JP3755256B2 - Machine Tools - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械において、工具ソケットを保持しガイドトラックに沿って移動可能なソケット搬送部材と、前記ソケット搬送部材を工具マガジンから交換位置までの間において前記ガイドトラックの固定案内部および前記ガイドトラックの可動案内部上を移動させる搬送部材駆動装置と、前記交換位置に移動された前記ソケットの工具と前記主軸上の工具を同時に交換する交換アームとにより構成される前記工具交換装置を備えた工作機械に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の工具交換装置を備えた工作機械(特開昭57−102729号、特開昭62−140731号)は、図8および図9に示すように工具マガジンMから主軸S付近の工具交換位置まで工具Tを搬送する搬送装置Hを走行させるガイドトラックGが、マガジン側に固定された固定案内部Fと主軸ヘッドSH側で上下方向に移動できる可動案内部Vとで構成され、前記搬送装置Hが、自走推進機構P、および工具交換アームAとその駆動機構Dを備える形式の工具交換装置を備えていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
これらの従来の工作機械における工具交換装置においては、前記搬送装置Hが工具交換アームAとその駆動機構Dおよびこれらを走行させる自走推進機構Pを備えた大形の機構となり、この搬送装置をガイドトラックG上を走行するようにしている。特に、大重量の駆動機構Dおよび自走推進機構Pが、ガイドトラックG上を走行するようにしているので、機構が複雑になるとともに、走行速度を上げることができないという問題があった。
【0004】
また上記従来の装置は、可動案内部Vが主軸ヘッドSHの上下動に追従して上下動する形式のものであるので、主軸ヘッドSHを上下案内するコラムCRが、主軸の軸線方向に進退する形式の工作機械には適用できないという問題があった。
【0005】
特に上記特開昭62−140731号に示される装置では、主軸ヘッドSHがガイドトラックGの下方での加工動作中に大形の搬送装置を円弧状トラックのコーナー部CNに待機させなければならないので、交換動作を開始する時、可動案内部Vに移行させる前に搬送装置Hをさらに固定案内部Fの前面直線部を走行させなければならず時間的ロスを生ずるという問題があった。この問題は、交換アームAによる工具交換動作が1秒前後で行われる最新の高速ATC装置を採用する場合では、顕著となる。
【0006】
そこで本発明者は、主軸支持組立体が交換位置から前進している状態では、ソケット搬送部材を工具マガジンからガイドトラックの固定案内部の可動案内部側の端部に定義される待機位置まで搬送すると共に、主軸支持組立体が交換位置に復帰した状態では前記ソケット搬送部材を前記待機位置から前記ガイドトラックの前記主軸支持組立体と共に進退する前記可動案内部上の前記交換位置へ移動させるという本発明の技術的思想に着眼し、更に研究開発を重ねた結果、前記ソケット搬送部材の構成をシンプルにして小型化するとともに、高速搬送を可能にし、主軸の軸線方向に進退する形式の工作機械への適用を可能にし、高速ATC装置への採用を可能にするという目的を達成する本発明に到達した。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明(請求項1に記載の第1発明)の工作機械は、多数の工具を工具ソケットを介して収納する工具マガジンと、工具を受入れる主軸を回転自在に支持すると共に前記主軸の軸線方向に進退可能な主軸支持組立体と、前記工具マガジンと前記主軸支持組立体の前記主軸との間で工具を搬送するために主軸支持組立体の進退方向と直交する方向に延び該主軸支持組立体に係止された可動案内部および前記工具マガジンと前記可動案内部とを接続して単一トラックを完成する固定案内部とで形成されるガイドトラックを含む工具交換装置とからなる工作機械において、
前記工具交換装置が、前記ソケットを保持し前記ガイドトラックに沿って移動可能なソケット搬送部材と、前記主軸支持組立体の状態に応じて前記ソケット搬送部材を前記工具マガジンから前記ガイドトラックの固定案内部の端部に定義される待機位置および、前記ガイドトラックの可動案内部上の前記交換位置までの間において前記ガイドトラックの固定案内部および前記主軸支持組立体と共に進退する可動案内部上を移動させる搬送部材駆動装置と、前記交換位置に移動された前記ソケットの工具と前記主軸上の工具とを同時に交換する交換アームとにより構成される
ものである。
【0008】
本発明(請求項2に記載の第2発明)の工作機械は、多数の工具を各工具のための取り出し可能な工具ソケットを介して収納する工具マガジンと、工具を受入れ可能な主軸を回転自在に支持すると共に前記主軸の軸線方向に進退可能な主軸支持組立体と、前記工具マガジンと前記主軸支持組立体の前記主軸との間で工具を搬送するために前記主軸支持組立体の進退方向と直交する方向に延び主軸支持組立体に係止された可動案内部および前記工具マガジンと不動関係にあり前記主軸支持組立体が所定の交換位置まで後退された時前記可動案内部に接続して単一トラックを完成する固定案内部とで形成されるガイドトラックを含む工具交換装置とからなる工作機械において、
前記工具交換装置が、前記ソケットを保持し前記ガイドトラックに沿って移動可能なソケット搬送部材と、前記主軸支持組立体が前記交換位置から前進している状態では前記ソケット搬送部材を前記工具マガジンから前記ガイドトラックの固定案内部の前記可動案内部側の端部に定義される待機位置まで搬送すると共に、前記主軸支持組立体が前記交換位置に復帰した状態では前記ソケット搬送部材を前記待機位置から前記ガイドトラックの主軸支持組立体と共に進退する可動案内部上の前記交換位置へ移動させる搬送部材駆動装置と、前記主軸支持組立体が前記後退位置にある状態において前記交換位置に移動された前記ソケットの工具と前記主軸上の工具を同時に交換する交換アームとにより構成される
ものである。
【0009】
本発明(請求項3に記載の第3発明)の工作機械は、請求項3に記載の工具交換装置において、
前記主軸支持組立体は、前記主軸の軸線方向に進退可能で工具交換動作に際して前記工具交換のための前記後退位置へ復帰されるコラムと、このコラム上で上下方向に摺動可能に案内され前記主軸を回転自在に支持する主軸ヘッドとからなり、前記可動案内部は前記コラムの前面に固定され前記コラムが前記後退位置へ復帰された状態で前記固定案内部と整列して単一の前記ガイドトラックを完成するものである。
【0010】
本発明(請求項4に記載の第4発明)の工作機械は、請求項4に記載の工作機械において、
前記主軸は前記コラムの進退方向と一致する水平軸線上で回転するよう前記主軸ヘッドに支持されており、前記工具マガジンは多数の前記工具を前記主軸の回転軸線と直角な水平方向に向けて収納しており、前記固定案内部は前記コラムの前面に水平に固定した可動案内部と上下方向において一致する水平面内で前記工具マガジンから前記可動案内部の近辺まで水平に延びる円弧状に形成されているものである。
【0011】
本発明(請求項5に記載の第5発明)の工作機械は、請求項5に記載の工作機械において、
前記ソケット搬送部材は前記工具マガジン上の所定位置に割出されたソケットを前記工具マガジンに対して授受可能でかつ前記ガイドトラック上を移動可能に案内されたソケット保持器からなり、前記搬送部材駆動装置は、前記保持器を前記固定案内部の前記工具マガジン側端部と前記可動案内部側の端部との間で往復動する第1アクチエータと、前記保持器を前記固定案内部の前記可動案内部側の端部とこの可動案内部上の工具交換位置との間で往復動する第2アクチエータとからなるものである。
【0012】
本発明(請求項6に記載の第6発明)の工作機械は、請求項6に記載の工作機械において、
前記搬送部材駆動装置は前記主軸と平行なガイドレールとこのガイドレール上で走行可能なスライド部材とをさらに含み、前記第1アクチエータが前記工具マガジンに対して前記スライド部材を走行するように設けられた第1流体圧シリンダにより構成され、また前記第2アクチエータが前記スライド部材に対して前記ソケット保持器を移動させるために前記スライド部材と前記ソケット保持器とに結合された第2流体圧シリンダにより構成されている
ものである。
【0013】
【発明の作用および効果】
上記構成より成る第1発明の工作機械は、前記工具交換装置を構成する前記搬送部材駆動装置が、前記主軸支持組立体の状態に応じて前記ソケットを保持する前記ソケット搬送部材を、前記工具マガジンから前記ガイドトラックの単一トラックを完成する固定案内部の端部に定義される待機位置および、主軸支持組立体の進退方向と直交する方向に延びる前記ガイドトラックの可動案内部上の前記交換位置までの間において前記ガイドトラックの前記固定案内部および主軸支持組立体と共に進退する前記可動案内部によって構成される前記ガイドトラックに沿って移動させ、前記交換アームによって前記交換位置に移動された前記ソケットの工具と前記主軸上の工具とを同時に交換するので、前記ソケット搬送部材の構成をシンプルにして小型化するとともに、高速搬送を可能にし、主軸の軸線方向に進退する形式の工作機械への適用を可能にし、高速ATC装置への採用を可能にするという効果を奏する。
【0014】
上記構成より成る第2発明の工作機械は、前記工具交換装置を構成する前記搬送部材駆動装置が、前記ソケットを保持する前記ソケット搬送部材を、前記主軸支持組立体が前記交換位置から前進している状態では前記ソケット搬送部材を前記工具マガジンから前記ガイドトラックの固定案内部の前記可動案内部側の端部に定義される待機位置まで搬送すると共に、前記主軸支持組立体が前記交換位置に復帰した状態では前記ソケット搬送部材を前記待機位置から前記ガイドトラックの可動案内部上の前記交換位置へ移動させ、前記交換アームによって前記交換位置に移動された前記ソケットの工具と前記主軸上の工具を同時に交換するので、前記ソケット搬送部材の構成をシンプルにして小型化するとともに、高速搬送を可能にし、主軸の軸線方向に進退する形式の工作機械への適用を可能にし、高速ATC装置への採用を可能にするという効果を奏する。
【0015】
上記構成より成る第3発明の工作機械は、第2発明の工具交換装置において、前記コラムの前面に固定された前記可動案内部が、前記コラムが前記後退位置へ復帰された状態において、前記固定案内部と整列して単一の前記ガイドトラックを完成して、前記ソケット搬送部材の前記待機位置から前記交換位置への移動を可能にするという効果を奏する。
【0016】
上記構成より成る第4発明の工作機械は、第3発明の工作機械において、水平に延びる円弧状に形成された前記固定案内部が、前記コラムの前面に水平に固定した可動案内部と上下方向において一致する水平面内において、多数の前記工具を前記主軸の回転軸線と直角な水平方向に向けて収納している前記工具マガジンから前記可動案内部付近まで案内するという効果を奏する。
【0017】
上記構成より成る第5発明の工作機械は、第2、3又は4発明の工作機械において、前記搬送部材駆動装置を構成する前記第1アクチエータが、前記割出されたソケットを保持する保持器を前記固定案内部の前記工具マガジン側端部と前記可動案内部側の端部との間で往復動させ、前記第2アクチエータが、前記保持器を前記固定案内部の前記可動案内部側の端部とこの可動案内部上の工具交換位置との間で往復動するので、独立した最適制御を可能にするという効果を奏する。
【0018】
上記構成より成る第6発明の工作機械は、第5発明の工作機械において、前記第1アクチエータを構成する前記第1流体圧シリンダが、前記工具マガジンに対して前記スライド部材を走行させ、また前記第2アクチエータを構成する前記スライド部材と前記ソケット保持器とに結合された前記第2流体圧シリンダが前記スライド部材に対して前記ソケット保持器を移動させるので、前記スライド部材に対する前記ソケット保持器の付加的移動を可能にするという効果を奏する。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態につき、図面を用いて説明する。
【0020】
(実施形態)
本実施形態の工作機械は、図1ないし図5に示されるように多数の工具11を工具ソケット10を介して収納する工具マガジン1と、工具を受入れる主軸21を回転自在に支持すると共に前記主軸21の軸線方向に進退可能な主軸支持組立体2と、前記工具マガジン1と前記主軸支持組立体2の前記主軸との間で工具を搬送するために主軸支持組立体2に係止された可動案内部3および前記工具マガジン1と前記可動案内部31とを接続する固定案内部32とで形成されるガイドトラック3を含む工具交換装置4とからなる工作機械において、前記工具交換装置4が、前記ソケット10を保持し前記ガイドトラック3に沿って移動可能なソケット搬送部材5と、前記ソケット搬送部材5を前記工具マガジン1から前記交換位置までの間において前記ガイドトラック3の前記固定案内部32および前記主軸支持組立体2と共に進退する前記可動案内部31上を移動させる搬送部材駆動装置6と、前記交換位置に移動された前記ソケット10の工具11と前記主軸上の工具11を同時に交換する交換アーム7とにより構成される。
【0021】
本実施形態の工作機械は、図6に示されるようにベッド100上をX軸方向に移動するテーブル110上のワーク(図示せず)を加工する工具11を把持する主軸21と、主軸ヘッド20および図6では省略された工具交換ユニット(ATC)22を備えた主軸支持組立体2を構成するコラム23が、Z軸方向に移動するように構成されている。
【0022】
前記主軸支持組立体2は、図1、図2および図3に示されるように前記主軸21の軸線方向に進退可能で工具交換動作に際して前記工具交換のための前記後退位置へ復帰されるコラム23と、このコラム23上で上下Y軸方向に摺動可能に案内される主軸ヘッド20とから成る。
【0023】
前記主軸21は、図1および図2に示されるように前記主軸ヘッド20によって前記主軸21が前記コラム23の進退方向と一致する水平軸線上で回転するように回転自在に支持され、図略のビルトインモータにより回転駆動されるように構成されている。
【0024】
前記工具マガジン1は、図1ないし図3および図6に示されるように多数の工具11を各工具11のための取り出し可能な工具ソケット10を介して前記主軸21の回転軸線と直角な水平方向に向けて収納するものである。
【0025】
また上記各工具ソケット10は、チェーン12の一部を構成する前後一対のU字状の駒13内に介挿され、スプロケットホィール14の回転によって前記チェーン12が移動され、図2に示されるように所定の工具11を介挿した工具ソケット10が、固定案内部32の上下一対のレールの間に割出される。
【0026】
前記ガイドトラック3は、図1、図2および図6に示されるように前記工具マガジン1と前記主軸支持組立体2の前記主軸21の近傍との間で前記工具11を搬送するために、前記主軸支持組立体2の進退方向と直交する方向に延びコラム23の前面に一体的に係止された可動案内部31と、前記工具マガジン1と不動関係にあり前記コラム23が所定の交換位置まで後退された時前記可動案内部31に接続して単一トラックを完成する固定案内部32とで形成される。
【0027】
前記固定案内部32は、図2に示すように工具ソケット10を案内する上下一対の板状レールを含み、図1および図6に示されるように前記コラム23の前面に水平に固定した前記可動案内部31と一致する上下方向の水平面内で前記工具マガジン1から前記可動案内部31の付近まで水平に延びる円弧状に形成され、ブラケット321を介してマガジンフレーム15に固着されている。
【0028】
前記可動案内部31は、図1および図2に示されるように工具ソケット10を案内する上下一対の板状レールを含み、取付けブラケット311によって前記コラム23の上部前面に固定され、前記主軸の移動方向に移動するように構成されている。
【0029】
前記ソケット搬送部材5は、図2に示されるように工具マガジン1上の所定の取出位置に割出されるソケット10の後端部を上方または下方から受入れるU字状のソケット保持器50と、この保持器50を前端に固着し後端が円弧状の補助レール53上を走行するベアリングブロック54上に固着された保持器棹51からなる。補助レール53は、前記ガイドトラック3と同心でこのトラック3の内側に配置され、また後述する交換位置に保持器50を進める時ベアリングブロック54をコラム23と干渉しない固定側に位置させるため図1で見るときガイドトラック3に対して時計方向に所定角度先行してマガジンフレーム15上に固設されている。また、アーチ状の保持器棹51の円弧長さは、ベアリングブロック54をコラム23と干渉しない補助レール53の前進端に位置させた時に保持器50を後述する交換位置に位置させる長さに設定される。
【0030】
図3に示す補助保持器632は、前記保持器50と同様に取出装置を上下方向に横切る工具ソケット10の後端部を受入れるU字形状をなし、直線レール633に沿って移動可能であり、シリンダ630により旋回されるアングルレバー631の上端とピン係合されている。前述した保持器50が取出位置に割出されたソケット10を駒13による保持から離脱して取出位置を去るとき、アングルレバー631が図3の状態から時計方向旋回し、補助保持器632をチェーン21の背部を通過して保持器50が居た取出位置へ進み、逆に保持器50が取出位置に復帰する時図3の後退位置に復帰する。これにより、保持器50が取出位置を離れる状態においても、チェーン21を割出し動作でき、この動作の間は補助保持器632が取出位置を上方または下方から横切る工具ソケット10を案内する。
【0031】
前記搬送部材駆動装置6は、図4および図5に示されるように前記保持器50を前記固定案内部32の前記工具マガジン側端部と前記可動案内部側の端部との間で往復動させる第1アクチエータ61と、前記保持器50を前記固定案内部32の前記可動案内部31側の端部に定義される待機位置とこの可動案内部31上の工具交換位置との間で往復動させる第2アクチエータ62とから成る。
【0032】
前記搬送部材駆動装置6は、前記主軸21と平行な直線ガイドレール621とこのガイドレール621上で走行可能なスライド部材622とをさらに含み、前記第1アクチエータ61が前記工具マガジン1に対して前記スライド部材622を走行するように設けられた第1流体圧シリンダ610により構成され、また前記第2アクチエータ62が前記スライド部材622に対して保持器棹51を前記ソケット保持器50と共に移動させるために前記スライド部材622と前記ソケット保持器棹51とに垂直なピボット結合された第2流体圧シリンダ620により構成されている。
【0033】
前記第1流体圧シリンダ610、前記第2流体圧シリンダ620および補助保持器632駆動用シリンダ630は、図5に示されるように流体供給手段600としてのポンプおよびリザーバに第1切替弁601および第2切替弁602を介して接続されている。前記第2流体圧シリンダ620は、図1に示されるようにマガジンフレーム15に配設されたレール621上をスライドするスライド部材622に他端が係止されている。
【0034】
前記主軸支持組立体2を構成するコラム23が前記交換位置から前進している状態では前記保持器50を前記工具マガジン1から前記ガイドトラック3の前記固定案内部32の前記可動案内部31側の端部に定義される待機位置まで搬送すると共に、前記コラム23が前記交換位置に復帰した状態では前記保持器50を前記待機位置から前記ガイドトラック3の前記コラム23と共に進退する前記可動案内部31上の前記交換位置へ移動させるように前記第1流体圧シリンダ610、611および前記第2流体圧シリンダ620が制御される。
【0035】
前記交換アーム7は、図1および図2に示されるように中央部を揺動中心とし、両端に工具把持凹部71が形成されるとともに係止ピン72が配設された揺動部材70によって構成され、前記コラム23が前記後退位置にあり、主軸ヘッド20が図2に示す上昇時にある状態において減速機25付の駆動サーボモータを動作させることにより、前記交換位置に移動された前記ソケット保持器50の工具11と前記主軸21上の工具11を同時に交換出来るように構成されている。
【0036】
上記構成より成る本実施形態の工作機械は、前記工具交換装置4を構成する前記搬送部材駆動装置6が、前記ソケットを保持する前記ソケット搬送部材5を、前記工具マガジン1から前記交換位置までの間において前記ガイドトラック3の前記固定案内部32および主軸支持組立体2と共に進退する前記可動案内部31によって構成される前記ガイドトラック3に沿って移動させ、前記交換アーム7によって前記交換位置に移動された前記ソケットの工具11と前記主軸21上の工具11とを交換するものである。
【0037】
すなわち、前記スプロケットホィール14の回転によって前記チェーン12が移動され、図2に示されるように前記駒13内に介挿され所定の工具11を介挿した工具ソケット10が前記固定案内部32のレールの一端側にある取出位置に割出される。
【0038】
次に前記流体供給手段600としてのポンプからの油圧を前記第1切替弁601および第2切替弁602の切替えにより前記第1シリンダ610が、前記割出されたソケット50を保持する前記保持器50を、前記コラム23が前記交換位置から前進している状態では前記保持器50を前記工具マガジン1から前記ガイドトラック3の固定案内部32の前記可動案内部31側の端部に定義される待機位置(図1中矢符Wで示される位置)まで搬送させると共に、前記主軸支持組立体2即ち、コラム23及び主軸ヘッド20が前記交換位置に復帰した状態においては前記第2シリンダ620が、前記保持器50を前記待機位置から前記ガイドトラック3の前記可動案内部31上の前記交換位置(図1中矢符Cで示される位置)へ移動させるものである。
【0039】
中央部を揺動中心とし両端に工具把持凹部71が形成された前記揺動部材70によって構成された前記交換アーム7によって、前記コラム23が前記後退位置にある状態において前記交換位置に移動された前記ソケット保持器50の工具11と前記主軸21上の工具11を同時に交換するものである。
【0040】
上記作用を奏する本実施形態の工作機械は、上述した工具交換アームとその駆動機構およびこれらを走行させる自走推進機構を備えた大形の前記搬送装置を備えた従来装置に比べて前記ソケット50のみを保持する前記ソケット搬送部材5の構成をシンプルにして小型化するとともに、高速搬送を可能にし、高速ATC装置22への採用を可能にするという効果を奏する。
【0041】
また本実施形態の工作機械は、前記可動案内部31が、前記主軸21の軸線方向にコラム23とともに進退移動するので、該主軸21との干渉を回避することができるとともに、前記主軸21の軸線方向に進退する形式の工作機械への適用を可能にするという効果を奏する。
【0042】
さらに本実施形態の工作機械は、前記ソケット保持器50を、前記コラム23が前記交換位置から前進している状態では前記保持器50を前記工具マガジン1から前記ガイドトラック3の前記固定案内部32の前記可動案内部側の端部に定義される待機位置(図1中矢符W)まで予め搬送すると共に、前記コラム23が前記交換位置に復帰した状態では前記保持器50を前記待機位置から前記ガイドトラック3の前記固定案内部32に比べて短い前記可動案内部31上の前記交換位置(図1中矢符C)へ移動させるものであるため、前記ソケット搬送部材5の高速搬送を可能にし、短時間の工具交換を実現して、高速ATC装置22への採用を実現するという効果を奏する。
【0043】
また本実施形態の工作機械は、前記コラム23の前面に固定された前記可動案内部31が、前記コラム23が前記後退位置へ復帰された状態において、前記固定案内部31と整列して単一の前記ガイドトラック3を完成して、前記ソケット搬送部材5の前記待機位置から前記交換位置への滑らかな移動を実現するという効果を奏する。
【0044】
さらに本実施形態の工作機械は、水平に延びる円弧状に形成された前記固定案内部32が、前記コラム23の前面に水平に固定した前記可動案内部31と一致する上下方向の水平面内において、多数の前記工具11を前記主軸21の回転軸線と直角な水平方向に向けて収納している前記工具マガジン1から前記可動案内部31付近まで滑らかに案内するという効果を奏する。
【0045】
また本実施形態の工作機械は、前記搬送部材駆動装置6を構成する前記第1アクチエータ61が、前記取出位置に割出されたソケットを保持する保持器50を前記固定案内部32の前記工具マガジン側端部と前記可動案内部側の端部との間で往復動させ、前記第2アクチエータ62が、前記保持器50を前記固定案内部の前記可動案内部側の端部とこの可動案内部上の工具交換位置との間で往復動させるので、待機位置への移動および交換位置への移動において独立した最適制御を可能にするという効果を奏する。
【0046】
さらに本実施形態の工作機械は、前記第1アクチエータ61を構成する前記第1流体圧シリンダ610が、前記工具マガジン1に対して前記スライド部材622を走行させ、また前記第2アクチエータ62を構成する前記スライド部材622と前記ソケット保持器50とに結合された前記第2流体圧シリンダ620が前記スライド部材622に対して前記ソケット保持器50を移動させるので、移動する前記スライド部材51に対する前記ソケット保持器50の付加的移動を可能にするという効果を奏する。
【0047】
上述の実施形態は、説明のために例示したもので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記載から当業者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更および付加が可能である。
【0048】
上述の実施形態においては、一例として本発明を横形工作機械に適用した例について述べたが、本発明としてはそれらに限定されるものでは無く、例えば図7に示されるように縦形工作機械に適用することが出来る。
【0049】
すなわち本発明は、主軸を上下方向の軸線周りに回転するように支持する形式の縦形の工作機械にも適用できる。この場合上述した図2は、工具が挿入される主軸21の下端側から上方を臨んだ図として読むことができ、上述した実施形態におけるコラム23はベッド100から一体的に立設され、この変形例においては図7に示されるようにコラム23の前面で上下方向に案内される。即ち、本変形例では、コラム23上においてY軸方向に移動する主軸21、主軸ヘッド20の下面に可動案内部31が設けられ、固定案内部32は上方にあるマガジン1から工具ソケット50を垂直面内の円弧経路に沿って案内する形式のものであり、ベッド100上をX軸方向に移動するX軸テーブル11上を図7の紙面直角方向に移動するZ軸テーブルが配設されるように構成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の工作機械を示す平面図である。
【図2】本実施形態の工作機械を示す正面図である。
【図3】本実施形態の工作機械の要部を示す要部拡大左側面図である。
【図4】本実施形態の工作機械の搬送部材駆動装置を示す図2中A−A線に沿う断面図である。
【図5】本実施形態の工作機械の搬送部材駆動装置の油圧回路を示す回路ブロック図である。
【図6】本発明を適用した本実施形態の横形工作機械の全体を示す平面図である。
【図7】本発明を適用した変形例の縦形工作機械の全体を示す平面図である。
【図8】従来の第1の工作機械を示す平面図である。
【図9】従来の第2の工作機械を示す平面図である。
【符号の説明】
1 工具マガジン
2 主軸支持組立体
3 ガイドトラック
4 工具交換装置
5 ソケット搬送部材
6 搬送部材駆動装置
7 交換アーム
10 工具ソケット
11 工具
21 主軸
31 可動案内部
32 固定案内部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a machine tool that holds a tool socket and is movable along a guide track, a socket transport member that is movable between a tool magazine and an exchange position, and the guide track fixed guide portion and the guide. The tool changer comprises: a conveying member driving device that moves on a movable guide portion of a track; and an exchange arm that simultaneously exchanges the tool of the socket moved to the exchange position and the tool on the spindle. It relates to machine tools.
[0002]
[Prior art]
A machine tool equipped with a conventional tool changer (Japanese Patent Laid-Open Nos. 57-102729 and 62-140731) has a tool magazine M to a tool change position near the spindle S as shown in FIGS. A guide track G that travels a conveying device H that conveys the tool T includes a fixed guide portion F fixed to the magazine side and a movable guide portion V that can move in the vertical direction on the spindle head SH side, and the conveying device H However, the tool changer of the type provided with the self-propelled propulsion mechanism P and the tool change arm A and its drive mechanism D was provided.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In these conventional tool changers in machine tools, the transfer device H is a large-sized mechanism including a tool change arm A, a drive mechanism D thereof, and a self-propelled propulsion mechanism P for causing them to travel. The vehicle travels on the guide track G. In particular, since the heavy drive mechanism D and the self-propelled propulsion mechanism P are configured to travel on the guide track G, there are problems that the mechanism is complicated and the traveling speed cannot be increased.
[0004]
In the conventional apparatus, the movable guide V moves up and down following the vertical movement of the spindle head SH, so the column CR that vertically guides the spindle head SH advances and retreats in the axial direction of the spindle. There was a problem that it was not applicable to machine tools of the type.
[0005]
In particular, in the apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-140731, the spindle head SH must wait for the large conveying device at the corner portion CN of the arc-shaped track during the machining operation below the guide track G. When starting the exchanging operation, there is a problem in that the transport device H must further travel along the front straight portion of the fixed guide portion F before moving to the movable guide portion V, causing a time loss. This problem becomes conspicuous when the latest high-speed ATC device in which the tool changing operation by the changing arm A is performed in about 1 second is adopted.
[0006]
Therefore, the present inventor assembly When the body is moving forward from the replacement position, the socket transport member is transported from the tool magazine to the standby position defined at the end of the fixed guide portion of the guide track on the movable guide portion side and supported by the spindle. assembly According to the technical idea of the present invention, when the body is returned to the replacement position, the socket transport member is moved from the standby position to the replacement position on the movable guide portion that moves forward and backward together with the spindle support assembly of the guide track. As a result of further research and development, the configuration of the socket transport member is simplified and miniaturized, and high-speed transport is possible, enabling it to be applied to machine tools that advance and retract in the axial direction of the spindle, The present invention has been achieved which achieves the object of enabling adoption in high-speed ATC equipment.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The machine tool of the present invention (the first invention according to claim 1) includes a tool magazine for storing a large number of tools via a tool socket, and a main shaft for receiving the tool rotatably supported in the axial direction of the main shaft. For transporting a tool between a retractable spindle support assembly and the tool magazine and the spindle of the spindle support assembly Extending in a direction perpendicular to the advancing and retracting direction of the spindle support assembly Connects the movable guide locked to the spindle support assembly and the tool magazine to the movable guide. To complete a single track In a machine tool comprising a tool changer including a guide track formed by a fixed guide part,
The tool changer holds the socket and is movable along the guide track; Depending on the state of the spindle support assembly The socket conveying member is removed from the tool magazine. The standby position defined at the end of the fixed guide portion of the guide track, and the movable guide portion of the guide track The fixed guide portion of the guide track and the spindle support until the replacement position assembly A conveying member driving device that moves on a movable guide that moves forward and backward together with the body, a tool of the socket moved to the replacement position, and a tool on the spindle at the same time Consists of exchange arm to exchange
Is.
[0008]
The machine tool of the present invention (the second invention according to claim 2) is capable of rotating a tool magazine for storing a large number of tools via a removable tool socket for each tool, and a spindle capable of receiving the tool. A spindle support assembly that is supported by the spindle and is capable of moving back and forth in the axial direction of the spindle, and a forward and backward direction of the spindle support assembly for conveying a tool between the tool magazine and the spindle of the spindle support assembly. Spindle support extending in orthogonal direction assembly The main shaft support in a stationary relationship with the movable guide portion locked to the body and the tool magazine assembly In a machine tool comprising a tool changer including a guide track formed by a fixed guide part that is connected to the movable guide part to complete a single track when the body is retracted to a predetermined change position,
The tool changer includes a socket conveying member that holds the socket and is movable along the guide track, and the spindle support assembly When the body is moving forward from the replacement position, the socket transport member is transported from the tool magazine to a standby position defined at an end of the guide guide on the movable guide side of the fixed guide portion, and the spindle support assembly A transport member driving device for moving the socket transport member from the standby position to the replacement position on a movable guide portion that moves forward and backward together with the main shaft support assembly of the guide track in a state where the body has returned to the replacement position; assembly The socket tool moved to the replacement position when the body is in the retracted position and an exchange arm for simultaneously exchanging the tool on the spindle
Is.
[0009]
The machine tool of the present invention (third invention according to claim 3) is the tool changer according to
The spindle support assembly is capable of advancing and retracting in the axial direction of the spindle and returning to the retracted position for tool change during a tool change operation, and is guided to be slidable in the vertical direction on the column. A main shaft head rotatably supporting the main shaft, and the movable guide portion is fixed to the front surface of the column and aligned with the fixed guide portion in a state where the column is returned to the retracted position. Complete the track.
[0010]
A machine tool according to the present invention (fourth invention according to claim 4) is the machine tool according to
The spindle is supported by the spindle head so as to rotate on a horizontal axis that coincides with the advancing / retreating direction of the column, and the tool magazine stores a large number of the tools in a horizontal direction perpendicular to the rotation axis of the spindle. The fixed guide portion is a movable guide portion that is horizontally fixed to the front surface of the column. In the vertical direction It is formed in a circular arc shape that extends horizontally from the tool magazine to the vicinity of the movable guide within a matching horizontal plane.
[0011]
The machine tool of the present invention (the fifth invention according to claim 5) is the machine tool according to
The socket conveying member comprises a socket holder guided so as to be able to exchange the socket indexed at a predetermined position on the tool magazine with respect to the tool magazine and to be movable on the guide track, and drives the conveying member. The apparatus includes a first actuator that reciprocates the retainer between an end portion of the fixed guide portion on the tool magazine side and an end portion on the movable guide portion side, and the movable portion of the fixed guide portion. It comprises a second actuator that reciprocates between an end on the guide portion side and a tool change position on the movable guide portion.
[0012]
The machine tool of the present invention (the sixth invention according to claim 6) is the machine tool according to
The transport member driving device further includes a guide rail parallel to the main shaft and a slide member capable of traveling on the guide rail, and the first actuator is provided so as to travel the slide member with respect to the tool magazine. And a second fluid pressure cylinder coupled to the slide member and the socket retainer for moving the socket retainer relative to the slide member. It is configured
Is.
[0013]
Operation and effect of the invention
In the machine tool according to the first aspect of the present invention, the transport member driving device constituting the tool changer is Depending on the state of the spindle support assembly The socket conveying member that holds the socket is removed from the tool magazine. A standby position defined at an end of a fixed guide part that completes a single track of the guide track, and a movable guide part of the guide track that extends in a direction perpendicular to the advancing / retreating direction of the spindle support assembly The fixed guide portion and the main shaft support of the guide track until the replacement position assembly The tool of the socket and the tool on the spindle are moved along the guide track constituted by the movable guide portion that moves forward and backward together with the body, and moved to the exchange position by the exchange arm. at the same time Since it is exchanged, the configuration of the socket conveying member is simplified and miniaturized, and high-speed conveyance is possible, and it can be applied to a machine tool that advances and retreats in the axial direction of the spindle, and is adopted for a high-speed ATC device. It has the effect of making it possible.
[0014]
In the machine tool according to the second aspect of the present invention, the conveying member driving device constituting the tool changer supports the socket conveying member that holds the socket by supporting the spindle. assembly When the body is moving forward from the replacement position, the socket transport member is transported from the tool magazine to a standby position defined at an end of the guide guide on the movable guide side of the fixed guide portion, and the spindle support assembly In the state where the body has returned to the exchange position, the socket conveying member is moved from the standby position to the exchange position on the movable guide portion of the guide track, and moved to the exchange position by the exchange arm. Since the tool on the spindle is exchanged at the same time, the configuration of the socket conveying member is simplified and the size is reduced, high-speed conveyance is possible, and it can be applied to a machine tool that advances and retracts in the axial direction of the spindle. The effect is that it can be employed in a high-speed ATC device.
[0015]
The machine tool of the third invention configured as described above is the tool changer of the second invention, wherein the movable guide portion fixed to the front surface of the column is fixed when the column is returned to the retracted position. The single guide track is completed in alignment with the guide portion, and the socket conveying member can be moved from the standby position to the replacement position.
[0016]
A machine tool according to a fourth aspect of the present invention configured as described above is the machine tool according to the third aspect, wherein the fixed guide portion formed in an arc shape extending horizontally is fixed to the front surface of the column horizontally. In the vertical direction In the matching horizontal plane, there is an effect that a large number of the tools are guided from the tool magazine storing the tools in the horizontal direction perpendicular to the rotation axis of the main shaft to the vicinity of the movable guide portion.
[0017]
A machine tool according to a fifth aspect of the present invention configured as described above is the machine tool according to the second, third, or fourth aspect, wherein the first actuator that constitutes the transport member driving device includes a holder that holds the indexed socket. The fixed actuator is reciprocated between an end on the tool magazine side of the fixed guide and an end on the side of the movable guide, and the second actuator moves the retainer to the end of the fixed guide on the side of the movable guide. Since it reciprocates between the part and the tool change position on the movable guide part, there is an effect of enabling independent optimum control.
[0018]
The machine tool of the sixth invention having the above-described configuration is the machine tool of the fifth invention, wherein the first fluid pressure cylinder constituting the first actuator causes the slide member to travel with respect to the tool magazine, and The second fluid pressure cylinder coupled to the slide member and the socket holder constituting the second actuator moves the socket holder relative to the slide member, so that the socket holder with respect to the slide member is moved. There is an effect of enabling additional movement.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0020]
(Embodiment)
As shown in FIGS. 1 to 5, the machine tool according to the present embodiment rotatably supports a
[0021]
As shown in FIG. 6, the machine tool of the present embodiment includes a
[0022]
As shown in FIGS. 1, 2 and 3, the main
[0023]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[0024]
As shown in FIGS. 1 to 3 and 6, the
[0025]
Each
[0026]
The
[0027]
The fixed
[0028]
The
[0029]
As shown in FIG. 2, the
[0030]
The
[0031]
As shown in FIGS. 4 and 5, the conveying
[0032]
The transport
[0033]
As shown in FIG. 5, the first
[0034]
Main shaft support assembly In a state where the
[0035]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[0036]
In the machine tool of this embodiment having the above-described configuration, the conveying
[0037]
That is, the
[0038]
Next, when the hydraulic pressure from the pump as the fluid supply means 600 is switched between the
[0039]
The
[0040]
The machine tool according to the present embodiment that exhibits the above-described operation has the
[0041]
Further, in the machine tool of the present embodiment, the
[0042]
Furthermore, in the machine tool of the present embodiment, the
[0043]
In the machine tool of this embodiment, the
[0044]
Further, in the machine tool of the present embodiment, the fixed
[0045]
Further, in the machine tool of the present embodiment, the
[0046]
Further, in the machine tool of the present embodiment, the first
[0047]
The above-described embodiments have been illustrated for the purpose of explanation, and the present invention is not limited thereto. Those skilled in the art will recognize from the claims, the detailed description of the invention, and the description of the drawings. Modifications and additions can be made without departing from the technical idea of the present invention.
[0048]
In the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a horizontal machine tool has been described as an example. However, the present invention is not limited thereto, and is applied to, for example, a vertical machine tool as shown in FIG. I can do it.
[0049]
That is, the present invention can also be applied to a vertical machine tool of a type that supports the main shaft so as to rotate about the vertical axis. In this case, the above-mentioned FIG. 2 can be read as a view facing upward from the lower end side of the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a machine tool according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view showing the machine tool of the present embodiment.
FIG. 3 is a main part enlarged left side view showing a main part of the machine tool of the present embodiment.
4 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2 showing the conveying member driving device of the machine tool according to the present embodiment.
FIG. 5 is a circuit block diagram showing a hydraulic circuit of the conveying member driving device of the machine tool according to the present embodiment.
FIG. 6 is a plan view showing the entire horizontal machine tool of the present embodiment to which the present invention is applied.
FIG. 7 is a plan view showing the entirety of a modified vertical machine tool to which the present invention is applied.
FIG. 8 is a plan view showing a first conventional machine tool.
FIG. 9 is a plan view showing a second conventional machine tool.
[Explanation of symbols]
1 Tool magazine
2 Spindle support assembly body
3 Guide track
4 Tool changer
5 Socket transport member
6 Conveying member drive device
7 Exchange arm
10 Tool socket
11 tools
21 Spindle
31 Movable guide
32 Fixed guide
Claims (6)
前記工具交換装置が、前記ソケットを保持し前記ガイドトラックに沿って移動可能なソケット搬送部材と、前記主軸支持組立体の状態に応じて前記ソケット搬送部材を前記工具マガジンから前記ガイドトラックの固定案内部の端部に定義される待機位置および、前記ガイドトラックの可動案内部上の前記交換位置までの間において前記ガイドトラックの固定案内部および前記主軸支持組立体と共に進退する可動案内部上を移動させる搬送部材駆動装置と、前記交換位置に移動された前記ソケットの工具と前記主軸上の工具とを同時に交換する交換アームとにより構成される
ことを特徴とする工作機械。A tool magazine for storing a large number of tools via a tool socket, a spindle support assembly that rotatably supports a spindle that receives a tool and that can advance and retreat in the axial direction of the spindle, the tool magazine, and the spindle support assembly the spindle support assembly engaged the movable guide part and the tool magazine to the spindle support assembly extending in forward and backward direction and the direction orthogonal in order to convey the tool between said main axis of said movable guide portion In a machine tool comprising a tool changer including a guide track formed by a fixed guide part that is connected to complete a single track ,
The tool changer comprises a socket conveying member movable along the guide track to hold the socket, fixed guide of the guide track the socket conveying member according to the state of the spindle support assembly from the tool magazine Moves on the movable guide part that moves forward and backward together with the fixed guide part of the guide track and the spindle support assembly between the standby position defined at the end of the part and the replacement position on the movable guide part of the guide track. A machine tool comprising: a conveying member driving device to be moved; and an exchange arm for simultaneously exchanging the tool of the socket moved to the exchange position and the tool on the spindle.
前記工具交換装置が、前記ソケットを保持し前記ガイドトラックに沿って移動可能なソケット搬送部材と、前記主軸支持組立体が前記交換位置から前進している状態では前記ソケット搬送部材を前記工具マガジンから前記ガイドトラックの固定案内部の前記可動案内部側の端部に定義される待機位置まで搬送すると共に、前記主軸支持組立体が前記交換位置に復帰した状態では前記ソケット搬送部材を前記待機位置から前記ガイドトラックの主軸支持組立体と共に進退する可動案内部上の前記交換位置へ移動させる搬送部材駆動装置と、前記主軸支持組立体が前記後退位置にある状態において前記交換位置に移動された前記ソケットの工具と前記主軸上の工具を同時に交換する交換アームとにより構成されることを特徴とする工作機械。A tool magazine for storing a large number of tools via a removable tool socket for each tool, and a spindle support assembly that rotatably supports a spindle that can receive a tool and that can advance and retreat in the axial direction of the spindle. the main shaft movable guide portion is locked to the main shaft support assembly extending in a direction perpendicular to the moving direction of the support assembly for carrying a tool between the tool magazine and the spindle of the spindle support assembly and tool comprising a guide track in which the spindle support assembly is in the tool magazine and immobile relationship is formed between the fixed guide portion to complete a single-track and connected to the movable guide portion when retracted to a predetermined exchange position In a machine tool consisting of an exchange device,
The tool changer comprises a socket conveying member movable along the guide track to hold the socket, the socket conveying member from the tool magazine in a state in which the spindle support assembly is advanced from the exchange position conveys to the standby position which is defined in said end of the movable guide portion of the fixed guide portion of the guide tracks, from the standby position to the socket conveying member in a state in which the spindle support assembly is returned to the exchange position the socket and the transporting member driving device for moving to the replacement position on the movable guide part, the main shaft support assembly is moved to the exchange position in a state in said retracted position to advance and retreat along with the spindle support assembly of the guide track A machine tool comprising: a tool for replacing the tool on the spindle and an exchange arm for simultaneously exchanging the tool on the spindle.
前記主軸支持組立体は、前記主軸の軸線方向に進退可能で工具交換動作に際して前記工具交換のための前記後退位置へ復帰されるコラムと、このコラム上で上下方向に摺動可能に案内され前記主軸を回転自在に支持する主軸ヘッドとからなり、前記可動案内部が前記コラムの前面に固定され前記コラムが前記後退位置へ復帰された状態で前記固定案内部と整列して単一の前記ガイドトラックを完成することを特徴とする工作機械。The tool changer according to claim 2, wherein
The spindle support assembly is capable of advancing and retracting in the axial direction of the spindle and returning to the retracted position for tool change during a tool change operation, and is guided to be slidable in the vertical direction on the column. A main shaft head rotatably supporting the main shaft, and the movable guide portion is fixed to the front surface of the column, and the column is returned to the retracted position and aligned with the fixed guide portion to form a single guide A machine tool characterized by completing a track.
前記主軸は前記コラムの進退方向と一致する水平軸線上で回転するよう前記主軸ヘッドに支持されており、前記工具マガジンは多数の前記工具を前記主軸の回転軸線と直角な水平方向に向けて収納しており、前記固定案内部は前記コラムの前面に水平に固定した可動案内部と上下方向において一致する水平面内で前記工具マガジンから前記可動案内部の近辺まで水平に延びる円弧状に形成されていることを特徴とする工作機械。The machine tool according to claim 3,
The spindle is supported by the spindle head so as to rotate on a horizontal axis that coincides with the advancing / retreating direction of the column, and the tool magazine stores a large number of the tools in a horizontal direction perpendicular to the rotation axis of the spindle. The fixed guide portion is formed in an arc shape extending horizontally from the tool magazine to the vicinity of the movable guide portion in a horizontal plane that coincides with the movable guide portion fixed horizontally on the front surface of the column in the vertical direction. A machine tool characterized by
前記ソケット搬送部材は前記工具マガジン上の所定位置に割出されたソケットを前記工具マガジンに対して授受可能でかつ前記ガイドトラック上を移動可能に案内されたソケット保持器からなり、前記搬送部材駆動装置は、前記保持器を前記固定案内部の前記工具マガジン側端部と前記可動案内部側の端部との間で往復動する第1アクチエータと、前記保持器を前記固定案内部の前記可動案内部側の端部とこの可動案内部上の工具交換位置との間で往復動する第2アクチエータとからなることを特徴とする工作機械。The machine tool according to claim 2, 3 or 4,
The socket conveying member comprises a socket holder guided so as to be able to exchange the socket indexed at a predetermined position on the tool magazine with respect to the tool magazine and to be movable on the guide track, and drives the conveying member. The apparatus includes a first actuator that reciprocates the retainer between an end portion of the fixed guide portion on the tool magazine side and an end portion on the movable guide portion side, and the movable portion of the fixed guide portion. A machine tool comprising a second actuator that reciprocates between an end portion on the guide portion side and a tool change position on the movable guide portion.
前記搬送部材駆動装置は前記主軸と平行なガイドレールとこのガイドレール上で走行可能なスライド部材とをさらに含み、前記第1アクチエータが前記工具マガジンに対して前記スライド部材を走行するように設けられた第1流体圧シリンダにより構成され、また前記第2アクチエータが前記スライド部材に対して前記ソケット保持器を移動させるために前記スライド部材と前記ソケット保持器とに結合された第2流体圧シリンダにより構成されていることを特徴とする工作機械。The machine tool according to claim 5,
The transport member driving device further includes a guide rail parallel to the main shaft and a slide member capable of traveling on the guide rail, and the first actuator is provided so as to travel the slide member with respect to the tool magazine. And a second fluid pressure cylinder coupled to the slide member and the socket retainer for moving the socket retainer relative to the slide member. A machine tool characterized by being configured.
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