JP2764467B2 - 多面型ツールマガジン - Google Patents

多面型ツールマガジン

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JP2764467B2 JP2293720A JP29372090A JP2764467B2 JP 2764467 B2 JP2764467 B2 JP 2764467B2 JP 2293720 A JP2293720 A JP 2293720A JP 29372090 A JP29372090 A JP 29372090A JP 2764467 B2 JP2764467 B2 JP 2764467B2
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    • B23Q3/00Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/155Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automatic Tool Replacement In Machine Tools (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、ツールマガジンに多数のツール(工具)
をストックし、自動工具交換装置によって自動的に工具
交換を行う構成の工作機械に関するものである。
[従来の技術] 従来のツールマガジンは、単一の平面上にエンドレス
軌道を配置した単一平面型のものが主流であった。この
タイプのマガジンにおいては、収納可能なツール数は40
〜60本程度であった。そして、それ以上の数のツールが
必要な場合には、ツールマガジンに設定するツールの一
部又は全部を作業者が手作業で入れ換えていた。
また、工具収納スペースを節約するために、鉛直方向
に沿って複数の工具収納スポットを整列配置した工具交
換装置(特開昭61−103744号公報)や、所定間隔をおい
て上下方向に積み重ねたアタッチメントマガジン(特開
昭61−197137号公報)が提案されている。
[発明が解決しようとする課題] 近年、特にFMSによる無人運転や複合加工が広く行わ
れるようになってきた。この場合には、1台又は数台の
のマシニングセンタを長時間にわたり無人で運転して多
種多様な加工を行うため、必要とするツールの数も相当
多くなる傾向にある。
従来の平面型ツールマガジンにおいて工具本数を増や
すためには、エンドレス軌道を長くする必要がある。エ
ンドレス軌道を必要以上に長くするとツールのアクセス
に時間がかかり、工具交換時間が長くなってしまう。ま
た、ツールマガジン自体も大型化するため、マガジンの
設置スペースが大きくなりすぎて問題となる。
また、前述の特開昭61−103744号発明や特開昭61−19
7137号発明においては、工具等をマガシン等の所定位置
に配置しておいて、各工具等の位置に合わせて、工作機
械の本体の主軸や工具交換装置の本体部分を上下方向に
移動させ、しかるのち、交換動作を行う構成になってい
るため、工作機械を全体でみたとき、設置スペースの減
少と交換時間の短縮が十分ではなかった。
そこで、本発明は、多数のツールを収納でき、ツール
の交換時間を短縮できる4面型ツールマガジンを備れ、
かつ設置スペースが小さい工作機械を提供することを目
的とする。
[課題を解決するための手段] 前述の目的を達成するために、本発明は、工作機械本
体と、その工作機械本体で用いる多数のツールをストッ
クするツールマガジンと、工作機械本体及びツールマガ
ジン間で工具交換を行う自動工具交換装置を備えた工作
機械において、ベース上に所定方向にスライドして直進
できるようにいスライド部材を設け、そのスライド部材
に回転可能に四角柱状のマガジン本体を設け、マガジン
本体の4つの細長い側面の各々に、工具をストックする
長円状のエンドレス軌道を設けて、マガジン本体の回転
軸を中心に4つのエンドレス軌道を4面型に配置し、マ
ガジン本体を回転軸を中心に回転することによって4つ
のエンドレス軌道の1つを選択し、かつ、その選択され
たエンドレス軌道上の複数のツールのうち所定のツール
を一定の工具交換位置に移送し、その位置でそのツール
と工作機械側のツールとの交換を行う構成にし、エンド
レス軌道の各々は、チェーン、スプロケット、駆動モー
タによって構成されていて、4つのエンドレス軌道を駆
動するための4つの駆動モータがマガジン本体の内部に
配置されていることを特徴とする工作機械を要旨として
いる。
[実 施 例] 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
第1図に示すように、本発明による4面型ツールマガ
ジン10は、工作機械本体11の隣りに配置される。図示例
では工作機械本体11は横型マシニングセンタであるが、
もちろん立型マシニングセンタや他の工作機械であって
もよい。
工作機械本体11はベース12を有していて、ベース12の
上にコラム19が形成してある。コラム19にはガイド20が
鉛直方向に設けてあり、これに沿ってスピンドルヘッド
21が上下(矢印Y方向)に移動する構成になっている。
スピンドルヘッド12にはスピンドル22が設けてある。第
1図ではスピンドル22にツールT1が挿入してあり、クラ
ンプされている。工具交換の際にはツールはアンクラン
プされる。
ベース12の上には2本のレール13が平行に設けてあ
り、その上にサドル15が設定されている。サドル15はZ
方向送り手段14によってレール13に沿ってZ方向に移動
する構成になっている。Z方向送り手段14はモータ、モ
ータによって回転するボールネジ、サドル下面に固定さ
れボールネジとかみ合うボールナットによって構成され
る。モータが回転するとボールネジ・ナットの作用によ
ってサドル15がZ方向に移動する。
サドル15の上面にはレール16が形成してあり、その上
にテーブル18が設けてある。テーブル18はレール16に沿
ってX方向に移動する構成になっている。テーブル18を
X方向に送るX方向送り手段17は、Z方向送り手段14と
同様の構成になっている。
テーブル18の上にはワークWが設置してある。テーブ
ル18は通常のロータリテーブル(図示せず)として構成
してもよく、その場合にはワークWを鉛直軸又は水平軸
の回りにインデックスできるため、より多様な加工が可
能となる。
コラム19の側部には自動工具交換装置23が設けてあ
る。自動工具交換装置23は従来用いられているもので、
例えば特開昭62−188641号公報や特開昭63−57137号公
報に記載の自動工具交換装置を採用できる。
工作機械本体11の側方には4面型ワークマガジン10が
設置してある。
ワークチェンジャ10はベース31を有し、その上に2本
のレール32が平行に形成してある。
レール32の上にはスライド部材34が設けてあり、スラ
イド部材34は移動手段33によってレール32に沿って移動
する。
移動手段33はモータと、モータによって回転する送り
ネジと、スライド部材に固定されていて送りネジにかみ
合ったナットから構成されている。モータが作動すると
スライド部材34は矢印A方向に移動する。
スライド部材34の上にはロータリステージ35が回転可
能に設置してある。ロータリステージ35はチェーンを介
してモータ40によって駆動される。ロータリステージ35
の上にはマガジン本体36が設けてある。
マガジン本体36は全体的に四角柱状であり、4つの長
細い側面F1,F2,…を持っていて、各側面F1,…には長円
状のエンドレス軌道37が設定してある。1つのエンドレ
ス軌道37には例えば40個のツールを収容する。従って合
計160個のツールが収容できる。
エンドレス軌道37はチェーン38、スプロケット39、駆
動モータ(図示せず)によって構成してある。4つのエ
ンドレス軌道を駆動するための4つの駆動モータがマガ
ジン本体36の内部に配置されている。チェーン38はツー
ルを挿入するためのツールポット42を有する多数のプレ
ート41を継いだ構成になっている。ツールポットにはツ
ールホルダ下部の係止部を付勢するためのばねを利用し
た付勢手段が設けてある。エンドレス軌道37としては、
例えば特開昭62−188641号公報に記載のツールマガジン
の構成を採用できる。
次に第2図を参照してツール交換の動作を説明する。
第2図に示した自動工具交換装置100は第1図の自動工
具交換装置23とは幾分異っている。自動工具交換装置10
0は軸107を中心にして矢印W方向に回転可能であり、ま
た軸107は矢印V方向に伸縮可能である。腕105,106はそ
れぞれ長手方向に伸縮可能であって、その先端にはツー
ルホルダを保持するための保持部101,102が設けてあ
る。保持部101,102はばね(図示せず)の弾性力によっ
て開閉しツールホルダをしっかりと保持できる構成にな
っている。また、保持部101,102の根本には回り止め10
3,104が設けてある。そして、腕105,106がその長手方向
に伸縮した時に、保持部101,102がツールホルダの側方
からこれを保持、開放する構成になっている。
第2図は旧ツールT1による加工が終了し、スピンドル
ヘッドが一定の工具交換位置すなわち自動工具交換装置
のレベルまで移送され、一方、ツールマガシン10におい
て新ツールT2を有する面F1が工具交換位置にアクセスさ
れ、新ツールT2が一定の自動工具交換装置の対応位置に
アクセスされた状態を示している。この状態から以下の
手順で工具交換が行われる。
腕105,106を伸ばしてそれぞれ新ツールT2、旧ツー
ルT1をグリップする。(矢印C、矢印H)この際、回り
止め103,104がツールホルダの対応する凹所に係合す
る。
軸107を伸ばして新・旧ツールT2,T1をツールポッ
ト、スピンドル22から抜き取る。(矢印D,I) 軸107を108゜回転して新・旧ツールT2,T1の位置を
入れ換える。(矢印E,J)この状態を第3図に示した。
所定のエンドレス軌道を送って、旧ツールを挿入す
るツールポット42を一定の工具交換位置までアクセスす
る。この際、当該ツールポットが他の(例えば面F2にあ
る)軌道上にある場合にはマガジン本立を回転して面F2
をアクセスする。回転時にはマガジン本体を第1図で左
下方向に撤退させ、自動工具交換装置100がマガジン本
体の回転の障害にならないようにする。の動作はの
動作と同時に行うようにする。
軸107を縮めて新・旧ツールT2,T1をスピンドル22、
ツールポットに挿入する。
腕105,104を縮めて保持部103,102をツールT2,T1か
ら引き離す。(矢印G、L)この際、保持部103,102が
軸107の方向に強く引かれることによって、はね力によ
るグリップが強制的に解除される。
軸107を90゜回転し、腕105,104を上下方向に向け待
期状態として工作機械本体による加工を行う。
上記手順は工具交換手順の一例であって、他の手順も
可能である。例えば、新ツールの挿入を優先し、旧ツー
ルの戻し動作を後で行うようにすることもでき、この場
合には交換時間を短縮できるので有利である。
[発明の効果] 本発明による4面型ツールマガジンは多数のツールを
収容でき、しかも設置スペースが小さい。さらに、エン
ドレス軌道の各々は、チェーン、スプロケット、駆動モ
ータによって構成されていて、4つのエンドレス軌道を
駆動するための4つの駆動モータがマガジン本体の内部
に配置されているので、収容工具数のわりに工具交換時
間を短くできる。従って、本発明の4面型ツールマガジ
ンをマシニングセンタに設置することによって多彩な加
工を効率的に行うことができる。また、工場に設置する
場所の設置効率もよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による4面型ツールマガジンの一例を示
す斜視図、第2図と第3図はそのツールマガジンの動作
を示す図である。 11……工作機械本体 31……ベース 36……マガジン本体 37……エンドレス軌道 1、T2……ツール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−159149(JP,A) 特開 昭61−197137(JP,A) 特開 昭61−103744(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B23Q 3/157 B23Q 7/10

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】工作機械本体と、その工作機械本体で用い
    る多数のツールをストックするツールマガジンと、工作
    機械本体及びツールマガジン間で工具交換を行う自動工
    具交換装置を備えた工作機械において、ベース上に所定
    方向にスライドして直進できるようにスライド部材を設
    け、そのスライド部材に回転可能に四角柱状のマガジン
    本体を設け、マガジン本体の4つの細長い側面の各々
    に、工具をストックする長円状のエンドレス軌道を設け
    て、マガジン本体の回転軸を中心に4つのエンドレス軌
    道を4面型に配置し、マガジン本体を回転軸を中心に回
    転することによって4つのエンドレス軌道の1つを選択
    し、かつ、その選択されたエンドレス軌道上の複数のツ
    ールのうち所定のツールを一定の工具交換位置に移送
    し、その位置でそのツールと工作機械側のツールとの交
    換を行う構成にし、エンドレス軌道の各々は、チェー
    ン、スプロケット、駆動モータによって構成されてい
    て、4つのエンドレス軌道を駆動するための4つの駆動
    モータがマガジン本体の内部に配置されていることを特
    徴とする工作機械。
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