JP2002096227A - 工具交換装置を備えた工作機械及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 治具装置のベッドへの取付けと並行して、工
具マガジンの工具受渡位置に対する主軸の工具交換位置
の設定を可能とし、工具交換装置を備えた工作機械の組
付け時間を短縮する。 【解決手段】 基準面が形成されたベッドに治具装置を
取付けてベッド部ユニット３６を構成し、主軸３１を互
いに直角な３軸方向に移動可能に装架する主軸台ユニッ
ト３０をベース６上に構成し、工具Ｔを保持する複数の
工具保持部４１を設けた工具マガジン４２を回転駆動装
置により割出し回転して選択された工具保持部４１を工
具受渡位置に割出し位置決めし、工具交換位置４５に位
置決めされた主軸３１との間で工具交換を行う工具交換
装置を備え、工具交換装置が取付けられた主軸台ユニッ
ト４０のベース６をベッド部ユニット３６のベッドに形
成された基準面に位置決め固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主軸に装着された
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
及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】工作物を位置決めクランプする治具装置
をベッド上に取付け、該ベッドに門型のコラムをＹ方向
に移動可能に支承し、該コラムのクロスレールにスライ
ダをＸ方向に移動可能に装架し、該スライダに工作物を
加工する工具を着脱自在に装着する主軸を回転可能に軸
承した主軸台をＺ方向に移動可能に装架し、工具をそれ
ぞれ保持する複数の工具保持部を有する工具マガジンを
前記ベッドに割出し回転可能に装架し、該工具マガジン
を回転駆動装置により回転駆動して選択された工具保持
部を工具受渡位置に割出し、工具交換位置に位置決めさ
れた主軸台に軸承された主軸との間で工具を交換する工
具交換装置を備えた工作機械がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】工具受渡位置に割出さ
れた工具マガジンの工具保持部と工具交換位置に位置決
めされた主軸との間で工具交換を円滑に行うために、工
具受渡位置に対して主軸の工具交換位置を調整し、主軸
が工具交換位置に調整位置決めされたときのコラム、ス
ライダ、主軸台の各位置を記憶して主軸の工具交換位置
を設定する必要がある。上記従来の工作機械では、治具
をベッドに組付け、コラム、スライダ及び主軸台をベッ
ド上に組付け、工具交換装置をベッドに取付け、コラ
ム、スライダ及び主軸台を移動させる駆動装置及び工具
マガジンを割出し回転する回転駆動装置を制御装置に接
続し、工具マガジンが割出し回転可能で、主軸が工具マ
ガジンに対して移動可能な状態に組立てた後でなけれ
ば、主軸の工具交換位置の設定を行うことができなかっ
た。このためベッド上への治具装置等の組付けとコラ
ム、スライダ、主軸台のベッドへの組付け及び主軸の工
具交換位置の設定とを同時に行うことができず、組付け
時間が長くなり、リードタイムを短縮することができな
かった。

【０００４】本発明は係る従来の不具合を解消するため
になされたもので、工作物をクランプする治具装置のベ
ッドへの組付けと並行して、主軸を３軸方向に移動可能
に装架する主軸台ユニットのベースに工具交換装置を取
付けることにより、工具マガジンの工具受渡位置に対す
る主軸の工具交換位置の設定を可能としたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１に記載の発明の構成上の特徴は、基準面が
形成されたベッドに工作物をクランプする治具装置を取
付けてベッド部ユニットを構成し、ベースと、該ベース
上に水平な第１方向に摺動可能に装架され第１駆動装置
により往復移動される第１スライダと、該第１スライダ
上に前記第１方向に直角で水平な第２方向に摺動可能に
装架され第２駆動装置により往復移動される第２スライ
ダと、該第２スライダに前記第１及び第２方向と直角な
第３方向に摺動可能に装架され第３駆動装置により往復
移動される主軸台と、該主軸台に軸承されてモータによ
り回転駆動され先端に工具を着脱自在に装着される主軸
とにより主軸台ユニットを構成し、前記主軸に着脱自在
に装着される工具を夫々保持する複数の工具保持部を設
けた工具マガジンを有し該工具マガジンを回転駆動装置
により割出し回転して選択された工具保持部を工具受渡
位置に割出し位置決めして工具交換位置に位置決めされ
た前記主軸との間で工具交換を行う工具交換装置を備
え、該工具交換装置が取付けられた前記主軸台ユニット
のベースを前記ベッド部ユニットのベッドに形成された
基準面に位置決め固定したことである。

【０００６】請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請
求項１に記載の工具交換装置を備えた工作機械におい
て、前記ベッド部ユニットは、前記ベッドを底部と該底
部の両側端から上方に立設され上面に水平な基準面が形
成された一対の側壁と該一対の側壁間に形成された動作
空間とを有する断面コの字形状とし、該動作空間内で前
記底部に前記治具を取付けて構成し、該ベッドの水平な
基準面に前記主軸台ユニットのベースの両端部を前記第
１又は第２方向が前記側壁と平行になるように位置決め
固定したことである。

【０００７】請求項３に係る発明の構成上の特徴は、底
部とこの底部の両側端から上方に立設され上面に水平な
基準面が形成された一対の側壁とこの一対の側壁間に形
成された動作空間とを有する断面コの字形状のベッドを
設け、前記動作空間内で前記底部に工作物をクランプす
る治具装置を取付けてベッド部ユニットを構成し、一対
の第１案内部と前記一対の第１案内部を連結する連結部
と前記一対の第１案内部と連結部とで囲まれた貫通スペ
ース部とを有するベースと、前記一対の第１案内部に水
平な第１方向に夫々移動可能に装架された一対の第１ス
ライド部とこの一対の第１スライド部の両端部を夫々連
結する一対の第２案内部と第１スライド部及び第２案内
部で囲まれた貫通空間部とを有する第１スライダと、こ
の第１スライダを第１方向に移動させる第１駆動装置
と、前記一対の第２案内部に前記第１方向と直角で水平
な第２方向に夫々移動可能に装架された一対の第２スラ
イド部と垂直方向に延在する第３案内部とこの第３案内
部に接し前記貫通空間部に向けて開口する貫通路とを有
する第２スライダと、この第２スライダを第２方向に移
動させる第２駆動装置と、前記第３案内部に前記第１及
び第２方向と直角な第３方向に移動可能に装架された主
軸台と、この主軸台を第３方向に移動させる第３駆動装
置と、前記主軸台に垂直に軸承されモータにより回転駆
動され先端に工具を着脱自在に装着される主軸とにより
主軸台ユニットを構成し、前記主軸に着脱自在に装着さ
れる工具を夫々保持する複数の工具保持部を設けた工具
マガジンを有し該工具マガジンを回転駆動装置により割
出し回転して選択された工具保持部を工具受渡位置に割
出し位置決めして工具交換位置に位置決めされた前記主
軸との間で工具交換を行う工具交換装置を備え、該工具
交換装置を前記主軸台ユニットのベースに取付けて前記
工具受渡位置に対する前記主軸の工具交換位置の設定を
行った状態で前記主軸台ユニットのベースを前記ベッド
部ユニットのベッドに形成された水平な基準面に位置決
め固定したことである。

【０００８】請求項４に係る発明の構成上の特徴は、基
準面が形成されたベッドに工作物をクランプする治具装
置を取付けてベッド部ユニットを組付け、第１方向に第
１駆動装置により往復移動される第１スライダをベース
上に摺動可能に装架し、前記第１方向に直角な第２方向
に第２駆動装置により往復移動される第２スライダを前
記第１スライダ上に摺動可能に装架し、前記第１及び第
２方向と直角な第３方向に第３駆動装置により往復移動
される主軸台を前記第２スライダに摺動可能に装架し、
モータにより回転駆動され先端に工具を着脱自在に装着
される主軸を前記主軸台に回転自在に軸承して主軸台ユ
ニットを組付け、前記主軸に着脱自在に装着される工具
を夫々保持する複数の工具保持部を設けた工具マガジン
を有し該工具マガジンを回転駆動装置により割出し回転
して選択された工具保持部を工具受渡位置に割出し位置
決めして工具交換位置に位置決めされた前記主軸との間
で工具交換を行う工具交換装置を前記主軸台ユニットの
ベースに取付け、該工具交換装置が取付けられた主軸台
ユニットのベースを調整用ベッドの基準面に位置決めし
て取付け、前記第１乃至第３駆動装置及び回転駆動装置
を調整用制御装置に接続して前記工具受渡位置に対する
前記主軸の工具交換位置の設定を行った後に、前記主軸
台ユニットのベースを前記ベッド部ユニットのベッドに
形成された基準面に位置決め固定することである。

【０００９】

【発明の作用・効果】上記のように構成した請求項１に
係る発明においては、基準面が形成されたベッドに工作
物をクランプする治具装置を取付けてベッド部ユニット
を構成し、ベース上に第１スライダを第１方向に移動可
能に装架し、該第１スライダに第２スライダを第１方向
に直角な第２方向に移動可能に装架し、該第２スライダ
に主軸台を第１及び第２方向と直角な第３方向に移動可
能に装架し、先端に工具を着脱自在に装着される主軸を
前記主軸台に回転自在に軸承して主軸台ユニットを構成
し、主軸に着脱自在に装着される工具を夫々保持する複
数の工具保持部を設けた工具マガジンを有し該工具マガ
ジンを割出し回転して選択された工具保持部を工具受渡
位置に割出し位置決めして工具交換位置に位置決めされ
た主軸との間で工具交換を行う工具交換装置を備え、該
工具交換装置が取付けられた主軸台ユニットのベースを
ベッド部ユニットのベッドに形成された基準面に位置決
め固定したので、工作物をクランプする治具装置等のベ
ッドへの取付けと並行して、主軸を３軸方向に移動可能
に装架する主軸台ユニットのベースに工具交換装置を取
付けて工具受渡位置に対する主軸の工具交換位置の設定
を行うことができ、組付け時間を大幅に短縮できる工具
交換装置を備えた工作機械を提供することができる。

【００１０】上記のように構成した請求項２に係る発明
においては、請求項１に記載の工具交換装置を備えた工
作機械において、ベッドを底部と該底部の両側端から上
方に立設され上面に水平な基準面が形成された一対の側
壁と該一対の側壁間に形成された動作空間とを有する断
面コの字形状とし、該動作空間内で前記底部に前記治具
を取付けてベッド部ユニットを構成し、該ベッドの水平
な基準面に主軸台ユニットのベースの両端部を前記第１
又は第２方向が側壁と平行になるように位置決め固定し
たので、請求項１に記載の発明の効果に加え、工具交換
装置が取付けられた主軸台ユニットのベースをベッドに
形成された水平な基準面上に載置して容易に位置決め固
定することができる。

【００１１】上記のように構成した請求項３に係る発明
においては、底部とこの底部の両側端から上方に立設さ
れ上面に水平な基準面が形成された一対の側壁とこの一
対の側壁間に形成された動作空間とを有する断面コの字
形状のベッドを設け、動作空間内で底部に工作物をクラ
ンプする治具装置を取付けてベッド部ユニットを構成
し、一対の第１案内部と該一対の第１案内部を連結する
連結部とを有するベースと、一対の第１案内部に水平な
第１方向に夫々移動可能に装架された一対の第１スライ
ド部とこの一対の第１スライド部の両端部を夫々連結す
る一対の第２案内部と第１スライド部及び第２案内部で
囲まれた貫通空間部とを有する第１スライダと、一対の
第２案内部に第１方向と直角で水平な第２方向に夫々移
動可能に装架された一対の第２スライド部と垂直方向に
延在する第３案内部とこの第３案内部に接し前記貫通空
間部に向けて開口する貫通路とを有する第２スライダ
と、第３案内部に第１及び第２方向と直角な第３方向に
移動可能に装架され主軸を垂直に回転可能に軸承する主
軸台とにより主軸台ユニットを構成し、主軸に着脱自在
に装着される工具を夫々保持する複数の工具保持部を設
けた工具マガジンを有し該工具マガジンを回転駆動装置
により割出し回転して選択された工具保持部を工具受渡
位置に割出し位置決めして工具交換位置に位置決めされ
た前記主軸との間で工具交換を行う工具交換装置を備
え、該工具交換装置を前記主軸台ユニットのベースに取
付けて前記工具受渡位置に対する前記主軸の工具交換位
置の設定を行った状態で前記主軸台ユニットのベースを
前記ベッド部ユニットのベッドに形成された水平な基準
面に位置決め固定したので、ベッド部ユニット、主軸台
ユニット及び工具交換装置を並行して組付けることがで
き、また主軸台ユニットをベッドに組付ける前に、主軸
台ユニットのベースに工具交換装置を取付けて工具受渡
位置に対する主軸の工具交換位置の設定を行うことがで
き、組付け時間を大幅に短縮できる工具交換装置を備え
た工作機械を提供することができる。さらに工具交換装
置が取付けられた主軸台ユニットのベースをベッドに形
成された水平な基準面上に載置して容易に位置決め固定
することができる。

【００１２】上記のように構成した請求項４に係る発明
においては、基準面が形成されたベッドに工作物をクラ
ンプする治具装置を取付けてベッド部ユニットを構成
し、ベース上に第１スライダを第１方向に移動可能に装
架し、該第１スライダに第２スライダを第１方向に直角
な第２方向に移動可能に装架し、該第２スライダに主軸
台を第１及び第２方向と直角な第３方向に移動可能に装
架し、先端に工具を着脱自在に装着される主軸を前記主
軸台に回転自在に軸承して主軸台ユニットを構成し、主
軸に着脱自在に装着される工具を夫々保持する複数の工
具保持部を設けた工具マガジンを有し該工具マガジンを
割出し回転して選択された工具保持部を工具受渡位置に
割出し位置決めして工具交換位置に位置決めされた主軸
との間で工具交換を行う工具交換装置を備え、該工具交
換装置を前記ベースに取付け、該工具交換装置が取付け
られた主軸台ユニットのベースを調整用ベッドに取付け
て工具受渡位置に対する主軸の工具交換位置の設定を行
った後、主軸台ユニットのベースをベッド部ユニットの
ベッドに形成された基準面に位置決め固定したので、工
作物をクランプする治具装置等のベッドへの取付けと並
行して、主軸を３軸方向に移動可能に装架する主軸台ユ
ニットのベースに工具交換装置を取付けて工具受渡位置
に対する主軸の工具交換位置の設定を行うことができ、
工具交換装置を備えた工作機械の組付け時間を短縮する
ことができる。

【００１３】

【実施の形態】図１において、１は立形主軸を有する工
作機械の断面コの字状のベッドで、底部２の両側端から
一対の側壁３が上方に立設され、一対の側壁３の間には
動作空間４が形成され、各側壁３の上面には水平な基準
面５が形成されている。３５は工作物Ｗを位置決めクラ
ンプする治具装置で、基準面５よりも下方で動作空間４
内でベッド１の底部２の前部に設けられている。このよ
うに動作空間４内でベッド１の底部２に工作物Ｗをクラ
ンプする治具装置３５を取付けてベッド部ユニット３６
が構成されている。

【００１４】次に、主軸３１を互いに直角な３軸方向に
移動可能に装架する主軸台ユニット４０について説明す
る。６はベースで、一対の側壁３の水平な基準面５上に
夫々固定される一対の第１案内部７が形成されている。
一対の第１案内部７の両端部は連結部８により連結さ
れ、第１案内部７と連結部８で囲まれた中央部には、動
作空間４に連なる貫通スペース９が設けられている。１
０はベース６上に側壁３と平行で水平な第１方向に摺動
可能に載置された第１スライダで、この第１スライダ１
０に設けられた一対の第１スライド部１１が一対の第１
案内部７に第１方向に移動可能に夫々装架されている。
即ち、一対の第１案内部７の各上面に一対の第１ガイド
レール１２が第１方向に夫々延設され、この一対の第１
ガイドレール１２に第１スライド部１１が移動可能に夫
々支承されている。一対の第１スライド部１１の両端部
は一対の第２案内部１３により夫々連結され、第１スラ
イド部１１及び第２案内部１３で囲まれた中央部には貫
通空間部１４が形成されている。１５は第１スライダ１
０を第１方向に移動させる第１駆動装置で、一対の第１
案内部７上面に第１ガイドレール１２と並んでその外側
に第１方向に夫々回転可能に取付けられた一対のボール
ネジ１６と、この一対のボールネジ１６と夫々螺合し一
対の第１スライド部１１に夫々取付けられた一対の送り
ナット１７とを有する。一対のボールネジ１６は一対の
第１案内部７に固定されたサーボモータ１８により夫々
回転駆動されるようになっている。

【００１５】２０は第１スライダ１０に第１方向と直角
で水平な第２方向に摺動可能に載置された第２スライダ
で、この第２スライダ２０に設けられた一対の第２スラ
イド部２１が第２案内部１３に第２方向に移動可能に装
架されている。即ち、一対の第２案内部１３の各上面に
一対の第２ガイドレール２２が第２方向に夫々延設さ
れ、この一対の第２ガイドレール２２に第２スライド部
２１が移動可能に夫々支承されている。一対の第２スラ
イド部２１の両端部は夫々連結されるとともに垂直方向
に延在する第３案内部２３が連結されている。第２スラ
イダ２０の中央部には第３案内部２３に接し貫通空間部
１４に向けて開口する貫通路２４が設けられている。２
５は第２スライダ２０を第２方向に移動させる第２駆動
装置で、一対の第２案内部１３上面に第２ガイドレール
２２と並んでその外側に第２方向に夫々回転可能に取付
けられた一対のボールネジ２６と一対のボールネジ２６
と夫々螺合し一対の第２スライド部２１に夫々取付けら
れた一対の送りナット２７を有する。一対のボールネジ
２６は一対の第２案内部１３に固定されたサーボモータ
２８により夫々回転駆動されるようになっている。

【００１６】３０はモータ３７により回転駆動される主
軸３１を回転可能に垂直に支持する主軸台で、第３案内
部２３に第１及び第２方向と直角な第３方向に延設され
た一対の第３ガイドレール３２に貫通路２４を通って移
動可能に装架されている。３３は主軸台３０を第３方向
に移動させる第３駆動装置で、第３案内部２３に回転可
能に軸承されサーボモータ３４により回転駆動される図
略のボールネジに主軸台３０に固定された送りナットが
螺合して構成されている。

【００１７】上記ベース６と、ベース６上に第１方向に
摺動可能に装架され第１駆動装置１５により往復移動さ
れる第１スライダ１０と、第１スライダ１０上に第１方
向に直角な第２方向に摺動可能に装架され第２駆動装置
２５により往復移動される第２スライダ２０と、第２ス
ライダ２０に第１及び第２方向と直角な第３方向に摺動
可能に装架され第３駆動装置３３により往復移動される
主軸台３０と、主軸台３０に軸承されてモータ３７によ
り回転駆動され先端に工具を着脱自在に装着された主軸
３１とにより主軸台ユニット４０が構成されている。

【００１８】図２及び図３に示すように、工具Ｔを夫々
保持する複数の工具保持部４１が外周に設けられた工具
マガジン４２がベース６に固定された基台５３に主軸３
１の軸線と平行な軸線回りに回転可能に支承されてい
る。４３は工具マガジン４２を割出し回転する回転駆動
装置で、選択された工具保持部４１を工具受渡位置４４
に割出し位置決めして工具交換位置４５に位置決めされ
た主軸３１との間で工具交換を行うようになっている。
これら工具マガジン４２、回転駆動装置４３及び基台５
３等により工具交換装置４６が構成されている。４７は
動作空間４を治具装置３５が取付けられた前室と工具交
換装置４６が配置された後室とに分離するカバーで、ク
ーラント液及び切粉が工具交換装置４６に掛かることを
防いでいる。カバー４７の一部には開閉扉４８が設けら
れ、工具交換時に主軸３１が工具交換位置４５に移動で
きるようになっている。ベッド１の後端には制御盤４９
が取付けられている。

【００１９】以下に上記のように構成した工具交換装置
を備えた工作機械を組付ける方法について説明する。断
面コの字形状のベッド１の上面に形成された基準面５に
一対の基準穴５０を穿設する。一対の基準穴５０を基準
にしてベッド１の底部２に治具装置３５をベッド1に対
し位置決めして取付ける。作動空間４の中央部にはカバ
ー４７を取付け、ベッド１の後端には数値制御装置５２
等を収納する制御盤４９を固定する。このようにベッド
１に治具装置３５等を取付けてベッド部ユニット３６を
組付ける。

【００２０】ベッド部ユニット３６の組付けと並行し
て、主軸台ユニット４０を組付ける。ベース６の一対の
第１案内部７に基準穴５０と対応する基準穴５１を穿設
する。一対の第1案内部７に第1スライダ１０の一対のス
ライド部１１を第1案内部７と平行で水平な第１方向に
移動可能に基準穴５１を基準にして夫々組付ける。ボー
ルネジ１６、送りナット１７、サーボモータ１８からな
る第１駆動装置１５をベース６と第１スライダ１０とに
組付ける。第2スライダ２０の一対の第２スライド部２
１を第1スライダ１０の一対の第２案内部１３に第１方
向と直角で水平な第２方向に移動可能に夫々組付ける。
ボールネジ２６、送りナット２７、サーボモータ２８か
らなる第２駆動装置２５を第1スライダ１０と第２スラ
イダ２０とに組付ける。主軸３１を垂直に支承する主軸
台３０を第2スライダ２０の第３案内部２３に第１及び
第２方向と直角な第３方向に移動可能に組付ける。ボー
ルネジ、送りナット、サーボモータ３４からなる第３駆
動装置３３を第２スライダ２０の第３案内部２３と主軸
台３０とに組付ける。このようにベース６上に主軸台３
０を互いに直角な３方向に移動可能に装架した主軸台ユ
ニット４０を組付ける。

【００２１】基台５３に工具マガジン４２を割出し回転
可能に支承し、この工具マガジン４２を割出し回転する
回転駆動装置４３を基台５３に固定して工具交換装置４
６を組付ける。工具交換装置４６の基台５３をベース６
に取付け、このベース６を調整用ベッド５５の上面に形
成された水平な基準面５６に取付ける。図４に示すよう
に、調整用ベッド５５はベッド１と同一形状をなし、底
部５７の両側端から一対の側壁５８が上方に立設され、
各側壁５８の上面に基準面５６が形成されている。基準
面５６には基準穴５０と同じ位置に基準穴５９が設けら
れている。図５において、６０は基準面５６に穿設され
た穴６１に嵌着されたブッシュで、このブッシュ６０に
基準穴５９が形成されている。基準面５６の上面にはベ
ース６をボルト６２により固定するために複数のメネジ
６３が設けられている。

【００２２】工具交換装置４６が取付けられた主軸台ユ
ニット３６のベース６を調整用ベッド５５の水平な基準
面５６上に載置し、ベース６に穿設した基準穴５１と基
準穴５９とに位置決めピン６４を嵌合して主軸台ユニッ
ト３７の第1方向が側壁５８と平行になるようにベース
６を調整用ベッド５５に対して位置決めし、ボルト６２
をメネジ６３に螺合してベース６を基準面５６上に取付
ける。これにより第1スライダ１０は側壁５８と平行で
水平な第1方向にベース６上に摺動可能となる。主軸台
ユニット４０の第1乃至第3駆動装置１５，２５，３３の
サーボモータ１８，２８，３４及び工具交換装置４６の
回転駆動装置４３に接続されたコネクタを調整用数値制
御装置６５のコネクタ６７に接続する。この状態で工具
マガジン４２を回転駆動装置４３により割出し回転して
円筒状のマスタピースを保持させた工具保持部４１を工
具受渡位置４４に割出し位置決めする。主軸３１にダイ
ヤルゲージを取付け、主軸３１がマスタピースの上方に
位置するように第1スライダ１０、第2スライダ２０及び
主軸台３０をサーボモータ１８，２８，３４を調整用数
値制御装置６５により寸動させて移動する。ダイヤルゲ
ージの接触子をマスタピースの外形に当接させて主軸３
１を手動で回転し、主軸３１の軸線と工具受渡位置の中
心とのズレを検出し、このズレが無くなるように主軸３
１がＸ，Ｙ軸方向に調整位置決めされたときの第1スラ
イダ１０及び第2スライダ２０の各位置を記憶して主軸
３１のＸ，Ｙ軸方向の工具交換位置４５を設定する。続
いて主軸３１に工具Ｔを装着し、工具Ｔの工具保持部４
１により保持される部分が工具保持部４１とＺ軸方向で
整列するように主軸３１をＺ軸方向に調整位置決めした
ときの主軸台３０の位置を記憶して主軸３１のＺ軸方向
の工具交換位置４５を設定する。

【００２３】工具受渡位置４４に対する主軸３１の工具
交換位置４５の設定を終了すると、主軸台ユニット４０
を調整用ベッド５５から取外し、ベッド部ユニット３６
のベッド１の水平な基準面５上に載置し、ベース６に穿
設した基準穴５１と基準面５に穿設した基準穴５０とに
位置決めピン６６を嵌合してベース６をベッド１に対し
て位置決めし、ボルトにより基準面５上に固定する。こ
れにより主軸台ユニット４０のベース６の各第１案内部
７が側壁３と平行に各水平な基準面５上に夫々固定さ
れ、主軸台ユニット４０の主軸３１の下端部に装着され
た工具Ｔは治具３５にクランプされた工作物Ｗと対向す
る。主軸３１が工具交換位置４５に調整位置決めされた
ときに、調整用数値制御装置６５に記憶された第1スラ
イダ１０、第2スライダ２０、主軸台３０のＸ，Ｙ，Ｚ
軸方向の各位置は、数値制御装置５２にパラメータとし
てセットされる。

【００２４】上記のように構成した実施形態において、
工作物Ｗが治具３５に取付けられ、サーボモータ１８，
２８，３４が数値制御装置５２からの指令に基づいて回
転し、ボールネジ１６,２６等を回転駆動する。これに
より第１スライダ１０が第１方向に、第２スライダ２０
が第２方向に、主軸台３０が第３方向に移動され、主軸
３１に装着された工具Ｔは工作物Ｗに所望の加工を行
う。

【００２５】数値制御装置５２から工具交換指令が出さ
れると、工具マガジン４２が回転駆動装置４３により割
出し回転され、空の工具保持部４１が工具受渡位置４４
に割出し位置決めされる。主軸３１は、Ｘ，Ｚ軸方向で
は工具交換位置４５と同一位置である工具交換開始位置
に位置決めされる。続いてカバー４７の開閉扉４８が開
かれ、サーボモータ１８により第1スライダ１０がＹ方
向に移動されて主軸３１が工具交換位置４５に位置決め
され、主軸３１に装着された工具Ｔが工具保持部４１に
保持され、主軸３１が工具Ｔを開放して主軸台３０がサ
ーボモータ３４により上昇され、主軸３１に装着されて
いた工具Ｔが工具保持部４１に受け渡される。工具マガ
ジン４２が回転駆動装置４３により割出し回転され、次
に使用する工具Ｔを保持した工具保持部４１が工具受渡
位置４４に割出し位置決めされ、主軸台３０が下降して
主軸３１に工具Ｔが装着される。第1スライダ１０が工
具交換開始位置に向かってＹ軸方向に移動され、工具Ｔ
は工具保持部４１から取外され、工具交換開始位置を経
由して加工位置に移動され、工作物Ｗを加工する。

【００２６】上記実施形態においては、工具マガジン４
２の工具受渡位置４４と主軸３１の工具交換位置４５と
を一致させ、主軸３１が工具マガジン４２の工具保持部
４１との間で直接工具交換を行っているが、工具受渡位
置４４と工具交換位置４５とを離間し、両端に工具Ｔを
把持して下降し、１８０度旋回して上昇することにより
工具交換位置に位置決めされた主軸３１に装着された工
具Ｔと工具受渡位置に割出された工具保持部４１に保持
された工具Ｔとを同時に交換する工具交換アームを介在
させるようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図1】 本発明に係る工具交換装置を備えた工作機械
の実施形態を示す斜視図である。

【図２】 図１の側面図である。

【図３】 図１の平面図である。

【図４】 調整用ベッド及び調整用数値制御装置を示す
斜視図である。

【図５】 調整用ベッド上にベースを取付けた部分の拡
大部分断面図である。

【符号の説明】

１…ベッド、２…底部、３…側壁、４…作動空間、５…
水平な基準面、６…ベース、７…第１案内部、８…連結
部、９…貫通スペース、１０…第１スライダ、１１…第
１スライド部、１３…第２案内部、１４…貫通空間部、
１５…第１駆動装置、２０…第２スライダ、２１…第２
スライド部、２３…第３案内部、２４…貫通路、２５…
第２駆動装置、３０…主軸台、３１…主軸、３３…第３
駆動装置、３５…治具装置、３６…ベッド部ユニット、
３７…モータ、４０…主軸台ユニット、４１…工具保持
部、４２…工具マガジン、４３…回転駆動装置、４４…
工具受渡位置、４５…工具交換位置、５０，５１，５９
…位置決め穴、５２…数値制御装置、５３…基台、５５
…調整用ベッド、６４，６６…位置決めピン６６…調整
用数値制御装置。Ｔ…工具、Ｗ…工作物。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒井 義博 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 高山 智一 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 足立 博志 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 Ｆターム(参考） 3C002 AA01 BB07 DD01 DD13 DD14 GG03 KK04 LL01 3C048 AA01 AA03 BB01 BC03 DD10 EE11

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基準面が形成されたベッドに工作物をク
   ランプする治具装置を取付けてベッド部ユニットを構成
   し、ベースと、該ベース上に水平な第１方向に摺動可能
   に装架され第１駆動装置により往復移動される第１スラ
   イダと、該第１スライダ上に前記第１方向に直角で水平
   な第２方向に摺動可能に装架され第２駆動装置により往
   復移動される第２スライダと、該第２スライダに前記第
   １及び第２方向と直角な第３方向に摺動可能に装架され
   第３駆動装置により往復移動される主軸台と、該主軸台
   に軸承されてモータにより回転駆動され先端に工具を着
   脱自在に装着される主軸とにより主軸台ユニットを構成
   し、前記主軸に着脱自在に装着される工具を夫々保持す
   る複数の工具保持部を設けた工具マガジンを有し該工具
   マガジンを回転駆動装置により割出し回転して選択され
   た工具保持部を工具受渡位置に割出し位置決めして工具
   交換位置に位置決めされた前記主軸との間で工具交換を
   行う工具交換装置を備え、該工具交換装置が取付けられ
   た前記主軸台ユニットのベースを前記ベッド部ユニット
   のベッドに形成された基準面に位置決め固定したことを
   特徴とする工具交換装置を備えた工作機械。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の工具交換装置を備えた
   工作機械において、前記ベッド部ユニットは、前記ベッ
   ドを底部と該底部の両側端から上方に立設され上面に水
   平な基準面が形成された一対の側壁と該一対の側壁間に
   形成された動作空間とを有する断面コの字形状とし、該
   動作空間内で前記底部に前記治具を取付けて構成し、該
   ベッドの水平な基準面に前記主軸台ユニットのベースの
   両端部を前記第１又は第２方向が前記側壁と平行になる
   ように位置決め固定したことを特徴とする工具交換装置
   を備えた工作機械。
3. 【請求項３】 底部とこの底部の両側端から上方に立設
   され上面に水平な基準面が形成された一対の側壁とこの
   一対の側壁間に形成された動作空間とを有する断面コの
   字形状のベッドを設け、前記動作空間内で前記底部に工
   作物をクランプする治具装置を取付けてベッド部ユニッ
   トを構成し、一対の第１案内部と前記一対の第１案内部
   を連結する連結部と前記一対の第１案内部と連結部とで
   囲まれた貫通スペース部とを有するベースと、前記一対
   の第１案内部に水平な第１方向に夫々移動可能に装架さ
   れた一対の第１スライド部とこの一対の第１スライド部
   の両端部を夫々連結する一対の第２案内部と第１スライ
   ド部及び第２案内部で囲まれた貫通空間部とを有する第
   １スライダと、この第１スライダを第１方向に移動させ
   る第１駆動装置と、前記一対の第２案内部に前記第１方
   向と直角で水平な第２方向に夫々移動可能に装架された
   一対の第２スライド部と垂直方向に延在する第３案内部
   とこの第３案内部に接し前記貫通空間部に向けて開口す
   る貫通路とを有する第２スライダと、この第２スライダ
   を第２方向に移動させる第２駆動装置と、前記第３案内
   部に前記第１及び第２方向と直角な第３方向に移動可能
   に装架された主軸台と、この主軸台を第３方向に移動さ
   せる第３駆動装置と、前記主軸台に垂直に軸承されモー
   タにより回転駆動され先端に工具を着脱自在に装着され
   る主軸とにより主軸台ユニットを構成し、前記主軸に着
   脱自在に装着される工具を夫々保持する複数の工具保持
   部を設けた工具マガジンを有し該工具マガジンを回転駆
   動装置により割出し回転して選択された工具保持部を工
   具受渡位置に割出し位置決めして工具交換位置に位置決
   めされた前記主軸との間で工具交換を行う工具交換装置
   を備え、該工具交換装置を前記主軸台ユニットのベース
   に取付けて前記工具受渡位置に対する前記主軸の工具交
   換位置の設定を行った状態で前記主軸台ユニットのベー
   スを前記ベッド部ユニットのベッドに形成された水平な
   基準面に位置決め固定したことを特徴とする工具交換装
   置を備えた工作機械。
4. 【請求項４】 基準面が形成されたベッドに工作物をク
   ランプする治具装置を取付けてベッド部ユニットを組付
   け、第１方向に第１駆動装置により往復移動される第１
   スライダをベース上に摺動可能に装架し、前記第１方向
   に直角な第２方向に第２駆動装置により往復移動される
   第２スライダを前記第１スライダ上に摺動可能に装架
   し、前記第１及び第２方向と直角な第３方向に第３駆動
   装置により往復移動される主軸台を前記第２スライダに
   摺動可能に装架し、モータにより回転駆動され先端に工
   具を着脱自在に装着される主軸を前記主軸台に回転自在
   に軸承して主軸台ユニットを組付け、前記主軸に着脱自
   在に装着される工具を夫々保持する複数の工具保持部を
   設けた工具マガジンを有し該工具マガジンを回転駆動装
   置により割出し回転して選択された工具保持部を工具受
   渡位置に割出し位置決めして工具交換位置に位置決めさ
   れた前記主軸との間で工具交換を行う工具交換装置を前
   記主軸台ユニットのベースに取付け、該工具交換装置が
   取付けられた主軸台ユニットのベースを調整用ベッドの
   基準面に位置決めして取付け、前記第１乃至第３駆動装
   置及び回転駆動装置を調整用制御装置に接続して前記工
   具受渡位置に対する前記主軸の工具交換位置の設定を行
   った後に、前記主軸台ユニットのベースを前記ベッド部
   ユニットのベッドに形成された基準面に位置決め固定す
   ることを特徴とする工具交換装置を備えた工作機械の製
   造方法。