JPH04240036A - 自動工具交換機能を備えた工作機械 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多機種のワークにそれ
ぞれ異なった種類の加工を施すべく、主軸ヘッドに装着
される刃具を自動的に交換し得る自動工具交換機能を備
えた工作機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動工具交換機能を備えたＮＣ工
作機械は、多種類の刃具を備蓄して成るマガジンを主軸
ヘッドより離間した位置に備えており、刃具交換時には
前記主軸ヘッドをマガジンの近傍まで走行させて刃具交
換アームにより刃具の交換を行った後、再び主軸ヘッド
をワークの近傍まで走行させて次の加工を行うように構
成されている。

【０００３】しかしながら上記従来の工作機械は、刃具
を交換する毎に主軸ヘッドをマガジンまで走行させてい
るため、サイクルタイムが長くなる不都合がある。かか
る問題を解決するには、同種の工作機械を並列的に複数
台配設してそれぞれ異なった加工を施すようにすれば良
いが、このような方法を採用するとラインの全長が長く
なるばかりか必要な工作機械の数が増加してコストの面
でも不利なものとなり、しかも自動工具交換機能を充分
に活用することが困難になる。

【０００４】そこで、それぞれ異なった種類の刃具を予
めセットした複数個の工具マガジンをマガジンホルダに
装着しておき、そのマガジンホルダから取り出した所定
の工具マガジンを主軸ヘッド近傍に支持し、その中から
必要な刃具を主軸ヘッドに装着して所望の加工を行うよ
うにしたものが提案されている（特公昭５５−４５３３
５号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記公報
に記載された工作機械は、複数個の工具マガジンを保持
するマガジンホルダの寸法が大型化して大きな設置スペ
ースが必要となるばかりか、工具マガジン自体をマガジ
ンホルダと主軸ヘッドの近傍間で受け渡しするために構
造が複雑化する問題がある。

【０００６】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、主軸ヘッドに対する刃具の自動交換を短時間で行い
得るコンパクトな工作機械を提供することを目的とする
。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、ベース上に設けられ、複数個の刃具を有
して成る主マガジンと、前記ベース上に移動自在に支持
された主軸ヘッドと、この主軸ヘッドに隣接して一体に
設けられ、複数個の刃具を有して成る副マガジンと、前
記主マガジンの近傍に配設され、該主マガジンと副マガ
ジンとの間で刃具を受け渡す第１刃具交換アームと、前
記副マガジンの近傍に配設され、該副マガジンと前記主
軸ヘッドとの間で刃具を受け渡す第２刃具交換アームと
を備えて成ることを第１の特徴とする。

【０００８】また本発明は、前述の第１の特徴に加えて
、前記主マガジンが副マガジンよりも多数の刃具を保持
可能であることを第２の特徴とする。

【０００９】更に本発明は、前述の第１の特徴に加えて
、前記主軸ヘッド、主マガジン、副マガジン、第１刃具
交換アーム、および第２刃具交換アームを備えた加工ユ
ニットの複数個が前記ベース上に設けられ、各加工ユニ
ットの主軸ヘッドが相互に隣接する位置に配設されたこ
とを第３の特徴とする。

【００１０】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。

【００１１】図１〜図３は本発明の一実施例を示すもの
で、図１はその工作機械の全体平面図、図２は図１の２
−２線矢視図、図３は図１の３−３線矢視図である。

【００１２】床面に設けた基台１の上面には固定ベース
２が水平に支持され、その中央部に立設した載置台３の
上部にはワークＷをクランプする基準座４が設けられる
。固定ベース２には前記基準座４を囲むように４基の加
工ユニットＵ１　〜Ｕ４　が配設される。４基の加工ユ
ニットＵ１　〜Ｕ４　は実質的に同一の構造を備えてい
るため、以下加工ユニットＵ１　を例にとって説明する
。

【００１３】固定ベース２の上面に敷設した３本のガイ
ドレール５には下部スライドベース６が摺動自在に支持
される。下部スライドベース６は固定ベース２の側面に
配設したサーボモータ７により、図示せぬタイミングベ
ルトおよびボールネジを介してＸ軸方向、すなわち加工
ユニットＵ１　，Ｕ２　およびＵ３　，Ｕ４　が相互に
接近・離間する方向に駆動される。下部スライドベース
６の上面には前記ガイドレール５と直交するように一対
のガイドレール８が敷設され、そのガイドレール８に摺
動自在に支持された上部スライドベース９は、その上面
に設けたサーボモータ１０により図示せぬタイミングベ
ルトおよびボールネジを介してＹ軸方向、すなわち加工
ユニットＵ１　，Ｕ３　およびＵ２　，Ｕ４　が相互に
接近・離間する方向に駆動される。

【００１４】上部スライドベース９に立設した支持部材
１１の側面には一対のガイドレール１２が上下方向に敷
設され、そのガイドレール１２には主軸ヘッド１３が摺
動自在に支持される。主軸ヘッド１３は支持部材１１の
上面を覆う天板１４に設けたバランスシリンダ１５によ
り吊持され、サーボモータ１６により上下方向、すなわ
ちＺ軸方向に駆動される。主軸ヘッド１３は駆動モータ
１７により回転駆動される主軸スピンドル１８を備え、
その主軸スピンドル１８にはワークＷを加工する刃具Ｔ
が着脱自在に装着される。

【００１５】固定ベース２の側面に設けられた主マガジ
ン１９は、垂直面内に配設した刃具支持部材２０に形成
した長円状の経路に沿って多数の刃具Ｔを保持するとと
もに、駆動源２１により所望の刃具Ｔの位置を割り出す
よに構成される。刃具支持部材２０上部のステー２２に
設けたガイドレール２３には、駆動源２４を介して第１
刃具交換アーム２５がＸ軸方向に移動自在に支持される
。第１刃具交換アーム２５はＸ軸方向に配設されて図示
せぬ駆動源で回転および軸方向進退自在に駆動される回
転軸２６を備え、その回転軸２６には１８０°位相がず
れた２個のクランプ爪２７ａ，２７ｂが設けられる。

【００１６】一方、前記主軸ヘッド１３には６個の刃具
Ｔを保持し得る副マガジン２８が一体に設けられる。副
マガジン２８はＸ軸方向に配設した回転軸回りに駆動源
２９によりインデックスされるとともに、各刃具Ｔは前
記Ｘ軸に平行な位置からＹ軸すなわち主軸ヘッド１３の
主軸スピンドル１８に平行な位置に９０°回転できるよ
うに構成される（図１参照）。また、主軸ヘッド１３の
主軸スピンドル１８と副マガジン２８の間に設けられた
第２刃具交換アーム３０は、Ｙ軸方向に配設されて図示
せぬ駆動源で回転および軸方向進退自在に駆動される回
転軸３１を備え、その回転軸３１には１８０°位相がず
れた２個のクランプ爪３２ａ，３２ｂが設けられる。

【００１７】次に前述の構成を備えた本発明の実施例の
作用について説明する。載置台３の基準座４にワークＷ
が搬入されてクランプされると、サーボモータ７で下部
スライドベース６をＸ軸方向に、サーボモータ１０で上
部スライドベース９をＹ軸方向に、サーボモータ１６で
主軸ヘッド１３をＺ軸方向に移動させることにより、各
加工ユニットＵ１　〜Ｕ４　の主軸スピンドル１８に装
着された刃具ＴでワークＷの所望の位置に機械加工が施
される。

【００１８】今、例えば加工ユニットＵ１　において刃
具Ｔ１　による孔明けが完了し、次に副マガジン２８に
保持された他の刃具Ｔ２　により座ぐり加工を行う場合
、第２刃具交換アーム３０により前記刃具Ｔ１　と刃具
Ｔ２　の交換が行われる。すなわち、図１の加工ユニッ
トＵ１　に示すように、刃具Ｔ１　を有する主軸ヘッド
１３を後退させると同時に、副マガジン２８を回転させ
て割り出した所望の刃具Ｔ２　を実線の位置から鎖線の
位置へ９０°回転させる。続いて第２刃具交換アーム３
０を前進させて図３における反時計方向に９０°回転さ
せ、一方のクランプ爪３２ａで主軸スピンドル１８の刃
具Ｔ１　を、他方のクランプ爪３２ｂで副マガジン２８
の刃具Ｔ２　を把持する。続いて第２刃具交換アーム３
０を更に前進させて両刃具Ｔ１　，Ｔ２　を主軸スピン
ドル１８および副マガジン２８から引き抜いた後、回転
軸３１回りに１８０°回転させて後退させる。これによ
り、刃具Ｔ１　が副マガジン２８に戻されるとともに刃
具Ｔ２　が主軸スピンドル１９に装着され、両刃具Ｔ１
　，Ｔ２　の交換が完了する。そして、第２刃具交換ア
ーム３０は逆方向に９０°回転した後に後退して原位置
に復帰する。このようにして、副マガジン２８に保持し
た６個の刃具Ｔを順次交換することによりワークＷに所
望の加工を施すことができる。

【００１９】さて、ワークＷの機種が変わって副マガジ
ン２８に保持した刃具Ｔの種類を交換する必要がある場
合の交換手順を、図３の加工ユニットＵ２　に例をとっ
て説明する。サーボモータ７，１０を駆動して加工ユニ
ットＵ２　全体をワークＷから遠ざかるように実線の位
置から鎖線の位置に移動させ、同時にサーボモータ１６
を駆動して主軸ヘッド１３を図示の位置に待機させる。 次に主マガジン１９の所望の刃具Ｔ３　を駆動源２１に
より割り出して第１刃具交換アーム２５の一方のクラン
プ爪２７ａに把持した後、該第１刃具交換アーム２５を
左方向に移動させて刃具Ｔ３　を主マガジン１９から引
き抜く。 続いて、第２刃具交換アーム２５を水平姿勢まで９０°
回転させて副マガジン２８に向けて右方向に移動させた
後、再び９０°回転させて他方のクランプ爪２７ｂに刃
具Ｔ４　を把持して副マガジン２８から引き抜く。この
ようにして、第２刃具交換アーム２５に両刃具Ｔ３　，
Ｔ４を把持すると、前述と逆の操作によって刃具Ｔ３　
を副マガジン２８に、刃具Ｔ４　を主マガジン１９に装
着する。 而して、上記操作の繰り返しにより副マガジン２８の６
個の刃具Ｔのうち所望の刃具Ｔの交換が完了すると、加
工ユニットＵ２　はワークＷに向けて移動して次の加工
が開始される。

【００２０】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明は前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の
範囲の記載された本発明を逸脱することなく、種々の小
設計変更を行うことが可能である。

【００２１】例えば、実施例の工作機械は４基の加工ユ
ニットＵ１　〜Ｕ４　を備えているが、その数は適宜変
更可能である。また、副マガジン２８に保持し得る刃具
Ｔの数も６個に限定されず、適宜変更することができる
。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明の第１の特徴によれ
ば、加工するワークの機種に応じた複数の刃具を保持し
得る副マガジンを主軸ヘッドの近傍に設け、その副マガ
ジンから所望の刃具を取り出して主軸ヘッドに装着する
ように構成したので、刃具を交換する毎に主軸ヘッドを
移動させる必要が無くなり、その結果サイクルタイムを
短くすることができる。また、前記副マガジンの数が各
加工ユニットについて１個で良いため、装置が大型化す
る不都合がない。

【００２３】また本発明の第２の特徴によれば、主マガ
ジンに保持した多数の刃具から所望の刃具を選択して副
マガジンに保持させることにより、多機種のワークに対
応することが可能になる。

【００２４】更に本発明の第３の特徴によれば、複数個
の加工ユニットの主軸ヘッドを相互に隣接する位置に配
設しているので、ワークの複数箇所に対して同時に加工
を施すことが可能となり、サイクルタイムの一層の短縮
が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による工作機械の全体平面図

【図２】図１の２−２線矢視図

【図３】図１の３−３線矢視図

【符号の説明】

２・・・・・・固定ベース（ベース） １３・・・・・主軸ヘッド １９・・・・・主マガジン ２５・・・・・第１刃具交換アーム ２８・・・・・副マガジン ３０・・・・・第２刃具交換アーム Ｔ・・・・・・刃具 Ｕ１　〜Ｕ４　・・加工ユニット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ベース（２）上に設けられ、複数個の
   刃具（Ｔ）を有して成る主マガジン（１９）と、前記ベ
   ース（２）上に移動自在に支持された主軸ヘッド（１３
   ）と、この主軸ヘッド（１３）に隣接して一体に設けら
   れ、複数個の刃具（Ｔ）を有して成る副マガジン（２８
   ）と、前記主マガジン（１９）の近傍に配設され、該主
   マガジン（１９）と副マガジン（２８）との間で刃具（
   Ｔ）を受け渡す第１刃具交換アーム（２５）と、前記副
   マガジン（２８）の近傍に配設され、該副マガジン（２
   ８）と前記主軸ヘッド（１３）との間で刃具（Ｔ）を受
   け渡す第２刃具交換アーム（３０）とを備えて成る、自
   動工具交換機能を備えた工作機械。
2. 【請求項２】　　前記主マガジン（１９）が副マガジン
   （２８）よりも多数の刃具（Ｔ）を保持可能であること
   を特徴とする、請求項１記載の自動工具交換機能を備え
   た工作機械。
3. 【請求項３】　　前記主軸ヘッド（１３）、主マガジン
   （１９）、副マガジン（２８）、第１刃具交換アーム（
   ２５）、および第２刃具交換アーム（３０）を備えた加
   工ユニット（Ｕ１　〜Ｕ４　）の複数個が前記ベース（
   ２）上に設けられ、各加工ユニット（Ｕ１　〜Ｕ４　）
   の主軸ヘッド（１３）が相互に隣接する位置に配設され
   たことを特徴とする、請求項１記載の自動工具交換機能
   を備えた工作機械。