JPS5929377B2 - 工具マガジン交換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、工具交換装置を備えた工作機械いわゆるマシ
ニングセンタの工具マガジンを自動的に交換する新規な
工具マガジン交換装置に関するもので、その目的とする
ところは、工具マガジンを支持し割出し可能な回転盤に
対し回転軸線と直角な方向に工具マガジンを移動させる
ことにより両者の結合分離を行わせて、工具マガジンの
交換を容易にしかも安全かつ迅速に行わせることである
。

従来の工具マガジン交換式１作機械において工具マガジ
ンを交換する場合は、工具マガジンの使用位置で工具マ
ガジンをその回転軸の軸心方向へ抜き出して、ホイスト
等により機外のマガジン収容装置へ搬出し、交換する工
具マガジンをホイスト等によりマガジン収容装置より使
用位置へ搬入し、回転軸に嵌装して交換が行われていた
が、これでは多くの労力と時間を要するばかりでなくそ
の取扱上に危険が伴うという欠点があった。

本発明はかかる従来の欠点をなくするために、工具マガ
ジンを回転軸線と直角な方向に移動させることにより、
工具マガジンを回転割出し可能に支持する工作機械フレ
ーム上のマガジン受台に対して着脱できるよう１にした
ものである。

以下、図面に示した実施例に基づいて本発明を説明する
と、第１図、第２図は工具交換装置を備えだ工作ｍいわ
ゆるマシニングセンタを示しており、１はそのベッド、
２はベッド１上に設置されたコラム、３はコラム２に形
成された案内面４に沿って上下方向に摺動自在に俄り付
けられた主軸頭、５は工作物支持台、６は工作物支持台
５上で第１図の紙面と直角方向に摺動自在に載架された
サドル、７はサドル６上で第２図において左右方向に摺
動自在に載架されたクロステーブル、８はクロステーブ
ル上で回転割出し自在に載置され工作物Ｗをを付ける回
転テーブルである。

主軸頭３には工作物Ｗを加工する工具Ｔを装着する工具
主軸１０が回転自在に軸架され、工具駆動モー３１１に
より回転させられるようになっている。

コラム２の上面には、第１図において左右方向に延びる
蟻溝形の案内面１２が形成され、この案内面１２に沿っ
て工具交換用の、駆動装置本体１３が摺動自在に載置さ
れている。

そして、コラム２には前記駆動装置本体１３を位置決め
固定するために、この駆動装置本体１３の前端面１３ａ
と当接するストッパ１４が固着されると共に、駆動装置
本体１３の後端面１３ｂと係合する鉤部を有するクラン
パ１５が揺動自在に枢着され、このクランパ１５はその
鉤部が前記後端面１３ｂと係合して前記前端面１３ａを
ストッパ１４に押圧させる方向に常時引張スプリング１
６により付勢されており、このスプリング１６の張力に
抗して鉤部が前記後端面１３ｂから脱する方向にクラン
パ１５を押圧回動させる押圧杆１７が前記コラム２に形
成された油圧シリンダ１８の作動ピストン１９に連接さ
れている。

駆動装置本体１３には支軸２０が回転自在に鉛直軸承さ
れ、この支軸２０の上端にはマガジン受台２１が固定さ
れている。

この受台２１上面の両側端には２条のレール２２が形成
されている。

工具マガジン３０は円形で、その上部には、工具Ｔのテ
ーパシャンク部と合致嵌合する工具収納孔３１が同一ピ
ッチ円上で等ピッチに多数形成されている。

そして、工具マガジン３０には自走装置が設けられてい
る。

即ち、工具マガジン３０の下部には外方に後述するレー
ル７３と合致する小径転勤面３２ａを有し内方に前記レ
ール２２と合致する大径転勤面３２ｂを有する２対の段
付車輪３２が回転自在に軸支され、。

この車輪３２の車軸ば、工具マガジン３０上に固設され
た自走用のブレーキ付モータ３４の出力軸に減速機３５
を介して連結されている。

そしてこの工具マガジン３０にはモータ３４に電力を供
給するバッテリ３６が載置されている。

マガジン受台２１上のレール２２に案内された工具マガ
ジン３０をこの受台２１と同軸上に位置決め固定するた
めに、前述した駆動装置本体用位置決め装置とほぼ同一
構成機能の工具マガジン用位置決め装置が設けられてい
る。

即ち、受台２１には、工具マガジン３０の前端面３０ａ
と当接するストッパ４４、引張スプリング４６に付勢さ
れ工具マガジン３０の後端面３０ｂに係合するクランパ
４５が増付けられ、レール２２が前記コラム２上の案内
面１２と同一方向に向くような角度位置即ち原位置に受
台２１が割出された状態でのみクランパ４５に係合して
押圧回動させる押圧杆４７が、駆動装置本体１３に形成
された油圧シリンダ４８の作動ピストン４９に連接され
ている。

前記受台２１を回転駆動させる油圧モータ５０は駆動装
置本体１３に固設され、油圧モータ５０の出力軸に固着
されたウオーム５１が前記主軸２０に固着されたウオー
ムホイール５２と噛合している。

そして、受台２１の下面には位置決めされた工具マガジ
ン３０の各工具収納孔３１に対応してドグ式の工具ナン
バ表示装置５３が同一ピッチ円上で等ピッチに取付けら
れ、駆動装置本体１３の上面には、リミットスイッチ式
の工具ナンバ識別装置５４が、第１図において左側に当
るマシニングセンタ前面の工具交換位置に割出された工
具収納孔３１に対応する工具ナンバ表示装置５３と係合
する位置に増付けられている。

そして、駆動装置本体１３には、工具マガジン３０に収
納されている工具Ｔを前記工具主軸１０に交換装着する
工具交換装置が設けられている。

即ち、駆動装置本体１３の前面に、アーム支持体５５が
一対のパイロットパー９３によシ進退自在に支持される
と共に駆動装置本体１３に形成された油圧シリンダ５７
の作動ピストン５８に連結さレテいる。

アーム支持体５５にはメインアーム６０が第２図の紙面
に垂直な軸のまわりで揺動可能な枢支され、その枢軸６
１はアーム支持体５５に形成された回転油圧シリンダ６
２の回転ピストン６３に連結されて、メインアーム６０
は第２図において、工具マガジン３０の工具交換位置に
割出された工具収納孔３１に一致する角度位置と、上昇
端に位置する主軸頭３の工具主軸１０に一致する位置と
の間を揺動するようになっている。

メインアーム６０の先端には、先端に工具把持爪６４を
枢着し基端にピニオン６５が形成された屈伸アーム６６
が第１図の紙面に垂直な軸のまわりで揺動自在に枢着さ
れ、このピニオン６５はメインアーム６０に形成された
油圧シリンダ６７のピストン６８と一体のピストンロッ
ド６９に形成されたラック７０と噛合し、屈伸アーム６
６はその把持爪６４が前記工具交換位置に割出された工
具Ｔと係合する位置と、把持爪６４が把持した工具Ｔが
前記工具主軸１０と平行になる位置との間を揺動するよ
うＶＣなっている。

なお、把持爪６４は屈伸アーム６６に形成された図１賂
の油圧シリンダにより開閉されるようになっている。

駆動装置本体１３にはさらに、後述するレール９０に合
致する２対の車輪９１が軸架され、この車輪９１は駆動
装置本体１３に載置された囲路のバッテリより電力を供
給される自走用のモータ９２によシ回転されるようにな
っている。

また、駆動装置本体１３には、前述した油圧シリンダ４
８．５７，６２，６７、油圧モータ５０、および把持爪
開閉用の油圧シリンダを作動させるための囲路の油圧源
が備えられている。

さらに、駆動装置本体１３内の電気信号回路を囲路の制
御盤に接続するために、駆動装置本体１３の前端にソケ
ケット７１が取付けられると共に、この駆動装置本体１
３が前記ストッパ１４に当接する位置で前記ソケット７
１と結合するプラグ７２が前記コラム２に取付けられて
いる。

天井７４には、上述したマシニングセンタと、工具セン
タの一例を示す第３図の工具ストアとを結び前記工具マ
ガジン３００車輪３２を案内する２条のレール７３、お
よびマシニングセンタと、囲路の駆動装置本体１３を貯
蔵もしくは修理する駆動装置本体待機室とを結び前記駆
動装置本体１３０車輪９１を案内するレール９０が架設
されている。

このレール７３は、マシニングセンタ側の端部が、受台
２１のレール２２が前記コラム２上の案内面１２と平行
となったとき即ち受台２１が原位置に回転位置決めされ
たときにこのレール２２と第４図に示すように段違い状
態で接続され車輪３２０乗シ替えができるように配置さ
れており、レール９０ば、駆動装置本体１３０車輪９１
を案内して駆動装置本体１３をコラム２の案内面１２に
導びくように配置されている。

前記第３図の工具ストアにおいては、天井７４を貫通し
て支柱８０が懸垂され、天井７４の上方には、支柱８０
を囲むようにして前記工具マガジン３０の工具収納孔３
１に対応して放射状に工具Ｔを収納する工具収納棚８１
が多段に並設されている。

支柱８０にはキャリヤ８２が昇降自在に案内支持され、
キャリヤ８２には、先端に工具把持爪８３を備えた複数
の伸縮アーム８４が上述工具マガジン３０の工具収納孔
３１に対応して放射状に設けられている。

そして、図示省略したが工具ストアの真下に工具マガジ
ン３０を位置決め停止させる位置決め装置が前記レール
７３上に設けられている。

次に、本発明の詳細な説明する。

工具ストアにおいては、支柱８０の真下に位置決めされ
た工具マガジン３０に所要の工具Ｔが供給される。

即ち、各伸縮アーム８４は、それに対応した工具マガジ
ン３０の工具収納孔３１に供給すべき工具Ｔが収納され
ている収納棚８１の高さに割出されたときに、伸びてそ
の工具Ｔを把持し、把持したまま縮んでその工具Ｔを工
具収納棚８１から取出す。

しかる後、キャリヤ８２が下降し、各伸縮アーム８４に
把持されている工具Ｔは工具マガジン３０の各収納孔３
１に挿入され、それらの収納孔３１内で伸縮アーム８４
から解放された後、キャリヤ８２は再び上昇する。

また、工具マガジン３０に収納されている工具Ｔを交換
する場合には、キャリヤ８２が下降したときに、交換す
べき工具Ｔがそれに対応した伸縮アーム８４により把持
され、キャリヤ８２の上昇により収納孔３１から引抜か
れ、所定の収納棚８１に返却された後、前述した動作に
より、代りの工具Ｔが収納棚８１から取出されて前記収
納孔３１に供給されるのである。

第１、第２図はコラム２上に駆動装置本体１３が位置決
め固定され、この駆動装置本体１３上の所定位置に工具
マガジン３０が位置決め固定されて、工具交換装置が作
動中の状態を示しているが、この工具マガジン３０が設
置されるときには、油圧モータ５０の作用により受台２
１は、レール２２がレール７３に接続される原位置に割
出され、押圧杆４７が上昇してクランパ４５は不作動側
へ回転させられる。

この状態の受台２１上に、前述の工具供給もしくは工具
交換を完了した後モータ３４の作動によりレール７３上
を自走して来た工具マガジン３０が進入してくる。

そして、工具マガジン３０の前端面３０ａがストッパ４
４に当接して停止させられると、モータ３４の作動が停
止されると共に、前記押圧杆４７が下降してスプリング
４６の張力によりストッパ４５が工具マガジン３０の後
端面３０ｂに係合し、工具マガジン３０は位置決め固定
される。

工具マガジン３０が位置決め固定されると工具主軸１０
と工具マガジン３０との間の工具交換動作が遂行される
。

即ち、油圧モータ５０と工具ナンバ識別装置５４の協働
作用により受台２１および工具マガジン３０が割出し回
転されて工具主軸１０に装着すべき工具Ｔが工具交換位
置に割出される。

このとき、工具交換装置のアーム支持台５５およびメイ
ンアーム６０は第１、第２図に示す状態即ち後退位置に
位置決めされ、屈伸アーム６６は伸び切っている。

そして、所要の工具Ｔが前述のように工具交換位置に割
出されると、屈伸アーム６６は油圧シリンダ６７の作用
に１９第１図に示す状態に屈曲し、把持爪６４が工具交
換位置に割出されている工具Ｔを把持する。

しかる後屈伸アーム６６６脣［ｔｉ’Ｅシリンダ６７の
作用により伸ばされ、工具Ｔは円弧を描いて工具マガジ
ン３０の工具収納孔３１から引抜かれる。

そして、アーム支持台５５が油圧シリンダ５７の作用に
より第１図において左方へ突出し、メインアーム６０が
回転油圧シリンダ６２の作用により第２図の仮想線で示
す位置に回転割出しされる。

この状態で゛アーム支持台５５が油圧シリンダ５７の作
用により後退して屈伸アーム６６に版持されている工具
Ｔは工具主軸１０に装着され、工具Ｔが把持爪６４から
解放された後、メインアーム６０は再び第２図に示す位
置に回転割出しされる。

この工具交換装置の上述したのとは逆の動作にて、工具
主軸１０に装着されている工具Ｔは、工具交換位置に割
出された工具マガジン３０の工具収納孔３１に返却され
る。

そして、例えばこのマシニングセンタにより、ＩＪＤ工
する工作物Ｗの変更等のため、使用工具即ち工具マガジ
ン３０に収納されている工具Ｔをを替えるときには、受
台２１が再び原位置に割出され、押圧杆４７が上昇して
クランパ４５が不作動位置に回動されてアンクランプさ
れた後、工具マガジン３０はモータ３４の作用により後
退自走し、レール７３に沿って工具ストアに入る。

そして、この工具ストアにて工具マガジン３００工具Ｔ
は所要なものに交換されるのである。

なお、１駆動装置本体１３が故章したりあるいは異種の
工具交換装置が必要となって駆動装置本体１３が取替え
られるときには、まず受台２１が原位置に割出され、工
具マガジン３０が工具センタへ自走してそこで待機する
。

そして、駆動装置本体位置決め装置の押圧杆１７が上昇
してクランパ１５が不作動位置まで回動され、駆動装置
本体１３はアンクランプされる。

この状態で駆動装置本体１３はレール９０上を自走し、
前記駆動装置本体待機室に入る。

また、この駆動装置本体待機室から自走してコラム２上
に達しだ駆動装置本体１３は前記クランパ１５によりク
ランプされるのである。

なお、駆動装置本体１３がレール９０上を自走するとき
、受台２１は原位置に割出されているから、この受台２
１はレール７３の内側を干渉せず通過する。

上記実施例における工具センタは工具Ｔのみを貯蔵する
工具ストアであるが、工具センタとしては、多数の工具
マガジン３０を収納して、所要の工具マガズン３０をマ
シニングセンタに供給するような工具マガジンストアで
あれば工具マガジン３０自体を交換することができる。

以上述べたごとく本発明によれば、マガジン受台に形成
された案内面が搬送路と整列する角度位置にマガジン受
台を割出して工具マガジンの移送手段を作動させれば、
搬送路とマガジン受台上の案内面との間で工具マガジン
を移載することができる。

マガジン受台に移載された工具マガジンはマガジン受台
の回転中心と同心的に位置決めされ一体結合されるため
、マガジン受台に連結された割出し機構を作動させるこ
とにより、工具マガジンに貯蔵された所定の工具を工具
交換位置に割出すことができる。

特に交換される各種の工具マガジンに対し割出機構は共
通にオ囲できるばかシでなく、割出しのだめの駆動源を
もだない工具マガジン単体で変換することができるため
、工具マガジンの交換が容易かつ安全確実に行える上に
構成要素の簡素化も達成できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示すもので、第１図はマシニン
グセンタの一部断面側面図、ｍ２［マシニングセンタの
正面図、第３図は工具センタの縦断面図、第４図は第１
図のＴＶ−ＩＶ断面概略図である。 １０・・・工具主軸、１３・・・１駆動装置本体、２１
・・・マガジン受台、２２・・・レール、３０・・・工
具マガジン、３２・・・車輪、３４・・・モー汐、３６
・・・バッテリ（３２，３４，３６は自走装置を構成）
、６０・・・； メ４ンアーム、６６・・−屈伸アーム
（６０，６６は工具交換装置を構成）、７３・・・レー
ル、７４・・・天井、８０〜８４・・・工具センタを構
成。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数の工具を円周上に着脱可能に収納してなる工具
   マガジンを支持して移送せしめ機外に設けられた搬送路
   と、この搬送路の一端部に対応して前記工具マガジンを
   移載可能に案内せしめる案内面を形成し工作機械本体上
   に案内方向に対し角度をなす軸線回９に回転可能に軸承
   されたマガジン受台と、このマガジン受台の回転中心と
   同心的に前記工具マガジンを位置決めして一体結合しか
   つ分離可能な結合手段と、前記工具マガジンを前記搬送
   路及びマガジン受台上の案内面に沿って移送せしめる移
   送手段と、前記マガジン受台と連結され前記搬送路と案
   内面が整列する角度位置及び工具マガジンに収納された
   所定の工具を工具交換位置に割出す回転割出装置とを設
   けてなる工具マガジン交換装置。