JPS62259739A - 多面加工ができる工具交換装置付工作機械 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は水平面や垂直面を加工でき、しかも工具を自
動交換するようにした工作機械に関するものである。

〔従来の技術〕

自動工具交換装置を備えた工作機械はマシニングセンタ
あるいはターニングセンタとして種々のものが公知であ
る。また、ワークの各面を加工する工作機械も公知であ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような公知の工作機械は筒車なものはワークに対
する工作可能の面が一面のみであり、他の面は別の工作
機械で工作しなければならない。

また、ワークの多面を加工できるものは構造が著しく複
雑となり、大型、かつ、きわめて高価なものになるとい
う問題があった。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題点を解決するために、この発明は垂直の工具
取付面に沿って各工具を循環させるよう有する工作機械
とからなり、工具貯蔵マガジンと、工作機械の間には工
具貯蔵マガジン寄りに位置する水平移動の横向きツール
キャリヤと、工作機械寄りに位置する垂直移動の縦向き
ツールキャリヤを配置し、この両ツールキャリヤ間には
横向きがら下向の範囲に回転するツールポットを設け、
前記横向きツールキャリヤには前記工具貯蔵マガジンの
工具取付面に直角の軸を中心に１８ｏ°　旋回するとと
もに軸方向移動自在の交換アームを設けて、前記横向き
ツールキャリヤの往復動と、交換アームの旋回運動と軸
方向移動により貯蔵マガジンの新工具を横向き位置のツ
ールポットに押込む作用とツールポットの旧工具を工具
貯蔵マガジンに戻すように構成し、前記縦向きツールキ
ャリヤには横軸を中心に横向きから下向きの範囲で旋回
するアームヘッドを設け、このアームヘッドにはその下
向き時の下端となる部分に下向き時に垂直となる軸を中
心に旋回するとともに軸方向移動自在の両端に工具保持
部を有するダブル交換アームを設け、前記ツールポット
が下向き、アームヘッドが下向きの条件において、ダブ
ル交換アームの旋回運動と軸方向移動により主軸に取付
けた旧工具とツールポットで保持している新工具の交換
を行なうように構成し、アングルアタッチメントを取付
け、ツールポット下向きの条件において、前記縦向きツ
ールキャリヤの昇降運動と、アームヘッドの横軸を中心
とする旋回運動によるダブル交換アームの縦向きと横向
きの運動および同ダブル交換アームの旋回運動および軸
方向移動運動の合成で、アングルアタッチメントの工具
取付軸に取付けた旧工具と、ツールポットで保持してい
る新工具の交換を行なうように構成したものである。

〔作用〕

この発明は上記の構成であり、交換アームが横向きツー
ルキャリヤとともに工具貯蔵マガジンの方へ移動すると
、交換アームの先端に工具貯蔵マガジンの新工具が係合
する。ついで交換アーム力ｉその軸とともに軸方向に移
動すると工具貯蔵マガジンの工具は交換アームに移転す
る。ついで、横向きソールキャリヤがツールポットの方
へ動いたのち交換アームが１８００旋回し、その先端の
新工具を横向きのツールポットのソケットに向けたのち
、交換アームがツールポットの方へ移動し、新工具をツ
ールポットのソケットに押し込む。

上記のように新工具を受取ったツールポットは９０°回
転して新工具を下向きとする。

この間下向きとなったアームヘッドの下端のダブル交換
アームは、ツールポットの中心と主軸の中心を結ぶ直線
と直交する方向に向いており、ついて主軸が接近して交
換位置へくると、ダブル交換アームが９０°旋回してそ
の両端に主軸下端の旧工具とツールポットの新工具をそ
れぞれ受入れる。

ついて、交換アームが下降すると旧工具が主軸から外れ
、新工具かツールポットがら外れるから、ダブル交換ア
ームを１８０’旋回させると新工具と旧工具が入れ替る
。この状態で交換アームを再上昇させると新工具は主軸
へ、旧工具はツールポットへとそれぞれ押し込まれる。

その後、再びダブル交換アームを９０°回転させて待機
位置とし、主軸は工作位置に戻って水平面や縦孔の工作
を開始する。

また、ツールポットに残った旧工具は横向きツールキャ
リヤとともにこの方向に移動してきた交換アームの先端
にはまり、同アームの軸方向移動で引抜かれ、交換アー
ムの１８００旋回と、横向きツールキャリヤの移動によ
り工具貯蔵マガジンへ移動し、交換アーム先端の旧工具
は工具貯蔵マガジンに移され、交換アーム、横向きツー
ルキャリヤは元の位置に戻る。

また、アングルアタッチメントの横向きの工具取付軸に
取付けた旧工具を新工具と交換するには下向きになった
ツールポットの新工具を一端に保持したダブル交換アー
ムをツールポットと主軸を結ぶ直線と直交する向きにし
たのち、アームヘラドラ横軸を中心に旋回させてダブル
交換アームを垂直にする。

これにより、ダブル交換アームの一端に保持されている
新工具は横向きとなるがら、アングルアタッチメントを
交換位置まで移動させてダブル交換アームを９０°旋回
させて、その他端を旧工具に係合させる。

ついで、ダブル交換アームをその軸とともに軸方向に動
かして旧工具を補助軸から引出したのちダブル交換アー
ムを１８００回転させて新工具を取付軸に対向させ、つ
ぎに軸方向に戻して新工具をを取付軸に残す。この状態
でアングルアタッチメントは工作位置に戻り、垂直面や
横孔の工作を始める。

ダブル交換アームに残った旧工具はアームヘッドが下向
きになり、ダブル交換アームが９０’旋回して旧工具が
ツールポットの下になった条件で縦向きツールキャリヤ
が上昇すると旧工具はツールポットに押込まれる。

その後、ダブル交換アームが旧交具を残して元の位置ま
で旋回し、旧工具は前記と同様の作用で工具貯蔵マガジ
ンに戻される。

〔実施例〕

図において、１は垂直の工具取付面に沿って無端状のガ
イドレール２を有する工具貯蔵マガジンで、その内部に
は多数の工具を着脱自在に支持して制御装置からの信号
で移動する無端状の工具搬送機４がガイドレール２に沿
って設けである。

５は横向きツールキャリヤで、フレーム６に設けたガイ
ドに沿って横方向に進退するものである。

このツールキャリヤ５にはアクチュエータにより軸方向
に進退する軸７を中心に１８０°の範囲で往復回動する
交換アーム８を設け、このアーム８の先端には第３図の
ように工具保持部９とバネを介して作動するクランプ爪
１０を設けである。

１１はツールポットで、このツールポットのソケットに
はアクチュエータで作動するロック手段１３が設けてあ
り、工具の着脱時にはこのロック手段はアンロックとな
る。このツールポット１１はフレーム６に設けた横軸１
４に固定され、この横軸１４をアクチュエータにより駆
動して水平から９０°下向きへと回動される。

１５はダブル交換アームである。このアーム１５はアー
ムヘッド１６に設けた軸１７に固定したもので、アーム
ヘッド１６は縦向きツールキャリヤ２４に横軸２５によ
り取付けられ、このツールキャリヤ２４はフレーム６に
昇降自在に取付けられアクチュエータ２６で駆動される
。

また、前記軸２５はツールキャリヤ２４内の駆動手段に
よりダブル交換アーム１５を第３図のようにアームヘッ
ド１６の下部において水平にした位置から９０°回転し
てアーム１５を溝向きにする位置へと回動できるように
する。

また、上記ダブル交換アーム１５の両端の相反する側に
は工具がはまる工具保持部１日を設け、この保持部１８
にもバネを介して作動する俣形のクランプ爪１９を設け
る。

２０はＮＣ（数値制御）工作機械２１のメインヘッドで
、第１図のようにタロスレール２３　：コ横方向に移動
するよう取付けた横行台２２に昇降自在に取付けて、サ
ーボモータ２７．２８　により左右および上下に移動自
在となっている。

このメインヘッド２０には下端に工具を着脱自在に取付
けるようにした垂直の主軸２９を取付けてあり、この主
軸２９は適宜の駆動手段により回転する。さらにメイン
ヘッド２０の下端には自動交換装置により第３図のよう
なアングルアタッチメント３０を必要に応じて自動的に
取付けるようになっており、このアングルアタッチメン
ト３０をヘッド２０の下端に取付けると、このアタッチ
メント３０に設けた前向きの工具取付軸３１が主軸２９
と連動するようになり、この場合、取付軸３１に工具を
取付けて、ワークの側面加工や横孔の穿孔が行なえる。

第１図、第２図の３５はタロスレール２３の下部に設け
たベッド、３６はその上に設けた進退自在のテーブルで
、ワークはこのテーブル３６上に固定する。

つぎに、第４図ないし第４１図に基づいて前記実施例の
作用を説明する。

工具貯蔵マガジン１の搬送機４には各種の刃物を取付け
た種々の工具°が一定の順序に配置されている。

いま、工作機械２１の制御装置からの信号により、搬送
機４が駆動され、指定された新工具３が選択され、第４
図のように所定の待機位置ａまで移動させて停止する。

上記のように搬送機４が停止した条件で、第２図、第３
図のように保持部９をマガジン１の方へ向けて待機して
いたアーム８が駆動手段によりツールキャリヤ５ととも
にマガジン１の方向に前進し始め、アーム８の工具保持
部９を第５図のように新工具３の周溝に係合させ、クラ
ンプ爪１０により固定する。

ついで、アーム８の軸７がアクチュエータにより第６図
の矢印のように軸方向に動くので、新工具３は搬送機４
から外れてアーム８に移る。

そののち、ツールキャリヤ５が第７図の矢印の方向に後
進して所定位置で停止した条件で、軸７がアーム８とと
もに第８図のように１８０°　回転し、アーム８が保持
している新工具３を第８図のようにツールポット１１の
直前に位置させて停止する。

このとき、ツールポット１１のソケット１２と新工具３
の中心は一致しているから、つぎの作用で軸７とともに
アーム８がポット１１の方へ移動すると、新玉具３は第
９図のようにツールポット１１のソケット１２に押込ま
れる。このときロック手段１３はアンロック状態である
が、新工具３がツールポット１１のソケット１２に押込
まれた条件で、ロック手段１３が新工具３をポット１１
に固定する。

つぎに、前記アーム８のクランプ爪１０がアンロック状
態となり、ツールキャリヤ５が前進すると、アーム８は
第１０図のようにポット１１に収付けた新二具３から外
れる。

その後、前記軸７は１８０°回転してアーム８を第２図
、第３図のような待機位置すとする。

一方、上記のように、アーム８から新工具３を受取った
ツールポット１１は駆動手段により第１１図の矢印のよ
うに軸１４を中心に９０°　下方に回転し、新工具３を
垂直下向きとする。

このとき、ダブル交換アーム１５は第１２図のようにア
ームヘッド１６の下にあって、ポット１１に固定した新
工具３の中心と主軸２９に固定した旧工具３の中心を結
ぶ直線上に軸１７の中心があり、同直線と直交する方向
の待機位置となっている。この状態で加工の終了した旧
工具３′を王軸囚に付けたメインへラド２０が工具交換
位置までくると、新工具３と旧工具３の中心を結ぶ直線
の中点が軸１７の中心と一致する。また、このとき、主
軸２９はオリエンテーションにより一定の向きとなる。

つぎに駆動手段により軸１７が駆動されてダブル交換ア
ーム１５が第１２図の矢印方向に旋回すると、第１３図
のように、アーム１５の両端の工具保持部１８が新工具
３と旧工具３′に係合する。

上記のようにアーム１５の両端の保持部１日が新工具３
と旧工具３′に係合するまで各クランプ爪１９はアンク
ランプ状態となり、ツールボット１１もに下降して第１
４図のようにツールボット１１から新工具３を引抜くと
同時に、アームの他方には主軸２９から引抜いた石工具
３′を保持している。

その後、アーム１５が１８０’旋回して第１５図のよう
に新工具３を主軸２９の下方とし、石工具３′はツール
ボット１１の下方とする。

ついで、軸１７とともにアーム１５が上昇し、第１６図
のように新工具３と石工具３′を主軸２９の下端とツー
ルボット１１にそれぞれ押し込む。その後、主軸２９の
ロック手段により新しいツール３をロックし、ツールボ
ット１１に押込んだ石工具３′をロック手段１３により
ロックしたのちの各クランプ＼爪１９をアンクランプと
してアーム１５を９０回動すると第１７図のように待機
位置となる。また、メインヘッド２０は工具交換位置か
ら第１７図矢印のように移動させ、工作位置として工具
の交換は終了し、ワークの加工を開始する。

一方、上記のように石工具３′を受は取ったツールボッ
ト１１を横軸１４を中心に９０’回転し石工具３′を第
１８図のように横向きにする。石工具３′が横向きにな
るとアーム８が後進してきて第１９図のようにその工具
保持部９に石工具３をはめ込み、クランプ爪１０で固定
したのち、ロック手段１３がアンロックとなり、ついで
アーム８が軸７とともに第２０図のように軸方向に移動
してツールボット１１のソケット１２から石工具３を引
き出し、第２１図のように１８０　旋回し、石工具３を
マガジン１の方へ向ける。

この条件でマガジン１の搬送機４が駆動され、石工具の
受入部が待機位置１となり停止する。搬送機４が停止し
た条件でツールキャリヤ５が前進して石工具３を第２２
図のように待機位置ａの直前とし、ついで、軸７がアー
ム８とともに第２３図のように矢印方向に動き石工具３
′を搬送機４に保持させる。

石工具３′を搬送機４に保持させたアーム８のクランプ
爪１０はアンクランプとなり、第２４図のように石工具
３′を残して後進し、第３図のように待機位置すとなり
、クランプ爪１０は再びクランプ状態となる。

その後、前記の新工具による工作が終り、つぎの新工具
の選択信号が入るとマガジン１の搬送機４が移動し始め
て新工具が待機位置ａにきて停止する。

一方、加工終了したメインヘッド２０はスピンドルオリ
エンテーションによりその主軸２９を所定の向きとし、
工具交換位置まで移動して停止する。

また、第３図のように待機位置となっていたアーム８は
つぎの新工具３が待機位置３になると、前記の第５図な
いし第１２図と同様の作用が行なわれて搬送機４から引
き出した新工具３をツールボット１１に押込んてクラン
プする。

その後、前回と同様にメインヘッド２０の下部の石工具
と新工具を変換する場合は第１３図ないし第２４図と同
じ作用となるが、第２５図のようにメインヘッド２０に
アングルアタッチメント田を固定して前向きの工具取付
軸３１に新工具３を取付ける場合は第１２図の工程から
つぎの第２６図以下の工程となる。

すなわち、第２６図のようにアーム１５が軸１７ととも
に旋回したとき、ツールボット１１に保持されている新
工具３がアーム１５の一端の工具保持部１８にはまり、
クランプ爪１９で固定されるが、このとき、アーム１５
の他方の保持部１８には石工具は入らない。ついで、ツ
ールボット１１のロック手段１３がアンロックとなり、
第２７図のように軸１７とともにアーム１５が下降して
新玉具３をツールボット１１から引き出し、第２８図の
ようにアーム１５を縦軸１７により９０°旋回する。つ
ぎに、第２９図のように工具押込み動作と同様に軸１７
とアーム１５が上昇したのち、第３０図のように縦向き
ツールキャリヤ２４は下降し、つぎに第３１図のように
アームヘッド１６が溝軸２５とともに９０’回転して新
工具３を前向きかつ下方位置とする。一方、アングルア
タッチメント３０による加工終了後、工具交換位置の手
前にまで移動して停止していたメインヘッド２０が第３
２図のようにツール取付位置にきて停止すると、第３３
図のようにアーム１５が９０°旋回し、アングルアタッ
チメント３ｏの工具取付軸３１に取付けられている旧工
具３にアーム１５の空の保持部１日が係合し、そのクラ
ンプ爪１９により旧工具３をクランプする。

ついで、工具取付軸３１のロック手段がアンロックとな
り軸１７とともにアーム１５が第３４図の矢印のように
動いて旧工具３を引き出したのち、第３５図のようにア
ーム１５が１８０°旋回し、第３６図のように新工具３
を工具取付軸３１に押込み、工具取付軸３１のロック手
段が新工具３をクランプし、アーム１５の新工具３の保
持部１８のクランプ爪１９がアンクランプとなってアー
ム１５が９０°　旋回すると、第３７図のように新工具
３は工具取付軸３１に残る。

こうして、アタッチメント３０の工具取付軸３１に新工
具３を取付けたメインヘッド２ｏは加工位置へ戻ってワ
ークに対する加工を開始する。

一方、新工具３をメインヘッドに渡し、旧工具３を受取
ったアーム１５は第３８図のようにアームヘッド１６と
ともに９０°下方へ旋回して水平となり、ついでツール
キャリヤ２４は−たん上昇して軸１７がアーム１５とと
もに下降したのちさらに第３９図のように９０°旋回し
、旧工具３′をツールポット１１の直下としたのち、ア
ーム１５は第４０図のように上昇して旧工具３′を、ロ
ック手段１３がアンロックとなっているツールポット１
１に押し込み、ついでロック手段１３をロック状として
旧工具３をツールポット１１に固定したのち、アーム１
５のクランプ爪１９をアンクランプとし、アーム１５を
９０°旋回させて第４１図の状態となる。

こうして旧工具ゴを受取ったツールポット１１は前記の
第１８図と同様に９０’旋回して横向きとなり、その後
は第１９図ないし第２４図と同様の工程でマガジン１の
搬送機４に旧工具３′を渡す。

〔効果〕 この発明は前記のように工具貯蔵マガジンは垂直の工具
取付面に沿って各工具を循環させるものとし、工作機械
は垂直下向きの主軸とアングルアタッチメントによる横
向きの工具取付軸を有するものとしたから、主軸または
アングルアタッチメントの工具取付軸の何れかに工具を
取付けることにより、ワークの各面からの加工が行なえ
る。

また、工具貯蔵マガジンと、工作機械の間には工具貯蔵
マガジン寄りに位置する水平移動の横向きツールキャリ
ヤと、工作機械寄りに位置する垂直移動の縦向きツール
キャリヤを配置し、この両ツールキャリヤ間には横向き
から下向きの範囲に回転するツールポットを設け、前記
横向きツールキャリヤには前記工具貯蔵マガジンの工具
取付面に直角の軸を中心に１８０　旋回するとともに軸
方向移動自在の交換アームを設けたから、工具貯蔵マガ
ジンからツールポットへの新工具の移転や、ツールポッ
トから工具貯蔵マガジンへの旧工具の移転が横向きツー
ルキャリヤの往復動と、交換アームの旋回運動と軸方向
移動によりきわめて簡単に、かつ迅速に行なえる。

また、前記縦向きツールキャリヤには横軸を中心に横向
きから下向きの範囲で旋回するアームヘッドを設け、こ
のアームヘッドにはその下向き時の下端となる部分に下
向き時に垂直となる軸を中心に旋回するとともに軸方向
移動自在の両端に工具受部を有するダブル交換アームを
設け、前記ツールポットが下向き、アームヘッドが下向
きの条件においてダブル交換アームの旋回運動と軸方向
移動により主軸に取付けた旧工具とツールポットで保持
している新工具の交換を行なうように構成し、アングル
アタッチメントを取付けてその工具取付軸に工具を取付
けて加工を行なう場合、ツールポット下向きの条件にお
いて、前記縦向きツールキャリヤの昇降運動と、アーム
ヘッドの横軸を中心とする旋回連動によるダブル交換ア
ームの縦向き、横向きの運動および同ダブル交換アーム
の旋回運動および軸方向移動運動の合成でアングルアタ
ッチメントの工具取付軸に奴付けた旧工具とツールポッ
トで保持している新工具の交換がきゎめて簡単かつ確実
に行なえる。

従って、ワークの各面に対する加工が主軸やアングルア
タッチメントの工具取付軸に対する新旧工具の自動交換
によりきわめて正確かつ能率的に行なえるという特有の
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す正面図、第２図は同
上の側面図、第３図は要部の拡大斜視図、第４図ないし
第４１図は作用を説明する工程別斜視図である。 １・・・工具貯１！マガジン、　２・・・ガイドレール
４・・・搬送機　　　　　　　　　５・・・横向きツー
ルキャリヤ、７．１７・・・軸　　　　　　　８・・・
交換アーム９．１８・・・工具保持部　　１１・・・ツ
ールボット１２・・・ソケット　　　　　１５・・・ダ
ブル交換アーム、１６・・・アームヘッド　　２１・・
・ＮＧ工作機械２４・・・縦向きツールキャリヤ　２５
・・・横軸２９・・・主軸　　　　　　　　　３ｏ・・
・アングルアタッチメント、３１・・・工具取付軸 第２６因 第２７図 手続補正書（自発） 昭和６１年　６月１７日 １、事件の表示 多面加工ができる工具交換装置付工作機械３、補正をす
る者 事件との関係　特許出願人 住所　　　　　　　大阪市淀用区田用３丁目７番２号氏
名（名称）　　　　本間金属工業株式会社５゜ 昭和　　　　　年　　　　　月　　　　　日　　（発送
日）別紙の通り 補正の内容 １、明細Ｎ第１５頁Ｉ３行目から１４４行目「新しいツ
ール（３）」を「新工具（３）」と補正します。 ２　同第２０頁５行目から６行目の「上昇して」を「上
昇し、ついで」と補正します。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 工具貯蔵マガジンに貯蔵されている工具を工作機械の主
   軸に取付けられた工具と自動交換し得るようにした工作
   機械において、工具貯蔵マガジンは垂直の工具取付面に
   沿つて各工具を循環させるものとし、工作機械は垂直下
   向きの主軸とアングルアタッチメントによる横向きの工
   具取付軸を有するものとし、工具貯蔵マガジンと、工作
   機械の間には工具貯蔵マガジン寄りに位置する水平移動
   の横向きツールキャリヤと、工作機械寄りに位置する垂
   直移動の縦向きツールキャリヤを配置し、この両ツール
   キャリヤ間には横向きから下向きの範囲に回転するツー
   ルポットを設け、前記横向きツールキャリヤには前記工
   具貯蔵マガジンの工具取付面に直角の軸を中心に１８０
   °旋回するとともに軸方向移動自在の交換アームを設け
   て、前記横向きツールキャリヤの往復動と、交換アーム
   の旋回運動と軸方向移動により貯蔵マガジンの新工具を
   横向き位置のツールポットに押込む作用とツールポット
   の旧工具を工具貯蔵マガジンに戻すように構成し、前記
   縦向きツールキャリヤには横軸を中心に横向きから下向
   きの範囲で旋回するアームヘッドを設け、このアームヘ
   ッドにはその下向き時の下端となる部分に下向き時に垂
   直となる軸を中心に旋回するとともに軸方向移動自在の
   両端に工具保持部を有するダブル交換アームを設け、前
   記ツールポットが下向き、アームヘッドが下向きの条件
   において、ダブル交換アームの旋回運動と軸方向移動に
   より主軸に取付けた旧工具とツールポットで保持してい
   る新工具の交換を行なうように構成し、アングルアタッ
   チメントを取付け、ツールポット下向きの条件において
   、前記縦向きツールキャリヤの昇降運動と、アームヘッ
   ドの横軸を中心とする旋回運動によるダブル交換アーム
   の縦向きと横向きの運動および同ダブル交換アームの旋
   回運動および軸方向移動運動の合成で、アングルアタッ
   チメントの工具取付軸に取付けた旧工具と、ツールポッ
   トで保持している新工具の交換を行なうように構成した
   ことを特徴とする多面加工ができる工具交換装置付工作
   機械。