JPH09168935A - 工具マガジン旋回装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 主軸が工具マガジン上の工具を直接交換する
工作機械において、マガジン専用の駆動機構を不要にし
て、工具マガジンを安価に構成する。 【構成】 主軸１０に歯車１２を一体回転可能に設ける
とともに、工具マガジン１の旋回軸２ａに歯車５を連結
する。主軸頭９の移動に伴い、歯車１２を歯車５に噛合
し、主軸駆動モータにより工具マガジン１の円盤２を旋
回して、工具４を割り出す。歯車５のピン穴６にピン７
を嵌合して、円盤２の旋回を規制する。ピン７を主軸頭
９の昇降によりブロック１１を介して作用位置及び非作
用位置に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主軸が工具マガジ
ン上の工具を直接交換するタイプの工作機械において、
工具マガジンを旋回するための装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】工具交換装置を装備しない工作機械にお
いては、自動工具交換に際し、まず、主軸頭が工具マガ
ジン位置へ移動し、主軸が工具をアンクランプして工具
マガジンの爪に返納し、その工具から主軸頭が退避す
る。次に、工具マガジンが次工具を割り出し、主軸頭が
次工具に接近し、これを主軸がクランプしたのち、工具
マガジンから主軸頭が退避して、工具交換を終了する。

【０００３】ここで、工具マガジンには次工具を割り出
すための旋回装置が設けられている。従来の旋回装置
は、例えば図５に示すように、工具マガジン１にそれぞ
れ専用のモータ２３、減速機２４、旋回位置確認用の位
置検出器２５、及びドライブユニット（図示略）を設け
て構成されている。また、工具マガジン１上の工具４を
手動で交換できるように、マガジンカバー１７に手動ド
ア１６が設けられている。そして、ドア１６の閉状態を
リミットスイッチ等で安全確認した上で、押しボタン等
を操作してモータ２３を回転し、工具マガジン１を旋回
して工具４を手元位置に割り出し、ドア１６を開いて工
具４を脱着するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の旋回
装置によると、工具マガジンを割り出すために専用の駆
動機構を装備する必要があって、工具マガジンが高価に
なるという問題点があった。また、手動交換機構が複数
の電装部品を必要とするため、付帯設備費が高くつくと
いう問題点もあった。

【０００５】そこで、本発明の課題は、マガジン専用の
駆動機構を不要にして、工具マガジンを安価に構成でき
る工具マガジン旋回装置を提供することにある。

【０００６】

【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、請求項１の発明は、主軸頭と工具マガジンの相対
移動により工具マガジンの特定位置の工具を主軸が直接
交換する工作機械において、主軸駆動モータにより回転
される第１動力伝達部材と、工具マガジンの旋回軸に連
結された第２動力伝達部材とを備え、主軸頭と工具マガ
ジンとの相対位置決めにより第１及び第２動力伝達部材
を係合させ、主軸駆動モータにより工具マガジンを旋回
することを特徴とする。

【０００７】請求項２の発明は、主軸頭の移動範囲内に
工具マガジンの旋回を規制する規制部材を備え、主軸頭
の移動に伴い規制部材を作用位置及び非作用位置に配置
することを特徴とする。

【０００８】請求項３の発明は、規制部材をマガジンカ
バーの手動ドアに連結する連結部材を備え、手動ドアの
開閉に伴い規制部材を非作用位置及び作用位置に配置す
ることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を立形マシニングセ
ンタに具体化した一実施形態を図面に基づいて説明す
る。図１及び図２に示すように、工具マガジン１のベー
ス１ａには円盤２が旋回可能に支持され、その外周には
工具４を脱着可能に保持する複数の爪３が等ピッチで設
けられている。円盤２の中心には旋回軸２ａが立設さ
れ、その上端部には第１動力伝達部材としての歯車５が
円盤２と一体回転可能に連結され、歯車５の外周にはピ
ン穴６が凹設されている。

【００１０】マガジンカバー１７の天井部にはガイド軸
８が設けられ、ガイド軸８には規制部材としてのピン７
が挿入されている。ピン７は、ピン穴６に嵌合する作用
位置（図２参照）と、ピン穴６から抜け出た非作用位置
（図１参照）とに昇降可能で、作用位置において歯車５
及び円盤２の旋回を規制するとともに、非作用位置にお
いてそれらの旋回を許容するようになっている。

【００１１】一方、主軸頭９には主軸１０が回転可能に
支持され、主軸１０の上端には第２動力伝達部材として
の歯車１２が結合され、歯車１２と主軸１０とは主軸駆
動モータ（図示略）によって一体に回転される。そし
て、自動工具交換時には、主軸頭９の移動に伴い、歯車
１２をマガジン側の歯車５に噛合して、主軸駆動モータ
により工具マガジン１の円盤２を旋回できるように構成
されている。

【００１２】また、主軸頭９の上端にはマガジン側のピ
ン７に係合可能なブロック１１が設けられている。ブロ
ック１１は、主軸頭９の上昇に伴い、ピン７を持ち上げ
て非作用位置に配置するとともに、主軸頭９の下降に伴
い、ピン７を自重下降させて作用位置に配置するように
なっている。なお、横形マシニングセンタの場合には、
ピン７をバネでピン穴６側へ付勢して、そこに確実に嵌
合させるように構成してもよい。

【００１３】上記のように構成された工具マガジン旋回
装置によれば、主軸１０の回転が歯車１２及び歯車５を
介して工具マガジン１の円盤２に伝達されるため、マガ
ジン専用の駆動機構を不要にして、工具マガジン１を安
価に構成することができる。ここで、円盤２の割出角度
は歯車１２と歯車５との減速比に従って決定される。こ
の減速比を、１／ｎ（ｎ＝工具マガジンが保持可能な工
具の本数）、又は、主軸ドライブキーと工具とが左右対
称形の場合には２／ｎに設定することで、主軸１０はマ
ガジン割出のための回転後、停止位置のままで主軸頭９
の下降に伴い次工具を把持することができる。その他の
減速比の場合には、主軸１０のマガジン割出後の停止位
置と次工具把持位置とが異なるので、マガジン割出のた
めの主軸１０の回転が停止したのちに、歯車１２と歯車
５とが噛合しない位置で、かつ主軸１０と次工具とが干
渉しない位置において、主軸１０を次工具把持位置に割
り出せばよい。

【００１４】図３は本発明の別の実施形態を示すもの
で、ここでは、前記実施形態の歯車５と歯車１２との間
に、２枚の中間歯車１４，１５が介装されている。これ
らの中間歯車１４，１５は、マガジンカバー１７に設け
た回転軸１３上に固定されている。この構成によれば、
主軸１０の回転を歯車列により十分に減速してマガジン
旋回軸２ａに伝達することができる。

【００１５】図４は本発明のさらに別の実施形態を示す
もので、ここでは、前記実施形態の旋回装置に手動工具
交換用の機構が付加されている。マガジンカバー１７に
は手動ドア１６が設けられ、このドア１６は連結部材と
してのワイヤ２１により滑車１８，１９，２０を介して
ピン７に連結されている。手動工具交換に際し、手動ド
ア１６を開くと、ワイヤ２１が引っ張られ、ピン７がピ
ン穴６から抜かれて、円盤２の規制が解除される。従っ
て、この状態で、円盤２を手で旋回し、工具４を手元位
置に割り出し、これをドア開口部を通して容易に交換す
ることができる。工具交換後にドア１６を閉じると、ワ
イヤ２１が緩められ、ピン７がピン穴６に嵌合して円盤
２を現在の割出位置に保持する。

【００１６】この場合、円盤２の停止位置が正規の割出
位置より多少ずれていても、ピン７がピン穴６に確実に
嵌合するように、それぞれには面取部が設けられてい
る。また、手動で円盤２を旋回すると、工具マガジン１
の割出位置がＮＣ装置に記憶された自動工具交換後の割
出位置と相違するため、円盤２の旋回位置を検出する位
置検出器２２が旋回軸２ａに設けられ、この検出値を用
いることで、次に自動工具交換したときの先工具返却位
置及び次工具格納位置が判別される。

【００１７】なお、本発明はマシニングセンタのみに適
用されるものではなく、工具交換装置を装備しない各種
の工作機械にも適用することができる。その他、本発明
の趣旨を逸脱しない範囲で各部の形状並びに構成を適宜
に変更して具体化することも可能である。

【００１８】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１の発明に
よれば、主軸がマガジン上の工具を直接交換する工作機
械において、主軸駆動モータにより工具マガジンを旋回
するので、マガジン専用の駆動機構を不要にして、工具
マガジンを安価に構成できるという優れた効果を奏す
る。

【００１９】請求項２の発明によれば、工具マガジンを
旋回規制する規制部材を主軸頭の移動に伴って作用位置
及び非作用位置に配置するので、工具マガジンの位置決
め機構を専用アクチュエータなしで簡単に構成できると
いう効果がある。

【００２０】請求項３の発明によれば、規制部材を手動
ドアの開閉に伴って非作用位置及び作用位置に配置する
ので、手動工具交換機構を電装部品なしで簡単かつ安価
に構成できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す工具マガジン旋回装
置の立面図である。

【図２】同旋回装置を図１とは異なる作動状態で示す立
面図である。

【図３】本発明の別の実施形態を示す工具マガジン旋回
装置の立面図である。

【図４】本発明のさらに別の実施形態を示す工具マガジ
ン旋回装置の立面図である。である。

【図５】従来の工具マガジン旋回装置を示す立面図であ
る。

【符号の説明】

１・・工具マガジン、２・・円盤、２ａ・・旋回軸、３
・・爪、５・・歯車、６・・ピン穴、７・・ピン、９・
・主軸頭、１０・・主軸、１２・・歯車、１４，１５・
・中間歯車、１６・・手動ドア、１７・・マガジンカバ
ー、２１・・ワイヤ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸頭と工具マガジンの相対移動により
   工具マガジン上の工具を主軸が直接交換する工作機械に
   おいて、主軸駆動モータにより回転される第１動力伝達
   部材と、工具マガジンの旋回軸に連結された第２動力伝
   達部材とを備え、主軸頭と工具マガジンとの相対位置決
   めにより第１及び第２動力伝達部材を係合させ、主軸駆
   動モータにより工具マガジンを旋回することを特徴とす
   る工具マガジン旋回装置。
2. 【請求項２】 主軸頭の移動範囲内に工具マガジンの旋
   回を規制する規制部材を備え、主軸頭の移動に伴い規制
   部材を作用位置及び非作用位置に配置することを特徴と
   する請求項１記載の工具マガジン旋回装置。
3. 【請求項３】 規制部材をマガジンカバーの手動ドアに
   連結する連結部材を備え、手動ドアの開閉に伴い規制部
   材を非作用位置及び作用位置に配置することを特徴とす
   る請求項２記載の工具マガジン旋回装置。