JPS6336899B2 - - Google Patents
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- JPS6336899B2 JPS6336899B2 JP56145240A JP14524081A JPS6336899B2 JP S6336899 B2 JPS6336899 B2 JP S6336899B2 JP 56145240 A JP56145240 A JP 56145240A JP 14524081 A JP14524081 A JP 14524081A JP S6336899 B2 JPS6336899 B2 JP S6336899B2
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- JP
- Japan
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- spindle
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- magazine
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- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 9
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 7
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B39/00—General-purpose boring or drilling machines or devices; Sets of boring and/or drilling machines
- B23B39/16—Drilling machines with a plurality of working-spindles; Drilling automatons
- B23B39/20—Setting work or tool carrier along a circular index line; Turret head drilling machines
- B23B39/205—Turret head drilling machines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Automatic Tool Replacement In Machine Tools (AREA)
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し、
特に工作機械の主軸回転を用いて工具収納用の工
具マガジンの割出回転を行う新規な自動工具交換
装置（以下、ATC装置という）に関する。
特に工作機械の主軸回転を用いて工具収納用の工
具マガジンの割出回転を行う新規な自動工具交換
装置（以下、ATC装置という）に関する。
工作機械のATC装置において工具マガジンの
割出回転を起動する機構には種々の方式が提供さ
れており、工作機械の主軸の軸線方向における往
復動作を利用して工具マガジンの割出回転を起動
するようにしたATC装置も提供されている。然
しながら自動工具交換をより迅速に達成して工具
交換時間を短縮し、工作機械の作業能率を改善す
ることがたえず要望されている。
割出回転を起動する機構には種々の方式が提供さ
れており、工作機械の主軸の軸線方向における往
復動作を利用して工具マガジンの割出回転を起動
するようにしたATC装置も提供されている。然
しながら自動工具交換をより迅速に達成して工具
交換時間を短縮し、工作機械の作業能率を改善す
ることがたえず要望されている。
依つて本発明の目的はこのような要望を満たす
ことが可能であると共にコンパクトに形成した工
作機械のATC装置を提供することにある。
ことが可能であると共にコンパクトに形成した工
作機械のATC装置を提供することにある。
すなわち、本発明によれば、主軸モータにより
回転駆動される主軸を有し加工領域と工具交換領
域との間を直線移動可能な工作機械の主軸頭と、
前記主軸頭に非固定保持されて前記加工領域と前
記工具交換領域との間を直線移動する回転工具マ
ガジンとを備えた工作機械の自動工具交換装置に
おいて、前記工具マガジンを前記工具交換領域の
工具着脱用定位置で前記工具主軸に対して静止さ
せ、該工具着脱用定位置に対する前記主軸頭の移
動により工具着脱を可能にするストツパと、前記
工具マガジンに装着され、前記工具交換領域の工
具割出用定位置に前記主軸頭が到達・離反するこ
とに応じて前記主軸に装着した歯車と係合・解離
可能な工具割出用被動歯車と、前記主軸に係合し
てその回転角を検出することにより、前記工具マ
ガジンの工具割出用被動歯車に対する前記主軸の
歯車の係合位置及び該工具マガジンの割出回転位
置とを検出するポジシヨンコーダとを具備して構
成され、主軸頭の直線移動と主軸の回転とにより
該主軸と工具マガジン間で工具交換を遂行するよ
うにしたことを特徴とする工作機械のATC装置
が提供される。以下、本発明を添付図面に示す実
施例に基き詳細に説明する。
回転駆動される主軸を有し加工領域と工具交換領
域との間を直線移動可能な工作機械の主軸頭と、
前記主軸頭に非固定保持されて前記加工領域と前
記工具交換領域との間を直線移動する回転工具マ
ガジンとを備えた工作機械の自動工具交換装置に
おいて、前記工具マガジンを前記工具交換領域の
工具着脱用定位置で前記工具主軸に対して静止さ
せ、該工具着脱用定位置に対する前記主軸頭の移
動により工具着脱を可能にするストツパと、前記
工具マガジンに装着され、前記工具交換領域の工
具割出用定位置に前記主軸頭が到達・離反するこ
とに応じて前記主軸に装着した歯車と係合・解離
可能な工具割出用被動歯車と、前記主軸に係合し
てその回転角を検出することにより、前記工具マ
ガジンの工具割出用被動歯車に対する前記主軸の
歯車の係合位置及び該工具マガジンの割出回転位
置とを検出するポジシヨンコーダとを具備して構
成され、主軸頭の直線移動と主軸の回転とにより
該主軸と工具マガジン間で工具交換を遂行するよ
うにしたことを特徴とする工作機械のATC装置
が提供される。以下、本発明を添付図面に示す実
施例に基き詳細に説明する。
第１図は本発明によるATC装置の一実施例を
具備した数値制御工作機械の全体的機械を示す略
示機械図、第２図は同ATC装置における工具交
換時の工作機械主軸と工具マガジンとの相対位置
関係を示す略示機構図である。
具備した数値制御工作機械の全体的機械を示す略
示機械図、第２図は同ATC装置における工具交
換時の工作機械主軸と工具マガジンとの相対位置
関係を示す略示機構図である。
第１図において、工作機械の主軸頭１０は機械
本体のコラム（図示なし）に対し上・下方向（Ｚ
軸方向）に安定移動可能に設けられると共に内部
に縦主軸１２を軸受手段を介して回転可能に支持
している。この主軸頭１０の下方には工作機械の
固定基台１４上にワークテーブル１６が上記Ｚ軸
と直交する水平面内で直角な二軸方向（Ｘ軸方
向、Ｙ軸方向）に摺動可能に載置され、該ワーク
テーブル１６上にワークＷが取付けられている。
NC工作機械においては、上述した主軸頭１０の
Ｚ軸方向の移動、主軸１２の回転、ワークテーブ
ル１６のＸ軸方向、Ｙ軸方向の移動はそれぞれ数
値制御装置１８（以下、NC装置）の指令によつ
て制御される作動手段によつて制御作動されるよ
うに構成されており、上述した主軸頭１０のＺ軸
方向の移動はNC装置１８の指令信号NCZによつ
て制御されるサーボモータからなるＺ軸送りモー
タ２０と、このＺ軸送りモータ２０により適宜の
減速機構２２を介して回転作動されるＺ軸送りね
じ２４および主軸頭１０に設けられ上記Ｚ軸送り
ねじ２４に係合したナツト２６からなる送りねじ
機構とによつて形成されるＺ軸送り作動手段によ
り作動され、このとき主軸頭１０は前述したコラ
ムに沿つてＺ軸方向に移動するものである。また
主軸１２の回転はNC装置１８からの指令信号
NCSによつて制御されるサーボモータからなる
主軸モータ２８とこの主軸モータ２８の出力軸お
よび主軸１２の間に設けられたベルトプーリ機構
３０とからなる主軸回転作動手段により作動され
る。そしてこの主軸１２の回転速度はタコゼネレ
ータからなる回転速度計３２より回転速度信号
SVがNC装置１８に送出されることにより主軸１
２の回転速度を所要の加工速度に制御するように
構成されている。更にワークテーブル１６のＸ軸
方向およびＹ軸方向の移動はそれぞれNC装置１
８からの指令信号NCX，NCYによつて制御され
るサーボモータからなるＸ軸送りモータ３４、Ｙ
軸送りモータ３６と、これらの送りモータ３４，
３６によつて回転作動されるＸ軸送りねじ３８、
Ｙ軸送りねじ４０とによつて形成されるＸ軸送り
作動手段およびＹ軸送り作動手段によりそれぞれ
作動される。また主軸１２の回転角度位置はタイ
ミングベルトと歯付プーリとからなる精密な角度
伝達手段４２を介して周知のポジシヨンコーダ４
４によつて検出され、この検出信号SPもNC装置
１８に送られており、従つてこの検出信号SPを
NC装置１８によつて検知することにより、主軸
モータ２８によつて回転作動される主軸１２を機
械本体に対し所望の回転角度位置に位置決めする
ことも可能に形成されているのである。４６は上
述した主軸頭１０に一体に固着形成された腕又は
ブラケツトであり、このブラケツト４６と後述す
るATC装置のスライダ７０との間にばね４８が
張設されている。また５０は機械本体の一部５２
に取付けられたストツパであり、後述の如く上記
スライダ７０と対向する位置に設けられている。
本体のコラム（図示なし）に対し上・下方向（Ｚ
軸方向）に安定移動可能に設けられると共に内部
に縦主軸１２を軸受手段を介して回転可能に支持
している。この主軸頭１０の下方には工作機械の
固定基台１４上にワークテーブル１６が上記Ｚ軸
と直交する水平面内で直角な二軸方向（Ｘ軸方
向、Ｙ軸方向）に摺動可能に載置され、該ワーク
テーブル１６上にワークＷが取付けられている。
NC工作機械においては、上述した主軸頭１０の
Ｚ軸方向の移動、主軸１２の回転、ワークテーブ
ル１６のＸ軸方向、Ｙ軸方向の移動はそれぞれ数
値制御装置１８（以下、NC装置）の指令によつ
て制御される作動手段によつて制御作動されるよ
うに構成されており、上述した主軸頭１０のＺ軸
方向の移動はNC装置１８の指令信号NCZによつ
て制御されるサーボモータからなるＺ軸送りモー
タ２０と、このＺ軸送りモータ２０により適宜の
減速機構２２を介して回転作動されるＺ軸送りね
じ２４および主軸頭１０に設けられ上記Ｚ軸送り
ねじ２４に係合したナツト２６からなる送りねじ
機構とによつて形成されるＺ軸送り作動手段によ
り作動され、このとき主軸頭１０は前述したコラ
ムに沿つてＺ軸方向に移動するものである。また
主軸１２の回転はNC装置１８からの指令信号
NCSによつて制御されるサーボモータからなる
主軸モータ２８とこの主軸モータ２８の出力軸お
よび主軸１２の間に設けられたベルトプーリ機構
３０とからなる主軸回転作動手段により作動され
る。そしてこの主軸１２の回転速度はタコゼネレ
ータからなる回転速度計３２より回転速度信号
SVがNC装置１８に送出されることにより主軸１
２の回転速度を所要の加工速度に制御するように
構成されている。更にワークテーブル１６のＸ軸
方向およびＹ軸方向の移動はそれぞれNC装置１
８からの指令信号NCX，NCYによつて制御され
るサーボモータからなるＸ軸送りモータ３４、Ｙ
軸送りモータ３６と、これらの送りモータ３４，
３６によつて回転作動されるＸ軸送りねじ３８、
Ｙ軸送りねじ４０とによつて形成されるＸ軸送り
作動手段およびＹ軸送り作動手段によりそれぞれ
作動される。また主軸１２の回転角度位置はタイ
ミングベルトと歯付プーリとからなる精密な角度
伝達手段４２を介して周知のポジシヨンコーダ４
４によつて検出され、この検出信号SPもNC装置
１８に送られており、従つてこの検出信号SPを
NC装置１８によつて検知することにより、主軸
モータ２８によつて回転作動される主軸１２を機
械本体に対し所望の回転角度位置に位置決めする
ことも可能に形成されているのである。４６は上
述した主軸頭１０に一体に固着形成された腕又は
ブラケツトであり、このブラケツト４６と後述す
るATC装置のスライダ７０との間にばね４８が
張設されている。また５０は機械本体の一部５２
に取付けられたストツパであり、後述の如く上記
スライダ７０と対向する位置に設けられている。
さて、本発明による自動工具交換（ATC）装
置６０は工具マガジン６２を有し、この工具マガ
ジン６２は切頭錐体形状を有したマガジン本体６
４を備え、このマガジン本体６４の周部に略等ピ
ツチで複数の工具T1………To等を収納する複数
の工具収納孔が設けられている。このマガジン本
体６４はマガジン胴６６に固定され、該マガジン
胴６６は回転軸受手段（図示なし）を内部に有
し、斜軸６８のまわりに回転可能に軸承されてい
る。そしてマガジン本体６４が回転すると、上記
複数の収納孔が順次、主軸１２の直下を通過する
ように構成されている。一方、上記斜軸６８はそ
の上端がスライダ７０の略中央部に固着され、ま
たスライダ７０は主軸頭１０の一側面に形成され
た上・下案内部５４との間で上・下方向に摺動可
能なように摺動部７２，７２を有している。また
スライダ７０の上端には既述のばね４８の下端が
固定されており、このばね４８の上端はブラケツ
ト４６に固定されるとともに該ばね４８は、スラ
イダ７０がストツパ５０に当接していない第１図
の状態では一定のばね張力を保持し、つまりブラ
ケツト４６の上端部分に向けてスライダ７０を介
してATC装置６０を引き上げている。ここで第
１図に示す状態ではATC装置６０のマガジン本
体６４に収納された複数の工具T1………Toのう
ちの１つの工具T1を有した収納孔が工具主軸１
２の下端に形成された工具受孔（図示なし）と
上・下方向に整合し、かつ工具T1が該工具受孔
に装着されており、この位置（以下、Ｚ軸原点位
置という。）から主軸頭１０がワークＷに向けて
下降し、主軸モータ２８の作動によつて主軸１２
が回転するとワークＷが機械加工を施すことがで
きるのである。なお、各工具T1………To等には
それぞれ工具主軸１２の工具受孔に密嵌締着され
る工具アーバ５６が具備されていることは周知の
とおりである。さて、工具マガジン６２のマガジ
ン胴６６の上端にはベベル歯車７４が斜軸６８の
同心に固定配置されており、一方、主軸頭１０の
下端には主軸１２と共に一体回転するベベル歯車
５８が装着されている。これらの両ベベル歯車７
４，５８は互いに噛合係合可能なように例えばイ
ンボリユート歯の場合には同一モジユールの歯を
有しているが一定の減速率が得られるように工具
マガジン６２側のベベル歯車７４が主軸頭１０側
のベベル歯車５８より大径、従つて大歯車を有す
るように形成されている。そして主軸頭１０およ
びATC装置６０が上述した第１図のＺ軸原点位
置およびその下方の機械加工領域に位置している
場合には上記ベベル歯車５８と７４は確実に非噛
合状態に解離されており、ATC装置６０は作動
停止状態になつている。
置６０は工具マガジン６２を有し、この工具マガ
ジン６２は切頭錐体形状を有したマガジン本体６
４を備え、このマガジン本体６４の周部に略等ピ
ツチで複数の工具T1………To等を収納する複数
の工具収納孔が設けられている。このマガジン本
体６４はマガジン胴６６に固定され、該マガジン
胴６６は回転軸受手段（図示なし）を内部に有
し、斜軸６８のまわりに回転可能に軸承されてい
る。そしてマガジン本体６４が回転すると、上記
複数の収納孔が順次、主軸１２の直下を通過する
ように構成されている。一方、上記斜軸６８はそ
の上端がスライダ７０の略中央部に固着され、ま
たスライダ７０は主軸頭１０の一側面に形成され
た上・下案内部５４との間で上・下方向に摺動可
能なように摺動部７２，７２を有している。また
スライダ７０の上端には既述のばね４８の下端が
固定されており、このばね４８の上端はブラケツ
ト４６に固定されるとともに該ばね４８は、スラ
イダ７０がストツパ５０に当接していない第１図
の状態では一定のばね張力を保持し、つまりブラ
ケツト４６の上端部分に向けてスライダ７０を介
してATC装置６０を引き上げている。ここで第
１図に示す状態ではATC装置６０のマガジン本
体６４に収納された複数の工具T1………Toのう
ちの１つの工具T1を有した収納孔が工具主軸１
２の下端に形成された工具受孔（図示なし）と
上・下方向に整合し、かつ工具T1が該工具受孔
に装着されており、この位置（以下、Ｚ軸原点位
置という。）から主軸頭１０がワークＷに向けて
下降し、主軸モータ２８の作動によつて主軸１２
が回転するとワークＷが機械加工を施すことがで
きるのである。なお、各工具T1………To等には
それぞれ工具主軸１２の工具受孔に密嵌締着され
る工具アーバ５６が具備されていることは周知の
とおりである。さて、工具マガジン６２のマガジ
ン胴６６の上端にはベベル歯車７４が斜軸６８の
同心に固定配置されており、一方、主軸頭１０の
下端には主軸１２と共に一体回転するベベル歯車
５８が装着されている。これらの両ベベル歯車７
４，５８は互いに噛合係合可能なように例えばイ
ンボリユート歯の場合には同一モジユールの歯を
有しているが一定の減速率が得られるように工具
マガジン６２側のベベル歯車７４が主軸頭１０側
のベベル歯車５８より大径、従つて大歯車を有す
るように形成されている。そして主軸頭１０およ
びATC装置６０が上述した第１図のＺ軸原点位
置およびその下方の機械加工領域に位置している
場合には上記ベベル歯車５８と７４は確実に非噛
合状態に解離されており、ATC装置６０は作動
停止状態になつている。
次にATC装置６０が作動して主軸頭１０の主
軸１２に装着された工具T1を他の工具に交換す
る自動工具交換動作について以下に説明する。
軸１２に装着された工具T1を他の工具に交換す
る自動工具交換動作について以下に説明する。
工具交換時には先ず、主軸頭１０と工具マガジ
ン６２はワークＷに対する機械加工領域から上述
した一定のＺ軸原点位置までＺ軸送りモータ２０
の作動により上昇復帰する。またこの上昇復帰動
作中に主軸頭１０の主軸１２が主軸モータ２８の
作動によつて回転作動されることによりベベル歯
車５８が一体回転作動され、しかもポジシヨンコ
ーダ４４によつて主軸１２の回転角度位置が検出
されることにより主軸１２、従つてベベル歯車５
８を一定の回転角度位置に位置決めする所謂オリ
エンテーシヨン動作がおこなわれる。このオリエ
ンテーシヨン動作によつて位置決めされる一定の
回転角度位置ではベベル歯車５８の予め選択され
た一歯が工具マガジン６２のベベル歯車７４の歯
と噛合可能な位相位置に来て停止する。一方、工
具マガジン６２のベベル歯車７４においては、マ
ガジン本体６４の何れかの工具収納孔が主軸１２
の工具受孔と整合する位置にあるとき該ベベル歯
車７４の歯は必ず同一位相、つまり例えば必ず歯
の谷が主軸頭１０のベベル歯車５８に最接近した
位置に到達しているように予め歯数が設計選択さ
れかつ組付けられている。このためにマガジン本
体６４に設けられている工具収納孔の数（Ｎ）と
ベベル歯車７４の歯数（Ｍ）との間には常にＭ＝
Ｉ×Ｎ、Ｉ………整数、なる関係が確立されてい
る。この結果、上述のオリエンテーシヨン動作に
よつて主軸頭１０のベベル歯車５８における選択
された一歯、特に歯の山がベベル歯車７４の歯の
谷と正しく整合した位相位置に位置決めされる
と、後述の両歯車５８，７４の相対接近動作に応
じて円滑に噛合係合することが可能になるのであ
る。上述のようにして主軸頭１０の主軸１２およ
びベベル歯車５８のオリエンテーシヨン動作が完
了すると、主軸頭１０はＺ軸送りモータ２０を有
したＺ軸送り作動手段の作動によりＺ軸原点位置
から上方の工具交換領域（ATC領域）で上昇作
動される。このとき、ATC装置６０はそのスラ
イダ７０を介してばね４８の張力によつて既述の
ようにブラケツト４６に向けて引き上げられてい
るので、工具マガジン６２も主軸頭１０と共に
ATC領域を一体となつて上昇する。そしてこの
上昇の間に第１図に示されていないカム手段等の
周知の適宜手段によつて主軸１２とその下端に装
着された工具T1との間の密嵌締着が解除される。
次いでATC装置６０におけるスライダ７０の上
端がストツパ５０に当接する位置まで上昇する
と、工具マガジン６２の上昇のみが停止され、ス
ライダ７０の摺動部７２，７２と主軸頭１０の
上・下案内部５４とによつて形成された既述の摺
動構造により、主軸頭１０のみがばね４８の張力
を増加させながら継続して上昇動作する。この結
果、主軸１２の下端では、工具T1が工具主軸１
２の工具受孔から離脱し、マガジン本体６４の収
納孔中に残置される。そして第２図に示すように
工具T1が工具主軸１２の工具受孔から完全に離
脱したときベベル歯車５８は工具マガジン６２の
ベベル歯車７４と噛合する。両歯車５８，７４が
噛合すると、Ｚ軸送り作動手段の作動は停止し、
次いでNC装置１８の指令信号NCRの指令で主軸
モータ２８が作動され、ベルトプーリ機構３０を
介して主軸１２、ベベル歯車５８が所望量に亘つ
て回転作動されると、この回転はベベル歯車７４
を介して工具マガジン６２に伝達され、工具マガ
ジン６２も所望量だけ回転作動され、次に主軸１
２に装着されるべき工具、例えば工具T3が主軸
１２の工具受孔の直下に割出される。すなわち、
NC装置１８に予め工具交換順序がプログラムさ
れていることによつてこのプログラムに従う指令
信号NCRが主軸モータ２８に印加され、主軸１
２の回転作動量が制御されることにより、工具マ
ガジン６２の割出回転がベベル歯車５８，７４か
らなる回転伝達手段によつて起生されるのであ
る。しかも主軸１２の回転角度位置は該主軸１２
にタイミングベルト機構からなる角度伝達手段４
２を介して係合されたポジシヨンコーダ４４によ
つて検出されるので、究極的には工具マガジン６
２の割出回転量も極めて正確かつ精密に制御さ
れ、新たな工具T3と主軸１２の工具受孔とが軸
線方向に正確に整合した位置に割出されるのであ
る。
ン６２はワークＷに対する機械加工領域から上述
した一定のＺ軸原点位置までＺ軸送りモータ２０
の作動により上昇復帰する。またこの上昇復帰動
作中に主軸頭１０の主軸１２が主軸モータ２８の
作動によつて回転作動されることによりベベル歯
車５８が一体回転作動され、しかもポジシヨンコ
ーダ４４によつて主軸１２の回転角度位置が検出
されることにより主軸１２、従つてベベル歯車５
８を一定の回転角度位置に位置決めする所謂オリ
エンテーシヨン動作がおこなわれる。このオリエ
ンテーシヨン動作によつて位置決めされる一定の
回転角度位置ではベベル歯車５８の予め選択され
た一歯が工具マガジン６２のベベル歯車７４の歯
と噛合可能な位相位置に来て停止する。一方、工
具マガジン６２のベベル歯車７４においては、マ
ガジン本体６４の何れかの工具収納孔が主軸１２
の工具受孔と整合する位置にあるとき該ベベル歯
車７４の歯は必ず同一位相、つまり例えば必ず歯
の谷が主軸頭１０のベベル歯車５８に最接近した
位置に到達しているように予め歯数が設計選択さ
れかつ組付けられている。このためにマガジン本
体６４に設けられている工具収納孔の数（Ｎ）と
ベベル歯車７４の歯数（Ｍ）との間には常にＭ＝
Ｉ×Ｎ、Ｉ………整数、なる関係が確立されてい
る。この結果、上述のオリエンテーシヨン動作に
よつて主軸頭１０のベベル歯車５８における選択
された一歯、特に歯の山がベベル歯車７４の歯の
谷と正しく整合した位相位置に位置決めされる
と、後述の両歯車５８，７４の相対接近動作に応
じて円滑に噛合係合することが可能になるのであ
る。上述のようにして主軸頭１０の主軸１２およ
びベベル歯車５８のオリエンテーシヨン動作が完
了すると、主軸頭１０はＺ軸送りモータ２０を有
したＺ軸送り作動手段の作動によりＺ軸原点位置
から上方の工具交換領域（ATC領域）で上昇作
動される。このとき、ATC装置６０はそのスラ
イダ７０を介してばね４８の張力によつて既述の
ようにブラケツト４６に向けて引き上げられてい
るので、工具マガジン６２も主軸頭１０と共に
ATC領域を一体となつて上昇する。そしてこの
上昇の間に第１図に示されていないカム手段等の
周知の適宜手段によつて主軸１２とその下端に装
着された工具T1との間の密嵌締着が解除される。
次いでATC装置６０におけるスライダ７０の上
端がストツパ５０に当接する位置まで上昇する
と、工具マガジン６２の上昇のみが停止され、ス
ライダ７０の摺動部７２，７２と主軸頭１０の
上・下案内部５４とによつて形成された既述の摺
動構造により、主軸頭１０のみがばね４８の張力
を増加させながら継続して上昇動作する。この結
果、主軸１２の下端では、工具T1が工具主軸１
２の工具受孔から離脱し、マガジン本体６４の収
納孔中に残置される。そして第２図に示すように
工具T1が工具主軸１２の工具受孔から完全に離
脱したときベベル歯車５８は工具マガジン６２の
ベベル歯車７４と噛合する。両歯車５８，７４が
噛合すると、Ｚ軸送り作動手段の作動は停止し、
次いでNC装置１８の指令信号NCRの指令で主軸
モータ２８が作動され、ベルトプーリ機構３０を
介して主軸１２、ベベル歯車５８が所望量に亘つ
て回転作動されると、この回転はベベル歯車７４
を介して工具マガジン６２に伝達され、工具マガ
ジン６２も所望量だけ回転作動され、次に主軸１
２に装着されるべき工具、例えば工具T3が主軸
１２の工具受孔の直下に割出される。すなわち、
NC装置１８に予め工具交換順序がプログラムさ
れていることによつてこのプログラムに従う指令
信号NCRが主軸モータ２８に印加され、主軸１
２の回転作動量が制御されることにより、工具マ
ガジン６２の割出回転がベベル歯車５８，７４か
らなる回転伝達手段によつて起生されるのであ
る。しかも主軸１２の回転角度位置は該主軸１２
にタイミングベルト機構からなる角度伝達手段４
２を介して係合されたポジシヨンコーダ４４によ
つて検出されるので、究極的には工具マガジン６
２の割出回転量も極めて正確かつ精密に制御さ
れ、新たな工具T3と主軸１２の工具受孔とが軸
線方向に正確に整合した位置に割出されるのであ
る。
上述のようにして新しい工具T3が割出される
と、主軸モータ２８の作動は停止され、再びNC
装置１８からの指令信号NCZによつてＺ軸送り
モータ２０が作動され、Ｚ軸送り作動手段の作動
により主軸頭１０がＺ軸原点位置に向けて下降作
動される。そして新工具T3のアーバ５６が主軸
１２の工具受孔に嵌合すると既述のカム手段等か
らなる適宜手段の作動により新工具T3が主軸１
２に密嵌締着される。この間に主軸頭１０の下降
に応じてばね４８の張力が一定力に弛緩するまで
主軸頭１０のみが単独下降するのでベベル歯車５
８，７４の噛合が解離する。ばね４８の張力が一
定力まで弛緩すると主軸頭１０とATC装置６０
の工具マガジン６２は一体となつて下降し、Ｚ軸
原点位置に両者が到達したときＺ軸送りモータ２
０の作動停止により下降は停止されて自動工具交
換動作が終了する。自動工具交換動作が終了する
と、NC装置１８の制御のもとに主軸頭１０はワ
ークＷに向けて機械加工領域を下降し、新工具
T3による機械加工がおこなわれるのである。
と、主軸モータ２８の作動は停止され、再びNC
装置１８からの指令信号NCZによつてＺ軸送り
モータ２０が作動され、Ｚ軸送り作動手段の作動
により主軸頭１０がＺ軸原点位置に向けて下降作
動される。そして新工具T3のアーバ５６が主軸
１２の工具受孔に嵌合すると既述のカム手段等か
らなる適宜手段の作動により新工具T3が主軸１
２に密嵌締着される。この間に主軸頭１０の下降
に応じてばね４８の張力が一定力に弛緩するまで
主軸頭１０のみが単独下降するのでベベル歯車５
８，７４の噛合が解離する。ばね４８の張力が一
定力まで弛緩すると主軸頭１０とATC装置６０
の工具マガジン６２は一体となつて下降し、Ｚ軸
原点位置に両者が到達したときＺ軸送りモータ２
０の作動停止により下降は停止されて自動工具交
換動作が終了する。自動工具交換動作が終了する
と、NC装置１８の制御のもとに主軸頭１０はワ
ークＷに向けて機械加工領域を下降し、新工具
T3による機械加工がおこなわれるのである。
以上の説明から明らかなように本発明によれ
ば、ATC装置６０における工具マガジン６２の
割出回転が主軸１２の回転を利用し、つまり、主
軸１２の回転伝達手段を介して工具マガジン６２
に伝達されており、しかも主軸１２に係合された
ポジシヨンコーダ４４によつて割出回転量が検出
される構成が採られているので極めて正確かつ精
密に、しかも迅速な割出回転を達成することがで
きるから自動工具交換動作の自動運転における信
頼性と作動能率を著しく向上させることができる
のである。しかも上述の回転伝達手段が１対の歯
車機構によつて構成されているので主軸頭１０に
近接配置されたATC装置６０の構造もコンパク
ト化できるのである。
ば、ATC装置６０における工具マガジン６２の
割出回転が主軸１２の回転を利用し、つまり、主
軸１２の回転伝達手段を介して工具マガジン６２
に伝達されており、しかも主軸１２に係合された
ポジシヨンコーダ４４によつて割出回転量が検出
される構成が採られているので極めて正確かつ精
密に、しかも迅速な割出回転を達成することがで
きるから自動工具交換動作の自動運転における信
頼性と作動能率を著しく向上させることができる
のである。しかも上述の回転伝達手段が１対の歯
車機構によつて構成されているので主軸頭１０に
近接配置されたATC装置６０の構造もコンパク
ト化できるのである。
第１図は本発明による自動工具交換装置の一実
施例を具備した数値制御工作機械の全体的機構を
示す略示機構図、第２図は同自動工具交換装置に
おける工具交換時の工作機械主軸と工具マガジン
との相対位置関係を示す略示機構図。 １０……主軸頭、１２……主軸、１６……ワー
クテーブル、１８……NC制御装置、２０……Ｚ
軸送りモータ、２８……主軸モータ、３４……Ｘ
軸送りモータ、３６……Ｙ軸送りモータ、４４…
…ポジシヨンコーダ、６０……ATC装置、６２
……工具マガジン、５８，７４……ベベル歯車、
T1………To……工具。
施例を具備した数値制御工作機械の全体的機構を
示す略示機構図、第２図は同自動工具交換装置に
おける工具交換時の工作機械主軸と工具マガジン
との相対位置関係を示す略示機構図。 １０……主軸頭、１２……主軸、１６……ワー
クテーブル、１８……NC制御装置、２０……Ｚ
軸送りモータ、２８……主軸モータ、３４……Ｘ
軸送りモータ、３６……Ｙ軸送りモータ、４４…
…ポジシヨンコーダ、６０……ATC装置、６２
……工具マガジン、５８，７４……ベベル歯車、
T1………To……工具。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 主軸モータにより回転駆動される主軸を有し
加工領域と工具交換領域との間を直線移動可能な
工作機械の主軸頭と、前記主軸頭に非固定保持さ
れて前記加工領域と前記工具交換領域との間を直
線移動する回転工具マガジンとを備えた工作機械
の自動工具交換装置において、前記工具マガジン
を前記工具交換領域の工具着脱用定位置で前記主
軸に対して静止させ、該工具着脱用定位置に対す
る前記主軸頭の移動により工具着脱を可能にする
ストツパと、前記工具マガジンに装着され、前記
工具交換領域の工具割出用定位置に前記主軸頭が
到達・離反することに応じて前記主軸に装着した
歯車と係合・解離可能な工具割出用被動歯車と、
前記主軸に係合してその回転角を検出することに
より、前記工具マガジンの工具割出用被動歯車に
対する前記主軸の歯車の係合位置及び該工具マガ
ジンの割出回転位置とを検出するポジシヨンコー
ダとを具備して構成され、主軸頭の直線移動と主
軸の回転とにより該主軸と工具マガジン間で工具
交換を遂行するようにしたことを特徴とする工作
機械の自動工具交換装置。 ２ 前記主軸駆動モータと前記主軸に係合したポ
ジシヨンコーダとは数値制御装置に結合され、該
数値制御装置により制御される特許請求の範囲１
に記載の工作機械の自動工具交換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14524081A JPS5845838A (ja) | 1981-09-14 | 1981-09-14 | 工作機械の自動工具交換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14524081A JPS5845838A (ja) | 1981-09-14 | 1981-09-14 | 工作機械の自動工具交換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5845838A JPS5845838A (ja) | 1983-03-17 |
| JPS6336899B2 true JPS6336899B2 (ja) | 1988-07-22 |
Family
ID=15380563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14524081A Granted JPS5845838A (ja) | 1981-09-14 | 1981-09-14 | 工作機械の自動工具交換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5845838A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6048227A (ja) * | 1983-08-29 | 1985-03-15 | Toyoda Mach Works Ltd | 複合作業装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5453373A (en) * | 1977-09-16 | 1979-04-26 | Stark Gerhard | Machine tool |
-
1981
- 1981-09-14 JP JP14524081A patent/JPS5845838A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5453373A (en) * | 1977-09-16 | 1979-04-26 | Stark Gerhard | Machine tool |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5845838A (ja) | 1983-03-17 |
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