JPH0547342B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、自動工具交換装置を備えた工作機械
いわゆるマニシングセンタにおける新規な自動工
具交換装置に関する。

従来の技術 従来のマシニングセンタに装備されている工具
マガジンでは、工具の収容本数が限定されてしま
い、全てのワーク加工を一度のセツトで消化しき
れないことが度々発生していた。このような場
合、工具マガジンに収容する工具を入れ替えた上
で再度機械を駆動して加工を行なわなければなら
ず、加工能率が悪いという問題があつた。近年、
このような問題を解決するため工具マガジンを大
きくして収容し得る工具の本数を増加する傾向に
あるが、機械全体のスペースの問題や経済的な問
題があつて難しいものとなつている。

また、一般にマシニングセンタにおいて使用さ
れる工具の種類としては、ドリルが全体の約40
％、小径のエンドミルが約15％、タツプが約20
％、残りの約25％がワークの粗削りを行なう大型
のバイト等である。したがつて、マシニングセン
タの大きな主軸に装着する工具の約75％が小径工
具ということになる。

発明が解決しようとする問題点 本発明は上述のような実状に鑑みなされたもの
で、特に小径工具の収容本数を大幅に増加でき、
しかも既存のマシニングセンタに装備されている
工具マガジンを有効に利用して収容し得る工具の
本数の増大を図ることが可能な自動工具交換装置
を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するための技術的手段として本
発明は、工作機械本体の主軸に装着する多数の大
径もしくは標準工具Ｔを収容するメイン工具マガ
ジンと、該メイン工具マガジンに隣接して配置さ
れ、多数の小径工具ｔを収容するサブ工具マガジ
ンと、前記工具Ｔと同様メイン工具マガジンに収
容され、前記主軸に装着できるように本体が前記
工具Ｔと同一形状を有する工具ホルダであつて、
先端部に前記小径工具ｔを着脱自在に嵌合する嵌
合穴を有する複数のマザー工具Toと、前記メイ
ン工具マガジン内に収容されている工具Ｔ又はマ
ザー工具Toと前記主軸に装着されている工具と
を交換する主軸工具交換装置と、Ｔコード指令に
よつて、前記サブ工具マガジン内に収容されてい
る前記小径工具ｔと前記マザー工具Toに装着さ
れている小径工具ｔとを交換する小径工具交換装
置と、前記工具Ｔ又はマザー工具Toを主軸工具
交換装置に対応する主軸工具交換装置に割出し、
かつ前記マザー工具To及び小径工具ｔをそれぞ
れ小径工具交換装置に対応する小径工具交換位置
に割出す割出し制御装置とを備え、前記主軸の工
具が加工している間に、前記小径工具交換装置が
作動し得るように構成されていることを特徴とす
る。

作 用 メイン工具マガジンに収容されている工具Ｔ
は、在来のマシニングセンタと同様に主軸工具交
換装置により機械の主軸に装着される。

一方、サブ工具マガジンに収容されている小径
工具ｔは、メイン工具マガジンに収容されている
マザー工具Toに選択的に装着され、該マザー工
具Toと共に機械主軸に装着してワークを加工す
る。しかして、小径工具ｔのマザー工具Toに対
する交換作業は、小径工具交換装置により行なわ
れ、かつ主軸の工具が加工している間に行なわれ
る。

発明の効果 上述のように、本発明の工具交換装置は、マシ
ニングセンタによるワーク加工の大半を占める小
径工具ｔを専用に収容するサブ工具マガジンを別
途に設け、加工に必要な小径工具ｔをメイン工具
マガジンに収容したマザー工具Toに選択的に嵌
合して装着し、該マザー工具Toと一緒に機械主
軸に装着するようにしたから、マガジン全体の工
具収容本数を大径もしくは標準工具Ｔと小径工具
ｔと混在させて大幅に増大することができ、一度
のセツトで多工程のワーク加工を消化できるばか
りでなく、工具の選択変更にも柔軟性があり、使
用に際して大変有利である。しかも、小径工具ｔ
のマザー工具Toに対する工具交換は、主軸に装
着した工具が加工している間に行なわれるから、
加工能率に影響を及ぼすことはない。

また、メイン工具マガジン及び主軸工具交換装
置は既存のマシニングセンタに装備されている大
径もしくは標準工具Ｔを備えたものをそのまま利
用し、これに前記マザー工具To、前記サブ工具
マガジン及び小径工具交換装置を付設するだけで
あるから、前記マシニングセンタの工具交換制御
装置と同じＴコード指令によつて、サブ工具マガ
ジンに収容した多数の小径工具を容易に管理交換
することができる。したがつて、システム全体の
設備費が安価で、操作も簡単である。

実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。第１図は、本発明の自動工具交換装置を具備
したマシニングセンタを示しており、工作機械本
体１は、Ｘ軸方向（第１図の紙面に直角方向）及
びＹ軸方向（左右方向）に摺動するテーブル２
と、該テーブル２の上方に配設され、コラム３に
沿つてＺ軸方向（上下方向）に摺動する主軸頭４
を備えている。５は主軸である。

６は工作機械本体１の側方に設置したメイン工
具マガジンで、主軸５に装着する多数の工具Ｔ
と、後述するマザー工具Toが２つ収容されてい
る。工具Ｔ及びマザー工具Toはローラチエン７
上に等間隔をおいて配置した工具保持器（図示せ
ず）に収容保持され、ローラチエン７の駆動によ
つて主軸工具交換位置Ａに旋回割り出しされるよ
うになつている。

主軸工具交換装置８は、通常のマシニングセン
タに装備されている公知のもので、中間ポツトに
往復ダブルアーム型のメインアーム９を有し、該
メインアーム９が図示の待機位置から左側に移動
して、その一端に設けたグリツパ１０で主軸工具
交換位置Ａに割り出された工具Ｔ又はマザー工具
Toを把持して取り出し、待機位置に戻つて停止
する。次に、工具交換指令（M6指令）により、
メインアーム９が右側（主軸５側）へ移動し、他
方のグリツパ１１で主軸５内の工具Ｔ又はToを
把持して取り出した後、アーム９が180度回動し
てグリツパ１０で把持した工具Ｔ又はToを主軸
５に装着する。しかる後、アーム９は図示の待機
位置に戻つて停止する。以上の工具交換動作は既
存のマシニングセンタと同じである。なお、アー
ム９の上方に配設されているアーム１２は、本体
後方の工具マガジン（図示せず）からメイン工具
マガジン６へ工具Ｔ又はToを搬送するためのも
のである。２０はサブ工具マガジンで、メイン工
具マガジン６の上方に隣接して設置されている。
該サブ工具マガジン２０には、公知の工具マガジ
ンと同様多数の小径工具ｔがローラチエン２１上
に等間隔をおいて配置した工具保持器（図示せ
ず）に収容保持され、チエン２１の駆動によつて
小径工具交換位置Ｂに旋回割り出しされるように
なつている。

２２は小径工具交換装置で、第２図に示すよう
に、グリツパ２３が工具出し入れ用シリンダ２４
と、グリツプ伸縮用シリンダ２５とによつて、矢
印で示すように作動し、小径工具交換位置Ｂに割
り出された小径工具ｔを、該小径工具交換位置Ｂ
に対応するメイン工具マガジン６の工具交換位置
Ｃ（第１図参照）に割り出されたマザー工具Toに
装着するように構成されている。また、グリツパ
２３が第２図に示す矢印と反対方向に作動して、
マザー工具Toに装着されている小径工具ｔをサ
ブ工具マガジン２０に戻すようになつている。図
中２６は後述するマザー工具Toをアンクランプ
するための高圧空気供給用ジヨイント、２７はジ
ヨイント２６を上下動させるシリンダである。

マザー工具Toは、第３図、第４図に示すよう
に、本体３０の輪郭形状が工具Ｔと同一形状をな
し、先端部３１に小径工具ｔを着脱自在に嵌合す
るテーパ状の嵌合穴３２が設けられ、該嵌合穴３
２の周壁にロツク用ボール３３を出没させる複数
の透孔３４が穿設されている。

先端部３１の外周には筒状ピストン３５が摺動
自在に嵌装されている。筒状ピストン３５は内周
面にロツク用ボール３３を収容する凹部３６を有
し、外側面は本体３０に固着したカバー体３７に
よつて摺動自在に覆われ、かつカバー体３７との
間に介装したばね３８で常時基端側へ付勢されて
おり、該筒状ピストン３５と本体３０との間には
圧力室３９（第４図参照）が形成されている。本
体３０には圧力室３９と嵌合穴３２に個別的に連
通する流体通路４０，４１が設けられている。

小径工具ｔは、先端に切削工具４５が装着さ
れ、後端側の嵌合部４６にロツク用係合凹部４７
が設けられている。

第３図は、マザー工具Toに小径工具ｔを嵌合
して取り付けた状態を示しており、第４図は、小
径工具ｔがマザー工具Toに対してアンクランプ
の状態を示している。このアンクランプは、マザ
ー工具Toが第１図における工具交換位置Ｃに割
り出されたとき、高圧空気供給用ジヨイント２６
が本体３０の流体通路４０，４１に接続され、圧
空気を嵌合穴３２及び圧力室３９に供給すること
によつて行なわれる。すなわち、圧力室３９に供
給された高圧空気で筒状ピストン３５がばね３８
に抗して先端側へ押し出され、ロツク用ボール３
３が凹部３６に移動して係合凹部４７から離脱
し、マザー工具Toに対する小径工具ｔのロツク
が解除される。このアンクランプの状態におい
て、上述した小径工具交換装置２２による小径工
具ｔの交換が行なわれる。

次に、上述した工具交換動作を第５図に示す制
御装置のフローチヤートに従つて説明する。

まず、Ｔコード指令を読み取り、通常工具デー
タエリア（メイン工具マガジン６内の工具データ
エリア）を検索する。無ければ、小径工具データ
エリア（サブ工具マガジン２０内の工具データエ
リア）を検索する。

次に該当する小径工具ｔを取り付けるマザー工
具Toの在るメイン工具マガジン６のポツト番号
を検索する。この場合の検索順序は、(1)小径工具
ｔの付いていないマザー工具To、(2)メインマガ
ジン内に在るマザー工具To、(3)メインマガジン
内で小径工具交換位置Ｃに近いマザー工具Toと
する。選択したポツトのマザー工具Toに小径工
具ｔが付いていれば、サブ工具マガジン２０の返
却ポツトと、選択したマザー工具Toが入つてい
るメイン工具マガジン６のポツトをそれぞれ工具
交換位置Ｂ，Ｃに割り出し、小径工具交換装置２
２によりマザー工具Toより小径工具ｔを取り外
し、サブ工具マガジン２０の返却ポツトに収容す
る。選択したポツトのマザー工具Toに小径工具
ｔがなければ、返却動作は行なわない。

次に、サブ工具マガジン２０が指令された小径
工具ｔを工具交換位置Ｂに割り出し、小径工具交
換装置２２によつてメイン工具マガジン６の工具
交換位置Ｃにある前記マザー工具Toに小径工具
ｔを装着する。続いて、メイン工具マガジン６
が、小径工具ｔを取り付けたマザー工具Toを主
軸工具交換位置Ａに割り出し、主軸工具交換装置
８が前述のように作動して、前記マザー工具To
を中間ポツトのアーム９のグリツパ１０で把持し
て待機位置で停止する。ここまではＴコード指令
により行なわれる。また、上記した小径工具ｔの
交換操作は、主軸５の工具Ｔ又はToが加工して
いる間に行なわれる。

上述した待機状態において、工具交換指令
（M6指令）により主軸工具交換装置８が作動し、
中間ポツトマザー工具Toと主軸５内の工具Ｔ又
はToが交換される。

以上の説明から明らかなように、メイン工具マ
ガジン６にサブ工具マガジン２０を付設しても従
来機と同じＴコード指令により呼び出し、小径工
具ｔを交換できるので、多数の小径工具ｔを容易
に管理交換することができる。

なお、上記実施例では横型の工具マガジンにつ
いて説明したが、本発明の工具交換装置は縦型の
工具マガジンにも実施できることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は本発
明に係る自動工具交換装置を備えたマシニングセ
ンタの正面図、第２図は第１図の２−２線に沿う
矢視拡大図、第３図はマザー工具の要部縦断正面
図、第４図は同アンクランプの状態を示す要部縦
断正面図、第５図は工具交換動作のフローチヤー
ト図である。 １…工作機械本体、５…主軸、６…メイン工具
マガジン、８…主軸工具交換装置、２０…サブ工
具マガジン、２２…小径工具交換装置、Ｔ…工
具、To…マザー工具、ｔ…小径工具。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 工作機械本体の主軸に装着する多数の大径も
   しくは標準工具Ｔを収容するメイン工具マガジン
   トと、 該メイン工具マガジンに隣接して配置され、多
   数の小径工具ｔを収容するサブ工具マガジンと、 前記工具Ｔと同様メイン工具マガジンに収容さ
   れ、前記主軸に装着できるように本体が前記工具
   Ｔと同一形状を有する工具ホルダであつて、先端
   部に前記小径工具ｔを着脱自在に嵌合する嵌合穴
   を有する複数のマザー工具Toと、 前記メイン工具マガジン内に収容されている工
   具Ｔ又はマザー工具Toと前記主軸に装着されて
   いる工具とを交換する主軸工具交換装置と、 Ｔコード指令によつて、前記サブ工具マガジン
   内に収容されている前記小径工具ｔと前記マザー
   工具Toに装着されている小径工具ｔとを交換す
   る小径工具交換装置と、 前記工具Ｔ又はマザー工具Toを主軸工具交換
   装置に対応する主軸工具交換位置に割出し、かつ
   前記マザー工具To及び小径工具ｔをそれぞれ小
   径工具交換装置に対応する小径工具交換位置に割
   出す割出し制御装置とを備え、 前記主軸の工具が加工している間に、前記小径
   工具交換装置が作動し得るように構成されている
   ことを特徴とするマニシングセンタにおける自動
   工具交換装置。