(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれの軸線が互いに直交し、かつ同一水平面内にある工作機械の自動工具交換装置側のポットと、工具マガジン側のポットとの間で工具を搬送するようにした工具搬送装置において、
前記水平面に対して垂直な第１の軸線Ｃ１のまわりに２７０度旋回動する本体と、該本体に対して伸縮動とともに、前記水平面内にあり、かつ前記第１の軸線Ｃ１及び該軸線Ｃ１に直交する入力軸の軸線Ｃ３の双方と直交する第２の軸線Ｃ２のまわりに１８０度回動するグリッパとを備え、該グリッパは、その伸長動によって前記一方のポットに挿入されている工具を把持し、前記本体の２７０度旋回動の初期において、該旋回動に同期する前記グリッパの引き込み操作により、前記ポットから前記工具を抜き出し、その後前記グリッパを前記第２の軸線Ｃ２のまわりに１８０度回動させ、さらに、前記本体の２７０度旋回動の終期において、該旋回動に同期する前記グリッパの伸長操作により、前記他方のポットへの前記工具の挿入を完了するように構成したことを特徴とする工作機械の工具搬送装置。
【請求項２】
前記本体は、入力軸に取り付けられる第１及び第２のカムと、前記第１のカムの外周面に形成されるカム溝に係合する第１のカムフォロアと、前記第２のカムの外周面に形成されるカム溝に係合する第２のカムフォロアと、前記入力軸の軸線Ｃ３に直交する前記第２のカムの側面に形成されるカム溝に係合する第３のカムフォロアとを備え、前記第１のカムと前記第１のカムフォロアは、前記本体の２７０度旋回動を操作し、前記第２のカムと前記第２のカムフォロアは、前記グリッパの前記第２の軸線Ｃ２まわりの１８０度回動を操作し、前記第２のカムと前記第３のカムフォロアは、前記グリッパの軸方向の移動を操作するものであることを特徴とする請求項１記載の工作機械の工具搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械の主軸スピンドルに対して工具を自動交換する自動工具交換装置と、ツールマガジンとの間で工具を搬送する工具搬送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１３は、従来の工具搬送装置の平面図を示す。
工作機械１０は、自動工具交換装置２０を備え、主軸１２の工具Ｔをポット３０に用意されている工具Ｔとの間で自動的に交換する。自動工具交換装置２０は、シャフト２４により前後動するグリッパ２２を有し、主軸１２とポット３０内の工具を引き抜き、グリッパを１８０度旋回させて主軸とポットに交換された工具を差し込む機能を備える。
工具Ｔを保持するポット３０は、Ｘ軸方向に移動し、工具搬送装置５０によってチェーンマガジン４０のポット４２との間で受け渡される。
【０００３】
工具搬送装置５０は、軸６２を中心に９０度旋回動する本体６０を有し、本体６０はグリッパ６４を備える。
グリッパ６４はシリンダ６６により矢印Ａ方向に伸縮し、ポット３０内の工具Ｔを引き抜き、矢印Ｒ1方向に旋回動して、工具Ｔをチェーンマガジン４０のポット４２内に挿入する。この本体６０の旋回動中に、グリッパ６４はその軸線まわりに１８０度回動する。
チェーンマガジン４０の工具を主軸側へ送る操作は、この逆のステップとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の装置にあって、チェーンマガジン４０内の工具を自動工具交換装置２０側へ送り出すモーションは以下のようになる。
（１）工具搬送装置５０のグリッパ６４がマガジン４０のポット４２内の工具Ｔを側方から把持するモーション
（２）工具搬送装置５０のグリッパ６４がマガジン４０のポット４２から工具Ｔを引き抜くモーション
（３）工具搬送装置５０の本体６０が９０度旋回動するモーション
（４）工具搬送装置５０のグリッパ６４が工具Ｔをポット３０内に差し込むモーション
（５）ポット３０を自動工具交換装置２０側へ移動させるモーション
【０００５】
以上のように、５つのモーションを必要とするためにサイクルタイムが長くなる問題がある。
また、工具Ｔの最先端の描く軌跡Ｋ1は円弧状となり、その曲率半径も大きくなる。したがって、他の機器との干渉を避けるためのスペースも大きくとらざるを得ず、フロアスペースの拡大をまねく問題がある。
本発明は上述した問題を解消する工具搬送装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の工具搬送装置は、それぞれの軸線が互いに直交し、かつ同一水平面内にある工作機械の自動工具交換装置側のポットと、工具マガジン側のポットとの間で工具を搬送するようにした工具搬送装置において、前記水平面に対して垂直な第１の軸線Ｃ１のまわりに２７０度旋回動する本体と、該本体に対して伸縮動とともに、前記水平面内にあり、かつ前記第１の軸線Ｃ１及び該軸線Ｃ１に直交する入力軸の軸線Ｃ３の双方と直交する第２の軸線Ｃ２のまわりに１８０度回動するグリッパとを備え、該グリッパは、その伸長動によって前記一方のポットに挿入されている工具を把持し、前記本体の２７０度旋回動の初期において、該旋回動に同期する前記グリッパの引き込み操作により前記ポットから前記工具を抜き出し、その前後記グリッパを前記第２の軸線のＣ２まわりに１８０度回動させ、さらに、前記本体の２７０度線回動の終期において、該旋回動に同期する前記グリッパの伸長操作により、前記他方のポットへの前記工具の挿入を完了するように構成したこと特徴とする。
【０００７】
また、前記本体は、入力軸に取り付けられる第１及び第２のカムと、前記第１のカムの外周面に形成されるカム溝に係合する第１のカムフォロアと、前記第２のカムの外周面に形成されるカム溝に係合する第２のカムフォロアと、前記入力軸の軸線に直交する前記第２のカムの側面に形成されるカム溝に係合する第３のカムフォロアとを備え、前記第１のカムと前記第１のカムフォロアは、前記本体の２７０度旋回動を操作し、前記第２のカムと前記第２のカムフォロアは、前記グリッパの前記第２の軸線Ｃ２まわりの１８０度回動を操作し、前記第２のカムと前記第３のカムフォロアは、前記グリッパの軸方向移動を操作するものであることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の工具搬送装置を備えた工作機械の工具交換装置を含む要部の平面図、図２は工具搬送装置の平面図、図３は正面図、図４は本体の平面図、図５は本体の正面図である。
全体を符号１００で示す工具搬送装置は、フランジ１１０に対して軸線Ｃ1を中心に回動自在に支持される本体１２０を有する。本体１２０は、シャフト１３２により前後動するグリッパ１３０を有し、グリッパ１３０に把持される工具Ｔは、チェーンマガジン４０のポット４２と、自動工具交換装置２０へ工具を受け渡すためのロボットが操作するポット３０との間を搬送させる。
【０００９】
この工具搬送装置にあっては、ポット内の工具を把持したグリッパ１３０は、本体１２０の旋回動に同期してそのシャフトの収縮が実行される。したがって、工具Ｔはポットから直線的に引き抜かれるのではなく、見かけ上は旋回動により引き抜かれることとなる。
そして、工具を把持したグリッパは、その伸縮動の軸線まわりに１８０度回動する構造を備える。
【００１０】
図２〜図５に示すように、工具搬送装置１００は、工作機械の周辺に配設されるフレーム１６に対して設けられる１対のフランジ１１０に対して旋回動可能に取り付けられる。すなわち、本体１２０の上下に設けられるシャフト１２２は、フランジ１１０に取り付けられるブラケット１２４に対してストッパ１２６を介して固定され、本体１２０はシャフト１２２のまわりに旋回動可能に支持される。この本体１２０の旋回動の軸線を符号Ｃ1で示し、旋回方向を符号Ｒ2で示す。
【００１１】
本体１２０は、シャフト１３２を支持し、シャフト１３２の先端にツールグリッパ１３０が取り付けられる。このシャフト１３２は矢印Ａで示す軸方向に往復動するとともに、シャフト１３２の軸線Ｃ２まわりに回動する機構を備える。シャフト１３２の軸線Ｃ２は、本体１２０の軸線Ｃ１及びこの軸線Ｃ１に直交する入力軸１５０の軸線Ｃ３の双方と直交している。
【００１２】
図６〜図９は、本体１２０とグリッパシャフトを操作する機構を示す断面図であって、図６は正面図、図７は平面図、図８は右側面図、図９は左側面図である。
入力軸１５０は、モータ等の動力源の動力が減速されて入力し、入力軸１５０には第１のカム１５２が取り付けられる。第１のカム１５２はシャフト１２２と一体のカムフォロア１５４が係合する。このシャフト１２２は、フランジ１１０側に固定されるので、本体１２０はカム１５２の回転に応じて、ベアリング１５６を介してシャフト１２２まわりに旋回動する。
【００１３】
入力軸１５０には、第２のカム１６０が取り付けられる。第２のカム１６０は円周上のカム溝を有し、シャフト１６４のカムフォロア１６２に係合する。第２のカムの回動に応じてシャフト１６４は１８０度回動する。このシャフト１６４の内径部には、グリッパのシャフト１３２の細径部１３２Ａが軸方向に摺動自在に挿入される。この細径部１３２Ａはシャフト１６４と、例えばスプラインにより係合し、回転力はシャフト１６４から細径部１３２Ａに伝達される。
【００１４】
入力軸１５０の軸線Ｃ３に直交する第２のカム１６０の側面に形成したカム溝１６４には、カムフォロア１６６が係合し、ピン１６７を中心として揺動するアーム１６８を操作する。アーム１６８の先端は、ピン１７６を介してシャフト１３２の係合部材１７２の溝に係合し、グリッパシャフト１３２を矢印Ａ方向に摺動させる。したがって、グリッパシャフト１３２は、軸線Ｃ２まわりに矢印Ｒ３に示す方向に１８０度回動するとともに、この間に矢印Ａ方向に伸縮動作する。
【００１５】
本体１２０は軸線Ｃ1まわりに矢印Ｒ2方向に２７０度旋回する。この間にグリッパ１３０は１８０度回動するから、マガジン４０のポット４２と工具交換ロボットのポット３０の間で、工具Ｔの軸線ＴＣは図１０で示す軌跡に沿って搬送されることとなる。
【００１６】
本発明の工具搬送装置は、グリッパはポットに対して軸線方向に工具を引き抜くと同時に、本体が旋回動を行ないモーションを短縮する。この操作によっても、工具のシャンクとポットのテーパ面が干渉しないことを図１１，図１２に示す。各図は本体の旋回角度を０度〜１５度まで１度毎に分割し、その各度でのグリッパのストローク長をｍｍで表示したものである。
【００１７】
図から明らかなように、本体１２０を１５度旋回動する間に、グリッパを１２ｍｍ収縮させることによって、工具のシャンクＳと、そのプルスタッドＰＳはポット４２の内周のテーパ面に干渉することなく引き抜くことができる。
また、２７０°旋回中にグリッパをＡ方向に全ストローク分引き込むことによって、ツール旋回半径を小さくすることができる。
工具を差し込む操作は、この逆のモーションを行なう。
この本体の旋回動とグリッパの軸線方向の移動は、２個のカム１５２，１６０のカム形状を適宜に形成することにより、機械的に達成できる。
【００１８】
本発明の工具搬送装置は以上のように、マガジンから工具交換位置までモーションを連続して行なうので、サイクルタイムを短縮できる。また、搬送される工具の最外側の軌跡Ｋ5，Ｋ6のうち、軸線Ｃ1からの距離Ｌ1，Ｌ2も従来の円弧状のモーションの軌跡に比べて短縮することができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の工作機械の工具搬送装置は以上のように、自動工具交換装置のポットと、工具マガジンのポットとの間で工具を搬送する装置であって、旋回動する本体と、本体に対して伸縮動とともに軸線まわりに回動するグリッパを備える。そして、グリッパはポットに挿入された工具を把持し、本体の旋回動と本体の旋回動に同期するグリッパの引き込み操作によって工具を搬送する。
この構成によって、本体の旋回動軸線を工作機械の本体側に近寄せて配設することができる。したがって、装置全体としてのフロアスペース等を削減し、タイトタイムを短縮することができる。
また、モータが１回転する間に１サイクルの作動が終了するために、制御が容易となり、本体の旋回動作の加速度とグリッパが軸まわりに１８０度回転する際の工具の自重による落下の加速度が重なるために、モータの駆動力が少なくてすむ等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の工具搬送装置を備えた工作機械の要部の平面図。
【図２】工具搬送装置の平面図。
【図３】工具搬送装置の正面図。
【図４】本体の平面図。
【図５】本体の正面図。
【図６】グリッパシャフトを操作する機構の正面図。
【図７】グリッパシャフトを操作する機構の平面図。
【図８】グリッパシャフトを操作する機構の右側面図。
【図９】グリッパシャフトを操作する機構の左側面図。
【図１０】搬送される工具が描く軌跡。
【図１１】工具のシャンクとポットの関係を示す説明図。
【図１２】工具のシャンクとポットの関係を示す説明図。
【図１３】従来の装置の平面図。
【符号の説明】
１０  工作機械
１２  主軸
２０  自動工具交換装置
３０  ポット
４０  チェーンマガジン
４２  マガジンポット
１００  工具搬送装置
１２０  本体
１３０  グリッパ
【図１】
0003907298.tif 000002
【図２】
0003907298.tif 000003
【図３】
0003907298.tif 000004
【図４】
0003907298.tif 000005
【図５】
0003907298.tif 000006
【図６】
0003907298.tif 000007
【図７】
0003907298.tif 000008
【図８】
0003907298.tif 000009
【図９】
0003907298.tif 000010
【図１０】
0003907298.tif 000011
【図１１】
0003907298.tif 000012
【図１２】
0003907298.tif 000013
【図１３】
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