JP2001138164A - 自動工具交換装置 - Google Patents
自動工具交換装置Info
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Abstract
することである。 【解決手段】 主軸ヘッド11に一対のアンクランプア
ーム26を揺動可能に設け、アンクランプアーム26の
後端に圧接ローラ34を設け、先端に押圧ローラ30を
設けてアンクランプ手段25を構成する。また、工具マ
ガジン24には、操作部材40を設ける。工具交換の際
には主軸ヘッド11と工具マガジン24とを相対的に移
動し、操作部材40によりアンクランプ手段25を操作
して、クイックチェンジホルダ13をクランプ、アンク
ランプ状態とし、工具交換を行なう。これにより工具マ
ガジン24に複数のアンクランプ手段を設けなくて良く
なるので、構造が簡単になり安価になる。
Description
工具交換装置(ATC)に関し、特に主軸と工具マガジ
ンとの相対移動により、主軸の工具ホルダと工具マガジ
ンの工具ホルダとを交換する自動工具交換装置に関す
る。
ホルダを把持するクイックチェンジホルダと、主軸と正
対可能な工具マガジンと、クイックチェンジホルダをク
ランプ状態とアンクランプ状態に操作する操作手段とを
含み、工具交換時には、主軸と工具マガジンとが正対し
て主軸と工具マガジンとが相対的に移動し、その相対移
動により操作手段がクイックチェンジホルダをアンクラ
ンプ状態に操作して主軸と工具マガジンの工具ホルダを
交換していた。
特開昭55−11716号に開示のものがある。工具マ
ガジンを工作機械のX−Yテーブルに設け、その工具マ
ガジンは複数のツールアダプタ(工具ホルダ)を装着で
きるツールポットと、工具交換時に主軸のクイックチェ
ンジホルダを操作するツールアダプタ全体に渡り各ツー
ルアダプタに対応した位置に夫々爪部を有する工具交換
用爪板と、シリンダ装置とを備えていた。工具交換の際
には、工具マガジンを主軸の真下に移動した後、主軸を
降下し、そして主軸に向けてシリンダ装置により工具交
換用爪板を上昇し、クイックチェンジホルダのフランジ
を持上げて主軸からツールアダプタを開放して、工具マ
ガジンと主軸間でツールアダプタを交換していた。
のものでは、テーブル上に工具マガジンを設け、その工
具マガジンには所定の間隔でコレット(工具ホルダ)を把
持する1対のクランプ爪が複数設けられている。工具マ
ガジンには各クランプ爪に対応して夫々工具交換用アー
ムが設けられており、これらの工具交換用アームはアー
ム回転用シリンダにより回動するようになっている。工
具交換時には、主軸を工具マガジンと正対し、シリンダ
により工具交換用アームを主軸に向けて回動すると共に
主軸を前進することで主軸のクイックチェンジホルダの
スライダを後退させてコレットを開放した後、工具マガ
ジンと主軸間でコレットを交換し、工具交換用アームを
クランプ爪側に回動して他のコレットを把持するように
なっている。
は、工具マガジンの複数の工具保持部(夫々のツールポ
ットやクランプ爪)の夫々に対応して爪部を有する工具
交換用爪板や工具交換用アーム等のアンクランプ手段を
備えており、部品数が多く工具マガジンが複雑になり好
ましくなかった。本願発明の課題は、複数のアンクラン
プ手段を必要としない構成簡易な自動工具交換装置を提
供することである。更に本願発明の他の課題は、構造が
簡単で安価な工具マガジンを有する上記自動工具交換装
置を提供することである。
に、本願発明では工作機械の主軸ヘッドに回転可能に軸
支された主軸の先端に工具ホルダを着脱可能なクイック
チェンジホルダを備え、また、工作機械に複数の工具ホ
ルダを保持可能な工具マガジンを設け、工具交換時にク
イックチェンジホルダを工具ホルダのアンクランプ状態
とクランプ状態とにアンクランプ手段により操作して、
主軸と工具マガジン間で工具ホルダを交換可能な自動工
具交換装置において、アンクランプ手段を主軸ヘッドに
設け、そのアンクランプ手段と係脱する操作部材を工具
マガジンに設け、工具交換時に主軸ヘッドと工具マガジ
ンの相対的な移動により、アンクランプ手段と操作部材
とが係合したときアンクランプ手段がクイックチェンジ
ホルダをアンクランプ状態とし、アンクランプ手段と操
作部材とが離反したときクイックチェンジホルダをクラ
ンプ状態とするように構成したことを特徴とする(請求
項1)。
軸半径方向に対向し、主軸ヘッドに主軸軸線方向に揺動
可能に設けられた1対のアンクランプアームと、アンク
ランプアームの後端部に設けられて操作部材に押圧され
る押圧部と、アンクランプアームの先端に設けられてク
イックチェンジホルダをアンクランプ状態に操作する操
作部と、操作部を常にクイックチェンジホルダから離間
する方向に付勢する操作部離間用付勢部材とを備えて成
ることを特徴とする(請求項2)。
部材と圧接する圧接ローラが設けられていることを特徴
とする(請求項3)。
ダのクランプスリーブを押圧する押圧ローラであること
を特徴とする(請求項4)。
成されており、主軸と平行な垂直壁部に操作部材を設
け、水平壁部には工具ホルダを主軸と平行に保持する工
具保持部を複数設け、工具保持部には工具ホルダを挟む
両側に工具ホルダのフランジを主軸軸線方向の移動を規
制して保持する一対のフランジ受入部を設け、一方側の
フランジ受入部には工具ホルダを他方側のフランジ受入
部に押し付ける押し付けバネを設けたことを特徴とする
(請求項5)。
成る線材の先端を工具ホルダの係合凹部に係合する略く
字形状の係合突起部に形成して成り、後端を工具保持部
に片持ち支持してあることを特徴とする(請求項6)。
1から図7に基づいて説明する。図1に示す平面図にお
いて、工作機械1のベース2にはガイドレール3が水平
左右方向(X軸方向)に配設されており、このガイドレ
ール3に移動テーブル5がX軸方向に移動可能に案内さ
れている。移動テーブル5の上面には図示しないガイド
レールを介してX軸方向と直交する水平前後方向(Y軸
方向)に移動コラム8が案内されている。移動コラム8
の前端には上下方向(Z軸方向)のガイドレール9によ
り主軸ヘッド11が昇降可能に案内されている。これら
移動テーブル5と移動コラム8と主軸ヘッド11は夫々
図示しないサーボモータ等からなる駆動装置により駆動
される。
は主軸12が回転可能に軸支されている。主軸12の先
端にはクイックチェンジホルダ13が設けられている。
主軸12先端部の外周面には図3に示すように、主軸軸
線方向に摺動可能に摺動部材14が嵌合され、摺動部材
14に一体的にクランプスリーブ15が螺着されてい
る。主軸12に設けた止め環12aと摺動部材14の間
には圧縮バネ16が介装されており、クランプスリーブ
15を常時上方へ付勢している。また、主軸12の先端
部分には工具ホルダ17のテーパ部18が嵌合するテー
パ孔19が形成され、また、主軸12の先端部分には円
周方向等間隔にクランプボール(鋼球)20が半径方向
移動可能に挿入されている。このクランプボール20
は、前記クランプスリーブ15の先端内周に形成された
テーパ面21と係脱によりテーパ孔19内に出没可能と
なっており、テーパ孔19内へ突出したとき、工具ホル
ダ17の把持溝60と係合して工具ホルダ17をホルダ
13にクランプする。また、テーパ孔19内には工具ホ
ルダ17の後端の凹部22に嵌合し、主軸12の回転を
工具ホルダ17に伝達する嵌合キー(嵌合ピン)23が
一体に横架されている。
工具交換装置を後述の工具マガジン24と共に構成する
アンクランプ手段25が設けられている。アンクランプ
手段25は、アンクランプアーム26と押圧部27と操
作部離間用付勢部材(アーム付勢バネ)28とからなっ
ている。主軸ヘッド11に固着されたアーム取付部材2
9に1対のアンクランプアーム26が主軸12を挟んで
主軸半径方向に対向し、主軸軸線方向に揺動可能にピン
29aで軸支されている。一対のアンクランプアーム2
6の後端は、挟着部材31を挟んでボルト31aで連結
されている。
30が設けられており、操作部30は回転自在に設けら
れた押圧ローラであり、前記クイックチェンジホルダ1
3の摺動部材14の上面を工具ホルダ17のアンクラン
プの際に押圧する。アンクランプアーム26の後端に
は、押圧部27が設けられている。押圧部27は以下の
ように構成されている。支持部材32はクランプアーム
26間に架設された挟着部材31にローラ支持部材32
の下端部が貫挿され、その先端に螺合されたナットとに
より挟着部材31に挟着されている。このローラ支持部
材32の上端部分にはピン33が設けてあり、ピン33
には圧接ローラ34が回転自在に軸支されている。ま
た、アーム取付部材29とローラ支持部材32間にアー
ム付勢バネ28が介装されている。このアーム付勢バネ
28は、アンクランプアーム26の押圧ローラ30をク
イックチェンジホルダ13から離れる方向(図2,3で
上方)に常に付勢している。
示すように周知のロッドレスシリンダ35が載置されて
いる。シリンダ35のピストンマウント(外側移動体)
36には、マガジン取付腕37の一端が取付けられてお
り、マガジン取付腕37の他端には工具マガジン24が
取付けられ、ピストンマウント36の移動によってその
工具マガジン24はX軸方向に移動可能となっている。
工具マガジン24は図6のように断面が略L字形状をし
ており、L字形状部材38の主軸12と平行(Z軸方
向)に延びる垂直壁部39の上端部には図4から図6に
示すようにY軸方向に延びる操作部材40が固着されて
いる。操作部材40は主軸ヘッド11に設けたアンクラ
ンプ手段25を操作するもので、主軸ヘッド11の昇降
動作時に圧接ローラ34に圧接してアンクランプアーム
26をクイックチェンジホルダ13に対して揺動させる
傾斜面41と、この傾斜面41と連続しアンクランプア
ーム26をクイックチェンジホルダ13に対して押圧状
態に保つ垂直面42とが形成されている。
延びる水平壁部43には、Y軸方向に工具保持部44が
複数設けられている。各工具保持部44は、工具ホルダ
17を挟んで両側位置となる一対のフランジ受入部45
を備えている。フランジ受入部45は、水平壁面43の
上面に取付けられた下マガジンプレート46に、X軸方
向で主軸12に向けて突出すると共にY軸方向に等間隔
に複数形成された下突出片47と、下マガジンプレート
46に取付けられた上マガジンプレート48にX軸方向
で主軸12に向けて突出すると共に、下突出片47と同
一間隔で複数形成された上突出片49とから成ってい
る。下突出片47は、図4、図5に示すように工具ホル
ダ17のフランジ50に形成された平面部50a,50
a間の幅寸法より僅かに広い幅L1の幅広部51と、平
面部50a,50a間の幅寸法より狭い幅L2の幅狭部
52とを備えた段付形状となっている。一対の上突出片
49間の幅も、平面部50a,50a間の巾寸法より狭
い幅L3になっており、フランジ受入部45の下突出片
47と上突出片49間に工具ホルダ17のフランジ50
を受け入れた状態では、工具ホルダ17の主軸軸線方向
の移動がフランジ50と上下突出片47,49とにより
規制され、かつ、工具ホルダ17が垂直に保持される。
付けバネ53が設けられている。押し付けバネ53は、
バネ鋼から成る直線状の線材の先端を折り曲げて、工具
ホルダ17のフランジ50に設けられた係合凹部54と
係合できる略く字形状の係合突起部55に形成してあ
る。押し付けバネ53は、その後端がバネ挟持ネジ56
により挟持され、上マガジンプレート48のバネ挿通空
間57を通って上、下突出片47,49間に片持ち状態
で位置している。工具保持部44に工具ホルダ17が保
持された状態では、図4、図5において押し付けバネ5
3は工具ホルダ17の右側の係合凹部54に係合して工
具ホルダ17の左側の外面50aを左側の下突出片47
の幅広部51に押し付けている。
作について説明する。テーブル5のX軸移動とコラム8
のY軸移動及び主軸11のZ軸移動でワークに対して、
主軸12のクイックチェンジホルダ13にクランプされ
ている工具ホルダ17の工具により同一工具で行なうべ
き加工を次々と行なう。このとき工具マガジン24は、
移動テーブル5上のシリンダ35により図1、図6の如
く主軸から離れた待機位置に位置された状態で主軸12
のX軸方向移動により一緒に移動する。加工が終了する
と主軸12はオリエンテーション(定位置停止)によっ
て、工具マガジン24の工具ホルダ17の凹部22と主
軸12の工具ホルダ17の凹部22とが同一方向を向く
ように停止される。そして、図7の(a)のように主軸
ヘッド11は、主軸12の工具ホルダ17が工具マガジ
ン24の、工具ホルダを保持していない工具保持部44
と対向する位置に移動する。
5により工具マガジン24が主軸12に向けて工具保持
部44に主軸12の工具ホルダ17が受け入れられる位
置まで移動する。すると、工具ホルダ17のフランジ5
0が押し付けバネ53をY軸方向にたわませながらフラ
ンジ受入部45に挿入され、その工具ホルダ17の係合
凹部54に押し付けバネ53の係合突起部55が係合し
工具ホルダ17が工具保持部44に保持される。この
時、操作部材40の垂直面42が圧接ローラ34を押圧
し、アーム付勢バネ28に抗してアンクランプアーム2
6を下方へ揺動し、押圧ローラ30がクイックチェンジ
ホルダ13の上面を押してクランプスリーブ15を圧縮
バネ16のバネ力に抗して押し下げ、クランプボール2
0とテーパ面21の係合を解除してクランプボール20
を主軸半径方向外側に移動可能とし、クイックチェンジ
ホルダ13をアンクランプ状態とする。
を上昇すると、クランプボール20が把持溝60から半
径方向外方へ押出されて主軸12から工具ホルダ17が
抜き取られる。このとき、上昇に共なって操作部材40
と圧接ローラ34とは離間してアンクランプアーム26
が上方へ揺動し、圧縮バネ16によりクランプスリーブ
15が上昇して再びクランプボール20が工具ホルダ1
7を把握する方向に移動するが、垂直面42と圧接ロー
ラ34との圧接状態は、クランプボール20が工具ホル
ダ17の把持溝60からはずれた状態となるまで保たれ
る。
直上へ移動し、図7の(b)に示すように、新たな工具
ホルダ17に向けて降下して操作部材40と圧接ローラ
34との圧接によりクイックチェンジホルダ13をアン
クランプ状態とし、クイックチェンジホルダ13に工具
ホルダ17が挿入される。
レスシリンダ35の動作で工具マガジン24が主軸12
から離れて再び待機位置に移動すると、操作部材40と
圧接ローラ34とが離れ、アーム付勢バネ28によりク
イックチェンジホルダ13上面から押圧ローラ30が離
れ、クランプスリーブ15がばね力で上昇してクランプ
ボール20が工具ホルダ17の保持溝60に入り込んで
クイックチェンジホルダ13により新たな工具ホルダ1
7がクランプ状態となると共に、押し付けバネ53と係
合凹部54との係合が外れて工具マガジン24から工具
ホルダ17が抜き取られて、主軸12に工具ホルダ17
が保持され、工具交換動作が完了する。
は、クイックチェンジホルダ13が主軸ヘッド11に設
けたアンクランプ手段25と工具マガジン24の操作部
材40とによりクランプ、アンクランプ状態にされるの
で、工具マガジンの複数の工具保持部夫々にアンクラン
プ手段を設けたものに比べて部品数を少なくすることが
でき、構成が簡単となる。また、片持ちはり状の押し付
けバネ53によって工具マガジン24に工具ホルダ17
を保持するので、開閉する爪により工具ホルダを保持す
るものに比べ、構造が簡単になる。
主軸12と一緒に移動テーブル5上に設けて主軸12と
一体的に移動可能としているので、工具交換時の主軸1
2と工具マガジン24との相対的な移動距離が短く、工
具交換時間を短くできて好適である。尚、本願実施の形
態では、工具マガジン24が主軸12に向けて移動する
もので説明したが、工具マガジン24をベース2上に固
定し、主軸12の移動のみにより工具ホルダ17の交換
を行なうようにしても良い。また、工具マガジンは、工
具保持部を直線状に設けなくても良く、また、工具マガ
ジンを複数設けても良い。
のアンクランプ手段を設けて、主軸と工具マガジンとの
相対的な移動によって工具交換を行なうので、従来の自
動工具交換装置のように工具マガジンに各工具保持部に
対応してクイックチェンジホルダを操作するアンクラン
プ手段を複数設けることが不要になり、構造が簡単とな
って安価になる。また、工具マガジンの工具保持部は、
工具ホルダのフランジを主軸軸線方向への移動を規制し
て保持するフランジ受入部とフランジをフランジ受入部
に押し付ける押し付けバネとからなるので、従来の工具
マガジンのように開閉する一対のクランプ爪で保持する
ものに比べ、構造簡易となる。
Claims (6)
- 【請求項1】 工作機械の主軸ヘッドに回転可能に軸支
された主軸の先端に工具ホルダを着脱可能なクイックチ
ェンジホルダを備え、また、工作機械に複数の工具ホル
ダを保持可能な工具マガジンを設け、工具交換時にクイ
ックチェンジホルダを工具ホルダのアンクランプ状態と
クランプ状態とにアンクランプ手段により操作して、主
軸と工具マガジン間で工具ホルダを交換可能な自動工具
交換装置において、アンクランプ手段を主軸ヘッドに設
け、そのアンクランプ手段と係脱する操作部材を工具マ
ガジンに設け、工具交換時に主軸ヘッドと工具マガジン
の相対的な移動により、アンクランプ手段と操作部材と
が係合したときアンクランプ手段がクイックチェンジホ
ルダをアンクランプ状態とし、アンクランプ手段と操作
部材とが離反したときクイックチェンジホルダをクラン
プ状態とするように構成したことを特徴とする自動工具
交換装置。 - 【請求項2】 アンクランプ手段は、主軸を挟んで主軸
半径方向に対向し、主軸ヘッドに主軸軸線方向に揺動可
能に設けられた1対のアンクランプアームと、アンクラ
ンプアームの後端部に設けられて操作部材に押圧される
押圧部と、アンクランプアームの先端に設けられてクイ
ックチェンジホルダをアンクランプ状態に操作する操作
部と、操作部を常にクイックチェンジホルダから離間す
る方向に付勢する操作部離間用付勢部材とを備えて成る
ことを特徴とする請求項1記載の自動工具交換装置。 - 【請求項3】 押圧部には工具マガジンの操作部材と圧
接する圧接ローラが設けられていることを特徴とする請
求項2記載の自動工具交換装置。 - 【請求項4】 操作部はクイックチェンジホルダのクラ
ンプスリーブを押圧する押圧ローラであることを特徴と
する請求項2又は3記載の自動工具交換装置。 - 【請求項5】 工具マガジンは略L字形状に形成されて
おり、主軸と平行な垂直壁部に操作部材を設け、水平壁
部には工具ホルダを主軸と平行に保持する工具保持部を
複数設け、工具保持部には工具ホルダを挟む両側に工具
ホルダのフランジを主軸軸線方向の移動を規制して保持
する一対のフランジ受入部を設け、一方側のフランジ受
入部には工具ホルダを他方側のフランジ受入部に押し付
ける押し付けバネを設けたことを特徴とする請求項1か
ら4何れか1項記載の自動工具交換装置。 - 【請求項6】 押し付けバネは、バネ鋼から成る線材の
先端を工具ホルダの係合凹部に係合する略く字形状の係
合突起部に形成して成り、後端を工具保持部に片持ち支
持してあることを特徴とする請求項5記載の自動工具交
換装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32813399A JP4324949B2 (ja) | 1999-11-18 | 1999-11-18 | 自動工具交換装置 |
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1999
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