JPH0120029B2 - - 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
られた工具自動変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６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
ルを把持する複数の組立ヘツドを有する工具組立
装置を設け、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とともに、前記工具
マガジンと工具組立装置との間に刃部モジユール
の交換を行なう第１の工具自動交換装置を設け、
かつ工具組立装置とマシニングセンタ本体との間
にモジユラ工具を交換する第２の工具自動交換装
置を設け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が設けられている。この工具マガジン
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…には第２図に示すように透孔からなる
工具ホルダ１０が設けられ、これら工具ホルダ１
０…にはモジユラ工具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の前面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の上部には第１図
に示すように工具組立装置２１が設けられ、この
工具組立装置２１と工具マガジン５との間には第
１の工具自動交換装置２２が設けられ、前記工具
組立装置２１と前記マシニングセンタ本体１との
間には第２の工具自動交換装置２３が設けられて
いる。まず、第２図及び第３図に基づいて工具組
立装置２１について説明すると、２４はシヤトル
テーブルであり、この上面にはこの実施例におい
ては第２図に示すように３台の組立ヘツド２５…
が同一方向に並設されている。そして、このシヤ
トルテーブル２４はたとえばエヤシリンダ２６に
よつて往復運動できるように構成されている。そ
して、この組立ヘツド２５…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。この各組立ヘツド２５…は同一構造であるた
め、その１台について説明すると、第３図に示す
ように構成されている。すなわち、２７は工具把
持具である。この工具把持具２７の把持具本体２
８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３３は前記回転
ドラム３０の内部に設けられた油圧シリンダ３４
のピストン３５と連結されているとともに、前記
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１１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を介してナツトランナ４０が設けられて
いる。このナツトランナ４０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。

つぎに、前記第１の工具自動交換装置（以下第
１のATCという）２２について第２図を参照し
て説明すると、４５は工具交換アームであり、こ
の長手方向中間部がロータリエヤシリンダ４６の
回転軸４７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４８が前記組立ヘツド２５に対向し、他方
のクランパ４９が工具マガジン５の工具受渡しポ
ジシヨン５ａに対向してそれぞれの位置にある刃
部モジユール１３，１３を把持することができる
ようになつている。また、前記第２の工具自動交
換装置（以下第２のATCという）２３について
説明すると、５０は工具交換アームであり、この
長手方向中間部がロータリエヤシリンダ５１の回
転軸５２に装着されている。この工具交換アーム
５０の両端には第３図に示すモジユラ工具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５３，５４が設けられている。そし
て、この工具交換アーム５０は回転軸５２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５３が前記マシニングセンタ本
体１の主軸２に対向し、他方のクランパ５４が組
立ヘツド２５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、つぎに別の新しい使用予定の
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返却予定の
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２１および第１のATC２２、第２のATC２
３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すなわ
ち、つぎに使用予定工具、つまり刃部モジユール
１３を保持した工具ホルダ１０が工具授受ポジシ
ヨン５ａに位置決めされる。このとき、工具組立
装置２１の組立ヘツド２５の工具把持具２７には
モジユラ工具１１を構成するホルダモジユール１
２に刃部モジユール１３が装着されており、第１
のATC２２の工具交換アーム４５の回動によつ
て一方のクランパ４８が工具把持具２７に装着さ
れている使用済のモジユラ工具１１の刃部モジユ
ール１３に対向し、他方のクランパ４９は工具授
受ポジシヨン５ａに位置決めされたつぎに使用予
定の刃部モジユール１３に対向する。そして、そ
れぞれのクランパ４８，４９は刃部モジユール１
３，１３をクランプする。つぎに、工具交換アー
ム４５がロータリエヤシリンダ４６によつて前進
すると、使用済の刃部モジユール１３はホルダモ
ジユール１２から抜けるとともに、使用予定の刃
部モジユール１３は工具ホルダ１０から抜ける。
ここで、工具交換アーム４５が180゜回転すると、
使用予定の刃部モジユール１３は工具把持具２７
に対向し、使用済の刃部モジユール１３は工具ホ
ルダ１０に対向する。そして、再びロータリエヤ
シリンダ４６によつて工具交換アーム４５が後退
すると、使用済の刃部モジユール１３は工具ホル
ダ１０に格納され、使用予定の刃部モジユール１
３は工具把持具２７に装着されているホルダモジ
ユール１２に挿入される。つまり、刃部モジユー
ル１３の係合穴１８がホルダモジユール１２の係
合爪１７に係合する。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。

このようにしてモジユラ工具１１の組立が完了
すると、工具交換アーム４５は中立状態に復帰し
て待機し、つぎに第２のATC２３が作動する。
すなわち工具交換アーム５０の回動によつて一方
のクランパ５３が主軸２に装着されている使用済
のモジユラ工具１１に対向し、他方のクランパ５
４が工具組立装置２１の工具ヘツド２５に装着さ
れている使用予定のモジユラ工具１１に対向す
る。そして、工具交換アーム５０の一方のクラン
パ５３が主軸２に装着されているモジユラ工具１
１の鍔部１６を把持し、他方のクランパ５４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５１に
よつて工具交換アーム５０が前進すると、クラン
パ５３，５４に把持された新旧のモジユラ工具１
１，１１はそれぞれ主軸２および組立ヘツド２５
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２５から分離され
ると、工具交換アーム５０は回転軸５２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はその位置が置き換えられ、使用
予定つまり新のモジユラ工具１１は主軸２に対向
し、使用済つまり旧のモジユラ工具１１は組立ヘ
ツド２５に対向する。そして、ロータリエヤシリ
ンダ５１によつて工具交換アーム５０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２
５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２５に装着されたモジユラ工具１
１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５０は中立状態に戻り、組立ヘツド
２５のエヤシリンダ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１３とが分離可能となる。この状態で、
組立ヘツド２５の駆動機構３７が作動して回転ド
ラム３０を回転させると、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。そして、前述したように
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１
１の組立準備に入り、共通のホルダモジユール１
２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１
１を解体したり組立することができる。すなわ
ち、組立ヘツド２５はシヤトルテーブル２４に３
台並設されているため、エヤシリンダ２６によつ
てシヤトルテーブル２４を往復運動させることに
よつて第１のATC２２、第２のATC２３との受
渡し位置に組立ヘツド２５…を選択的に位置決め
することができる。したがつて、マシニングセン
タによつて加工中に次に使用するモジユラ工具１
１の組立をして工具組立装置２１の組立ヘツド２
５にストツクすることができるとともに、一度使
用したモジユラ工具１１を主軸２からいつたん取
り外し再び使用する予定のある場合には解体しな
いで組立ヘツド２５にストツクすることも可能で
あり、バツフアの役目をしている。

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、工具組立装置にシヤトルテーブルを設
け、この上面に複数の組立ヘツドを並設したが、
これに限定されず、第４図に示すように、ターレ
ツト５５を設け、このターレツト５５に複数台の
組立ヘツド２５…を設け、ターレツト５５の回転
によつて組立ヘツド２５…を選択するようにして
もよい。

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。さらに、工具組立装置に複数台の組立ヘツド
を設けたから、加工中に組立、解体ができるとと
もに、組立てたモジユラ工具をストツクすること
も可能であり、バツフア効果によつて組立、解体
の待ち時間のない能率的な加工ができるという効
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
工具自動交換装置を展開して示す平面図、第３図
は同じく組立ヘツドの縦断正面図、第４図は工具
組立装置の他の実施例を示す側面図、第５図はモ
ジユラ工具の側面図、第６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、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……工具組立装置、２２……第１の
ATC（第１の工具自動交換装置）、２３……第２
のATC（第２の工具自動交換装置）、２５……組
立ヘツド。

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
   軸を備えたマシニングセンタ本体と、交換される
   複数種類の前記刃部モジユールを格納する複数の
   工具ホルダを旋回移動可能に連結してなる工具マ
   ガジンと、この工具マガジンと前記マシニングセ
   ンタ本体との間に設けられ、前記モジユラ工具を
   構成する前記ホルダモジユールを把持する複数の
   組立ヘツドを有しこれら複数の組立ヘツドのうち
   所定の組立ヘツドを前記工具マガジンおよびマシ
   ニングセンタ本体との間で各モジユール、モジユ
   ラ工具を授受する位置に位置決めする駆動テーブ
   ルを有し、前記駆動テーブルにより位置決めされ
   た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を組立または解体す
   る工具組立装置と、この工具組立装置と前記工具
   マガジンとの間に設けられ前記工具マガジンに格
   納された使用予定の前記刃部モジユールと前記組
   立ヘツドに把持されている前記モジユラ工具の前
   記ホルダモジユールに装着されている使用済返却
   用の前記刃部モジユールとを交換する第１の工具
   自動交換装置と、前記組立ヘツドに把持されてた
   使用予定の前記モジユラ工具と前記マシニングセ
   ンタ本体の主軸に装着された使用済返却用の前記
   モジユラ工具とを交換する第２の工具自動交換装
   置とを有することを特徴とするマシニングセン
   タ。