JP3337005B2 - マシニングセンタの予備工具交換装置 - Google Patents
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Description
において、工具マガジンの予備工具を交換する装置に関
するものである。
常、主軸が水平に設けられ、主軸より上方の機枠上に工
具マガジンが装備されている。工具マガジンには交換用
の複数の予備工具が横向き姿勢で格納され、ATC(自
動工具交換装置)によって主軸上の工具と交換される。
また、加工に必要なくなったり傷んだりした予備工具
は、工具マガジンからマシニングセンタの外部に取り出
され、新規の工具と交換される。
平9−290339号公報には、工具マガジンの予備工
具を自動的に交換する装置が開示されている。この従来
装置は、予備工具をアクチュエータでマガジンから取り
出し、横向き姿勢で水平方向に搬送し、同じ姿勢のまま
昇降体に移載し、昇降体を下降して予備工具を工具取替
位置に搬送し、ここで新旧の工具交換を行ったのち、新
規予備工具を逆順動作でマガジンに格納するように構成
されている。
装置によると、予備工具を搬送途中で移載するため、専
用の移載機構が必要になるばかりでなく、交換時間が長
くかかるという問題点があった。また、予備工具を終始
横向き姿勢で搬送するので、予備工具のテーパ部が昇降
体から外れるおそれがあるうえ、工具取替位置における
工具取替作業の作業性も悪くなるという不具合があっ
た。
な機構で迅速、確実かつ容易に交換できる装置を提供す
ることにある。
めに、請求項1の発明による予備工具交換装置は、機枠
上部に交換用の複数の予備工具を横向きに保持する工具
マガジンが設置されているマシニングセンタにおいて、
予備工具を横向き姿勢で工具マガジンに出し入れするチ
ェンジャーと、チェンジャーを工具マガジン付近の工具
受渡位置から機枠下部の工具取替位置に案内するガイド
レールとを備え、前記ガイドレールに、工具受渡位置の
手前でチェンジャーを予備工具が横向きとなる姿勢で案
内する横向き案内部と、工具取替位置の手前でチェンジ
ャーを予備工具が縦向きとなる姿勢で案内する縦向き案
内部と、横向き案内部と縦向き案内部との間でチェンジ
ャーの向きを変換する湾曲部とを設け、前記チェンジャ
ーをガイドレールに沿って走行する走行体と予備工具を
保持する保持体とから構成し、保持体を走行体上に移動
可能に支持し、工具受渡位置で保持体を予備工具の軸線
に対し直角な方向及び平行な方向へ移動する機構を設け
たことを特徴とする。
は、チェンジャーが工具受渡位置と工具取替位置との間
を短時間に移動できるように、横向き案内部が略水平面
内で一直線状に設けられ、縦向き案内部は略垂直面内で
一直線状に設けられる。
は、予備工具をガイドレールから離れた場所で安全かつ
楽に取り替えできるように、工具取替位置で保持体をガ
イドレールと略直角な方向に取り出す機構が設けられ
る。
装置では、チェンジャーの移動中に保持体を走行体に結
合する手段と、工具受渡位置及び工具取替位置で前記結
合を解除する手段とが設けられる。
に基づいて説明する。図1に示すように、横型マシニン
グセンタのコラム1には主軸ヘッド2が設けられ、主軸
ヘッド2に主軸3が水平に支持されている。主軸3の上
方において機枠4の頂壁部4aには前向きの工具マガジ
ン5が前後方向の水平軸線の周りで旋回可能に設置さ
れ、その外周には予備工具(図示略)を横向き姿勢で把
持する複数の把持部5aが設けられている。工具マガジ
ン5と主軸3との間には交換アーム6及びシフター7が
配設され、工具マガジン5の予備工具を主軸3上の工具
と交換するATCを構成している。そして、工具マガジ
ン5の左側には工具マガジン5の予備工具を新規工具と
自動交換する予備工具交換装置8が装備されている。
は、予備工具Tを横向き姿勢で工具マガジン5に出し入
れするチェンジャー11と、チェンジャー11を工具マ
ガジン5付近の工具受渡位置から機枠4下部の工具取替
位置に案内するガイドレール12とを備えている。ガイ
ドレール12の全長には案内溝10が形成されている。
また、ガイドレール12には、水平面内で工具受渡位置
から後方へ一直線状に延びる横向き案内部12aと、垂
直面内で工具取替位置から上方へ一直線状に延びる縦向
き案内部12bと、横向き案内部12aと縦向き案内部
12bとの間でチェンジャー11の向きを変換する湾曲
部12cとが連続的に設けられている。横向き案内部1
2aはブラケット13で機枠4の頂壁部4aに固定さ
れ、縦向き案内部12bはブラケット14で機枠4の後
壁部4bに固定されている。後壁部4bには縦向き案内
部12bの周囲を覆う防護カバー15が設けられてい
る。
し若干傾斜する面内に設けてもよく、縦向き案内部12
bを垂直に対し若干傾斜する面内に設けてもよい。ま
た、この実施形態の工具取替位置は、マシニングセンタ
の後側で、作業者が立姿勢で容易に取替作業できる高
さ、例えば床面から70〜80cm上方に設定されてい
る。
沿って走行する走行体16と、予備工具Tを着脱可能に
保持する保持体17とを備え、横向き案内部12aにお
いて予備工具Tを横向き姿勢で搬送し、縦向き案内部1
2bにおいて予備工具Tを縦向き姿勢で搬送する。走行
体16はジョイント26(図4参照)によりチェーン1
8に結合され、チェーン18は鎖車19,20,21,
22,23を介してガイドレール12に張設されてい
る。ガイドレール12の湾曲部12cにはチェーンガイ
ド24が設けられ、横向き案内部12aには鎖車21を
回転させる減速機付のチェーン駆動モータ25が設置さ
れている。そして、このモータ25でチェーン18を正
逆両方向に周回させることにより、チェンジャー11が
工具受渡位置と工具取替位置との間で前後及び上下に往
復移動するようになっている。
案内溝10に嵌合するローラ27を介してガイドレール
12に支持されている。走行体16の上面には左右に長
いレール28が固定され、保持体17はレール28に係
合するローラ29により走行体16上に予備工具Tの軸
線に対し直角な左右方向へ移動可能に支持されている。
保持体17には工具収容孔30、工具係止具31、前係
合ブロック32及び後係合ブロック33が設けられてい
る。走行体16の前端にはレバー34が軸35により回
動可能に支持され、バネ36で図3の反時計方向へ付勢
されている。そして、チェンジャー11の移動中は、レ
バー34の上端二股部34aが前係合ブロック32の係
合部32aに係合し、保持体17が走行体16に対し左
右方向の移動不能に結合される。
ト37が取り付けられ、エンドプレート37にはレバー
34の下端に係合する係合ボルト38が螺着されてい
る。チェンジャー11が工具受渡位置で停止したときに
は、図3に示すように、係合ボルト38によりレバー3
4が係合部32aから解離され、走行体16と保持体1
7との結合が解除される。また、エンドプレート37に
はストッパボルト39が位置調整可能に螺着され、走行
体16の前端面にはストッパボルト39に当接するゴム
製の当接部材40が設けられ、ストッパボルト39によ
って工具受渡位置における走行体16の停止位置を微調
整できるようになっている。
5とガイドレール12との間において、機枠4の頂壁部
4aにはスタンド42を介しガイド43が前後方向に延
びるように固定されている。ガイド43にはスライダ4
4が予備工具Tの軸線と平行な方向へ摺動可能に支持さ
れ、スライダ44の上面にはレール28と同じ断面形状
の延長レール45が左右に延びるように固定されてい
る。ガイド43の後端にはスライダ44を駆動するシリ
ンダ46が設置され、そのピストンロッド46aの伸縮
によって延長レール45は、工具受渡位置で停止した走
行体16のレール28にまっすぐに接続される工具装着
位置と、それより後方の工具離脱位置(待機位置)とに
移動される。なお、ストッパボルト39で走行体16の
停止位置を微調整することで、レール28と延長レール
45とが一直線上に整合される。
32bが形成され、チェンジャー11が工具受渡位置に
達したときに、この縦溝32bにローラ48が嵌合され
る。ローラ48はく字形のアーム49の下端に取り付け
られ、アーム49の上端は軸50でブラケット51に回
動可能に支持されている。ブラケット51は支持枠(図
示略)を介して機枠4の頂壁部4aに固定されている。
ブラケット51にはシリンダ52が設置され、そのピス
トンロッド52aはリンク53及び軸50を介しアーム
49に連結されている。そして、スライダ44の延長レ
ール45が走行体16のレール28に接続された状態
で、ピストンロッド52aが伸長したときには、アーム
49が工具マガジン5側に回動し、保持体17が走行体
16からスライダ44上に移動し、また、ピストンロッ
ド52aが収縮したときには、アーム49がガイドレー
ル12側に回動し、保持体17がスライダ44から走行
体16上に移動するようになっている。従って、レール
28、スライダ44、延長レール45、シリンダ46、
及びシリンダ52は、工具受渡位置で保持体17を予備
工具Tの軸線に対し直角な方向及び平行な方向へ移動す
る機構を構成している。
すように、機枠4の支柱4cにテーブル55が水平に支
持され、その中間部上面には延長レール56が固定され
ている。延長レール56は走行体16のレール28と同
じ断面形状で形成され、走行体16が工具取替位置で停
止したときには、レール28と一直線に接続される。ま
た、テーブル55の後端部上面にはアーム57がハンド
ル58により回動操作可能に設けられ、アーム57の先
端にローラ59が取り付けられている。保持体17の後
係合ブロック33には縦溝33a(図3参照)が形成さ
れ、チェンジャー11が工具取替位置に達したときに、
この縦溝33aにローラ59が嵌合される。そして、こ
の状態で、ハンドル58を図6の実線位置から鎖線位置
に操作して、アーム57をテーブル55側に回動し、保
持体17を走行体16からガイドレール12に対し直角
な方向に取り出し、また、ハンドル58を逆方向に操作
して、アーム57をガイドレール12側に回動し、保持
体17を走行体16上に戻すことができるようになって
いる。従って、レール28、延長レール56、及びハン
ドル58は、工具取替位置で保持体17をガイドレール
12と直角な方向に取り出す機構を構成している。この
機構をシリンダ又はモータで自動化することも可能であ
る。
レール12下端のエンドプレート61には、前端のエン
ドプレート37と同様の係合ボルト62が螺着され、走
行体16にはスライドピン63が貫通されていて、チェ
ンジャー11が工具取替位置で停止したときに、係合ボ
ルト62がスライドピン63を介してレバー34を前係
合ブロック32の係合部32aから解離し、走行体16
と保持体17との結合を解除する。また、エンドプレー
ト61にはストッパボルト64が螺着され、走行体16
の後端面にはストッパボルト64に当接するゴム製の当
接部材65が設けられていて、ストッパボルト64で工
具取替位置における走行体16の停止位置を微調整し、
レール28と延長レール56とを一直線上に整合できる
ようになっている。
換装置8の作用について説明する。図5はチェンジャー
11が工具受渡位置に配置され、走行体16がガイドレ
ール12の前端で停止し、保持体17は、同図に実線で
示すように、予備工具Tを工具マガジン5の所定の把持
部5aに装着したのち、同図に鎖線で示すように、工具
マガジン5の後方へ移動して工具離脱位置で待機してい
る。この状態で、予備工具交換指令が出ると、まず、工
具マガジン5が所要の予備工具Tを交換位置Pに割り出
したのち、シリンダ46がスライダ44を前進させ、ス
ライダ44上の延長レール45が走行体16上のレール
28に接続され、保持体17の工具収容孔30が予備工
具Tのテーパ部に嵌合して、保持体17が予備工具Tを
保持する。次いで、図4に示すように、シリンダ52に
よりアーム57がガイドレール12側へ回動され、保持
体17がスライダ44から走行体16上に移動して、不
要となった予備工具Tを横向き姿勢でマガジン5の把持
部5aから取り出す。
モータ25によりチェーン18が周回され、チェンジャ
ー11がガイドレール12の横向き案内部12aに沿っ
て後退し、予備工具Tが横向き姿勢でマシニングセンタ
の後方へ搬送される。そして、ガイドレール12の湾曲
部12cでチェンジャー11の向きが変換され、予備工
具Tが横向き姿勢から縦向き姿勢に転回される。その
後、チェンジャー11がガイドレール12の縦向き案内
部12bに沿って下降し、予備工具Tが縦向き姿勢で工
具取替位置まで搬送される。なお、チェンジャー11の
移動中は、レバー34と係合部32aとの係合によって
(図3に鎖線で示す状態)、保持体17が走行体16に
結合され、保持体17の左右方向の移動が阻止されてい
る。
ると、係合ボルト62によりスライドピン63を介して
レバー34が係合部32aから解離されるとともに、図
6に示すように、走行体16のレール28がテーブル5
5の延長レール56に接続される。この状態で、作業者
はハンドル58を操作してアーム57を回動し、保持体
17を走行体16からテーブル55上に取り出し、旧予
備工具Tを保持体17から抜き取ったのち、新規予備工
具Tを保持体17に装着する。こうすれば、走行体16
が何らかの理由で動いた場合でも、作業者はガイドレー
ル12から側方に離れた場所で取替作業を安全に行うこ
とができる。
し、保持体17をテーブル55から走行体16上に戻
し、チェーン駆動モータ25を逆回転させる。これによ
り、図2に示すように、チェーン18が逆方向に周回さ
れ、レバー34で保持体17の移動を阻止した状態で、
チェンジャー11が縦向き案内部12bに沿って上昇
し、新規予備工具Tが縦向き姿勢でマシニングセンタの
上方へ搬送される。そして、湾曲部12cでチェンジャ
ー11の向きが変換され、新規予備工具Tが縦向き姿勢
から横向き姿勢に転回される。その後、チェンジャー1
1は横向き案内部12aに沿って前進し、新規予備工具
Tが横向き姿勢で工具受渡位置まで搬送される。
ると、図3に示すように、レバー34が係合部32aか
ら解離され、図4に示すように、シリンダ52によりア
ーム57が工具マガジン5側へ回動され、保持体17が
走行体16のレール28からスライダ44の延長レール
45上に移動し、新規予備工具Tが横向き姿勢でマガジ
ン5の把持部5aに装着される。その後、図5に示すよ
うに、シリンダ46によりスライダ44が後退され、保
持体17の工具収容孔30が予備工具Tのテーパ部から
離脱され、保持体17が空の状態で工具マガジン5より
後方の待機位置に配置され、これで1本の予備工具Tの
交換動作が終了する。
ば、チェンジャー11が工具受渡位置と工具取替位置と
の間で直行運転されるので、予備工具Tを搬送途中で移
載する必要がなくなり、従来のような専用の移載機構を
不要にできるとともに、交換時間を大幅に短縮すること
ができる。また、予備工具Tはガイドレール12の縦向
き案内部12bにて縦向き姿勢で搬送されるため、予備
工具Tが保持体17から外れることなく確実に保持さ
れ、工具取替位置では作業者が予備工具Tをその重量を
利用して保持体17に容易に脱着することもできる。さ
らに、チェンジャー11は保持体17を走行体16上に
移動可能に支持して構成されているので、工具受渡位置
において、保持体17のみを機敏に動作させて、予備工
具Tを工具マガジン5に直接出し入れでき、工具取替位
置においては、チェンジャー11の移動通路から離れた
場所で取替作業を安全かつ楽に行うことができる。
に対する予備工具Tの出し入れにスライダ44及びシリ
ンダ46を含む専用機構を用いているが、チェーン18
及びモータ25を含むチェンジャー駆動機構を利用し、
工具受渡位置で走行体16を進退させて、予備工具Tを
マガジン5に出し入れするように構成してもよい。ま
た、上記実施形態では、前後方向の軸線周りで旋回可能
な前向きの工具マガジン5を例示したが、本発明の予備
工具交換装置を左右方向の軸線周りで旋回可能な横向き
の工具マガジンに適用して実施することもできる。
れる予備工具交換装置の一実施形態を示すものである。
この予備工具交換装置108においては、ガイドレール
112が工具マガジン105付近の工具受渡位置から水
平部112a、湾曲部112b、垂直部112c、湾曲
部112d、水平部112e、湾曲部112f及び水平
部112gを経て機枠4下部の工具取替位置に延びてい
る。水平部112a、湾曲部112b及び垂直部112
cは、工具受渡位置の手前でチェンジャー111を予備
工具Tが横向きとなる姿勢で案内する横向き案内部を構
成している。また、水平部112e、湾曲部112f及
び水平部112gは、工具取替位置の手前でチェンジャ
ー111を予備工具Tが縦向きとなる姿勢で案内する縦
向き案内部を構成している。そして、湾曲部112dは
横向き案内部と縦向き案内部との間でチェンジャー11
1の向きを変換する湾曲部を構成している。
に沿って走行する走行体116と予備工具Tを保持する
保持体117とから構成されている。走行体116上に
はレール128がガイドレール112と直角に固定さ
れ、このレール128により保持体117が走行体11
6上に予備工具Tの軸線と平行な左右方向へ移動可能に
支持されている。そして、チェンジャー111は工具受
渡位置における走行体116及び保持体117の前後方
向への一体移動並びに保持体117の左右方向への単体
移動により、予備工具Tを横向き姿勢で工具マガジン1
05に出し入れできるようになっている。従って、この
実施形態では、走行体116を駆動するチェーン18
(図2参照)及び保持体117を駆動するシリンダ52
(図4参照)等により、工具受渡位置で保持体117を
予備工具Tの軸線に対し平行な方向及び直角な方向へ移
動する機構が構成されている。また、工具取替位置の機
枠104には、走行体116のレール128に下側から
接続する延長レール156が垂直に設けられ、保持体1
17を手動又は自動の操作手段(図示略)によってガイ
ドレール112の下側に取り出すことができるようにな
っている。従って、この実施形態では、レール128、
延長レール156及び操作手段により、工具取替位置で
保持体117をガイドレール112と直角な方向に取り
出す機構が構成されている。
れる予備工具交換装置の別の実施形態を示すものであ
る。この予備工具交換装置208においては、ガイドレ
ール112に工具受渡位置から水平に延びるU字部21
2aと、工具取替位置から上方へ一直線に延びる垂直部
212cと、U字部212aと垂直部212cとを接続
する湾曲部212bとが設けられている。そして、U字
部212aは工具受渡位置の手前でチェンジャー211
を予備工具Tが横向きとなる姿勢で案内する横向き案内
部を構成し、垂直部212cは工具取替位置の手前でチ
ェンジャー211を予備工具Tが縦向きとなる姿勢で案
内する縦向き案内部を構成し、湾曲部212bは横向き
案内部と縦向き案内部との間でチェンジャー211の向
きを変換する湾曲部を構成している。
に沿って走行する走行体216と予備工具Tを保持する
保持体217とから構成されている。走行体216上に
はレール228がガイドレール212と直角に固定さ
れ、このレール228により保持体217が走行体21
6上に予備工具Tの軸線と直角な前後方向へ移動可能に
支持されている。そして、チェンジャー211は工具受
渡位置における保持体217の前後方向への単体移動並
びに走行体216及び保持体217の左右方向への一体
移動により、予備工具Tを横向き姿勢で工具マガジン2
05に出し入れできるようになっている。従って、この
実施形態では、走行体216を駆動するチェーン18
(図2参照)及び保持体217を駆動するシリンダ52
(図4参照)等により、工具受渡位置で保持体217を
予備工具Tの軸線に対し直角な方向及び平行な方向へ移
動する機構が構成されている。また、工具取替位置の機
枠204には、走行体216のレール228に後又は前
側から接続する延長レール256が水平に設けられ、保
持体217を手動又は自動の操作手段(図示略)によっ
てガイドレール212の側方に取り出すことができるよ
うになっている。従って、この実施形態では、レール2
28、延長レール256及び操作手段により、工具取替
位置で保持体217をガイドレール212と直角な方向
に取り出す機構が構成されている。
11,111,211の走行体16,116,216が
チェーン18によって駆動されるが、走行体16,11
6,216に搭載したモータでガイドレール挟持ローラ
を駆動することで、チェンジャー11,111,211
を自走式に構成することもできる。その他、本発明は上
記実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲
で各部の形状並びに構成を適宜に変更して実施すること
も可能である。
装置によれば、チェンジャーを工具受渡位置と工具取替
位置との間で直行運転して、予備工具簡単な機構で迅速
に交換できるとともに、予備工具の向きを工具取替位置
の手前で縦向きに変換して、取替作業を確実かつ容易に
行うことができるという優れた効果を奏する。
す横型マシニングセンタの正面図である。
置の一実施形態を示す左側面図である。
の拡大図である。
実施形態を示す斜視図である。
の実施形態を示す斜視図である。
08,208・・予備工具交換装置、11,111,2
11・・チェンジャー、12,112,212・・ガイ
ドレール、12a,112a,112b,112c,2
12a・・横向き案内部、12b,112e,112
f,112g,212c・・縦向き案内部、12c,1
12d,212b・・湾曲部、16,116,216・
・走行体、17,117,217・・保持体、18・・
チェーン、25・・チェーン駆動モータ,46,52・
・シリンダ、28,128,228・・レール、45,
56,156,256・・延長レール。
Claims (4)
- 【請求項1】 機枠上部に交換用の複数の予備工具を横
向きに保持する工具マガジンが設置されているマシニン
グセンタにおいて、予備工具を横向き姿勢で工具マガジ
ンに出し入れするチェンジャーと、チェンジャーを工具
マガジン付近の工具受渡位置から機枠下部の工具取替位
置に案内するガイドレールとを備え、前記ガイドレール
に、工具受渡位置の手前でチェンジャーを予備工具が横
向きとなる姿勢で案内する横向き案内部と、工具取替位
置の手前でチェンジャーを予備工具が縦向きとなる姿勢
で案内する縦向き案内部と、横向き案内部と縦向き案内
部との間でチェンジャーの向きを変換する湾曲部とを設
け、前記チェンジャーをガイドレールに沿って走行する
走行体と予備工具を保持する保持体とから構成し、保持
体を走行体上に移動可能に支持し、工具受渡位置で保持
体を予備工具の軸線に対し直角な方向及び平行な方向へ
移動する機構を設けてなるマシニングセンタの予備工具
交換装置。 - 【請求項2】 横向き案内部を略水平面内で一直線状に
設け、縦向き案内部を略垂直面内で一直線状に設けた請
求項1記載のマシニングセンタの予備工具交換装置。 - 【請求項3】 工具取替位置で保持体をガイドレールと
略直角な方向に取り出す機構を設けた請求項1又は2記
載のマシニングセンタの予備工具交換装置。 - 【請求項4】 チェンジャーの移動中に保持体を走行体
に結合する手段と、工具受渡位置及び工具取替位置で前
記結合を解除する手段とを備えた請求項3記載のマシニ
ングセンタの予備工具交換装置。
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