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JP2005081463A - Machine Tools - Google Patents

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JP2005081463A JP2003314074A JP2003314074A JP2005081463A JP 2005081463 A JP2005081463 A JP 2005081463A JP 2003314074 A JP2003314074 A JP 2003314074A JP 2003314074 A JP2003314074 A JP 2003314074A JP 2005081463 A JP2005081463 A JP 2005081463A
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  • Automatic Tool Replacement In Machine Tools (AREA)

Abstract

【課題】 装置全体を大型化することなく、標準工具に加えて、大径工具や長尺工具などの特殊工具を収納し自動交換できる工具交換装置供えた工作機械を提供する。
【解決手段】 自動工具交換装置11は、複数の工具を保持し周回軌道に沿って割り出し可能に周回させる円環状工具マガジン13に加えて、工具支持プレート33上に工具Tを保持するラック形工具マガジン19をさらに具備する。ラック形工具マガジン19は、退避位置にあるときに、円環状工具マガジン13の内部空間中央部に位置する。工具支持プレート33は、円環状工具マガジン13に保持される工具の周回軌道の中心軸線方向に移動可能であり、ラック形工具マガジン19と主軸15との間で工具交換を行うとき、工具支持プレート33が待機位置から主軸可動領域内の工具交換位置まで移動し、工具交換位置で工具支持プレート33上の工具Tを直接的に主軸15に装着する。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a machine tool provided with a tool changer capable of storing and automatically changing special tools such as large diameter tools and long tools in addition to standard tools without increasing the size of the whole device.
An automatic tool changer 11 holds a tool T on a tool support plate 33 in addition to an annular tool magazine 13 for holding a plurality of tools and rotating them so that they can be indexed along a circular path. A magazine 19 is further provided. The rack-shaped tool magazine 19 is located at the center of the internal space of the annular tool magazine 13 when in the retracted position. The tool support plate 33 is movable in the direction of the central axis of the orbit of the tool held by the annular tool magazine 13. When the tool is exchanged between the rack type tool magazine 19 and the main shaft 15, the tool support plate 33 is moved. 33 moves from the standby position to the tool change position in the spindle movable region, and the tool T on the tool support plate 33 is directly mounted on the spindle 15 at the tool change position.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、マシニングセンタ等の工作機械の主軸と複数の工具を収納した工具マガジンとの間で、工具を自動的に交換する工具交換装置を備えた工作機械に関する。   The present invention relates to a machine tool provided with a tool changer for automatically changing a tool between a spindle of a machine tool such as a machining center and a tool magazine storing a plurality of tools.

工作機械では、一般に1つのワークの加工に複数の工具を使用するので、複数の工具を収納した工具マガジンを具備し且つこの工具マガジンと主軸との間で工具を自動的に交換する工具交換装置が用いられる。   In a machine tool, a plurality of tools are generally used for machining one workpiece. Therefore, a tool changer having a tool magazine storing a plurality of tools and automatically changing the tool between the tool magazine and the spindle. Is used.

このような工具交換装置の一例として、特許文献1には、円環形の工具マガジンに複数のポットを着脱可能に保持し、交換すべき工具の収納されたポットを所定位置に割り出した後、ポット旋回手段を用いてそのポットを工具マガジンの内側へ90°旋回させて交換すべき工具の軸線を主軸と平行にし、旋回アームの進退動作と回転動作によって交換を行う旋回アームタイプの工具交換装置が開示されている。   As an example of such a tool changer, Patent Document 1 discloses that a plurality of pots are detachably held in an annular tool magazine, and a pot containing a tool to be exchanged is indexed at a predetermined position. There is a swivel arm type tool changer that uses a swivel means to turn the pot 90 ° inside the tool magazine to make the axis of the tool to be exchanged parallel to the main axis, and to exchange the swivel arm by advancing and retracting and rotating. It is disclosed.

特開2003−94273号公報JP 2003-94273 A

特許文献1に記載のような旋回アームタイプの工具交換装置では、大径工具や長尺工具や異形工具を取り扱う場合、工具マガジンに隣り合って収納される工具が干渉するので、工具と工具の間隔を広くとる必要が生じ、結果として必要数の工具を収納するには工具マガジンを大型化する必要が生じるという問題がある。また、大重量工具を取り扱う場合、出力及びアーム強度の観点からアームを旋回させることが困難であった。さらに、大径工具、長尺工具、異形工具、大重量工具などの特殊工具は使用頻度が低いので、1つの工具マガジンに標準工具と特殊工具とを混在させることは工具割り出しに要する時間を長くし、工具交換に要する時間が長くなることに通じるという問題を生じる。   In the swivel arm type tool changer as described in Patent Document 1, when a large-diameter tool, a long tool, or a deformed tool is handled, a tool stored next to the tool magazine interferes. There is a problem in that it is necessary to increase the interval, and as a result, it is necessary to increase the size of the tool magazine in order to store the required number of tools. Further, when handling a heavy tool, it is difficult to turn the arm from the viewpoint of output and arm strength. Furthermore, since special tools such as large diameter tools, long tools, deformed tools, and heavy tools are used less frequently, mixing standard and special tools in one tool magazine increases the time required for tool indexing. However, there arises a problem that the time required for tool change becomes long.

本発明は前述の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、装置全体を大型化することなく、標準工具に加えて、大径工具、長尺工具、異形工具、大重量工具などの特殊工具を収納し自動交換できる工具交換装置を備えたコンパクトな工作機械を提供することにある。   The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to add a large-diameter tool, a long tool, a modified tool, An object of the present invention is to provide a compact machine tool having a tool changer capable of storing and automatically changing special tools such as heavy tools.

前述の目的を達成するため、複数の工具を収容する工具マガジンと工具を装着する主軸との間で工具交換を行ってワークの加工を進行させる工作機械において、所定の寸法、重量の制限以内の標準工具を複数個収納する第1工具マガジンと、前記第1工具マガジンに収納された工具と前記主軸との間で工具交換を行う工具交換手段と、前記所定の寸法、重量の制限を超えた特殊工具を主に収納し、前記主軸との間で相対移動を行わせ直接的に工具交換を行うラック形の第2工具マガジンと、前記第2工具マガジンに設けられ、工具を位置決め、保持する工具支持台を加工領域外の退避位置と前記主軸と工具交換の行える工具交換位置との間で進退移動させる第1移動手段とを具備する工作機械が提供される。   In order to achieve the above-mentioned object, in a machine tool that advances a workpiece by exchanging a tool between a tool magazine containing a plurality of tools and a spindle on which the tool is mounted, it is within a predetermined size and weight limit. A first tool magazine for storing a plurality of standard tools, a tool changing means for exchanging a tool between the tool stored in the first tool magazine and the spindle, and exceeding the predetermined size and weight limits A rack-shaped second tool magazine that mainly stores special tools, performs relative movement with the spindle, and directly exchanges tools, and is provided in the second tool magazine, and positions and holds the tools. There is provided a machine tool comprising first moving means for moving a tool support base between a retracted position outside a machining area and a tool changing position where the tool can be changed with the spindle.

本発明の工作機械は、第1工具マガジンの標準工具は工具交換手段によって通常どおり主軸との間で工具交換が行える。加えて、第2工具マガジンに収納された特殊工具も工具支持台を進退させる第1移動手段を設ければ、特別な工具交換手段を設けずに、主軸との間の相対移動動作で直接的に工具交換が行える。つまり、いわゆるアームレスATCが行える。工具支持台は、通常、退避位置にあり、工具交換を行うときに工具交換位置に移動するので、主軸によるワークの加工の妨げとならない。   In the machine tool of the present invention, the standard tool of the first tool magazine can be exchanged with the spindle as usual by the tool exchange means. In addition, if the special tool stored in the second tool magazine is also provided with the first moving means for advancing and retracting the tool support, it can be directly moved by the relative movement operation with respect to the main shaft without providing any special tool changing means. It is possible to change tools. That is, so-called armless ATC can be performed. The tool support is normally in the retracted position and moves to the tool change position when changing the tool, so that it does not hinder the machining of the workpiece by the spindle.

また、前記第2工具マガジンは、前記工具交換位置において前記工具支持台を前記主軸の軸線方向に移動させる第2移動手段をさらに有する工作機械が提供される。第2移動手段を有することにより、主軸側が主軸の軸線方向に移動しない工作機械であっても、第2工具マガジン内の工具を主軸に着脱することができる。   The second tool magazine may be provided with a machine tool further comprising second moving means for moving the tool support in the axial direction of the main shaft at the tool change position. By having the second moving means, the tool in the second tool magazine can be attached to and detached from the spindle even if the machine tool does not move in the axial direction of the spindle.

さらに、前記第1工具マガジンは、複数の工具を保持し、工具を周回軌道に沿って割り出し可能に周回させる円形又は長円形の環状工具マガジンで成り、前記第2工具マガジンは、前記工具支持台が前記環状工具マガジンの内部空間内を貫通して前記退避位置と工具交換位置との間を進退移動可能に配置された工作機械が提供される。   Furthermore, the first tool magazine is a circular or oval annular tool magazine that holds a plurality of tools and revolves the tools so that they can be indexed along a circular path, and the second tool magazine includes the tool support base. Is provided so as to pass through the inner space of the annular tool magazine and move forward and backward between the retracted position and the tool change position.

環状の第1工具マガジンの内部空間を貫通するように第2工具マガジンの工具支持台が退避位置と工具交換位置との間を進退移動し、特殊工具の工具交換が行える。つまり、第1工具マガジンの内部空間を有効に活用し、2つの工具マガジンを設けても工具交換装置を大型化するのを抑制できる。第1工具マガジンと第2工具マガジンとを一箇所に集約して配置していることになるので、2つの工具マガジンが離れて設置されている場合と比較して、工具の差し替えや工具の点検などの保守作業の効率向上を図ることもできる。   The tool support of the second tool magazine moves forward and backward between the retreat position and the tool change position so as to penetrate the inner space of the annular first tool magazine, and the tool change of the special tool can be performed. That is, it is possible to effectively utilize the internal space of the first tool magazine and suppress an increase in the size of the tool changer even if two tool magazines are provided. Since the first tool magazine and the second tool magazine are centrally arranged in one place, tool replacement and tool inspection compared to the case where the two tool magazines are installed apart from each other. It is also possible to improve the efficiency of maintenance work.

以上説明したように本発明によれば、標準工具を収納する第1工具マガジンに加えて、主として特殊工具を収納する第2工具マガジンを設けているので、大径工具、長尺工具、異形工具、大重量工具などの自動交換が可能となる。さらに第2工具マガジンは工具支持台が退避位置と工具交換位置との間を進退移動し、第2工具マガジンと主軸との間の相対移動動作によって工具交換を直接的に行う構成をとり、特殊工具の交換のための大がかりな工具交換装置を有さず、コンパクトな工作機械が提供される。環状の第1工具マガジンの内部空間を貫通するように第2工具マガジンの工具支持台が進退移動する構成を採用すれば、さらにコンパクトな工作機械が提供される。   As described above, according to the present invention, in addition to the first tool magazine for storing standard tools, the second tool magazine for mainly storing special tools is provided. Automatic replacement of heavy tools is possible. In addition, the second tool magazine has a configuration in which the tool support is moved back and forth between the retracted position and the tool changing position, and the tool is changed directly by the relative movement between the second tool magazine and the spindle. A compact machine tool is provided that does not have a large tool changer for changing tools. By adopting a configuration in which the tool support of the second tool magazine moves forward and backward so as to penetrate the inner space of the annular first tool magazine, a more compact machine tool can be provided.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。図1は本発明の実施形態を示しているラック形工具マガジンが工具交換位置にある工作機械の工具交換装置の斜視図、図2はラック形工具マガジンが退避位置にある図1の工具交換装置の斜視図、図3はラック形工具マガジンに保持されている長尺工具の側面図である。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a perspective view of a tool changer of a machine tool in which a rack-type tool magazine is in a tool change position, and FIG. 2 is a tool changer in FIG. 1 in which the rack-type tool magazine is in a retracted position. FIG. 3 is a side view of a long tool held in a rack-type tool magazine.

本発明の工作機械の工具交換装置11は、工作機械(図示せず)の側方に設けられた第1工具マガジンとしての円環形工具マガジン13と、円環形工具マガジン13のポット27に収納されている工具と工作機械の主軸15に装着されている工具とを交換する工具交換手段としての交換アーム17と、円環形工具マガジン13の内部空間中央部に配置された第2工具マガジンとしてのラック形工具マガジン19とから基本的に構成されており、円環形工具マガジン13及びラック形工具マガジン19は主軸15の移動の妨げとならないように主軸15の可動範囲外に配置されている。   The tool changer 11 for a machine tool according to the present invention is accommodated in an annular tool magazine 13 as a first tool magazine provided on the side of a machine tool (not shown) and a pot 27 of the annular tool magazine 13. An exchange arm 17 as a tool exchange means for exchanging the tool mounted on the spindle 15 of the machine tool, and a rack as a second tool magazine disposed in the center of the inner space of the annular tool magazine 13 The ring-shaped tool magazine 13 and the rack-shaped tool magazine 19 are arranged outside the movable range of the main shaft 15 so as not to hinder the movement of the main shaft 15.

円環形工具マガジン13は、周方向に隣接して複数の工具を保持し、主軸15の回転軸線21と垂直な軸線(以下、中心軸線23と称する)を中心として工具を周回軌道に沿って周回させ、所定位置に割り出すことができるものである。そして、この円環形工具マガジン13に保持されている工具は、その軸線が主軸15の回転軸線21と平行になるように姿勢変更された後、交換アーム17により主軸15に装着される。   The annular tool magazine 13 holds a plurality of tools adjacent to each other in the circumferential direction, and circulates the tool along a circular path about an axis perpendicular to the rotation axis 21 of the main shaft 15 (hereinafter referred to as a central axis 23). Can be determined at a predetermined position. The tool held in the annular tool magazine 13 is changed in posture so that its axis is parallel to the rotation axis 21 of the main shaft 15, and then attached to the main shaft 15 by the replacement arm 17.

図1に示されている実施形態では、円環形工具マガジン13は、特許文献1に示すのと同様に円環状マガジン本体25の内周に沿って板バネでなるポット保持具(図示せず)を有し、各ポット保持具によって工具を受容する工具ポット27を着脱可能に保持したものであり、円環状マガジン本体25はベルト、チェーン、歯車等の適宜手段を用いてサーボモータ等の回転アクチュエータ(図示せず)によって割り出し可能に回転駆動される。所定位置に割り出された工具ポット27は、特許文献1に記載されている工具ポット旋回装置やロボットアームなど(図示せず)によって、その軸線が主軸15の回転軸線21と平行になるように円環形工具マガジン13の内部空間側に90°旋回させられた後、両端部に工具を把持するグリッパ29を有した交換アーム17によって、工具ポット27から引き抜かれ、旋回動作後主軸15に装着される。交換アーム17は、円環形工具マガジン13と工作機械との間に設けられたフレーム31上に取り付けられている。工具ポット旋回装置及び交換アーム17は、複雑な動作が可能なロボットアームなどによっても置換可能である。   In the embodiment shown in FIG. 1, the annular tool magazine 13 is a pot holder (not shown) made of a leaf spring along the inner periphery of the annular magazine body 25 as shown in Patent Document 1. A tool pot 27 for receiving a tool by each pot holder is detachably held, and the annular magazine body 25 is a rotary actuator such as a servo motor using appropriate means such as a belt, a chain, and a gear. (Not shown) is driven to rotate in an indexable manner. The tool pot 27 indexed at a predetermined position is arranged so that the axis thereof is parallel to the rotation axis 21 of the main shaft 15 by a tool pot turning device or a robot arm (not shown) described in Patent Document 1. After being turned 90 ° to the inner space side of the annular tool magazine 13, it is pulled out of the tool pot 27 by the exchange arm 17 having grippers 29 for gripping the tool at both ends and mounted on the spindle 15 after the turning operation. The The exchange arm 17 is mounted on a frame 31 provided between the annular tool magazine 13 and the machine tool. The tool pot turning device and the exchange arm 17 can be replaced by a robot arm or the like that can perform complicated operations.

ラック形工具マガジン19は、上記フレーム31上にスライド機構を介して支持された工具支持台としての工具支持プレート33によって構成されており、工具支持プレート33は、スライド機構により、円環形工具マガジン13に保持される工具の周回軌道の中心軸線23と平行に、すなわちX軸方向に、移動可能になっている。スライド機構は、フレーム31に支持されるベース35と、ベース35に対してガイドに沿ってX軸方向にスライド可能である第1のスライダ37と、この第1のスライダ37に対してガイドに沿ってX軸方向にスライド可能である第2のスライダ39とから構成され、第2のスライダ39上に工具支持プレート33を支持している。そして、ベース35に取り付けられた第1移動手段としての油圧シリンダ41によって、第1のスライダ37を駆動し、公知の倍尺倍速機構(図示せず)によってベース35に対する第1のスライダ37の運動に第1のスライダ37に対する第2のスライダ39の運動を連動させている。油圧シリンダ41はX軸アクチュエータとして使用されているが、X軸アクチュエータとしてモータなど他の適宜の駆動手段を用いることも可能である。このような構成により、工具支持プレート33は、X軸アクチュエータである油圧シリンダ41の作動によって、円環形工具マガジン13の内部空間中央部に位置する退避位置と主軸15の可動領域内に位置する工具交換位置との間を移動できるようになっている。   The rack-type tool magazine 19 is constituted by a tool support plate 33 as a tool support base supported on the frame 31 via a slide mechanism, and the tool support plate 33 is formed by the slide mechanism. The tool can be moved in parallel with the center axis 23 of the orbit of the tool held by the tool, that is, in the X-axis direction. The slide mechanism includes a base 35 supported by the frame 31, a first slider 37 slidable in the X-axis direction along the guide with respect to the base 35, and the guide with respect to the first slider 37. The second slider 39 is slidable in the X-axis direction, and the tool support plate 33 is supported on the second slider 39. Then, the first slider 37 is driven by a hydraulic cylinder 41 as first moving means attached to the base 35, and the first slider 37 moves with respect to the base 35 by a known double speed mechanism (not shown). Further, the movement of the second slider 39 relative to the first slider 37 is linked. The hydraulic cylinder 41 is used as an X-axis actuator, but other appropriate drive means such as a motor can be used as the X-axis actuator. With such a configuration, the tool support plate 33 is operated by the hydraulic cylinder 41 which is an X-axis actuator, and the tool is located in the retracted position located in the center of the inner space of the annular tool magazine 13 and in the movable area of the spindle 15. It can be moved between exchange positions.

ラック形工具マガジン19では、主軸15の回転軸線21の方向すなわちZ軸方向にスライド可能な第3のスライダ43を第2のスライダ39上にさらに設け、この第3のスライダ43上に工具支持プレート33を取り付けることが好ましい。この場合、第2のスライダ39に取り付けられた第2移動手段としての油圧シリンダ45によって第3のスライダ43を駆動すれば、工具支持プレート33をZ軸方向に移動させることができる。したがって、主軸15にZ軸方向の移動機構が設けられていなくても、主軸15と工具支持プレート33との間で工具Tの脱着を行うことが可能になる。なお、上記油圧シリンダ45はZ軸アクチュエータとして使用されているが、Z軸アクチュエータとしてモータなどの他の適宜の駆動手段を用いることも可能である。   In the rack-type tool magazine 19, a third slider 43 slidable in the direction of the rotation axis 21 of the main shaft 15, that is, in the Z-axis direction is further provided on the second slider 39, and a tool support plate is provided on the third slider 43. Preferably 33 is attached. In this case, if the third slider 43 is driven by a hydraulic cylinder 45 as second moving means attached to the second slider 39, the tool support plate 33 can be moved in the Z-axis direction. Therefore, the tool T can be attached and detached between the main shaft 15 and the tool support plate 33 even if the main shaft 15 is not provided with a moving mechanism in the Z-axis direction. The hydraulic cylinder 45 is used as a Z-axis actuator, but other appropriate drive means such as a motor can be used as the Z-axis actuator.

また、工具支持プレート33は、第1のスライダ37及び第2のスライダ39をX軸アクチュエータ又は手動で駆動することにより、円環形工具マガジン13の内部空間中央部に位置する退避位置から、主軸15に近づく側のみならず主軸15から遠ざかる側へも移動できるようになっていることが好ましい。これにより、円環形工具マガジン13の内部空間を挟んで主軸15と反対側の作業者側に工具支持プレート33を引き出すことが可能になり、工具支持プレート33上に保持された工具Tの点検や新旧工具の入れ替えなどの保守作業が容易となり、作業効率を向上させることが可能となる。   Further, the tool support plate 33 is driven from the retracted position at the center of the internal space of the annular tool magazine 13 by driving the first slider 37 and the second slider 39 by an X-axis actuator or manually. It is preferable to be able to move not only to the side approaching the shaft but also to the side moving away from the main shaft 15. As a result, the tool support plate 33 can be pulled out to the operator side opposite to the main shaft 15 across the internal space of the annular tool magazine 13, and the tool T held on the tool support plate 33 can be inspected. Maintenance work such as replacement of old and new tools becomes easy, and work efficiency can be improved.

図1及び図2に示されている実施形態では、X軸アクチュエータとして油圧シリンダ41を第1のスライダ37に接続しているため、油圧シリンダ41のストロークの問題から、円環形工具マガジン13の内部空間を挟んで主軸15側及び作業者側の両方に第1のスライダ37を移動させることは困難となる。そこで、上記実施形態では、ロック装置47を介して油圧シリンダ41のロッド41aをベース35に接続し、ロック装置47の解除により油圧シリンダ41のロッド41aをベース35へのロックから解放できるようになっている。油圧シリンダ41のロッド41aがベース35から解放されると、第1のスライダ37は、油圧シリンダ41のストロークと関わりなくベース35に対して自由にスライドできるようになり、円環形工具マガジン13の内部空間を挟んで主軸15と反対側の作業者側に手動で引き出され得る。   In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, since the hydraulic cylinder 41 is connected to the first slider 37 as an X-axis actuator, the problem of the stroke of the hydraulic cylinder 41 causes the inside of the annular tool magazine 13. It is difficult to move the first slider 37 to both the main shaft 15 side and the operator side across the space. Therefore, in the above embodiment, the rod 41a of the hydraulic cylinder 41 is connected to the base 35 via the locking device 47, and the rod 41a of the hydraulic cylinder 41 can be released from being locked to the base 35 by releasing the locking device 47. ing. When the rod 41 a of the hydraulic cylinder 41 is released from the base 35, the first slider 37 can freely slide with respect to the base 35 regardless of the stroke of the hydraulic cylinder 41. It can be manually pulled out to the operator side opposite to the main shaft 15 across the space.

工具支持プレート33上の工具Tは、その軸線が主軸15の回転軸線21と平行になる向きに配置され、工具保持具によって予め定められた位置に位置決め保持される。図3に示されている工具保持具は、長尺工具Tを工具支持プレート33上に保持するためのものであり、工具Tの外形に対応した凹部が形成されている支持部材49からなる。2つの支持部材49は、その凹部にそれぞれ長尺工具の首部と先端部とを受容することにより、長尺工具Tを工具支持プレート33上に位置決め保持する。また、大形異形工具Tを工具支持プレート33上に保持するためには、複数の支持ピンと、少なくとも2つの位置決めピンで大形異形工具Tの下面を支持し工具Tの下面に形成された位置決め穴に位置決めピンを係合させることにより、工具Tを工具支持プレート33上に位置決め保持する。このようにして、工具支持プレート33上の各工具Tは工具保持具によって予め定められた位置に保持される。   The tool T on the tool support plate 33 is disposed so that its axis is parallel to the rotation axis 21 of the main shaft 15, and is positioned and held at a predetermined position by a tool holder. The tool holder shown in FIG. 3 is for holding the long tool T on the tool support plate 33 and includes a support member 49 in which a recess corresponding to the outer shape of the tool T is formed. The two support members 49 receive and hold the long tool T on the tool support plate 33 by receiving the neck part and the tip part of the long tool in the recesses, respectively. Further, in order to hold the large deformed tool T on the tool support plate 33, a positioning formed on the lower surface of the tool T by supporting the lower surface of the large deformed tool T with a plurality of support pins and at least two positioning pins. The tool T is positioned and held on the tool support plate 33 by engaging a positioning pin with the hole. In this manner, each tool T on the tool support plate 33 is held at a predetermined position by the tool holder.

次に、図1に示されている工具交換装置10の動作について説明する。   Next, the operation of the tool changer 10 shown in FIG. 1 will be described.

本発明の工具交換装置10では、通常、円環形工具マガジン13には予め定められた所定の寸法、重量の制限以内の標準工具が収納され、ラック形工具マガジン19には、上記制限を超える特殊な形状、寸法及び重量の工具Tが収納される。また、円環形工具マガジン13に収納されている工具は、その軸線が主軸15の回転軸線21と垂直なX軸方向に延びるように配置され、ラック形工具マガジン19に収納されている工具Tは、その軸線が主軸15の回転軸線21と平行なZ軸方向に延びるように配置される。さらに、主軸15に装着された工具Tによるワークの加工中、ラック形工具マガジン19の工具支持プレート33は加工領域外の退避位置にあり、加工の妨げとならないように、主軸15の可動領域外に位置する円環形工具マガジン13の内部空間中央部に移動している。   In the tool changer 10 according to the present invention, the annular tool magazine 13 normally stores standard tools within a predetermined size and weight limit, and the rack tool magazine 19 has a special tool exceeding the above limit. A tool T of various shapes, dimensions and weights is stored. Further, the tools stored in the annular tool magazine 13 are arranged so that the axis thereof extends in the X-axis direction perpendicular to the rotation axis 21 of the main shaft 15, and the tool T stored in the rack-type tool magazine 19 is The axis is arranged so as to extend in the Z-axis direction parallel to the rotation axis 21 of the main shaft 15. Further, during the machining of the workpiece by the tool T mounted on the spindle 15, the tool support plate 33 of the rack-type tool magazine 19 is in the retracted position outside the machining area, and is outside the movable area of the spindle 15 so as not to disturb the machining. It moves to the center part of the internal space of the annular tool magazine 13 located at the position.

標準工具を主軸15に装着することを所望するときには、まず、回転アクチュエータにより円環形工具マガジン13の円環状マガジン本体25を回転させ、工具を収容した工具ポット27を中心軸線23周りに周回軌道に沿って周回させ、所望される工具を収容した工具ポット27を所定位置に割り出す。この所定位置において、工具ポット27は、工具ポット旋回装置(図示せず)によって、その軸線が主軸15の回転軸線21と平行になるように円環形工具マガジン13の内部空間側に90°旋回させられる。また、このとき、主軸15も工具交換のための位置に予め移動させておく。   When it is desired to mount the standard tool on the main shaft 15, first, the annular magazine body 25 of the annular tool magazine 13 is rotated by the rotary actuator, and the tool pot 27 containing the tool is placed on the orbit around the central axis 23. The tool pot 27 containing the desired tool is indexed at a predetermined position. At this predetermined position, the tool pot 27 is turned 90 ° toward the internal space of the annular tool magazine 13 so that its axis is parallel to the rotation axis 21 of the main shaft 15 by a tool pot turning device (not shown). It is done. At this time, the spindle 15 is also moved in advance to a position for tool change.

次に、交換アーム17を90°旋回させることにより、交換アーム17の一方のグリッパ29で工具ポット27内の工具を把持すると同時に他方のグリッパ29で主軸15に装着されている工具を把持し、そのまま交換アーム17を主軸15の回転軸線21と平行に主軸15から遠ざかる側に移動させて、工具ポット27から工具を抜き出すと同時に主軸15から工具を取り外す。そして、交換アーム17を180°回転させた後、交換アーム17を主軸15の回転軸線21と平行に主軸15に近づく側に移動させ、新工具を主軸15に装着させると同時に旧工具を工具ポット27に収容させる。交換アーム17は90°旋回し、図1に示す位置で待機する。次に、工具ポット旋回装置によって工具ポット27を90°旋回させて、再び円環形工具マガジン13のポット保持具に工具ポット27を押し込み円環形工具マガジン13に工具ポット27を保持させる。このようにして、標準工具の自動交換が行われる。   Next, by turning the exchange arm 17 by 90 °, the tool in the tool pot 27 is grasped by one gripper 29 of the exchange arm 17 and at the same time the tool attached to the spindle 15 is grasped by the other gripper 29, The exchange arm 17 is moved to the side away from the main shaft 15 in parallel with the rotation axis 21 of the main shaft 15 to remove the tool from the tool pot 27 and remove the tool from the main shaft 15 at the same time. Then, after the exchange arm 17 is rotated by 180 °, the exchange arm 17 is moved in parallel to the rotation axis 21 of the main shaft 15 toward the main shaft 15 so that the new tool is mounted on the main shaft 15 and at the same time the old tool is attached to the tool pot. 27. The exchange arm 17 turns 90 ° and waits at the position shown in FIG. Next, the tool pot 27 is turned 90 ° by the tool pot turning device, and the tool pot 27 is pushed again into the pot holder of the annular tool magazine 13 to hold the tool pot 27 in the annular tool magazine 13. In this way, the standard tool is automatically changed.

一方、大径工具、長尺工具、異形工具、大重量工具などの標準工具以外の特殊工具Tの自動交換は以下のようにして行われる。ラック形工具マガジン19に収容されている工具Tを主軸15に装着することが所望されるときには、最初に、主軸15に装着されている標準工具を上記手順に従って、主軸15から取り外し、主軸15に工具が装着されていない状態にする。次に、ロック装置47により油圧シリンダ41のロッド41aをベース35にロックした状態で、X軸アクチュエータである油圧シリンダ41を作動させて第1のスライダ37を主軸15側に前進させる。すると、図1に示されているように工具支持プレート33を支持する第2のスライダ39が、倍尺倍速機構により第1のスライダ37の前進に連動して工具交換位置まで移動する。次に、工具支持プレート33上の交換すべき工具とZ軸方向に対向する位置に主軸15を移動させる。そして、Z軸アクチュエータである油圧シリンダ45を作動させて、第2のスライダ39上で第3のスライダ43を工具交換位置からZ軸方向に主軸15に向かって移動させ、工具支持プレート33を主軸15に接近させる。すると工具Tのシャンク部が主軸15内に挿入され、主軸15に内臓されたクランプ装置を作動させることにより、工具支持プレート33上に保持されている工具Tが主軸15に装着される。   On the other hand, automatic replacement of special tools T other than standard tools such as large diameter tools, long tools, deformed tools, and heavy tools is performed as follows. When it is desired to mount the tool T accommodated in the rack-shaped tool magazine 19 on the main shaft 15, first, the standard tool mounted on the main shaft 15 is removed from the main shaft 15 according to the above procedure, and the main shaft 15 is attached to the main shaft 15. Make sure the tool is not attached. Next, in a state where the rod 41a of the hydraulic cylinder 41 is locked to the base 35 by the locking device 47, the hydraulic cylinder 41, which is an X-axis actuator, is operated to advance the first slider 37 toward the main shaft 15 side. Then, as shown in FIG. 1, the second slider 39 that supports the tool support plate 33 moves to the tool change position in conjunction with the advancement of the first slider 37 by the double scale mechanism. Next, the spindle 15 is moved to a position facing the tool to be replaced on the tool support plate 33 in the Z-axis direction. Then, the hydraulic cylinder 45, which is a Z-axis actuator, is operated to move the third slider 43 on the second slider 39 from the tool change position in the Z-axis direction toward the main shaft 15, and the tool support plate 33 is moved to the main shaft. Approach 15 Then, the shank portion of the tool T is inserted into the main shaft 15, and the tool T held on the tool support plate 33 is mounted on the main shaft 15 by operating the clamping device built in the main shaft 15.

なお、主軸15に標準工具以外の特殊工具Tが装着されているときには、上記手順と逆の手順で装着されている特殊工具Tを工具支持プレート33上の収容されるべき位置とZ軸方向に対向する位置に主軸15を移動させた後、Z軸アクチュエータである油圧シリンダ45を作動させて工具支持プレート33を主軸15に接近させ、主軸15内のクランプ装置を解除させて工具保持具に工具Tを保持させる。そして、工具保持具に工具Tを保持させた状態で工具支持プレート33を主軸15から離れさせることにより、主軸15から工具Tを取り外す。特殊工具Tの交換は、このように交換アーム17を用いず、工具支持プレート33と主軸15との間で直接的に工具交換するアームレス方式をとる。   When the special tool T other than the standard tool is mounted on the spindle 15, the special tool T mounted in the reverse procedure to the above procedure is placed in the Z-axis direction and the position to be accommodated on the tool support plate 33. After the main shaft 15 is moved to the opposite position, the hydraulic cylinder 45, which is a Z-axis actuator, is actuated to bring the tool support plate 33 closer to the main shaft 15, and the clamping device in the main shaft 15 is released to allow the tool holder to operate the tool holder. Hold T. Then, the tool T is removed from the main shaft 15 by moving the tool support plate 33 away from the main shaft 15 while the tool T is held by the tool holder. The replacement of the special tool T does not use the replacement arm 17 as described above, but adopts an armless system in which the tool is directly exchanged between the tool support plate 33 and the main shaft 15.

工具支持プレート33上に保持されている工具Tが摩耗して新しい工具Tに交換が必要になったときや工具Tの状態を点検する必要があるときには、ロック装置47によりX軸アクチュエータである油圧シリンダ41のロッド41aとベース35とのロックを解除し、油圧シリンダ41のストロークと無関係に第1のスライダ37がベース35に対して自由に移動できるようにする。そして、工具支持プレート33を円環形工具マガジン13の内部空間を挟んで主軸15と反対側の作業者位置に引き出す。このとき、第1のスライダ37及び第2のスライダ39は倍尺倍速機構により工具支持プレート33の動きに連動してガイドに沿って同じく作業者側に移動する。この作業位置では、工具支持プレート33の周囲に環状工具マガジン13などの障害物が存在しないので、工具交換や工具点検などの保守作業が容易となり、作業効率の向上を可能とさせる。また、この作業位置では、環状工具マガジン13に収容されている工具Tの保守作業も行うことができるので、保守作業を一箇所で集約して行うことができ、作業の効率化につながる。   When the tool T held on the tool support plate 33 is worn out and a new tool T needs to be replaced, or when it is necessary to check the state of the tool T, the lock device 47 uses the hydraulic pressure as the X-axis actuator. The lock between the rod 41 a of the cylinder 41 and the base 35 is released so that the first slider 37 can freely move with respect to the base 35 regardless of the stroke of the hydraulic cylinder 41. Then, the tool support plate 33 is pulled out to the operator position opposite to the main shaft 15 with the internal space of the annular tool magazine 13 interposed therebetween. At this time, the first slider 37 and the second slider 39 are also moved to the operator side along the guide in conjunction with the movement of the tool support plate 33 by the double speed double speed mechanism. At this work position, since there are no obstacles such as the annular tool magazine 13 around the tool support plate 33, maintenance work such as tool change and tool inspection is facilitated, and work efficiency can be improved. At this work position, maintenance work of the tool T accommodated in the annular tool magazine 13 can also be performed, so that maintenance work can be performed in one place, leading to work efficiency.

以上、図面に示されている実施形態に基づいて本発明の自動工具交換装置11について説明したが、本発明は図示されている実施形態に限定されるものではない。例えば、円環形工具マガジン13は、中心部に内部空間を有した円形、長円形、楕円形などの円環状になっていればよく、工具保持方法や工具を周回させる方法は適宜の方法を用いることができる。代替実施形態として、工具ポット27を介して円環状マガジン本体25に工具を保持するのではなく、円環状マガジン本体25に周方向に並んで形成された穴に直接的に工具を挿入、保持するようにすることも可能である。また、工具ポット旋回装置及び交換アーム17は、円環形工具マガジン13と主軸15との間で工具の授受着脱を行うことができるロボットアームによっても置換可能である。   The automatic tool changer 11 according to the present invention has been described above based on the embodiment shown in the drawings, but the present invention is not limited to the illustrated embodiment. For example, the ring-shaped tool magazine 13 may have an annular shape such as a circle, an oval, or an ellipse having an internal space at the center, and an appropriate method is used as a tool holding method and a method of rotating the tool. be able to. As an alternative embodiment, instead of holding the tool in the annular magazine body 25 via the tool pot 27, the tool is directly inserted into and held in a hole formed in the annular magazine body 25 in the circumferential direction. It is also possible to do so. Further, the tool pot turning device and the exchange arm 17 can be replaced by a robot arm that can exchange tools between the annular tool magazine 13 and the main shaft 15.

また、第1工具マガジンは円環形に限らず、内部空間のない円板型、チェーン駆動型、マトリックス型等何でも良い。それにともなって、第2工具マガジンは、第1工具マガジンの内部空間を貫通する形式でなくても良い。さらに第1工具マガジンと第2工具マガジンは近接配置されている方がコンパクト化や保守性の点からは好ましいが、コラムの右側と左側やコラムの上部とコラムの側部等に離れて設置されていても良い。   Further, the first tool magazine is not limited to an annular shape, and may be any disc type having no internal space, a chain drive type, a matrix type, or the like. Accordingly, the second tool magazine may not be in a form penetrating the internal space of the first tool magazine. Further, it is preferable that the first tool magazine and the second tool magazine are arranged close to each other from the viewpoints of compactness and maintainability, but they are installed separately on the right and left sides of the column, the upper part of the column, and the side of the column. May be.

また、上記実施形態では、主軸15の回転軸線21が水平方向に延びている横形工作機械を例にして説明したが、主軸15の回転軸線21が垂直方向(上下方向)に延びる立形工作機械と共に上記の自動工具交換装置11を使用することも可能である。この場合には、工具Tの軸線が主軸15の回転軸線21と平行になるように、すなわち工具Tの軸線が垂直方向に延びるように、工具Tをラック形工具マガジン19の工具支持プレート33に保持すればよい。   In the above embodiment, the horizontal machine tool in which the rotation axis 21 of the main shaft 15 extends in the horizontal direction has been described as an example. However, the vertical machine tool in which the rotation axis 21 of the main shaft 15 extends in the vertical direction (vertical direction). In addition, the automatic tool changer 11 described above can be used. In this case, the tool T is placed on the tool support plate 33 of the rack-type tool magazine 19 so that the axis of the tool T is parallel to the rotation axis 21 of the main shaft 15, that is, the axis of the tool T extends in the vertical direction. Just hold it.

本発明の実施形態を示しているラック形工具マガジンが工具交換位置にある工作機械の工具交換装置の斜視図である。It is a perspective view of the tool change apparatus of the machine tool in which the rack type tool magazine which shows embodiment of this invention exists in a tool change position. ラック形工具マガジンが退避位置にある図1の工具交換装置の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the tool changer of FIG. 1 with a rack-type tool magazine in a retracted position. ラック形工具マガジンに保持されている長尺工具の側面図である。It is a side view of the long tool currently hold | maintained at the rack-type tool magazine.

符号の説明Explanation of symbols

11 自動工具交換装置
13 円環形工具マガジン
15 主軸
19 ラック形工具マガジン
21 回転軸線
23 中心軸線
33 工具支持プレート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Automatic tool changer 13 Ring-shaped tool magazine 15 Main axis | shaft 19 Rack type tool magazine 21 Rotation axis 23 Center axis 33 Tool support plate

Claims (3)

複数の工具を収容する工具マガジンと工具を装着する主軸との間で工具交換を行ってワークの加工を進行させる工作機械において、
所定の寸法、重量の制限以内の標準工具を複数個収納する第1工具マガジンと、
前記第1工具マガジンに収納された工具と前記主軸との間で工具交換を行う工具交換手段と、
前記所定の寸法、重量の制限を超えた特殊工具を主に収納し、前記主軸との間で相対移動を行わせ直接的に工具交換を行うラック形の第2工具マガジンと、
前記第2工具マガジンに設けられ、工具を位置決め、保持する工具支持台を加工領域外の退避位置と前記主軸と工具交換の行える工具交換位置との間で進退移動させる第1移動手段と、
を具備することを特徴とした工作機械。
In a machine tool that moves a workpiece by exchanging a tool between a tool magazine containing a plurality of tools and a spindle on which the tool is mounted,
A first tool magazine for storing a plurality of standard tools within a predetermined size and weight limit;
A tool changer for exchanging a tool between the tool stored in the first tool magazine and the spindle;
A rack-shaped second tool magazine that mainly stores special tools that exceed the predetermined dimensions and weight limits, and performs a relative movement with respect to the spindle to directly exchange tools;
A first movement means provided in the second tool magazine for moving a tool support for positioning and holding a tool between a retreat position outside a machining area and a tool exchange position where the spindle and a tool can be changed;
A machine tool characterized by comprising:
前記第2工具マガジンは、前記工具交換位置において前記工具支持台を前記主軸の軸線方向に移動させる第2移動手段をさらに有する請求項1に記載の工作機械。   2. The machine tool according to claim 1, wherein the second tool magazine further includes second moving means for moving the tool support in the axial direction of the main shaft at the tool change position. 前記第1工具マガジンは、複数の工具を保持し、工具を周回軌道に沿って割り出し可能に周回させる円形又は長円形の環状工具マガジンで成り、前記第2工具マガジンは、前記工具支持台が前記環状工具マガジンの内部空間内を貫通して前記退避位置と工具交換位置との間を進退移動可能に配置された請求項1又は2に記載の工作機械。   The first tool magazine is a circular or oval annular tool magazine that holds a plurality of tools and circulates the tools in an indexable manner along a circular trajectory. 3. The machine tool according to claim 1, wherein the machine tool is disposed so as to be capable of moving forward and backward between the retracted position and the tool changing position through the inner space of the annular tool magazine.
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