JPH08108332A - 工作機械の工具交換用マガジン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工作機械の工具交換用マガジン装置におい
て、工具を把持したグリップのロック状態を解除した時
に、十分なグリップ開き角が得られ、しかも、同一の開
き角を得るための構造をコンパクトとし、グリップが放
射状に複数個配列されているマガジン径を小型化する。 【構成】 ロック爪３５の間に出没自在なロック用部材
２２ａを臨ませることにより、グリップ１４が工具を把
持するロック状態となり、ロック爪３５の間にロック用
部材２２ａが臨まないようにすることにより、グリップ
１４が工具を受け入れ又は、排出するロック解除状態と
なる。このロック解除状態では、ロック爪３５の間にロ
ック用部材２２ａが臨まないので、グリップ１４の工具
把持部は大きな開き角が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工具を自動で交換する
機能を有した工作機械の工具交換用マガジン装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、自動工具交換機能を有した工
作機械において、交換される工具を把持するグリップを
有したマガジン装置を備えたものがあり、このマガジン
装置と工作機械の主軸ヘッドとの間で工具を受け渡しす
ることにより、工具の交換を行うようにしている。この
ようなマガジン装置のグリップの例を図５乃至図８に示
す。図５はグリップの斜視図、図６はグリップの側面
図、図７はグリップのロック機構部の断面図、図８はマ
ガジンの全体図である。マガジンは旋回可能な円盤状部
材を基体とし、これに工具ホルダー５ａ（又は工具）を
把持するグリップ４０が放射状に複数個設けられてい
る。このグリップ４０は、一対のアーム状部材４０ａ，
４０ｂを基体とし、それぞれ支持軸３１の回りに回転可
能に設けられ、かつ、このアーム状部材４０ａ，４０ｂ
の工具把持側とは反対側のアーム間に挿入した圧縮バネ
３２により、工具把持側が閉じる方向、つまり工具ホル
ダー５ａを把持する方向に付勢されている。

【０００３】また、アーム状部材４０ａ，４０ｂの工具
把持側とは反対側端部に一対のロック爪４１が設けら
れ、このロック爪４１の間に、グリップをロックするた
めのロック機構４２のロック用部材４２ａが挿入可能に
設けられている。ロック用部材４２ａは、ロック軸４２
ｂに取り付けられており、軸方向に移動して、図６
（ａ）、図７（ａ）に示すように、ロック用部材４２ａ
がロック爪４１の間に入ることで、グリップは工具を把
持したロック状態となり、図６（ｂ）、図７（ｂ）に示
すように、ロック用部材４２ａがロック爪４１の間から
出ることで、工具を受け入れ・排出するロック解除状態
となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のマガジン装置におけるグリップ４０のロ
ック機構４２では、ロックを解除した時に、図６（ｂ）
に示したように、グリップ４０のロック爪４１とロック
軸４２ｂとが干渉し、十分なグリップ開き角が得られな
いという問題があった。また、十分な開き角を得るため
には、全体の幅が大きくなる。このことは、この種のマ
ガジン装置では、円盤状部材の基体に、図８に示すよう
に、グリップ４０が放射状に複数個配列されているため
に、マガジン径が大きくなることになり、小形化する上
で望ましくない。本発明は、上記の問題を解消するため
になされたものであり、工具を把持したグリップのロッ
ク状態を解除した時に、十分なグリップ開き角が得ら
れ、しかも、同一の開き角を得るための構造がコンパク
トになり、グリップが放射状に複数個配列されているマ
ガジン径を小型化できる工作機械の工具交換用マガジン
装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に請求項１の発明は、スピンドルヘッドに対して取り付
け交換される工具を把持するグリップが複数個放射状に
設けられたマガジンを有した工作機械の工具交換用マガ
ジン装置において、グリップの各々は、マガジン上の支
点軸に回動可能に支持された少なくとも２つのアーム状
部材と、このアーム状部材と一体で互いに対向する一対
のロック爪とを備え、工具を把持する方向に作動された
ロック状態と、工具を受け入れ又は排出する方向に作動
されたロック解除状態とを有し、かつ、ロック爪の間に
出没自在にロック用部材を設け、このロック用部材をロ
ック爪の間に臨ませた時にはグリップはロック状態とな
り、ロック用部材をロック爪の間に臨まないようにした
時にはグリップはロック解除状態となるものである。ま
た、請求項２の発明は、請求項１記載の工作機械の工具
交換用マガジン装置において、放射状に設けられたグリ
ップの外周側に工具を受け入れ把持する部位を配置し、
支点軸を挟んで内周側にロック爪を配置し、外周側が常
時閉じる方向に付勢力を付与したものである。また、請
求項３の発明は、請求項１又は２に記載の工作機械の工
具交換用マガジン装置において、ロック用部材が、軸上
に固定されたテーパ面を持つ台形状部からなり、その軸
中心は対向するロック爪の中心からオフセットされてお
り、その軸方向移動により台形状部がロック爪の間に入
り込んだ時にグリップのロック状態を保持するようにし
たものである。また、請求項４の発明は、請求項１乃至
３のいずれかに記載の工作機械の工具交換用マガジン装
置において、複数のロック用部材が、マガジンの中心部
において互いに接近して配置され、一対のロック爪は、
その間の距離が先端に向かうほど小さくなるように配置
されているものである。

【０００６】

【作用】上記の構成を有する請求項１の工作機械の工具
交換用マガジン装置によれば、グリップを構成するアー
ム状部材は一体にロック爪を有し、このロック爪の間に
出没自在なロック用部材を臨ませることにより、アーム
状部材が工具を把持する方向に回動されたロック状態と
なり、ロック爪の間にロック用部材が臨まないようにす
ることにより、アーム状部材が交換される工具をスピン
ドルヘッド等から受け入れ又は、スピンドルヘッド等へ
排出する方向に回動されたロック解除状態となる。この
ロック解除状態では、ロック爪の間にロック用部材が何
等臨まないので、アーム状部材の工具把持部は大きな開
き角が得られる。また、請求項２の工作機械の工具交換
用マガジン装置によれば、放射状に設けられたグリップ
の支点軸を挟んでその外周側に工具把持部位が、内周側
にロック爪があり、外周側の工具把持部位が常時閉じる
方向に付勢されており、ロック爪間にロック部材が挿入
されると、外周側の工具把持部位が閉じる方向にロック
される。また、請求項３の工作機械の工具交換用マガジ
ン装置によれば、軸を移動させることにより、ロック用
部材のテーパ面を持つ台形状部が移動し、この台形状部
がロック爪の間に入り込むと、ロック状態となり、台形
状部がロック爪の間から抜け出すと、ロック解除状態と
なり、この時、軸はロック爪の中心からオフセットされ
ているので、ロック爪の間には何も介在されなくなるの
で、工具把持部の開き角は大きくなる。また、請求項４
の工作機械の工具交換用マガジン装置によれば、グリッ
プが放射状に複数個配置されたマガジンの中心部におい
て、各ロック用部材が互いに接近して設けられているの
で、比較的にグリップの開き角を大きくとってもマガジ
ン径は小さくでき、また、ロック爪間の距離が先端ほど
小さくなっているので、小径のロック用部材の台形状部
を用いても十分なロック作用が得られる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例による工
具交換のための工具交換用マガジン装置を備えた工作機
械について図面を参照して説明する。図１は全体構成を
示す側面図、図２はマガジン装置の中の１つのグリップ
の側面図、図３はグリップのロック機構部の断面図、図
４はマガジン装置の概略正面図である。工作機械１は、
ワーク（図示なし）に対して水平方向（図１上では左
右）に切削その他の工作を行うものであり、前後及び左
右方向に移動可能に設けられたコラム２に対して上下方
向に移動可能に設けられたスピンドルヘッド３と、この
コラム２に対して前後方向に移動可能でかつ、自転可能
に設けられた自動工具交換のためのマガジン装置４とか
ら構成される。スピンドルヘッド３は、コラム２側に設
けられたボールねじ（図示なし）で上下駆動されるよう
になっている。このスピンドルヘッド３は、工具ホルダ
ー５ａ（図２）を保持しクランプするホルダー部５を先
端部に有し回転駆動されるスピンドル軸（主軸）６と、
このスピンドル軸６を回転駆動するスピンドルモータ７
と、工具のクランプを解除するアンクランプ機構８の一
部を備えている。

【０００８】アンクランプ機構８を構成する部材とし
て、スピンドル軸６の中空部に該軸と平行に移動可能に
挿入され、アンクランプバネ（不図示）により付勢され
たロッド９と、スピンドル軸６の外周囲に嵌合され、前
記ロッド９の後端部側でピンにより連結されたアンクラ
ンプリング１０とが、スピンドルヘッド３側に設けられ
ている。アンクランプ機構８を構成するその他の部材と
して、コラム２側に支点台１１に回転可能に支持された
アンクランプレバー１２と、このアンクランプレバー１
２を所定角度内で回転駆動するカム１３とが、コラム２
側に設けられている。アンクランプレバー１２の上端部
（点線部）は、カム１３のアンクランプ用カム溝１３ａ
に嵌まっており、カム１３の回転により該アンクランプ
レバー１２が回動する。アンクランプレバー１２の下端
部は、スピンドルヘッド３の外装カバーに開けた開口３
ａを通してスピンドルヘッド３内に臨み、スピンドルヘ
ッド３が上昇した時にアンクランプリング１０の側端面
に当接し得る状態となり、カム駆動により、アンクラン
プレバー１２が二点鎖線で示すように回動して、アンク
ランプリング１０を前方に押し出し、これにより工具の
クランプ状態を解除できるようになっている。

【０００９】マガジン装置４は、工具を保持するグリッ
プ１４を放射状に複数配置した円盤状のマガジン１５を
有し、このマガジン１５は、コラム２側に固定されたマ
ガジン支持部１６に旋回自在に支持された回転軸１７に
保持されており、この回転軸１７に形成されたスプライ
ンにより水平方向には移動可能とされ、該軸１７と一体
に旋回されるようになっている。回転軸１７は、減速歯
車機構１８と駆動軸１９を介してマガジン旋回モータ２
０に連結されている。また、マガジン１５には、グリッ
プ１４を常時は閉じる方向にロックするためのテーパ状
のロック部材を持つロック機構２２（詳細は後述）が設
けられ、工具交換を行う位置等の所定の回転位置でのみ
該ロックは解除されるようになっている。なお、図１の
マガジン１５の下側はロック解除の状態を示している。

【００１０】また、マガジン支持部１６のマガジン１５
に対向する面には、マガジン１５を所定の割り出し旋回
位置に停止させるための位置決めピン２１ａが設けら
れ、マガジン１５の背面には、前記位置決めピン２１ａ
が嵌まり込み得る位置決め穴２１ｂが複数のグリップ１
４の各々に対応した位置にその個数分だけ設けられてい
る。そして、割り出されたマガジン１５が工具交換のた
めに後退した時に、位置決めピン２１ａが位置決め穴２
１ｂに嵌まり込むことにより、マガジン１５が正確に位
置決めされる。

【００１１】さらに、マガジン１５を工具交換のために
前後方向に移動させるための機構として、マガジン支持
部１６に取り付けられたカムベース１６ａに前後移動自
在に支持された前後シャフト軸２３と、この前後シャフ
ト軸２３を前後移動させるための前後レバー２４とを有
する。この前後レバー２４は、カムベース１６ａの天板
に回転自在に支持され、その一端に締結されたカムフォ
ロア（図示なし）はカム１３の前後用カム溝１３ｂに嵌
められ、他端に締結されたカムフォロア２４ａは前後シ
ャフト軸２３に結合された前後カム部材２５に係合され
ている。前後シャフト軸２３の前端部に締結したカムフ
ォロア２３ａは、マガジン１５と一体に設けたカム溝２
６に係合させ、該シャフト軸２３の前後移動をマガジン
１５に伝達するようにしている。また、アンクランプ用
カム溝１３ａと前後用カム溝１３ｂとが設けられた一体
のカム１３は、カム軸２７を介してカム駆動モータ（図
示なし）に連結されており、カム１３の回転位置を検出
するカムセンサ（図示なし）からの信号に基づいて回転
制御されるようになっている。カム動作により、マガジ
ン１５は前後レバー２４を介して前後方向に駆動され
る。二点鎖線で示す前後カム部材２５´は前方に移動し
た時の位置を示している。

【００１２】ここで、工具を保持するグリップ１４とそ
のロック機構２２について図２乃至図４を参照して説明
する。複数のグリップ１４の各々は、マガジン１５の円
盤状基材に支持軸３１，３１により回動自在に支持さ
れ、外周側の工具把持部が閉じる方向に圧縮バネ３２に
より付勢された２つの開閉可能なアーム状部材１４ａ，
１４ｂを備えている。アーム状部材１４ａ，１４ｂの工
具把持部側先端部には工具ホルダー５ａの装脱を容易と
するための回転ローラ３４が取り付けられている。ま
た、アーム状部材１４ａ，１４ｂの工具把持部とは反対
側の内周側の端部に一体に互いに対向する一対のロック
爪３５が形成されている。このロック爪３５は、その間
の距離が先端に向かうほど小さくなるような構成とされ
ている。

【００１３】ロック機構２２は、ロック爪３５の間に出
没自在な、軸２２ｂ上に固定されたテーパ面を持つ台形
状のロック部材２２ａを有し、軸２２ｂの中心は対向す
るロック爪３５の中心からオフセットされている。ロッ
ク部材２２ａの軸方向移動により、ロック部材２２ａが
ロック爪３５の間に入り込んだ時に、グリップ１４のロ
ック状態、つまり工具ホルダー５ａを把持する状態とな
り、ロック部材２２ａがロック爪３５の間から抜け出し
た時に、工具ホルダー５ａを受け入れ又は排出するロッ
ク解除状態となる。また、複数のロック機構２２のロッ
ク部材２２ａは、マガジン１５の中心部に互いに接近し
て配置されている。なお、ロック機構２２の軸２２ｂ
は、マガジン１５の基材に取り付けられたブラケット２
２ｃに支持され、かつ、常時、バネによりロック状態に
移行すべく付勢されている。

【００１４】次に、上記のように構成された工作機械の
自動工具交換動作を説明する。自動工具交換の動作が開
始されると、スピンドルヘッド３が上昇し、アンクラン
プレバー１２がアンクランプリング１０に当接し得る状
態となり、この時、スピンドルヘッド３側のスピンドル
軸６のホルダー部５にクランプされている工具ホルダー
は、マガジン１５のグリップ１４に受け渡される。さら
に、カム駆動モータが駆動されてカム軸２７を介してカ
ム１３が回転駆動され、アンクランプレバー１２の上端
のカムフォロアがアンクランプ用カム溝１３ａの傾斜に
かかり、アンクランプレバー１２が支点台１１の軸回り
に回動され、その下端のカムフォロアがアンクランプリ
ング１０の側端面を押し、ロッド９がアンクランプバネ
による付勢に抗して移動され、アンクランプが行われ
る。

【００１５】さらに、前後レバー２４の一端のカムフォ
ロアがマガジン前後用カム溝１３ｂの傾斜にかかり、前
後レバー２４が動き出し、その他端のカムフォロア２４
ａが前後カム２５を押し、前後シャフト軸２３を前進さ
せる。これにより、前後シャフト軸２３の先端のカムフ
ォロア２３ａがカム溝２６を介してマガジン１５を前進
させる。その後、マガジン旋回モータ２０が回転し、減
速歯車機構１８と回転軸１７のスプラインを経てマガジ
ン１５を旋回させ、停止位置の割り出しを行う。割り出
し終了後、カム駆動モータを逆回転させることで、カム
１３を反転させる。これにより、上記動作と逆の順序で
逆の動作を行う。すなわち、割り出されたマガジン１５
を後退させ、マガジン１５からスピンドルヘッド３側の
ホルダー部５へ工具ホルダー５ａを渡し、そのクランプ
を行う。

【００１６】次に、本実施例によるグリップ１４とロッ
ク機構２２の作用を説明する。ロック部材２２ａの軸方
向移動により、図２（ａ）に示すロック状態から、図２
（ｂ）に示すロック解除状態になると、ロック機構２２
の軸２２ｂの中心は対向するロック爪３５の中心からオ
フセットされているので、ロック部材２２ａは軸２２ｂ
も含めてロック爪３５の間から全て抜け出してしまい、
ロック爪３５と軸２２ｂとが干渉しない。このため、グ
リップ１４の工具把持部の開き角を大きく取れ、従っ
て、工具ホルダー５ａを受け入れ又は排出することが容
易となる。また、同一開き角を得るためのグリップ１４
の構造がコンパクトになり、本実施例の図４と従来例の
図８とを較べると明らかなように、マガジン１５の径を
小さくでき、装置全体を小型化できる。また、ロック部
材２２ａがテーパ面を持つ台形状であるので、工具ホル
ダー５ａの形状のばらつきを吸収できる。なお、本発明
は、上記実施例構成に限られず種々の変形が可能であ
る。

【００１７】

【発明の効果】以上のように請求項１又は２の発明に係
る工作機械の工具交換用マガジン装置によれば、グリッ
プに設けたロック爪の間にロック用部材を臨ませること
により、工具を把持するロック状態となり、ロック爪の
間にロック用部材が臨まないようにすることにより、工
具を受け入れ又は、排出するロック解除状態となり、こ
のロック解除状態で、グリップの工具把持部は大きな開
き角が得られ、しかも、同一の開き角を得るための構造
がコンパクトになり、マガジンの径を小型化できる。ま
た、請求項３の発明に係る工作機械の工具交換用マガジ
ン装置によれば、上記の効果に加えて、ロック用部材の
軸移動により、そのテーパ面を持つ台形状部がロック爪
の間に入り込みロック状態となり、台形状部がロック爪
の間から抜け出しロック解除状態となり、軸はロック爪
からオフセットされているので、ロック爪の間から全て
の部材が抜け出すので、工具把持部の開き角は大きくな
り、同一の開き角を得る場合、従来の構造に較べてグリ
ップをコンパクトにでき、マガジンを小型化することが
できる。また、請求項４の発明に係る工作機械の工具交
換用マガジン装置によれば、上記の効果に加えて、グリ
ップのロック用部材がマガジンの中心部で接近して設け
られ、また、ロック爪間が先端ほど小さくなっているの
で、比較的にグリップの開き角を大きくとってもマガジ
ン径は小さくすることが可能で、また、ロック用部材に
小形のものを用いても確実なロック作用が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による工具交換用マガジン装
置を備えた工作機械の側断面図である。

【図２】同装置におけるグリップの側面図である。

【図３】同装置におけるグリップのロック機構部の断面
図である。

【図４】同装置におけるマガジンの概略正面図である。

【図５】従来のグリップの斜視図である。

【図６】従来のグリップの側面図である。

【図７】従来のグリップのロック機構部の断面図であ
る。

【図８】従来のマガジンの概略正面図である。

【符号の説明】

１ 工作機械 ４ マガジン装置 ５ 工具ホルダー １４ グリップ １４ａ，１４ｂ アーム状部材 １５ マガジン ２２ ロック機構 ２２ａ ロック部材 ２２ｂ 軸 ３１ 支持軸 ３２ 圧縮バネ ３５ ロック爪

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スピンドルヘッドに対して取り付け交換
   される工具を把持するグリップが複数個放射状に設けら
   れたマガジンを有した工作機械の工具交換用マガジン装
   置において、 前記グリップの各々は、マガジン上の支点軸に回動可能
   に支持された少なくとも２つのアーム状部材と、このア
   ーム状部材と一体で互いに対向する一対のロック爪とを
   備え、工具を把持する方向に作動されたロック状態と、
   工具を受け入れ又は排出する方向に作動されたロック解
   除状態とを有し、かつ、 前記ロック爪の間に出没自在にロック用部材を設け、こ
   のロック用部材を該ロック爪の間に臨ませた時にはグリ
   ップはロック状態となり、該ロック用部材を該ロック爪
   の間に臨まないようにした時にはグリップはロック解除
   状態となることを特徴とする工作機械の工具交換用マガ
   ジン装置。
2. 【請求項２】 放射状に設けられた前記グリップの外周
   側に工具を受け入れ把持する部位を配置し、前記支点軸
   を挟んで内周側に前記ロック爪を配置し、外周側が常時
   閉じる方向に付勢力を付与したことを特徴とする請求項
   １記載の工作機械の工具交換用マガジン装置。
3. 【請求項３】 前記ロック用部材は、軸上に固定された
   テーパ面を持つ台形状部からなり、その軸中心は対向す
   る前記ロック爪の中心からオフセットされており、その
   軸方向移動により前記台形状部が前記ロック爪の間に入
   り込んだ時にグリップのロック状態を保持するようにし
   たことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の工作
   機械の工具交換用マガジン装置。
4. 【請求項４】 前記複数のロック用部材は、前記マガジ
   ンの中心部において互いに接近して配置され、前記一対
   のロック爪は、その間の距離が先端に向かうほど小さく
   なるように配置されていることを特徴とする請求項１乃
   至請求項３のいずれかに記載の工作機械の工具交換用マ
   ガジン装置。