JPH106162A - 自動工具交換装置用ツールストッカ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 簡単な構造で安価な送り出し機構を備える。 【解決手段】 工具保持用回転体２に取り付けられた複
数のツールホルダ３の軸方向への移動を規制する規制板
７を設け、工具保持用回転体２には半径方向の移動用ガ
イド部８を設ける一方、ツールホルダ３には移動用ガイ
ド部８と係合する移動用係合部９を設け、さらに固定フ
レーム６に工具保持用回転体２の半径方向に径の変化す
る位置規制用ガイド部１０を設ける一方、ツールホルダ
３には位置規制用ガイド部１０と係合する位置規制用係
合部１１を設け、位置規制用ガイド部１０をツールホル
ダ３の一つが外方に突出するように構成して、その位置
を工具交換位置とすると共に、該工具交換位置において
規制板７と固定フレーム６に設けた押さえ部材１２とに
よりツールホルダ３の軸方向への移動を規制している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械のスピン
ドルに装着する工具を自動的に交換する自動工具交換装
置の工具を複数保持するツールストッカに関する。更に
詳述すると、本発明は、自動工具交換装置用ツールスト
ッカで工具を保持するツールホルダをスピンドル側に送
り出す機構の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動工具交換装置では、複数の工具を保
持するツールストッカと、該ツールストッカと工具の受
け渡しを行うアームとを備えている。このアームは、工
作機械のスピンドルとも工具の受け渡しを行う。そし
て、ツールストッカから必要な工具をアームが受け取
り、この工具をスピンドルに装着する。また使用後はア
ームがスピンドルから工具を受け取り、ツールストッカ
に装着する。

【０００３】そして、ツールストッカは円盤形状の工具
保持用回転体を備え、多数のツールホルダが工具保持用
回転体の周縁に沿って配置されている。この工具保持用
回転体の径を小さくするために、各ツールホルダ同士は
近接して配置されている。このため、ツールストッカと
アームとの間で所定の工具の受け渡しを行う際に、アー
ムがその工具の隣の工具に衝突してしまう。これを防止
するため、アームに対して工具の受け渡しを行うツール
ホルダは、ツールストッカの外側に送り出されこの位置
で工具の受け渡しがなされる。そして、このツールホル
ダをツールストッカの外側に送り出すために、工具保持
用回転体を回転させるモータと別のアクチュエータ、例
えばエアアクチュエータを駆動源とする送り出し機構が
取り付けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た送り出し機構を備えたツールストッカでは、送り出し
機構のための専用のアクチュエータを設けたりツールホ
ルダを移動させるための部品を要してしまう。このた
め、部品点数の増大によりコストが上がってしまう。ま
た、アクチュエータを用いた送り出し機構が複雑な構造
となってしまうため、組立作業が煩雑となり、製造費が
上昇してしまう。

【０００５】そこで、本発明は、簡単な構造で安価な送
り出し機構を備えた自動工具交換装置用ツールストッカ
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】かかる目的を達成するた
め、請求項１の自動工具交換装置用ツールストッカは、
モータによって回転される回転軸を回転自在に支持する
固定フレームと、回転軸に固定された工具保持用回転体
と、該工具保持用回転体に取り付けられた工具保持用の
複数のツールホルダとを有し、工具保持用回転体を回転
させ、工具交換位置にあるツールホルダより工具を取り
出すように構成した自動工具交換装置用ツールストッカ
において、工具保持用回転体に取り付けられた複数のツ
ールホルダの軸方向への移動を規制する規制板を設け、
工具保持用回転体には半径方向の移動用ガイド部を設け
る一方、ツールホルダには移動用ガイド部と係合する移
動用係合部を設け、さらに固定フレームに工具保持用回
転体の半径方向に径の変化する位置規制用ガイド部を設
ける一方、ツールホルダには位置規制用ガイド部と係合
する位置規制用係合部を設け、位置規制用ガイド部をツ
ールホルダの一つが外方に突出するように構成して、そ
の位置を工具交換位置とすると共に、該工具交換位置に
おいて規制板と固定フレームに設けた押さえ部材とによ
りツールホルダの軸方向への移動を規制している。

【０００７】したがって、工具交換位置にあるツールホ
ルダは、位置規制用係合部が位置規制用ガイド部に案内
されることにより工具保持用回転体から送り出された状
態となっている。すなわち、モータの回転により工具保
持用回転体が回転すると、移動用ガイド部の側壁に押圧
されて移動用係合部が回転軸を中心に旋回される。これ
により、ツールホルダは、工具保持用回転体と同じ速度
で旋回される。また、位置規制用係合部は、ツールホル
ダの旋回に伴い位置規制用ガイド部により径方向に案内
される。これにより、ツールホルダの径方向の位置が決
定される。

【０００８】そして、ツールホルダが工具交換位置にな
い場合は、位置規制用ガイド部が工具保持用回転体に近
接した位置に形成されているので、ツールホルダの径方
向の位置は回転軸に寄った位置、すなわち工具保持用回
転体の中心寄りの位置となる。一方、ツールホルダが工
具交換位置にある場合は、位置規制用ガイド部が工具保
持用回転体から離れた位置に形成されているので、ツー
ルホルダの径方向の位置は工具保持用回転体の外周寄り
の位置となる。また、工具交換位置にあるツールホルダ
は他の位置にあるツールホルダから大きく離れているの
で、工具交換位置でアームに対して工具の受け渡しを行
う際にアームが他の工具に衝突することはない。

【０００９】さらに、アームに対して工具の受け渡しを
行う際は、規制板及び押さえ板によりツールホルダの軸
方向への移動が制限される。このため、工具の着脱の際
にツールホルダに軸方向の外力が加わっても、ツールホ
ルダが工具保持用回転体から外れてしまうことはない。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。

【００１１】図１及び図２に示すように、本実施形態の
自動工具交換装置用ツールストッカ１は、モータ４によ
って回転される回転軸５を回転自在に支持する固定フレ
ーム６と、回転軸５に固定された工具保持用回転体２
と、該工具保持用回転体２に取り付けられた工具保持用
の複数のツールホルダ３とを有し、工具保持用回転体２
を回転させ、工具交換位置にあるツールホルダ３’より
工具１３を取り出すように構成している。

【００１２】そして、この自動工具交換装置用ツールス
トッカ１は、工具保持用回転体２に保持された複数のツ
ールホルダ３の軸方向への移動を規制する規制板７を設
け、工具保持用回転体２には半径方向の移動用ガイド部
８を設ける一方、ツールホルダ３には移動用ガイド部８
と係合する移動用係合部９を設け、さらに固定フレーム
６に工具保持用回転体２の半径方向に径の変化する位置
規制用ガイド部１０を設ける一方、ツールホルダ３には
位置規制用ガイド部１０と係合する位置規制用係合部１
１を設け、位置規制用ガイド部１０をツールホルダ３の
一つが外方に突出するように構成して、その位置を工具
交換位置とすると共に、該工具交換位置において規制板
７と固定フレーム６に設けた押さえ部材１２とによりツ
ールホルダ３の軸方向への移動を規制している。

【００１３】工具保持用回転体２は円盤形状で、回転軸
に対して半径方向に放射状の移動用ガイド部８が形成さ
れている。移動用ガイド部８は、工具保持用回転体２の
片面に形成された溝から成り、中心部から放射形状に３
０度の間隔を開けて１２本形成されている。但し、本実
施形態のような溝形状に限らず、透孔であっても構わな
い。また、３０度ごとに１２本形成することに限らず、
保持する工具１３の数に応じて設定することができる。

【００１４】また、固定フレーム６は、工具保持用回転
体２の裏側に並んで平行に配置され工具保持回転体２よ
り大きい固定板６ａを備えている。固定板６ａの工具保
持用回転体２側の側面には、位置規制用ガイド部１０が
形成されている。位置規制用ガイド部１０は、工具保持
用回転体２の半径よりも大きい半径で一周に亙り形成さ
れた溝から成る。位置規制用ガイド部１０の半径は、大
部分では工具保持用回転体２と同芯で尚且つ工具保持用
回転体２の半径よりも僅かに大きい径とされ、アーム１
４に近接した位置ではそれよりも大きいものとされてい
る。すなわち、位置規制用ガイド部１０は、大部分は工
具保持用回転体２の周囲に沿った形状で、アーム１４の
近傍で径方向に突出した形状とされている。この突出し
た部分が工具交換位置とされている。

【００１５】また、図１から図４に示すように、ツール
ホルダ３は、片面に開口された工具保持孔３ａと、工具
保持孔３ａの底部に形成されたツール把持機構３ｂと、
工具保持孔３ａの反対側の面に取り付けられた２つの移
動用係合部９及び１つの位置規制用係合部１１とを備え
ている。工具保持孔３ａには、工具１３が嵌合可能とさ
れている。工具１３が工具保持孔３ａに嵌合されるとき
は、工具１３の一端部がツール把持機構３ｂにより把持
される。ツール把持機構３ｂは、図示しないばねにより
内側に付勢される３本の把持爪３ｃを有している。そし
て、各把持爪３ｃが工具１３の一端部の拡径された部分
に係合される。このため、ツールホルダ３に保持された
工具１３は、外力を加えなければ横向きにしても抜け落
ちることはない。

【００１６】２つの移動用係合部９と１つの位置規制用
係合部１１とは、それぞれ回転可能な円筒部材から成
る。そして、各移動用係合部９及び位置規制用係合部１
１は、ツールホルダ３の長手方向に沿って一直線上に配
置されている。また、各移動用係合部９は、工具保持用
回転体２の移動用ガイド部８に摺動可能に嵌入されてい
る。さらに、位置規制用係合部１１は、固定フレーム６
の位置規制用ガイド部１０に摺動可能に嵌入されてい
る。

【００１７】したがって、工具保持用回転体２の回転に
より移動用ガイド部８が回転すると、該移動用ガイド部
８の側壁に押されて２つの移動用係合部９が回転軸５を
中心に旋回される。これにより、ツールホルダ３も回転
軸５を中心に旋回される。この時、移動用係合部９は２
箇所に取り付けられているので、ツールホルダ３が工具
保持用回転体２に対して回転してしまうことは防止され
る。

【００１８】また、ツールホルダ３の旋回に伴い、位置
規制用係合部１１が位置規制用ガイド部１０により案内
される。そして、ツールホルダ３が工具交換位置とそれ
以外の位置との間で変動されるときは、位置規制用係合
部１１が位置規制用ガイド部１０により軸方向に案内さ
れる。この時、移動用係合部９が移動用ガイド部８に案
内されて、ツールホルダ３が工具保持用回転体２に対し
て径方向に移動される。

【００１９】さらに、工具保持用回転体２のツールスト
ッカ１側の側面には、規制板７が取り付けられている。
規制板７は円盤形状で、その中心部が工具保持用回転体
２の中央部に固定されている。規制板７の半径は、工具
交換位置に有るツールホルダ３’の中心側の端部に届く
長さとされている。また、工具交換位置に有るツールホ
ルダ３’の外側の端部が位置する部分では、固定フレー
ム６に押さえ部材１２が止着されている。押さえ部材１
２の取付位置は、該押さえ部材１２のフランジと固定フ
レーム６との間にツールホルダ３の先端部が位置する箇
所とされている。

【００２０】したがって、ツールホルダ３’が工具交換
位置に有る時に該ツールホルダ３’の工具保持孔３ａに
保持された工具１３を引っ張って取り出しても、ツール
ホルダ３’は基端部が規制板７に先端部が押さえ部材１
２にそれぞれ軸方向に当接されるので、ツールホルダ
３’自体は軸方向に移動することはない。これにより、
工具交換位置に有るツールホルダ３’が工具保持用回転
体２から外れることが防止される。

【００２１】また、ツールホルダ３が工具交換位置にな
い場合は、規制板７がツールホルダ３の軸方向への移動
を制限している。このため、ツールホルダ３が工具保持
用回転体２から外れることはない。

【００２２】さらに、ツールホルダ３の基端部及び先端
部の工具保持孔３ａ側には、金属板１５が止着されてい
る。このため、ツールホルダ３が軸方向に外力を受けて
規制板７及び押さえ部材１２に接する際は、金属板１５
がこれら規制板７及び押さえ部材１２に当接する。これ
により、ツールホルダ３の剛性を向上させることができ
る。

【００２３】一方、図１及び図２に示すように、ツール
ストッカ１に隣接してアーム装置１６が配設されてい
る。アーム装置１６は、工具１３を保持するアーム１４
と、該アーム１４を回転させる回転軸１７と、該回転軸
１７の回転及び摺動を行う図示しないアーム駆動機構と
を備えている。

【００２４】アーム１４は、両端部に工具保持部１４ａ
を有している。アーム１４の中心部は回転軸１７の先端
部に固定されている。工具保持部１４ａは、半円形状の
保持枠１４ｂと出没可能な工具押さえ１８とを有してい
る。そして、保持枠１４ｂはその開口側から工具１３の
一端部に係合し、その状態で工具押さえ１８が突出して
工具１３が脱落しないように押さえる。そして、アーム
駆動機構により回転軸１７及びアーム１４が回転された
り軸方向に摺動されたりする。なお、アーム装置１６の
各部の構造は本発明には直接関係ないので、従来から知
られた構造や新規の構造等の他の構造であっても構わな
い。

【００２５】本実施形態のアーム装置１６により工具１
３をツールストッカ１から工作機械のスピンドル１９に
移動させる手順を以下に説明する。この説明中でアーム
１４が軸方向に摺動される場合は、図２に示すようにツ
ールストッカ１に保持された工具１３を保持できる状態
の位置をＬ（図中実線）とし、工具１３をツールストッ
カ１から完全に引き出した状態の位置をＨ（図中想像
線）としている。

【００２６】図５に示すように、工作機械の作動前に
は、アーム１４はツールストッカ１及びスピンドル１９
の何れからも離隔した待機状態とされ（Ａ位置）、軸方
向の位置はＬ位置とされている。そして、スピンドル１
９に装着すべき工具１３が工具交換位置に位置すると、
アーム１４が回転されて工具１３を保持する（Ｂ位
置）。ここで、アーム１４の軸方向の位置がこのままで
は工具１３をツールホルダ３から引き出すことができな
いので、アーム１４は回転しながら軸方向に摺動する。
そして、アーム１４は僅かに回転した時点で軸方向のＨ
位置に達する。このため、工具１３がツールホルダ３に
引っかかることなく、アーム１４が回転可能となる。そ
して、アーム１４は軸方向の位置をそのままにして回転
され（Ｃ位置）、スピンドル１９の位置まで回転される
（Ｄ位置）。ここで、アーム１４は軸方向に摺動され、
工具１３がスピンドル１９に装着される。そして、アー
ム１４は逆回転して待機位置（Ｅ位置）に復帰する。

【００２７】上述したツールストッカ１を用いて工作機
械の工具１３の自動交換を行う際は、図１から図５に示
すように、アーム駆動機構によりアーム１４を待機状態
にする。そして、モータ４を駆動して工具保持用回転体
２を回転させて、スピンドル１９に装着すべき工具１３
を工具交換位置に位置させる。ここで、アーム１４が回
転されて工具１３を保持する。そして、アーム１４が工
具１３を旋回させてスピンドル１９に装着する。さら
に、アーム１４が待機状態に戻されて、工作機械が駆動
可能な状態になる。

【００２８】また、スピンドル１９の工具１３をツール
ストッカ１に戻す際は、ツールストッカ１の工具交換位
置に工具１３を保持していないツールホルダ３を位置さ
せる。そして、アーム１４が回転されてスピンドル１９
の工具１３を保持して工具交換位置のツールホルダ３に
装着する。

【００２９】なお、上述の実施形態は本発明の好適な実
施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能で
ある。例えば本実施形態では、ツールストッカ１に保持
される工具１３の軸方向とスピンドル１９に保持される
工具１３の軸方向とが平行ないわゆる直動式の自動工具
交換装置に適したツールストッカ１について説明してい
る。すなわち、ツールホルダ３は工具交換位置に送り出
されても工具１３の軸方向は変化しないように、ツール
ホルダ３の摺動が一平面内で行われる構造とされてい
る。

【００３０】但し、この直動式の自動工具交換装置に限
らず、いわゆるロータリ式の自動工具交換装置に適用し
ても構わない。ここで、ロータリ式の自動工具交換装置
とは、ツールストッカ１に保持される工具１３の軸方向
とスピンドル１９に保持される工具１３の軸方向とが非
平行となる装置である。この場合は、ツールストッカ１
が工具交換位置に送り出された時に工具１３の軸方向が
例えば９０度変化するような構造とされる。具体的に
は、ツールホルダ３を回動可能とすると共に位置規制用
ガイド部１０を立体カム溝とし、ツールホルダ３が工具
交換位置に達したときにはツールホルダ３が９０度向き
を変更するようになし、ツールストッカ１に保持される
工具１３の向きに対してスピンドル１９に保持される向
きを自動的に変更するように構成することが考えられ
る。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
１の自動工具交換装置用ツールストッカは、固定フレー
ムに工具保持用回転体の半径方向に径の変化する位置規
制用ガイド部を設ける一方、ツールホルダには位置規制
用ガイド部と係合する位置規制用係合部を設け、位置規
制用ガイド部をツールホルダの一つが外方に突出するよ
うに構成して、その位置を工具交換位置としているの
で、位置規制用係合部が位置規制用ガイド部に案内され
ることにより工具保持用回転体から工具交換位置に送り
出される。このため、工具保持用回転体を回転させるモ
ータの他に別部材のアクチュエータを用いる必要が無
く、また複雑な送り出し機構を取り付ける必要がないの
で、部品点数を減少させることができる。これにより、
製造コストを削減し、故障の可能性を低減し、ツールス
トッカの軽量化を図ることができる。また、メンテナン
スを容易にし、装置の制御の簡易化を図ることができ
る。

【００３２】さらに、工具保持用回転体に取り付けられ
た複数のツールホルダの軸方向への移動を規制する規制
板を設け、工具交換位置において規制板と固定フレーム
に設けた押さえ部材とによりツールホルダの軸方向への
移動を規制しているので、アームに対して工具の受け渡
しを行う際にツールホルダに軸方向の外力が加わって
も、ツールホルダが工具保持用回転体から外れてしまう
ことを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動工具交換装置用ツールストッカ及
びアームの主要部を示す正面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した状態を示す断面
図である。

【図３】ツールホルダを示す正面図である。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線で切断した状態を示す断面
図である。

【図５】アームの移動状態を示し、（Ａ）はアームの回
転位置を示す正面図、（Ｂ）は軸方向の位置を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１ 自動工具交換装置用ツールストッカ ２ 工具保持用回転体 ３ ツールホルダ ４ モータ ５ 回転軸 ６ 固定フレーム ７ 規制板 ８ 移動用ガイド部 ９ 移動用係合部 １０ 位置規制用ガイド部 １１ 位置規制用係合部 １２ 押さえ部材 １３ 工具

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータによって回転される回転軸を回転
   自在に支持する固定フレームと、前記回転軸に固定され
   た工具保持用回転体と、該工具保持用回転体に取り付け
   られた工具保持用の複数のツールホルダとを有し、前記
   工具保持用回転体を回転させ、工具交換位置にある前記
   ツールホルダより工具を取り出すように構成した自動工
   具交換装置用ツールストッカにおいて、前記工具保持用
   回転体に取り付けられた複数のツールホルダの軸方向へ
   の移動を規制する規制板を設け、前記工具保持用回転体
   には半径方向の移動用ガイド部を設ける一方、前記ツー
   ルホルダには前記移動用ガイド部と係合する移動用係合
   部を設け、さらに前記固定フレームに前記工具保持用回
   転体の半径方向に径の変化する位置規制用ガイド部を設
   ける一方、前記ツールホルダには前記位置規制用ガイド
   部と係合する位置規制用係合部を設け、前記位置規制用
   ガイド部を前記ツールホルダの一つが外方に突出するよ
   うに構成して、その位置を工具交換位置とすると共に、
   該工具交換位置において前記規制板と前記固定フレーム
   に設けた押さえ部材とにより前記ツールホルダの軸方向
   への移動を規制するように構成したことを特徴とする自
   動工具交換装置用ツールストッカ。