JPH10277865A - マシニングセンター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大幅な改造をしなくても、工具交換が殆ど従
来と同様に行え、しかも工具交換アームが加工の障害と
なるのを回避できるものとする。 【解決手段】 コラム３の上部に案内手段１１を介して
工具交換装置ＡＴＣを前後移動可能に装設する。さらに
詳細には、ベッド１上を前後左右に移動するコラム３を
備えると共にコラムの前面に主軸ヘッド４を備え、コラ
ムよりも上方に位置してベッドと同体に装設された工具
マガジン６を備えたマシニングセンターに於いて、コラ
ムの上部に案内手段１１を介して工具交換装置ＡＴＣを
前後移動可能に装設し、工具交換装置はワーク加工時に
は後方へ退避移動した状態となり、工具交換時には前方
へ進出移動した状態となる構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工具を自動的に交
換して順次異なる工具でワークを加工することを可能と
したマシニングセンターに関する。

【０００２】

【従来の技術】前面に主軸ヘッドが装設され、上部に工
具交換装置が固定的に装設されていてベッド上を前後左
右へ移動するコラムと、このコラムよりも上方に位置し
てベッドと同体に装設された工具マガジンとを備えたマ
シニングセンターは存在している（実開平１−１４９２
３２号）。

【０００３】この種のマシニングセンターでは工具交換
装置の工具交換アームの前後位置は主軸に装着された工
具の位置に適合したものとなされるのであり、一般には
主軸先端よりも僅かに前方へ寄った位置に配置される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来のマシニ
ングセンターによるワークの加工時に、工具交換アーム
がワークと干渉してワークの加工を妨げることがある。

【０００５】本発明は、大幅な改造をしなくても、工具
交換が殆ど従来と同様に行え、しかも工具交換アームが
ワーク加工の障害となるのを回避できるものとしたマシ
ニングセンターを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に於いては、コラムの上部に案内手段を介し
て工具交換装置を前後移動可能に装設するのである。

【０００７】さらに詳細には、ベッド上を前後左右に移
動するコラムを備えると共にコラムの前面に主軸ヘッド
を装設し、コラムよりも上方に位置してベッドと同体に
装設された工具マガジンを備えたマシニングセンターに
於いて、コラム上部に案内手段を介して工具交換装置を
前後移動可能に装設し、工具交換装置はワーク加工時に
は後方へ退避移動した状態となり、工具交換時には前方
へ進出移動した状態となる構成となす。この発明では、
工具交換アームがワーク加工時には主軸先端よりも大き
く後方へ退避した状態となり、工具交換時には主軸及び
工具マガジンに対し従来と同様な相対配置となって、工
具交換が従来と同様に行われるものとなる。

【０００８】本発明は次のように具体化する。即ち、請
求項３に記載のように、工具交換装置が伸縮シリンダ装
置により前後駆動される構成となすのであり、これによ
れば工具交換装置がコラムの移動によることなく前後移
動されるものとなり、工具交換を行うべき位置の選択範
囲が広くなる。

【０００９】或いはこれに代えて、請求項４に記載のよ
うに、前後移動自在となされた工具交換装置を後方へ付
勢するスプリングを設け、一方ではベッドと同体個所で
コラムの後方移動経路の途中に工具交換装置と衝接する
ストッパーを設け、工具交換装置がワーク加工時にはス
プリングの弾力で後方へ退避移動した状態となり、工具
交換装置時にはコラムの後方移動によりストッパーで押
されスプリングの弾力に抗して前方へ進出する構成とな
す。これによれば工具交換装置の前後移動が格別な駆動
装置によることなく行われるため、構造が簡易且つ安価
となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１〜図３は本発明の第一実施例
に係るマシニングセンターを示すもので、図１は全体側
面図、図２Ａは全体正面図、図２Ｂはワーク加工時の工
具交換装置の平面図、図２Ｃは同加工時の工具交換装置
の正面図、図３Ａは工具交換時の工具交換装置周辺の側
面図、図３Ｂは同交換時の工具交換装置の平面図であ
る。

【００１１】図１及び図２に於いて、１はベッドで、上
面には支柱２ａや梁部材２ｂなどによりベッド１と同体
の本体フレーム２が構築されている。３は前面に主軸ヘ
ッド４を上下移動可能に装設されたコラムで、ベッド１
の上面を前後方向ｆ１及び左右方向ｆ２へ移動するもの
となされている。このさい、主軸ヘッド４には主軸５の
先端部が支承させてある。

【００１２】６は本体フレーム２上に装設された工具マ
ガジンで、多数の工具ポット７と、これらポット７に挿
入された工具８のうちの任意な一つを工具交換位置ｐ１
に割り出すための工具割り出しモータ９と、工具交換位
置ｐ１に工具８と同体に割り出されたポット７を位置決
めするための位置決めシリンダ１０を備えている。

【００１３】しかして、上記コラム３の上部には工具交
換装置ＡＴＣを案内手段を介して前後移動可能に装設す
るのであり、具体的には次のようになしてある。即ち、
コラム３の上面に案内手段としての前後向きの二本のリ
ニアガイド１１、１１を左右配置に設ける。このさい、
リニアガイド１１の溝部材１１ａをコラム３の上面に固
定し、溝部材１１ａに案内される摺動部材１１ｂを工具
交換装置ＡＴＣの装置フレーム１２の下面に固定する。

【００１４】そして工具交換装置ＡＴＣは、図２に示す
ように装置フレーム１２の前面に工具交換アーム１３を
前後向きの工具交換軸１４を介して装着すると共に、装
置フレーム１２の後面に工具交換軸１４を回転作動させ
るためのモータ１５を設けたものとなす。

【００１５】そして、工具交換装置ＡＴＣの側方となる
コラム３上面には前後向きの伸縮シリンダ装置１６を固
定し、これのピストンロッド１６ａの先端部を装置フレ
ーム１３に結合させる。このさい、伸縮シリンダ装置１
６は液体圧駆動でも気体圧駆動でもよい。なお、１７は
制御装置、１８は操作盤である。

【００１６】次に上記のように構成した第一実施例品の
要部の作動を説明する。ワークの加工時には伸縮シリン
ダ装置１６は短縮状態となされ、工具交換装置ＡＴＣは
伸縮シリンダ装置１６に対し図２Ｂに示すように位置す
るものとなり、またコラム３に対しては図１に示すよう
に位置するものとなる。これにより、工具交換アーム１
３の前端は主軸５の前端から大きく後方へ離れて位置
し、殆どコラム３前面と合致した状態となるのであ
る。。

【００１７】この状態でコラム３が必要に応じ前後左右
方向へ移動すると同時に、主軸５が必要に応じ上下方向
へ移動し、主軸５に装着された工具８がワークを加工す
るものとなる。この加工中に工具割り出しモータ９が作
動し、次に主軸５に装着すべき工具８をこれの挿入され
たポット７と共に工具交換位置ｐ１に割り出すように作
動する。

【００１８】一方、工具交換時にはコラム３が工具交換
位置（図１に示す位置）に移動するのであり、ここで図
３Ａに示すように主軸５と、工具マガジン６とが所要の
相対配置となり、また伸縮シリンダ装置１６のピストン
ロッド１６ａが進出作動されて、工具交換装置ＡＴＣが
工具交換可能な状態となるのであり、このとき工具交換
アーム１３は主軸５先端よりも僅かに前方に位置され
る。

【００１９】この後、工具交換作動が行われるのであっ
て、即ち、モータ１５が回転作動して、水平状態に保持
されていた工具交換アーム１３が矢印方向ｆ３へ９０度
回転し、また従来と同様な機構により、一方の工具把持
部１３ａで主軸５に装着されている使用済みの工具８を
把握し、他方の工具把持部１３ｂで工具マガジン６の工
具交換位置ｐ１に割り出された次に使用すべき工具８を
把握する。

【００２０】この把握動作の後、工具交換軸１４が従来
と同様な駆動機構により前方へ移動されるのであり、こ
れにより各把持部１３ａ、１３ｂで把握された工具８、
８は一方で主軸５から抜き取られ、他方でポット７から
抜き取られる。

【００２１】この後、工具交換アーム１３は工具交換軸
１４の回転により矢印方向ｆ３へ１８０度回転されて、
使用済みの工具８は空状態のポット７の直前に位置さ
れ、次に使用すべき工具８は主軸５の直前に位置され
る。

【００２２】このように位置された後、工具交換軸１４
は後方へ移動されてその前後位置を元位置に復帰される
のであり、これにより使用済みの工具８はポット７に挿
入され、次に使用されるべき工具８は主軸５に装着され
た状態となる。

【００２３】この後、工具交換軸１４が矢印方向ｆ３の
逆へ９０度回転され、工具交換アーム１３はその回転位
置を元位置に復帰される。これで工具交換作動は完全に
終了し、各部はワーク加工時の状態となる。

【００２４】図４及び図５は本発明の第二実施例に係る
マシニングセンターを示すもので、図４Ａはワーク加工
時の要部の側面図、図４Ｂは同加工時の工具交換装置な
どの平面図、図４Ｃは同加工時の工具交換装置などの正
面図、図５は全体正面図、図６Ａは工具交換時の工具交
換装置などの側面図、図６Ｂは同交換時の工具交換装置
などの平面図である。これらの図に於いて、先の実施例
と同一部位には同一符号を付してある。

【００２５】これらの図に示すように、この実施例に於
いても、先の実施例と同様に、コラム３上部に案内手段
１１、１１を介して工具交換装置ＡＴＣを前後移動可能
に装設した構成となしてある。

【００２６】しかし、この実施例では工具交換装置ＡＴ
Ｃを前後移動させるための手段として前記伸縮シリンダ
装置１６は設けないで、次のようになしてある。

【００２７】即ち、装置フレーム１２の側部にこれと同
体の張り出し部１２ａを設けるのであり、この張り出し
部１２ａは装置フレーム１２の側方及び上方へ張り出し
たものとなす。そして、張り出し部１２ａからは後方へ
向けて棒状のスプリングガイド２０を延出させる。また
コラム３の上面には、スプリングガイド２０の前後移動
を許容するようにこのガイド２０に外嵌された規制体２
１を固定する。

【００２８】上記スプリングガイド２０にはスプリング
２２を圧縮状に外嵌させるのであって、このスプリング
２２の前端は規制体２１の後面で支持させ、後端はスプ
リングガイド２０の後端にボルト固定された係止部材２
３に支持させる。

【００２９】一方、本体フレーム２の梁部材２ｂ個所で
コラム３の前後移動経路の途中には前記張り出し部材１
２ａと衝接するストッパー２４を設けるのであり、この
ストッパー２４は梁部材２ｂの下面に張り出し状に固定
された突起体２４ａと、この突起体２４ａの前面に螺着
された衝接ボルト２４ｂからなる。

【００３０】この実施例に於いて、ワーク加工時には工
具交換装置ＡＴＣはリニアガイド１１、１１を介して自
由に前後移動できる状態であり、またスプリング２２の
弾力がスプリングガイド２０を後方へ押圧した状態とな
る。これにより、張り出し部１２ａの後面は図４Ａに示
すように規制体２１の前面に当接され、工具交換アーム
１３は先の実施例と同様に後方へ退避した状態に保持さ
れるのである。

【００３１】一方、工具交換時にはコラム３が後方の工
具交換位置（図６Ａに示す位置）に移動されるのであ
り、この移動の過程で、衝接ボルト２４ｂが工具交換装
置ＡＴＣの張り出し部１２ａの後面と衝接する。これに
より、工具交換装置ＡＴＣはスプリング２２の弾力に抗
してコラム３の上面上をコラム３の移動に関連して前方
へ移動し、コラム３が工具交換位置に達したとき、スプ
リング２２は図６Ｂに示すように規制体２１と係止部材
２３の間で圧縮され、工具交換装置ＡＴＣは主軸５や工
具マガジン６に対し図６Ａに示す状態となり、また工具
交換アーム１３は先の実施例と同様に主軸５の先端より
も僅かに前方に位置された状態となる。

【００３２】この状態となった後、先の実施例と同様に
工具交換作動が行われ、工具交換アーム１３は再度図６
Ａ及びＢに示す状態となる。この後はコラム３が前方へ
移動され、この移動に関連してコラム３とストッパー２
４の相対位置が変化するため、工具交換装置ＡＴＣはス
プリング２２の弾力でコラム３上面上を後方へ移動し、
図４Ａの状態に復し、工具交換のための動作は完全に終
了し、ワーク加工時の状態となる。

【００３３】上記各実施例に於いて、ワーク加工時と工
具交換時との工具交換アーム１３の位置を比較すると、
ワーク加工時のそれは工具交換時のそれよりも一定寸法
Ｌ（図１及び図４参照）だけ後方へ退避し状態となり、
この退避が工具交換装置ＡＴＣに起因した従来のワーク
加工の障害を解消させるものとなる。

【００３４】

【発明の効果】以上に説明した本発明によれば、次のよ
うな効果が得られるのであって、即ち、請求項１又は２
に記載のものによれば、ワーク加工時に於いて従来障害
となっていた工具交換装置、特に交換交換アームが主軸
先端近傍位置から大きく退避移動するものとなり、ワー
クの加工可能範囲が大幅な改造を要することなく拡大で
きるものであり、また工具交換時には工具交換装置が主
軸及び工具マガジンに対し従来同様な相対配置となって
工具交換が従来同様に行われるものである。

【００３５】請求項３に記載のものによれば、工具交換
装置がコラムの移動によることなく前後移動するものと
なり、工具交換すべき位置を広い選択範囲内で任意に決
定できるものである。

【００３６】請求項４に記載のものによれば、工具交換
装置の前後移動を格別な駆動装置によることなく行わせ
ることができ、構造を簡易且つ安価となし得るのであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例に係るマシニングセンター
の全体側面図である。

【図２】Ａは上記マシニングセンターの全体正面図、Ｂ
はワーク加工時の工具交換装置の平面図、Ｃは同加工時
の工具交換装置の正面図である。

【図３】Ａは工具交換時の工具交換装置周辺の側面図、
Ｂは同交換時の工具交換装置の平面図である。

【図４】Ａは本発明の第二実施例に係るマシニングセン
ターのワーク加工時の要部を示す側面図、Ｂは同加工時
の工具交換装置などの平面図、Ｃは同加工時の工具交換
装置などの正面図である。

【図５】上記第二実施例に係るマシニングセンターの全
体正面図である。

【図６】Ａは上記第二実施例に係るマシニングセンター
の工具交換時の工具交換装置などを示す側面図、Ｂは同
交換時の工具交換装置などの平面図である。

【符号の説明】

１ ベッド ３ コラム ４ 主軸ヘッド ６ 工具マガジン １１ リニアガイド（案内手段） １６ 伸縮シリンダ装置 ２２ スプリング ２４ ストッパー ＡＴＣ 工具交換装置 ｆ１ 前後方向 ｆ２ 左右方向

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コラムの上部に案内手段を介して工具交
   換装置を前後移動可能に装設したことを特徴とするマシ
   ニングセンター。
2. 【請求項２】 ベッド上を前後左右に移動するコラムを
   備えると共にコラムの前面に主軸ヘッドを備え、コラム
   よりも上方に位置してベッドと同体に装設された工具マ
   ガジンを備えたマシニングセンターに於いて、コラム上
   部に案内手段を介して工具交換装置を前後移動可能に装
   設し、工具交換装置はワーク加工時には後方へ退避移動
   した状態となり、工具交換時には前方へ進出移動した状
   態となることを特徴とするマシニングセンター。
3. 【請求項３】 工具交換装置が伸縮シリンダ装置により
   前後駆動されることを特徴とする請求項１又は２記載の
   マシニングセンター。
4. 【請求項４】 前後移動自在となされた工具交換装置を
   後方へ付勢するためのスプリングを設け、一方ではベッ
   ドと同体個所でコラムの後方移動経路の途中に工具交換
   装置と衝接するストッパーを設け、工具交換装置がワー
   ク加工時にはスプリングの弾力で後方へ退避移動した状
   態となり、工具交換時にはコラムの後方移動によりスト
   ッパーで押されスプリングの弾力に抗して前方へ進出す
   ることを特徴とする請求項１又は２記載のマシニングセ
   ンター。