(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
転回式ポットを備えた工具マガジンと主軸との間の工具交換方法であって、工具交換位置にツイン形交換アームを待機させ、次工具を装着した転回式ポットを前記工具交換位置の直前の転回位置に前記工具マガジンを回転して割出し前記転回式ポットを原位置から９０度転回させ、転回した前記転回式ポットを前記工具マガジンの回転により前記工具交換位置に移動させることによって前記次工具を前記交換アームの一端に把持させ、前記主軸の移動により回収工具を前記交換アームの他端に把持させ、前記交換アームの主軸軸線方向の移動と主軸と平行な軸線周りの１８０度回転とにより工具を入れ替え、工具交換後前記工具マガジンを逆回転させて前記転回式ポットを前記転回位置に戻してから９０度逆転回させて前記原位置に復帰させることにより工具の交換を完了することを特徴とする工具交換方法。
【請求項２】
転回式ポットを備えた工具マガジンと主軸との間でツイン形交換アームを用いた工具交換装置において、工具交換位置の直前で工具マガジンの割出しピッチの範囲内に定めた転回位置と該工具交換位置とへ位置決め可能な工具マガジンと、前記交換位置を待機位置とする工具交換アームと、前記転回位置で前記転回式ポットを９０度転回させる転回駆動部材と、転回後の前記転回式ポットを前記工具交換位置に移動位置決めする間の姿勢を維持案内する案内部材とを含んでなり、工具交換位置の直前で工具ポットを９０度転回させ工具マガジンの回転により工具交換位置で待機する交換アームに把持させることを特徴とする工具交換装置。
【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いて工具マガジンとツイン形工具交換アームと主軸とでなる工具交換方法及び装置に関するもので、詳しくは転回式工具ポットを設けた工具マガジンの工具交換位置と転回位置を分離し工具交換サイクル時間から交換アームの退避位置と工具交換位置間の移動時間を省くようにした工具交換方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
工作機械において従来行われている工具交換の方法及び装置の主要機構部の動作を図６に示している。
図６において、転回式ポット１０１が設けられた工具マガジン１０２がツイン形の交換アーム１０３との間で工具を嵌着した工具ホルダを受け渡しする動作に対し障害にならないように、工具交換位置以外では工具マガジン１０２の回転または連結した転回式ポット１０１の旋回軸の方向と工具ホルダ軸心を同一方向（以後工具ホルダまたは転回式ポットの原位置という）にしており、工具交換位置に位置決めしてから工具を９０度転回させて交換アーム１０３との接近を容易にしている。一方交換アーム１０３は工具交換位置でのポット転回時の干渉を避けるため退避位置で待機させておく必要があり転回式ポット１０１の転回後にのみ工具交換位置に接近が可能となっている。
図７は、従来技術では転回式ポット１０１が工具交換位置で工具交換と９０度転回とを前後して行っていることを示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術で述べたように従来の工具交換方法及び装置においては、工具交換位置と工具ポットの転回位置とが同位置であるため工具交換サイクルの中で、主軸を工具交換位置に位置決めしてから主軸が加工指令で動作を開始するまでの工具交換に要するサイクルタイムの短縮する場合に、主軸の工具交換位置への位置決め完了と、工具マガジンが選択した転回式ポットを工具交換位置に割出した後の転回完了とを同期するようにプログラムした場合でも、交換アームを旋回させて退避位置から前記工具交換位置に移動して工具ホルダを受け渡しに要する時間は省くことができない。
【０００４】
本発明は従来技術の有するこのような問題に鑑みなされたもので、その目的は工具交換に要するサイクルタイムの短縮化である。そこで本発明は工具交換アームに退避位置をとらせることなく予め待機位置として工具交換位置に位置決めすることにより工具マガジンの回転位置決めと主軸の位置決めとによる移動動作で直接工具をツイン形の交換アームに受け渡しさせることにより、工具交換サイクルタイムは工具交換アームの軸方向の往復動と１８０度の旋回に要する時間のみとなるようにしたものである。
そのため本発明では、工具交換位置の直前で工具ホルダピッチの１／２若しくはその近傍に転回位置を設けるようにして原位置への転回により復帰する機構を簡略化し工具マガジンの回転で直接工具交換アームに工具ホルダを受け渡しさせることにより工具交換時間の短縮を可能にしたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、転回式ポットを備えた工具マガジンと主軸との間の工具交換方法であって、工具交換位置にツイン形交換アームを待機させ、次工具を装着した転回式ポットを前記工具交換位置の直前の転回位置に前記工具マガジンを回転して割出し前記転回式ポットを原位置から９０度転回させ、転回した前記転回式ポットを前記工具マガジンの回転により前記工具交換位置に移動させることによって前記次工具を前記交換アームの一端に把持させ、前記主軸の移動により回収工具を前記交換アームの他端に把持させ、前記交換アームの主軸軸線方向の移動と主軸と平行な軸線周りの１８０度回転とにより工具を入れ替え、工具交換後前記工具マガジンを逆回転させて前記転回式ポットを前記転回位置に戻してから９０度逆転回させて前記原位置に復帰させることにより工具の交換を完了することを特徴とする工具交換方法。
【０００６】
本発明は工具交換所要時間を短縮させるため工具交換アームに退避動作を取らせることなく工具交換位置を待機位置とし工具マガジンの回転位置決めと主軸の位置決めにより待機位置で工具の受け渡しをするようにしたものである。
工具マガジンの回転により工具交換アームに直接工具ホルダを受け渡しするため、工具交換位置より手前の位置に転回位置を設けるようにしたものである。
【０００７】
請求項２の発明は、転回式ポットを備えた工具マガジンと主軸との間でツイン形交換アームを用いた工具交換装置において、工具交換位置の直前で工具マガジンの割出しピッチの範囲内に定めた転回位置と該工具交換位置とへ位置決め可能な工具マガジンと、前記交換位置を待機位置とする工具交換アームと、前記転回位置で前記転回式ポットを９０度転回させる転回駆動部材と、転回後の前記転回式ポットを前記工具交換位置に移動位置決めする間の姿勢を維持案内する案内部材とを含んでなり、工具交換位置の直前で工具ポットを９０度転回させ工具マガジンの回転により工具交換位置で待機する交換アームに把持させるものである。
【０００８】
工具交換位置より手前に設けたポットの転回位置のフックにより転回したポットは工具マガジンの回転により工具交換位置に位置決めされる。このときポットは該フックと一体のガイドと固定ガイド間で姿勢を一定に保持され転回式ポットと交換アームとの間で工具ホルダの受け渡しが可能な状態となる。次に回収工具が交換アームからポットに戻されたとき、工具マガジンは反対方向に回転しフックと一体のガイドで案内され転回位置に戻りコの字形状のフックに挟まれてポットは転回し転回式ポットは原位置に復帰する。次の選択指令に従い新しい工具を選択すべく工具マガジンが正転するとき転回式ポットのガイドローラはフックと一体の前記ガイドで案内される。フックと一体構造の形状の簡略なガイドにより、転回式ポットは転回位置まで復帰する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
〔実施例１〕
実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の工具交換方法及び装置において主要構成部の工具マガジン１の正逆回転、転回式ポット２の転回方向、工具交換アーム３の軸方向移動と１８０度旋回及び主軸４の軸移動を示し矢印は各々の動作方向を示している。
【００１０】
図２（ａ）において、工具マガジン１に設けられた転回式ポット２の原位置２ａの配設位置を示している。工具マガジン１はタレット方式・チエン方式のいずれでもよい。本発明では工具マガシン１と工具交換アーム３との工具交換位置と転回式ポット２の転回位置とを異なる位置に設けていることを特徴とするがこれも図２（ａ）に示している。
【００１１】
転回式ポット２は、工具マガジン１が回転する際に回転方向の如何を問わず工具マガジン１の回転軸と直角のガイド面により案内され、転回位置では転回部材のコの字形のフックの上下の内壁面で転回式ポット２のローラ９が案内されている。
図２（ｂ）は転回式ポットの転回前後の姿勢を維持するときのガイドの位置を示している。転回式ポットが原位置で旋回するときはＧ１ａとＧ２でガイドされている。転回位置と工具交換位置の間では転回後の転回式ポットはＧ１ａの上に設けたガイドＧ１ｂにより案内される。
Ｇ１ａとＧ２の工具交換位置のガイドの接ぎ合わせは重ね合わせた部をもった案内面となっており転回前後に円滑に案内されるよう形成されている。
【００１２】
図３（ａ）において、転回式ポット２は、モータ５により割出し位置決め制御される円板６Ａ、外縁に分割して設けられたポットホルダ７のピン８を外方転回の支点として、円板６の回転軸心と転回式ポット２の工具Ｔの軸心とは平行に複数個設けられている。
【００１３】
図２（ｂ）におけるガイドＧ１ａは図３（ａ）の下部分と図３（ｂ）に示し、支え１３で支持されるガイドＧ２は図３（ａ）の上部分に示している。図２（ｂ）におけるガイドＧ１ｂは図４（ａ）の下部分と図４（ｂ）に示している。
転回位置に割出し位置決めされた転回式ポット２のローラ９は、流体圧駆動するシリンダ１０のピストン１１の先端に螺着したフック１２の上ガイド面１２ａと下ガイド面１２ｂ間に案内されている。
転回式ポット２の当接面２ａがガイドＧ１ａの案内面Ｇ１ａａとガイドＧ２の案内面Ｇ２ａとにより案内されている。
【００１４】
図４（ａ）（ｂ）において転回位置に位置決めされた転回式ポット２はピストン１１の作用をうけてピン８を中心としてローラ９を案内面１２ａ，１２ｂが挟んで外方に工具Ｔの軸心を回転する円板６の軸心を直交する方向に９０度転回される。ガイドＧ１ａとＧ１ｂはフック１２の側面に螺着されフック１２と一体に移動する。そのためガイドＧ２と干渉を生じないよう形状が形成されている。
【００１５】
本発明の工具交換方法による工具交換動作を図５にもとづき説明する。
【００１６】
ステップＳ１において、次工具を工具ポットに装着された転回式ポット２を転回位置に工具マガジン１を割出し位置決めする。転回位置は工具交換位置の直前で、例えば転回式ポット２の割出しピッチの１／２ピッチの位置でもよい。
【００１７】
ステップＳ２において、転回式ポット２を原位置から９０度外方に転回するよう流体圧シリンダ部材に指令する。ピストン先端のコ字状のフック１２がローラ９を挟んで移動することによりローラ９はピン８を中心に円弧軌跡を描き、転回式ポット２は９０度転回する。
【００１８】
ステップＳ３において、工具交換位置で待機するツイン形の交換アーム３に円板６の旋回運動により次工具が交換アーム３に把持されるのと同期するかそれ以前に主軸４の軸移動で回収工具が交換アーム３に把持されているかを確認する必要がある。
【００１９】
ステップＳ４において、転回式ポット２を転回位置から工具交換位置に移動させるため工具マガジン１に正方向回転を指令する。
【００２０】
ステップＳ５において次工具と回収工具を把持したツイン形の交換アーム３の旋回軸方向移動でそれぞれの工具を転回式ポット２と主軸４から離脱させ１８０°旋回し、前記軸方向の逆移動を指令して転回式ポット２と主軸４にそれぞれ工具を嵌装する。
【００２１】
ステップＳ６において回収工具を嵌装した転回式ポット２を工具交換位置から転回位置に戻す必要があり工具マガジン１に逆転指令する。
ステップＳ７において転回式ポット２を原位置に９０度旋回させて戻すため９０度転回を流体圧シリンダ部材に指令する。
【００２２】
以上で工具交換のサイクルは終了する。主軸４はステップＳ５でツイン形の交換アーム３が１８０度旋回を完了し軸方向移動を完了した時から直ちに次の加工プログラムに従い位置決めされ加工を開始する。
工具交換サイクル時間としてステップＳ４，Ｓ５の中でツイン形の交換アーム３が干渉を生じない退避位置から工具交換位置まで旋回して工具の受け取りに要する時間と工具を渡した後に元の退避位置まで復帰に要する時間とを節約することができる。
【００２３】
【発明の効果】
転回式ポットの転回駆動機構を工具交換位置の直前に設けることにより工具交換アームを工具交換位置に待機させることができ、工具マガジンの回転により直接工具交換が可能となる。転回式ポットの転回はすべて準備時間に含まれる。そのため工具交換サイクル時間が工具交換アームの上下動と１８０度旋回に要する時間のみとなりサイクル時間が短縮される。
本発明の効果はサイクル時間の短縮のみに止まらず工具交換アームの退避位置選択のための機構が不要となりコストが低減される。これに加え工具交換位置と転回位置を分離して設けているが新しい転回位置は工具交換位置に近く転回用フックを駆動する流体圧シリンダ部材を設けるのみであり、単純な形状なのでコストを上昇させることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の工具交換方法及び装置において主要部の工具マガジン、工具交換アーム、主軸の動作方向を示す説明図である。
【図２】本発明の工具マガジンの回転動作を示している。（ａ）は転回式ポットの転回位置と工具交換位置との関係、（ｂ）は転回位置が工具マガジンの収納でピッチの１／２ピッチ分工具交換位置より前に設定された場合に転回式ポットがフックの作用で転回した時に設けられるガイドの位置を示す図である。
【図３】（ａ）は本発明の転回式ポットの転回前の姿勢をガイドで維持する状態を示す側面図である。仮想線は原位置から９０度転回した状板を示す側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ視図である。
【図４】（ａ）は本発明の転回式ポットを液圧ユニットで原位置から９０度転回させた後のポットの姿勢をガイド維持する状態を示す側面図で、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ視図で仮想線は工具交換位置に移行したポットを示している。
【図５】本発明のフローチャートである。
【図６】従来技術の工具交換方法における主要部の動作方向を示しており工具交換アームが退避位置にある状態を示す説明図である。
【図７】従来技術の工具マガジンの回転動作を示し転回位置と工具交換位置が同一であることを示す説明図である。
【符号の説明】
１  工具マガジン
２  転回式ポット
３  交換アーム
４  主軸
５  モータ
６  円板
７  ポットホルダ
８  ピン
９  ローラ
１０  シリンダ
１１  ピストン
１２  フック
Ｇ１ａ  下側ガイド
Ｇ１ｂ  上側ガイド
Ｇ２  ガイド
Ｔ  工具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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