JPS6195845A - 多頭工作機用自動工具交換装置 - Google Patents

多頭工作機用自動工具交換装置

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JPS6195845A
JPS6195845A JP21784484A JP21784484A JPS6195845A JP S6195845 A JPS6195845 A JP S6195845A JP 21784484 A JP21784484 A JP 21784484A JP 21784484 A JP21784484 A JP 21784484A JP S6195845 A JPS6195845 A JP S6195845A
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JP
Japan
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tool
axis
carriage
drum
tools
Prior art date
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Pending
Application number
JP21784484A
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English (en)
Inventor
Sadao Mizuno
水野 貞男
Yuuji Kamiya
神谷 優次
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Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Publication date
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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】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は工作機械、特に横型マシニング・センタの工具
交換装置に関するもので、主軸がX軸。
Y軸及びZ軸方向に数値制御装置の指示により移動する
主軸を多軸にした工作機械の自動工具交換装置に関する
もので、多頭マシニング・センター、或いは多頭汎用切
削ユニットに装着されて広く利用されるものである。
(従来の技術) 本発明に係る従来技術としては、特開昭58−4583
6号の「工作機械の工具交換装置」の公報がある。
このものは、工作機械の工具交換装置に関し、工具マガ
ジンから選び出され工具ポットで支持されている工具と
、機械の主軸で支持されている工具とを工具交換アーム
によって交換するための装置である。
一般に汎用工作機械の工具交換装置を第5図により説明
すれば、Lは工作機械の主軸ユニットで、Mは治具ユニ
ットで、Nは自動工具交換装置であり、30aは切削刃
よりなる工具で、31は主軸であり、主軸31はワーク
M1を加工する方向(以下Zの軸方向という)と、主軸
31が上下する方向(以下Yo軸方向という)と、主軸
31が左右に移動する方向(以下xO軸方向という)の
3方向に移動できる構造で、主軸回転用モータ32とそ
の伝導装置、YO軸移動用モータ33をその伝導装置、
Xo軸移動用モータ34とその伝導装置、Zo軸移動用
モータ35とその伝導装置より構成され、更に自動工具
交換装置Nは、工具保持装置、工具位置変換装置、工具
脱着アーム装置等よりなり、刃具30b、30c・・・
は工具ドラム36に着脱可能に取付けられ、モータ37
により工具ドラムは回転する構造である。
工具位置変換装置は、シリンダ38によりl)。
に示すように昇降すると共に、工具チャック39、工具
チャック回転モータ40によりなり、C。
に示すように直角に位置変換する。工具脱着アーム装置
は脱着アーム41があり、アームの両端には工具を容易
に脱着する構造41a、41bより、更にこのアーム装
置は駆動装置42により刃具30d、30aを着脱する
ために前後移動BOとAOに示すように回転をするもの
である。この動作線図を(ハ)に示す。
以上の構造において、工具ドラムに装着された刃具30
b、30C・・・は、図示しない制御装置の指示により
モータ37が適宜作動して必要な刃具30bが最下端の
定位置に移動し、シリンダ38がDOに示すように上昇
することにより、工具チャック39が刃具30bを把持
し、次にシリンダ38の下降と共に工具チャック回転モ
ータ37の作動により直角方向、Coに示すように移動
し、工具着脱アーム41がAo方向に回転し、アーム端
部にて刃具30dを挟着し、他の端部にて主軸31に嵌
合している刃具30aを挟着し、次に駆動装置42の作
用によりアーム41はBoに示すように後退することに
より刃具30dを主軸31に挿入すると共に前記刃具3
0aを刃具チャック39に移動させ、次にモータ40に
より直角に位置変換Coを行い、シリンダ38が上昇し
て前記工具ドラム36の工具挟着部にチャッキングして
1サイクル終了し、刃具30aを刃具30bに自動的に
交換するもので、この30bの刃具を使用して、主軸は
Xo軸、Yo軸、Zo軸のいずれかの定位置に移動固定
されワークM1を加工し、この刃具30bの加工が終了
すれば、前記方法により主軸31を定位置に移動させ、
工具を交換する全自動式刃具交換装置である。
しかし、前記工具交換装置を有する工作機械は、ワーク
を加工する主軸がR頭で構成されているために、工具の
交換時間は工具ドラムより工具が移動を開始して主軸に
チャッキングされるまでの工具交換動作について普通2
.5 i少〜3秒の時間を必要とし、ワークを加工する
刃具が10本必要として工具ドラムに装着されておれば
1サイクルを終了するまでに25〜30秒の刃具交換時
間が必要となり、この時間はワークの総加工時間中に占
めるウェイトは大きく、従って生産性があまり良くない
ために、工具交換装置の個々の動作のスピード化が計ら
れているが、まだ前記刃具交換システJよりなる装置に
おいては、ワークの総加工時間中に占める刃具交換時間
が多く、これを低下することは極めて困難であるという
問題点がある。
(発明が解決しようとする問題点) そこで、本発明は自動工具交換装置を有するX軸、Y軸
及びZ軸に移動可能な主軸を有する工作機械において、
工具の交換に時間がかかるという問題点を解決するため
に、ワークの総加工時間中に占める工具交換のための時
間を著しく短くなるような構造をその技術的課題とする
ものである。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) 上記技術的問題点を解決するための手段は、当山願人に
よる特願昭59−15843’1号「多頭汎用工作機械
」の改良に関するもので、ワークを装着する治具ユニッ
トと工具を有する多頭主軸部をベット上に対向配置し、
穴明は等を行う工作機械に装着された自動工具交換装置
において、工具交換アーム装置をX軸往復台上に、工具
を保管する工具ドラムをY軸往復台上に設けるとか、又
は工具交換アーム、工具ドラムを共にX軸往復台上に設
は左右に移動できる工具保持往復台及び駆動装置を設け
た構造とし、主軸を2軸以上の多頭として一方の主軸で
切削加工を実施しながら、多頭の他方の主軸で工具交換
を交互に行いながら切削加工する工作機の自動工具交換
装置である。
(作用) 上記技術的手段は、次のように作用する。すなわち、ワ
ークを加工する主軸を並列に2ケ所以上の多頭とし、そ
れぞれの主軸に加工用のモータと伝導装置を設け、前記
多頭の主軸がX軸方向へ移動可能な往復台を門型構造よ
りなる工作機械の下方に配置し、主軸上方にX軸方向へ
移動可能なシリンダにてフィンガーが上下動する工具交
換アーム装置を配置し、更に、工具交換アーム装置上方
に、多数の刃具を保持する工具ドラムを配置した構造の
自動刃具交換装置を有する工作機械である。このように
工具ドラムと、主軸が同一面にあるため、工具の交換に
おいては、一方の主軸がワークを加工中に、他方の主軸
が停止して、この主軸の真上に工具交換アーム装置を移
動させ、工具交換アームに設けた一方のシリンダにより
主軸の工具を把持し、他方のシリンダにより工具ドラム
の工具を把持し、画工具を把持したまま前進して、18
0°旋回して、工具の位置を移転させ、ただちに後退す
ることにより前記工具を主軸と工具ドラムに保持させ、
それぞれのシリンダを短縮し、前記ワーク加工中の主軸
が加工終了したならば、工具交換アーム装置は加工終了
した主軸側へ摺動ガイドを案内として移動し、前記同じ
方法で工具の変換を行い、他方の主軸はワークを加工す
るためにX軸、Y軸の定められた位置へ移動し、Z軸方
向に刃具は移動しワークの加工を行うものである。この
ように、工具を保持する工具ドラムと工具交換アーム装
置が同−工・リヤにあり、かつ工具交換用のシリンダが
複数あって、一方の主軸によりワークを加工中に他方の
主軸の工具の交換が行われているために、工具の交換時
間の短縮となり、総合の加工時間は大巾に短縮され、約
0.5秒×工具使用数となり、全加工時間は従来の11
5〜1/6に短縮するものである。
尚、工具交換用の空気圧にて作用するシリンダは機械式
のスライド構造でも良い。
(実施例) 以下、具体的な実施例について説明する。
Pは多頭の汎用工作機械で、Qは自動工具交換装置であ
る。1はワークで、2は治具ユニットでインデックス、
固定台等よりなり、3はZ軸方向の往復台で、多頭の主
軸3a、3bと主軸回転用のモータ3c、3d及び往復
台用モータ3eよりなり、その移動方向をZa、Zbで
表す。4はX軸方向の往復台で、Z軸方向の往復台の主
軸3a、3bを載置している。5はY軸方向の往復台で
ある。6はコラムでベット7上に構成されて、Y軸、X
軸方向の移動の往復台と、Za軸、zb軸の双頭軸から
なる工作機械である。
コラム6はY軸往復台5及びモータ5aとその駆動部を
ガイドを介して載置し、更にX軸往復台4及びモータ4
aとその駆動部をガイドを介して載置しており、切削工
具10aはホルダー11に取り付いた状態で主軸に挿入
保持されている。
X軸往復台4による支持体8が取り付き、その上に支柱
9a、9b、摺動ガイド12a、12bが固定され、工
具保持往復台13及び駆動部14を支持し、左右に摺動
する。これをAとして示す。駆動装置14はアーム旋回
ギヤ14a、アーム旋回ラック14b、シリンダロッド
14c、14dよりなり、駆動装置によりシリンダロッ
ドが移動し、工具交換アームが前後に移動するのもeと
し、旋回ラックにより工具交換アームが左右に移動する
のをAOとして示す。前記工具保持往復台13には工具
交換アーム15.爪支持体16.爪17bが取り付き、
交換アーム15は180°旋回ができ、これをDとして
示す。工具交換アーム15の前後往復をC9刃具を保持
する爪17a。
17bがシリンダ18a、18bのロッドに連結され、
昇降運動を行い、これをBとして示す。Y軸往復台5の
上方に支持体19.摺動ガイド20a、20bが固定さ
れ、支持体往復台21を支持し左右に摺動する。前後支
持体往復台21の左右の駆動は工具保持往復台13と直
結し駆動部14にて作動するが、前記支持体19はY軸
往復台5に固定されているのでX軸の移動も加えて、上
下にも摺動するものである。前記支持体往復台21には
、ドラム回転軸22.工具ドラム23.セネバカム24
.25.減速機26.リレー27.モータ28が取り付
いており、工具ドラム23は間欠運動を行うものである
。これをEとして示す。
工具ドラム23には数個の工具入れ29を取り付け、工
具10a、10b・・・を保持し、位置決めを行ってい
る。
工具ドラム支持体である支持体往復台21のガイドを直
接Y軸往復台5に固定することにより工具ドラム全体の
慣性力を前記ガイドで受ける構造とし、その影響を小さ
くしている。前記各往復台及び作動軸等の動作線図を第
4図に示す。
以上の構成において、その作用を説明すれば、本装置P
の作動を支持する制御装置(図示なし)により、(1)
 X軸方向移動用モータ4a、Y軸方向移動用モータ5
a、Z軸方向移動用モーフ3eにより各往復台が移動し
、第1図に示すように主軸が定位置に固定されて主軸3
aはワーク1を加工する。(2)駆動部14の作用によ
り自動工具交換装置Qは主軸3bの上部−直線上に停止
する。(3)工具交換用モータ28により工具ドラム2
3は回転し、次にワーク1を加工する刃具10が工具ド
ラムの真下に移動する。この場合、刃具は加工順に工具
入れに配列されている。(4)シリンダ装置18が作動
してロッドが伸張し、一方のシリンダ18aは主軸3b
の刃具を、他方のシリンダ18bは工具ドラムの刃具を
把持し、駆動装置によりC方向へ前進し、ここで工具交
換アーム15は180゜回転し、その後後退して、前記
刃具をそれぞれ工具ドラム及び主軸3bに挿入し、工具
の交換を行いロッドは短縮する。(5)ワーク1は主軸
3aにて加工され、切削作業は完了し、工具保持往復台
13及び支持体往復台21はA方向へ駆動装置14の作
動によりδ動じ、主軸3aの真上にて停止し、前記と同
じ方法により刃具の交換を行うが、主軸3bはワーク1
を新しく加工するものである。
尚、ワーク1の移動、又は回転については治具ユニット
2の作用に行われるものである。
他の変形実施例として、支持体往復台21を直接工具保
持往復台13に取り付け、ガイド12a、12b、支持
体19の代りにガイド12a、支持体30を使用する場
合もあり、この構造は慣性力は大きくなるが構造は極め
て簡単となる。又、双頭を多頭構造とし、順次工具交換
する場合もある。
以上説明の如く、極めて簡単な機構により高能率に刃具
の交換及びワークの切削加工を連続的にスピーディ−に
行うことができる多頭工作機械である。
〔発明の効果〕
本発明は次の特有の効果を有する。すなわち、双頭の加
工軸と、自動刃具交換装置を有するために、刃具交換時
間も含めた全体の加工時間が大巾に短縮されるが、更に (1)従来方式は刃具交換時間のスピードアップのため
に、1つ1つの交換動作を早くするために、種々複雑な
機構を採用しているが、本装置はワークの切削作業中に
交換するシステムのために、加工サイクルに合致した構
造簡単な交換のための機構でよい。
(2)工具交換アーム装置、特に交換アームの長さ及び
振り巾を小さくすることができる。
(3)工作機械の全面で機械全般を操作すぎためにスペ
ースが少なくて済み、デッドスペースがなくなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本実施例の側面図であり、第2図は正面図であ
り、第3図は本実施例の要部の拡大断面図であり、第4
図は本実施例の作動線図である。 第5図は従来例で(イ)は側面図であり、(ロ)は平面
図で、(ハ)は作動線図である。 P:多頭工作機械、Q:自動工具交換装置、1:ワーク
、3a、3b:主軸、4;X軸往復台、10a、10b
・・・:刃具よりなる工具、13:工具保持往復台、1
4:駆動装置、15:工具交換アーム装置、21:支持
体往復台、23:工具ドラム 第5図 (イ) 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ワークを装着する治具ユニットと、ワークを加工する主
    軸が複数で、前記複数の主軸がX軸、Y軸及びZ軸方向
    に移動出来、主軸を往復させる往復台、モータ及び伝導
    装置よりなる多頭工作機械と、工具ドラム装置に多数の
    切削用の工具を保持し、制御装置の指示により前記主軸
    に工具を取り付け、又は交換する、工具交換アーム装置
    を有する自動工具交換装置付多頭工作機械において、前
    記工具交換アーム装置及び工具ドラム装置をX軸往復台
    又は工具保持往復台上に設け、工具交換アーム装置及び
    工具ドラム装置をX軸の左右方向に移動させる駆動装置
    を前記工具交換アーム装置に一体に設けた、多頭工作機
    械自動工具交換装置。
JP21784484A 1984-10-16 1984-10-16 多頭工作機用自動工具交換装置 Pending JPS6195845A (ja)

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Cited By (5)

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