(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の切削工具などのツールをクランプするクランプ機構と、目的のツールを選択してクランプ機構に搬送するオートツールチェンジャーとを備え、上記クランプ機構に設けたロッドにスプリングのバネ力を作用させ、そのバネ力の作用でクランプ力を維持する一方、シリンダの推力をバネ力に抗してロッドに作用させ、バネ力に抗するロッドの推力でクランプ機構のクランプ力を解除する構成にした機械工作用ツールの交換装置において、上記シリンダには一対の通路を設け、この一対の通路にポートを直結して制御バルブを固定するとともに、この制御バルブには、油圧ポンプと、油圧ポンプを駆動する電動モータと、タンクとを一体的に取り付ける一方、上記電動モータは、クランプ機構のクランプ力を解除するときのみ駆動する構成とし、かつ、上記電動モータの駆動タイミングおよびオートツールチェンジャーの作業手順を制御するコントローラを設けるとともに、このコントローラは、クランプ機構のクランプ力解除以前のオートツールチェンジャーの特定の基準動作またはオートツールチェンジャーのドアの開閉動作に応じて、上記電動モータを起動させる構成にした工作機械用ツールの交換装置。
【請求項２】
上記シリンダには移動量検出機構を設け、この移動量検出機構で、シリンダの移動位置を検出して、制御バルブおよび油圧ポンプを制御する構成にした請求項１記載の工作機械用ツールの交換装置。
【請求項３】
移動量検出機構がリミットスイッチである請求項２記載の工作機械用ツールの交換装置。
【請求項４】
移動量検出機構が圧力スイッチである請求項２記載の工作機械用ツールの交換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、工作機械用の切削工具などのツールを自動的に交換する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に示した従来の装置は、オートツールチェンジャーＡとクランプ機構Ｒとを備えている。
上記オートツールチェンジャーＡは、目的のツールを選択してそれをクランプ機構Ｒにまで搬送するもので、図示していない複数の油圧アクチュエータを主要素にしてなる。また、クランプ機構Ｒは、シリンダ１と電磁弁２とを主要素にしてなる。そして、これらオートツールチェンジャーＡとクランプ機構Ｒとは、油圧ポンプＰに対して並列に接続されているが、この油圧ポンプＰは、電動モータＭの回転力で駆動し、タンクＴから作動油を吸い上げて吐出する。
なお、上記クランプ機構Ｒは、上記シリンダ１の推力を利用して、図示していないクランプのクランプ力を維持したり解除したりするものである。また、シリンダ１を制御する電磁弁２は、ＣＰＵ等からなるコントローラＣに接続されるが、このコントローラＣには、シリンダ１の位置を検出するリミットスイッチ３、４も接続されている。
【０００３】
上記のようにした装置で、電磁弁２を図示のノーマル位置に保持していると、ポンプＰがシリンダ１のロッド側室１ａに連通し、ピストン側室１ｂがタンクＴに連通する。したがって、シリンダ１のピストンロッド５が押し上げられるが、この押し上げ状態で、図示していないクランプが、それに作用させたバネ力でクランプ力が維持される。
また、コントローラＣからの信号に基づいて、電磁弁２が図示のノーマル位置から切り換わると、今度は、ピストン側室１ｂが油圧ポンプＰに連通し、ロッド側室１ａがタンクＴに連通する。
したがって、シリンダ１のピストンロッド５が、上記バネ力に抗して下方に移動し、その力でクランプ力が解除される。そして、クランプ力が解除される位置は、リミットスイッチ３によって検出され、その検出信号がコントローラＣに送られる。
【０００４】
リミットスイッチ３からの信号を受けたコントローラＣは、切削工具などのツールを交換した旨の信号を受けた後、または設定された時間を経過した後に、電磁弁２をノーマル位置に戻す信号を出力する。このようにして電磁弁２が再びノーマル位置に戻されれば、シリンダ１が押し上げ状態を保つとともに、上記バネ力の作用でクランプ力が発揮される。このようにクランプ状態になると、その旨の信号がコントローラＣに伝達され、上記電動モータＭも停止する。
以上のようにして、クランプ機構Ｒのクランプ力を発揮させたり、あるいはそれを解除したりして、切削工具などのツールを着脱するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにした従来の装置では、油圧ポンプＰと、オートツールチェンジャーＡおよびクランプ機構Ｒとを配管６で接続しなければならないので、配管工数がかかりすぎるし、その配管６のために設計上の制約も多くなるといった問題があった。しかも、その配管６の接続部分からの漏れも多くなるが、この油漏れは、工作機械において油圧を利用したときの最大の欠点とされていた。
また、オートツールチェンジャーＡとクランプ機構Ｒとは、その特性が異なる。例えば、オートツールチェンジャーＡは、どちらかというと力よりもスピードが求められ、クランプ機構Ｒでは大きな力と瞬間的なスピードが求められる。このように特性の異なるものを、１台の油圧ポンプＰで駆動すると、この油圧ポンプＰは、オートチェンジャーＡとクランプ機構Ｒとの両者に求められる最大公約数的な機能を備えなければならない。このように最大公約数的な機能を求めると、油圧ポンプＰを大型化せざるをえないだけでなく、それを連続運転しなければならない。この油圧ポンプの大型化が、装置全体のコストアップの要因になっていた。
【０００６】
さらに、油圧ポンプは、オートツールチェンジャーＡとクランプ機構Ｒとの両方に対して圧油を供給しなければならないが、それら両者の起動遅れがないようにするために、電動モータを回転し続けて、油圧ポンプＰを常時スタンバイ状態に保たなければならない。このように油圧ポンプＰを常時回転し続ければ、当然のこととしてエネルギーロスが大きくなるという問題が発生する。
この発明の目的は、配管を不要にするとともに、特に、クランプ機構を個別に制御でき、しかも、必要な時だけ油圧ポンプを回転させながら、電動モータの起動遅れなど発生しない装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、工作機械の切削工具などのツールをクランプするクランプ機構と、目的のツールを選択してクランプ機構に搬送するオートツールチェンジャーとを備え、上記クランプ機構に設けたロッドにスプリングのバネ力を作用させ、そのバネ力の作用でクランプ力を維持する一方、シリンダの推力をバネ力に抗してロッドに作用させ、バネ力に抗するロッドの推力でクランプ機構のクランプ力を解除する構成にした機械工作用ツールの交換装置を前提にする。
第１の発明は、上記の装置を前提にしつつ、上記シリンダには一対の通路を設け、この一対の通路にポートを直結して制御バルブを固定するとともに、この制御バルブには、油圧ポンプと、油圧ポンプを駆動する電動モータと、タンクとを一体的に取り付ける一方、上記電動モータは、クランプ機構のクランプ力を解除するときのみ駆動する構成とし、かつ、上記電動モータの駆動タイミングおよびオートツールチェンジャーの作業手順を制御するコントローラを設けるとともに、このコントローラは、クランプ機構のクランプ力解除以前のオートツールチェンジャーの特定の基準動作またはオートツールチェンジャーのドアの開閉動作に応じて、上記電動モータを起動させる点に特徴がある。
【０００８】
第２の発明は、シリンダに移動量検出機構を設け、この移動量検出機構で、シリンダの移動位置を検出して、制御バルブおよび油圧ポンプを制御する構成にした点に特徴がある。
第３の発明は、移動量検出機構がリミットスイッチである点に特徴がある。
第４の発明は、移動量検出機構が圧力スイッチである点に特徴がある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１、２に示した第１実施例は、オートツールチェンジャーＡとクランプ機構Ｒとを分離し、オートツールチェンジャーＡは図示していない電動機で駆動するようにしている。
そして、クランプ機構Ｒは、図１に示す本体１０にロッド１１を設け、このロッド１１が、スプリング１２のバネ力で、図示の押し上げ位置にあるとき、ロッド１１の先端に設けた図示していないクランプが、このスプリング１２のバネ力で工具などのツールをクランプする。そして、ロッド１１をスプリング１２に抗して押し下げたとき、そのクランプ力が解除される。このようにロッド１１の推力でクランプ力を発揮させたり、そのクランプ力を解除する機構は、従来から公知である。
【００１０】
上記のようにした本体１０の上には、シリンダ１３を固定している。このシリンダ１３には、ピストン１４を摺動自在に組み込み、シリンダ１３内を下側室１３ａと上側室１３ｂとに区画している。また、このピストン１４のピストンロッド１５をシリンダ１３の上下両側から突出させ、下側ロッド部１５ａをクランプのロッド１１に対向させている。したがって、ピストン１４が図１において下方に移動すると、その下側ロッド部１５ａが、ロッド１１をスプリング１２に抗して押し下げ、図示していないクランプのクランプ力を解除する。
【００１１】
また、ピストンロッド１５の上側ロッド部１５ｂの突出端には指示棒１６を起立させるとともに、この指示棒１６にスイッチングロッド１７を固定している。そして、このスイッチングロッド１７を、上下に配置した一対のリミットスイッチ１８、１９間に臨ませている。
したがって、ピストン１４が、このリミットスイッチ１８、１９の間隔分だけストロークすれば、いずれかのリミットスイッチ１８あるいは１９がオンになる。しかも、このリミットスイッチ１８、１９は、図２に示すように、コントローラＣに接続しているので、このリミットスイッチ１８、１９のオン・オフ信号は、コントローラＣに入力される。
なお、上記リミットスイッチ１８、１９が、この発明の移動量検出機構を構成する。
【００１２】
上記シリンダ１３の一側には、電磁弁からなる制御バルブｖの弁本体２０を固定している。そして、この弁本体２０の一側には、油圧ポンプＰおよびタンクＴを固定し、他側には電動モータＭを固定している。そして、これら制御バルブｖおよび電動モータＭは、上記コントローラＣに接続している。このようにした電動モータＭは、コントローラＣからの駆動信号が入力しない限り、停止した状態を保つようにしている。したがって、当然のことであるが、油圧ポンプＰも停止状態を保つ。このようにコントローラＣの信号を受けてから油圧ポンプＰを駆動させるようにしたのは、油圧ポンプＰを必要なときだけ駆動して、そのエネルギーロスを少なくするためである。
【００１３】
なお、この実施例のコントローラＣは、ＣＰＵ等からなり、従来と同様にオートツールチェンジャーＡも制御する。ただし、このコントローラは、オートツールチェンジャーＡの作業手順の中の基準動作、例えば、そのドアを開く等のクランプが動作する以前の動作を基準にして電動モータＭを駆動させる構成にしている。このようにオートツールチェンジャーＡの基準動作に応じて電動モータＭを駆動させるようにしたのは、この電動モータＭの起動遅れを防止するためである。すなわち、電動モータＭは、その起動時に所期の回転数にまですぐに達しない。この電動モータの起動遅れは、結局シリンダ１３の動作遅れとなり、作業のスピードアップの障害になってしまう。しかし、上記のようにクランプ機構Ｒの動作前のオートツールチェンジャーＡの基準動作に対応させて電動モータＭを駆動させれば、電動モータＭの起動遅れがあったとしても、クランプ機構Ｒに影響を及ぼさない。
さらに、上記制御バルブｖの一方のポートを、シリンダ１３に形成した通路２１を介して下側室１３ａに連通し、他方のポートを、通路２２を介して上側室１３ｂに連通している。
【００１４】
上記したクランプ機構Ｒの構成を回路として示したのが、図２である。この図２からも明らかなように、制御バルブｖが図示のノーマル位置にあるとき、油圧ポンプＰが通路２１を介してシリンダ１３の下側室１３ａに連通し、上側室１３ｂは通路２２を介してタンクＴに連通する。
また、制御バルブｖを、上記ノーマル位置から切り換えると、今度は、下側室１３ａがタンクＴに連通し、上側室１３ｂが油圧ポンプＰに連通する。
なお、図中符号２３はリリーフ弁である。
【００１５】
次に、この第１実施例の作用を説明する。
クランプ機構が、図示していない切削工具などのツールをクランプしているときには、制御バルブｖが図示のノーマル位置を保つ。制御バルブｖがノーマル位置を保てば、前記したようにピストン１４が押し上げ位置を保つとともに、ロッド１１もスプリング１２の作用で、押し上げ位置を保つ。ロッド１１が上記のように押し上げ位置を保っていれば、クランプが上記ツールをクランプし続ける。また、このときには、電動モータＭは停止した状態を保つ。
【００１６】
上記の状態からコントローラＣは、クランプ機構Ｒの動作前のオートツールチェンジャーＡの特定の動作信号を出力すると同時に、電動モータＭの起動信号も出力する。この電動モータＭの起動信号に基づいて、電動モータＭを予め回転させておく。このように電動モータＭを予め回転させておけば、クランプ機構Ｒの動作時には、所期の回転数まで上がることになる。
その後、制御バルブｖを上記ノーマル位置から切り換えれば、シリンダ１３の下側室１３ａがタンクＴに連通し、上側室１３ｂがポンプＰに連通するので、ピストン１４が下降する。ピストン１４が下降すれば、下側ロッド部１５ａで、クランプのロッド１１を押し下げる。
このロッド１１が所定位置まで下降すると、クランプのクランプ力が解除される。このクランプ力が解除されるときのロッド１１の位置は、スイッチングロッド１７が下側のリミットスイッチ１９をオンにする位置である。
【００１７】
このようにリミットスイッチ１９がオンになると、コントローラＣが動作して電動モータＭ・油圧ポンプＰを停止しても、制御バルブｖを、設定された時間内、切り換え位置に保つ。そして、この設定時間が経過するか、またはツール交換終了信号が入力すると、コントローラＣが制御バルブｖに切り換え信号を送信し、制御バルブｖを再びノーマル位置に切り換える。
上記のように制御バルブｖがノーマル位置に切り換われば、ピストン１４が上昇して、クランプに再びクランプ力を発揮させる。
このとき、スイッチングロッド１７が上側のリミットスイッチ１８に接触してそれをオンにするが、このようにリミットスイッチ１８がオンになると、コントローラＣが動作して、電動モータＭを停止させる。電動モータＭが停止してしまえば、油圧ポンプＰも停止する。ただし、このとき、ロッド１１がスプリング１２のバネ力で押し上げ位置を保つので、スプリング１２のバネ力でクランプ力は維持される。
【００１８】
このようにした第１実施例によれば、制御バルブｖ、油圧ポンプＰ、タンクＴおよび電動モータＭを、一体化してシリンダ１３に固定したので、従来のような配管６が不要になる。このように配管が必要ないので、その配管が原因で生じていた従来のさまざまな問題をすべて解消できる。
また、クランプ機構Ｒの油圧ポンプＰは、クランプ機構Ｒがクランプ力を解除するときだけ、動作させればよいことになる。言い換えれば、クランプ機構Ｒがスプリング１２のバネ力でクランプ力を維持しているときには、油圧ポンプＰを止められるので、その分、エネルギーロスが少なくなる。
しかも、クランプ機構Ｒのクランプ力を解除するときに、電動モータＭの起動遅れがないので、装置全体の作業スピードも維持される。
【００１９】
なお、この種の工作機械用ツールの交換装置では、例えばそれを自動車生産工場などで使うと、工具の交換スピードが特に問題になる。そのために従来の電動モータの起動遅れは、装置全体の作業スピードに大きく影響していたが、この実施例によれば、電動モータの起動遅れを問題にする必要がない。
【００２０】
図３に示した第２実施例は、位置検出機構として、圧力スイッチ２４を用いた点、およびアキュムレータ２５を接続した点が、第１実施例と異なる。
上記圧力スイッチ２４は、シリンダ１３の上側室１３ｂの圧力に応じて動作するものである。すなわち、上側室１３ｂの圧力が設定圧以下のときには、オフの状態を保ち、設定圧以上になるとオンの状態を保つ。
例えば、クランプがそのクランプ力を解除するときには、そのロッド１１がストロークエンドに達するので、上側室１３ｂの圧力が上昇する。この上昇した圧力を圧力スイッチ２４が検知して、オンの状態を保ち、コントローラＣにその信号を入力する。このようにオンの信号を受けたコントローラＣは、前記第１実施例と同様に、設定時間経過後に、制御バルブｖを切り換える。
また、上記アキュムレータ２５は、回路内の油漏れなどの影響で、回路圧が低くなるのを防止するためのものである。
【００２１】
【発明の効果】
この発明の装置によれば、制御バルブ、油圧ポンプ、タンクおよび電動モータを、一体化してシリンダに固定したので、制御バルブとシリンダとの間の配管が不要になった。このように配管が必要ないので、配管が原因で生じていた従来のさまざまな問題をすべて解消できる。
また、クランプ機構がスプリングのバネ力でクランプ力を維持しているときには、油圧ポンプを止められるので、その分、エネルギーロスが少なくなる。
さらに、油圧ポンプを駆動する電動モータは、クランプ機構がクランプ力を解除する以前に回転させられるので、その起動遅れがなくなる。起動遅れがなくなるので、装置全体の作業スピードも速くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の要部の断面図である。
【図２】第１実施例の回路図である。
【図３】第２実施例の回路図である。
【図４】従来の交換装置の回路図である。
【符号の説明】
Ａ    オートツールチェンジャー
Ｒ    クランプ機構
Ｐ    油圧ポンプ
Ｍ    電動モータ
Ｔ    タンク
ｖ    制御バルブ
１０    装置本体
１１    ロッド
１３    シリンダ
１８    リミットスイッチ
１９    リミットスイッチ
２４    圧力スイッチ
【図１】
0003993933.tif 000002
【図２】
0003993933.tif 000003
【図３】
0003993933.tif 000004
【図４】
0003993933.tif 000005