JPH04164538A - マシンニングセンタの工具交換装置 - 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】 イ　産業上の利用分野 この発明はマシンニングセンタの工具交換装置に係り、
特に、主軸と工具マガジンとの間で工具を直接交換する
工具交換装置に関するものである。

口　従来の技術 従来は、マシニングセンタの主軸と工具とマガジンとの
間に交換アームを設け、その交換アームを介して主軸の
前工具を工具マガジン上の次工具と交換するようにした
工具交換装置が広く採用されている。ところが、この装
置によると、交換アームを設ける必要があるため、構成
が複雑化して製作コストが高くつくという難点があった
。そこで、従来、主軸を工具マガジンに送って双方間で
工具を直接交換する装置が提案されている。この装置に
おいては、加工停止中に主軸が交換位置に移動され、そ
の前工具が工具マガジンの空の支持部に格納されたのち
、工具マガジン上の次工具が交換位置に割出されて、そ
の次工具が主軸に装着される。

ハ　発明が解決しようとする課題 ところが前記従来の装置によると、次工具を割出してい
る期間中主軸が交換位置に待機しているため、その割出
し期間を含む相当時間加工を中断する必要があり、マシ
ニングセンタの稼動率が低下する。特に、複数種のワー
クを連続的に加工するマシニングセンタにおいて、工具
マガジン上の工具の配列順序がワークの加工順序と相違
すると、割出し時間が長期化し、交換アーム方式と比較
して工具交換時間が大幅に長くなるという不都合があっ
た。また、たとえ工具をワークの加工順序に合せて配列
したとしても、ワークの種類が変わる度にマシニングセ
ンタを停止して工具の配列を変更する必要があり、その
作業が面倒でかつ長時間を要し、やはり稼動率の低下を
招くという問題点があった。

この発明の課題は、簡単かつ安価な構成により工具交換
時間を短縮できるマシニングセンタの工具交換装置を提
供することにある。

二　課題を解決するための手段 上記の課題を解決するために、この発明においては、多
数の工具を割出し可能に支持する工具マガジンにマシニ
ングセンタの主軸を移動して、主軸の前工具を工具マガ
ジンの次工具と交換スるマシニングセンタの工具交換装
置において、主軸の加工動作中に、マガジン内の次工具
に隣接する工具をマガジンから取り出し、一時退避させ
る待避機構を設けたことである。

ホ　作用 この発明の工具交換装置によれば、主軸の加工動作中に
待避手段が次工具に隣接する工具を待避位置に配置保持
するので、主軸の加工停止に際しては、主軸の前工具が
工具マガジンの空の支持部に格納されたのち、次工具が
交換位置に割出されて主軸に装着される。この場合、次
工具は空の支持部と隣接する位置にあるため、その次工
具を交換位置へ瞬時に割出すことができて、工具交換時
間つまり加工停止時間が大幅に短縮される。

へ　実施例 以下、この発明を具体化した実施例を図面に従って説明
する。

第−実施例 第１図乃至第５図はこの発明の第一実施例を示し、第１
図はマシニングセンタの全体を示す正面図、第２図は第
１図の平面図、第３図は待避機構の詳細な機構を示す断
面図、第４図は第３図の右側面図、第５図は工具交換方
法を説明する要部の概略平面図である。

第１図及び第２図に示すように、この実施例のマシニン
グセンタは、機枠１の上部に主軸頭２がＸ軸方向に移動
可能に装備されるとともに、機枠１の下部にはワーク（
図示路）を載置するテーブル３がＹ軸方向に移動可能に
配設されている。主軸頭２には主軸４が２軸方向に移動
可能に支持され、その下端には工具５が装着されている
。そして、マシニングセンタはワークに対する主軸４の
Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向の相対移動に伴いワークを所定の形状
に加工するように構成されている。

前記機枠１の近傍には主軸４の工具５を交換する工具交
換装置７が設置されている。工具交換装置７の基台８に
は、モータ及び制御装置等（図示路）が内臓されるとと
もに、支軸９が主軸４のＸ軸方向の移動軌跡と整合する
ように立設されている。支軸９には円形の工具マガジン
１０が前記モータにより水平面内で回動可能に支持され
、その全周にはＵ字状の支持部１１が等角度をおいて多
数個列設されている。各支持部１１には多数の工具５が
脱着可能に支持され、各工具５は工具マガジン１０の回
動に伴い主軸４に最も近い交換位置ＣＰ（第２図参照）
に割出し配置される。そして、工具交換に際しては、第
１図に鎖線で示すように、主軸４が前記交換位置ＣＰに
移動され、前工程で使用した主軸４の工具５（以下前玉
具と呼ぶ）が次工程で使用する工具マガジンＩＯ上の工
具５（以下法工具と呼ぶ）と交換されるようになってい
る。

前記工具マガジン１０の上方近傍には待避機構１３が設
置されている。待避機構１３は工具マガジン１０の割出
し方向に直交して延出するガイドフレーム１４を備え、
そのガイドフレーム１４の基端は支軸９の上端に固定さ
れている、第３図及び第４図に示すように、ガイドフレ
ーム１４の下面にはスライダ１５が摺動可能に支持され
、このスライダ１５の下面には取付板１６を介して一対
のガイド部材１７がガイドフレーム１４と同一方向に延
びるように取付けられている。

各ガイド部材１７には、次工具５に隣接する位置の工具
５を工具マガジンｌＯの内側及び外側から把持する把持
手段としての一対の把持体１８．１９がそれらの上端に
て摺動可能に懸吊されている。内側の把持体１８の上端
部にはシリンダ２０が一体形成され、その後端には圧油
供給栓２４が取着されている。シリンダ２０の内部には
ピストン２１を有するピストンロッド２２が挿入され、
そのピストンロッド２２の突出端は外側の把持体１９の
上部にナツト２５により連結されている。また、シリン
ダ２０の内部には、ピストン２１を後方（第３図の左方
）へ押圧して外側の把持体１９及び内側の把持体１８を
互いに接近する方向へ付勢する圧縮ばね２３が収容され
ている。そして、圧油供給栓２４を介しシリンダ２０内
に圧油が供給されたときには、ピストンロッド２２が圧
縮ばね２３の付勢力に抗して前方（第３図の右方）へ移
動され、各把持体１８．１９がそれぞれ均等の移動量で
離間移動されて、工具５が把持体１８．１９から解放さ
れる。また、シリンダ２０内の圧油か戻って油圧が消滅
だときには、ピストンロッド２２が圧縮ばね２３の付勢
力により後退され、各把持体１８．１９が接近移動され
て、工具５が把持体１８．１９により把持される。

第４図に示すように、前記ガイドフレーム１４にはブラ
ケット２７を介して配置手段としての駆動シリンダ２８
が設置され、そのピストンロッド２９の先端は連結板３
０を介して前記各ガイド部材１７の前端面に連絡されて
いる。そして、把持体１８．１９が工具５を把持した状
態で、駆動シリンダ２８のピストンロッド２９が突出し
たときには、連結板３０及びガイド部材１７を介してス
ライダ１５と共に各把持体１８．１９が工具マガジン１
０の割出し軌跡から外れた待避位置ＷＰ（第３図の鎖線
位置）に配置され、この把持体１８，１９の移動に伴い
、工具５が工具マガジン１ｏの支持部１１から抜取られ
て前記待避位置ＷＰに配置保持される。

また、駆動シリンダ２８のピストンロッド２９が没入し
たときは、把持体１８．１９が工具が工具マガジン１ｏ
の割出し軌跡と対応する把持位置（第３図の実線位置）
に配置され、その位置で把持体１８，１９が開放されて
、工具５が工具マガジン１０の支持部１１に返却される
ようになっている。

上記のように構成した工具交換装置７において、次に、
工具の交換手順を、主に第５図に従って説明する。

第５図においては、工具５の種類を特定するために、前
工具にＡ、次工具にＢ、次工具Ｂに隣接する工具にＦ、
その他の工具にＣ，Ｄ、Ｅ、Ｇ、Ｈの記号を付し、支持
部１１の位置を特定するために各支持部１１に１〜７及
び２ｏの番号を付した。なお、ＣＰは交換位置、ＷＰは
待避位置を示す。

さて、第５図の（ａ）は主軸４が工具マガジン１０の１
番の支持部にあった前工具Ａを使用してワークを加工し
ている状態を示すものである。この状態で前工具Ａを次
工具Ｂと交換する場合には、まず、第５図の（ｂ）に示
すように、主軸４の加工動作中に、工具マガジン１０が
回動されて、次工具Ｂに隣接する工具Ｆを支持する５番
の支持部が待避機構１３と対応する位置に割出しされる
。なお、このとき、工具りを支持する７番の支持部を割
出してもよい。

この割出し動作中は、第３図に示すように、駆動シリン
ダ２８のピストンロッド２９が没入され、各把持体１８
，１９が工具マガジン１０の割出し軌跡上に配置されて
いるが、内側の把持体１８のシリンダ２０に圧油が供給
され、把持体１８，１９が開いて工具５を解放している
ため、各工具５は工具マガジン１０の回動に伴って把持
体１８，１９の間を通過する。そして、工具下が把持体
１８，１９の間に停止されると、シリンダ２０の圧油が
戻って把持体１８゜１９が閉鎖されて工具Ｆを把持する
０次いで、駆動シリンダ２８のピストンロッド２９が突
出され、工具Ｆが５番の支持部から抜取られて、把持体
１８．１９と共に待避位置ＷＰに配置保持される。続い
て、第５図の（Ｃ）に示すように、工具Ｆを待避位置Ｗ
Ｐに保持した状態で、空になった５番の支持部が交換位
ｗｃｐに割出しされる。

前工具Ａによる加工が終了すると、第５図（ｄ）に示す
ように、主軸４が交換位置ＣＰに移動されて、前工具Ａ
が５番の空の支持部に格納されたのち、主軸４が上昇さ
れる０次に、第５図の（ｅ）に示すように、次工具Ｂを
支持する６番の支持部が交換位置ＣＰに割出され、主軸
４が下降されて、その主軸４に次工具Ｂが装着される。

こうして、工具交換が終了すると、第５図の（ｆ）に示
すように、主軸４が加工位置に復帰されたのち、１番の
空の支持部が待避機構１３と対応する位置に割出される
。そして、第３図において駆動シリンダ２８のピストン
ロッド２９が没入され、各把持体１８，１９が工具マガ
ジン１０の割出し軌跡上に復帰配置され、工具下が１番
の支持部に格納されて工具マガジン１０に返却される。

続いて、シリンダ２０内に圧油が供給され、把持体１８
．１９が開いて工具Ｆを解放する。その後、工具Ｂによ
る加工動作中に次の工具Ｃの交換準備作業が前記したと
同様の工程で行われる。

第二実施例 次に、この発明による工具交換装置の第二実施例を第６
図乃至８図に従って説明する。

この第二実施例においては、待避機構の構成のみが前記
第一実施例と相違し、第６図は待避機構の断面図、第７
図は第６図の下面図、第８図は第６図の店−■線断面図
であり、各図中、第一実施例と共通する部材には同一の
符号が付されている。

待避機構１３のガイドフレーム１４は、第一実施例と同
様、工具マガジン１０の割出し方向と直交するように設
けられ、その下面にはスライダ３４が摺動可能に支持さ
れている。スライダ３４の後側部には、次工具５に隣接
する工具５を工具マガジン１０の内側から把持する把持
手段としての把持体３５が一体に垂下形成されるととも
に、スライダ３４の前側部には、前記工具５を外側から
把持する把持手段としての把持体３６がその上端部にて
摺動可能に懸吊支持されている。

前記外側の把持体３６の上端部には一対の凹部３７が形
成され、各凹部３７とスライダ３４の前壁との間には各
把持体３５，３６を互いに接近する方向に付勢する圧縮
ばね３８が介装されている。また、スライダ３４の後部
には突片３９が後方に向かって突設され、その先端には
ビン４ｏを介して運動レバー４１が回動可能に支持され
ている。内側の把持体３５には押圧ロッド４２が前後方
向に摺動可能に貫挿され、その一端は運動レバー４１の
先端に係合し、かつ、他端は外側の把持体３６の後側面
に係合するようになっている。

前記運動レバー４１の後方においてガイドフレーム１４
の下面には停止板４３が固定され、その停止板４３には
運動レバー４１に係合するストッパ４４がピン４０と押
圧ロッド４２との距離を２等分する位置に突設されてい
る。ガイドフレーム１４には、第一実施例と同様、ブラ
ケット２７を介して配置手段としての駆動シリンダ２８
が設置され、そのピストンロッド２９はスライダ３４に
突出形成された連結片４５に連結されている。

次に、上記のように構成された待避機構１３の作動を説
明するが、工具交換動作は第一実施例と同様であるため
その説明を省略する。

次工具に隣接する工具５が待避機構１３と対応する位置
に割出されると、駆動シリンダ２８のピストンロッド２
９が突出され、スライダ３４が駆動され、それに同期し
て運動レバー４１及び押圧ロッド４２が圧縮ばね３８の
付勢力によりそれぞれ後方（第７図の左方）へ移動され
るとともに、各把持体３５．３６が互いに接近する方向
へ移動されて工具５を把持する。そして、この把持状態
において、ピストンロッド２９の突出に伴いスライダ３
４がガイドフレーム１４に沿って前方へ移動され、把持
体３５．３６が待避位置ＷＰに配置されて、その位置に
工具５が保持される。

一方、工具交換後に工具マガジン１０の空の支持部１１
が待避機構１３と対応する位置に割出されると、駆動シ
リンダ２８のピストンロッド２９が没入され、スライダ
３４が工具マシンガン１ｏの割出し軌跡上に配置されて
、工具５が空の支持部１に格納される。すると、運動レ
バー４１がストッパ４４に当接され、運動レバー４１の
先端の前方（第７図の右方）移動に伴い、押圧ロッド４
２が同方向へ押動され、外側の把持体３６が圧縮ばね３
８の付勢力に抗して開放移動されると同時に、運動レバ
ー４１の基端の後方移動に伴って、内側の把持体３５が
突片３９を介して同方向へ開放移動される。これにより
、工具５が各把持体３５．３６から解放され、工具マガ
ジン１０の割出し動作が可能となる。なお、ストッパ４
４がビン４０と押圧ロッド４２との距離を２等分する位
置に突設されているため、各把持体３５，３６は均等な
移動量で開放される。

したがって、この第二実施例の構成によれば、スライダ
３４の待避位置ＷＰへの移動に運動して把持体３５，３
６が閉鎖されるとともに、スライダ３４の復帰移動に連
動して把持体３５．３６が開放されるので、単一の駆動
シリンダ２８のみで把持体３５，３６の開閉及びその配
置動作を行うことができる。それ故、二つのシリンダ２
０．２８を設けた第一実施例と比較して、部品点数が削
減され、圧油の配管構成が簡略化され、しかも、把持及
び解放状態を確認するための信号処理も不要になり、待
避機構１３をより安価に製作することができる。

なお、この発明は上記各実施例に限定されるものではな
く、例えば、ガイドフレームを縦に設けて工具を工具マ
ガジンの上方へ待避させるように構成したり、或いは、
工具を直線方向に割出すタイプの工具マガジンを備えた
工具交換装置に適用したりするなど、この発明の趣旨を
逸脱しない範囲で各部の構成を適宜に変更して実施する
ことも可能である。

ト　発明の効果 以上に詳述したように、本発明の工具交換装置は、主軸
の加工動作中に、マガジン内の次工具に隣接する工具を
マガジンから取り出し、一時退避させる待避機構を設置
したものであるから、その待避機構を工具マガジンの近
傍に設けるだけの簡単かつ安価な構成により、既設のマ
シニングセンタの工具交換時間を大幅に短縮できるとい
う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図はこの発明の第一実施例を示し、第１
図はマシニングセンタの全体を示す正面図、第２図は第
１図の平面図、第３図は待避機構の詳細な構成を示す断
面図、第４図は第３図の右側面図、第５図は工具交換方
法を説明する要部の概略平面図である。第６図乃至第８
図はこの発明による工具交換装置の第二実施例を示し、
第６図は待避機構の断面図、第７図は第６図の下面図、
第８図は第６図の■−■線断面図である。 ４・・・主軸　　　　　５・・・工具 ７・・・工具交換装置　ＩＯ・・・工具マガジン１３・
・・待避機構　　　１４・・・ガイドフレーム１８、１
９．３５．３６・・・把持体 ２８・・・駆動シリンダ Ａ−・・前工具　　　　Ｂ・・・次工具Ｆ・・・次工具
に隣接する工具 ｃｐ・・・交換位置 ｗｐ・・・待避位置 特許出願人　　株式会社　大隈鐵工所 第１Ｗ：ｉ デ Ｍ２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多数の工具を割出し可能に支持する工具マガジンにマシ
   ニングセンタの主軸を移動して、主軸の前工具を工具マ
   ガジンの次工具と交換するマシニングセンタの工具交換
   装置において、主軸の加工動作中に、マガジン内の次工
   具に隣接する工具をマガジンから取り出し、一時退避さ
   せる待避機構を設けたことを特徴とするマシニングセン
   タの工具交換装置。