JPS61136751A - 自動工具交換装置 - 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】 発明の技術分野 本発明は、工作機械本体の工具を自動的に交換するため
の装置に関する。

従来技術 この種の自動工具交換装置は、一般に工作機械本体側の
スピンドルと工具マガジンとの間で工具交換アームを備
えており、この交換アームの回転運動により工作機械本
体側の工具と工具マガジンとの間の工具とを自動的に交
換する。これらの従来の装置では、工具交換アームを駆
動するための駆動装置のほか、マガジンを工具取り出し
位置まで割出回転させるための駆動装置とが別々に設け
られているため、駆動装置の設置欽が多くなり、小型化
が困難であり、またそれらの同期制御が複雑であった。

発明の目的 したがって、本発明の目的は、数値制御可能な工作機械
本体の運動を利用して、工具の交換動作を行わせ、また
その工作機械本体の運動を工具マガジンの駆動源として
も利用し、これにより工具交換アームおよび工具マガジ
ンの駆動装置を省略し、その構造を簡略化することであ
る。

発明の概要 そこで、本発明は、数値制御可能な工作機械本体のスピ
ンドルと同じ方向を軸として、工具マガジン本体を回転
自在に設け、スピンドルを工具マガジンの所定の位置ま
で直接移動させることにより、工具交換を行うとともに
、工作機械本体の運動を利用して、工具マガジンを所定
の量だけ割出し回転させるようにしている。

発明の構成 以丁、本発明の一実施例を図面に基づいて具体的に説明
する。

本発明の自動工具交換装置１は、数値制御可能な工作機
械本体２の存在を前提としている。この工作機械本体２
は、ベント３の上面で、Ｘ軸方向に移動可能な移動ベー
ス４、この移動ベース４の上でＸ軸方向に移動可能な移
動コラム５およびこの移動コラム５の前面でＹ軸方向に
移動可能なヘッド６を備えている。そして、これらはそ
れぞれの送りモータ７．８．９によってＸ軸方向、Ｘ軸
方向およびＹ軸方向に数値制御装置により移動制御され
る。上記ヘッド６は、Ｘ軸方向のスピンドル１０を備え
ており、駆動モータ１１により、スピンドル１０に把持
された工具ホルダー１２の工具１２ａに切削のための回
転運動を与える。

一方、上記自動工具交換装置１は、回転自在に支持され
た工具マガジン本体１３を備えている。

この工具マガジン本体１３は、前記ベット３の上に取付
けられたサポート１４およびフレーム１５によって支持
されている。すなわち工具マガジン本体１３の回転軸１
６は、上記スピンドル１０と平行な状態で、フレーム１
５の軸受１７に対し回転自在に支持されている。そして
この工具マガジン本体１３は、全体として正三角形の形
状をしており、その各辺の部分で複数組みの工具保持爪
手段として、工具保持爪１８．１９を複数対保持してい
る。一対の一方の工具保持爪１８は、工具マガジン本体
１３に対し固定されているが、他方の工具保持爪１９は
、ピン２０によって回動自在に支持され、かつ圧縮スプ
リング２Ｉによって閉じる方向に付勢されている。なお
、この工具保持爪１８、Ｉ９の間に工具回り止め用のス
トッパ２２が設けられている。

そして、本発明の自動工具交換装置１は、最も特徴的な
構成事項として、上記工作機械本体２の工具交換時の移
動を上記工具マガジン本体１３に回転運動として伝達す
る回転伝達機構２３を備えている。すなわち上記工作機
械本体２は、その可動部分例えば移動コラム５の部分で
工作機械本体２の移動を上記回転伝達機構２３に与える
ための係合片２４．２５を備えている。

一方、上記回転伝達機構２３は、それらの係合片２４．
２５に掛かり合うフック２６．２７を備えている。すな
わちこられのフック２６．２７は、フレーム１５に対し
、互いに直交する状態で各軸線方向に摺動自在に支持さ
れており、かつ先端に形成された係合溝２８．２９によ
り、上記係合片２４．２５とそれぞれ掛かり合えるよう
になっている。なお、これらのフック２６．２７は、そ
れぞれ軸線方向に形成された溝３２．３３、および回り
止めピン３０．３１によって回り止め状態とな９ている
。

そして、上記のフック２６に刻設されたフック２６ａは
、中間軸３６に一方向の回転のみ伝達する一方向クラッ
チ３７を介して取付けられた歯車３日にかみ合っ”ζい
る。またフック２７のラック２７ａは、中間軸３９に取
付けられた歯車４０およびこの中間軸３９に取付けられ
たウオーム４Ｉによって中間軸３６の一方向クラッチ４
２に取付けられたウオームホイール４３にかみ合ってい
る。

上記の一方向クラッチ３７．４２は、共に中間軸３６に
取付けられているが、互いに異なる方向の回転のみを中
間軸３６に伝達する。なお、この中間軸３６は、フレー
ム１５の内部で端部の軸受部４４によって回転自在に支
持されている。

そしてこの中間軸３６の回転は、先端のゼネバクランク
４５によってゼネバ歯車４６に間欠回転運動として伝達
される。このゼネバ歯車４６は、フレーム１５に対し支
軸４７によって支えられており、外周の歯車４８により
回転軸１６に固定された歯車４９とかみ合っている。な
お、この回転軸１６の割出し位置は、後端に設けられた
リミ・ノドスイッチ５０によって検出できるようになっ
ている。

発明の作用 次に、上記自動工具交換装置ｌの作用を説明する。

工作機械本体２は、数値制御装置により位置決めされ、
スピンドル１０の駆動モータｌｌによりその先端の工具
ホルダー１２に回転を与え、その工具１２ａによりワー
クに対し必要な切削加工を施す。このような切削加工が
完了した時点で、工作機械本体２は、スピンドルＩＯを
加工の基準位置である原位置に復帰させ、次の動作を待
機することになる。

−３、工具交換時には数値制御装置からの指令によって
、移動ベース４が工具マガジン本体１３の方向に移動し
て接近し、スピンドル１０の先端に取り付けられた用済
の工具ホルダー１２を所定の工具保持爪１８．１９の間
に挿入格納し、その後、スピンドルｌＯの内部のクラン
プ装置（図示せず）を開放することにより、その工具ホ
ルダー１２をアンクランプの状態としてから、移動コラ
ム５がＺ！ｌ！１方向に後退し、スピンドル１０から工
具ホルダー１２を引き抜き工具保持爪ム８、■９に工具
ホルダー１２を把持させる。

つぎに、新たにスピンドル１０に装着されるべき工具ホ
ルダー１２がスピンドル１０と直接対応する同じ位置に
あるときには、工具マガジン本体１３に付いて割出し運
動が必要とされない。そこで、ヘッド６は、数値制御装
置の指令を受けて、Ｘ軸方向に移動し、スピンドル１０
を装着すべき工具ホルダー１２の位置まで後方から移動
接近し、続いて移動コラム５がＺ軸方向に前進すること
によって、工具ホルダー１２をスピンドル１０に装着す
る。この状態で、スピンドル１０の内部のクランプ装置
によりツールクランプが行われると、工具ホルダー１２
は、スピンドル１０に取付けられる。このようにしてか
ら、工作機械本体２は、Ｚ軸方向に後退して工具マガジ
ン本体１３から工具ホルダー１２を引抜くとともに、原
位置に復帰し７、新たな工具１２ａによる次の切削加工
に備えることになる。

ところで、新たに装着されるべき工具ホルダー１２がス
ピンドル１０の取り出し位置と対応していない場合には
、工具マガジン本体１３について正転または逆転方向の
割出し運動が必要となる。

そこで、本発明では、スピンドル１０の用済の工具ホル
ダー１２が工具マガジン本体１３の所定の位置に納めら
れた後、工作機械本体２の移動によって、工具マガジン
本体１３に割出し運動が与えられる。例えば、工具マガ
ジン本体１３を正転方向に回転させるときには、移動コ
ラム５の工具マガジン本体１３への接近とへラド６の下
降とにより、ヘッド６に固定された係合片２４をフック
２６の係合溝２８に掛かり合わせる。移動テーブル４の
Ｘ軸方向の所定量の右移動により、それと一体となって
、係合片２４もＸ軸方向に移動させる。このようにする
とフック２６の移動により歯車３８が回転し、その回転
が軸方向クラッチ３７を介し、中間軸３６に伝達され、
さらにゼネ）＜クランク４５、ゼネバ歯車４６、歯車４
８．４９により回転軸１６、すなわち工具マガジン本体
１３に正転方向の１２０度の回転量として与えられる。

これとは逆に、工具マガジン本体１３につ、いて逆転方
向の回転が必要な場合には、移動コラム５の工具マガジ
ン本体１３への接近とヘッド６の上昇とにより、ヘッド
６に固定された係合片２５がフック２７の係合溝２９に
掛かり合わせる。工作機械本体２は、移動コラム５のＺ
軸方向の所定量の後退により、それと一体となったフッ
ク２７もＺ軸方向に移動を与える。このとき、このフッ
ク２７の直線運動により歯車４０が回転され、中間軸３
９、ウオーム４１および軸方向クラ・ノチ４２を介し中
間軸３６に伝達され、前記と同様にゼネバクランク４５
、ゼネバ歯車４６および歯車４８．４９を経て回転軸１
６すなわち工具マガジン本体１３に１２０度の逆方向の
回転として与えられる。

本実施例では、工具マガジン本体１３がほぼ三角形の形
状をしており、各辺の部分で複数の工具ホルダー１２を
保持しているから、工具選択時に、いずれかの方向に１
２０度つまり１ステツプ回転させるのみで、必要な工具
ホルダー１２の選択が速やかに可能となる。

工具マガジン本体１３の正転または逆転運動の後に、工
作機械本体２はフック２６またはフック２７を元の位置
に復帰させる。この復帰時の歯車３８、ウオームホイー
ル４３の回転は、一方向クラッチ３７．４２によって、
中間軸３６に伝達されない。新たな工具１２ａの選択は
、雷に工具マガジン本体■３をいずれかの方向に１２０
度っまり１ステツプだけ回転させれば足り、２ステツプ
以上回転させなくてもよいことになる。

発明の変形例 上記実ｈｂ例は回転伝達機構２３の内部に一方向クラッ
チ３７．４２を介在させることにより、工具マガジン本
体１３をいずれの方向にも駆動できるようにしているが
、この工具マガジン本体１３は、いずれかの方向にのみ
回転できるようにしてもよく、したがって一方のフック
や一方向クラッチを省略してもよい。また回転伝達機構
２３は、上記実施例のように、歯車機構およびゼネバ歯
車機構を用いないで、他の間欠回転機構や直線回転変換
機構を用いて構成することもできる。

発明の効果 本発明では、工具マガジン本体が工具交換時の必要なと
きに工作機械本体の運動によって回転するから、その工
具マガジン本体の駆動のための専用の駆動源が必要とさ
れず、全体の構成が簡略化でき、また従来のこの種の装
置に必要とされた工具交換アームが省略できるから、工
具交換アームの回転運動に必要なスペースがなくてもよ
く、それだけ工具交換装置が小型化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は工作機械本体および本発明の自動工具交換装置
の正面図、第２図は同装置の側面図、第３図はマガージ
ン本体の正面図、第４図は回転伝達機構の側面から見た
一部の断面図、第５図は回転伝達機構の正面から見た断
面図である。 ■・・自動工具交換装置、２・・・工作機械本体、１０
・・スピンドル、１２・・工具ホルダー、１３・・工具
マガジン本体、１８．１９・・工具保持爪、２３・・回
転伝達機構、２４．２５・・係合片、２６．２７・・フ
ック、３７．４２・・一方向クラッチ、４５・・ゼネバ
クランク、４６・・ゼネバ歯車。 特　許　出　願　人　株式会社日平トヤマ第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）数値制御により三次元方向の運動制御可能な工作
   機械本体と、外周に複数の工具保持手段を有し定位置で
   しかも上記工作機械本体のスピンドルと同じ方向の支軸
   により回転自在に支持された工具マガジン本体と、上記
   工作機械本体の移動を上記マガジン本体に所定量の回転
   運動として伝達する回転伝達機構とを具備することを特
   徴とする自動工具交換装置。
2. （２）上記回転伝達機構を、上記工作機械本体の可動部
   分に設けられた係合片、この係合片に掛かり合う位置に
   設けられたフック、このフックの直線運動を回転運動に
   交換する歯車、この歯車の回転を上記マガジン本体に間
   欠的な回転運動として伝達するゼネバ歯車により構成す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自動工
   具交換装置。
3. （３）上記歯車とゼネバ歯車との回転伝達路中に伝達回
   転の方向を異にして一方向クラッチを介在させ、それぞ
   れの一方向クラッチ毎に上記の係合片、ラック、歯車お
   よびゼネバ歯車を設けてなることを特徴とする特許請求
   の範囲第２項記載の自動工具交換装置。