JP6886166B2 - 工具交換装置及び交換方法 - Google Patents
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Description
本発明は、工作機械に用いられる工具交換装置に関し、特に工具長の長い長尺工具（ロングツール）に適した工具交換装置及び交換方法に係る。
旋盤、複合加工機等の工作機械においては、複数の工具が用いられることから自動工具交換装置（ＡＴＣ）と工具マガジンとからなるＡＴＣユニットが設けられている。
しかし、ＡＴＣユニットにおける工具マガジンは多くの工具を確保するために収容できる工具長に制限がある場合が多い。
これに対して長尺ワークの加工に対応するために工具長の長い長尺工具が必要となる場合があり、これに適した工具交換装置を検討した結果、本発明に至った。
しかし、ＡＴＣユニットにおける工具マガジンは多くの工具を確保するために収容できる工具長に制限がある場合が多い。
これに対して長尺ワークの加工に対応するために工具長の長い長尺工具が必要となる場合があり、これに適した工具交換装置を検討した結果、本発明に至った。
特許文献１には、工具を横たえた状態で位置決め保持する、ほぼ水平面内に延びる工具支持プレートからなる工具交換装置を開示する。
しかし、同公報に開示する構造は、長尺工具が横方向に移動するものであり、広い収容スペースが必要となり省スペース化が困難である、
しかし、同公報に開示する構造は、長尺工具が横方向に移動するものであり、広い収容スペースが必要となり省スペース化が困難である、
本発明は、長尺工具を少ないスペースにて収容可能であり、長さの異なる工具にも対応可能な工具交換装置及びその交換方法の提供を目的とする。
本発明に係る工具交換装置は、長尺工具を保持手段にて長手方向に収容保持する工具保持部材と、前記工具保持部材を長手方向にスライド支持したベース部材と、前記工具保持部材の位置をスライド制御する制御手段とを備えた工具交換ユニットからなることを特徴とする。
ここで、前記工具交換ユニットを長手方向に平行に複数備えることができる。
このように長尺工具を長手方向にスライド可能に保持したので、工具交換装置の収容部の省スペース化を図ることができる。
また、スライド制御を自動制御することで自動工具交換装置となる。
ここで、前記工具交換ユニットを長手方向に平行に複数備えることができる。
このように長尺工具を長手方向にスライド可能に保持したので、工具交換装置の収容部の省スペース化を図ることができる。
また、スライド制御を自動制御することで自動工具交換装置となる。
本発明において、前記保持手段は、一対のクランプアームの上部側に上部が開口した工具の挟持部を有し、前記工具の挟持部は工具を挟持する方向に付勢されていてもよい。
ここで、工具の保持手段は１つの工具に対して１つでも複数でもよい。
１つの保持手段にすると工具の長さに関係なく用いることができる。
本発明に係る工具交換装置は一般的な標準長さの工具に対しても対応可能であり、工具長さが３００ｍｍ以上のロングツールに対応可能である。
ここで、工具の保持手段は１つの工具に対して１つでも複数でもよい。
１つの保持手段にすると工具の長さに関係なく用いることができる。
本発明に係る工具交換装置は一般的な標準長さの工具に対しても対応可能であり、工具長さが３００ｍｍ以上のロングツールに対応可能である。
本発明において、加工エリアと加工エリア以外に区切るシャッターを有し、前記工具交換ユニットは加工エリア以外に設けられていてもよい。
このようにすると、加工に供しない工具は加工エリア以外の場所に位置し、切粉等がかかることがない。
また、加工エリア以外に戻された工具にエアーブローする手段を備えてもいい。
このようにすると、加工に供しない工具は加工エリア以外の場所に位置し、切粉等がかかることがない。
また、加工エリア以外に戻された工具にエアーブローする手段を備えてもいい。
上記のような工具交換装置を用いると、工具軸を旋回可能に取り付けた刃物台の移動を制御することで自動制御による工具交換方法となる。
例えば、前記シャッターを開くステップと、前記複数の工具交換ユニットから必要な工具を保持している工具交換ユニットを選択するステップと、前記選択された工具交換ユニットの工具保持部材を長手方向に前進させた状態で刃物台を前記工具側に移動させて当該刃物台に有する工具軸に前記工具のシャンクをチャックさせるステップと、
前記刃物台を上昇させて工具を前記挟持部から離脱させるステップとを有するようにしてもよい。
この場合に、各工具交換ユニットに工具がクランプされているか否かの確認センサーを取り付けてもよい。
例えば、前記シャッターを開くステップと、前記複数の工具交換ユニットから必要な工具を保持している工具交換ユニットを選択するステップと、前記選択された工具交換ユニットの工具保持部材を長手方向に前進させた状態で刃物台を前記工具側に移動させて当該刃物台に有する工具軸に前記工具のシャンクをチャックさせるステップと、
前記刃物台を上昇させて工具を前記挟持部から離脱させるステップとを有するようにしてもよい。
この場合に、各工具交換ユニットに工具がクランプされているか否かの確認センサーを取り付けてもよい。
本発明に係る工具交換装置は、長尺工具を長手方向にスライド制御可能に保持したので、工具のシャンク側を工作機械の加工エリア内に突出させた状態で工具軸を用いて直接的に引取り、引渡しができる。
これにより工作機械の空間スペース、例えば複合加工機のワークをチャックする主軸の周囲等の空間部に本発明に係る工具交換装置を配設でき、省スペースで高効率である。
これにより工作機械の空間スペース、例えば複合加工機のワークをチャックする主軸の周囲等の空間部に本発明に係る工具交換装置を配設でき、省スペースで高効率である。
本発明に係る工具交換装置の構造例を以下、図面に基づいて説明するが本発明はこれに限定されない。
図１に工具交換装置１０の外観図を示す。
図１は工具交換ユニットを３基、平行に配設した例であり、その数に制限はない。
各工具交換ユニットは共通する符号にて説明する。
工具交換ユニットはベース部材１１に長手方向にスライド制御された工具保持部材１２を取り付けてある。
工具保持部材１２の前側端部に工具Ｔを保持する保持手段として、クランプ１４を取り付けてある。
図１は工具交換ユニットを３基、平行に配設した例であり、その数に制限はない。
各工具交換ユニットは共通する符号にて説明する。
工具交換ユニットはベース部材１１に長手方向にスライド制御された工具保持部材１２を取り付けてある。
工具保持部材１２の前側端部に工具Ｔを保持する保持手段として、クランプ１４を取り付けてある。
本実施例では、スライド機構としてＬＭレール１１ａとＬＭブロック１２ａとからなるＬＭガイドを採用し、エアシリンダー１３のロッド１３ａを工具保持部材１２の後端部に連結した例になっている。
工具保持部材１２は上部側に両側からブラケット１７ａ〜１７ｃを立設し、上部にケース部１７を設けて、ケース部１７の下側の空間部に工具Ｔを収容する例になっている。
このケース部１７の内部には、工具Ｔの有無を感知するセンサー部１８及びエアーブローノズル等が配設されている。
従って、これらのケーブルや配管類を移動保持するのに屈曲性架台１５にてケース部１７と連結してある。
屈曲性架台としては、例えばケーブルベア（登録商標）を用いることができる。
屈曲性架台１５には近接ドック１６が取り付けられていて、図示を省略した近接スイッチにより、前進位置と後退位置が制御されている。
なお、屈曲性架台１５の下側端部は図示を省略したブラケットにて固定されている。
ここで、感知センサー１８は工具が保持されているか否かをチェックするためのものであり、エアーブローノズルは工具交換ユニット内に戻された工具をエアーブローし、切粉等を除去するためのものである。
工具保持部材１２は上部側に両側からブラケット１７ａ〜１７ｃを立設し、上部にケース部１７を設けて、ケース部１７の下側の空間部に工具Ｔを収容する例になっている。
このケース部１７の内部には、工具Ｔの有無を感知するセンサー部１８及びエアーブローノズル等が配設されている。
従って、これらのケーブルや配管類を移動保持するのに屈曲性架台１５にてケース部１７と連結してある。
屈曲性架台としては、例えばケーブルベア（登録商標）を用いることができる。
屈曲性架台１５には近接ドック１６が取り付けられていて、図示を省略した近接スイッチにより、前進位置と後退位置が制御されている。
なお、屈曲性架台１５の下側端部は図示を省略したブラケットにて固定されている。
ここで、感知センサー１８は工具が保持されているか否かをチェックするためのものであり、エアーブローノズルは工具交換ユニット内に戻された工具をエアーブローし、切粉等を除去するためのものである。
図３に工具の保持手段（クランプ）の構造例を示す。
左右一対のクランプアーム１４ａ，１４ａを上部が開口した状態で図示を省略したブラケットに、軸部１４ｂ，１４ｂを用いて回動自在に取り付けてあり、バネ材１４ｃにより上部の開口部が狭くなる方向に付勢してある。
これにより工具Ｔが横方向に位置した状態のまま下降すると、図３（ｂ）のように工具Ｔの外周部に押圧されて挟持部１４ｄ，１４ｄの間が開く。
さらに下降させると図３（ｃ）に示すように工具Ｔの側部が、円弧状の挟持部１４ｄ，１４ｄの間に挟持され、工具Ｔが保持される。
なお、工具Ｔを取り外すには逆の工程を行う。
左右一対のクランプアーム１４ａ，１４ａを上部が開口した状態で図示を省略したブラケットに、軸部１４ｂ，１４ｂを用いて回動自在に取り付けてあり、バネ材１４ｃにより上部の開口部が狭くなる方向に付勢してある。
これにより工具Ｔが横方向に位置した状態のまま下降すると、図３（ｂ）のように工具Ｔの外周部に押圧されて挟持部１４ｄ，１４ｄの間が開く。
さらに下降させると図３（ｃ）に示すように工具Ｔの側部が、円弧状の挟持部１４ｄ，１４ｄの間に挟持され、工具Ｔが保持される。
なお、工具Ｔを取り外すには逆の工程を行う。
次に図２に基づいて刃物台２０の工具軸２１に工具を引き渡す工程を説明する。
図２は、工具交換ユニットのケース部１７，ブラケット１７ａ〜１７ｃ及び屈曲性架台１５等の表示を省略し、工具の動きのみを表示した。
工具軸２１は工具Ｔをチャックし、機械加工に供するものであり、刃物台２０に旋回制御された状態で取り付けられている。
刃物台２０は加工エリアにおいて、直交座標Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向に移動制御されている。
工具交換装置１０は加工以外のエリア３０とシャッター３１にて区切られている。
図２（ａ）に示すように工具軸２１の接近動作と連動してシャッター３１が開き、エアシリンダー１３の作動により工具保持部材１２が所定の前進位置まで前進する。
この状態で図２（ｂ）に示すように工具軸２１が工具のシャンクをチャックする。
次に図２（ｃ）に示すように刃物台２０が上昇すると工具Ｔがクランプ１４から外れる。
これにより、図２（ｄ）に示すように工具Ｔが工具軸２１に引き渡される。
なお、工具軸２１から工具Ｔを工具交換装置に戻す場合には、これとは逆の工程を経ることになる。
図２は、工具交換ユニットのケース部１７，ブラケット１７ａ〜１７ｃ及び屈曲性架台１５等の表示を省略し、工具の動きのみを表示した。
工具軸２１は工具Ｔをチャックし、機械加工に供するものであり、刃物台２０に旋回制御された状態で取り付けられている。
刃物台２０は加工エリアにおいて、直交座標Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向に移動制御されている。
工具交換装置１０は加工以外のエリア３０とシャッター３１にて区切られている。
図２（ａ）に示すように工具軸２１の接近動作と連動してシャッター３１が開き、エアシリンダー１３の作動により工具保持部材１２が所定の前進位置まで前進する。
この状態で図２（ｂ）に示すように工具軸２１が工具のシャンクをチャックする。
次に図２（ｃ）に示すように刃物台２０が上昇すると工具Ｔがクランプ１４から外れる。
これにより、図２（ｄ）に示すように工具Ｔが工具軸２１に引き渡される。
なお、工具軸２１から工具Ｔを工具交換装置に戻す場合には、これとは逆の工程を経ることになる。
１０ 工具交換装置
１１ ベース部材
１２ 工具保持部材
１３ シリンダー
１４ クランプ
１１ ベース部材
１２ 工具保持部材
１３ シリンダー
１４ クランプ
Claims (2)
- 工具交換ユニットを長手方向に平行に複数基配設してあり、
前記各工具交換ユニットは、長尺工具を保持手段にて長手方向に収容保持する工具保持部材と、
前記工具保持部材を長手方向にスライド支持したベース部材と、
前記工具保持部材の位置をスライド制御する制御手段とを有し、
加工エリアと加工エリア以外に区切るシャッターを有し、
前記各工具交換ユニットは加工エリア以外に設けられ、
前記保持手段は、一対のクランプアームの上部側に上部が開口した工具の挟持部を有し、
前記工具の挟持部は工具を挟持する方向に付勢されていることを特徴とする工具交換装置。 - 請求項１記載の工具交換装置を用いた工具の交換方法であって、
前記シャッターを開くステップと、
前記複数の工具交換ユニットから必要な工具を保持している工具交換ユニットを選択するステップと、
前記選択された工具交換ユニットの工具保持部材を長手方向に前進させた状態で刃物台を前記工具側に移動させて当該刃物台に有する工具軸に前記工具のシャンクをチャックさせるステップと、
前記刃物台を上昇させて工具を前記挟持部から離脱させるステップとを有することを特徴とする工具の交換方法。
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