JPS5976739A - 加工機械の工具自動取替え装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 工機のための工具の自動取替え装置に関するもので、そ
の基本構想（Ｊ特許請求の範囲第１項に記すとおりであ
る。このような装置は、予め決められた加工過程を自動
的に遂行させるため、要求に応じて選択されたある数の
工具を一時貯留するために用いられる。数値制御の導入
によって加工および加工個所の移動のサイクルの全体を
自動制御できる可能性がひらけると共に加工機械におい
て工具を自動的に取替えることがかなり前から実現さイ
ｔて来た。典型的な例の１つは米国特許３７０４５１０
に記されているが、既知の装置は工具マガジン、受渡し
装置および付属の電気設備を含んでいる。工具マガジン
としては、垂直あるいは水平におかれた仕切り仕掛けの
ある円板（旋回式ピストルに似た形のもの）あるいはチ
ェン式やベルト式マガジンないしは棚式マガジンが知ら
れている。

マガジンと受渡し装置の間においての工具の受渡しは１
つの決まった位置すなわち受渡し位置において行われて
いる。それ故に専用のマガジン駆動装置があるが、それ
は電気式、油圧式あるいは空気圧式により回転軸、歯車
あるいはここにもチェノを用いて構成されうる。このよ
うな工具取替え装置を、被加工物消耗式の加工法、特に
言えばスパーク放電加工に応用することが知られている
。

ｒｎｄｕｓｔｒｉｅ　−　Ａｎｚｅｉｇｅｒ　誌１０１
巻５５号４１／４２頁（こそれに関する記述があるが、
そこでは水平に置かれた１つの円板マガジンが用いられ
ており、それはスパーク放電加工機の支台の周りに配置
されている。ＤＥ−ＯＳ　３００６　６５０　　にはス
パーク放電加工機の別の方式の記述があるが、そこでは
（マガジンは）支台の傍らに配置されている。

Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅ　−　Ａｎｚｅｉｇｅｒ誌の例の場
合は、加工のための昇降を行う主軸スリーブないし主軸
が存在する範囲内に工具電極を送達するため直線運動を
する油圧式の抽斗形受渡し装置が設けられているのに対
し、ＤＢ−ＯＳ　３　００６　６５０による例の場合は
受渡しのために支台の傍に差込み装置が配置されており
、このもの（才なお旋回運動もするようになっている。

スパーク放電加工機のためこのような工具取替え装置の
さらに別の市販品に見られる変形では、工具電極収容の
ためのホルダーをもった滑り駒と旋回駆動軸をもった案
内枠があって、その案内枠に乗って滑り駒が垂直の休止
の位置から水平の位置すなわち主軸スリーブの行程上の
加工領域まで、そして再び元の位置へと旋回させら３″
１．るようになっている。これら既知の工具自動取替え
装置の欠点は、まず受渡し装置の構造上とうしても高価
なものとなることで、なおこの受（度し装置は主軸スリ
ーブあるいは主軸の行程上の加工領域まで旋回運動を行
うためには比較的に大きい空間を必要とする。消耗式加
工法、特にスパーク放電加工においては液体の、特に誘
電性液体の加工媒体が用いられるが、そｎらの液は潤滑
油を溶解する性質をもっているので、工具の取替えの間
において加工領域から連れ出される液を受止め、液が潤
滑部全般すなわち軸受、駆動および受渡しの各装置に触
れることや作業床に滴下することを避けるための付加的
な出費が必要となる。使用されていた工具を主軸スリー
ブあるいは主軸からマガジンの中に戻し新しい工具を装
着するためには場合によっては正味稼動時間とは別の非
常に長い時間が必要となる。その時間はハンドリング技
術上、もし２個所形の掴みを有する受渡し装置を用い、
次段階で用いる工具の準備を先行の工具での加工か行わ
れている間にすませておくようにするならは、短縮する
ことがてきる。しかしこの場合においてもなお受渡し装
置は加工作業の中断につながるかム゛りの長さの時間を
必要とする。上述の工具取替えンステムにまつわる大き
な出費をいくらがでも減らすことを目的とした簡易化さ
れた形式が２つ知られている。その簡易化さイｔた方法
の１つにおいては工具電極マガジン全体が主軸スリーブ
あるい（ま主軸に直接に取付けられている。マガジンは
例えば米国特許３３６３０８３の第１１．１２図によれ
は円板形マガジンとなっていて必要の度毎に加工領域ζ
こ回転してもち来される。自動１駆動の仕掛けは設けら
れていない。この第１の簡易化形式における欠点はなお
常時主軸スリーブ族りにおいて利用できる空間が限られ
ている故に、非常に少数の工具電極しか貯留し得ないこ
ととなる。換言ずｎば加工を行う主軸スリーブあるいは
主軸に工具マガジンを結合する方式では加工作業のため
の運動空間を拡張しなければならない。さらに、スパー
ク放電加工においては主軸スリーブは一般に非常（こ速
く動きうるようでなければならない故、これに工具電極
マガジンの重量が加わることは不都合なことである。第
２の簡易化形式の１つのものにおいては工具電極（ま主
軸スリーブないし主軸に固定されるのではなく、加工機
の被加工物を載せるテーブルにおける加工領域の中に取
付けられる。したがってそこに貯留さイする二［具電極
はテーブルの有効加工領域の中にあるか、あるい（オニ
具電極はその装着操作の間においては直線あるい（才回
転運動をする付加的要素によってテーブルの位置可変領
域内に持ち来されなければならない。かくすればしかし
、加工機の加工作業空間がいずれの場合も縮小され、実
際上工具電極が挾まれて存在する領域だけに限定される
こととなる。工具電極の取替えに際してはなお、テーブ
ルを動かし、共に動く軸をその時点における主軸スリー
ブないし主軸の下方位置に持ち来すことが必要であり、
そのためには被加工物を固定する仕掛けのある部分がこ
のテーブルの動きによって何物かに衝突することかない
よう周囲に空間がなければならない。

それ故に加工機の準備作業の計画に際して工具の取替え
のことも配慮しなけｎばならないという作猶組織上の付
加的な困難性が生ずるが、それはさておき、テーブルの
動きが一般に遅くなるので、この場合もやはり工具電極
の取替えのためには正味稼動時間外の比較的大きな時間
いわば損失時間が発生する。加工機のテーブルにおいて
貯留される工具電極（ま当然テーブルの位置可変領域の
周辺部に置かイすることとなるので、工具電極は取替え
のために非常に大きい距離を動かされなげｎはならす、
このことは一般的に言って加工精度に好ましくない影響
を及はすことにもなる。何となれば引離しその後には近
づけるという運動が大きな距離の上で行われるについて
は不正確さが避けられないからである。

本発明の課題とするところは、高価とならないような簡
単な工具取替え装置を提供することにあるが、その第１
の狙いは費用のかかる工具受渡し装置を用いないように
することである。同時に上述の２つの簡易形式における
欠点を排除し、工具の取替えが実質上加工機における作
業空間や動きに干渉することなく行いうるようにするも
のとする。この課題は特許請求の範囲第１項において特
徴として記すところによって解決される。

この解決法が特に有利とされるのは、要する費用は控え
目であって、しかしながら、さもなくは相当に大きな出
費によってのみ達せられるような決定的で目ざましい利
点が得らｎることにある。

必要とされる工具のそれぞｎを加工作業を行っている主
軸スリーブあるいは主軸に受渡すための個別の受渡し装
置はも（まや不必要となる。有利なことに被加工物を加
工する場所の周りの空間が付加的設備によって影響を受
けないので、特に被加工物をセットする際の児通し性、
接近性が失われなＧｌｏさらにこの解決法は作業者の安
全に寄与する。

何となれば、突出したものや前に立ちはたかるものがな
いからである。終りに、この装置はその水平面への投影
が加工機の加工テーブルの中に収まる範囲内に配置され
うるので、冷却液すなわち加工液が連れ出されてもそれ
は、加工が行われる領域に落下し、機械の潤滑部や作業
床に落ちて問題を起すことはない。この工具取替え装置
を加工機の通常の操作プログラムに組入れることは何の
制限もなしに可能である。すなわち加工ソーケンス（例
えば１つのプログラムで粗加工および仕上加工を自動で
行うシーケンス）にこの装置を組入れるに困難なことは
何もない。この装置はまた整列形マガジンと結合して用
いることができ、この場合、工具電極だけの取替えだけ
でなく、工具電極を工具電極ホルダーに取付けたまま加
工に用いることとして、この工具電極ホルダーの中に加
工に用いる工具電極を予めセットしておく乏が、必要な
工具電極全部で組を編成するようにした工具電極ホルダ
ーを対応する搬送機上の位置に取付けることができる。

以降においては本発明の望ましい実施例について図面を
参照しつつより詳細に説明する。

第１図に示す加工機においては支台部１があり、その上
に被加工物を載せて平面内を動くテーブル２が加工槽お
よびモーターによる駆動装置と共に周知の構造様式（こ
よって配置されている。チーフルの上方にある機構部３
には主軸スリーフあるいは主軸があって、このものが、
この例において（′！スパーク放電型はり加工のために
、固有の加工運動を行う。その目的のために（ま主軸ス
リーブ先端部４に自動加工のシーケンスに対応する工具
電極が取付けられなければならない。それが工具取替え
装置５によって行わｎるが、工具取替え装置５は望むら
くは１つの駆動装置６を有するチェン式あるいはベルト
式のマガジン装置として構成し、その上には数個の受渡
しホルダー７を取付けるものとする。そしてその受渡し
ホルダーの数は一時貯留すべき工具の数についての実際
的ヅ求を基に、加工機の大きさに関係してきまるその数
の可能な限界を考慮して決める。

第３図および第４図においては工具取替え装置の詳細と
構造上の特徴を個々に示す。第３図は工具取替え装置の
正面図および側面図を示すが、ここでは例としてマガジ
ン位置が合計８つあるものとし、工具電極の取替えが行
われる１つの位置にあるところを示している。第４図は
同様の視図であるが主軸スリーブあるいは主軸が加工を
行える位置にあって工具取替え装置が休止の位置にある
ところを示す。被加工物、そｎを取付けるテーブルおよ
びその他の加工機の構成部分は第３図、第４図において
は省略している。

第３図において主軸スリーブ先端４には自動操作される
緊締部４１があり、そこに工具取替え装置によって持ち
来された、工具電極あるいは工具ホルダーに固定された
電極、あるいはまた組になった工具電極４２が自動的に
はまり込んで緊締さｎる。このような緊締に関する付属
部品は一般に知られたもので、自動操作されるものも既
に世に出ている。それらにおいては円錐形や円筒形の緊
締用ピンもまたダブルプリズム形緊締装置も使用するこ
とができる。この緊締の過程と組合わせて同時に、加工
領域への加圧式あるいは吸出し式の清浄用配管がある場
合はその配管の接続、そしてまた火花放電加工の場合に
はなお電極用リード線の接続が、例えば多点接続型のフ
ラノンを用いることにより確実に行われる。図において
は繁雑を避けるためこのような装置については示してい
ない０ １つの加工サイクルにおいて必要とさイ１．る種々の工
具電極ないしは電極を取付けた工具ホルダー４２は、対
応する数の受渡しホルダー７においてマガジン化される
が、これら受渡しホルダー７６１それ自体が工具取替え
装置５の構成部分になっている。望才しい実施方式とし
てはそのために主軸スリーブ先端４を含む機構部３の周
り０こ、あるいはそのすぐ近くに、チエン式あるいはベ
ルト式の搬送機を配置し、駆動装置６の作動によって、
加工機の操作プログラムで呼出される各々の受渡しホル
ダーが主軸スリーブ先端４について緊締装置４１の面前
位置に持ち来され得るようにする。搬送機における搬送
手段としては特にベルト式あるいはチェン式の仕掛けが
対象となるが、そｎらは方向変換プーリー５１を用いる
ことにより、大きな動力消費なく機構部３の周りを動く
ものさする。

受渡しホルダー７はチェン式の場合ならチェノ（こ、直
接に固定される。受渡しされるべき工具電極ないしは工
具ホルダーζこ固定さ３″１．た電極４２が十分な正確
さをもって１つのきまった位置において主軸スリー７に
ある緊締装置によって緊締されるようにするためには、
チェン式あるいはベルト式の搬送機に、その受渡しステ
ーションの領域において側方向の動きを規制する仕掛け
、例えは案内レールを設けることができる。チェノある
いはベルトのループ長さの選定および受渡しボルダ−７
の取付はピッチの選定０こよって任意の数の工具電極な
いしくま工具ホルダーにつぃた電極４２をマガジンに取
入れることができる。

第４図では第３図と異ってマガジン化された工具電極が
受渡しの位置から半ピツチだけ動がさｎたところを示し
ており、先刻受渡し位置にあった受渡しホルダー７は工
具電極が主軸に緊締さゎて後もはや工具電極をもってお
らす、（隣の）工具電極ホルダー４２が主軸スリーブの
近くの側面上の位置にある。

工具電極ないしは電極をつけた工具ホルダーの主軸スリ
ーブ先端４の緊締部４１での緊締は、結合緊締のための
行程の少しの間の動きと緊締仕掛けの自動的な解放作用
によって達成される。第３図において、この結合緊締の
ための動き緊締部４１と工具電極ホルダー４２の間の距
離によって明らかに示されている。第４図において、受
渡しホルダーが横に移動した後は主軸スリーフ先端４に
固定された工具電極４２によって加工の動作が行われ得
るということが、主軸が元の位置から離れて進んだ位置
に画かれていることにより明らかに示されている。

第５図においては受渡しホルダーの第１の実施例を詳し
く示している。工具ボルダ−に固定された電極４２は、
例えばその周囲に設けられた溝形の切込み部４３が受渡
しホルダー７のフォーク形のロア１にはまり込むことに
よって受市めら孔、留め仕掛は例えばばねを有するノッ
ク７２によって離脱阻止される。工具取替え装置５の動
きにつれて受渡しホルダーが動くことにより、工具電極
４２が主軸スリーフ先端４の緊締部で把握された後には
受渡しホルダーが外され、加工が終った時には再び結合
される。緊締関係部品の表面を清浄に保つための手段と
して受渡しホルダーに防塵キャップを取付けることがで
きる。

第６図は受渡しホルダー７の第２の実施例を示す。この
場合、工具ホルダーには溝を設ける代りに１つの間隔片
形ホルダー、例えば腕金４４が固定されている。この腕
金自体の上に追加的に緊締用および心合わせ用の穴４５
があり、これらの穴によって全体が組まれたものが受渡
しホルダー７に位置を正確に保って取付けられる。図に
おいては例さして１つの心合わせピン７３が示さｎてい
るが、このピンの上に腕金４４か主軸スリーブ先端４の
加工終了後の戻りの運動によってはまり込む。ばねを有
するプラグ７４とそｎに組合わされたボール式ノック７
５によって受渡しホルダー７と腕金４４との間に互にず
れを生じない結合ができる。ボール式ノック７５におけ
る解放すなわち離脱阻止解除は、この例の場合はばねを
有するプラグ７４にその領域７６において１つのカム要
素が作用することによって達せらイする。この実施方式
が有利とすると゛ころは、工具電極ないしは工具ホルダ
ーについた電極４２が主軸スリーフ先瑞４の緊締部４１
に緊締さｎた後に工具取替え装置５を動かす必要がない
ことにある。この実施方式の場合はそｆＬ故マガジン上
の貯留個所の数を増すことができる。

第６図によって説明した実施方式の変形として、純機械
的に解放操作を行う解放可能の緊締仕掛けとする代りに
、電磁力で操作する緊締ないし解放の仕掛けとするとと
もできる。

第７図はさらにまた１つの実施例を示すものであって、
ここでは消耗工具（すなわち電極）のマガジン５への送
入を速かに行うためと加工過程の終了後にはそｎら工具
を排出させるために、工具新規送入ステーション６０お
よび工具廃棄ステーション６１が設けられている。新規
送入ステーションにおいては必要とされる種類の新しい
工具を前もつ才取揃えておいてからマガジン５に送入す
る。使用済みの工具は廃棄ステーション６１においてマ
ガノン５から例えは１つの集合用容器に入れられる。こ
の方式（こよるとマガジン５の収容能力がなお一層増太
し、それは特に、作業者が機械につききりではなくして
長時間の加工作業を行う、揚台に有意義である。

【図面の簡単な説明】

第１図は加工機械、特にスパーク放電加工機に弔いらｎ
た本発明による工具取替え装置の配置の正面図。 第２図は第１図の装置の側面図。 第３図（！工具取替え装置の主要部の正面および側面図
であって、工具の取替えの位置にこの装置かある状態を
示す。 第４図は第３図の工具取替え装置の正面および側面図で
あるが、主軸が加工の位置にあってこの装置は休止の位
置にある状態を示す。 第５図は工具取替え装置から主軸スリーブあるいは主軸
へ（工具を）受渡す受渡しホルダーの第１の構成例。 第６図は工具取替え装置から主軸スリーブあるいは主軸
へ（工具を）受渡す受渡しホルダーの第２の構成例。 第７図は工具取替え装置のさらに１つの実施例であって
工具の新規送入ステ−ノヨンおよび廃棄ステーションを
もっているもの。 １：加工機支台部 ２：加工機チーフル ３：主軸スリーブあるいは主軸の機構部４：主軸スリー
ブ先端 ５：工具取替え装置、工具マガジン ６：駆動装置 ７：受渡しホルダー ４１：主軸スリーブ先端の緊締剖 ４２：工具電極、工具ホルダーについり電極、セットの
工具電極 ４３：工具電極ホルダーの溝部（切込み部）４４：中間
片形ホルダー（腕金） ４５：緊締および心合わせ用穴 ５１：方向変換プーリー ６０：新規送入ステーション ６１：廃棄ステーション ７１：受渡しホルダーのフォーク形のロア２：受渡しホ
ルダーの留め仕掛け（ばねを有するノック） ７３：心合わせピン ７４：心合わせピンのプラグ ７５：心合わせピンボール式ノック ７６：心合わせピンのプラグの１部 特許出願人 アクテイエンゲゼルシャフト　フユア インＩ−ストリエルレ　エレクトロニクアギー　ロソー
ネ　ベー、ロカルノ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｆｉｌ　　工具マガジンおよびその工具マガジンから加
   工を行うために用いるべき工具を取上げるための主軸ス
   リーブあるいは主軸を有し、また工具マガジンから加工
   を行うために選ばれた工具を主軸スリーフあるいは主軸
   に受渡すための受渡しホルダーを有する加工機械、特に
   スパーク放電加工機のための工具自動取替え装置であっ
   て、受渡しホルダー（７）がそれ自体工具マガジン（５
   ）の構成部分となっていること、および主軸スリーフあ
   るいは主軸（４）には工具マガジン（５）からすべての
   場合に共通こと定まった１つの場所において工具（４２
   ）を受取るための仕掛け（４１゜４３．７２）が装備さ
   れていることを特徴とする工具自動取替え装置。 （２）工具マガジン（５）が実質的に主軸スリーブある
   いは主軸の機構部（３）の周りに配置されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の取替え装置。 （３）　　工具マガジン（５）が、その水平面への投影
   が実質的に加工機械の加工テーブルの中Ｏこおさまる範
   囲内に配置されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の取替え装置。 （４）工具マガジン（５）がチェン式あるいはベルト式
   の搬送機上に配置されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の取替え装置。 （５）受渡しホルダー（７）がフォーク形の口（７１）
   を有し、この部分が工具マガジン（５）の運動によって
   工具（４２）にはまり込んで結合することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の取替え装置。 （６）　　受渡しホルダー（７）に、工具（４２）と一
   体ｌこなった中間片形ホルダー（４４）を外しうる形で
   固定するための解放可能の緊締仕損け（７３，７４゜７
   ５．７６）が設けられていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の取替え装置。 （力　解放可能の緊締仕掛け（７３，７４，７５，７６
   ）＋こ緊締′凌素（７４，７５）　ｌこおける解放の操
   作をする要素（７６）が設けられており、この操作要素
   （７６）は主軸スリーブないし主軸（４）の加工のため
   の運動によって操作されるものであることを特徴とする
   特許請求の範囲第６項に記載の取替え装置０ （８）解放可能の緊締仕掛け（７３，７４，７５，７６
   ）に、緊締要素（７４，７５）　ｌこおける緊締ないし
   解放を電磁力で操作する要素が設けられていることを特
   徴とする特許請求の範囲第６項に記載の取替え装置。 （９）　マガジン（５）に新たに工具を挿入するステー
   ション（６０）および使用済み工具を廃棄するステーシ
   ョン（６１）を装備していることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の取替え装置。