JPS6389242A

JPS6389242A - 自動工具交換装置

Info

Publication number: JPS6389242A
Application number: JP22983886A
Authority: JP
Inventors: Mitsuyoshi Muto; 武藤　光祥
Original assignee: Fuji Seiki Machine Works Ltd
Current assignee: Fuji Seiki Machine Works Ltd
Priority date: 1986-09-30
Filing date: 1986-09-30
Publication date: 1988-04-20

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】［発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は工作機械に用いられる自動工具交換装置に関す
る。

（従来の技術）工具が収納される工具ポットを多数備えた工具貯蔵用マ
ガジン（以下「工具マガジン」と称する）を、その工具
ポットの軸線を工作機械の主軸と直交する方向に向けて
工作機械のコラムの一側部に配設した場合において、工
具マガジンと工作機械との間の工具交換は、工具どうし
の干渉を避けるため、工具交換用アームの他に中間アー
ムおよび中間ポットを採用する方法（例えば特開昭５５
−１４４９４６号公報）、あるいは、工具交換位置に割
出された工具ポットを、その軸線が工作機械の主軸と平
行になる位置まで旋回させる方法などが採用されている
。

また、工具交換用アームを回転および回転軸の方向に進
退移動させるアーム駆動機構を備えたアーム支持装置全
体を９０°旋回するようにした自動工具交換装置が知ら
れている（特開昭５８−９４９５２号公報）。

（発明が解決しようとする問題点）このような従来の工具交換装置は、中間アーム、中間ポ
ットなどを介在させているため、自動工具交換装置の構
造が複雑となり、また工具の交換動作が多く、工具交換
時間が長くなるという欠点がある。また、工具ポットを
旋回させる方法は、工具マガジンの構造が複雑になると
いう問題がある。

また、上述した特開昭５８−９４９５２号公報に記載さ
れた自動工具交換装置は、アーム支持装置が取付けられ
ている枠体自体がコラムの側面に沿って往復移動すると
ともに、アーム支持装置が回転軸により枠体に取付けら
れ、この回転軸を中心に９０６旋回するようになってい
るので、往復移動部材が大型化し、コラム側面への機器
取付は構造が複雑化するとともに、アーム支持装置の取
付けが不安定であり、大型の交換用アームを取付けられ
ないとともに、交換位置に正確に停止させることが困難
になるという問題がある。

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、
構造が簡単で比較的大型の交換用アームでも精度を低下
させることなく作動させることのできる自動工具交換装
置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）本発明は、工具が収納される工具ポットを多数備えた工
具マガジンと、工具ポットの軸線と直交する方向に配設
されている工作機械の主軸との間で、工具を自動的に交
換する自動工具交換装置であって、先端に工具把持部が
形成されている交換用アームと、交換用アームを回転お
よび回転軸の方向に進退移動させるアーム駆動機構を備
えたアーム支持装置と、工具マガジンと主軸のそれぞれ
の工具交換位置の間に、長手方向軸を中心に回転可能に
配設され、アーム支持装置が摺動自在に装着されるガイ
ドバーと、アーム支持装置をガイドバーに沿って往復移
動させるアーム支持装置往復移動手段と、ガイドバーを
回転させるガイドバー回転手段と、を具備していること
を特徴としている。

（作　用）本発明による自動工具交換装置においては、工作機械の
主軸から使用済みの工具を受は取った工具交換用アーム
は、アーム支持装置とともに工具マガジンとの工具交換
位置方向へガイドバーに沿って摺動し、ガイドバー回転
手段によりガイドバーを長手方向軸を中心に回転してア
ーム支持装置とともに９０°回転させられ、工具マガジ
ンとの間で工具を交換する。

本発明によれば、アーム支持装置をガイドバーに沿って
摺動自在とするとともに、ガイドバー自体を回転させて
工具交換用アームを９０°回転することができるので、
主軸と工具マガジンの工具ポットとが直交する関係にあ
る場合でも、中間ポット、中間アームなどを用いること
なく簡単、容易に工具の交換を行うことができる。

（実施例）以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明す
る。

第２図および第３図は、本発明による装置を立型のマシ
ニングセンタに適用した例を示す正面図および−［面図
である。図においてベッドに取付けたマガジンフレーム
１１の前面に工具マガジン１２が取付けられている。工
具マガジン１２は、工具Ｔが収納保持される工具ポット
１３を搬送チェーン１４に多数個配置取付けしたものか
らなり、搬送チェーン１４に噛合うスプロケット１５を
回転駆動することにより、工具交換位置に所定の工具ポ
ット１３を搬送割出しすることができるようになってい
る。

符号１０は工作機械のコラムでありコラム１０の前端面
には、コラム１１に沿って上下に摺動する主軸頭１６が
装着され、この主軸頭１６に主軸１７が回転可能に支持
されている。主軸１７には加工に用いられる工具Ｔが装
着されているが、この工具Ｔの軸線方向は、工具マガジ
ン１２の工具ポット１３の軸線と直交する方向とされて
いる。

工具マガジン１２と主軸１７との間には、両者間で工具
を自動的に交換する自動工具交換装置２０が配設されて
いる。第１図および第４図は自動工具交換装置２０の構
造を詳細に示す断面図である。第１図乃至第３図におい
て符号２１はガイドバーであり、このガイドバー２１は
、４本のバーを同一円周上に配置組合せたものからなり
、その両端は回転フランジ２２ａ、２２ｂに固定されて
いる。一方の回転フランジ２２ａは、コラム１１に固定
されたガイドバー固定プレート２３ａに対し、軸受２４
ａを介して回転可能に支持されており、他方の回転フラ
ンジ２２ｂは、同様に、コラム１１に固定されたガイド
バー固定プレート２３ｂに対し、軸受２４ｂを介して回
転可能に支持されている。また、再固定プレート２３ａ
。

２３ｂは、固定プレート２３ｃにより連結されている。

他方の回転フランジ２２ｂは中空円筒部２５を備えてお
り、この中空円筒部２５の外周部にはビニオン２６が装
着されている。ビニオン２６には、第４図に示すように
ラック２７が噛合係合され、このラック２７は、ガイド
バー固定プレート２３ｂに取付は固定されたガイドバー
回転用油圧シリンダ２８により往復駆動されるようにな
っている。

４本のガイドバー２１には、工具交換用アーム３１を回
転および回転軸の方向に進退移動させるアーム駆動機構
を備えたアーム支持装置３０が摺動自在に装着されてい
る。アーム支持装置３０は、ガイドバー２１に摺動自在
に装着される中空のケーシング３２を備え、このケーシ
ング３２内に、工具交換用アーム３１の中央部に直交し
て連結されたアーム回転軸３３が回転かつ軸線方向に進
退移動可能に支持されている。アーム回転軸３３の中間
位置には、ビニオン３４が嵌着され、その後方部にはブ
ラケット３５が軸受３６を介して装着されている。ブラ
ケット３５には、工具交換用アーム３１を進退移動させ
るためのアーム進退移動用油圧シリンダ３７が連結され
ている。ケーシング３２には、アーム回転輪３３と直交
する方向にラック３８が摺動可能に取付けられ、このラ
ック３８には、工具交換用アーム３１がアーム回転軸３
３とともに前進移動した際、ビニオン３４が噛合可能と
されている。ラック３８は、ケーシング３２に取付は固
定されたアーム回転用油圧シリンダ３９により進退移動
させられるようになっている。

工具交換用アーム３１は、その両端先端部に工具把持用
開閉爪（図示せず）が設けられており、前述したように
、その中央部にアーム回転軸３３が直交して連結されて
いる。

ケーシング３２には、さらにガイドバー２１と平行方向
に延び、４本のガイドバー２１の中央位置に配置された
ロッド４１が軸受２４ｃを介して連結されている。この
ロッド４１は、マガジンフレーム１１に対し固定取付け
されたアーム支持装置往復移動用油圧シリンダ４２のピ
ストンロッドに連結あるいはこのピストンロッドと兼用
されている。この油圧シリンダ４２としては、アーム支
持装置３０を、主軸１７および工具マガジン１２との工
具交換位置さらにこの中間の待機位置に停止させるため
に、３位置停止油圧シリンダが用いられている。

次にこのような構成からなる本実施例の作用について説
明する。

第５図（１）〜（１ｘ）は本実施例の作用工程を示す説
明図である。まず第５図（ｉ）〜（ｖ）は、工具交換指
令に基づき、待機位置に新工具Ｔ　を把持しｎて待機している工具交換用アーム３１を作動させ、工作
機械の主軸１７に装着されている使用済みの旧工具Ｔ　
と交換する一連の動作を示す図である。

第５図（１）に示すように、工具交換指令が発される以
前は、アーム支持装置３０は、ガイドバー２１の中間位
置に静止されているが、工具交換指令により、油圧シリ
ンダ４２が作動し、アーム支持装置３０はガイドバー２
１に沿って主軸１７側に移動させられる。アーム支持装
置３０の移動により、工具交換用アーム３１の一方側の
先端部が主軸１７に装着されている使用済みの旧工具Ｔ
。

（より厳密には旧工具Ｔ　を保持する工具ホルダ）のク
ランプ部に挿入係合され、続いて油圧シリンダ３７を作
動させてアーム同転輪３３を前進移動させる。これによ
り旧工具Ｔ　が主軸１７から引抜かれるとともに（第５
図（ｉｌ））　、ピニオン３４がラック３８と噛合う（
第１図参照）。

次に油圧シリンダ３９を作動させラック３８を移動させ
ると、ピニオン３４およびアーム回転軸３３が回転させ
られ、工具交換用アーム３１が１８０°回転する。その
後、油圧シリンダ３７を作動させ、アーム回転軸３３を
後退移動させると、工具交換用アーム３１の一端部に保
持された新工具Ｔ　が主軸１７内に挿入保持される。（
第５図（１１１）　）。

続いて油圧シリンダ４２を作動して、アーム支持装置３
０を工具マガジン１２側へガイドバー２１に沿って移動
させ、待機位置で停止トさせる。

これにより、新工具Ｔ　は工具交換用アーム３１から離
れ、主軸１７に装着された状態になるとともに、旧工具
Ｔ　は工具交換用アーム３１に保持され、待機位置に待
機した状態となる（第５図（Ｉｖ））。

油圧シリンダ２８を作動させ、ラック２７を移動させる
と、ピニオン２６とともに回転フランジ２２ｂが回転さ
せられ、ガイドバー２１に装着されたアーム支持装置３
０が９０６０転する。このアーム支持装置３０の回転に
より、工具交換用アーム３１に保持された旧工具Ｔ　の
装管軸（工具ホルダのテーパシャンク）が、工具マガジ
ン１２の工具ポット１３と同一方向に向けられる（第５
図（Ｖ））。

この待機状態において、まず油圧シリンダ３７を作動さ
せて工具交換用アーム３１を前進移動させ、続いて油圧
シリンダ４２を作動して、アーム支持装置３０をガイド
バー２１に沿って工具マガジン側の工具交換位置まで移
動させる（第５図（ｖ　Ｉ　））。

再び油圧シリンダ３７を作動させて工具交換用アーム３
１を進退移動させ、旧工具Ｔ　を搬送側出しされている
収納用工具ポット１３内に挿入し、続いて適圧シリンダ
４２を作動させてアーム支持装置３０を待機位置へ移動
させる（第５図（ｖｉｉ））。

これにより旧工具Ｔ　が工具マガジン１２に収納され、
新工具Ｔ　と旧工具Ｔ　との一連の工具交ｎ　　　　　
　　　　　　　。

換動作を終了する。

その後、工具マガジン１２の割出し動作が行われ、次に
使用される新工具Ｔ　が工具交換位置に搬送される。油
圧シリンダ４２を作動してアーム支持装置３０を工具マ
ガジン１２側へ移動させ、工具交換用アーム３１の先端
部で新工具Ｔ　を保持する（第５図（ｖｉｌｌ））。

油圧シリンダ３７を作動させて工具交換用アーム３１を
前進移動させ、工具ポット１３から新工具Ｔ　を引抜い
た後、再び油圧シリンダ４２を作動させてアーム支持装
置３０を待機位置まで移動させる（第５図（ｌｘ））。

その後、油圧シリンダ２８を作動させ、ラック２７を移
動させることにより、アーム支持装置３０を９０°回転
し、工具交換用アーム３１を後退移動して、第５図（１
）で示した待機状態に位置させる。

これらの一連の動作は、一般のシーケンス制御技術を用
いて制御することができる。

このように、本実施例によれば、工作機械の主軸と工具
マガジンの工具ポットの軸線とが直交する場合において
、途中に中間ポット、中間アームなどを用いなくても、
迅速、容易に工具を自動交換することができる。また、
本実施例においては、アーム支持装置がガイドバーに取
付けられ、このガイドバー自体を回転することによりア
ーム支持装置を９０゛回転するようにしであるので、ア
ーム支持装置の取付けを確実・安定的に行うことができ
るとともに、工具交換用アームの大型化もｒ１１能であ
る。さらにガイドバーは回転するのみで軸方向へ移動し
ないので、ベッドおよびコラムへの取付けが容易で、往
復移動機構を簡ｌｉｔ化することができる。

本実施例においては、ガイドバーを９０゛回転させる機
構として、油圧シリンダで往復駆動されるラックと、こ
のラックに噛合うピニオンを用いた例を示したが、この
他に油圧モータを用いて回転駆動する方法、油圧シリン
ダで直接回転させる方法などを採用することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば工作機械の主軸と
工具マガジンの工具ポットとが直交する配置関係にある
場合でも、中間ポット、中間アームなどを用いることな
く、工具を自動交換することができ、装置構造の簡単化
を図ることができる。

また、アーム支持装置を待機位置に停止させることがで
きるので、ランダム方式による工具の選択が可能である
とともに、固定番地方式を採用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による自動工具交換装置の主要部を示す
断面図、第２図および第３図は本発明による自動工具交
換装置を立型マシニングセンタに適用した例を示す正面
図および平面図、第４図はガイドバーを回転駆動する回
転駆動機構の一例を示す断面図、第５図（１）〜（ｆｘ
）は本実施例の作用を示す概略工程図である。１０・・・コラム、１１・・・マガジンフレーム、１２
・・・工具マガジン、１３・・・工具ポット、１７・・
・主軸、２０・・・自動工具交換装置、２１・・・ガイ
ドバー、２６・・・ピニオン、２７・・・ラック、２８
・・・ガイドバー回転用油圧シリンダ、３０・・・アー
ム支持装置、３１・・・工具交換用アーム、　３３・・
・アーム回転軸、３７・・・アーム進退移動用油圧シリ
ンダ、４２・・・アーム支持装置往復移動用油圧シリン
ダ、Ｔ　・・・新工具、Ｔ　・・・旧工具。出願人代理人　　佐　　藤　　−雄（ｉ）＄　Ｑ　図Ｔ。（１Ｖ）（Ｖ）（Ｖｉ）第　０　図

Claims

【特許請求の範囲】１、工具が収納される工具ポットを多数備えた工具マガ
ジンと、前記工具ポットの軸線と直交する方向に配設さ
れている工作機械の主軸との間で、工具を自動的に変換
する自動工具交換装置において、先端に工具把持部が形
成されている交換用アームと；前記交換用アームを回転
および回転軸の方向に進退移動させるアーム駆動機構を
備えたアーム支持装置と；工具マガジンと主軸のそれぞ
れの工具交換位置の間に、長手方向軸を中心に回転可能
に配設され、前記アーム支持装置が摺動自在に装着され
るガイドバーと；前記アーム支持装置をガイドバーに沿
って往復移動させるアーム支持装置往復移動手段と；前
記ガイドバーを回転させるガイドバー回転手段と；を具
備していることを特徴とする自動工具交換装置。２、ガイドバーは、工作機械本体に軸受を介して回転可
能に支持されてい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、アーム支持装置往復移動手段は、３位置停止油圧シ
リンダであ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。４、ガイドバー回転手段は、ガイドバーの一端部に固着
された歯車と、この歯車に噛合うラックと、ラックを往
復移動させる油圧シリンダとからな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。