JPH0120028B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、モジユラ工具の組立・解体を行な
うとともにそのモジユラ工具の授受を自動的に行
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つて主軸に装着する
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備えたものは、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、一体式工具が使用されている。この一体式工
具は、一般に第７図に示すようにテーパをなすホ
ルダ部ａと鍔部ｂおよび刃先部ｃとから構成され
ている。そして、刃先部ｃは加工の目的によつて
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。したがつて、一体式工具の場合に
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、ホルダモジユール
に対して刃部モジユールを自動的に組立てて主軸
に装着することができ、また使用後のモジユラ工
具を解体して刃部モジユ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ユラ工具を構成する種類
が異なる複数の刃部モジユールを格納する工具マ
ガジンとモジユラ工具を構成するホルダモジユー
ルを把持するとともに、組立ポジシヨンにおいて
ホルダモジユールと刃部モジユールとの組立およ
び解体を行なう工具組立装置とを備え、この工具
組立装置を前記工具組立ポジシヨンと工具受渡し
ポジシヨンとの間を往復運動して工具の授受を行
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および工具自動交換装置（以下ATC
という）６が設けられ、前記工具マガジン５に格
納された工具を選択的に取出して前記主軸２に装
着したり、この主軸２に装着された工具を取外し
て前記工具マガジン５に格納することが自動的に
行なうことができるようになつている。すなわ
ち、前記工具マガジン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エ
ーン８とから構成されている。そして、このプレ
ートチエーン８の各プレート９…には透孔からな
る工具ホルダ１０が設けられ、これら工具ホルダ
１０…にモジユラ工具１１を構成する各モジユー
ルが１本づつ格納されるようになつている。すな
わち、モジユラ工具１１はたとえば第５図に示す
ように、ホルダモジユール１２と刃部モジユール
１３とから構成され、ホルダモジユール１２のテ
ーパ部１４の先端には係合爪１５が、下端には鍔
部１６および花弁状の係合爪１７が設けられてい
る。また、刃部モジユール１３の上端には前記ホ
ルダモジユール１２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
ダモジユール１１の係合爪１７に対して刃部モジ
ユール１３の係合穴１８を係合することにより、
一体的に結合されてモジユラ工具１１が構成され
るようになつている。なお、２０は締付けボルト
である。このように構成されたモジユラ工具１１
のうち種類の異なる多数本の刃部モジユール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、刃部モジユール１３は工具マガジ
ン５の裏側から挿脱できるようになつている。

そして、前記工具マガジン５の裏側には第２図
および第３図に示すように工具組立ポジシヨン２
１が設けられ、この工具組立ポジシヨン２１と前
記マシニングセンタ本体１との間には工具受渡し
ポジシヨン２２が設けられている。この工具組立
ポジシヨン２１と工具受渡しポジシヨン２２とは
隣接しており、両者間を工具組立装置２３が往復
運動可能に設けられている。この工具組立装置２
３について説明すると、２４はＸ方向に移動自在
なＸテーブルであり、この上面にはＹ方向に移動
自在なＹテーブル２５が設けられ、これらはエヤ
シリンダ等によつてスライドできるように構成さ
れ、駆動テーブルを構成している。そして、Ｙテ
ーブル２５の上部には組立ヘツド２６が搭載さ
れ、この組立ヘツド２６によつて前記モジユラ工
具１１の組立・解体を行なうようになつている。
この組立ヘツド２６は第４図に示すように構成さ
れており、２７は工具把持具である。この把持具
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の下端部にはテーパ穴３１が設けられ、こ
の底部にはコレツトチヤツク３２を有したドロー
バ３３が設けられている。このドローバは前記回
転ドラム３０の内部に設けられた油圧シリンダ３
４のピストン３５と連結されているとともに、こ
のドローバ３３は皿ばね３６によつて引込み方向
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、前記テーパ穴３１にモジユラ工具１
１のホルダモジユール１２を装着するようになつ
ている。また、前記把持具本体２８の側壁にはブ
ラケツト３９を介して締緩機構としてのナツトラ
ンナ４０が設けられている。このナツトランナ４
０は駆動モータ４１と歯車機構４２および締付け
軸４３によつて構成され、この締付け軸４３はエ
ヤシリンダ４４によつてモジユラ工具１１の締付
けボルト２０に押付けられるように構成されてい
る。

このように構成された組立ヘツド２６はＹテー
ブル２５によつて前記工具マガジン５の工具ホル
ダ１０に対して進退自在であるとともに、Ｘテー
ブル２４によつて工具組立ポジシヨン２１と工具
受渡しポジシヨン２２との間を往復運動自在であ
る。

また、前記ATC６は、新旧工具を自動的に交
換するものであり、工具交換アーム４５の長手方
向中間部がロータリエヤシリンダ４６の回転軸４
７に装着されている。この工具交換アーム４５の
両端にはモジユラ工具１１を構成するホルダモジ
ユール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４
８が前記主軸２に対向し、他方のクランパ４９が
工具受渡しポジシヨン２２に対向してそれぞれの
位置にあるモジユラ工具１１，１１を把持するこ
とができるようになつている。

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に装着されたモジユラ工具１１に
よる加工が終了し、つぎに別の新しいモジユラ工
具１１によつて加工を行なう場合には、主軸２に
装着されている使用済のモジユラ工具１１を取外
し、新しいモジユラ工具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、工具組立装置２３およびATC６
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、プレートチエー
ン８が正逆方向に走行して指定された工具、つま
り刃部モジユール１３を保持した工具ホルダ１０
が工具組立ポジシヨン２１に位置決めされる。こ
のとき、工具組立ポジシヨン２１に位置する組立
ヘツド２６の工具把持具２７にはモジユラ工具１
１を構成するホルダモジユール１２が装着されて
おり、Ｙテーブル２５の前進によつて組立ヘツド
２６に装着されたホルダモジユール１２が工具ホ
ルダ１０の刃部モジユール１３に対向する。そし
て、組立ヘツド２６の前進によつてホルダモジユ
ール１２の係合爪１７が刃部モジユール１３の係
合穴１８に係合してホルダモジユール１２と刃部
モジユール１３が結合される。ここで、エヤシリ
ンダ４４が前進してナツトランナ４０の締付け軸
４３を押圧すると、締付け軸４３は締付けボルト
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を介して締付け軸４３が回転し
て締付けボルト２０を締付ける。したがつて、ホ
ルダモジユール１２と刃部モジユール１３とによ
つてモジユラ工具１１が構成される。モジユラ工
具１１の組立が完了すると、Ｙテーブル２５によ
つて組立ヘツド２６が後退し、刃部モジユール１
３は工具ホルダ１０から抜け、工具マガジン５と
分離される。組立ヘツド２６が所定の位置まで後
退すると、Ｙテーブル２５はＸテーブル２４のＸ
方向の移動によつて工具受渡しポジシヨン２２に
移動し、モジユラ工具１１を把持した組立ヘツド
２６は工具受渡しポジシヨン２２に位置決めされ
る。つぎに、Ｙテーブル２５によつて組立ヘツド
２６は前進し、これに把持されたモジユラ工具１
１はマシニングセンタ本体１の主軸２に装着され
ているモジユラ工具１１とXY方向同一位置に位
置決めされる。このようにして新旧のモジユラ工
具１１，１１が並設された状態となると、ATC
６の工具交換アーム４５が回転軸４７を中心とし
て時計方向に回転する。そして、工具交換アーム
４５の一方のクランパ４８が主軸２に装着されて
いるモジユラ工具１１の鍔部１６を把持し、他方
のクランパ４９が組立ヘツド２６に装着されてい
るモジユラ工具１１の鍔部１６を把持する。この
ようにして新旧のモジユラ工具１１，１１をクラ
ンプすると、主軸２によるモジユラ工具１１のロ
ツクが解除され、組立ヘツド２６によるモジユラ
工具１１のロツク、つまりコレツトチヤツク３２
によるチヤツクが解除される。つぎに、ロータリ
エヤシリンダ４６によつて工具交換アーム４５が
前進すると、クランパ４８，４９に把持された新
旧のモジユラ工具１１，１１はそれぞれ主軸２お
よび組立ヘツド２６から抜き取られる。そして、
モジユラ工具１１，１１が主軸２および組立ヘツ
ド２６から分離されると、工具交換アーム４５は
回転軸４７を中心として180゜回転する。したがつ
て、新旧のモジユラ工具１１，１１はその位置が
置き変えられ、新のモジユラ工具１１は主軸２に
対向し、旧のモジユラ工具１１は組立ヘツド２６
に対向する。そして、ロータリエヤシリンダ４６
によつて工具交換アーム４５が後退すると、新の
モジユラ工具１１は主軸２に装着されるととも
に、旧のモジユラ工具１１は組立ヘツド２６に装
着される。主軸２に装着されたモジユラ工具１１
は加工可能な状態にロツクされるとともに、組立
ヘツド２６に装着されたモジユラ工具１１はその
ホルダモジユール１２の係合爪１５がコレツトチ
ヤツク３２によつて挟持される。新旧のモジユラ
工具１１，１１の交換が終了すると、工具交換ア
ーム４５は中立状態に戻り、組立ヘツド２６はＹ
テーブル２５によつて後退する。つぎに、エヤシ
リンダ４４が前進して締付け軸４３をモジユラ工
具１１の締付けボルト２０に係合させる。そし
て、モータ４１から歯車機構４２を介して締付け
軸４４を回転させると、締付けボルト２０は緩め
られ、ホルダモジユール１２と刃部モジユール１
３とが分離可能となる。ここで、Ｘテーブル２４
の作動によつて組立ヘツド２６が工具受渡しポジ
シヨン２２から工具組立ポジシヨン２１に移動す
る。そして、工具ヘツド２６に装着されているモ
ジユラ工具１１が工具マガジン５の所定の工具ホ
ルダ１０に対向すると、Ｙテーブル２５が作動し
て組立ヘツド２６が前進し、刃部モジユール１３
は工具ホルダ１０に挿入保持される。この状態
で、組立ヘツド２６の駆動機構３７が作動して回
転ドラム３０が回転させると、ホルダモジユール
１２の係合爪１７と刃部モジユール１３の係合穴
１８との係合が解除される。そこで、Ｙテーブル
２５によつて組立ヘツド２６が後退すると、旧の
モジユラ工具１１のホルダモジユール１２と刃部
モジユール１３とは分離して解体されるととも
に、刃部モジユール１３は工具マガジン５の所定
の工具ホルダ１０に格納されることになる。した
がつて、つぎの加工に使用するモジユラ工具１１
の組立準備に入り、共通のホルダモジユール１２
に種類の異なる刃部モジユール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ユラ工具１１
を解体したり組立することができる。

なお、前記一実施例によれば、ホルダモジユー
ルと刃部モジユールとによつてモジユラ工具を構
成したが、ホルダモジユールにアダプタモジユー
ルを介して刃部モジユールを結合してモジユラ工
具を構成する場合もあり、この場合においてもア
ダプタモジユ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ユールを取出して装着する
ことができる。

また、フライスカツタのように刃部がその基部
より大径の刃部モジユールにおいては、工具ホル
ダから軸方向に引出すことが不可能である。そこ
で、第６図に示すように、工具マガジンにＵ字状
の切欠部５０を有する工具ホルダ５１を設け、刃
部モジユールとしてのフライスカツタ５２の鍔部
５３を係止して保持し、組立ヘツド（図示しな
い）を矢印方向に移動させてフライスカツタ５２
の出入れを行なうことにより、工具を安定した状
態に保持することができる。

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エーンとによつて構成し
たが、刃部モジユールなどの多数の工具を格納
し、工具指定信号によつて指定された工具を選択
的に工具組立ポジシヨ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
ダモジユールに対して刃部モジユールを自動的に
組立て、モジユラ工具を構成して主軸に装着する
ことができ、また使用後のモジユラ工具を解体し
て刃部モジユールのみを交換することが自動的に
行なうことができる。したがつて、工具マガジン
を従来の一体式工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
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
工具自動交換装置の正面図、第３図は第２図の
−線に沿う断面図、第４図は同じく組立ヘツド
の縦断正面図、第５図はモジユラ工具の側面図、
第６図はフライスカツタを保持する工具ホルダの
斜視図、第７図は従来の一体式工具の側面図であ
る。 １……マシニングセンタ本体、２……主軸、５
……工具マガジン、６……ATC（工具自動交換装
置）、１１……モジユラ工具、１２……ホルダモ
ジユール、１３……刃部モジユール、２１……工
具組立ポジシヨン、２２……工具受渡しポジシヨ
ン、２３……工具組立装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 少なくともホルダモジユールおよび刃部モジ
   ユールから構成されるモジユラ工具を装着する主
   軸およびこの主軸に装着された前記モジユラ工具
   と前記主軸の近傍に設けられた工具受渡しポジシ
   ヨンに位置決めされた他の前記モジユラ工具とを
   交換する工具自動交換装置を備えたマシニングセ
   ンタにおいて、前記マシニングセンタに前記工具
   受渡しポジシヨンを挟んで前記主軸に並列に設け
   られ複数種類の前記刃部モジユールを格納する複
   数の工具ホルダを旋回可能に連結してなる工具マ
   ガジンと、前記ホルダモジユールを把持する組立
   ヘツドを有するとともに前記工具マガジンの裏側
   に設けられたモジユラ工具組立ポジシヨンにおい
   て前記組立ヘツドに把持された前記ホルダモジユ
   ールと前記刃部モジユールとの係合部の締緩を行
   なう締緩機構を有する工具組立装置と、この工具
   組立装置を前記モジユラ工具組立ポジシヨンと前
   記工具受渡しポジシヨンとの間を往復運動させか
   つ前記モジユラ工具組立ポジシヨンにおいて前記
   工具マガジンに対して進退運動させる駆動テーブ
   ルとを有するマシニングセンタ。