそ
れぞれの工具ホルダを転回式ポット２と主軸４から離脱
させ１８０°旋回し、前記軸方向の逆移動を指令して転
回式ポット２と主軸４にそれぞれ工具を嵌装する。

【００２１】ステップＳ６において回収工具を嵌装した
転回式ポット２を工具交換位置から転回位置に戻す必要
があり工具マガジン１に逆転指令する。ステップＳ７に
おいて転回式ポット２を原位置に９０度旋回させて戻す
ため９０度転回を流体圧シリンダ部材に指令する。

【００２２】以上で工具交換のサイクルは終了する。主
軸４はステップＳ５でツイン形の交換アーム３が１８０
度旋回を完了し軸方向移動を完了した時から直ちに次の
加工プログラムに従い位置決めされ加工を開始する。工
具交換サイクル時間としてステップＳ４，Ｓ５の中でツ
イン形の交換アーム３が干渉を生じない退避位置から工
具交換位置まで旋回して工具の受け取りに要する時間と
工具を渡した後に元の退避位置まで復帰に要する時間と
を節約することができる。

【００２３】

【発明の効果】転回式ポットの転回駆動機構を工具交換
位置の直前に設けることにより工具交換アームを工具交
換位置に待機させることができ、工具マガジンの回転に
より直接工具交換が可能となる。転回式ポットの転回は
すべて準備時間に含まれる。そのため工具交換サイクル
時間が工具交換アームの上下動と１８０度旋回に要する
時間のみとなりサイクル時間が短縮される。本発明の効
果はサイクル時間の短縮のみに止まらず工具交換アーム
の退避位置選択のための機構が不要となりコストが低減
される。これに加え工具交換位置と転回位置を分離して
設けているが新しい転回位置は工具交換位置に近く転回
用フックを駆動する流体圧シリンダ部材を設けるのみで
あり、単純な形状なのでコストを上昇させることはな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の工具交換方法及び装置において主要部
の工具マガジン、工具交換アーム、主軸の動作方向を示
す説明図である。

【図２】本発明の工具マガジンの回転動作を示してい
る。（ａ）は転回式ポットの転回位置と工具交換位置と
の関係、（ｂ）は転回位置が工具マガジンの収納でピッ
チの１／２ピッチ分工具交換位置より前に設定された場
合に転回式ポットがフックの作用で転回した時に設けら
れるガイドの位置を示す図である。

【図３】（ａ）は本発明の転回式ポットの転回前の姿勢
をガイドで維持する状態を示す側面図である。仮想線は
原位置から９０度転回した状板を示す側面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ視図である。

【図４】（ａ）は本発明の転回式ポットを液圧ユニット
で原位置から９０度転回させた後のポットの姿勢をガイ
ド維持する状態を示す側面図で、（ｂ）は（ａ）のＢ−
Ｂ視図で仮想線は工具交換位置に移行したポットを示し
ている。

【図５】本発明のフローチャートである。

【図６】従来技術の工具交換方法における主要部の動作
方向を示しており工具交換アームが退避位置にある状態
を示す説明図である。

【図７】従来技術の工具マガジンの回転動作を示し転回
位置と工具交換位置が同一であることを示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 工具マガジン ２ 転回式ポット ３ 交換アーム ４ 主軸 ５ モータ ６ 円板 ７ ポットホルダ ８ ピン ９ ローラ １０ シリンダ １１ ピストン １２ フック Ｇ１ａ 下側ガイド Ｇ１ｂ 上側ガイド Ｇ２ ガイド Ｔ 工具

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 転回式ポットを備えた工具マガジンと主
   軸との間の工具交換方法であって、工具交換位置にツイ
   ン形交換アームを待機させ、前記工具交換位置の直前の
   転回位置で前記転回式ポットを原位置から９０度転回さ
   せ、転回した前記転回式ポットを前記工具マガジンの回
   転により前記工具交換位置に移動させることによって前
   記交換アームの一端に把持させ、前記主軸の移動により
   工具を前記交換アームの他端に把持させ、前記交換アー
   ムの主軸軸線方向の移動と主軸軸線周りの１８０度回転
   とにより工具を入れ替え、工具交換後前記工具マガジン
   を逆回転させて前記転回式ポットを転回位置に戻してか
   ら前記原位置に復帰させることにより工具の交換を完了
   することを特徴とする工具交換方法。
2. 【請求項２】 転回式ポットを備えた工具マガジンと主
   軸との間でツイン形交換アームを用いた工具交換装置に
   おいて、工具交換位置の直前で工具マガジンの割出しピ
   ッチの範囲内に定めた転回位置と該工具交換位置とへ位
   置決め可能な工具マガジンと、前記交換位置を待機位置
   とする工具交換アームと、前記転回位置で前記転回式ポ
   ットを９０度転回させる転回駆動部材と、転回後の前記
   転回式ポットを前記工具交換位置に移動位置決めする間
   の姿勢を維持案内する案内部材とを含んでなり、工具交
   換位置の直前で工具ポットを９０度転回させ工具マガジ
   ンの回転により工具交換位置で待機する交換アームに把
   持させることを特徴とする工具交換装置。