JPH048447A

JPH048447A - 工作機械の工具方向転換装置

Info

Publication number: JPH048447A
Application number: JP11053990A
Authority: JP
Inventors: Takatoshi Makino; 牧野　尊敏
Original assignee: Hitachi Seiki Co Ltd
Current assignee: Hitachi Seiki Co Ltd
Priority date: 1990-04-27
Filing date: 1990-04-27
Publication date: 1992-01-13

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】［産業上の利用分野コこの発明は、自動工具交換装置を有する工作機械に関す
る。更に詳しくは、この発明は、縦型マシニングセンタ
などの工作機械に好適な工具マガジン内の工具の工具方
向転換装置に関する。

［従来技術］例えば、縦型マシニングセンタの工具マガジンは、通常
機械本体の側面に配置されている（特開昭６２−１５２
６３６号公報など）。主軸と工具マガジンとの間で工具
を交換するとき、工具マガジン内の工具を選択後９０度
方向を転換した後、ＡＴＣアームで主軸に取り付けた工
具との間で交換動作を行っている。

これらの構成では、工具を１８０度方向を変換すること
は不可能であった。この動作を実現するための周知のラ
ック・ビニオン方式では、全ての工具ポットにビニオン
が必要になる。

［発明が解決しようとする課題］この発明は、前記のような状況で発明されたものであり
、次の課題を達成する。

この発明の目的は、工具交換時に工具を１８０度方向を
変換できる工具方向転換装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］前記課題を解決するために次のような手段を採る。

工具を取り付けるための工具主軸を有する工作機械と、
複数の前記工具を貯蔵保持するための工具マガジンと、
この工具マガジン内の前記工具と前記工具主軸に把持し
た前記工具を自動的に交換するための自動工具交換アー
ムと、工作物を保持するための工作物テーブルなどから
なる前記工作機械であって、ａ、前記工具マガジン内の前記工具を収容し把持するた
めの工具ポットと、ｂ、この工具ポットを回転自在に支持するための軸と、Ｃ１前記工具ポットに設けた複数のカムフォロワと、ｄ、このカムフォロワに各々係合するための複数のカム
と、ｅ、このカムを駆動して前記工具ポットを前記軸を中心
に駆動するための複数のカム駆動手段と、ｆ、この複数のカム駆動手段を逐次的に作動させるため
の順次作動手段とからなる工作機械の工具方向変換装置
である。

前記カム駆動手段は、前記カムを回転させて駆動する回
転カム駆動手段であるのが良い。

前記カム回転駆動手段は、油圧駆動手段であり、前記順
次作動手段は油圧回路であると更に良い。

［作　用］工作機械に数値制御装置から工具交換指令が発せられる
と、カム駆動手段が作動しカムを駆動する。カムは、こ
の駆動によりカムフォロワを駆動する。カムフォロワが
駆動されると、工具ポットは軸を中心に所定角度揺動さ
れる。この所定角度揺動後、更に別のカム駆動手段が作
動して引き続き工具ポットを揺動させる。結局、工具ポ
ットは１８０度方向が変換されることになる。

［実施例］以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。第１図はこの発明に係わる工作機械の一実施例を示
す正面図である。ベツド２は、工作機械１の本体を構成
する台である。ベツド２上には、コラム３．３が垂直に
固定されている。コラム３．３は、本体を構成する柱で
ある。コラム３．３間には、クロスレール４が掛は渡さ
れている。クロスレール４上には、サドル６が設けられ
ている。サドル６は、正面図中左右の水平方向（Ｘ軸方
向）へ移動可能にクロスレール４に支持されていて、そ
の水平移動はＸ軸モータおよびボールスクリュー（図示
せず）によって駆動される。

サドル６には、スピンドルヘッド５が上下方向すなわち
Ｚ軸線方向へ移動可能に支持されている。スピンドルヘ
ッド５の主軸方向への移動は、ボールスクリュー（図示
せず）を介して、Ｚ軸モータ（図示せず）により駆動さ
れる。スピンドルヘッド５の下端には、アンギュラアタ
ッチメント１０が取り付けである。このアンギュラアタ
ッチメント１０は、水平方向に９０度割出し可撓である
。スピンドルヘッド５内には、第１主軸１０’が回転自
在に支持されている。

アンギュラアタッチメント１０には、この第１主軸１０
′と歯車連動された第２主軸１１が設けられている。第
１主軸１０′、第２主軸１１は、主軸駆動モータ７によ
り回転駆動される。アンギュラアタッチメント１０の下
方には、テーブル１２が設けである。このテーブル１２
は、ワークＷを載置して取付治具でクランプするための
ものである。このテーブル１２には、前記サドル６の移
動方向と直交する水平方向（Ｙ軸線方向）へ移動可能に
配設されていて、Ｙ軸モータおよびボールスクリュー（
図示せず）によって駆動される。

工作機械１の側面には、工具を収納する工具マガジン１
５か設けられている。この工具マガジン１５は、割り出
し機構を備えた駆動手段により所要の工具を選択的に割
り出される方式のものである。自動工具交換装置（以下
ＡＴＣ装置１６という）は、第２主軸１１の工具と工具
マガジン１５の工具との受は渡しを行うように構成され
ている。

工具マガジン１５は、チェーン２０に取り付けられた工
具ボット２４を保持したものである（第２図参照）。工
具マガジン１５の本体フレームには、チェーン２０が配
置されている。チェーン２０の一定間隔位置には、工具
を把持して固定するための工具ボット２４が設けられて
いる。チェーン２０は、スプロケット（図示せず）に噛
み合い、このスプロケットは駆動モータにより駆動され
、所望の工具ボット２４を必要な位置に割出制御する。

この割出制御装置は、周知技術でありその詳細は開示し
ない。

チェーン２０には、取付金具２１を介して工具ポット受
２２が固定されている。工具ポット受２２には、軸２３
により工具ボット２４が回動自在に設けられている。工
具ボット２４には、円筒体のカムフォロワ２５ａとカム
フォロワ２５ｂが工具ボット２４の中心線を挾んで対称
位置に設けられている。カムフォロワ２５ａは、工具ボ
ット２４が工具マガジン１５内で割り出されると、揺動
アーム２７ａのＵ字状のカム満２６内に挿入さる。

カム溝２６を有する揺動アーム２７ａの一端は、ロータ
リーアクチュエータ２８ａの出力軸に連結されている。

ロータリーアクチュエータ２８ａは、設定角度θだけ揺
動するための揺動杉油圧アクチュエータである。他方、
ロータリーアクチュエータ２８ｂが工具ボット２４を挾
んで配置されている（第３図参照）。このロータリーア
クチュエータ２８ｂの出力軸には、揺動アーム２７ｂの
一端が取り付けられ、この揺動アーム２７ｂには、カム
溝２６ｂが同様に設けられている。

ロータリーアクチュエータ２８ａの揺動アーム２７ａが
揺動されると、ロータリーアクチュエータ２８ａの揺動
アーム２７ａのカム満り６ａ内にカムフォロワ２５ａが
挿入されているので、工具ボット２４は軸２３を中心に
角度θ１揺動する。

この後、揺動アーム２７ｂは、揺動を開始して角度θ２
だけ揺動する（想像線）。結局、工具ボット２４は、軸
２３を中心に１８０度方向変換したことになる。

第４図（ａ）、（ｂ）は、ロータリーアクチュエータ２
８ａ、２８ｂの制御のための油圧回路を示す、第４図（
ａ）は、工具交換位置に工具を倒した場合のロータリー
アクチュエータ２８ａ、２８ｂ、切換弁３２の動作を示
す。第４図（ｂ）は、工具を工具マガジン側に戻した場
合のロータリーアクチュエータ２８ａ、２８ｂ、切換弁
３２の動作を示す。ロータリーアクチュエータ２８ａ、
２８ｂは、ダブルベーン形と呼ばれているタイプである
。ダブルベーン３０ａ、３０ｂは、角度θ１．θ２だけ
圧力室３１ａ、３１ｂ内を揺動する。ベーン３０ａ、３
０ｂの出力軸は、揺動アーム２７ａ、２７ｂの一端に連
結されている。

油圧ポンプ３３からの油圧は、切換弁３２、油路３３を
介して図示されたような油路３４で互いに接続されてい
る。したがって、ロータリーアクチュエータ２８ａのダ
ブルベーン３０ａが作動後停止し、かつ油圧は油路３４
を介してロータリーアクチュエータ２８ａの圧力室３１
ａ内に入り、ダブルベーン３０ａを揺動させる。すなわ
ち、ロータリーアクチュエータ２８ａの作動終了後、ロ
ータリーアクチュエータ２８ｂが作動するので、前述の
工具は１８０度方向が変換される。

工ｑ・　アーに第５図に示すものは、自動工具交換アームの正面図であ
る。この自動工具交換アームは、工具マガジン１５から
工具を取り出して第２主軸１１の工具と交換するための
ものである。ツインアーム４０は、略逆Ｔ字状をしたも
のである。ツインアーム４０の下端の両端には、把持部
４１ａ、４１ｂが設けられている。把持部４１ａ、４１
ｂには、工具を把持するための把持機構を有している。

この把持機構は、周知でありその構造は詳記しない。

両把持爪４１ａ、４１ｂの中心軸線は、平行でかつ間隔
を有している。これは、二つの工具を把持したとき、干
渉しないようにするためである。

ツインアーム４０の中心には、アーム軸４２の下端が固
定されている。アーム軸４２には、上下２か所を軸受４
３，４３によりピストン４４に回転自在に支持されてい
る。ピストン４４は、シリンダ４５内に挿入されている
。シリンダ４５は、移動台４６に固定されている。アー
ム軸４２の上端部には、ピニオン４７が固定されている
。

ピニオン４７には、ラック４８が噛み合っている。ラッ
ク４８は、ピストン４９のピストン口・ソド部分に形成
されている。ピストン４９は、シリンダ５０内に挿入さ
れている。シリンダ５０は、移動台４６に固定されてい
る。移動台４６は、クロスレール４に設けられた案内面
５１．５１に移動自在に設けられている。一方、シリン
ダ５２がクロスレール４に設けられている。シリンダ５
２のピストンロッド５３の先端は、移動台４６に連結さ
れている。シリンダ５２は、両端と中間位置の３位置を
採ることができるシリンダである。

作動以下、前記実施例の工作機械の自動工具交換の作動を示
す。第６図（ａ）〜第６図（ｏ）は、自動工具交換装置
の動作の概要を示す。最初にツインアーム４０は、第６
図（ａ）に示すように待機位置に待機している。数値制
御装置から工具交換指令が発せられると、工具マガジン
１５内のサーボモータが起動を開始してチェーン２０が
駆動させられる。この駆動によりチェーン２０内の工具
は工具交換位置に割り出される。

この割り出しが終了すると、ロータリーアクチュエータ
２８ａが作動し、揺動アーム２７ａが揺動されて工具ボ
ット２４を軸２３を中心にして揺動させる。更に、この
揺動後、ロータリーアクチュエータ２８ｂは、揺動アー
ム２７ｂを引き続き揺動させる。この揺動により工具ボ
ット２４は、１８０度方向を変換させられる。

第２主軸１１は、工具交換位置に移動される。

ツインアーム４０は、待機位置からシリンダ５２のピス
トンロッド５３の駆動により第２主軸１１側へ移動し［
第６図（、ｂ　）　］　、更に、ピストン４４が駆動さ
れてアーム軸４２が下降し、把持爪４１ｂは、第２主軸
１１の工具を把持する［第６図（Ｃ）］。シリンダ５２
が再び動作し、工具Ｔｌを第２主軸１１から抜き出し中
間位置で停止する［（第６図（ｄ）］。ピストン４４が
駆動されて再びツインアーム４０が上昇される［第６図
くｅ）１　。

シリンダ５２が作動されて、ツインアーム４０を工具マ
ガジン１５側に移動させる。ピストン４４が下降し、ツ
インアーム４０の把持爪４１ｂが工具マガジン１５の工
具Ｔｎを把持する［（第６図（ｇ）］。シリンダ５２を
作動させて工具ボット２４から工具Ｔｎを抜き出す［（
第６図（ｈ）］。ピストン４９を作動させてラック４８
を駆動し、ピニオン４７を回転させる。このピニオンの
回転によりツインアーム４０は、１８０度回転される。

この後、シリンダ５２を作動させて工具ボット２４に第
２主軸１１の工具Ｔ１を挿入させるしく第６図（ｊ）］
。

再びピストン４４が上昇した後、シリンダ５２が作動さ
れて、ツインアーム４０は第２主軸１１側に移動される
［（第６図（り］。ビス１〜ン４４は、下降した後［第
６図（ｍ）］、シリンダ５２が作動されて新しい工具Ｔ
ｎを第２主軸１１に挿入した後［第６図（ｎ）］＝ツニ
ラインアームは再びピストンロッド４４の作動により上
昇し［第６図（０）］、元の待機位置に戻る［第６図（
ａ）］。この間旧い工具Ｔ１は、工具ポット４４に挿入
された後、前記動作とは逆の動作で１８０度方向を変換
させられる。

「その他の実施例」前記した実施例の工作機械は、縦型の主軸を有する工作
機械であったが、これに限定される必要はなく、横主軸
タイプの工作機械など他のタイプでも良い。また、前記
実施例では、カムフォロワ２５を駆動するのはロータリ
ーアクチュエータ２８ａ、２８ｂで駆動している。しか
し、このロータリーアクチュエータ２８ａ、２８ｂを使
用せずども直線シリンダを用い、揺動アームにカーＡ７
１！を形成したものでカムフォロワ２５ａ、２５ｂを駆
動しても良い。

更に、前記ロータリーアクチュエータ２８ａ。

２８ｂは、油圧作動するものであるが、ソレノイド駆動
、モータ駆動など電気的なものでも良い。

したがって、この油圧制御回路もシーケンス制御回路な
どでも良い。また、各ロータリーアクチュエータ２８ａ
、２８ｂの動作で切換バルブを切換えて各ロータリーア
クチュエータを連動させても良い。

［発明の効果］以上詳記したようにこの発明の効果は、工具を１８０度
方向変換できるので、工具を干渉しない位置に格納しか
つ工具交換ができる。また、その方向変換機構も特別な
機構を使うことな〈従来の機構を利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は工具方向転換装置を設けた工作機械の正面図、
第２図は工具マガジン内の工具ポットを１８０度方向転
換するための機構を示す平面図、第３図は第２図の正面
図、第４図（ａ）、（ｂ）はロータリーアクチュエータ
の油圧回路を示す回路図、第５図は自動工具交換アーム
の正面図、第６図（ａ）〜第６図（０）は自動工具交換
アームの工具交換動作順序を示す動作図である。１・・・工作機械、２・・・ベツド、３・・・コラム、
４・・・クロスレール、５・・・スピンドルヘッド、６
・・サドル、７・・・スピンドル、１０・・・アンギュ
ラアタッチメント、１１・・・第２主軸、１２・・・テ
ーブル、１５・・・工具マガジン、１６・・・自動工具
交換装置、１７・・・自動工具交換アーム、２０・・・
チェーン、２１・・・取付金具、２２・・・工具ポット
受、２３・・・軸、２４・・・工具ポット、２５・・・
カムフォロワ、２６・・・カム溝、２７・・・揺動アー
ム、２８・・・ロータリーアクチュエータ、３０・・・
ダブルベーン、３１．３１ａ・・・圧力室、３３・・・
油圧ポンプ、３４・・・油路、４０・・・ツインアーム
、４１．４１ａ、４１ｂ・・・把持爪、４２・・・アー
ム軸、４３・・・軸受、４４．４９・・ピストン、４５
．５０・・・シリンダ、４６・・移動台第１図

Claims

【特許請求の範囲】１、工具を取り付けるための工具主軸を有する工作機械
と、複数の前記工具を貯蔵保持するための工具マガジン
と、この工具マガジン内の前記工具と前記工具主軸に把
持した前記工具を自動的に交換するための自動工具交換
アームと、工作物を保持するための工作物テーブルなど
からなる前記工作機械であって、ａ、前記工具マガジン内の前記工具を収容し把持するた
めの工具ポットと、ｂ、この工具ポットを回転自在に支持するための軸と、ｃ、前記工具ポットに設けた複数のカムフォロワと、ｄ、このカムフォロワに各々係合するための複数のカム
と、ｅ、このカムを駆動して前記工具ポットを前記軸を中心
に駆動するための複数のカム駆動手段と、ｆ、この複数のカム駆動手段を逐次的に作動させるため
の順次作動手段とからなることを特徴とする工作機械の
工具方向変換装置。２、請求項１において、前記カム駆動手段は前記カムを
回転させて駆動する回転カム駆動手段であることを特徴
とする工作機械の工具方向変換装置。３、請求項２において、前記カム回転駆動手段は油圧駆
動手段であり、前記順次作動手段は油圧回路であること
を特徴とする工作機械の工具方向変換装置。