JP2000202730A - 工具交換方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工作機械の主軸に対して工具の着脱交換を行
うＡＴＣアームと工具マガジンとの間において工具の交
換を行う回転アームの右回転又は左回転を最短側に判別
して工具交換を能率良く行うことのできる工具交換方法
及び装置を提供する。 【解決手段】 工作機械１の主軸７に装着した工具１１
の交換を行うＡＴＣアーム１９と工具マガジン２１との
間において工具の交換を行うに際し、工具マガジン２１
を、回転アーム２３の回転中心を中心とする円弧状に設
け、回転アーム２３に設けた工具保持部によって工具マ
ガジン２１から工具を取出してＡＴＣアーム１９との交
換位置へ回動するとき又はＡＴＣアーム１９から受け取
った工具を工具マガジン２１へ戻すとき、回転アーム２
３の右回転時と左回転時との移動距離を比較して、小さ
い移動距離側へ回転アーム２３を回転して工具の交換を
行う工具交換方法及び装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械における
主軸に対して工具の着脱交換を行うＡＴＣアームと、複
数の工具を保持した工具マガジンとの間において工具の
交換を行う工具交換方法及び装置に係り、さらに詳細に
は、ＡＴＣアームと工具マガジンとの間に設けた回転ア
ームの右回転又は左回転を選択して能率良く工具交換を
行うことのできる工具交換方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明に係る先行例として、例えば特開
平７−３２２３８号公報がある。この先行例において
は、工作機械における主軸の上方位置に、上記主軸と平
行な軸心回りに回転自在な工具交換アーム（ＡＴＣアー
ム）を設け、かつ前記主軸の上方位置でかつ前記ＡＴＣ
アームの後側に、前記主軸と平行な前後方向に長い工具
マガジンを設けた構成である。そして、上記工具マガジ
ンに備えた複数の保持溝に、工具のテーパシャンク部を
着脱可能に保持した工具ポットが着脱可能に支持されて
いる。

【０００３】すなわち先行例においては、工作機械の主
軸と平行な方向に長い工具マガジンに適宜間隔を保持し
て前後方向に複数の工具が配置支持されており、かつ各
工具の軸心は主軸に直交する左右方向に指向した状態に
ある。

【０００４】前記工具マガジンとＡＴＣアームとの間に
おいて工具の交換を行うために、工具マガジンに沿って
前後方向へ移動自在の工具ローダが設けてあり、この工
具ローダには、工具マガジンから取り出した工具を保持
して前側へ移動し、ＡＴＣアームに近接したときに、工
具の軸心を左右方向に指向した状態から前後方向へ指向
した状態に変更すべく工具を回動する機構が備えられて
おり、工具の軸心が前後方向を指向した状態において前
記ＡＴＣアームとの間において工具の交換が行われてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のごとき先行例の
構成においては、工具マガジンの後部付近に支持された
工具の交換を行う場合、工具ローダの移動距離が長くな
り、より迅速かつ能率の良い工具交換を行う上において
問題点を有する。また、工具マガジンに支持されていた
工具をＡＴＣアームとの間において交換するときには、
工具の軸心の指向方向を左右方向から前後方向に変える
ための機構が必要であり、それだけ構成が複雑化すると
共に、工具の軸心の指向方向を変えるために、工具ロー
ダの工具保持部を急激に回動すると、工具を保持した工
具ポットから工具が落下する虞れがある等の問題があ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述のごとき
従来の問題に鑑みてなされたもので、請求項１に係る発
明は、工作機械における主軸に装着した工具と次に使用
する工具との交換を行うＡＴＣアームと、複数の工具を
保持した工具マガジンとの間において工具の交換を行う
方法において、複数の工具を保持した工具マガジンを、
回転自在に設けた回転アームの回転中心を中心とする円
弧状に設け、上記回転アームに設けた工具保持部によっ
て工具マガジンの適宜位置から交換すべき工具を取出し
て前記ＡＴＣアームとの交換位置へ回動するとき、及び
／又はＡＴＣアームから受け取った工具を工具マガジン
の適宜位置へ戻すとき、回転アームの右回転時の移動距
離又は回転角と左回転時の移動距離又は回転角とを比較
して、小さい移動距離又は回転角側へ回転アームを回転
して工具マガジンとＡＴＣアームとの間の工具の交換を
行う工具交換方法である。

【０００７】請求項２に係る発明は、工作機械における
主軸に装着した工具と次に使用する工具との交換を行う
ＡＴＣアームと、複数の工具を保持した工具マガジンと
の間において工具の交換を行う工具交換装置において、
前記ＡＴＣアームと工具を交換自在の工具保持部を備え
た回転アームを、前記ＡＴＣアームの回転軸と交差する
方向の軸心回りに回転自在に設け、複数の工具を保持し
た前記工具マガジンを、前記回転アームの回転中心を中
心とする円弧状に設けた構成である。

【０００８】請求項３に係る発明は、請求項２に記載の
工具交換装置において、回転アームの工具保持部に、工
具を直接保持自在の工具保持装置を備えた構成である。

【０００９】請求項４に係る発明は、請求項２又は３に
記載の工具交換装置において、工具マガジンに、工具を
個々に保持する工具保持ブロックを設け、工具保持ブロ
ックの少なくとも１つを、円弧状の配列位置から離れた
工具取替位置へ移動可能に設けた構成である。

【００１０】請求項５に係る発明は、工作機械における
主軸に装着した工具と次に使用する工具との交換を行う
ＡＴＣアームと、複数の工具を保持した工具マガジンと
の間において工具の交換を行う工具交換装置において、
前記ＡＴＣアームと工具を交換自在の工具保持部を備え
た回転アームを回転自在に設けると共に当該回転アーム
を回転するためのモータを設け、前記工具マガジンを上
記回転アームの回転中心を中心とする円弧状に設け、上
記回転アームの現在位置と移動すべき目標位置との間の
距離を右回転及び左回転について演算し、かつ右回転時
の移動距離と左回転時の移動距離とを比較して短い移動
距離の方向へ前記回転アームを回転すべく前記モータを
制御する制御装置を設けた構成である。

【００１１】

【発明の効果】請求項１に係る発明は、工作機械におけ
る主軸に装着した工具と次に使用する工具との交換を行
うＡＴＣアームと、複数の工具を保持した工具マガジン
との間において工具の交換を行う方法において、複数の
工具を保持した工具マガジンを、回転自在に設けた回転
アームの回転中心を中心とする円弧状に設け、上記回転
アームに設けた工具保持部によって工具マガジンの適宜
位置から交換すべき工具を取出して前記ＡＴＣアームと
の交換位置へ回動するとき、及び／又はＡＴＣアームか
ら受け取った工具を工具マガジンの適宜位置へ戻すと
き、回転アームの右回転時の移動距離又は回転角と左回
転時の移動距離又は回転角とを比較して、小さい移動距
離又は回転角側へ回転アームを回転して工具マガジンと
ＡＴＣアームとの間の工具の交換を行う工具交換方法で
あるから、回転アームは常に移動距離の小さい方向へ回
転して工具マガジンとＡＴＣアームとの間の工具の交換
を行うものであり、工具交換を迅速かつ能率良く行うこ
とができるものである。

【００１２】請求項２に係る発明は、工作機械における
主軸に装着した工具と次に使用する工具との交換を行う
ＡＴＣアームと、複数の工具を保持した工具マガジンと
の間において工具の交換を行う工具交換装置において、
前記ＡＴＣアームと工具を交換自在の工具保持部を備え
た回転アームを、前記ＡＴＣアームの回転軸と交差する
方向の軸心回りに回転自在に設け、複数の工具を保持し
た前記工具マガジンを、前記回転アームの回転中心を中
心とする円弧状に設けた構成であるから、回転アームを
右回転又は左回転して工具マガジンとＡＴＣアームとの
間で工具の交換を行うことができ、迅速かつ能率良く工
具交換を行うことができると共に、回転アームをＡＴＣ
アーム側へ回動することにより、工具の軸心方向が工作
機械の主軸の軸心方向と一致することになり、工具の軸
心を主軸の軸心に合せるべく工具を故意に回転する機構
が不要であって、構成がより簡単になるものである。

【００１３】請求項３に係る発明は、請求項２に記載の
工具交換装置において、回転アームの工具保持部に、工
具を直接保持自在の工具保持装置を備えた構成であるか
ら、個々に工具を保持する工具ポットが不要になるもの
である。

【００１４】請求項４に係る発明は、請求項２又は３に
記載の工具交換装置において、工具マガジンに、工具を
個々に保持する工具保持ブロックを設け、工具保持ブロ
ックの少なくとも１つを、円弧状の配列位置から離れた
工具取替位置へ移動可能に設けた構成であるから、工具
マガジンに対する工具の取り替えを容易に行うことがで
きるものである。

【００１５】請求項５に係る発明は、工作機械における
主軸に装着した工具と次に使用する工具との交換を行う
ＡＴＣアームと、複数の工具を保持した工具マガジンと
工具の交換を行う工具交換装置において、前記ＡＴＣア
ームとの間において工具を交換自在の工具保持部を備え
た回転アームを回転自在に設けると共に当該回転アーム
を回転するためのモータを設け、前記工具マガジンを上
記回転アームの回転中心を中心とする円弧状に設け、上
記回転アームの現在位置と移動すべき目標位置との間の
距離を右回転及び左回転について演算し、かつ右回転時
の移動距離と左回転時の移動距離とを比較して短い移動
距離の方向へ前記回転アームを回転すべく前記モータを
制御する制御装置を設けた構成であるから、工具マガジ
ンとＡＴＣアームとの間において工具の交換を行うと
き、回転アームは常に最短移動距離側に回転して工具交
換を行うことができ、工具交換を迅速かつ能率よく行う
ことができるものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】先ず、本発明の理解を容易にする
ために、工作機械の概要及び工具交換装置を含めた全体
的構成について説明すると、図１，図２に示すように、
工作機械１におけるベッド３上には移動コラム５がＺ軸
方向へ移動自在に装着されており、この移動コラム５の
前面（図１においての右側面）には主軸台（図示省略）
がＹ軸方向へ上下動自在に支持されている。そして、上
記主軸台には主軸７を水平にかつ回転自在に支持した主
軸ヘッド９が、Ｚ軸及びＹ軸に直交するＸ軸方向へ移動
自在に支持されている。

【００１７】上記構成において、主軸７に工具１１を装
着し、主軸７を回転すると共に主軸７をＸ，Ｙ，Ｚ軸方
向へ移動することにより、ワーク（図示省略）の加工が
適宜に行われるものである。なお、この様に主軸７が
Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動する形式の工作機械において、
主軸７の回転やＸ，Ｙ，Ｚ軸方向への移動はＣＮＣ装置
などのごとき適宜の制御装置１０の制御の下に自動的に
制御されるものであるが、この種の工作機械は周知であ
るから、工作機械のより詳細な説明は省略する。

【００１８】前記ベッド３には脚柱１３が立設してあ
り、この脚柱１３には前記移動コラム５の上方位置に位
置する支持フレーム１５が水平に設けてある。この支持
フレーム１５の先端部には、前記主軸７の軸心と平行な
回転軸１７を中心として回転自在のＡＴＣアーム１９が
設けられている。このＡＴＣアーム１９は、一般的な自
動工具交換装置（ＡＴＣ）におけるツインアーム形工具
搬送装置をなすものであって、前記主軸７に対して着脱
交換する工具を保持するための工具保持部を両端側に備
えた構成であり、かつ工具交換を行うためにＺ軸方向
（主軸７の軸心に平行な方向）へ移動自在に設けられて
いるものである。

【００１９】このＡＴＣアーム１９の構成や動作は、一
般的な自動工具交換装置において周知であるから、ＡＴ
Ｃアーム１９の構成等についての詳細な説明は省略す
る。

【００２０】前記支持フレーム１５の上面には、複数の
工具１１を支持する工具マガジン２１と、この工具マガ
ジン２１と前記ＡＴＣアーム１９との間で工具１１の交
換を行うための回転アーム２３が設けられている。

【００２１】より詳細には、前記支持フレーム１５の上
面にはモータ２５が装着してあり、このモータ２５の回
転によって前記回転アーム２３が水平に回転するように
設けてある。すなわち、上記回転アーム２３は、前記Ａ
ＴＣアーム１９の回転軸と交差する方向の軸心回り（本
例においては垂直軸心回り）に回転自在に設けてある。
なお、上記モータ２５には、例えばＡＴＣアーム１９と
の工具交換位置（ＡＴＣ位置）を基準位置とする回転ア
ーム２３の回転位置を検出するための例えばロータリー
エンコーダ等のごとき回転位置検出器（図示省略）が連
結してある。

【００２２】前記工具マガジン２１は、交換自在の工具
１１を個々に保持する複数の工具保持ブロック２７を、
前記回転アーム２３の回転中心を中心とする円弧状に適
宜間隔に備えてなるものであって、各工具１１の軸心が
放射方向を指向した状態に各工具１１を支持する。そし
て、基準位置に対する各工具保持ブロック２７の位置
は、前記工作機械１およびモータ２５等のシステム全体
を制御する前記制御装置１０におけるメモリに予め登録
されているものである。

【００２３】前記工具保持ブロック２７には、図３，図
４に示すように、工具１１を着脱可能に支持した工具ポ
ット２９を上下方向に着脱可能の工具保持凹部２７Ｃが
上方向に開口して形成されている。なお、上記工具保持
ブロック２７の工具保持凹部２７Ｃに着脱可能で、かつ
工具１１を着脱自在に支持する上記工具ポット２９の構
成は前記先行例に記載されている工具ポットと同様の構
成であるから、上記工具ポット２９についての詳細な説
明は省略する。

【００２４】前記工具マガジン２１における各工具保持
ブロック２７と前記ＡＴＣアーム１９との間で工具１１
の交換を行うために、前記回転アーム２３の先端部に
は、工具保持部が設けられている。

【００２５】より詳細には、前記回転アーム２３の先端
部には、回転アーム２３が水平に旋回することによっ
て、各工具保持ブロック２７と上下に対向する工具保持
部材３１が取付けてあり、この工具保持部材３１には工
具保持ブロック２７の工具保持凹部２７Ｃに対向する工
具保持凹部３１Ｃが下方向に開口して形成してある。

【００２６】そして、前記工具保持ブロック２７の工具
保持凹部２７Ｃと工具保持部材３１の工具保持凹部３１
Ｃとの間において工具ポット２９を上下移動するための
昇降ブロック３３が前記回転アーム２３に上下動自在に
備えられている。すなわち、回転アーム２３には、昇降
ブロック３３を上下動するための上下動アクチュエータ
の一例として流体圧シリンダ３５を備えており、この流
体圧シリンダ３５に上下動自在に備えたピストンロッド
のごとき昇降部材３７の下端部に前記昇降ブロック３３
が取付けてある。そして、上記昇降ブロック３３の側面
には、前記工具ポット２９に備えたローラ３９を上下方
向に係止可能かつ上記ローラ３９が水平方向に通過可能
の係止溝３３Ｇが形成してある。

【００２７】以上のごとき構成において、前記制御装置
１０の制御の下に主軸７に対する工具１１の交換が自動
的に行われる。すなわち、主軸７に対して工具交換を行
う場合にはワークの加工を停止してＡＴＣアーム１９に
対応した主軸のＡＴＣ位置へ主軸７が自動的に位置決め
されると共に、次の交換すべき新しい工具を保持した回
転アーム２３が前記ＡＴＣアーム１９に対応した回転ア
ームのＡＴＣ位置に位置決めされる。

【００２８】上述のごとく主軸７および回転アーム２３
が共にＡＴＣアーム１９に対応した位置にあるとき、回
転軸１７を中心としてＡＴＣアーム１９を回転すると、
ＡＴＣアーム１９の両側に備えた工具保持部が主軸７に
保持された旧工具及び回転アーム１３に保持された新工
具に同時に係合し保持する。

【００２９】次に、ＡＴＣアーム１９をＺ軸方向の前側
（図１において右側）へ移動して主軸７から旧工具を取
り外すと共に回転アーム２３の工具保持部材３１に保持
されている工具ポット２９から新工具を取り外す。そし
て、ＡＴＣアーム１９を１８０°回転した後、Ｚ軸方向
の後側へ移動することにより、新工具が主軸７に装着さ
れ、前記工具保持部材３１に保持されている工具ポット
２９に旧工具が装着されて工具交換が行われる。

【００３０】上述のように工具交換を行った後、ＡＴＣ
アーム１９を約９０°逆方向に回動することにより、Ａ
ＴＣアームの工具保持部が新，旧の両工具から離れて初
期状態に復帰される。この場合、ＡＴＣアーム１９は当
初の状態からは１８０°回転して反転した状態である。

【００３１】上述のごとく、回転アーム２３に保持され
ている工具ポット２９に旧工具が装着されると、回転ア
ーム２３は工具マガジン２１において空の工具保持ブロ
ック２７の位置へ回動され、上記工具ポット２９を空の
工具保持ブロック２７の工具保持凹部２７Ｃに係合した
後、次の交換すべき新工具を保持した工具保持ブロック
２７の位置へ回動し、新工具を保持して前記ＡＴＣ位置
へ移動するものである。

【００３２】上記回転アーム２３の一連の動作を図示す
ると、図５に示すようになる。すなわち、回転アーム２
３をＡ位置に回動して、矢印に示すように、流体圧シ
リンダ３５を上昇作動すると、Ａ位置の工具保持ブロッ
ク２７に保持された工具ポット２９のローラ３９に昇降
ブロック３３の係止溝３３Ｇが係合して上記工具ポット
２９を持上げ、回転アーム２３に備えた工具保持部材３
１の工具保持凹部３１Ｃへ係合する（図３，図４参
照）。

【００３３】次に矢印に示すように回転アーム２３を
ＡＴＣ位置へ回動すると、工具１１の軸心の指向方向は
主軸７の指向方向と一致する。その後、ＡＴＣ位置にお
いて工具交換を行った後、矢印で示すように回転アー
ム２３をＢ位置へ回動し、このＢ位置で昇降ブロック３
３を矢印で示すように下降することにより、Ｂ位置の
工具保持ブロック２７に工具ポット２９が支持され旧工
具が戻される。その後、矢印で示すように、昇降ブロ
ック３３を下降した状態において回転アーム２３を回動
し、Ｃ位置へ移動すると、Ｃ位置の工具保持ブロック２
７に支持されている工具ポット２９のローラ３９に昇降
ブロック３３の係止溝３３Ｇが係合する。

【００３４】次に、矢印で示すように昇降ブロック３
３を上昇しＣ位置の工具ポット２９を回転アーム２３側
へ移動し、その後に矢印で示すように回転アーム２３
を回動してＡＴＣ位置へ位置決めすることにより、次の
新しい工具１１を保持してＡＴＣ位置に待機することに
なる。

【００３５】ところで、前述のごとく回転アーム２３を
回転するとき、最短距離を移動するように、右回転，左
回転が判別されるものである。

【００３６】すなわち、図６に示すように、回転アーム
２３がＡＴＣ位置にあり（ステップＳ１）、このＡＴＣ
位置において旧工具をＡＴＣアーム１９から受け取り、
この旧工具を工具マガジン２１における空の工具保持ブ
ロック２７へ返却するとき、ＡＴＣ位置から空の工具保
持ブロック２７間の移動距離又は回転角が右回り及び左
回りについて演算され、その大小が比較される（ステッ
プＳ２）。

【００３７】なお、工具マガジン２１における各工具保
持ブロック２７が空であるか否か及び各工具保持ブロッ
ク２７に保持されている工具１１の種類は、各工具保持
ブロック２７の位置を示すステーション番号（ＳＴ１，
ＳＴ２，…）と工具１１の種類等を示す工具番号（Ｔ
１，Ｔ２，…）とを関連付けて前記制御装置１０におい
て管理されているものである。そして、旧工具を返却す
べき空の工具保持ブロック２７とＡＴＣ位置との間の右
回転時，左回転時の移動距離は、前記制御装置１０の演
算部において演算され、比較部において比較されるもの
である。

【００３８】ステップＳ２において右回転時，左回転時
の移動距離（回転角）の大小が比較され、右回転の場合
の方が移動距離が短い場合にはステップＳ３で右回転さ
れ、逆の場合にはステップＳ４で左回転されて、工具返
却位置（例えば前記Ｂ位置）へ位置決めされる（ステッ
プＳ５）。

【００３９】次に、この工具返却位置（Ｂ位置）から次
の新しい交換すべき工具を支持した工具保持ブロック２
７の位置（例えば前記Ｃ位置）へ移動するときの右回転
時，左回転時の移動距離（回転角）が前述同様に演算さ
れ、その大小が比較される（ステップＳ６）。そして、
移動距離の小さい右回転移動（ステップＳ７）又は左回
転移動（ステップＳ８）が判別され、次の交換すべき工
具を支持した工具保持ブロック２７の位置（Ｃ位置）へ
移動され、次の新しい工具の取り出しが行われる（ステ
ップＳ９）。

【００４０】そして、この位置（Ｃ位置）からＡＴＣ位
置へ回転アーム２３を回転する場合の右回転時，左回転
時の移動距離が演算され比較されて（ステップＳ１
０）、右回転移動（ステップＳ１１），左回転移動（ス
テップＳ１２）が判別され、短い移動距離が選択されて
ＡＴＣ位置へ回転アーム２３が回転位置決めされる（ス
テップＳ１３）。

【００４１】すなわち、工具マガジン２１とＡＴＣアー
ム１９との間において工具１１の交換を行うとき、回転
アーム２３は常に最短移動距離を取るように回転制御さ
れるものであり、工具交換を迅速かつ能率よく行うこと
ができるものである。

【００４２】図７，図８は回転アーム２３の先端側に備
えた工具保持部の第２例を示すもので、工具１１のテー
パ部１１Ｔを直接保持する構成としたものである。

【００４３】すなわち、回転アーム２３の先端部には、
回転アーム２３の長手方向と同方向に水平に延伸したガ
イド部材４１が設けてあり、このガイド部材４１にはス
ライドブロック４３が移動自在に支持されている。そし
て、上記スライドブロック４３に取付けた上下ガイド部
材４５に、工具１１の前記テーパ部１１Ｔを係合保持自
在の工具ホルダ部材４７が上下動自在に支持されてい
る。

【００４４】そして、前記回転アーム２３には、前記ス
ライドブロック４３をガイド部材４１に沿って移動する
ための流体圧シリンダのごときアクチュエータ４９が装
着してあり、そのピストンロッド４９Ｐが前記スライド
ブロック４３に連結してある。また、前記スライドブロ
ック４３には前記上下ガイド部材４５に沿って前記工具
ホルダ部材４７を上下動するための流体圧シリンダのご
ときアクチュエータ５１が装着してあり、そのピストン
ロッド５１Ｐが前記工具ホルダ部材４７に連結してあ
る。

【００４５】上記構成により、回転アーム２３を適宜に
回転して工具マガジンにおける適宜位置の工具保持ブロ
ック５３に保持された工具１１に工具ホルダ部材４７を
対向位置決めした後、アクチュエータ４９を作動しスラ
イドブロック４３を介して工具ホルダ部材４７を工具１
１のテーパ部１１Ｔ側へ移動し係合することにより、工
具１１のテーパ部１１Ｔが工具ホルダ部材４７に係合保
持されることになる。

【００４６】上記工具ホルダ部材４７が上記工具１１の
テーパ部１１Ｔを係合保持する構成は公知であるが、概
略的に説明すると、上記テーパ部１１Ｔの外周面と係合
するテーパ孔を備えると共に、上記テーパ部１１Ｔの軸
心部に形成した係合孔内へ進入自在の係合ピンを前記テ
ーパ孔の軸心部に備え、かつ上記係合ピンに、係合孔の
内周面に形成した周溝に係止自在の複数の係止ボールを
係合ピンの周面から突出自在に備えた構成であり、上記
係止ボールを突出方向へ付勢するスプリング等の付勢力
は最重量の工具１１を係止保持して移動した場合であっ
ても容易に脱落しないように強力に付勢してある。

【００４７】したがって、前述のごとく、工具ホルダ部
材４７のテーパ孔と工具１１のテーパ部１１Ｔとの係合
を行うときには、工具ホルダ部材４７をテーパ部１１Ｔ
へ比較的強力に押圧するものである。工具ホルダ部材４
７によって工具１１のテーパ部１１Ｔを係合保持した
後、アクチュエータ５１の作動によって工具ホルダ部材
４７を上昇せしめることにより、工具保持ブロック５３
から上方向へ工具１１が取り外される。そして、工具保
持ブロック５３への工具１１の返却は、前述の動作を逆
に行うことによって行われるものである。

【００４８】上記構成によれば、工具保持ブロック５３
でもって工具１１のＶ字形状の周溝を備えた円形の位置
決めフランジ１１Ｆを直接支持するので、前述したごと
き工具ポットを省略することができる。また、適宜位置
の工具保持ブロック５３に支持された工具１１に工具ホ
ルダ部材４７を対向位置決めすべく回転アーム２３を回
動するとき、上記工具ホルダ４７を工具１１等に対して
非接触状態で回動することができるので、前記工具ポッ
トを備える場合に比較してより高速で回動することがで
きるものである。

【００４９】上記構成においての回転アーム２３，工具
ホルダ部材４７の一連の動作を示すと、図９に示すよう
になる。すなわち、矢印で示すように工具ホルダ部材
４７を前進してＡ位置の工具１１を保持した後、矢印
で示すように上昇し、かつ矢印で示すように回転アー
ム２３を回転することによりＴＡＣ位置に位置決めされ
る。

【００５０】そして、ＡＴＣ位置でＡＴＣアームとの間
において工具を交換した後、矢印で示すように回転ア
ーム２３を回転しＢ位置において矢印で示すように下
降することによって旧工具の返却が行われ、矢印で示
すごとく工具ホルダ部材４７を後退することにより、旧
工具から離脱される。その後、矢印で示すように回転
アーム２３をＣ位置へ移動し、矢印８で示すように工具
ホルダ部材４７を前進することにより、Ｃ位置の新工具
を保持する。そして、矢印で示すように工具

【外１】 より、次に交換すべき新工具がＡＴＣ位置へ位置決めさ
れるものである。

【００５１】図１０，図１１は、工具マガジン２１に対
して工具１１の取り代えを容易に行い得る構成を付加し
たものであり、前述した構成と同一の機能を奏する構成
部には同一符号を付することとして重複した説明は省略
する。

【００５２】図１０，図１１に示した構成においては、
工具マガジン２１における工具保持ブロック２７のうち
１個の工具保持ブロック２７Ａを、円弧状の配列位置と
工具取替位置との間を往復動自在に設けたものである。

【００５３】すなわち、前記回転アーム２３を間にして
前記ＡＴＣアーム１９の反対側には、Ｚ軸方向に長いガ
イドレール５５が設けてあり、このガイドレール５５に
はスライダ５７がＺ軸方向へ前後動自在に案内支持され
ている。そして、このスライダ５７の上面に備えたＸ軸
方向のガイドキー５９（図１２参照）と係合離脱自在の
Ｘ軸方向のキー溝６１Ｋが前記工具保持ブロック２７Ａ
を上面に備えたスライドブロック６１の下面に形成して
ある。

【００５４】前記ガイドレール５５に沿ってスライダ５
７及びスライドブロック６１を一体的に移動するため
に、ガイドレール５５と平行に延びたロッドレスシリン
ダのごときアクチュエータ６３が設けてあり、このアク
チュエータ６３の作動によってＺ軸方向へ往復動される
往復作動体６５には、前記スライドブロック６１のＺ軸
方向の前後面に形成したＸ軸方向の係合溝６１Ｇに係合
離脱自在の前後のフィンガー部材６７Ｆを備えたヨーク
部材６７が取付けてある。

【００５５】そして、前記ガイドレール５５のＺ軸方向
の後端部に対応した位置には、前記スライドブロック６
１のＺ軸方向の前後両面に備えた複数のローラ６９を案
内するガイド溝７１Ｇ（図１３参照）を対向して備えた
スライドガイド７１が下方向へ湾曲して設けられてお
り、このスライドガイド７１の下端部にはストッパ７３
（図１０参照）が設けられている。

【００５６】以上のごとき構成において、アクチュエー
タ６３を作動して往復作動体６５をＺ軸方向の後方向へ
移動すると、工具マガジン２１において円弧状の配列関
係にある工具保持ブロック２７における１個の保持ブロ
ック２７Ａがガイドレール５５に沿ってＺ軸方向の後方
向へ移動される。

【００５７】そして、上記工具保持ブロック２７Ａがガ
イドレール５５の後端部に達すると、上記工具保持ブロ
ック２７Ａを保持したスライドブロック６１のローラ６
９がスライドガイド７１のガイド溝７１Ｇに対応するの
で、手で保持してスライドブロック６１をスライドガイ
ド７１方向へ移動すると、前記ガイド溝７１Ｇに前記ロ
ーラ６９が案内されて、スライドブロック６１はスライ
ドガイド７１の下端部へ移動する。

【００５８】そして、スライドガイド７１の下端部にお
いて工具保持ブロック２７Ａから工具１１を取り外し、
別の工具と取り替えるものである。工具を取り替えた
後、スライドガイド７１に沿ってスライドブロック６１
を上昇復帰すると、スライドブロック６１のキー溝６１
Ｋがスライダ５７に備えたガイドキー５９と係合すると
共に、スライドブロック６１の係合溝６１Ｇがヨーク部
材６７のフィンガー部材６７Ｆと係合する。

【００５９】したがって、アクチュエータ６３の作動に
よって往復作動体６５を元の位置へ復帰すると、工具保
持ブロック２７Ａは工具マガジン２１の元の位置へ復帰
される。このように工具保持ブロック２７Ａが元の位置
へ復帰された後、回転アーム２３を当該工具保持ブロッ
ク２７Ａに対応する位置へ回動し、取り替えた工具１１
を保持して他の工具保持ブロックへ移送する。また取り
替えるべき別の工具を前記回転アーム２３によって前記
工具保持ブロック２７Ａへ移送して前述のごとき動作を
繰り返すことにより、工具マガジン２１における複数の
工具１１を次々に取り替えることができるものである。

【００６０】工具マガジン２１に対する工具１１の取り
替えは、工作機械における主軸７に備えた同一工具１１
によってワークの加工を行っている間に行うことが可能
であり、工具マガジン２１とＡＴＣアーム１９との間の
工具交換に悪影響を与えることなく工具の取り替えを容
易に行うことができるものである。

【００６１】なお、工具保持ブロック２７Ａに対する工
具の取り替えをガイドレール５５の後端位置において行
うことができる場合にはスライドガイド７１等を省略す
ることができ、構成のより簡素化を図ることができるも
のである。

【００６２】なお、本発明は前述したごとき実施形態に
限ることなく、適宜の変更を行うことにより、その他の
態様でもって実施可能である。例えば回転アーム２３を
上下動可能に設けて工具マガジン２１を上下複数段設け
る構成や、回転アーム２３を、垂直な軸に代えて水平な
軸心回りに回動する構成とすることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る工作機械及び工具交
換装置を概念的に示す側面説明図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る工作機械及び工具交
換装置を概念的に示す平面説明図である。

【図３】工具交換装置における回転アームの側面説明図
である。

【図４】工具交換装置における回転アームの正面説明図
である。

【図５】回転アーム等の一連の動作を示す動作説明図で
ある。

【図６】回転アームを最短移動距離で回転するフローチ
ャートである。

【図７】回転アームの第２例を示す側面説明図である。

【図８】回転アームの第２例を示す正面説明図である。

【図９】回転アームの第２例を示す回転アーム等の一連
の動作を示す動作説明図である。

【図１０】工作機械及び工具交換位置の第２例を示す側
面説明図である。

【図１１】工作機械及び工具交換位置の第２例を示す平
面説明図である。

【図１２】移動自在の工具保持ブロック等の斜視説明図
である。

【図１３】ガイドレール後端付近の斜視説明図である。

【符号の説明】

７ 主軸 １０ 制御装置 １１ 工具 １５ 支持フレーム １７ 回転軸 １９ ＡＴＣアーム ２１ 工具マガジン ２３ 回転アーム ２７，５３ 工具保持ブロック ２９ 工具ポット ３１ 工具保持部材 ３３ 昇降ブロック ３５ 流体圧シリンダ ３７ 昇降部材 ４１ ガイド部材 ４３，６１ スライドブロック ４５ 上下ガイド部材 ４７ 工具ホルダ部材 ４９，５１，６３ アクチュエータ ５７ スライダ ６１Ｇ 係合溝 ６５ 往復作動体 ６７ ヨーク部材 ７１ スライドガイド

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械における主軸に装着した工具と
   次に使用する工具との交換を行うＡＴＣアームと、複数
   の工具を保持した工具マガジンとの間において工具の交
   換を行う方法において、複数の工具を保持した工具マガ
   ジンを、回転自在に設けた回転アームの回転中心を中心
   とする円弧状に設け、上記回転アームに設けた工具保持
   部によって工具マガジンの適宜位置から交換すべき工具
   を取出して前記ＡＴＣアームとの交換位置へ回動すると
   き、及び／又はＡＴＣアームから受け取った工具を工具
   マガジンの適宜位置へ戻すとき、回転アームの右回転時
   の移動距離又は回転角と左回転時の移動距離又は回転角
   とを比較して、小さい移動距離又は回転角側へ回転アー
   ムを回転して工具マガジンとＡＴＣアームとの間の工具
   の交換を行うことを特徴とする工具交換方法。
2. 【請求項２】 工作機械における主軸に装着した工具と
   次に使用する工具との交換を行うＡＴＣアームと、複数
   の工具を保持した工具マガジンとの間において工具の交
   換を行う工具交換装置において、前記ＡＴＣアームと工
   具を交換自在の工具保持部を備えた回転アームを、前記
   ＡＴＣアームの回転軸と交差する方向の軸心回りに回転
   自在に設け、複数の工具を保持した前記工具マガジン
   を、前記回転アームの回転中心を中心とする円弧状に設
   けたことを特徴とする工具交換装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の工具交換装置におい
   て、回転アームの工具保持部に、工具を直接保持自在の
   工具保持装置を備えたことを特徴とする工具交換装置。
4. 【請求項４】 請求項２又は３に記載の工具交換装置に
   おいて、工具マガジンに、工具を個々に保持する工具保
   持ブロックを設け、工具保持ブロックの少なくとも１つ
   を、円弧状の配列位置から離れた工具取替位置へ移動可
   能に設けたことを特徴とする工具交換装置。
5. 【請求項５】 工作機械における主軸に装着した工具と
   次に使用する工具との交換を行うＡＴＣアームと、複数
   の工具を保持した工具マガジンとの間において工具の交
   換を行う工具交換装置において、前記ＡＴＣアームと工
   具を交換自在の工具保持部を備えた回転アームを回転自
   在に設けると共に当該回転アームを回転するためのモー
   タを設け、前記工具マガジンを上記回転アームの回転中
   心を中心とする円弧状に設け、上記回転アームの現在位
   置と移動すべき目標位置との間の距離を右回転及び左回
   転について演算し、かつ右回転時の移動距離と左回転時
   の移動距離とを比較して短い移動距離の方向へ前記回転
   アームを回転すべく前記モータを制御する制御装置を設
   けたことを特徴とする工具交換装置。