(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象に応じ、ツールマガジン内の工具とスピンドルの先端に取り付けた工具とを、複合カム機構によりアーム軸が回転及び前後進して交換する自動工具交換装置において、
ツールマガジンを収納したベースケーシングと、
前記複合カム機構部を配置し、かつ前記ベースケーシングと分離し前記スピンドルを内蔵するスピンドルケーシングを伴って移動する移動コラムと、
工具交換時に、前記移動コラムに固定された回転軸を支点に前記複合カムのプレートカムに連動して揺動するアンクランプリンクと、
前記スピンドルケーシングに配置され前記アンクランプリンクに連動するアンクランプアームとを有し、
工具交換作業終了後に前記アンクランプリンクと前記アンクランプアームが互いに非接触となるように配置され、
前記スピンドルケーシングは前記移動コラムに隣接して加工軸方向にスライドすることを特徴とする自動工具交換式加工装置。
【請求項２】
前記移動コラムの移動方向が、前記ベースケーシング上の平面内で設定可能であり、かつ加工軸に直角であることを特徴とする請求項１に記載の自動工具交換式加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械における自動工具交換式加工装置に関する。さらに詳しくは、工具の入ったツールマガジンと、工作機械のスピンドルと、複合カム機構により回転および前後進するアームとを備えた自動工具交換式加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の自動工具交換装置として、本出願人は特願平９−１２２１５７号の自動工具交換装置を提案している。かかる装置は図３に示すように、交換用の工具が入ったツールマガジン２と、複合カム機構７によって揺動するアンクランプリンク１１及びアンクランプアーム１５と、スピンドル用モータ１３の出力軸１４に直結したスピンドル２５と、一対の工具を保持するアーム２３を備え複合カム機構７によって回転及び前後進するアーム軸２４とを有する。
工具交換時には、アーム軸２４の回転に伴いアーム２３がツールポット４の工具とスピンドル２５の先端の工具２２を保持し、アンクランプリンク１１とアンクランプアーム１５の揺動によりプルスタッドコレット２１が開放され、その後アーム２３が前進、回転、後退してスピンドル２５に取り付けられていた工具２２がツールポット４に返され、ツールポット４の工具がスピンドル２５に差し込まれる。
この特願平９−１２２１５７号の自動工具交換装置は、複合カム機構７によって揺動するアンクランプリンク１１及びアンクランプアーム１５を有し、スピンドル２５をスピンドル用モータ１３の出力軸１４に直結することにより、スピンドルの惰性が小さくなり、また加減速の切り換えが迅速に行われ、より正確な加工を実施することができるという利点を有している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、以上の特願平９−１２２１５７号の自動工具交換装置についても、以下の点で未だ改善の余地が認められた。すなわち、特願平９−１２２１５７号の自動工具交換式加工装置は横型加工を主としたため、ツールマガジン２を上部に配置して装置の小型化を達成したが、さらなる装置の小型化には一定の限界があった。また、スピンドルケーシング２０が加工を終えて工具交換部位に至った際に、上記アンクランプリンク１１とアンクランプアーム１５が対面接触するよう配置してあるため、スピンドルケーシング２０の加工部位への始動方向に制限があり、加工エリアの十分な確保が困難であった。
本発明は以上の従来技術における問題に鑑み、装置の小型化が可能で、かつ加工エリアを十分に確保して加工自由度を高くすることができる自動工具交換式加工装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本願発明に係る自動工具交換式加工装置は、加工対象に応じ、ツールマガジン内の工具とスピンドルの先端に取り付けた工具とを、複合カム機構によりアーム軸が回転及び前後進して交換する自動工具交換装置において、ツールマガジンを収納したベースケーシングと、前記複合カム機構部を配置し、かつ前記ベースケーシングと分離し前記スピンドルを内蔵するスピンドルケーシングを伴って移動する移動コラムと、工具交換時に、前記移動コラムに固定された回転軸を支点に前記複合カムのプレートカムに連動して揺動するアンクランプリンクと、前記スピンドルケーシングに配置され前記アンクランプリンクに連動するアンクランプアームとを有し、工具交換作業終了後に前記アンクランプリンクと前記アンクランプアームが互いに非接触となるように配置され、前記スピンドルケーシングは前記移動コラムに隣接して加工軸方向にスライドすることを特徴とする。
本願発明によれば、複合カム機構部とツールマガジンを分離し、ツールマガジンをベースケーシング内に収納し、複合カム機構部を移動コラムに配置した構成とすることで、ベースケーシング内部をツールマガジン収納部として共用することができるため、装置の小型化が可能になる。また、加工軸方向にスライドし、工具を先端に取り付けたスピンドルを内蔵するスピンドルケーシングを伴って移動コラムがベースケーシング上を移動することにより、加工エリアを拡大することができる。
また、複合カム機構により揺動するアンクランプアームとアンクランプリンクを、これらの停止時に互いに非接触となるように配置することで、工具交換作業終了後スピンドルケーシングが工具交換部位から加工部位へ移動を開始する際に、アンクランプアームの突片が移動する軌跡線上にアンクランプリンクが存在しないためにスピンドルケーシングの移動方向が制限されない。特に、加工軸が前進する方向への移動が可能になり、加工エリアが拡大される。さらにアンクランプアームとアンクランプリンクの係合状態解除の工程が必要でないことから工具交換部位から加工部位へのスピンドルケーシングの移動時間が短縮される。
【０００５】
本願発明に係る自動工具交換式加工装置は、前記移動コラムの移動方向が、前記ベースケーシング上の平面内で設定可能であり、かつ加工軸に直角であることを特徴とする。
すなわち、移動コラムの移動方向は特定の一方向に限定されない。従って、移動コラムの加工軸に直角な平面内の水平移動と、移動コラムに隣接して加工軸方向にスライドするスピンドルケーシングの加工軸方向移動とを組み合わせることにより、容易に加工エリアを拡大することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施の形態を説明する。本発明は図１に示すように、交換用の工具を備えたツールマガジン２を内部に収納したベースケーシング１と、ベースケーシング１上をスライドし、複合カム機構部及び複合カム機構７により揺動するアンクランプリンク１１、アーム軸２４を配置した移動コラム５と、工具２２を保持して回転、前進して加工するスピンドル２５及びアンクランプリンク１１に連動するアンクランプアーム１５を配置したスピンドルケーシング２０とから構成されている。
【０００８】
ベースケーシング１は上面が水平になるように構成される。そのベースケーシング１内部にはツールマガジン２及びツールマガジン用モータが収納される。ベースケーシング１内部に収納されたツールマガジン２は、工具の入った複数のツールポット４を円周方向に等間隔に有し、ツールマガジン用モータ３により回転すると共に、工具交換時にはツールポット４が傾倒して交換用工具を提供するものである。なお、ベースケーシング１の上部水平面と直角な方向に加工軸を設定する。
【０００９】
移動コラム５はベースケーシング１上部に分離して配置され、移動コラム５の上部には複合カム機構部が設けられる。移動コラム５の中央部には、移動コラム５に固定された回転軸２６を支点に複合カム７のプレートカム８に連携して揺動するアンクランプリンク１１が内蔵されている。アンクランプリンク１１の片端にはプレートカム８に当接するカムローラ９が設けられ、逆端には作動ローラ１２が設けられている。また、移動コラム５外部には複合カム用モータ６が設置されている。他方、移動コラム５にはベースケーシング１の図中左側部に沿って加工軸方向に延びるアーム軸２４が内蔵される。アーム軸２４の下端には両端にて工具２２を掴むことができるアーム２３が設置されている。以上の構成からなる移動コラム５は、図示していないが装置外部からの駆動力により、ベースケーシング１上をスピンドルケーシング２０を伴って図中左右方向にスライドする。従って移動コラムの水平移動と、後述するが移動コラムに隣接して加工軸方向にスライドするスピンドルケーシングの垂直移動とを組み合わせることにより、容易に加工エリアを拡大することができる。移動コラム５に配置した複合カム７は複合カム用モータ６により駆動し、従来のものと同様にアーム軸２４をローラギアカム１０及び溝カム（図示せず）で回転及び前後進させ、プレートカム８でアンクランプリンク１１を揺動させる。
【００１０】
アーム軸２４は、工具交換時に回転して一対の工具を保持するアーム２３を備える。アンクランプリンク１１はプレートカム８に当接するカムローラ９と、作動ローラ１２とを有し、プレートカム８の動力をスピンドルケーシング２０に配置したアンクランプアーム１５に伝達する。詳しくは、プレートカム８の回転によりアンクランプリンク１１の作動ローラ１２が回転軸２６を支点に図中矢印の方向に揺動し、作動ローラ１２が揺動する軌跡線上に配置したアンクランプアーム１５の突片１６を押すことにより、アンクランプアーム１５が回転しドローロッド１８に突設された受動ピン１７を押し下げる。以上の動力によりドローロッド１８がスプリング１９に抗して前進し、プルスタッドコレット２１を開放することで工具２２がスピンドル２５から開放される。以後、プレートカム８の回転に伴いアンクランプリンク１１の作動ローラ１２が図中矢印と反対方向に揺動することにより、アンクランプアーム１５への押圧力が解除されるから、スプリング１９の反発力によってドローロッド１８が反動し、プルスタッドコレット２１が閉鎖されてスピンドル２５が新しい工具を把握する。
【００１１】
以上の複合カム７からの動力の伝達により、以下の工具交換作動が実施される。
１．  加工終了後、スピンドルケーシング２０は移動コラム５に伴い工具交換部位へ後退する。
２．  ツールポット４が傾倒する。
３．  複合カム７の作動によりアーム軸２４が回転し、アーム２３が旋回してスピンドル２５の工具２２とツールポット４の工具を掴む。
４．  アンクランプリンク１１とアンクランプアーム１５が複合カム７により揺動してドローロッド１８を前進させ、プルスタッドコレット２１を押し開き、    スピンドル２５の工具２２を開放する。
５．  両端で工具を掴んだアーム２３が下降しながら１８０°回転し、その後上昇して工具をスピンドル２５及びツールポット４に差し込む。
６．  アンクランプリンク１１とアンクランプアーム１５が複合カム７に揺動してドローロッド１８の押圧力を解除し、スプリング１９の反発力によりプルスタッドコレット２１が閉鎖され、スピンドル２５が工具を掴む。
７．  アーム２３が１００°反転し、待機位置に戻る。
８．  加工動作が可能となる。
９．  加工中にツールマガジン２が旋回し、次の工具が付いたツールポット４を準備する。
【００１２】
スピンドルケーシング２０は、移動コラム５の図中左側面に隣接し、上部にはスピンドル用モータ１３を、内部には回転自在で筒状のスピンドル２５を有している。スピンドル２５はスピンドル用モータ１３の出力軸１４に直結され、プルスタッドコレット２１を開放するドローロッド１８を内蔵する。スピンドルケーシング２０中央部にはＬ字形のアンクランプアーム１５が配置されている。アンクランプアーム１５は、スピンドルケーシングが図示していないが装置外部からの駆動力により加工軸方向にスライドする際に、突片１６の移動軌跡線上にアンクランプリンク１１が存在しないように配置する。この構成により、工具交換作業終了後スピンドルケーシング２０が工具交換部位から加工部位へ移動を開始する際に、アンクランプアーム１５の突片１６が移動する軌跡線上にアンクランプリンク１１が存在しないためにスピンドルケーシング２０の移動方向が制限されず、特に、加工軸下方への移動が可能になり、工具交換部位直下の加工エリアが拡大される。さらにアンクランプアーム１５とアンクランプリンク１１の係合状態解除の工程が必要でないことから工具交換部位から加工部位へのスピンドルケーシング２０の移動時間が短縮される。
なお、本発明は加工軸を上下方向とした立型加工装置で説明したが、加工軸を前後方向とした横型加工装置でも同様に成立するものである。
【発明の効果】
本発明による自動工具交換式加工装置は、複合カム機構部とツールマガジンを分離し、ツールマガジンをベースケーシング内に収納し、複合カム機構部を移動コラムに配置した構成としたため装置の小型化が可能になり、アンクランプアームとアンクランプリンクを、これらの停止時に互いに非接触となるように配置することで、スピンドルケーシングが工具交換部位から加工部位へ移動を開始する際に、スピンドルケーシングの移動方向が制限されず、特に、加工軸下方への移動が可能になり、加工エリアが拡大される。さらにアンクランプアームとアンクランプリンクの係合状態解除の工程が必要でないことから工具交換部位から加工部位へのスピンドルケーシングの移動時間が短縮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による自動工具交換式加工装置を示す側面断面図である。
【図２】本発明による自動工具交換式加工装置を示す正面図である。
【図３】従来の自動工具交換装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１  ベースケーシング
２  ツールマガジン
３  ツールマガジン用モータ
４  ツールポット
５  移動コラム
６  複合カム用モータ
７  複合カム
８  プレートカム
９  カムローラ
１０  ローラギアカム
１１  アンクランプリンク
１２  作動ローラ
１３  スピンドル用モータ
１４  出力軸
１５  アンクランプアーム
１６  突片
１７  変動ピン
１８  ドローロッド
１９  スプリング
２０  スピンドルケーシング
２１  プルスタッドコレット
２２  工具
２３  アーム
２４  アーム軸
２５  スピンドル
２６  回転軸
【図１】
0003612415.tif 000002
【図２】
0003612415.tif 000003
【図３】
0003612415.tif 000004