JPH018272Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案は工作機械の自動工具交換装置に関し、
特に複数個の工具ソケツトを有したカートリツジ
を複数個収納した工具マガジンを２つ用い、これ
ら２つの工具マガジンを機械本体の周囲に設けて
主軸との間で多種の工具交換を迅速に遂行し得る
ようにした工作機械の自動工具交換装置に関す
る。

従来技術 自動工具交換装置を備えたマシニングセンタに
よつてワークの自動加工を行う場合には統一され
た寸法製品を効率よく加工することが要請され、
特に多品種小量生産に適したマシニングセンタに
おける工具交換装置に要求される性能として、工
具マガジンの工具収納本数が多くて多種の工具を
予め保有し得ること、工具交換に当つて工具交換
位置へ所望の工具を割出す時間が短いこと、工具
交換位置と主軸との間で工具を転送する時間が短
いこと等がある。このような性能要求に対し、円
板状工具マガジンやチエーン状工具マガジンは収
納工具本数を増加させると、必然的に工具割出し
時間が増加し、或いは工具マガジンを多層化して
各層の工具マガジンと主軸との間を工具交換アー
ムが走行して工具転送を行うものでは転送時間が
長くかかり、更に工具交換装置自体が大形化する
という点で不都合である。このような不都合に鑑
みて、複数の工具ソケツトを有するカートリツジ
を複数個、工具マガジン内に放射状に配設して工
具割出しをカートリツジ単位で遂行することによ
つて収納工具本数の増大と工具交換作用の迅速化
との両者を一気に達成するようにした工具交換装
置が既に提案されている（特願昭57−152600号）。

考案の開示 本考案の目的は上述したカートリツジを用いる
工具マガジンを２つ用いながら工具割出しと工具
転送の迅速性を維持ししかも２つの工具マガジン
からのカートリツジの割出し及び割出したカート
リツジからの所望工具と工具主軸との間の転送制
御等に複雑を構造を用いて製作の困難やコストの
徒な増加を来すことのないようにし得る構成を具
備した工作機械の工具交換装置を提供せんとする
ものである。このような考案目的に対し、本考案
によれば、複数個の工具ソケツトを有したカート
リツジを複数個収納した工具マガジンを用いた工
作機械の工具交換装置において、複数個のカート
リツジを放射状の配列で装填され、機械本体まわ
りで同一平面内の二位置に互いに所定距離隔てて
並設された円板形または長円板形の２つの工具マ
ガジンと、前記２つの工具マガジン間で一直線上
に掛け渡されて前記各工具マガジンから外向きに
移動される前記カートリツジを共通的に摺動案内
する直線案内路を有したカートリツジ案内装置
と、前記２つの工具マガジンのそれぞれに設けら
れて前記複数個のカートリツジの１つを前記カー
トリツジ案内装置の直線案内路に整列する位置に
各独立に割出すことができる工具マガジン割出し
装置と、前記カートリツジ案内装置の直線案内路
と整列した位置に割り出された前記工具マガジン
の各カートリツジを前記カートリツジ案内装置に
各別に移動させ前記直線案内路上に定められた唯
一の工具交換位置に所望の工具ソケツトを割り出
す１対のカートリツジ割出し装置と、前記工具交
換位置に割出された工具ソケツトの工具を機械の
工具主軸に転送し該工具主軸に装着されている工
具を前記工具交換位置に割出された工具ソケツト
に転送する唯一の工具転送装置とを備え、工具収
納本数の倍増を図りながら、唯一のカートリツジ
案内装置における直線路上に設定された工具交換
位置へ両方の工具マガジンから必要に応じて工具
を割出すようにして工具割出し時間や主軸との間
の工具転送時間は依然として一定時間内に維持し
得るものである。以下、本考案を添付図面に示す
実施例に基いて詳細に説明する。

第１図は本考案による工具交換装置の一実施例
として２つの長円板形工具マガジンを用いたもの
を具備したマシニングセンタの全体構成を示す側
面図である。また第２図は第１図の−線に沿
う断面図で工具マガジン割出し装置の構成実施例
を示したものである。第１図において、マシニン
グセンタはベース１０ａ上に機体１２とコラム１
４とを有し、このコラム１４に主軸１６を有した
主軸頭１８がＹ軸駆動モータ２０によつてＹ軸方
向に移動可能に取付けられている。また主軸頭１
８はＹ軸方向と直交して主軸１６の軸心方向に一
致するＺ軸方向に機体１２の側部のＺ軸駆動モー
タ（図示なし）によつて移動可能に形成され、更
に主軸１６が主軸モータ（図示なし）によつて回
転し、該主軸１６に装着された工具Ｔを切削回転
させるように構成されている。またベース１０ａ
と一体のベース１０ｂ上にはテーブル２４がＸ軸
駆動モータ２６によつて第１図の紙面に垂直なＸ
軸方向に移動可能に取付けられ、このテーブル２
４の上部にはワークＷが固定されたパレツト２８
が着脱自在に載設され、上述した主軸頭１８の
Ｙ，Ｚ軸方向移動とテーブル２４のＸ軸方向移動
とによつてワークＷに対して工具Ｔを位置決め
し、所望の機械加工を達成する。上述したパレツ
ト２８は公知の自動パレツト交換装置３０によつ
てパレツト台との間で交換が行われ、加工済ワー
クＷと次の加工前ワークＷとの交換を達成するよ
うに構成されている。勿論、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の
各駆動モータはそれぞれ図示されていない公知の
数値制御（NC）装置によつてその作動が制御さ
れ、また自動パレツト交換装置３０のパレツト交
換動作もNC装置によつて制御される。

他方、機体１２において、主軸１６に対し側面
部に２つの工具マガジン３８，４０が同一平面内
おいて上・下に並設された配置によつて設けられ
ている。この二つの工具マガジン３８，４０は図
示のように長円形状の案内基板４２ａ，４２ｂを
有し、この案内基板４２ａ，４２ｂ内に複数のカ
ートリツジ受け４４が長円軌道に沿つて巡回移動
可能に収納されている。このカートリツジ受け４
４の長円軌道に沿う巡回移動は、長円の２つの焦
点に配設した１対の駆動、従動スプロケツト車と
それらに巻回した無端形状のチエーンとによつて
形成した公知の無端軌道装置（図示略）におい
て、その走行チエーンに所定のピツチでカートリ
ツジ受け４４を放射状に配置し、駆動スプロケツ
ト車を機械制御装置（図示なし）によつて回転駆
動することにより、チエーンと共に上記長円軌道
に沿つてカートリツジ受け４４を一斉走行させて
行うものである。また、両工具マガジン３８，４
０には予め設定したカートリツジ送入出口４６，
４８が具備されており、このカートリツジ送入出
口４６，４８にはカートリツジ引込み路５０，５
２の各一端が接続され、該カートリツジ引込み路
５０，５２は機体１２の端縁まで延び、カートリ
ツジ５４が案内される。カートリツジ引込み路５
０，５２へ案内されたカートリツジ５４内の工具
Ｔを抜き取つたりまた新しい工具を挿入したりす
ることができるように形成されている。さて、カ
ートリツジ送入出口４６，４８ではカートリツジ
５４をそれぞれの工具マガジン３８，４０におけ
るカートリツジ受け４４内へ装填したり、或いは
カートリツジ受け４４からカートリツジ５４を抜
き取る操作が、例えばシリンダ装置等を用いたカ
ートリツジ入替え手段によつて達成される構成が
設けられており、このカートリツジ入替え手段に
ついては例えば先の特願昭57−152600号に詳述さ
れている。また各カートリツジ５４には複数（図
示例では３つ）の工具ソケツト５６が収納されて
おり、従つて同数の種々の切削工具Ｔが収納され
ているのである。従つていま工具マガジン３８又
は４０に収納されるカートリツジ５４の数をｎ
個、各カートリツジ５４に収納される工具数をｍ
本とすれば、ｎ×ｍ本の工具Ｔが一台の工具マガ
ジンに装填可能となつており、両工具マガジン３
８，４０が同じ形状、寸法であれば、総数で２×
ｎ×ｍ本の多数の工具Ｔを収納できるのである。

両工具マガジン３８，４０の間にはカートリツ
ジ案内装置６０が設けられており、このカートリ
ツジ案内装置６０は両工具マガジン３８，４０と
同一平面内に配設された直線案内路５８を有し、
この直線案内路５８の両端にはそれぞれ工具マガ
ジン３８，４０の長円形案内基板４２ａ，４２ｂ
の所定位置にカートリツジ５４の授受が可能な開
口６２ａ，６２ｂが形成されている。従つて、こ
の直線案内路５８に整列する位置に到達したカー
トリツジ受け４４と直線案内路５８との間では開
口６２ａ又は６２ｂを介してカートリツジ５４の
授受が行えるもので、後述するカートリツジ割出
し装置によつて工具マガジン３８又は工具マガジ
ン４０からカートリツジ案内装置６０の直線案内
路５８で案内されて、カートリツジ５４が移送さ
れるのである。そして、このカートリツジ案内装
置６０の直線案内路５８中の所定位置が後述する
工具交換位置となつている。ここで工具マガジン
３８又は４０において、所望の工具Ｔが装填され
ている所望のカートリツジ５４を既述の長円巡回
軌道において、カートリツジ案内装置６０の直線
案内路５８と整列する位置、すなわち、開口６２
ａ又は６２ｂに臨む位置へ割出すには、既述のモ
ータ駆動の無端軌道装置を機械制御装置によつて
制御すれば良いことは、従来の工具マガジンにお
ける割出し装置と同一であり、つまり、モータ駆
動の上記無端軌道装置がそれぞれの工具マガジン
３８，４０における工具マガジン割出し装置を形
成し、また両工具マガジン３８，４０の各工具マ
ガジン割出し装置が互いに独立に動作できること
は言うまでもない。

さて、機体１２において、コラム１４の側部に
は工具転送装置８０が設けられており、この工具
転送装置８０は公知の自動工具交換装置における
工具転送装置と同様の構成、作用を有するもの
で、両端に工具グリツパを有した工具交換アーム
８２が転送台８４に水平軸線８６のまわりに回転
可能にまた同水平軸線８６の方向に前・後進可能
に保持され、また該転送台８４が旋回台８８に対
して縦軸線９０のまわりに旋回可能に保持された
構成を有している。そして転送台８４の旋回動作
によつて工具交換アーム８２は上述したカートリ
ツジ案内装置６０の直線案内路５８に接近し、ま
たコラム１４上の主軸頭１８に接近する。カート
リツジ案内装置６０の直線案内路５８に接近した
位置では、後述のカートリツジ割出し装置によつ
て直線案内路５８にいずれかの工具マガジン３８
又は４０から摺動移送されたカートリツジ５４に
装填されている工具の１つを空の工具グリツパに
受け取り、またカートリツジ５４の空の工具ソケ
ツト５６に主軸１６から転送した工具を戻す作用
が、上述した工具交換アーム８２の水平軸線８６
まわりの回転と前進、後退動作とを利用して遂行
される。つまり、このようにカートリツジ５４に
対する新、旧工具の授受作用がおこなわれる直線
案内路５８上の位置９２が工具交換位置である。

また工具交換アーム８２が転送台８４の旋回に
よつてコラム上の主軸頭１８に接近した位置で
は、同じく該工具交換アーム８２の水平軸線８６
まわりの回転と前進、後退動作とを利用して、主
軸１６に装填されている旧工具と先にカートリツ
ジ５４から受け取つた新工具との差し替えが行わ
れるのである。なお、主軸１６に対する工具の差
し替えに当つては、主軸頭１８のＹ軸方向、Ｚ軸
方向の動作により工具転送装置８０との工具転送
に最適な予め定めた転送位置に主軸１６が位置決
めされる。

次に第２図を参照してカートリツジ割出し装置
に就いて説明する。このカートリツジ割出し装置
６６は工具マガジン３８，４０、カートリツジ案
内装置６０の背部に設けられており、本実施例で
は各工具マガジン３８，４０にそれぞれ別個に１
つのカートリツジ割出し装置６６が設けられてい
る。各カートリツジ割出し装置６６はそれぞれの
工具マガジン３８，４０における案内基板４２
ａ，４２ｂに固定されたカートリツジ割出しモー
タ６８と、このカートリツジ割出しモータ６８の
出力軸に結合されてカートリツジ案内装置６０の
直線案内路５８と整列した直線方向に延びている
送りねじ７０と、この送りねじ７０を回転可能に
軸承すべく案内基板４２ａ，４２ｂに取付けられ
ている回転軸受７２と、上記送りねじ７０にねじ
係合した可動ナツト７４を有した割出し杆７６と
を具備して構成されており、上記割出し杆７６の
先端には爪７６ａが案内基板４２ａ，４２ｂとは
反対の方向に突出形成されている。

上述の構成を具備したカートリツジ割出し装置
によれば、カートリツジ割出しモータ６８の正逆
両回転作動によつて送りねじ７０が正逆両方向に
回転するから、この送りねじ７０に螺合された可
動ナツト７４とこの可動ナツト７４と一体の割出
し杆７６はカートリツジ案内装置６０の背部でそ
の直線案内路５８と整列した方向に前進又は後退
する。そして後退位置では第２図に実線で図示さ
れているように工具マガジン３８又は４０におけ
る開口６２ａ又は６２ｂに割出されてるカートリ
ツジ５４の背部に位置し、各カートリツジ５４の
背部にカートリツジ横幅方向の全幅に亘る切り欠
き形状に形成された凹部５５へ上記爪７６ａが係
合する。このカートリツジ５４の凹部５５と割出
し杆７６の爪７６ａとの係合は各カートリツジ５
４が長円軌道に沿つてカートリツジ案内装置６０
と整列する位置に割出されるときに予め割出し杆
７６が上記後退位置へ位置決めされていることに
よつて自動的に達成されるのである。このように
して後退位置で割出し杆７６の爪７６ａに凹部５
５が係合したカートリツジ５４は、該割出し杆７
６が前進移動すると、工具マガジン３８又は４０
から外方に向けて送り出され、開口６２ａ又は６
２ｂを経てカートリツジ案内装置６０の直線路５
８上へ摺動案内されるのである。第２図に直線案
内路５８へ割出し杆７６によつて送り出されたカ
ートリツジ５４とそのカートリツジ５４の工具ソ
ケツトに収納された工具Ｔとが破線で図示されて
いる。なお、カートリツジ５４は工具マガジン３
８と４０のいずれに装填されてもそれぞれのカー
トリツジ割出し装置６６の割出し杆７６と係合し
得るように２つの凹部５５が形成されており、こ
のように２つの凹部５５を形成しておけばまた各
カートリツジ５４をその前後端部を逆にして各工
具マガジン３８又は４０におけるカートリツジ受
け４４に装着したときにもカートリツジ割出し杆
７６の爪７６ａに対してマガジン割出し動作の際
にうまく係合することができるのである。このよ
うなカートリツジ割出し装置６６の前後進動作は
その前進動作量、つまり各工具マガジン３８又は
４０からカートリツジ案内装置６０の直線案内路
５８へのカートリツジ５４の移動量を割出しモー
タ６８の回転量制御を介して適正に設定すれば、
カートリツジ５４に収納されている複数の工具Ｔ
のいずれのものでも既述した工具転送装置８０に
工具受け渡しを行う工具交換位置９２（第１図参
照）へ割出すことができる。なお、上述したカー
トリツジ割出し装置６６はその割出し杆７６の前
進後退におけるストローク量を充分に取るように
予め設計製造すれば、カートリツジ５４を必要に
応じて一方の工具マガジン３８から他方の工具マ
ガジン４０へ或いはこの逆に移し替えることもで
きる。また充分に長いストローク量を有するカー
トリツジ割出し装置６６を用いれば、１つのカー
トリツジ割出し装置６６によつて２つの工具マガ
ジン３８，４０からカートリツジ５４をカートリ
ツジ案内装置６０へ摺動案内することも可能であ
ることは容易に理解できるであろう。

カートリツジ割出し装置６６によつて上述のよ
うに割出されたカートリツジ５４に対しては既述
のようにして工具転送装置８０による主軸１６と
の間の工具差し替え作用が行われる。

以上、本考案の１実施例による工具交換装置に
就いて説明したが、工具マガジン３８，４０をこ
の実施例の長円板形状のマガジンに替えて、既述
した特願昭57−152600号に本出願人が開示した円
板形状の工具マガジンを２つ用いた実施例を構成
することも容易に達成することができる。なお、
円板形状の工具マガジンを２つ用いる場合には各
工具マガジンのマガジン割出し装置はチエーンを
利用した無端駆道装置に替えて公知のピニオン、
内歯歯車とで構成した歯車駆動装置によつて形成
される。

考案の効果 以上説明した本考案の工具交換装置によれば、
工具マガジンを工作機械側面位置に互いに所定距
離隔てた定位置に２個設け、しかも各工具マガジ
ンには複数の工具を各収納した複数のカートリツ
ジが装填されるので、一台の工作機械に対する工
具収納本数を倍増することが可能となり、しかも
工具転送装置は従来と同様の構成、作用を有する
ものを一台使用して工具交換を行えるので、一定
の工具転送時間で多種の工具を交換させることが
可能で、多品種小量生産形のマシニングセンタに
適用すると大きな威力を発揮できる。

また、２つの工具マガジン間に一直線に掛け渡
した２つの工具マガジンから共通的にカートリツ
ジを摺動案内する直線案内路を設け、その上の一
位置に工具交換位置を設定したから上記１台の工
具転送装置は、何れの工具マガジンに対しても共
通の動作制御で工具の交換と転送を達成し得ると
言う有利を享受できるのである。

また、工具交換位置へのカートリツジ割出し時
間は工具マガジンが１個の場合より増大すること
はない。故に工具の交換順序が両工具マガジンに
対して交互に工具交換されるように予め工具を両
工具マガジンに収納させておけば、一方の工具マ
ガジンの工具を交換して機械加工を遂行している
間に他方の工具マガジンに装填されている次工程
の工具が収納されたカートリツジの割出し動作を
遂行できるから、工具交換作用におけるカートリ
ツジの割出し時間は殆んど無視でき、極めて効率
が良い。

更に２つの工具マガジンを交互に使い分けるよ
うに予め工具の収納配置を選定しておけば、一方
の工具マガジンでワークに対し所望の加工工程を
順次に工具交換によつて遂行する間に次工程用の
工具を他方の工具マガジンに収納準備することが
可能となり、従つて加工工程の転換の間の加工休
止時間を著しく減少させて加工能率の向上に寄与
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による工作機械の工具交換装置
の一実施例を具備したマシニングセンタの全体構
成を示す側面図、第２図は同実施例におけるカー
トリツジ割出し装置の構成を示す第１図の−
線に沿う略示断面図。 １２……機体、１４……コラム、１６……主
軸、１８……主軸頭、２４……テーブル、２８…
…パレツト、３８，４０……工具マガジン、４２
ａ，４２ｂ……案内基板、４４……カートリツジ
受け、５４……カートリツジ、５６……工具ソケ
ツト、５８……直線案内路、６０……カートリツ
ジ案内装置、６２ａ，６２ｂ……開口、６６……
カートリツジ割出し装置、８０……工具転送装
置、８２……工具交換アーム。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 複数個の工具ソケツトを有したカートリツジ
   を複数個収納した工具マガジンを用いた工作機
   械の工具交換装置において、複数個のカートリ
   ツジを放射状の配列で装填され、機械本体まわ
   りで同一平面内の二位置に互いに所定距離隔て
   て並設された円板形または長円板形の２つの工
   具マガジンと、前記２つの工具マガジン間で一
   直線上に掛け渡されて前記各工具マガジンから
   外向きに移動される前記カートリツジを共通的
   に摺動案内する直線案内路を有したカートリツ
   ジ案内装置と、前記２つの工具マガジンのそれ
   ぞれに設けられて前記複数個のカートリツジの
   １つを前記カートリツジ案内装置の直線案内路
   に整列する位置に各独立に割出すことができる
   工具マガジン割出し装置と、前記カートリツジ
   案内装置の直線案内路と整列した安置に割り出
   された前記工具マガジンの各カートリツジを前
   記カートリツジ案内装置に各別に移動させ前記
   直線案内路上に定められた唯一の工具交換位置
   に所望の工具ソケツトを割り出す１対のカート
   リツジ割出し装置と、前記工具交換位置に割出
   された工具ソケツトの工具を機械の工具主軸に
   転送し該工具主軸に装着されている工具を前記
   工具交換位置に割出された工具ソケツトに転送
   する唯一の工具転送装置とを備えたことを特徴
   とする工作機械の工具交換装置。 ２ 実用新案登録請求の範囲第１項に記載の工具
   交換装置において、前記カートリツジ割出し装
   置は、前記２つの工具マガジンのそれぞれから
   前記カートリツジを前記カートリツジ案内装置
   の直線案内路に各別に移動させる１対の割出し
   杆を有して成る工作機械の工具交換装置。