JPS61103745A - 工作機械の自動工具交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「 本発明は工作機械の自動工具交換装置に関するものであ
り、更に詳しくは、工具収納用マガジンならびに工作機
械の主軸との工具交換動作を単一のカム機構によって為
し得るようにした、構造の簡易性と作動の確実性に優れ
た工作機械の自動工具交換装置に関するものである。

止迷９且亘 マシニングセンター等の工作機械の主軸に、ワークの加
ニブログラムに従って選択された工具を供給する目的で
、種々の型式の自動工具交換装置が開発されている。而
して在来の自動工具交換装置は、何れも共通する作動原
理として、工具収納用マガジン側ならびに工作機械の主
軸側に於ける交換工具の受は渡し動作を該自動工具交換
装置のマガジン側および工作機械側に組込まれた多数組
の油圧シリンダ機構によって実行するように構成されて
いる。従って、主軸側およびマガジン側に於ける工具交
換動作の精度を向上させるためには該自動工具交換装置
に組込まれた多数個の油圧シリンダ機構が正確に同調し
ていることが必要であり、同調不良の場合には工具の受
は渡し動作そのものが不正確になり、ワーク加工ライン
の生産性が大幅に低下する。

・　（°シよ“と　る。占 上記の如く自動工具交換装置が、工作機械の主軸側なら
びに工具収納マガジン側に個別配置された多数組の油圧
シリンダ機構から構成されている場合には、該自動工具
・交換装置の構造が複雑化し実用上満足し得る作動精度
の維持が困難になる外、自動工具交換装置の製造コスト
低減に対しても悪影響が生じる。

本発明の主要な目的は、在来の自動工具交換装置に認め
られた上記の如き不都合を解消し得る、構造の簡易性と
作動の確実性を備えた、マシニングセン、ター等の工作
機械用の自動工具交換装置を提供することにある。

ロ　　　　　　るための 斯かる目的に鑑みて本発明は、工具収納用マガジン（１
）と、工作機械の主軸（２）との間に位置して、前記マ
ガジン（１）と主軸（２）との間で工具（３）の交換動
作を行う自動工具交換装置（ＡＴＣ）であうで、該自動
工具交換装置の本体静止部分（４）に装着された枢軸（
５）を回転中心として所定角度旋回往復動する旋回ブラ
ケット　（６）と、工具把持爪（７）とカムフォロア（
８）とを有し前記旋回ブラケット（６）に対してスライ
ド可能に配設されたスライドブラケット（９）と、前記
自動工具交換装置（ＡＴＣ）の本体静止部分（４）に固
着されたカム本体（１０）とからなり、上記カムフォロ
ア（８）とカム本体（１ｏ）に設けられたカムｍ　（１
１）との嵌合によって、前記旋回ブラケット（６）との
共働下に前記スライドブラケット（９）の移動軌跡を規
制し得るように構成した工作機械の自動工具交換装置を
第１の要旨とするものである。

本発明は更に、工具収納用マガジン（１）と、工作機械
の主軸（２）との間に位置して、前記マガジン（１）と
主軸（２）との間で工具（３）の交換動作を行う自動工
具交換装置（ＡＴＣ）であって、該自動工具交換装置の
本体静止部分（４）に装着された枢軸（５）を回転中心
として所定角度旋回往復動する旋回ブラケット（６）と
、工具把持爪（７）とカムフォロア（８）とを有し前記
旋回ブラケット（６）に対してスライド可能に配設され
たスライドブラケット（９）と、前記自動工具交換装置
（ＡＴＣ）の本体静　　　　゛正部分（４）に固着され
たカム本体（１０）と、前記旋回ブラケット（６）側に
シリンダ（１２）の基端部を、またスラ・ｆドブラケッ
ト　（９）側にピストンロッド（１３）の先端部を固着
してなる流体圧シリンダ機構（１４）　とからなり、該
流体圧シリンダ機構によって、前記スライドブラケット
（９）に旋回ブラケット（６）の案内面（１５）に沿う
押し引き動作を生起させると共に、上記カム本体（１０
）に設けられたカム溝（１１）の両端開口部（１６）、
（１７）に於いて、該カム溝に対するカムフォロア（８
）の移動軌跡を規制し得るように構成した工作機械の自
動工具交換装置を第２の要旨とするものである。

ス呈孤 第１図は本発明装置の要部構造を例示する正面図であり
、第２図はその平面図である。また第３図は本発明装置
の作動状態の模式的な説明図である。

これらの図面に於いて自動工具交換装置（ＡＴＣ）は、
工具収納用マガジン（１〉と、工作機械、例えばマシニ
ングセンタの主軸（２）との間に位置して、工具収納用
マガジン（１）から使用予定工具（３）を主軸（２）に
、また主軸（２）から使用済み工具（３゛）を工具収納
用マガジン（１）に供給するように工具交換動作を行う
ものである０本発明に係る自動工具交換袋！　（ＡＴＣ
）は、ワーク加工ライン近傍の適当な位置に本体静止部
分（４）が据付けられており、該本体静止部分には旋回
ブラケット（６）を回転自在に２　　　　　　支持する
垂直軸（５）が固着されている。スライドブラケット（
９）は、旋回ブラケット（６）の案内面（１５）に沿っ
てスライド可能に取付けられた滑動部材であって、前記
旋回ブラケット（６）の回動時に案内面（１５）に沿っ
て直線移動しながら前記垂直軸（５）を回転中心として
旋回ブラケット（６）に対し相対移動し得るように、前
記本体静止部分（４）に固着されたカム本体（１０）の
カム溝（１１）内に嵌まり込むカムフォロア（８）を備
えている。スライドブラケット（９）はまた、その前面
に、使用予定工具（３）と使用済み工具（３゛）とに交
換動作を伝達するための工具把持爪（７）を備えた工具
交換アーム（１８）を旋回自在に装着している。

一方、本発明の好ましい実施態様に於いては、旋回ブラ
ケット（６）とスライドブラケット（９）とは、該旋回
ブラケット側にシリンダ（１２）の基端部を、またスラ
イドブラケット側にピストンロッド（１３）の先端部を
固着してなる第１の流体圧シリンダ機構、例えば油圧シ
リンダ機構（１４）によって相対変位自在に接続さ　　
　　　　１れている。而して上記何れの実ｆｉ！態様に
於いても、第２の油圧シリンダ機構（１９）によって回
転駆動される旋回ブラケット（６）の移動径路には、前
記第１の油圧シリンダ機構（１４）によるカムフォロア
（８）の押圧方向を切替えるための信号発生装置として
、例えばリミントスイッチ（２０）が前記本体静止部分
（４）に固着された状態で配置されている。また旋回ブ
ラケット（６）の側胴部には、前記案内面（１５）に沿
うスライドブラケット（９）の移動の開始位置と停止位
置を規定するためのストッパとして機能する調整螺子機
構（２１）が設けられている。

以下、本発明装置の作動状態を主として第３図に基づい
て説明する。先づ第３図（Ａ）に示すマガジン側工具交
換準備位置に於いて旋回ブラケット（６）およびスラー
Ｃドブラケット（９）は、工具交換アーム（１８）の一
方の工具把持爪（７）に使用予定工具（３）を把持した
状態でマシニングセンタへの工具供給指令を待っている
。図示しない制御回路からワークの加ニブログラムに基
づく工具供給指令が発信されると、第２の油圧シリンダ
機構（１９）のシリンダに形成された一方の油室（図示
省略）内へ高圧の油が導入され、旋回ブラケット（６）
には、枢軸（５）を回転中心とする反時計方向への回転
運動が生起するが、このとき前記第１の油圧シリンダ機
構（１４）の一方の油室（図示省略）内には、前記ピス
トンロッド（１３）をシリンダ（１２）から突出させる
ように系外の油圧源から高圧の油が導入される。このた
め旋回ブラケット（６）とスライドブラケット（９）と
の間には相対滑り運動が発生し、スライド可能ケ７）（
９）の上面に回転自在に軸支されたカムフォロア（８）
は、前記カムｍ　　（１１）の第１の開口部（１６）か
ら該カム溝（１１）の内部に進入する。従って、旋回運
動の前半に於いては、カムフォロア（８）はカム溝（１
１）の外側壁面に押付けられた状態でカム溝（１１）内
を移動する。この後、第３図（Ｂ）に示すように旋回ブ
ラケット（６）が約４５°回転した時点で、該旋回ブラ
ケット（６）の側胴部に設けられた図示しない押圧片が
前記リミットスイッチ（２０）のアクチェエータを押し
、前記第１の油圧シリンダ機構（１４）への高圧油の流
路を切替える。即ち、反時計方向旋回運動の後半に於い
ては、第１の油圧シリンダ機構（１４）のピストンロッ
ド後退側油室（図示省略）内に高圧の油が流入するよう
に高圧油の流路が切替えられ、カムフォロア（８）はカ
ム溝（１１）の内側壁面に押付けられた状態でカム１！
　（１１）内を移動し、第２の開口部（１７）からカム
溝（１１）外へ脱出する。即ち、カムフォロア（８）は
、カム溝（１１）の開口端（１７）で不感帯を形成する
ことなく主軸側の工具交換準備位置に到達する。第３図
（Ｃ）は、カムフォロア（８）がカム＠　（１１）外へ
脱出した直後の旋回ブラケット（６）、スライドブラケ
ット（９）ならびにカムフォロア（８）の相対位置を示
すものであり、この状態に於いて、旋回ブラケット（６
）ならびにスライドブラケット（９）は、第３図（Ａ）
に示す位置と約９０’の位相角を保ち、使用予定工具（
３）の軸線方向を工作機械の主軸（２）と平行に指向さ
せた主軸側工具交換準備位置を与えられる。この主軸側
工具交換準備位置への移動経路に於いて、スライドブラ
ケット（９）は、第３図（Ａ）および第３図（Ｂ）に示
す状態と同じく、旋回ブラケット（６）の案内面（１５
）に沿う滑り移動と、カムフォロア（９）とカムｉ　（
１１）との保合によってその移動軌跡が規制されている
。従って本発明によれば、在来装置に比較して、工具交
換に要する回転部材の回転半径を大幅に短縮することが
できる。旋回ブラケット（６）およびスライドブラケッ
ト（９）が第３図ＣＧ＞に示す主軸側工具交換準備位置
に到達し、カムフォロア（８）がカム溝（１１）の第２
の開口部（１７）から脱出した状態に於いて、図示しな
い制御回路から発信された前記工具供給指令に基づ（工
作機械、例えばマシニングセンタへの使用予定工具（３
）の供給動作が開始される。即ち、該工具供給指令に基
づき前記第１の油圧シリンダ機構（１４）への高圧の油
の流路が再度切替えられ、前記ピストンロッド（１３）
の突出により第１図に於いて矢印（Ａ）で示すように、
揺動レバー（２２）がビン（２３）を回転中心として首
振り運動する。従って、スライドブラケット（９）なら
びに工具交換アーム（１８）は、その相対位置を変化せ
しめることなく案内面（１５）に沿ってスライドし、マ
シニングセンタの主軸（２）に接近する。前記使用予定
工具（３）の供給指令は、同時に工具交換アーム（１８
）を前記案内面（１５）と直交する方向に移動させる第
３の油圧シリンダ機構（図示省略）ならびに工具交換ア
ーム（１８）の回転駆動装置（２４）にも伝達されるか
ら、自動工具交換装置（ＡＴＣ）とマシニングセンタの
主軸との間で、使用予定工具（３）と使用済み工具（３
″）とは、常法に従って予め設定されたワーク加ニブロ
グラムに適応するように自動交換される。

マシニングセンタの主軸（２）側での工具交換動作が終
了した後、図示しない制御回路から工具収納用マガジン
（１）への復帰指令が発信される。この指令に基づき前
記第１の油圧シリンダ機構（１４）への高圧の油の流路
が再度切替えられ、前記ピストンロッド（１３）が後退
し、揺動レバー（２２）が第１図に於いて矢印（Ｂ）で
示すようにビン（２３）を回転中心として首１辰り運動
する。従って、スライドブラケット（９）ならびに工具
交換アーム（１日）は、その相対位置を変化せしめるこ
とな（、案内面（１５）に沿ってスライドし、カム溝（
１１）の開口端（１７）　　　　　　’に接近する。前
記スライドブラケット（９）ならびに旋回ブラケット（
６）が、カム溝（１１）の開口＃　（１７）近傍の主軸
側工具交換準備位置に復帰したとき、スライドブラケッ
ト（９）には、カムフォロア（８）を前記開口端（１７
）からカム溝（工１）内に進入させる押圧力が作用して
いる。従ってカムフォロア（８）はカム溝（１１）の内
側壁面に押付けられ、該カム溝の開口端（１７）で不感
帯を形成することなくカム溝（１１）との係合を再開す
る。この状態で前記第２の油圧シリンダ機構（１９）へ
の高圧油の流路を復帰側に切替え、旋回ブラケ７）（６
）に枢軸（５）を回転中心とする時計方向の回転運動を
生起せしめる。これ番こよって、旋回ブラケット（６）
とスライドブラケット（９）とは、案内面（１５）に沿
って滑り係合しながらカム４（１１）の他方の開口端（
１６）に開力１って回動する。この復帰径路の途中で、
旋回ブラケット（６）の側胴邪に設けられた図示しない
押圧片が前記リミットスイッチ（２０）のアクチェエー
タを押し、第１の油圧シリンダ機構（１４）　−・の流
路を切替える。即ち、マガジン側工具交換準備位置へ復
帰する時計方向旋回運動の後半に於いては、カムフォロ
ア（８）はカムｉ　（１１）の外壁面に押付けられた状
態でカムｍ　（１１）内を移動し、前記開口端（１６）
の近傍のマガジン側工具交換位置に接近する。斯くして
カムフォロア（８）は、第３図（Ａ）に示すようにカム
溝（１１）の開口端（１６）で不感帯を形成することな
く前記マガジン側工具交換位置に到達する。

旋回ブラケット（６）ならびにスライドブラケット（９
）は、マガジン側工具交換位置に於いでも、前記主軸側
工其交換位置に於ける工具交換動作と同様の要領に従っ
て、工具把持爪（７）と工具収納用マガジン（１）との
間で新旧工具を交換し、以後予めインプットされたワー
クの加ニブログラムにＵＬって上記工具交換動作を繰返
す。

血皿立洟展 以上の説明に明らかな如く、本発明に於いては、自動工
具交換装置の本体静止部分に固着されたカム板のカム溝
に、スライドブラケフＩ・に装着されたカムフォロアを
係合させると共に、該スライドブラケットを自動工具交
換装置の旋回ブラケットに対しスライド可能に係合させ
ることによって、主軸側ならびに工具収納用マガジン側
に於ける自動工具交換装置の回動ストロークを在来装置
に比較して大幅に短縮させることが可能となった。更に
本発明に於いては共通　　　　　　。

の油圧シリンダ機構によって主軸側ならびに工具収納用
マガジン側に於ける工具交換動作を為し得るように設計
したから、自動工具交換装置の構造そのものが簡易化さ
れ、作動の確実性ならびに保守管理作業の容易性を向上
させ、あるいは自動工具交換装置の製造コストの低減を
図る上に注目すべき成果が認められた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の要部構造を例示する正面図であり
、第２図はその平面図である。また第３図は本発明装置
の作動状態の模式的な説明図である。 （１）−一一工具収納用マガジン、（２）−工作ｔａｍ
の主ｍ、（３）−ＩＱ、（ＡＴＣ）　・−＝自動工具交
換装置、（４）−・一本体静止部分、（５）・−枢軸、
（６）−・・旋回ブラケット、（７）　−工具把持爪、
（８’）　−カムフォロア１、（９）−・・スライドブ
ラケット、（１０）　−カム本体、（１１）・−カム溝
、　（１２）シリンダ、　（１３）・−ピストンロッド
、（１４）・−流体圧シリンダ機構。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）工具収納用マガジンと、工作機械の主軸との間に
   位置して、前記マガジンと主軸との間で工具交換動作を
   行う自動工具交換装置であって、該自動工具交換装置の
   本体静止部分に装着された枢軸を回転中心として所定角
   度旋回往復動する旋回ブラケットと、工具把持爪とカム
   フォロアとを有し前記旋回ブラケットに対してスライド
   可能に配設されたスライドブラケットと、前記自動工具
   交換装置の本体静止部分に固着されたカム本体とからな
   り、上記カムフォロアとカム本体に設けられたカム溝と
   の嵌合によって、前記旋回ブラケットとの共働下に前記
   スライドブラケットの移動軌跡を規制し得るように為し
   たことを特徴とする工作機械の自動工具交換装置。
2. （２）工具収納用マガジンと、工作機械の主軸との間に
   位置して、前記マガジンと主軸との間で工具交換動作を
   行う自動工具交換装置であって、該自動工具交換装置の
   本体静止部分に装着された枢軸を回転中心として所定角
   度旋回往復動する旋回ブラケットと、工具把持爪とカム
   フォロアとを有し、前記旋回ブラケットに対してスライ
   ド可能に配設されたスライドブラケットと、前記自動工
   具交換装置の本体静止部分に固着されたカム本体と、前
   記旋回ブラケット側にシリンダの基端部を、またスライ
   ドブラケット側にピストンロッドの先端部を枢着してな
   る流体圧シリンダ機構とからなり、該流体圧シリンダ機
   構によって、前記スライドブラケットに旋回ブラケット
   の案内面に沿う押し引き動作を生起させると共に、上記
   カム本体に設けられたカム溝の両端開口部に於いて、該
   カム溝に対するカムフォロアの移動軌跡を規制し得るよ
   うに為したことを特徴とする工作機械の自動工具交換装
   置。