JP2678856B2 - 複合工作機械の工具取付装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は回転工具用主軸の他に固
定工具取付軸を有する複合工作機械の工具取付装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ドリルやフライス等回転工具によ
る加工と、旋削工具による旋削加工が可能なＡＴＣ付複
合工作機械は、一本の主軸に回転工具や切削工具を取付
け、旋削工具を取付けたときに、主軸の回転を阻止して
旋削加工を行う方式と、回転工具主軸と旋削工具取付軸
とを分離した方式とがある。前者は従来のＡＴＣで両方
の自動工具交換ができる利点を有しているが、切削力に
耐えるだけの強力な回転阻止機構や、停止中にかかる切
削力が軸受に悪影響を与えないための対策等が必要なた
め、用いられることが少ない。後者には特開昭62-25973
5 号で公知の回転工具用主軸と旋削工具用取付軸の両方
を有する複合工作機械がある。

【０００３】このものは図８，図９に示すようにベッド
１０１上にＸ軸方向移動可能にサドル１０２を設け、こ
のサドル１０２上にＹ軸方向に移動可能にラム１０３を
設け、ラム１０３の先端にＺ軸方向に移動可能に主軸ラ
ム１０４を設けて、この主軸ラムの先端に回転主軸１０
５と旋削工具取付軸１０６とを平行かつ垂直に設け、ベ
ッド１０１の両側に旋削工具用ＡＴＣ１０７と、回転工
具用ＡＴＣ１０８とを設けたものである。このような旋
削工具と回転工具を別個に取付ける方式の複合工作機械
の工具取付装置は、図１０に示すようにテーパシャンク
１０９ａを有する旋削工具１０９を用いるのが一般的
で、回転主軸と同様皿ばね１１０により工具引張り棒１
１１を介して旋削工具を引き上げるクランプ機構を有
し、上部に設けたアンクランプ用油圧シリンダ１１２に
より、旋削工具のクランプ・アンクランプを行うように
なっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術で述べた特
開昭62-259735 号の技術は、回転工具用主軸，旋削工具
取付軸ともに独立した工具クランプ・アンクランプ装置
が必要で、構造が複雑かつ高価になるという問題点を有
し、更に別個のＡＴＣが必要になるという問題点を有し
ている。本考案は従来の技術のこれらの問題点に鑑みな
されたものであり、その目的とするところは、固定工具
取付軸の工具アンクランプ機構が簡単で、自動工具交換
装置が共用できる工具取付装置を提供しようとするもの
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明における複合工作機械取付装置は、回転工具と
固定工具による加工が可能な複合工作機械において、回
転可能な主軸の近傍に固定工具取付軸を平行かつ同一方
向向きに設け、該固定工具取付軸の先端テーパ穴に着脱
可能に装着される前記固定工具を引き上げる工具引張り
棒を有するクランプ部材を設け、前記工具引張り棒と平
行に揺動アームを介して軸方向反対側に移動可能にアン
クランプ軸を設け、前記主軸のテーパ穴に前記主軸の旋
回で前記アンクランプ軸を押し上げるカム付工具を着脱
可能に設けてなり、カム付工具を装着した主軸の旋回で
固定工具のアンクランプを行うものである。

【０００６】

【作用】旋削工具を固定工具軸に装着したときには、必
ず主軸側にカム付工具を装着し、旋削工具を交換アーム
で把持して抜き取る前に、主軸を所定角度旋回して、カ
ム付工具によりアンクランプ軸を押し上げ、揺動アーム
を介して工具引張り棒を押し下げ、コレットを開いてク
ランプを解除するとともに、先端でプルスタッドの頭を
叩いて僅かに旋削工具を押し出す。

【０００７】

【実施例】実施例について図１〜図７を参照して説明す
る。床上に設置されたベッド１上前側にＸ軸方向の案内
が、また後側にＹ軸方向の案内が設けられており、前側
のＸ軸案内上にテーブル２が移動位置決め可能に載置さ
れ、後側のＹ軸案内上にコラム３が移動位置決め可能に
載置されている。テーブル２上に回転テーブル４が水平
面内において回転可能に載置されており、回転テーブル
４上にワークを固定して加工を行うようになっている。
コラム３は前面にＺ軸方向の案内を有し、このＺ軸案内
上に主軸頭５が移動位置決め可能に載架されており、主
軸頭５に主軸６が回転可能に軸承されている。主軸６は
貫通中心穴を有し、この中心穴の先端部がテーパ穴６ａ
に形成され、中心穴に図示しない皿ばねにより常時引上
げ勝手に付勢される工具引上げ軸７が移動可能に嵌挿さ
れており、この工具引上げ軸７の先端に回転工具ＴＡの
プルスタッドＴａを開閉自在に把持するコレット９が取
付けられている。

【０００８】主軸頭５の前面下側位置に旋削工具取付ユ
ニット１１が固着されている。この旋削工具取付ユニッ
ト１１の枠体１２に、主軸６と平行かつ同一方向を向き
先端（下端）位置が主軸６に対してＺＡだけ高い旋削工
具取付軸１３が嵌着されており、旋削工具取付軸１３の
貫通中心穴は、先端が主軸のテーパ穴６ａと同一形状の
テーパ穴１３ａに、また上端が皿ばね１４用大径穴に形
成されている。そしてこの中心穴内に工具引張り棒１５
が軸方向移動可能に挿通され、工具引張り棒１５の先端
にコレット１６が取付けられており、テーパ穴１３ａに
プルスタッドＴａを有するテーパシャンク付旋削工具Ｔ
Ｂが着脱可能に装着されるようになっている。

【０００９】更に枠体１２には旋削工具取付軸１３と主
軸６との間に、アンクランプ軸１７が工具引張り棒１５
と平行かつ軸方向反対側に移動可能に設けられており、
アンクランプ軸１７はばね２０により常時下側に突出勝
手に付勢されている。そして枠体１２にはアンクランプ
軸１７と工具引張り棒１５の上端に当接する揺動アーム
１８がピン１９により旋回可能に枢支されている。一方
コラム３の左側面にはマガジンフレーム２１が固着され
ており、マガジンフレーム２１に複数の工具をＸ軸方向
左向きにして貯蔵するマガジンポット２２が、複数のリ
ンクによりエンドレスに連結され、図示しない旋回割出
し機構により必要工具を交換位置ａに割出す工具マガジ
ン２３が取付けられている。

【００１０】更にマガジンフレーム２１にＹ軸方向の案
内板２４が固着されており、この案内板上にキャリア２
５が移動可能に載置されている。そしてキャリア２５は
図示しないアクチュエータにより主軸６と旋削工具取付
面１３の心間距離ＹＡだけＹ軸方向に移動位置決めされ
る。キャリア２５上に工具交換アームユニット２６とレ
ディステーションポット２７がそれぞれ取付けられてい
る。レディステーションポット２７はポット軸心がＹ軸
方向左向きとＺ軸方向下向きとに９０°旋回可能とされ
ており、工具交換アームユニット２６にはツインアーム
形交換アーム２８がＺ軸方向下向きの旋回軸のまわりで
９０°以下の所定角度と１８０°に旋回可能かつ旋回軸
方向に抜き差し移動可能に設けられている。

【００１１】更に、マガジンフレーム２１にはサブアー
ム２９がＸ軸方向の旋回軸のまわりで旋回及び旋回軸方
向に抜き差し移動可能に設けられており、このサブアー
ム２９により、交換位置ａに割出されたマガジンポット
２２と、Ｙ軸方向後側に位置決めされたキャリア２５上
のレディステーションポット２７との間の工具交換を行
い、交換アーム２８によりレディステーションポット２
７と主軸６又は旋削工具取付軸１３間の工具交換を行う
ようになっている。工具マガジン２３のマガジンポット
２２には回転工具ＴＡ，旋削工具ＴＢのほかダミー工具
ＴＣとカム付工具ＴＤが貯蔵されるようになっており、
ダミー工具ＴＣは主軸６に回転工具ＴＡが装着されたと
き、旋削工具取付軸１３側に装着して切粉等がテーパ穴
１３ａに挿入するのを防止するためのもので、主軸６の
工具自動交換時に干渉しないようＶ溝付鍔部を有するテ
ーパシャンク部のみの工具である。

【００１２】またカム付工具ＴＤは、図３〜図５に示す
ように、テーパシャンク部の端面にＬ字形状のカムアー
ム２９が取付けられており、カム面２９ａは図７に示す
ように旋回方向に対して傾斜面を有し、旋削工具ＴＢが
取付軸１３に装着されているとき、必ず主軸６側に装着
され、主軸６の所定角度の旋回でカム面２９ａでアンク
ランプ軸１７先端のカムフオロア３１に当接してアンク
ランプ軸１７を押し上げて、工具のクランプを解除する
ようになっている。

【００１３】続いて本実施例の作用について説明する。
今、旋削工具取付軸１３に旋削工具ＴＢが装着され、主
軸６にカム付工具ＴＤが装着された状態で、旋削加工が
行われている。旋削加工中にＮＣより次工具指令が出力
されると、ダミー工具ＴＣを有するマガジンポット２２
が交換位置ａに割出され、サブアーム２９によりダミー
工具ＴＣがレデイステーションポット２７に挿入され、
レデイステーションポット２７が９０°旋回してＺ軸方
向下側を向いて待機する。旋削加工が終わってＮＣより
工具交換指令が出ると、キャリア２５がＹ軸方向前側に
位置決めされ、同時に主軸頭５がＺ軸方向上側に移動し
て旋削工具交換位置に位置決めされたのち、交換アーム
２８が所定角度旋回して旋削工具ＴＢとダミー工具ＴＣ
を同時に把持する。

【００１４】次いでカム付工具ＴＤを有する主軸６が所
定角度旋回して、カムアーム２９が図４の状態から図５
の状態に旋回し、カム面２９ａでカムフオロア３１を押
圧してアンクランプ軸１７が押し上げられ、揺動アーム
１８を介して工具引張り棒１５が皿ばね１４の力に抗し
て押し下げられ、コレット１６が開いてプルスタッドＴ
ａを解放し、工具引張り棒１５の先端で旋削工具ＴＢの
プルスタッドＴａの頭を叩いて僅かに押し出す。次いで
交換アーム２８が旋回軸方向に伸びて両工具を抜き取
り、１８０°旋回して両工具の位置が入れ替わり、再び
旋回軸方向に縮んでダミー工具ＴＣが旋削工具取付軸１
３に、また旋削工具ＴＢがレデイステーションポット２
７に挿入される。

【００１５】次いで主軸６が所定角度逆方向に旋回し
て、カムアーム２９が図５の状態から図４の状態に旋回
し、アンクランプ軸１７がばね２０の力で下がり、同時
に工具引張り棒１５が皿ばね１４の力により上昇してコ
レットが閉じてプルスタッドを把持し、皿ばね１４の力
でダミー工具ＴＣをテーパ穴１３ａにクランプする。次
いで交換アーム２８が所定角度反対方向に旋回して両工
具から離れ、キャリア２５がＹ軸方向後側に位置決めさ
れたのち、レデイステーションポット２７が９０°旋回
してＸ軸方向左向きとなり、サブアーム２９により旋削
工具ＴＢがマガジンポット２２に返却される。次いで回
転工具ＴＡを有するマガジンポット２２が交換位置ａに
割出され、サブアーム２９により回転工具ＴＡがレデイ
ステーションポット２７に挿入され、９０°旋回して下
向きとなり、この間に主軸頭５がＺ軸方向上限の回転工
具交換位置に位置決めされる。

【００１６】次いで交換アーム２８が所定角度旋回して
主軸６のカム付工具ＴＤとレデイステーションポット２
７の回転工具ＴＡとを同時に把持し、主軸頭上部の図示
しない油圧シリンダにより、工具引上げ軸７を図示しな
い皿ばねの力に抗して押し下げてクランプを解除する。
次いで交換アーム２８が旋回軸方向に伸びて両工具を抜
き取り、１８０°旋回したのち再び旋回軸方向に縮んで
回転工具ＴＡを主軸６に、カム付工具ＴＤをレデイステ
ーションに挿入したのち、所定角度反対方向に旋回して
両工具から離れる。次いで主軸頭５がＺ軸方向下側に移
動して切削加工に入り、レデイステーションに挿入され
たアーム付工具ＴＤは、前述と同一の方法でマガジンポ
ット２２に返却される。

【００１７】

【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で、次に記載する効果を奏する。主軸頭の回転工具用主
軸の近傍に、固定工具取付軸を設けて、固定工具と回転
工具の取付場所を別にしたので簡素で無理のない主軸頭
の構造となる。更に固定工具のアンクランプをカム付工
具を装着した主軸の旋回により行うようにしたので、固
定工具アンクランプ用駆動源を主軸頭に持つ必要がなく
なり、一層簡素な主軸頭構造となる。また主軸と固定工
具取付軸を、軸心が平行で先端位置がＺ軸方向に段差を
有する配置としたので、一本の交換アームにより両工具
の自動交換が可能となり、ＡＴＣの簡素化に有効であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の複合工作機械の正面図である。

【図２】図１の側面図である。

【図３】図１のＡ−Ａ線視図で、主軸及び旋削工具取付
ユニットの断面図である。

【図４】図３のＢ−Ｂ線視図である。

【図５】同じく図３のＢ−Ｂ線視図で、アンクランプ動
作中のカム付工具を表す図である。

【図６】同じく図３のＢ−Ｂ線視図で、仮想線にて交換
アームを表す図である。

【図７】図４のＣ−Ｃ視図で、カム付工具のカム面の説
明図である。

【図８】従来の技術の複合工作機械の正面図である。

【図９】図８の側面図である。

【図１０】従来の旋削工具取付軸とクランプ・アンクラ
ンプ機構の図である。

【符号の説明】

２ テーブル ３ コラム ４ 回転テーブル ５ 主軸頭 ６ 主軸 ７ 工具引
上げ軸 １１ 旋削工具取付ユニット １３ 旋削
工具取付軸 １５ 工具引張り棒 １７ アン
クランプ軸 １８ 揺動アーム ２３ 工具
マガジン ２９ カムアーム ２９ａ カ
ム面 ＴＡ 回転工具 ＴＢ 旋削
工具 ＴＣ ダミー工具 ＴＤ カム
付工具

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転工具と固定工具による加工が可能な
   複合工作機械において、回転可能な主軸の近傍に固定工
   具取付軸を平行かつ同一方向向きに設け、該固定工具取
   付軸の先端テーパ穴に着脱可能に装着される前記固定工
   具を引き上げる工具引張り棒を有するクランプ部材を設
   け、前記工具引張り棒と平行に揺動アームを介して軸方
   向反対側に移動可能にアンクランプ軸を設け、前記主軸
   のテーパ穴に前記主軸の旋回で前記アンクランプ軸を押
   し上げるカム付工具を着脱可能に設けてなり、カム付工
   具を装着した主軸の旋回で固定工具のアンクランプを行
   うことを特徴とする複合工作機械の工具取付装置。