JPH0815697B2 - 工作機械の工具交換方法及びその装置 - Google Patents

工作機械の工具交換方法及びその装置

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JPH0815697B2
JPH0815697B2 JP16757391A JP16757391A JPH0815697B2 JP H0815697 B2 JPH0815697 B2 JP H0815697B2 JP 16757391 A JP16757391 A JP 16757391A JP 16757391 A JP16757391 A JP 16757391A JP H0815697 B2 JPH0815697 B2 JP H0815697B2
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JP
Japan
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tool
spindle
cam
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holder
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JP16757391A
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Inventor
邦明 小関
Original Assignee
株式会社関屋製作所
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/155Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
    • B23Q3/1552Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling parts of devices for automatically inserting or removing tools
    • B23Q3/15553Tensioning devices or tool holders, e.g. grippers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automatic Tool Replacement In Machine Tools (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は工作機械のクイル式ス
ピンドルの周りに設けたハウジングに揺動可能に設けら
れた複数の工具ホルダにそれぞれ保持された工具によっ
てセンターリング、ドリリング、タッピング等の多種加
工のできる工作機械の工具交換方法及びその装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、工作機械のスピンドルに取り付け
可能な種々の工具によって工作物を加工する工具マガジ
ンを備えた工作機械は特公昭59−35741号公報に
記載されているように、円筒状管部分65を有するマガ
ジン30には、工具104が管部分65の突杆部分74
にリンク結合された工具ホルダ102に保持され、かつ
スピンドルの周りにリング状に配列されており、工具交
換の際に工具ホルダ102がスピンドル軸線80と同心
に位置されるものであって、各工具保持部72はそれぞ
れ固有のピストンシリンダからなる駆動装置90を1つ
づつ備えており、このそれぞれのシリンダ駆動装置90
によって任意工具104をスピンドル軸線と同心の位置
に移動させたり、またその位置から退避させたりするも
のが知られている。
【0003】そして、上記公知の工作機械のマガジン3
0ではホルダ72が共通の支持体に保持され、この支持
体がスピンドルストック8の運動に従うように結合され
ており、この支持体は管部分65を有し、この管部分6
5がスピンドルストック8の所属の管20上をスピンド
ル軸線80の方向に移動可能に案内されていて、スピン
ドルストック8の加工運動の間、スピンドルストックの
管20に対して相対的な固定位置に支持体の管部分65
を保持するために引張コイルバネ22が設けられてお
り、工具交換の際に支持体の管部分65とスピンドルス
トック8の管20との間のスピンドル軸線80に対して
平行な相対的移動を行わせるために延在部115をアー
ムの自由端116に当接させてある。
【0004】また、前記支持体が引張コイルバネからな
る弾性クランプ装置22によってスピンドルが工具交換
位置からスピンドル軸線80の方向において工作物上に
送り出された位置にある限り、スピンドルストック8の
ストッパ24に当接する状態に保持されるようになって
いる。しかも、工具104の工具ホルダ102は平行リ
ンク機構82,83によって支持体の突杆部分74に連
結されていて、工具交換位置に達した際に他の駆動装置
91が支持体の管部分65を前記弾性クランプ装置22
の力に抗してスピンドル軸線80に沿って走行させる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載された公知の工作機械のマガジンでは、任意の
工具104をスピンドル軸線と同心の位置に移動させた
り、またその位置から退避させたりするために、各工具
保持部72がそれぞれ固有のピストンシリンダからなる
駆動装置90を1つづつ必要としており、そのため構造
が複雑となり、さらにその制御機構も大型となり、実用
的でないという欠点があった。
【0006】また、工具交換の際に支持体の管部分65
とスピンドルストック8の管20との間のスピンドル軸
線80に対して平行な相対的移動を行わせるために延在
部115をアームの自由端116に当接させる必要があ
り、機構が複雑で操作が難しいという欠点があった。
【0007】本発明は上記事情に鑑みて完成されたもの
であり、工具支持体をスピンドルの回転と一体に回転さ
れるカムで操作することによって簡単な構造で、かつ容
易に必要な工具を呼び出し交換できる工作機械の工具交
換方法及びその装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するための工作機械のクイル式スピンドルの周りに設
けた複数の工具支持体の工具ホルダに保持された工具に
よって工作物を多種加工する際の工具交換方法におい
て、クイル式スピンドルの周りに設けたハウジングに揺
動可能に枢着された工具支持体のローラを前記スピンド
ルの回転によって回転されるカムで操作することによっ
て必要な工具を呼び出し交換することを特徴とする工作
機械の工具交換方法、及び工作機械のクイル式スピンド
ルの周りに設けた複数の工具支持体の工具ホルダに保持
された工具によって工作物を多種加工する工作機械の工
具交換装置において、前記工具支持体はクイル式スピン
ドルの周りに設けたガイドに揺動可能に枢着され、該工
具支持体のローラを内方のスピンドル先端部外周に回転
可能に配設されたカム体に常時押圧するばね手段を具備
し、かつ前記工具支持体に対して回転自在の工具ホルダ
を常時上方に引き上げるばね手段を具備したことを特徴
とする工作機械の工具交換装置である。
【0009】
【作用】次に本発明の作用について説明する。本発明に
係る工作機械の工具交換を行う場合には、駆動源により
クイル式スピンドルを低速で回転させ、スピンドル先端
に固定されたカム割り出し用インターナルギヤからカム
に取り付けられたアウターギヤを介してカムを低速回転
させ、必要な工具を保持した工具支持体のローラをカム
の凹部に接しさせると、必要な工具を保持した工具支持
体がばね手段の引っ張り力により引き寄せられて工具ホ
ルダをスピンドル軸線を越えた位置まで移動させ、必要
な工具を呼び出す。続いてクイル式スピンドルに並設さ
れたら旋棒の回転によりクイル式スピンドルを下降さ
せ、カムに固定されたアウターギアと噛み合うカム割り
出し用インターナルギヤとの噛み合いを解除し、その後
スピンドルが低速回転で回りならがらスピンドル先端の
テーパ部が工具ホルダと結合し、かつ回り止めと工具ホ
ルダとが結合した状態で工具支持体のばね手段に抗して
さらに加工位置まで工具を下降する。その後加工の際に
はスピンドルを高速回転させる。上記スピンドル先端の
テーパ部が工具ホルダと結合した状態では工具支持体の
ローラはカムから離れた状態に保たれる。
【0010】加工終了後、前記ら旋棒が逆回転しクイル
式スピンドルは後退してカム割り出し用インターナルギ
ヤがカムに固定されたアウターギアと噛み合う位置まで
戻り、この際工具ホルダも上昇するが、工具支持体によ
り一定位置に停止されてスピンドルと工具ホルダとが解
離され、続いてクイル式スピンドルの低速回転によるカ
ムの回転によりローラが押されて上記工具支持体ととも
に工具は最初の位置に戻され、引き続き次に必要な工具
が呼び出される。
【0011】
【実施例】次に本発明に係る工作機械の工具交換方法及
びその装置の一実施例について図面を参照して説明す
る。図1は本実施例の側面図、図2は一部拡大側面図、
図3は要部拡大説明図であり、本実施例は基台1に立設
されたスタンド2にクイル式スピンドル3の駆動用モー
タ4および上下移動用モータ5が懸架されている。この
駆動用モータ4の駆動軸6はベルト7を介してスプライ
ン軸13に回転力を伝達し、さらにその回転力はベルト
7aを介してクイル式スピンドル3のスピンドル31の
回転軸8に伝達される。
【0012】一方、上下移動用モータ5の駆動軸9はベ
ルト10を介してら旋棒11を回転させる。このら旋棒
11の回転によってクイル式スピンドル3を支持してい
る摺動体12を上下に移動する。この摺動体12が上下
に移動する際は前記スプライン軸13に沿って移動する
ようになっている。
【0013】また、スタンド2に固定されたハウジング
14には図3、図4および図5に示すように前記クイル
式スピンドル3が回転可能に、かつ上下移動可能に装着
されており、このハウジング14の周囲には複数の工具
支持体15がそれぞれ枢軸16によって揺動可能に枢着
されている。この支持体15には内方に突出して設けら
れたローラ17が装備されており、しかも工具支持体1
5はばね18によって常に内方に付勢され、上記ローラ
17を常時カム19に押圧している。
【0014】また、工具支持体15にはばね20によっ
て常時上方に付勢されている工具支持棒21が摺動可能
に装着されており、この工具支持棒21の折曲した先端
部22には工具ホルダ23が回転可能に装着されてい
る。また工具支持体15には工具支持棒21のストッパ
24が設けられている。そして加工工具32は工具ホル
ダ23の下面にチャックにより取り付けられる。
【0015】一方、前記クイル式スピンドル3の回転ス
ピンドル31の先端部25にはテーパ部26が形成され
ており、このテーパ部26に円錐状の工具ホルダ23が
嵌着できるようになっている。また上記先端部25の外
周にはカム割り出し用のインターナルギヤ27が固定さ
れており、このインターナルギヤ27はカム19に固定
されたアウターギヤ28と噛み合っている。また、符号
29は工具ホルダ23の回り止め、符号30はクイル、
符号31は回転スピンドル、符号33は工具ホルダ23
を回転スピンドル31に着脱させるピストンシリンダで
ある。
【0016】このように構成された本実施例における動
作について説明する。図示しない制御装置により駆動モ
ータ4を低速回転に制御して回転スピンドル31を回転
するとその先端部25に固定されたインターナルギヤ2
7を介してアウターギヤ28が低速回転され、これに固
定されたカム19がゆっくり回転し、必要な工具を支持
している工具支持体15のローラ17が接する位置まで
カムを回転し、その凹部を自動的に移動させる。その
際、図3に示すように工具ホルダ23を支持している工
具支持体15はばね18によって枢軸16を中心として
一点鎖線の位置から実線の位置に揺動する。
【0017】次いで、前記制御装置により回転スピンド
ル31の回転は停止された状態で、上下移動用モータ5
が駆動されてら旋棒11が回転し、クイル式スピンドル
3を摺動体12を介して下方に移動させる。この移動に
よりインターナルギヤ27とカム19に固定されたアウ
ターギヤ28との噛み合いが外れてクイル式スピンドル
3が下降し、回転スピンドル31の先端部25に形成さ
れたテーパ部26に円錐状の工具ホルダ23が嵌着さ
れ、同時に回り止め29が工具ホルダ23の切欠きに係
止して両者は結合される。この時カム19の凹部とロー
ラ17との間には僅かな間隙が保たれている。
【0018】クイル式スピンドル3の上下移動状態を図
6および図7に模式的に示す。図6の(A),(B),
(C)はそれぞれクイル式スピンドル3の下降状態を示
しており、図7の(A),(B)はその上昇状態を示し
ている。
【0019】図6の(A)は回転スピンドル31の低速
回転によってカム19が回動してローラ17がカム19
の凹部に接して工具ホルダ23を支持している工具支持
体15は枢軸16を中心として揺動して回転スピンドル
31の回転軸の上に工具ホルダ23を移動させた状態を
示している。(B)は回転スピンドル31が回転を停止
して下降し、インターナルギヤ27とアウターギヤ28
との噛み合いが外れ、工具ホルダ23が回転スピンドル
31の先端部25に形成されたテーパ部26に嵌着され
た状態を示している。(C)は回転スピンドル31がば
ね20を圧縮しながらさらに下降し、被加工物に対して
工具32が回転スピンドル31によって加工速度で回転
される。
【0020】図7の(A)は加工終了後、回転スピンド
ル31が上昇され工具支持体15の先端部22が工具支
持棒21のストッパ24に当った状態を示している。
(B)はさらに上昇してインターナルギヤ27がアウタ
ーギヤ28に噛み合い、工具ホルダが回転スピンドル3
1のテーパ部26から外れた状態を示している。
【0021】本実施例によれば多種加工のための多数の
工具の中からスピンドルと一体に回転されるカムを利用
して容易に必要な工具を呼び出し交換でき、その状態で
下降移動し加工できるから、簡単な構成で、迅速な多種
加工ができる優れた効果がある。
【0022】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、クイル
式スピンドルの周りに設けたハウジングに揺動可能に枢
着された工具支持体のローラを前記スピンドルの回転に
よって回転されるカムで操作することによって必要な工
具を自動的に呼び出し、容易に交換することができ、カ
ムと噛み合うカム割り出し用インターナルギヤがクイル
式スピンドルの下降によってカムとの噛み合いを自動的
に解除され、その後スピンドルが低速回転で回りならが
ら工具ホルダと結合し、さらに加工位置まで下降し、加
工速度で回転されるから、センターリング、ドリリン
グ、タッピング等の多種加工が容易に自動化できる。ま
た、加工終了後にはクイル式スピンドルが後退してカム
割り出し用インターナルギヤがカムと噛み合う位置まで
戻り、この際工具ホルダも上昇するが、工具支持体によ
り一定位置に停止されてスピンドルと工具ホルダとが自
動的に解離されるから、次の加工に必要な工具の割り出
しが非常に容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の側面図である。
【図2】同じく要部拡大側面図である。
【図3】同じく作動状態の説明図である。
【図4】工具支持体の平面図である。
【図5】カム部の説明図である。
【図6】クイル式スピンドルの下降状態を示す説明図で
ある。
【図7】クイル式スピンドルの上昇状態を示す説明図で
ある。
【符号の説明】
1 基台 2 スタンド 3 クイル式スピンドル 4 駆動用モータ 5 上下移動用モータ 11 ら旋棒 12 摺動体 13 スプライン軸 14 ハウジング 15 工具支持体 17 ローラ 19 カム 21 工具支持棒 23 工具ホルダ 26 テーパ部 27 インターナルギヤ 28 アウターギヤ 30 クイル 31 回転スピンドル 32 工具 33 着脱用ピストンシリンダ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 工作機械のクイル式スピンドルの周りに
    設けた複数の工具支持体の工具保持ホルダに保持された
    工具によって工作物を多種加工する際の工具交換方法に
    おいて、クイル式スピンドルの周りに設けたハウジング
    に揺動可能に枢着された工具支持体のローラを前記スピ
    ンドルの回転によって回転されるカムで操作することに
    よって必要な工具を呼び出し交換することを特徴とする
    工作機械の工具交換方法。
  2. 【請求項2】 必要な工具が呼び出されて所定の位置に
    移動された後、カムと噛み合うカム割り出し用インター
    ナルギヤがクイル式スピンドルの下降によってカムとの
    噛み合いを解除され、その後スピンドルが低速回転で回
    りならがら工具ホルダと結合し、さらに加工位置まで下
    降し、加工速度で回転されることを特徴とする請求項1
    記載の工作機械の工具交換方法。
  3. 【請求項3】 加工終了後、クイル式スピンドルが後退
    してカム割り出し用インターナルギヤがカムと噛み合う
    位置まで戻り、この際工具ホルダも上昇するが、工具支
    持体により一定位置に停止されてスピンドルと工具ホル
    ダとが解離されることを特徴とする請求項1または請求
    項2記載の工作機械の工具交換方法。
  4. 【請求項4】 工作機械のクイル式スピンドルの周りに
    設けた複数の工具支持体の工具ホルダに保持された工具
    によって工作物を多種加工する工作機械の工具交換装置
    において、前記工具支持体はクイル式スピンドルの周り
    に設けたハウジングに揺動可能に枢着され、該工具支持
    体のローラを内方のスピンドル先端部外周に回転可能に
    配設されたカム体に常時押圧するばね手段を具備し、か
    つ前記工具支持体に対して回転自在の工具保持ホルダを
    常時上方に付勢するばね手段を具備していることを特徴
    とする工作機械の工具交換装置。
  5. 【請求項5】 工具支持体のローラがカム体の凹部に位
    置した際、工具ホルダはクイル式スピンドルの軸線を越
    すように該凹部を形成して、工具ホルダがスピンドル先
    端に形成されたテーパ部に嵌着された際に工具支持体の
    ローラとカム体との間に間隙が生じるように構成したこ
    とを特徴とする請求項4記載の工作機械の工具交換装
    置。
  6. 【請求項6】 工具ホルダは工具支持体に対して相対的
    に移動可能に、かつばね手段によって常時上方に付勢さ
    れている工具支持棒に対して回転可能に支持されている
    ことを特徴とする請求項4または請求項5記載の工作機
    械の工具交換装置。
JP16757391A 1991-06-12 1991-06-12 工作機械の工具交換方法及びその装置 Expired - Lifetime JPH0815697B2 (ja)

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