JPH0413535A - 工作機械の自動工具交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、工具マガジンの工具ポットと主軸の工具と
の間で工具を同時に交換するための工作機械の自動工具
交換装置（ＡＴＣ）に関する。

［従来技術］ 従来、工具マガジンの工具ポットと主軸の工具チャック
は、それぞれの工具軸線を互いに平行になるように配置
されている。少なくとも、工具交換時には、両工具を平
行に位置させた後工具を交換している。工具軸線を平行
にすると、自動工具交換装置の構造がｆＩＭ羊になるか
らである。すなわち、従来の自動工具交換装置は、工具
マガジンの工具ボットと主軸のチャックとそれぞれの工
具軸線が平行であることを前提としている。とりわけ、
両工具の軸線のなす角度が９０度以下になることは通常
ない。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、工作機械の本体フレームなどの設計上の理由に
より、工具マガジンの工具ポットの工具と主軸のチャッ
クの工具の工具軸線がなす角度を９０度以下に設計しな
ければならない場合がある。このような場合は、従来の
自動工具交換装置の構造は採用できない。

この発明の目的は、工具マガジンの工具ポットと主軸の
チャックのそれぞれの工具軸線を９０度以下の場合にも
適用可能な工作機械の自動工具交換装置を提供すること
にある。

［前記課題を解決するだめの手段］ 前記課題を解決するために次のような手段を採る。

工具マガジン内の工具と主軸頭の工具との間で前記両工
具を同時に交換する自動工具交換装置において、 前記交換位置において、前記両工具の中心軸線が鋭角位
置で交叉する前記工具マガジンの工具ポットと前記主軸
頭の工具を保持固定するだめの主軸と、 前記工具ポットおよび前記主軸との間で前記鋭角を２等
分する中間角度線上に配設され、この中間角度線上を進
退勤作するための進退駆動手段と、 この進退駆動手段に連結されていると共に前記工具ポッ
トと前記主軸に装着された前記工具を把持するための把
持部を有し、前記進退勤作により前記把持部が前記工具
ポットと前記主軸の軸線方向に前後動され、前記工具を
着脱するための交換アームと、 この交換アームを前記エリボットと前記主軸との工具軸
線方向と平行に案内するガイド手段と、前記交換アーム
を前記中間角度線を中心に１８０度回転させて、前記工
具ポットと前記主軸との間で前記工具の位置を置き換え
るための回転駆動手段とを備えてなる工作機械の自動工
具交換装置である。

前記進退駆動手段は油圧シリンダであり、前記回転駆動
手段はラックとピニオンであるのが効果的である。

［作　用］ 工具マガジンの工具ポットと主軸頭を交換位置に位置さ
せる。このとき、交換アームの二つの把持部は、工具マ
ガジンと工具ポットの工具を把持している。進退駆動手
段が作動されて交換アームがガイド手段に沿って前進さ
せる。この交換アームの進退により、交換アームの二つ
の把持部が工具ポットと主軸頭の両工具を抜き出す。次
に回転駆動手段によって交換アームを回転駆動すること
により、両工具の位置を置き換える。

進退駆動手段を元の位置に戻して、両工具を工具ボッｌ
−、主軸頭のチャックに挿入して交換は終了する。

［実施例］ 以下に、この発明の一実施例を図を参照して説明する。

第１図を参照して、主軸頭１は工作機械のフレームに組
み込まれたものであり、工具を保持する主軸２を有する
。主軸２の中心軸線である工具軸線！２は水平である。

この主軸頭１は、工作機械の本体を精成するコラム（図
示せず）内に設けられたものであり、矢印ａ方向に昇降
自在に設けられている。

工具マガジン３は、多数の工具Ｔｎを貯蔵するためのも
のであり、主軸線と角度θを有して傾斜して設けられて
いる。工具Ｔｎは、チェーン４に一定ピッチごとに設け
られている。必要な工具Ｔｎは、割出しモータによりチ
ェーン４を所定位置に移動させてから後、矢印すのよう
に工具ポット５を工具交換位置に回動、位置決めされる
。工具ボット５および主軸２の工具軸線ｆ１．１２は、
９０度以下すわち鋭角θの角度を形成している。

この工具ボット５と主軸２との間で工具の交換を行う機
構が次のように構成されている。工具マガジン３の下方
には、機構の支持部６すなわち、本体が設けられている
。この支持部６には、交換アーム１７ａ、１７ｂの進退
駆動手段としてアーム用シリンダ７が設けられている。

このアーム用シリンダ７は、前記工具軸線ｔｌ、１２が
なす鋭角θを２等分する中間角度線１ｖ＜以下、中間角
度線と称する。）上に配設されている。

アーム用シリンダ７は、シリンダ部８、ピストン９、油
路１０などで構成されている。ピストン９の先端に設け
られたロータリジヨイント１１は、ピストン９の先端と
基端側との回転伝達を遮断し、軸線方向のみの運動を伝
達するジヨイントである。ピストン９の後端には、位置
検知レバー１２が設けられている。これは、ピストン９
の位置を検出するものである。位置検出レバー１２のド
ッグ１３は、リミットスイッチ１４ａ、１４ｂを作動さ
せピストン９の位置を検知するためのドッグである。こ
れら位置レバー１２、ドッグ１３および検知スイッチ１
４については後に詳しく説明する。

これらアーム用シリンダ７、検知スイッチ１４ａ、１４
ｂは、前記中間角度Ｉｌｉ！３上を進退動作する「進退
駆動手段」を構成している。このアーム用シリンダ７の
ピストン９先端には、一対の揺動リンク１５ａ、１５ｂ
の一端がビン１６により回動自在に連結されている。揺
動リンク１５ａ。

１５ｂの他端は、交換アーム１７ａ、１７ｂのフォロア
１８に回動自在に連結されている。フォロワ１８は、支
持部６に設けられたガイド溝１９ａ、１９ｂ内に移動自
在に設けられている。

一対の交換アーム１７ａ、１７ｂは、フォロア１８によ
りガイド溝１９ａ、１９ｂを移動自在に設けられている
。交換アーム１７ａ、１７ｂの先端には、工具ボット５
とチャック２との工具を把持するための把持部２０ａ、
２０ｂが形成されている。ガイド溝１９ａ、１９ｂは、
それぞれ工具軸線／＋、ｌｚと平行に形成されている。

交換アーム１７ａ、１７ｂがガイド溝１９ａ、１９ｂ内
を移動すると、交換アーム１７ａ、１７ｂの把持部２０
ａ、２０ｂが、工具ボット５およびチャック２の工具を
着脱するようになっている。

すなわち、前記アーム用シリンダ７を伸縮させることに
より、揺動リンク１５ａ、１５ｂを介して交換アーム１
７ａ、１７ｂがガイド溝１９ａ。

１９ｂ内を進退駆動されて、交換アーム１７ａ。

１７ｂの把持部２０ａ、２０ｂが工具ボット５およびチ
ャック２の工具軸線！１．／２上を移動する。ピストン
９に設けられた位置レバー１２がアーム用シリンダ７の
伸縮に伴って進退し、位置レバー１２の突起１３が２個
の検知スイッチ１４ａ、１４ｂに接触し、出力信号を発
するにの出力信号により、交換アーム１７ａ、１７ｂが
ガイド？１１１９ａ、１９ｂの先・後端に達したことを
検知して、ピストン９の移動を停止させる。結局、これ
らの揺動リンク１５ａ、１５ｂ、交換アーム１７ａ、１
７ｂおよびガイド溝１９ａ、１９ｂは、工具ボット５と
チャック２との間で工具を把持する工具把持手段を構成
している。

前記交換アーム１７ａ、１７ｂを取り付けた回転体２１
は、前記アーム用シリンダ７の外周に軸受２２を介して
中間角度線！３を中心に回転自在に支持されている。回
転体２１は、円錐体の頭部を切断した形に形成されてい
る。回転体２１の基端外周には、ピニオン２３が形成さ
れている。

このピニオン２３は、ラック２４に噛み合っている。こ
のラック２４は、ラック用シリンダ（図示せず）のピス
トンロッド２５に接続されている。そして、ピストンロ
ッド２５を伸縮することにより、ラック２４、ピニオン
２３を介して回転体２１が中間角度線！、を中心に回転
させるように配置されている。

すなわち、回転体２１、ラック用シリンダおよびラック
２４という回転体の駆動機構は、前記交換アーム１７ａ
、１７ｂを中間角度！！！、上を中心に正逆転させて、
工具ボット５とチャック２との間で工具を互いに交換す
る回転駆動手段を構成している。

を−負− 以上のように、構成された装置は次のように作動する。

まず、アーム用シリンダ７のピストン９を後退させて、
揺動リンク１５ａ、１５ｂを介して交換アーム１７ａ、
１７ｂをガイド７９４１９　ａｌ　９　ｂの後端に位置
させておく（第１図の位置）。

次に、主軸頭１を上昇させ、工具マガジン３に接近させ
て、使用後の工具Ｔ２を一方の交換アーム］、　７　ｂ
の把持部２０ｂに、嵌入、把持させる。

一方、工具マガジン３では、必要な工具Ｔ１をチェーン
４により工具マガジン３内の所定位置に移動させた後、
矢印すのように工具ボット５を回動させて、工具Ｔｌを
他方の交換アーム１７ａの把持部２０ａに嵌入、把持さ
せる。

次に、第２図のように、アーム用シリンダ７のピストン
９を伸長させて、揺動リンク１らａ、　　１５ｂを介し
て交換アーＡ１．７ａ、１７ｂをガイド溝１９ａ、１９
ｂに沿って移動させる。すると、交換アーム１７ａ、１
７ｂに把持り、　ｆＳ工具Ｔ１、Ｔ２はそれぞれ工具ボ
ット５とチャック２から抜は出される。

次に、ラック駆動用ピストン２５を作動させてラック２
４、ピニオン２３を介して回転体２１を回転させ、交換
アーム１７ａ、１７ｂを中間角度線！３を中心に１８０
度旋凹かせる。

したがって、交換アーム１７ｂに把持した使用後のＴ具
Ｔ１はチャック２の前から工具ボット５の前に移動され
、交換アーム１７ａに把持した必要な工具Ｔ２は工具ボ
ット５の前からチャック２の前に移動される。

次に、アーム用シリンダ７を後退させて、交換アーム１
７ａ、］、７ｂをガイドＪ１９ａ、１９ｂの後端に移動
させる。すると、交換アーム１７ｂに把持した使用後の
工具Ｔ２は、工具ボット５に嵌入され、同時に交換アー
ム１７ａに把持した必要な工具Ｔ１はチャック２に嵌入
された後、クランプ機構により把持される。

次に、主軸頭１を下降させて工具マガジン３から離反さ
せて、加工作業に入る。前記実施例によると次の利点が
ある。工具ボット５とチャック２との工具軸線１＋、ｌ
ｚが交叉する鋭角θを２等分する中間角度線１３上をア
ーム用シリンダ７を伸縮させて、揺動リンク１５ａ、１
．５ｂを介して交換アーム１７ａ、１７ｂの把持部２０
ａ、２０［）を工具ボンド５とチャック２に、すなわち
工具軸線１＋、ｉ２方向に前後動させて工具ボット５と
チャ・・／り２から工具Ｔ、、Ｔ２を着脱させる。

それと共に、回転体２１を回転させて交換アーム１７ａ
、１７ｂを１８０度旋凹かせて、工具ボット５とチャッ
ク２との間で工ｕ　Ｔ　ｌ　、　Ｔ　２の位置を変える
。したがって、工具軸線１＋、１２が鋭角に交叉する工
具マガジン３と主軸頭Ｊの工具との間においても工具の
同時交換が可能となる。

「他の実施例」 前記実施例のアーム用シリンダ７は、油圧シリンダて゛
ある。しかし、この直線方向の駆動は、油圧シリンダに
限らずカム、ねじ送りなど他の公知の駆動手段でも良い
。また、ランク２４、ピニオン２３により回転駆動手段
もつオームとウオームホイールなどのて゛も艮い。また
、０１ｆ記カイトｉ１！ＩＱａ、１．９ｂは、渦でなく
ても案内棒、案内面なとても良い。

［発明の効果］ 以Ｆ詳記したように、この発明は、工具軸線が鋭角に交
叉する工具マガジンと主軸頭との間の工具の同時交換が
可能となる。この結果、第１図のＣ領域が空き有効に空
間が利用できるト、ＡＴＣ自体もコンバクｌ−にまとま
り機械の所要面積も縮小される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例の装置の正面図、第２図
は第１図の装置の作用状態図である。 １−主軸頭、２・主軸、３・・工具マガジン、５・・・
工具ボット、７・アーム用シリンダ、］、５ａ］、　５
　ｂ−揺動リンク、Ｉ７ａ、１７ｂ　″５：、換アーム
、１９ａ、１９ｂ−ガイド溝、２０ａ、２０ｂ把持部、
２１・・・回転体、２３・ピニオン、２４・ラック、 ・・ピストンロッ ド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、工具マガジン内の工具と主軸頭の工具との間で前記
   両工具を同時に交換する自動工具交換装置において、 前記交換位置において、前記両工具の中心軸線が鋭角位
   置で交叉する前記工具マガジンの工具ポットと前記主軸
   頭の工具を保持固定するための主軸と、 前記工具ポットおよび前記主軸との間で前記鋭角を２等
   分する中間角度線上に配設され、この中間角度線上を進
   退動作するための進退駆動手段と、 この進退駆動手段に連結されていると共に前記工具ポッ
   トと前記主軸に装着された前記工具を把持するための把
   持部を有し、前記進退動作により前記把持部が前記工具
   ポットと前記主軸の軸線方向に前後動され、前記工具を
   着脱するための交換アームと、 この交換アームを前記工具ポットと前記主軸との工具軸
   線方向と平行に案内するガイド手段と、前記交換アーム
   を前記中間角度線を中心に１８０度回転させて、前記工
   具ポットと前記主軸との間で前記工具の位置を置き換え
   るための回転駆動手段と、 を備えてなることを特徴とする工作機械の自動工具交換
   装置。 ２、請求項１において、前記進退駆動手段は油圧シリン
   ダであり、前記回転駆動手段はラックとピニオンである
   ことを特徴とする工作機械の自動工具交換装置。