JPH0350655B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は大径または重量の大なる工具（以下単
に大径工具という）のための工具交換装置を備え
た工作機械に関する。

（従来技術） 従来の工具交換装置を備えた工作機械、例えば
ベツド上のコラムに工具を着脱可能に装着する主
軸を水平軸線の回りに回転可能に軸承した主軸ヘ
ツドを上下移動可能に設けると共に前記ベツド上
の前記主軸ヘツドと間隔を置いて対向する位置に
ワークを支持するテーブルを設け、前記コラムの
側方に多数の小径工具を小径工具取出位置に割出
し可能に保持する第１工具貯蔵マガジンを設置
し、前記第１工具貯蔵マガジンと前記主軸ヘツド
との間には両者間で工具を交換する工具交換ユニ
ツトを設けた工作機械においては、その工具貯蔵
マガジンに大径工具を収納することは次の理由に
より困難であつた。

(1) 工具を貯蔵するために並んで設けた工具ソケ
ツトのピツチが比較的小さいので、収納する工
具の径の制限を受ける。

(2) 重量の大なる工具をその回転軸線を水平とし
てテーパ面を介して工具ソケツトにより支持す
ることは離脱防止機構を備えているとはいえ脱
落のおそれが増大する。

(3) 交換アームの回転により工具を交換する際に
工具に遠心力が作用するので、工具の重量が大
となれば遠心力が増加し脱落のおそれが増大す
る。

かかる難点を除くために、従来より工作機械の
テーブル上に複数の大径工具を保管する大径工具
専用ラツクを設け、テーブルの送り移動を利用し
て大径工具を交換するようにしたものがある。し
かし、これは工作機械のテーブル上に大径工具専
用ラツクを設けるので次のような難点を有してい
た。

(4) テーブル上の作業スペースを狭くする。

(5) 大径工具の収納本数が少数に制限される。

(6) 加工の際の切粉等が飛散して保管中の大径工
具に付着し、大径工具の主軸への装着の際など
の障害となる。

（発明の目的） 本発明は小径工具交換装置の他に大径工具の貯
蔵保管に適した大径工具交換装置を工作機械に設
置して上述の(1)〜(6)の難点を除くことを目的とす
る。

（発明の構成） この目的達成のため、本発明は前述の工具交換
装置を備えた工作機械において、前記ベツドの一
側の床面に多数の工具ソケツトを該工具ソケツト
に装着された工具の回転軸線が鉛直方向となる状
態で貯蔵し該工具ソケツトを制御信号に従つて大
径工具取出位置に割出す第２工具貯蔵マガジンを
設置し、該第２工具貯蔵マガジンに該大径工具取
出位置にある工具ソケツトを支持して該工具ソケ
ツトに装着された工具の回転軸線が前記主軸と平
行となるように転倒させる起立転倒装置を設け、
前記起立転倒装置に隣接する位置に工具移送装置
を設置し、この工具移送装置には、前記転倒され
た工具ソケツト上の工具を水平状態で支持する工
具把持部を有する工具サポートと、該工具サポー
トを前記主軸あるいは第２工具貯蔵マガジンに対
して相対的に前記主軸と平行な方向に移動させる
手段と、前記工具サポートを前記主軸と前記第２
工具貯蔵マガジンとの間において前記主軸と直交
する水平方向に往復移動させる手段を設けたこと
を特徴とする大径工具交換装置を備えるようにし
たものである。

（発明の効果） かかる本発明は、工具の回転軸線が鉛直となる
状態で貯蔵する大径工具用の第２工具貯蔵マガジ
ン備えたので多数の大径工具を安定して保管する
ことができ、起立転倒装置により大径工具の軸線
を主軸と平行にした後平行移動のみをおこなうア
ーム先端の工具サポートにより大径工具を移送し
て交換するようにしたので交換時に工具に遠心力
作用させることがなく、従つて大径工具を途中で
脱落させることなく確実に主軸に装着することが
でき、また大径工具交換装置を床面に設置したも
のでテーブル上の作業スペースを占有することも
なく切粉が貯蔵中の大径工具に付着するおそれも
ない。

（実施例） 第１図〜第９図に示す一実施例により、先ず本
発明の概要を説明する。第１図〜第３図に示す如
く、工作機械１０のコラム１２の一側に小径工具
を収納する第１工具収納マガジン２０を設け、制
御信号により必要な工具を小径工具取出位置Ｐ１
（第１図参照）に割出し、工具交換ユニツト３０
により主軸１５に装着された工具と交換する。工
具交換ユニツトは回転（図示Ｒ）かつ軸方向移動
（図示Ｓ）可能な交換アーム３１の先端３１ａで
工具を把持し、水平方向で90度旋回（図示Ｑ）し
て工具の交換をおこなう。以上の工具交換装置は
従来公知のものと変りない。本実施例では次の大
径工具交換装置を有している。第１工具貯蔵マガ
ジン２０の下部に隣接して大径工具を収納する第
２工具貯蔵マガジン６０を床面上に設け、制御信
号により必要な工具を大径工具取出位置Ｐ２（第
２図参照）に割出す。第２工具貯蔵マガジンは大
径工具を安定して収納するため工具の軸線を鉛直
方向としてあり、大径工具取出位置Ｐ２において
起立転倒装置（第５図〜第７図）により工具の軸
線が主軸１５と平行になるよう転倒し、工具移送
装置４０（詳細は第８図、第９図）先端の工具サ
ポート５３に工具を支持させる。工具移送装置４
０は工具を大径工具ソケツト７０より離脱し（第
９図Ｗ方向運動）、これを主軸ヘツド１３に対向
する位置に移送し（Ｕ方向運動）、シフト運動
（第８図Ｖ方向）と着脱運動（Ｗ方向）および主
軸ヘツド１３の上下運動（Ｙ方向）の協動により
主軸１５に装着された工具と交換し、再び工具を
大径工具取出位置Ｐ２にもどす。

以上が本実施例の概要である。次に詳細につき
説明する。

第１図〜第３図に示す如く、工作機械１０のベ
ツド１１上にコラム１２を前後方向（第２図Ｚ方
向）移動可能に装架し、このコラム１２に主軸ヘ
ツド１３を上下方向（第３Ｙ方向）移動可能に装
架する。主軸ヘツド１３には工具を着脱可能に装
着する主軸１５を前後方向水平軸線の回りに回転
可能に軸承する。コラム１２の前方には間隔をお
いてテーブル１４を左右方向（第２図Ｘ方向）移
動可能にベツド１１上に装架し、ワークを支持す
るパレツト１６を所定位置にクランプする。

コラム１２の主軸１５とほぼ平行な側面１２ａ
に沿つて小径工具を収納する第１工具貯蔵マガジ
ン２０を設置する。第１工具貯蔵マガジン２０の
マガジンフレーム２１には水平軸線回りに回転す
る第１駆動スプロケツト２２と第１従動スプロケ
ツト２３とにより第１マガジンチエーン２４を巻
張する。第４図に示す如く、第１マガジンチエー
ン２４は、小径工具を固着した小径工具ホルダ２
６を同軸に着脱自在に装着する小径工具ソケツト
２５を、その軸線が主軸１５と直交する水平方向
となるよう、等間隔に支持する。第１駆動スプロ
ケツト２２は第１駆動ギヤ２７を介して第１工具
マガジン駆動モータ（図示せず）により駆動さ
れ、制御信号に応じて所定の工具を装着した小径
工具ソケツト２５を小径工具取出位置Ｐ１に割出
す。小径工具用の工具交換ユニツト３０は水平軸
線の回りに回動（図示Ｒ）かつ軸方向伸縮（図示
Ｓ）可能な交換アーム３１を備え、枢動３２を介
して水平面内で旋回可能に第１工具マガジンフレ
ーム２１により支持される。工具交換ユニツト３
０は、第４図の実線図示の位置において交換アー
ム３１を回動して先端の一方に把持爪３１ａによ
り小径工具取出位置Ｐ１にある小径工具ホルダ２
６の環状溝２６ａを把持した後、軸方向に伸びて
工具ホルダ２６と共に所定の工具を工具ソケツト
２５より離脱する。次いで工具交換ユニツト３０
は旋回用シリンダ３３により、第４図のＱ方向に
90度旋回し、２点鎖線の位置において停止する。
この位置において工具交換ユニツト３０は交換ア
ーム３１の回動と伸縮の組み合せにより、使用済
の工具が固着された工具ホルダ２６′を主軸１５
より離脱し、所定の工具を工具ホルダ２６と共に
主軸１５に装着する。次いで工具交換ユニツト３
０は旋回用シリンダ３３により第４図の実線位置
にもどり、工具ホルダ２６′を工具と共に小径工
具取出位置Ｐ１にある工具ソケツト２５にもどし
て装着する。もどして装着する工具ソケツトは元
の所定の工具ホルダ２６が装着されていた工具ソ
ケツトでもよいし、それとは別の工具ソケツトで
もよい。

大径工具用の第２工具貯蔵マガジン６０は、第
１図および第２図に示す如く、第１工具貯蔵マガ
ジン２０の下部に隣接して、コラム１２とは反対
側の床面に設置する。第２工具貯蔵マガジン６０
のマガジンベース６１の四隅には夫々鉛直軸線回
りに回転する１個の第２駆動スプロケツト６３と
３個の第２従動スプロケツト６４が軸支され、此
等スプロケツト６３、６４には水平面内で周回可
能に無端状の第２マガジンチエーン６５が巻張さ
れる。マガジンチエーン６５の４辺のうちの１辺
６５ｃは主軸１５と直交させ、第１工具貯蔵マガ
ジン２０の工具交換ユニツト３０を設けた一側と
ぼぼ整列させる。第２工具マガジンベース６１に
は第５図および第６図に示す如く、第２マガジン
チエーン６５の下側に沿つて第２工具マガジンフ
レーム６２を固定し、第２工具マガジンフレーム
６２にはその外側に沿つて、第２マガジンチエー
ン６５の下面とほぼ同じ高さのガイドレール６７
をレール支持板６８を介して取付ける。第２マガ
ジンチエーン６５には等間隔をおいて、上側には
外向の水平突出部６５ａを、下側には下方突出部
６５ｂを備えたリンクを設け、水平突出部６５ａ
に外向Ｕ字状の保持部材６６を固定する。以上の
構成により第２マガジンチエーン６５の周回に際
して、下方突出部６５ｂの下端は第２工具マガジ
ンフレーム６２の上を、保持部材６６はガイドレ
ールの上を摺動する。

大径工具を固定した大径工具ホルダ７３を同軸
かつ着脱可能に装着した大径工具ソケツト７０は
その軸線が鉛直となるようにその両側の平面部７
０ａを介して保持部材６６により保持され、第２
マガジンチエーン６５の周囲と共に移動する。大
径工具ソケツト７０は平面部７０ａと直交する一
側に並んだ２つのローラ７１と、ローラ７１の間
の下方とその反対側の２つのローラ７２を有して
いる。大径工具ソケツト７０はローラ７１を介し
てガイドレール６７により支持される。大径工具
ソケツト７０のガイドレール６７と反対側上部に
はガイドレール６７と平行にガイド６９を設け、
またローラ７２の一方をガイドレール６７の下面
に近付けて大径工具ソケツト７０の外方および上
方への離脱を防止する。第２駆動スプロケツト６
３は第２工具マガジン駆動モータ（図示せず）に
より駆動され、制御信号に応じて所定の大径工具
を装着した大径工具ソケツト７０を、第２マガジ
ンチエーン６５の一辺６５ａに沿つた大径工具取
出位置Ｐ２に割出す。

大径工具取出位置Ｐ２においては、第５図〜第
７図に示す如く第２工具マガジンフレーム６２、
ガイドレール６７およびガイド６９を中断しその
間に起立転倒装置８０を設置する。起立転倒装置
８０の支持体８１は第２工具マガジンベース６１
上に固定され、主軸１５と平行な両側壁８１ａ、
８１ｂを備え、主軸１５と直交する水平の枢支ピ
ン８３を介して旋回体８２を回動自在に支持す
る。第２工具マガジンベース６１にはブラケツト
８６を介して姿勢変更用シリンダ８４およびこれ
により軸動する作動ロツド８５を支持し、作動ロ
ツド８５先端の案内溝８５ａを旋回体８２下部の
突出部８２ｃの係合ローラ８２ｄに係合させ、姿
勢変更用シリンダ８４により旋回体８２を起立位
置（第６図２点鎖線図示）と転倒装置（第６図実
線図示）の間で回動する。旋回体８２には大径工
具ソケツト７０を収納する凹部８２ｅが設けら
れ、その深さおよび巾は第６図の紙面垂直方向に
おいて一様である。支持体８１の両側壁８１ａ、
８１ｂには旋回体８２の起立位置において凹部８
２ｅに連なる切り欠き８１ｃを設ける。凹部８２
ｅには大径工具ソケツト７０の２つのローラ７２
を通過させる２つの溝８２ａを設ける。旋回体８
２の起立状態においては、第２マガジンチエーン
６５の周回に伴い、大径工具ソケツト７０の下半
部は切り欠き８１ｃおよび凹部８２ｅを通過し、
保持部材６６およびローラ７１はガイドレール６
７より旋回体８２の上端面８２ｂに乗り移つて通
過し、ローラ７２は溝８２ａ内を通過する。大径
工具取出位置Ｐ２に割出された大径工具ソケツト
７０の下半部は凹部８２ｅ内に、ローラ７２は溝
８２ａ内に位置して停止する。この状態において
姿勢変更用シリンダ８４により旋回体８２を転倒
位置にすれば、第６図の実線に示す如く、大径工
具ソケツト７０は主軸１５と平行となり、これに
装着された大径工具ホルダ７３の環状溝７３ａが
後述の工具サポート５３の工具支持面５３ａに支
持される。転倒された大径工具ソケツト７０は、
溝８２ａと係合しているローラ７２により軸方向
の移動は拘束され、半径方向の移動は支持体８１
と旋回体８２により拘束される。

次に転倒された大径工具ソケツト７０に装着さ
れた大径工具ホルダ７３とそれに固着された大径
工具を主軸１５に装着されている大径工具ホルダ
とそれに固着された使用済の大径工具と交換する
工具移送装置４０につき説明する。第１図〜第３
図に示すように、工具移送装置４０は第２工具貯
蔵マガジン６０の第２マガジンチエーン６５の一
辺６５ｃに沿つて、主軸ヘツド１３とテーブル１
４の間の一側に設置する。一体の延長部４１ａを
有する固定台４１を第１および第２工具貯蔵マガ
ジン２０，６０とほぼ同長にわたつて床面上に設
置し、その上にほぼ同長の２本のリニヤモーシヨ
ンガイド等の案内部材４２を固定し、移動台４３
を案内部材４２により主軸１５と直交する水平方
向Ｕに移動自在に支持する。第８図、第９図に示
すように移動台４３は送りねじ４４により移動さ
れ、Ｕ方向の移動ストロークは固定台４１の両端
の調整可能なストツパ４５，４６により定められ
る。移動台４３は案内部材４２と平行な２本のシ
フト案内ロツド４７によりシフト台４８をＶ方向
に案内する。シフト台４８は、主軸１５と平行な
２本の着脱案内ロツド５０を介して、案内部材４
２と平行で主軸ヘツド１３に向けて延びるアーム
５１を支持し、Ｗ方向に案内する。アーム５１先
端部の上側に固定された工具サポート５３にはＶ
方向に沿つて２つの工具把持部Ｇ１，Ｇ２を設け
る。工具把持部Ｇ１，Ｇ２は工具サポート５３上
側に設けた、大径工具ホルダ７３の環状溝７３ａ
に係合してこれを支持する工具支持面５３ａ，５
３ｂと、支持された工具ホルダの脱落を防止する
押圧部材５４ａ，５４ｂよりなる。アーム５１は
着脱用シリンダ５２によりシフト台４８に対しＷ
方向に移動されそのストロークは大径工具ホルダ
７３を主軸１５および大径工具ソケツト７０に着
脱するに必要な長さであり、シフト台４８はシフ
ト用シリンダ４９により移動台４３に対しＶ方向
に移動されそのストロークは２つの工具把持部Ｇ
１，Ｇ２の間隔と同一であり、送りねじ４４によ
りＵ方向に移動される移動台４３のストロークは
主軸１５の中心線と大径工具取出位置Ｐ２の中心
の間の水平距離である。

第２図、第３図および第８図に示す待機位置に
おいて、大径工具取出位置にある大径工具ソケツ
ト７０が旋回体８２により転倒状態となれば、こ
れに装着された大径工具ホルダ７３の環状溝７３
ａが工具サポート５３の工具支持面５３ａに支持
され押圧部材５４ａにより把持される。次に着脱
用シリンダ５２により工具サポート５３は第２図
第９図においてＷ方向右向に移動し、大径工具ホ
ルダ７３は大径工具ソケツト７０より離脱する。
次に送りねじ４４により移動台４３を第３図、第
８図においてＵ方向右向に、シフト用シリンダ４
９によりシフト台４８をＶ方向右向に移動すれ
ば、工具把持部Ｇ２は主軸１５の軸線を含む鉛直
面上に位置する。なお、コラム１２は予めＺ方向
で所定の大径工具交換位置をとり、主軸ヘツド１
３は所定の大径工具交換位置より高い位置をとる
ものとする。この状態において脱着用シリンダ５
２により工具サポート５３をＷ方向で元に戻し、
主軸ヘツド１３を所定の大径工具交換位置まで下
げれば、主軸１５に装着されていた使用済大径工
具の大径工具ホルダの環状溝が工具サポート５３
の工具把持部５３ｂに支持され押圧部材５４ｂに
より把持される。次に着脱用シリンダ５２により
工具サポート５３を第２図、第９図においてＷ方
向右方に移動すれば使用済大径工具とその大径工
具ホルダは主軸１５より離脱される。次いでシフ
ト用シリンダ４９によりシフト台４８を元に戻せ
ば工具把持部Ｇ１に把持された所定の大径工具を
固定した大径工具ホルダ７３は主軸１５と同軸に
位置し、着脱用シリンダ５２により工具サポート
５３を元に戻せば工具把持部Ｇ１に把持された大
径工具ホルダ７３は主軸１５に装着される。主軸
ヘツド１３を上昇させて大径工具ホルダ７３を工
具把持部Ｇ１より離脱させた後、逆の操作により
工具把持部Ｇ２にある使用済みの工具とその大径
工具ホルダを第２工具貯蔵マガジン６０に戻せば
大径工具の交換は完了する。使用済みの大径工具
を戻して装着する大径工具ソケツトは、新たに主
軸１５に装着された大径工具が装着されていた大
径工具ソケツトでもよいし、それとは別の大径工
具ソケツトでもよい。

上記の実施例では小径工具問および大径工具問
の工具交換作用についてのみ説明したが、小径工
具を大径工具と交換する場合は、先ず小径工具を
工具交換ユニツト３０により第１工具貯蔵マガジ
ン２０に戻した後、工具移送装置４０により第２
工具貯蔵マガジン６０の大径工具を主軸１５に装
着すればよい。

また上記の実施例においては、第２工具貯蔵マ
ガジン６０および工具移送装置４０を第１工具貯
蔵マガジン２０と同一側に設けたが、工作機械１
０のベツド１１に対し反対側に設けることもでき
る。

また上記実施例では工具サポート５３側を主軸
軸線と平行をなす方向に移動させて工具把持部Ｇ
１、Ｇ２上の工具７３を第２工具貯蔵マガジン６
０の工具ソケツトへ、あるいは主軸１５へ受渡し
しているが、これに限定されるものではなく、工
具マガジン６０側あるいは主軸１５側を主軸軸線
方向に移動して工具１５の抜差しを行うようにし
てもよい。

また上記実施例は、取付あるいは取外す工具の
いずれもが大径工具７３の場合について動作説明
したが、これに限定されるものではなく、主軸１
５より大径工具７３を取外して次に小径工具２６
を取付ける場合あるいは主軸１５より小径工具２
６を取外して次に大径工具７３を取付ける場合に
も使用できる。

このように小径工具２６と大径工具７３を交互
に使用する場合には、必ずしも工具サポート５３
上に２つの工具把持部Ｇ１、Ｇ２を設ける必要は
ない。

また上記実施例は、先ず工具把持部Ｇ１、Ｇ２
を所定位置に位置決めしておき、その後この工具
把持部Ｇ１、Ｇ２に対して工具７３を転倒させる
順序で動作させているが、これに限定されるもの
ではなく、例えば工具移送装置４０に工具サポー
ト５３を昇降させる手段を設けることで、工具７
３を水平状態に転倒させた後に前記工具サポート
５３を昇降させて、工具把持部Ｇ１、Ｇ２に工具
を把持させることも可能となる。

（実施例の効果） 以上の実施例には次の効果がある。

(1) 第２工具貯蔵マガジン６０に収納する大径工
具はその回転軸線が鉛直となるので、大径工具
と大径工具ホルダ７３の重量が、大径工具ソケ
ツト７０の装着面に均一に加わり、重量が大な
る大径工具を安定して貯蔵することができる。

(2) 起立転倒装置８０で大径工具ホルダ７３を主
軸１５と平行にしてから平行移動のみをおこな
う工具移送装置４０により主軸１５に移送して
装着したので、回動を伴う工具交換ユニツトに
比して遠心力が加わることがなく、重量の大な
る大径工具を途中で脱落させることなく確実に
主軸１５に装着できる。

(3) 第２工具貯蔵マガジン６０および工具移送装
置４０を床面に設置したので、充分な面積が得
られ多量の大径工具を貯蔵できると共に、設置
場所も切粉が飛散する所をさけることができ、
またテーブル１４上の作業スペースを占有する
こともない。

(4) 第２工具貯蔵マガジン６０を第１工具貯蔵マ
ガジン２０と同側で、その下側に位置させれば
装置の占有空間を減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第９図は本発明の一実施例を示し、第
１図は全体側面図、第２図は同平面図、第３図は
同正面図、第４図は第１図の−線の拡大断面
図、第５図は第２図の−線の拡大断面図、第
６図は第２図の−線の拡大断面図、第７図は
第６図の−線の断面図、第８図は工具移送装
置の詳細正面図、第９図は同じく詳細側面図であ
る。 符号の説明、Ｐ１……小径工具取出位置、Ｐ２
……大径工具取出位置、Ｇ１，Ｇ２……工具把持
部、１０……工作機械、１１……ベツド、１２…
…コラム、１３……主軸ヘツド、１４……テーブ
ル、１５……主軸、２０……第１工具貯蔵マガジ
ン、３０……工具交換ユニツト、３１……交換ア
ーム、４１……固定台、４２……案内部材、４３
……移動台、４７……シフト案内ロツド、４８…
…シフト台、５０……着脱案内ロツド、５１……
アーム、５３……工具サポート、６０……第２工
具貯蔵マガジン、７０……大径工具ソケツト、８
０……起立転倒装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ベツド上のコラムに工具を着脱可能に装着す
   る主軸を水平軸線の回りに回転可能に軸承した主
   軸ヘツドを上下移動可能に設けると共に前記ベツ
   ド上の前記主軸ヘツドと間隔を置いて対向する位
   置にワークを支持するテーブルを設け、前記コラ
   ムの側方に多数の小径工具を小径工具取出位置に
   割出し可能に保持する第１工具貯蔵マガジンを設
   置し、前記第１工具貯蔵マガジンと前記主軸ヘツ
   ドとの間には両者間で工具を交換する工具変換ユ
   ニツトを設けた工作機械において、前記ベツドの
   一側の床面に多数の工具ソケツトを該工具ソケツ
   トに装着された工具の回転軸線が鉛直方向となる
   状態で貯蔵し該工具ソケツトを制御信号に従つて
   大径工具取出位置に割出す第２工具貯蔵マガジン
   を設置し、該第２工具貯蔵マガジンに該大径工具
   取出位置にある工具ソケツトを支持して該工具ソ
   ケツトに装着された工具の回転軸線が前記主軸と
   平行となるように転倒させる起立転倒装置を設
   け、前記起立転倒装置に隣接する位置に工具移送
   装置を設置し、この工具移送装置には、前記転倒
   された工具ソケツト上の工具を水平状態で支持す
   る工具把持部を有する工具サポートと、該工具サ
   ポートを前記主軸あるいは第２工具貯蔵マガジン
   に対して相対的に前記主軸と平行な方向に移動さ
   せる手段と、前記工具サポートを前記主軸と前記
   第２工具貯蔵マガジンとの間において前記主軸と
   直交する水平方向に往復移動させる手段を設けた
   ことを特徴とする大径工具交換装置を備えた工作
   機械。