JPS5843218B2 - 工具貯蔵マガジン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動工具交換装置付工作機械に使用される工具
貯蔵マガジンの改良に関するものである。

本発明の目的は、工具貯蔵マガジン内に閉ループをなし
て枢動可能に設けられた工具ホルダを、必要に応じて互
に異なった２つの角度位置に保持せしめかつ、マガジン
旋回中心に対し大きい角度の位置に保持される工具ホル
ダに大径工具を、マガジン旋回中心に対し小さい角度の
位置に保持される工具ホルダに小径工具を担持せしめる
ことにより、不必要に工具保持間隔を拡げることなく、
マガジンの振り回し径を小さく収めかつ、簡単な構造で
大径工具担持のためのスペースを与えることが出来、寸
た工具貯蔵マガジンを極めてコンパクトに構成すること
を可能ならしめた自動工具交換装置の提供にあり、特に
自動工具交換装置付主軸頭を持つ工作機械に適するもの
である。

上記目的を達成するため、マガジンの旋回中心の周りに
、深さを異にする大径工具案内路と小径工具案内路とを
各々閉ループ状に設け、工具交換準備位置にて両方の案
内路が合流するように設定している。

さらに工具ホルダには、前記案内路に係合して工具ホル
ダを案内する保合部材（本発明の実施例にふ−いてはロ
ーラーが使用されている）を移動可能に設け、工具ホル
ダに装着される工具が大径工具又は小径工具のいずれで
あるかにより、工具自体が持つ選択部材が前記係合部材
を選択的に移動せしめ、もって工具ホルダに装着される
工具に応じた工具案内路に沿って各工具ホルダが案内さ
れるように構成している。

従って、単に工具を工具ホルダに装着するだけで、各工
具に応じた工具案内路が選択されるため、上記目的を達
成するための構造が極めて簡単になる利点がある。

會た、上述の如く、大径工具案内路と小径工具案内路と
を工具交換準備位置にて合流させることにより、工具交
換準備位置に持ち来たされる工具ホルダが、マガジン旋
回中心に対し全て同一角度位置に設定されるため、工具
ホルダの俯仰装置として特殊なものを必要としない利点
が生じる。

さらには、上記した工具案内路の構成により、工具交換
が終了した工具ホルダを全て画一的に同一角度位置に起
立せしめるだけで、その後は、工具貯蔵マガジンの回転
割り出し動作に伴って、各工具ホルダの保合部材が所要
の工具案内路に導入されるため、極めて円滑な工具交換
動作が行なわれる。

以下本発明の工具貯蔵マガジンを装備した自動工具交換
装置付工作機械の実施例を図に従って詳細に説明する。

第１図［ｉ−いてベース１の上面にはコラム案内路２と
テーブル案内路３が設けられ。

コラム案内路２上には、コラム４がＸ軸方向に摺動可能
に載置されている。

テーブル案内路３上には、テーブル５が２軸方向に摺動
可能に載置されている。

コラム４には、側面に主軸頭案内路６が設けられ、案内
路６上には主軸頭７がＹ軸方向に摺動可能に載置され、
主軸頭７には工具主軸８が回転自在に軸承されている。

主軸頭７上には、工具転送装置本体９が、正面から見て
右に傾げて載置され、さらに工具転送装置本体９上には
、工具貯蔵マガジン１０を回転割出し可能に支承したマ
ガジンベース１１が載置されている。

従って次の工具の呼び出し指令が出されると、工具貯蔵
マガジン１０が回転して、所要の工具が装着された工具
ホルダを正面（工具交換準備位置）に割り出し、その位
置で加工完了指令がある１で待機する。

加工完了指令が発せられると、工具ホルダが主軸と平行
な位置（工具交換位置）に傾倒され、工具交換が行なわ
れる。

工具転送装置本体９には、工具転送腕１２が前後動（紙
面に直角方向）並びに旋回可能に設けられ、前記主軸８
の工具と工具交換位置に傾倒された工具ホルダ内の工具
とを同時交換する。

次に工具貯蔵マガジン１０並びに工具転送装置の詳細な
説明を行なう。

第２図に示すように、マガジンベース１１の中央部には
柱１３が立設され。

柱１３には軸受１４を介して円形のマガジンディスク１
５が回転自在に軸承されている。

マガジンディスク１５の下面には歯車１６が取り付けら
れ、駆動モータの回転が歯車１６を介してマガジンディ
スク１５に伝達される。

マガジンディスク１５の外周には、放射状に複数個の支
持腕１７が形成され、支持腕１７には枢動ピン１８が回
転可能に軸承されている。

該支持腕１７ｖｃは、枢動ピン１８を介して工具ホルダ
１９が枢動可能に挟持される。

工具ホルダ１９にはテーパ状の工具挿入孔１９Ａが形成
され、第２図の小径長寸工具Ｔａ又は第８図の大径短寸
工具Ｔｂのテーパ状シャンク部２０が挿入される。

シャンク部２０の後端部には、ツールロック用のプルス
タッド２１が取り付けられているが、大径短寸工具Ｔｂ
のシャンク部２０後端に取り付けられるプルスタッド２
１だげは、第６図に示すように、大径部２１Ａ外周の一
部に切欠き２１Ｂが形成されている。

上記した小径長寸工具としてはボーリングバー、ドリル
、タップ、リーマ等があり、大径短寸工具としては正面
フライスカッタ等がある。

工具ホルダ１９にはその軸線に平行にガイド孔２２が穿
孔され、ガイド孔２２は、その一部が前記工具挿入孔１
９ＡＫ連通している。

ガイド孔２２にはロッド２３が摺動可能に挿入され、ロ
ッド２３の突出端にはローラー２４が軸承されている。

ロッド２３には、工具ホルダ１９を貫通する前記枢動ピ
ン１８が通り抜ける為の長孔２３Ａが削設されている。

枢動ピン１８は、ロッド２３と交差する部分の外周が一
部削り落され、下面１８Ａを形成している。

平面１８Ａとロッド２３の間には、ばね２５が挿入され
、ロッド２３を常時工具ホルダ１９内に引き込む方向に
付勢している。

ロッド２３が最も引っ込んだ位置は、長孔２３Ａの外方
Ｒ部が枢動ピン１８の外周に当接することにより規制さ
れている。

工具ホルダ１９に挿入される工具に応じて、ロッド２３
の出し入れを制御する為、ロッド２３には、前記工具挿
入孔１９Ａ内に突出する突起部２３Ｂが形成されている
。

前記した如く、小径長寸工具Ｔａが工具ホルダ１９の工
具挿入孔１９Ａに挿入されると、第２図に示すように、
プルスタッド２１の大径部２１Ａ端面がロッド２３の突
起部２３Ｂに当接して、ロッド２３を最も突出した位置
に押し出す。

この状態は、ロッド２３先端のローラー２４が、小径工
具案内路（以下実施例においては小径工具案内用溝と称
する）を選択して転動することを意味する。

渣た、大径短寸工具すが工具ホルダ１９の工具挿入孔１
９Ａに挿入されると、第６図に示すように、大径短寸工
具Ｔｂのプルスタッド２１の大径部２１Ａ外周が切欠か
れている為、シャンク部２０の後端面２０Ａがロッド２
３の突起部２３Ｂに当接して、ロッド２３を若干押し出
す。

この状態は、ロッド２３先端のローラー２４が、大径工
具案内路Ｃ以下実施例に釦いては大径工具案内用溝と称
する）を選択して転動することを意味する。

第２図、第３図及び第７図に示すように、マガジンベー
ス１１の上面には、マガジン１０の旋回中心軸に対して
外向きに傾斜Ｃ本発明の実施例にかいては３０度）した
大径工具案内用溝２６が閉ループ状に削設され、大径工
具案内用溝２６の外側には、マガジン１０の旋回中心軸
に対して平行な小径工具案内用溝２７が閉ループ状に削
設されている。

大径工具案内用溝２６と小径工具案内用溝２７の溝幅は
同一で、前記したローラー２４が滑らかに転動するのに
充分な溝幅に設定されている。

ローラー２４の突出位置に応じて、各工具ホルダ１９を
、小径工具案内用溝２７と大径工具案内用溝２６のいづ
れか一方に選択的に案内させる為に、工具ホルダ１９の
枢動中心（枢動ピン１８の中心）から見て、小径工具案
内用溝２７は大径工具案内用溝２６より深く削設されて
いる。

−また、第７図の工具交換準備位置Ｘの両側近傍には、
マガジンベース１１の上面に、大径工具案内用溝２６よ
りも若干内側に、マガジン１０の旋回中心軸に対して外
向きに４５度傾斜した合流溝２８が削設されている。

合流溝２８の溝幅は、前記小径工具案内用溝２７及び大
径工具案内用溝２６と同一であり、溝の深さは、小径工
具案内用溝２７と同一であって、深く形成されている。

図示の如く、小径工具案内用溝２７は、工具交換準備位
置Ｘの両側から、除々に外向きの傾斜角度を増しながら
、合流溝２８に滑らかに合流している。

捷た同様に、大径工具案内用溝２６も、工具交換準備位
置Ｘの両側近傍から、除々に外向きの傾斜角度を増しな
がら、合流溝２８に滑らかに合流している。

従って、大径短寸工具Ｔｂを装着した工具ホルダ１９は
、大径工具案内用溝２６に案内されて、旋回中心軸に対
して外向きに３０度傾斜しているが、マガジンディスク
１５が回転割出しを行なって、工具交換準備位置Ｘに近
づくと、除々に傾斜角度を増し、ローラー２４が合流溝
２８に侵入した時に４５度に傾げられる。

また、小径長寸工具Ｔａを装着した工具ホルダ１９は、
小径工具案内用溝２７に案内されて、旋回中心軸に対し
て平行に保持されているが、マガジンディスク１５が回
転割出しを行なって、工具交換準備位置Ｘに近づくと、
除々に傾斜角度を増し、ローラー２４が合流溝２８に侵
入した時に、前記大径短寸工具Ｔｂの場合と同様［４５
度に傾げられる。

マガジンベース１１の上面の工具交換準備位置Ｘには、
ローラー２４の直径より若干幅の広い半径方向の逃げ溝
２９が削設され、工具交換準備位置Ｘにて工具ホルダ１
９を俯仰させる際、ローラー２４の旋回軌跡が通過する
ようにしている。

工具ホルダ１９の前面には各々プレート３０が取り付け
られ、プレート３０の下部には円柱形の係合突起３０Ａ
が設けられている。

オた、工具転送装置本体９の上面には、工具ホルダ１９
を傾倒した際、主軸軸線と平行な工具交換位置に正確に
位置決めする為の位置決め板３１が取り付けられている
。

位置決め板３１と工具転送装置本体９０間には、主軸軸
線に平行に案内溝３２が取り付けられ、案内棒３２には
、俯仰ブロック３３が主軸軸線と平行に摺動可能に嵌合
されている。

第３図及び第７図に明らかなように、マガジンベース１
１には、俯仰ブロック３３が出入りする為の半径方向の
逃げ溝３４が形成されている。

俯仰ブロック３３の上面には、突起３３Ａ、３３Ｂが形
成され、俯仰ブロック３３は常時は前進端にあって、工
具交換準備位置Ｘに割出された工具ホルダ１９（４５度
傾斜している）の円柱形の係合突起３０Ａを、前記俯仰
ブロック３３の突起３３Ａ。

３３Ｂの間で挟み込んで案内する。

従って、工具交換準備位置Ｘにおいては、合流溝２８は
断ち切られているため、工具ホルダ１９のローラー２４
の案内が無くなるが、その代わりとして、上記した如く
、俯仰ブロック３３上面の突起３３Ａ。

３３Ｂが、その間に円柱形の保合突起３０Ａを挟み込ん
で案内する。

次に俯仰ブロック３３を前後に摺動させる機構について
説明する。

第３図に示すように、工具転送装置本体９には、前記案
内棒３２と平行に摺動可能に駆動棒４５が嵌装され、駆
動棒４５の先端が俯仰ブロック３３にピン止めされてい
る。

工具転送装置本体９と後部カバー４６との間には、駆動
棒４５と平行に第１の軸４７が回転可能に軸承され、第
１の軸４７の下方には、第２の軸４８が回転可能に軸承
されている。

第１の軸４７には円筒形のドラムカム４９がキー止めさ
れ、ドラムカム４９外周には、第４図に示すカム溝４９
Ａが削設されている。

そして、駆動棒４５の後端に取り付けられたカムフォロ
ア４５Ａが、カム溝４９Ａに係合している。

従って、第１の軸４７が回転すると、駆動棒４５は主軸
軸線平行に往復動し、俯仰ブロック３３を前後に駆動す
る。

第３図及び第５図に示すように、第２の軸４８の下方に
は、第２の軸４８に直交する方向にシリンダ５０が形成
され、シリンダ５０にはピストン５１が摺動可能に挿嵌
されている。

ピストン５１には、上下に各々ラック５２Ａ、５２Ｂが
削設されていて、上側のラック５２Ａが、第２の軸４８
に設けられたピニオン４８Ａに噛み合っている。

また第２の軸４８に設げられた歯車４８Ｂが、第１の軸
４７に設けられた歯車４７ＡｖＣ噛み合っている。

従って、ピストン５１の往復動は、第２の軸４８を介し
て第１の軸４７に伝達され、駆動棒４５を往復動させる
。

次に工具転送腕１２について述べると、第２図、第３図
に示すように、前記シリンダ５０の下方には、主軸軸線
に平行に旋回中心軸５３が軸承されている。

旋回中心軸５３は、旋回並びに軸方向に往復動可能で、
その先端部に工具転送腕１２が取り付けられている。

工具転送腕１２０両端には、断面がＶ形で、略半円形の
工具把持部５４が形成されていて、工具フランジ部の■
溝と係合して、工具を把持する。

旋回中心軸５３内には、軸線方向に摺動可能に往復動軸
５９が挿嵌され、往復動軸５９の後部に取り付けられた
ピストン６０が、工具転送装置本体９の後部に取り付け
られたシリンダ６１に挿嵌されている。

従って、往復動軸５９は、ソレノイドバルブ６２を介し
てシリンダ６１の左右側シリンダ室に選択的に供給され
る圧油により、前進並びに後退運動を行なう。

旋回中心軸５３には、旋回中心軸５３の後退端に１いて
前記したピストン５１の下側のラック５２Ｂと噛み合う
ピニオン６４がキー止めされている。

従って、ピストン５１の往復動は、前記した如く駆動棒
４５（第３図）を往復動させて、工具ホルダ１９の俯仰
動作を行なわせると共に、工具転送腕１２を待機位置か
ら把持位置へ９０度旋回させる。

本発明では、工具ホルダ１９の俯仰動作と工具転送腕１
２の旋回動作とが連動して同時に進行するが、工具ホル
ダ１９の工具交換位置への倒し動作の方が早く完了し、
工具が主軸軸線と平行に位置決めされた後に、工具転送
腕１２の工具把持部５４が工具のフランジ部に食い付く
。

即ち第４図に示すように、ドラムカム４９外周のカム溝
４９Ａは、ドラムカム４９の全回転角θ１よりも手前の
θ２の位置でリードが一定の状態になっているから、工
具転送腕１２が寸だ旋回中に、駆動棒４５はその後退運
動を完了し、リード一定のカム溝４９Ａに沿って停止状
態を保つ。

工具転送装置本体９には、その前側に、前記シリンダ５
０と平行［１８０度旋同周のシリンダ６５が形成され、
シリンダ６５にはピストン６６が摺動可能に挿嵌されて
いる。

ピストン６６には、ラック６６Ａが削設されていて、旋
回中心軸５３が前進端に来た時、ピニオン６４と噛み合
う。

後側のラック５２Ｂから前側のラック６６Ａにピニオン
６４を円滑に受は渡す為に、第５図に示すように旋回中
心軸５３に隣接してガイドバー６７が設けられている。

ガイドバー６７には、ピニオン６４の歯と噛み合う長い
１本の歯６７Ａが、旋回中心軸５３に平行に削設されて
いる。

旋回中心軸５３の前進端並びに後退端で、ピニオン６４
がラック５２Ｂ又は６６Ａに噛み合っている時には、ガ
イドバー６７の歯６７にはピニオン６４の歯から完全に
離れているが、旋回中心軸５３が若干前進又は後退する
と、ピニオン６４の歯と噛み合って、ピニオン６４の円
滑な受は渡しと、旋回中心軸５３の回り止め作用とを行
なう。

本発明の工具貯蔵マガジンは以上のように構成され、次
のように動作する。

動作の始めには、第２図に示すように、ソレノイドパル
プ６２のソレノイドＳ Ｑ Ｌ−Ａが付勢され、５ＱＬ
−Ｂは消勢されていて、往復動軸５９はその後退端にあ
る。

オた俯仰ブロック３３はその前進端にある。

工具の呼び出し指令が発せられると、マガジンディスク
１５が回転割出しを行なって、所要の工具を装着した工
具ホルダ１９を工具交換準備位置Ｘに割出す。

割出された工具は４５度に傾げられ、俯仰ブロック３３
上面の突起３３Ａ、３３Ｂが、割出された工具ホルダ１
９の円柱形の保合突起３０Ａを挟み込んで保持し、工具
交換指令が発せられる１で、この状態で待機する。

工具主軸８に挿着された工具による加工が完了して、工
具交換指令が発せられると、ピストン５１が作動して、
上側のラック５２Ａにより、第２の軸４８を介して第１
の軸４７を回転させ、ドラムカム４９により駆動棒４５
を後退運動させる。

同時に下側のラック５２Ｂがピニオン６４を回転させる
から、工具ホルダ１９の倒し動作と、工具転送腕１２の
第１図に示す待機位置から把持位置への旋回動作とが連
動重合して同時に進行する。

工具ホルダ１９が主軸軸線と平行な工具交換位置に位置
決めされた直後に、工具転送腕１２両端の工具把持部５
４が、各々工具ホルダ１９と工具主軸８中の工具のフラ
ンジ部に食い付く。

次に工具主軸８中の工具のクランプを解除せしめると共
に、旋回中心軸５３を前進させて、工具主軸８並びに工
具ホルダ１９から工具を同時に抜き出す。

前進端で工具転送腕１２を１８０度旋開きせた後、旋回
中心軸５３をその後退端１で後退させ、主軸８及び工具
ホルダ１９へ新旧工具を入れ替えて挿入する。

この時、工具ホルダ１９に挿入された工具が、大径短寸
工具Ｔｂか小径長寸工具Ｔａかに応じて、ローラー２４
の突出位置が変わる。

往復動軸５９がその後退端！で後退すると、工具主軸８
中の工具のクランプ動作が行なわれると共に、後側のピ
ストン５１が前とは逆方向に作動して、上側のラック５
２Ａにより第２の軸４８を介して、ドラムカム４９を回
転させ、駆動棒４５を前進させる。

同時に下側のラック５２Ｂがピニオン６４を前とは逆方
向に回転させるから、工具ホルダ１９の起し動作と、工
具転送腕１２の把持位置から待機位置への旋回動作とが
連動重合して同時に進行する。

但し、第４図に示すように、カム溝４９Ａは初期段階に
訃いてはリードが無いから、１ず最初に工具転送腕１２
が旋回して工具フランジ部から離れ、工具ホルダ１９を
起しても工具転送腕と干渉しない角度だけ工具転送腕１
２が旋回してから、工具ホルダ１９の起し動作が行なわ
れる。

工具転送腕１２が待機位置に戻り、工具ホルダ１９が４
５度に起立せしめられて、工具交換動作の終了が確認さ
れると、工具主軸８に挿入された新工具による加工が開
始される。

次に再び工具の呼び出し指令が発せられると、マガジン
ディスク１５が回転割出しを行なう。

従って、仮に今工具ホルダ１９に挿入された工具が大径
短寸工具Ｔｂだった場合には、ローラー２４は引っ込ん
だ位置に有り、マガジンディスク１５０回転につれて、
工具ホルダ１９は除々に起立し、最終的には大径工具案
内用溝２６に案内されて３０度の起立状態に保持される
。

また、工具ホルダ１９に挿入された工具が小径長寸工具
Ｔａだった場合には、ローラー２４は最も突出した位置
に有り、マガジンディスク１５０回転につれて、工具ホ
ルダ１９は除々に起立し、最終的には小径工具案内用溝
２７に案内されて、マガジン１０の旋回中心軸に対して
平行に保持される。

本発明の実施例にかいては、大径工具案内用溝２６は外
向きに３０度傾斜し、小径工具案内用溝２７はマガジン
１０の旋回中心軸に対して平行に設定されているが、こ
れら谷溝の傾きの度合は本発明の実施例に限定されるも
のではなく、使用される工具の径や長さに応じて最も適
切な角度を採用し得るものである。

オた合流溝２８の傾斜角度も必要に応じて任意に決定さ
れるべきものであり、例えば、合流溝２８の傾斜角度を
大径工具案内用溝２６又は小径工具案内用溝２７と同一
にしたり、合流溝２８の傾斜角度を更に犬きくしたりす
ることも可能である。

また、本発明の実施例に釦いては、大径工具案内用溝２
６と小径工具案内用溝２７の選択を、その溝の深さによ
って決定しているが、この実施例に限定されるものでは
なく、例えば溝の合流位置に切換え装置を設け、工具に
応じて切換え装置を選択的に作動させて、所要の案内用
溝に導入させることも可能であるし、さらには、小径工
具用と大径工具用の案内溝の溝幅を変え、該溝を転動す
る大小のローラーを選択することによっても可能である
。

以上述べた如く、本発明は実施例に示された溝成に限定
されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発
明の技術思想を逸脱しない範囲内での変更は予期される
ところである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の工具貯蔵マガジンを装備した自動工具
交換装置付工作機械の全体正面図、第２図は、工具ホル
ダが工具交換準備位置にある時の工具貯蔵マガジンの縦
断面図、第３図は、工具ホルダを工具交換位置に倒した
時の工具貯蔵マガジンの縦断面図、第４図はドラムカム
の展開図、第５図は第２図のＡ−Ａ断面図、第６図は太
径短寸工具Ｔｂを挿入した工具ホルダの縦断面図、第７
図はマガジンベースの部分平面図である。 図［ｉ−いて ７・・・主軸頭、８・・・工具主軸、９
・・・工具転送装置本体、１０・・・工具貯蔵マガジン
、１１・・・マガジンベース、１２・・・工具転送腕、
１９・・・工具ホルダ、Ｔａ・・・小径長寸工具、Ｔｂ
・・・太径短寸工具、２３・・・ロッド、２４・・・ロ
ーラー、２６・・・大径工具案内用溝、２Ｔ・・・小径
工具案内用溝、２８・・・合流溝、３３・・・俯仰ブロ
ック、４９・・・ドラムカム、５１・・・ピストン、５
９・・・往復動軸、６４・・・ピニオン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数個の工具を閉ループ状に保有せしめた工具貯蔵
   マガジンに釦いて、該工具貯蔵マガジンを支持するため
   のマガジンベースと、該マガジンベースに旋回割出し可
   能に設けられた回動体と、該回動体に閉ループをなして
   それぞれ前記割出し方向に対し直角方向に枢動可能に配
   設され工具を担持するための複数個の工具ホルダと、前
   記回動体の旋回中心軸に対し大きい角度で外方へ前記工
   具ホルダを保持すべく前記マガジンベースに回動体の旋
   回中心の周りに閉ループ状に設けられた大径工具案内路
   と、前記回動体の旋回中心軸に対し前記大径工具に比し
   小さい角度で前記工具ホルダを保持すべく前記マガジン
   ベースに回動体の旋回中心の周りに閉ループ状に設けら
   れ前記大径工具案内路と深さを異にする小径工具案内路
   とを設け、前記大径工具案内路と小径工具案内路とを工
   具交換準備位置にて合流せしめ、さらに前記工具ホルダ
   には前記案内路に係合して工具ホルダを案内する係合部
   材を前記溝の深さ方向に移動可能に設け、工具が工具ホ
   ルダに装着されたとき工具自体が持つ選択部材に係合さ
   れる前記係合部材を溝の深さに応じて選択的に移動せし
   め、もって工具ホルダに装着される工具に応じた案内路
   に沿って各工具ホルダが案内されるようにしたことを特
   徴とする工具貯蔵マガジン。