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JPH0628831B2 - 工作機械 - Google Patents

工作機械

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Publication number
JPH0628831B2
JPH0628831B2 JP60059326A JP5932685A JPH0628831B2 JP H0628831 B2 JPH0628831 B2 JP H0628831B2 JP 60059326 A JP60059326 A JP 60059326A JP 5932685 A JP5932685 A JP 5932685A JP H0628831 B2 JPH0628831 B2 JP H0628831B2
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JP
Japan
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tool
tool holder
tool magazine
spindle
guide rail
Prior art date
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JP60059326A
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JPS60217039A (ja
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リユートシユレ オイゲン
ヘニング ヴインクラー ハンス
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Chiron Werke GmbH and Co KG
Original Assignee
Chiron Werke GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by Chiron Werke GmbH and Co KG filed Critical Chiron Werke GmbH and Co KG
Publication of JPS60217039A publication Critical patent/JPS60217039A/ja
Publication of JPH0628831B2 publication Critical patent/JPH0628831B2/ja
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automatic Tool Replacement In Machine Tools (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〈発明の目的〉 産業上の利用分野 本発明は工作機械に係り、具体的には、正面又は前面で
被工作物が工具によって加工され、この工具又はその工
具ホルダが収納されている工具マガジンが裏面又は背面
側にあって、これらの間で工具交換が容易にできる工作
機械に係る。
従来の技術 従来、数値制御による工作機械が使用され、この工作機
械には工具交換装置が設けられている。この装置は、工
具や工具ホルダが装着されたままの工具がストックされ
ている工具マガジンと実際に切削加工するスピンドル軸
との間で、工具などを搬送して新旧の工具などを自動的
に交換するものである。しかし、切削中の場合は、スピ
ンドル軸は上下に昇降しており、スピンドル軸の位置が
工具マガジンの位置と相違するのが問題であった。
また、この問題を解決するものとして、西ドイツ特許Ｄ
Ｅ−Ｂ １．２３５．７０５号が知られている。この工
作機械では交換時に工具マガジンがスピンドルストック
と共に移動するものであるため、被工作物のための加工
スペースに工具マガジンが突出し、加工範囲や作業性が
劣るという欠点があった。
発明が解決しようとする問題点 本発明は上記問題点の解決を目的とし、具体的には、工
具マガジンを固定させるまで、スピンドル軸の位置にか
かわらず、工具などの交換が容易にできるような工作機
械を提供することを目的とする。
〈発明の構成〉 問題点を解決するための手段ならびにその作用 本発明の目的は、次のような方法によって達成される。
すなわち、直立材をはさんで前面と裏面にスピンドルス
トックと工具マガジンを振分けて設けられているため、
前面又は正面のスピンドル軸に整合している工具を把持
する把持アームの活動範囲内に工具マガジンがつき出す
ことがなく、十分なスペースをとって加工することがで
きる。
また、工具マガジンとスピンドルストックとの間の移動
と、スピンドルストックとスピンドル軸との間の移動と
は、それぞれ別個の搬送又は移動装置、つまり、搬送装
置と把持アームとによって個別的に行なわれる。このた
め、工具マガジンからすばやいスピンドルストックへ移
動、スピンドルストックからすばやい工具マガジンへの
運び返しが可能になる。また、一つの搬送装置たる把持
アームを用いて工具をスピンドル軸からスピンドルスト
ックに運び寄せ、その後直ちに他の搬送装置によってス
ピンドルストックから離れた工具マガジンまで運ぶ事が
できる。
この発明においては、上記の如く、工作機械の略々中央
部に設けた直立材を介して前後にスピンドルストックと
工具マガジンとを振分けて設ける。従って、工具マガジ
ンは直立材をはさんでスピンドルストックと釣り合いを
取る役目を果し、使用上の技術、特に、工作機械に要求
される安全性や、経費を減らす事になる。
また、スピンドルストックを被工作物のおかれた工作盤
の近くにまで下降させたときには、工具マガジンの位置
がスピンドルストックより他端に高くなり、工具や工具
ホルダの送りが困難になる。しかしながら、この発明に
おいては、工具マガジンからスピンドルストックに工具
等を選ぶ搬送装置は、固定された工具マガジンのところ
で回転自在に構成され、スピンドルストックの下降とと
もに下降するため、この場合であっても、工具等は支障
なく搬送、受授が達成できる。
更に、本発明の特性及び利点を図面によって更に詳しく
説明する。
まず、第１図において、紙面に向って左側が裏側であっ
て、この裏側に工具マガジン２０が配置され、紙面の右
側が前面であって、この前面でオペレータによってコン
トロールパネル１２が操作される。符号２は基台を示
し、この基台２は固定され、基台２上にはキャリッジが
第１図の紙面に対して垂直な方向に摺動自在に配置さ
れ、このキャリッジ上には直立材６が第１図で紙面の右
側と左側との間、つまり裏面と前面との間で摺動自在に
設けられている。
これに対し、スピンドル軸５５を支持するスピンドルス
トック８が上下方向に昇降自在に構成されて、工作盤４
上にのせられている被工作物は加工される。この昇降は
モータ１０の駆動によって行なわれる。
工具マガジン２０は直立材６に固定され、この工作機械
は金属壁１４で囲まれるか、正面又は前面は透明板１６
によって包囲され、これによって工作中における油やチ
ップの飛散が防止できる。
また、工具マガジン２０は上記の如く直立材６の裏面に
固定され、工具マガジン２０内には開口を通じて工具、
通常は工具を抱持する工具ホルダが自動的にとり込ま
れ、自動的に取出すことができる。
また、スピンドルストック８の正面又は前面には、第３
図に示す如く、板状材３０が垂直方向に移動自在、つま
り、上下動自在に取付けられ、この板状材３０はピスト
ン・シリンダ装置３２によって駆動される。昇降自在の
板状材３０には２つの折曲げられたアングル部材３６、
３７が並んで設けられ、しかも、各アングル部材３６、
３７の折曲部はピボット軸３４、３５で回転自在に支承
されている。各アングル部材３６、３７は折曲部で９０
°をなすよう折曲げられている。従って、第３図におい
て両アングル部材３６、３７のうちで、水平方向に指向
する一対のアームは一種の水平クレーン・アーム３８を
構成し、垂直方向に指向する一対のアームが一種の垂直
クレーン・アーム３９を構成する。要するに、これらク
レーン・アーム３８、３９によってそれぞれの工具又は
工具ホルダの把持アームを構成し、これら把持アームに
よって工具又は工具ホルダをスピンドル軸５５とスピン
ドルストック８の間を搬送する。また、各アングル部材
３６、３７のアームの長さは等しい。また、第３図に示
すように、水平クレーン・アーム３８の各アームの遊端
には、ピボット軸４３、４４を介して、板状材４２が回
転自在に取付けられている。また、垂直クレーン・アー
ム３９の各アームの遊端、つまり下端にはピボット軸４
７、４８を介して板状材４６が回転自在に取付けられて
いる。
なお、ピボット軸４３、４４、４７、４８はピボット軸
３４、３５の軸に対し平行である。各板状材４２、４６
には、それぞれ操縦可能な爪部材５０が取付けられ、こ
の爪部材５０によって、工具又は工具ホルダ５２、５３
に装着されている結合リング５４を包囲して把持する。
この結合リング５４は一般の数値制御工作機械に使用さ
れる工具ホルダに共通して使用されるもので、円弧状フ
ランジを構成し、結合リング５４が各工具ホルダに取付
けられていると、工具ホルダの交換や搬送のときに、工
具ホルダはきわめて把持しやすくなる。
すなわち、第２図および第３図に示す如く、数値制御工
作機械のスピンドルストック８に支持されたスピンドル
軸５５には工具ホルダ５２が結合され、工具ホルダ５２
の交換のときには、工具ホルダ５２は結合リング５４を
介してアングル部材３６、３７の垂直クレーン・アーム
３９によって把持される。この場合、爪部材５０は、工
具ホルダ５２の結合リング５４に対しいくぶんの遊びが
あるように設計され、工作機械の作動中には、この工具
とともに工具ホルダ５２が回転できるようになってお
り、爪部材５０はそれ以上開かれない。しかし、この発
明では、工具ホルダ５２がスピンドル軸５５にとり込ま
れた時に爪部材５０を開くよう構成することもできる。
図示の位置は、板状材３０は上端の位置であるが、工具
ホルダを交換するときや、工具ホルダを交換した直後で
は、板状材３０は下方に降下される。つまり、工具ホル
ダの交換時には、結合リング５４が取付けられスピンド
ル軸５５にはめられている使用中の工具ホルダを新しい
工具ホルダと交換することになり、このときには、交換
すべき工具ホルダをスピンドル軸５５から開放する。こ
の際に、ピストンシリンダ装置３２によって板状材３０
は下降され、その下降したところにスピンドル軸から工
具ホルダが排出される。爪部材５０によって工具ホルダ
が結合リング５４を介して把持される。また、板状材３
０と一対のフランジ部材３６、３７との間は、ピストン
シリンダユニット６０によって接続されている。従っ
て、第３図において、ユニット６０を伸縮駆動すると、
一対のフランジ部材３６、３７はピボット軸３４、３５
を中心として反時針方針に回転され、第４図に示す通り
の位置になる。すなわち、第３図において交換すべき工
具ホルダは垂直クレーン・アーム３９の下端の爪部材５
０を介して保持されているのに対し、新しい工具ホルダ
が水平クレーン・アーム３８の一端で爪部材５０を介し
て保持されて交換時に備えている。このように第３図の
状態から第４図の状態になると、新しい工具ホルダは最
下部になって交換され、すでに交換された工具ホルダは
第４図の紙面の右側にあるように上昇されている。な
お、すでに交換された工具ホルダは、後記の如く、搬送
装置によって工具マガジン２０に搬送される。
また、第３図に示すスピンドルストック８と直立材６と
は、工具ホルダの搬送装置を備えているものであるが、
この装置は、第２図に明らかにされている。この搬送装
置には一対のフランジ部材３６、３７の水平クレーン・
アームの一端の爪部材５０から工具ホルダが受渡されて
工具マガジン２０まで移動される。すなわち、搬送装置
は、第２図ならびに第６図に示される通り、直立材６の
上には、第２図では輪郭が描かれているピボット軸７０
が枢着点として設けられ、この所には断面溝形のすべり
部７２が回転可能に取付けられている（第６図参照）。
このすべり部７２のすべり面には耐摩耗性の合成樹脂７
４、例えば、ポリテトラフルオロエチレンなどによって
カバーされている。すべり部７２には溝型のガイドレー
ル７６が摺動自在に挿入され、更に、すべり部７２はピ
ボット軸７０によって回転自在に構成されている。ピボ
ット軸７０の左側には工具マガジン２０が位置してい
る。第２図においてガイドレール７６の右側は、工作機
械の正面又は前面にあって、スピンドルストック８に対
しピボット軸８０によって回転自在に取付けられている
（第５図参照）。ガイドレール７６にはローラ８４が噛
み合ってその長さ方向にわたって転動し、ローラ８４は
接続部材８６によってすべり棒８８の下端に取付けられ
ている。すべり棒８８は垂直軸方向に延在し、往復台９
２のすべり部９０を貫通している。往復台９２は前面側
から裏面側、第２図で示すと、右側から左側に通じる案
内棒９４に沿って移動できるようになっている。この案
内棒９４に平行に電気モータで操縦できる円筒体９８が
配置され、円筒体９８の外周には螺旋状のガイド溝１０
０が形成され、このガイド溝１００内に往復台９２のピ
ン１０２が係合されて、円筒体９８のガイド溝１００と
ピン１０２とによってカム機構が構成されている。円筒
体９８が回転作動されると、その中に噛み込んでいるピ
ン１０２が従動し、往復台９２はすべり棒８８とともに
前面側と裏面側との間を移動する。この円筒体９８とピ
ン１０２とから成る円筒体カム機構によってすべり棒８
８が移動する間、このすべり棒８８の先端の車輪８４は
ガイドレール７６を転がりつつ移動する。円筒体９８の
前端部は軸受１０４で支承し、後端部は軸受１０８で支
承し、これら両軸受１０４、１０８は工作機械のフレー
ムの一部１０６に固定され、このフレームの一部１０６
は直立材６に結合している。
以上の通りに工具ホルダの搬送装置を構成すると、工作
機械裏面の工具マガジン２０が正面又は前面のスピンド
ルストック８若しくはスピンドル軸５５に比べて相当高
い位置にあるときでも、工具ホルダは支障なく円滑に搬
送できる。
すなわち、第２図において、工具マガジン２０の高さと
スピンドル軸５５の高さとが変らないときには、ガイド
レール７６は実線で示す通り水平を成している。これに
対し、スピンドル軸５５が可能な限り低い位置をとると
きには、ガイドレール７６の右側先端がスピンドルスト
ック８とともに下降し、ガイドレール７６は破線で示す
ように斜めになる。この場合、すべり部７２においてガ
イドレール７６の後端はやや前面側（つまり、第２図で
右側に）にずれ、ガイドレール７６が破線の通りに斜め
に傾斜して右側端部が下方したときに、ガイドレール７
６に係合するローラ８４に結合するすべり棒８８も下方
にずれる。この際、すべり棒８８はガイドレール７６と
ともに昇降するが、すべり棒８８は往復台９２を貫通し
ているため、すべり棒８８の昇降によって往復台９２は
影響をうけることなく、往復台９２の高さは変化せず、
このため、往復台９２のピン１０２は円筒体９８のガイ
ド溝１００に係合したままになっている。
なお、往復台９２が第２図で最も左手にずらされたと
き、ローラ８４の回転軸８２の位置はすべり部７２のピ
ボット軸７０の位置と一致し、このときには、工作機械
のスピンドルストック８が垂直方向に昇降しても、すべ
り棒８８は昇降しない。
また、すべり棒８８の下端の接続部材８６には他の爪部
材１２０が把持素子として設けられている。他の爪部材
１２０は先に示した通りに交換された工具ホルダ５２を
爪部材５０からうけてつかみ取るものであって、このよ
うに設計されている。
そこで、以上の構成の工具ホルダ交換装置の使用態様に
ついて説明すると、次の通りである。
まず、第４図において、一対のフランジ部材３６、３７
のうちで水平アームの一端の爪部材５０で把持されてい
る工具ホルダを交換する場合には、すべり棒８８の下端
に結合する爪部材１２０をある適正位置につかせ、この
位置に、工具ホルダ５２又は５３が爪部材５０に噛み合
った状態でやってくる。この時に、往復台９２は前面の
最前位のところにあって、往復台９２に結合する爪部材
１２０は空気圧（図示せず）によって操作され、この爪
部材１２０によって爪部材５０によって把持されている
工具ホルダ５２又は５３がつかまれる。すなわち、爪部
材５０が開くと同時に工具ホルダ５２又は５３は爪部材
１２０につかまれ、往復台９２によって工具ホルダ５２
又は５３は工具マガジン２０に送られる。更に詳しく説
明すると、円筒体９８がモータ９６によって駆動され、
爪部材１２０の結合する往復台９２は裏面側に移動され
る。往復台９２が最後部位置に達したときには、爪部材
１２０は工具マガジン２０の空スペースのところに工具
ホルダを持ち込むことができる位置にあり、そこで、爪
部材１２０は開いて工具ホルダ５２又は５３をはなし、
工具マガジン２０中に工具ホルダ５２又は５３を収納す
る。
また、爪部材１２０によって新しい工具若しくは工具ホ
ルダをつかみ、円筒体９８の駆動によって再び前面側に
移動し、爪部材５０に新しい工具又は工具ホルダに引き
渡す。
また、工具や工具ホルダの交換時に、工作機械でスピン
ドルストック８が下降していることもある。このときで
あっても、ガイドレールが傾斜した位置をとることがで
きるため、支障なく交換でき、この際の爪部材５０と１
２０との間の引き渡し作業は上記のところと同様に行な
われる。
〈発明の効果〉 以上詳しくは説明した通り、この発明では、略々中央の
直立材によって工具マガジンとスピンドルストックとが
裏面側と前面側とに振分けられている。このため、前面
又は正面のスピンドル軸に整合している工具を把持する
把持アームの活動範囲外に工具マガジンが配置されてい
るため、被工作物の加工は十分なスペースをとって、工
具マガジンに干渉されることなく加工を行ないことがで
きる。
また、工具マガジンとスピンドルストックとの間の移動
や、スピンドルストックとスピンドル軸との間の移動
は、それぞれ別個の搬送又は移動装置によって行なわれ
る。このため、工具マガジンからすばやくスピンドルス
トックに工具ホルダが移動でき、スピンドルストックか
らすばやく工具マガジンに運び返しできる。
更に、スピンドルストックと工具マガジンとを振分けら
れているために、工具マガジンは直立材をはさんでスピ
ンドルストックと釣り合いを取る役目を果し、使用上の
技術、特に、工作機械に要求される安全性や、経費を減
らす事になる。
また、スピンドルストックを被工作物のおかれた工作盤
の近くにまで下降させたときには、工具マガジンの位置
がピストンストックより他端に高くなり、工具や工具ホ
ルダの送りが困難になる。しかしながら、この発明にお
いては、工具マガジンからスピンドルストックに工具等
を選ぶ搬送装置は、固定された工具マガジンのところで
ガイドレールの一端が回転自在に構成され、スピンドル
ストックの下降とともに下降するため、この場合であっ
ても、工具等は支障なく搬送、受授が達成できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一つの実施例に係る工作機械の側面
図、第２図は第１図の一部を詳細に示す側面図、第３図
は第２図の紙面の右側の前面に相当する正面において工
作機械のスピンドルストックとスピンドル軸との間にわ
たり工具等を搬送する把持アームを示す正面図、第４図
は第３図に示す把持アームが回転したときを示す斜視
図、第５図は第２図におけるすべり棒の取付態様を示す
断面図、第６図は第２図におけるガイドレールの一端の
枢着部分の横断面図である。 符号２……基台 ４……固定ワークプレート ６……直立材 ８……スピンドルストック １０……電気モータ １２……コントロールパネル ２０……工具マガジン ３８、３９……把持アーム ５２、５３……工具又は工具ホルダ ５５……スピンドル軸 ７０……回転自在の枢着部 ７６……ガイドレール ８４……ローラ ８８……すべり棒 ９２……往復台 ９６……円筒体 １００……案内ねじ １２０……把持素子

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】工作機械の前面と裏面との間で摺動自在に
    直立材６が設けられ、この直立材６の前面側に垂直方向
    に昇降自在のスピンドルストック８が配置される一方、
    前記直立材６の裏面側に工具マガジン２０が結合され、
    この工具マガジン２０と前記スピンドルストック８との
    間で工具または工具ホルダを搬送する搬送装置が設けら
    れる工作機械において、 この搬送装置には、 前記直立材６ならびに前記工具マガジンに取付けられて
    水平をなす案内棒９４と、 前記工具マガジン２０と前記スピンドルストック８との
    間に延在しかつ前記案内棒に対して斜めに傾くことがで
    きるガイドレール７６と、 このガイドレール７６の前記工具マガジン２０側の一端
    が摺動自在に挿入されるすべり部７２と、 このすべり部７２を回転自在に支持するピボット軸７０
    と、 前記ガイドレール７６に回転自在に係合する下端部を有
    し垂直方向に伸びるすべり棒８８と、 このすべり棒８８を摺動自在に貫通されかつ前記案内棒
    ９４に沿って移動する往復台９２と、 前記スピンドル軸５５との間で前記工具または前記工具
    ホルダを把持して前記スピンドル軸５５に搬送する把持
    アーム３８、３９と、 前記すべり棒８８の下端に取付けられ、前記工具または
    工具ホルダをつかんで前記把持アーム３８、３９と前記
    工具マガジン２０との間で前記往復台９２の移動ととも
    に移動する爪部材１２０と、 を設けて成ることを特徴とする工作機械。
JP60059326A 1984-03-23 1985-03-22 工作機械 Expired - Lifetime JPH0628831B2 (ja)

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DE3410656.1 1984-03-23

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