JP2002126962A - 工具交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工具の追加及び配列方向を変更する構成が簡
単で、装置全体を小型にすることができるとともに、工
具の方向変更を含む交換動作を短時間に行うことができ
る工具交換装置を提供する。 【解決手段】 ほぼ水平方向に延びるとともに、横方向
に並設された複数の主軸１８に装着されている工具１９
を、工具交換アーム３３により他の複数の工具１９と同
時に交換する。複数の工具１９は工具ポット２９に保持
した状態で、工具マガジン２７の各工具保持部２８に、
主軸１８の軸線と直角をなすＸ方向に向くとともに、縦
方向に配列されるように格納保持する。工具交換アーム
３３と工具マガジン２７の各工具保持部２８との間で
は、工具ローダ３９の移動により複数の工具１９を工具
ポット２９に保持した状態で移送する。その工具ローダ
３９を移動途中で傾斜回転軸４１を中心に回転させ、工
具ポット２９の姿勢を変更して、複数の工具１９の配列
方向を変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば複数の主
軸を備えた多軸工作機械等において、複数の主軸と工具
マガジンとの間で工具を交換するための工具交換装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、多軸工作機械等においては、例
えば、複数の主軸が水平方向に延びる状態で横方向に並
設され、それらの主軸には工具が着脱可能に装着されて
いる。そして、この種の多軸工作機械に付設される工具
交換装置としては、次のような構成のものが従来から知
られている。

【０００３】すなわち、この従来の工具交換装置では、
スペースの有効利用を図るため、主軸の側部に工具マガ
ジンが配設され、その工具マガジンには上方へ向かって
開口した状態で複数の工具保持部が主軸の軸線と平行な
面内で横方向に直線状に配列されている。そして、主軸
に装着される工具が工具ポットに保持された状態で、工
具マガジンの各工具保持部に着脱可能に取り付けられ、
それらの工具が主軸の軸線と交差する方向に向いた状態
で格納保持されるようになっている。

【０００４】また、主軸の近傍には工具交換アームが、
主軸の軸線と平行な軸線を中心に回転可能に配設され、
この工具交換アームにより、主軸に装着されている工具
が他の工具と同時に交換されるようになっている。工具
交換アームと工具マガジンとの間には、工具の方向を転
換するための方向転換機構と、工具を移送するための工
具ローダとが配設されている。

【０００５】そして、工具交換アームにて主軸から取り
外された使用済みの工具が、工具ポットに保持された状
態で方向転換機構により、主軸の軸線と平行に延びる第
１の状態から、主軸の軸線と交差する方向に向く第２の
状態に転換された後、工具ローダにより工具マガジンの
所定の工具保持部まで移送される。さらに、工具交換ア
ームにより主軸に装着される工具が、工具ポットに保持
された状態で工具ローダにより、工具マガジンの工具保
持部から取り出されるとともに主軸側に移送された後、
方向転換機構により前記第２の状態から第１の状態に転
換されるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この場合、工具を１本
ずつ工具マガジンと主軸との間で交換する場合は、工具
マガジン上における工具の方向と主軸の軸線方向とが異
なっても、工具を旋回させて向きを換えれば、工具をそ
の両方向に沿わせることができる。

【０００７】ところが、主軸は水平方向に複数並設さ
れ、工具マガジンには同数の工具が主軸の軸線と交差す
る方向に向き、上下方向に配列して保持されるような場
合には、各工具の向きを換えるだけではなく、工具の配
列方向変更する必要がある。従って、このためには、工
具の向きを変える機構の外に、配列方向を変える機構が
必要となり、構成がきわめて複雑になり、大型化する。

【０００８】この発明は、このような従来の技術に存在
する問題点に着目してなされたものである。その目的
は、工具の追加及び配列方向を変更する構成が簡単で、
装置全体を小型にすることができるとともに、工具の方
向変更を含む交換動作を短時間に行うことができる工具
交換装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記の目
的を達成するために、請求項１に記載の発明では、ほぼ
水平方向に延びるとともに、横方向に並設された複数の
主軸に装着されている工具を、他の複数の工具と同時に
交換するようにした工具交換装置において、横方向に直
線状に配列された複数の工具保持部を備え、複数の工具
を各工具保持部に縦方向に配列した状態で前記主軸の軸
線と交差する方向を向くように格納保持する工具マガジ
ンと、前記主軸の軸線と平行な軸線を中心に回転可能に
配設され、主軸に対して複数の工具の着脱を行う工具着
脱位置と、主軸と工具マガジンとの間で工具の受け渡し
を行う工具受け渡し位置とに回転される工具交換アーム
と、前記工具マガジンの工具保持部の配列方向に沿って
移動可能に配設され、前記複数の工具を、前記受け渡し
位置と、工具保持部に対応する位置との間で移動させる
工具ローダと、傾斜した一軸線の周りに回動可能に支持
され、工具ローダの移動途中で工具の姿勢を変更して、
複数の工具を、主軸の軸線と平行に延びるとともに横方
向に配列した第１の状態と、前記工具マガジン上の工具
の延びる方向に向き、縦方向に配列した第２の状態とに
方向替えする姿勢変更手段とを設けたことを特徴とする
ものである。

【００１０】従って、この請求項１に記載の発明によれ
ば、工具ローダの移動途中で傾斜した一軸線の周りを回
動する姿勢変更手段により、工具の向き及び複数の工具
の配列方向が変更される。すなわち、工具ローダの回転
により、工具の向きが変更され、傾斜した軸線の作用に
より工具全体が捻られ、工具の配列方向が変更される。
しかも、このための構成は、軸線を傾斜させただけであ
るから、部品点数が増えることはなく、構成が簡単で、
装置全体を小型にすることができるとともに、工具の向
きの変更と配列方向の変更とを同時に行うことができる
ため、交換動作を短時間に行うことができる。

【００１１】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、前記主軸が工具着脱位置の工具交換
アームに対して接近離間する方向に相対移動されるとと
もに、軸線方向に相対移動されることにより、主軸と工
具交換アームとの間で工具の受け渡しが行われるように
したことを特徴とするものである。

【００１２】従って、この請求項２に記載の発明によれ
ば、主軸が工具交換アームに対して接近離間する方向に
相対移動されるとともに、軸線方向に相対移動されるこ
とによって、主軸と工具交換アームとの間での工具の受
け渡しを容易かつ確実に行うことができる。

【００１３】請求項３に記載の発明では、請求項１また
は請求項２に記載の発明において、前記工具交換位置の
工具交換アームが工具ローダに対して接近離間する方向
に相対移動されることにより、工具交換アームと工具ロ
ーダとの間で工具の受け渡しが行われるようにしたこと
を特徴とするものである。

【００１４】従って、この請求項３に記載の発明によれ
ば、工具交換アームが工具ローダに対して接近離間する
方向に相対移動されることによって、工具交換アームと
工具ローダとの間での工具の受け渡しを容易かつ確実に
行うことができる。

【００１５】請求項４に記載の発明では、請求項１〜請
求項３のうちのいずれか一項に記載の発明において、前
記姿勢変更手段は、工具マガジンの工具保持部の配列方
向に移動可能な移動部材上に回転可能に支持された傾斜
回転軸と、その傾斜回転軸を回転させるための回転手段
とからなり、前記工具ローダは傾斜回転軸に固定したこ
とを特徴とするものである。

【００１６】従って、この請求項４に記載の発明によれ
ば、回転手段にて傾斜回転軸が回転されることにより、
工具ローダが移動途中で傾斜軸線を中心に回転されて、
工具の姿勢が変更される。よって、複数の工具の延長及
び配列方向を、簡単な構成で容易かつ短時間に変更する
ことができる。

【００１７】請求項５に記載の発明では、請求項４に記
載の発明において、傾斜回転軸は、水平面，主軸の軸線
を通る垂直面，工具マガジン上の工具の軸線を通る垂直
面のいずれに対しても傾斜しているものである。

【００１８】従って、この請求項５に記載の発明によれ
ば、工具に対して向きの変更及び配列方向の変更を確実
に行うことができる。請求項６に記載の発明では、請求
項４に記載の発明において、傾斜回転軸は水平面，主軸
の軸線を通る垂直面，工具マガジン上の工具の軸線を通
る垂直面のいずれに対しても４５度傾斜しているもので
ある。

【００１９】従って、この請求項６に記載の発明では、
工具ローダが１２０度回動すれば、工具の向き及び工具
の配列方向がそれぞれ９０度変更される。このため、主
軸の軸線方向と工具マガジン上の工具の軸線方向、複数
の主軸の並設方向と工具マガジンの工具の配列方向がそ
れぞれ９０度異なる場合、例えば、主軸が水平方向に並
設され、工具が工具マガジン上で上下に配列される場合
には、きわめて好都合である。

【００２０】請求項７に記載の発明では、請求項１〜請
求項６のうちのいずれか一項に記載の発明において、前
記工具ローダには、工具マガジンの工具保持部との間
で、複数の工具の着脱を行うための着脱手段を付設した
ことを特徴とするものである。

【００２１】従って、この請求項７に記載の発明によれ
ば、工具ローダと工具マガジンの工具保持部との間で、
複数の工具を容易かつ確実に着脱することができる。請
求項８に記載の発明では、請求項１〜請求項７のうちの
いずれか一項に記載の発明において、前記工具交換アー
ムから工具ローダに受け渡された使用済みの複数の工具
の損傷状態を検出するための工具検出手段を設けたこと
を特徴とするものである。

【００２２】従って、この請求項８に記載の発明によれ
ば、使用済みの複数の工具が工具交換アームから工具ロ
ーダに受け渡された時点で、その工具の損傷状態を検出
することができて、損傷状態の工具が工具マガジンの工
具保持部に格納されるのを抑制することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に、この発明を多軸工作機械
の工具交換装置に具体化した一実施形態を、図面に基づ
いて説明する。

【００２４】図１及び図２に示すように、この実施形態
の多軸工作機械では、ベース１１上に移動台１２が複数
のガイドレール１３を介してＺ方向へ移動可能に支持さ
れ、図示しないモータによりボールネジ等を介して移動
されるようになっている。移動台１２上にはコラム１４
が一対のガイドレール１５を介してＸ方向へ移動可能に
支持され、図示しないモータによりボールネジ等を介し
て移動されるようになっている。コラム１４には主軸ヘ
ッド１６が一対のガイドロッド１７を介してＹ方向へ移
動可能に支持され、図示しないボールネジとモータによ
り移動されるようになっている。

【００２５】前記主軸ヘッド１６には複数本（実施形態
では４本）の主軸１８が、Ｚ方向に向かって水平に延び
るとともにＸ方向に所定間隔をおいた状態で回転可能に
並設され、それらの先端には工具１９が着脱可能に装着
されている。ベース１１上にはテーブル２０が配設さ
れ、そのテーブル２０上にはワーク２１が着脱可能に載
置されている。そして、図示しないモータにより主軸１
８が回転されて、主軸ヘッド１６が図１に鎖線で示す加
工位置に移動された状態で、各工具１９によりワーク２
１の複数箇所に所定の加工が同時に行われるようになっ
ている。

【００２６】前記主軸ヘッド１６の上方に位置するよう
に、ベース１１上には工具交換装置２２が支持フレーム
２３を介して配設されている。工具交換装置２２の下部
にはシャッタ２４が開閉可能に配設され、前記工具１９
によるワーク２１の加工中には、このシャッタ２４が閉
じられて、切粉やクーラント等が工具交換装置２２側へ
侵入しないようになっている。そして、主軸１８に装着
された工具１９を交換する場合には、シャッタ２４が開
放されるとともに、主軸ヘッド１６が図１に実線で示す
上方の工具交換位置に移動された状態で、工具交換装置
２２により複数の工具１９の交換が同時に行われるよう
になっている。

【００２７】次に、前記工具交換装置２２の構成につい
て詳細に説明する。図１〜図５に示すように、前記支持
フレーム２３上には工具マガジン２７が配設され、その
工具マガジン２７にはそれぞれ上方（Ｙ方向）へ向かっ
て開口した状態で複数の縦溝状の工具保持部２８がＺ方
向に所定間隔で直線状に配列形成されている。そして、
主軸１８に装着される複数の工具１９が各工具ポット２
９に装着保持された状態で、各工具保持部２８に着脱可
能に取り付けられて、それらの工具１９がＸ方向、すな
わち主軸１８の軸線（Ｚ方向）と直角をなす方向に向く
とともに、縦（Ｙ）方向に配列した状態で格納保持され
るようになっている。

【００２８】前記主軸ヘッド１６の上方において、支持
フレーム２３には、図４に示すように、軸受体３０が一
対のガイドロッド３１を介してＹ方向へ昇降移動可能に
配設され、シリンダ３２により昇降移動されるようにな
っている。軸受体３０には、二叉状の工具交換アーム３
３が主軸１８の軸線と平行な軸線を中心に回転可能に支
持されている。工具交換アーム３３の外周部には、主軸
１８から使用済みの複数の工具１９を受け取って後述す
る工具ローダ３９に受け渡す複数の第１工具把持部３４
と、工具ローダ３９から未使用の複数の工具１９を受け
取って主軸１８に受け渡す複数の第２工具把持部３５と
が、所定の角度θ（実施形態では６０度）を隔てて配設
されている。

【００２９】前記軸受体３０にはモータ３６が支持さ
れ、そのモータ軸が工具交換アーム３３に連結されてい
る。そして、このモータ３６により工具交換アーム３３
が予め設定された所定角度ずつ割り出し回転されて、主
軸１８に対して複数の工具１９の着脱を行う工具着脱位
置と、工具マガジン２７との間で工具１９の受け渡しを
行う工具受け渡し位置とに順次配置されるようになって
いる。

【００３０】図３〜図５に示すように、前記工具マガジ
ン２７の後側において支持フレーム２３上には、立方体
状の移動部材３７が水平に配置された一対のガイドレー
ル３８を介して、工具マガジン２７の工具保持部２８の
配列方向、すなわちＺ方向へ移動可能に配設されてい
る。移動部材３７には工具ローダ３９が姿勢変更手段と
しての姿勢変更機構４０を介して姿勢変更可能に支持さ
れている。その移動部材３７には、前記工具ポット２９
の両側の係合溝２９ａに係合して、その工具ポット２９
を着脱可能に支持するための一対のレール状の支持部３
９ａを備えている。

【００３１】そして、複数の工具１９を保持した工具ポ
ット２９が工具ローダ３９に支持された状態で、移動部
材３７が工具ローダ３９とともに図示しないモータによ
りボールネジ等を介して移動される。これによって、複
数の工具１９が工具交換アーム３３に対応する工作機械
の正面側位置と、工具マガジン２７上の所定の工具保持
部２８に対応する側面側位置との間で移動されるように
なっている。また、この工具ローダ３９の移動途中にお
いて、姿勢変更機構４０により工具ポット２９が工具ロ
ーダ３９とともに姿勢変更される。これによって、工具
ポット２９に保持された複数の工具１９が、主軸１８の
軸線（Ｚ方向）に向くとともに、横（Ｘ）方向に配列さ
れた第１の状態Ｓ１と、主軸１８の軸線と直角をなすＸ
方向、すなわち工具マガジン２７に保持された工具１９
の延びる方向に向くとともに、縦（Ｙ）方向に配列され
た第２の状態Ｓ２とに方向替えされるようになってい
る。

【００３２】そこで、前記姿勢変更機構４０の構成につ
いて詳細に説明する。図３〜図５に示すように、前記移
動部材３７の立方体頂点のコーナ部間には傾斜回転軸４
１が、機械正面、側面及び平面のいずれの方向から見た
場合でも４５度傾斜した軸線を中心にして回転可能に支
持されている。すなわち、傾斜回転軸４１は、三次元に
傾斜し、水平面、主軸１８の軸線を通る垂直面及びその
垂直面のそれぞれに対して４５度傾斜している。移動部
材３７には回転手段としてのモータ４２が配設され、こ
のモータ４２により傾斜回転軸４１が回転されるように
なっている。

【００３３】そして、前記工具ローダ３９が傾斜回転軸
４１に固定され、傾斜回転軸４１が回転されることによ
り、工具ローダ３９に支持された工具ポット２９の姿勢
が変更されるようになっている。すなわち、傾斜回転軸
４１が一方向に１２０度回転されるようになっており、
図３〜図５に鎖線で示すように、工具ローダ３９が移動
部材３７の正面前方位置に姿勢変更されて、工具ポット
２９に保持された複数の工具１９が第１の状態Ｓ１に配
置される。また、この状態から傾斜回転軸４１が他方向
に１２０度回転されると、同図に実線で示すように、工
具ローダ３９が捻られるようにして移動部材３７の側方
位置に姿勢変更されて、工具ポット２９上の複数の工具
１９が第２の状態Ｓ２に配置されるようになっている。
以上のように、傾斜回転軸４１が１２０度回転される
と、工具１９の向きが横向きと前向きとの間で９０度変
更されるとともに、配列方向が縦方向と横方向との間で
変更される。

【００３４】図５及び図６に示すように、前記工具ロー
ダ３９にはポット着脱手段としてのポット着脱機構４３
が付設されている。そして、工具ローダ３９が工具マガ
ジン２７の所定の工具保持部２８と対応する位置に移動
された状態で、このポット着脱機構４３により、工具ロ
ーダ３９と工具保持部２８との間で、複数の工具１９を
保持した工具ポット２９の着脱が行われるようになって
いる。

【００３５】すなわち、工具ローダ３９には固定ラック
４４が長手（Ｙ）方向に延長配置されるとともに、可動
ラック４５がガイドレール４６を介して長手（Ｙ）方向
へ移動可能に対応配置されている。両ラック４４，４５
間において、ガイドレール４６には支持部材４７が移動
可能に支持され、その支持部材４７上には両ラック４
４，４５に噛合可能なピニオン４８が回転可能に支持さ
れている。可動ラック４５には係止体４９が突設され、
工具ポット２９上の係合部５０に凹凸係合離脱されるよ
うになっている。

【００３６】前記工具ローダ３９にはシリンダ５１が配
設され、そのピストンロッドが支持部材４７に連結され
ている。そして、図６に示すように、複数の工具１９を
保持した工具ポット２９が工具ローダ３９に支持された
状態で、シリンダ５１が没入動作されたとき、支持部材
４７が下降されるとともに、ピニオン４８と可動ラック
４５との噛合を介して可動ラック４５が下降される。そ
して、この時、ピニオン４８と固定ラック４４との噛合
により生じたピニオン４８の回転力により可動ラック４
５に対してさらに下降方向への力作用し、結果として可
動ラック４５は支持部材４７よりも大きなストロークで
増幅下降される。これにより、図７に示すように、係止
体４９と係合部５０との凹凸係合を介して、工具ポット
２９が工具ローダ３９から下方に離脱され、工具マガジ
ン２７の工具保持部２８に受け渡されるようになってい
る。

【００３７】これに対して、図７に示すように、工具ポ
ット２９が工具マガジン２７の工具保持部２８に保持さ
れた状態で、係止体４９が係合部５０に凹凸係合された
後、シリンダ５１が突出動作されたとき、支持部材４７
が上昇されるとともに、ピニオン４８を介して可動ラッ
ク４５が前記とは逆の動作により増幅上昇される。これ
により、図６に示すように、工具ポット２９が工具保持
部２８から上方に離脱されて、工具ローダ３９に受け渡
されるようになっている。

【００３８】図１及び図３に示すように、前記工具交換
アーム３３の近傍において、支持フレーム２３上には工
具検出手段としての工具検出センサ５２が配設されてい
る。そして、使用済みの複数の工具１９が工具交換アー
ム３３から工具ローダ３９上の工具ポット２９に受け渡
された後、図１及び図３に鎖線で示すように、工具ロー
ダ３９の移動により複数の工具１９が工具検出センサ５
２に近接配置される。この状態で、工具検出センサ５２
により、使用済みの複数の工具１９の損傷状態が検出さ
れるようになっている。

【００３９】前記工具マガジン２７の側端部に隣接する
ように、ベース１１上にはシュータ５３が立設配置され
ている。そして、工具検出センサ５２により、工具１９
の損傷状態が検出された場合には、その工具１９を保持
した工具ポット２９が工具ローダ３９の移動により、工
具マガジン２７の各工具保持部２８上を通過して、シュ
ータ５３上まで搬送され、前記ポット着脱機構４３によ
り、シュータ５３内に投入と同時に取り替え要求が出さ
れるようになっている。

【００４０】次に、前記のように構成された工具交換装
置２２の動作を説明する。なお、ここでは、ワーク２１
の加工中には、図４に示すように、工具交換装置２２の
工具ローダ３９に未使用の複数の工具１９を保持した工
具ポット２９が支持されるとともに、工具交換アーム３
３の第１工具把持部３４に主軸１８から取り外された使
用済みの複数の工具１９が把持されるものとする。

【００４１】さて、この工具交換装置２２を備えた多軸
工作機械において、複数の主軸１８に所定の工具１９が
装着された状態で、それらの工具１９によりワーク２１
に加工が施されている間は、シャッタ２４が閉じられ
て、工具交換装置２２側への切粉やクーラント等の侵入
が抑制される。また、このワーク２１の加工途中では、
図３〜図５に鎖線で示すように、工具交換装置２２の工
具ローダ３９に未使用の複数の工具１９を保持した工具
ポット２９が支持されて、その工具１９が主軸１８の軸
線と平行に延びるとともに水平方向に配列した第１の状
態Ｓ１に配置されている。

【００４２】さらに、工具交換アーム３３は下降位置に
あって、図４に実線で示すように工具交換アーム３３の
二叉中心位置Ｑが第１工具交換位置Ｐ１に割り出し回転
されて、第２工具把持部３５が工具ローダ３９に対応配
置されている。そして、この工具交換アーム３３の第２
工具把持部３５は空の状態になっているとともに、第１
工具把持部３４には主軸１８から取り外された使用済み
の複数の工具１９が把持されている。

【００４３】この状態で、工具交換装置２２の動作が開
始されると、シリンダ３２により工具交換アーム３３が
工具ローダ３９に対して接近する方向へ上昇移動され
て、工具ローダ３９に支持されている未使用の複数の工
具１９が第２工具把持部３５に係合される。その後、工
具ローダ３９と一体の移動部材３７が図３の左側方に後
退移動されることにより、図８に示すように、各工具１
９が工具ローダ３９上の工具ポット２９から抜き取られ
て、第２工具把持部３５に一斉に受け渡される。

【００４４】続いて、図９に示すように、モータ３６に
より工具交換アーム３３の中心位置Ｑが第１工具交換位
置Ｐ１から第２工具交換位置Ｐ２に反時計方向へ６０度
割り出し回転され、第１工具把持部３４が工具ローダ３
９に対応配置される。この状態で、工具ローダ３９が上
記動作と反対の図９の紙面手前側に前進移動されること
により、第１工具把持部３４に把持されている使用済み
の複数の工具１９が工具ローダ３９上の工具ポット２９
に嵌挿される。その後、シリンダ３２により工具交換ア
ーム３３が工具ローダ３９に対して離間する方向へ下降
移動されて、各工具１９が第１工具把持部３４から工具
ローダ３９に受け渡される。

【００４５】このように、工具ローダ３９に使用済みの
工具１９が受け渡されると、工具ローダ３９がさらに前
進移動され、図３に鎖線で示すように、各工具１９が工
具検出センサ５２に近接配置されて、その工具検出セン
サ５２により各工具１９の損傷状態が検出される。その
後、工具ローダ３９が図３の左側方に後退移動が開始さ
れ、その工具ローダ３９上に支持された使用済みの工具
１９が、工具マガジン２７の所定の工具保持部２８と対
応する位置まで移送される。なお、このとき、前記工具
検出センサ５２により、損傷状態が検出された工具１９
については、シュータ５３と対応する位置まで移送され
る。

【００４６】そして、この工具ローダ３９の後退移動途
中において、姿勢変更機構４０のモータ４２により傾斜
回転軸４１が回転され、工具ローダ３９が移動部材３７
の正面前方位置から側方位置に姿勢変更される。これに
より、図３〜図５に実線で示すように、工具ローダ３９
に支持されている複数の工具１９が前記第１の状態Ｓ１
から、第２の状態Ｓ２に方向替えされる。

【００４７】このように、方向替えされた使用済みの工
具１９が工具マガジン２７の所定の工具保持部２８、ま
たはシュータ５３と対応する位置まで移送されると、ポ
ット着脱機構４３のシリンダ５１が没入動作される。こ
れにより、図７に示すように、ポット着脱機構４３を介
して工具ポット２９が工具ローダ３９から下方に離脱移
動され、その工具ポット２９に保持された使用済みの工
具１９が工具マガジン２７の工具保持部２８またはシュ
ータ５３に受け渡される。

【００４８】続いて、工具ローダ３９が所定の工具を格
納した工具保持部２８と対応する位置まで移動される。
そして、この位置において図７に示すように、係止体４
９が係合部５０に凹凸係合された後、ポット着脱機構４
３のシリンダ５１が突出動作される。これにより、図６
に示すように、ポット着脱機構４３を介して工具ポット
２９が工具保持部２８から上方に抜き取られ、その工具
ポット２９に保持された未使用の工具１９が工具ローダ
３９に受け渡される。

【００４９】その後、工具ローダ３９が図３の右側方に
前進移動され、その工具ローダ３９に支持された未使用
の工具１９が工具交換アーム３３と対応する位置まで移
送される。そして、この工具ローダ３９の前進移動途中
において、姿勢変更機構４０により工具ローダ３９が移
動部材３７の側方位置から正面前方位置に姿勢変更され
て、その工具ローダ３９上の複数の工具１９が第２の状
態Ｓ２から第１の状態Ｓ１に方向替えされ、前記工具交
換装置２２の動作開始時の状態に戻る。

【００５０】一方、前記のように工具交換アーム３３の
中心位置Ｑが第２工具交換位置Ｐ２に割り出し回転され
た状態で、第１工具把持部３４から工具ローダ３９への
使用済みの工具１９の受け渡しが終了した後は、モータ
３６により工具交換アーム３３が原位置（第１工具交換
位置Ｐ１）に戻されて、ワーク２１の加工終了が待たれ
る。そして、加工が終了すると、シャッタ２４が開かれ
るとともに、主軸ヘッド１６が図１及び図４に実線で示
す上方の工具交換位置に移動配置される。

【００５１】それとともに、図１０に示すように、工具
交換アーム３３の中心位置Ｑが第１工具交換位置Ｐ１か
ら第１工具着脱位置Ｐ３に時計方向へ割り出し回転され
て、空の状態の第１工具把持部３４が主軸ヘッド１６上
の主軸１８に対応配置される。その後、主軸ヘッド１６
が工具交換アーム３３に接近する方向へ上昇移動され
て、各主軸１８に装着された使用済みの各工具１９が第
１工具把持部３４に係合される。この状態で、各主軸１
８が主軸ヘッド１６とともに軸線方向へ後退移動され、
各工具１９が主軸１８から抜き取られて、第１工具把持
部３４に受け渡される。

【００５２】続いて、図１１に示すように、モータ３６
により工具交換アーム３３の中心位置Ｑが第１工具着脱
位置Ｐ３から第２工具着脱位置Ｐ４に時計方向へ割り出
し回転されて、未使用の工具１９を把持した第２工具把
持部３５が主軸ヘッド１６上の主軸１８に対応配置され
る。この状態で、各主軸１８が主軸ヘッド１６とともに
軸線方向へ前進移動され、第２工具把持部３５上の各工
具１９が主軸１８に装着される。そして、主軸ヘッド１
６が工具交換アーム３３から離間する方向へ下降移動さ
れて、各工具１９が第２工具把持部３５から主軸１８に
受け渡される。

【００５３】その後、モータ３６により工具交換アーム
３３が第２工具着脱位置Ｐ４から第２工具交換位置Ｐ２
に時計方向へ割り出し回転され、第１及び第２工具把持
部３４，３５が主軸ヘッド１６と対応する位置から退避
される。この状態で、シャッタ２４が閉じられるととも
に、主軸１８が起動されてワーク２１の加工が開始され
る。そして、モータ３６により工具交換アーム３３が第
２工具交換位置Ｐ２から第１工具交換位置Ｐ１に時計方
向へ割り出し回転されて、前記工具交換装置２２の動作
開始時の状態に戻る。

【００５４】以上のように、工具交換装置２２により、
主軸１８に装着された複数の工具１９が他の工具１９と
順に交換されながら、ワーク２１に対する加工が連続的
に行われる。この場合、ワーク２１上で加工を必要とし
ない箇所が存在するときには、工具ポット２９上の対応
位置に図示しないダミーホルダが予め取り付けられ、こ
のダミーホルダが工具交換に際して工具ポット２９上の
他の工具１９とともに、主軸１８に装着されるようにな
っている。このため、加工を必要としない箇所における
主軸１８のスピンドル内に、切粉やクーラント等が侵入
するおそれはなく、後工程の工具交換を支障なく行うこ
とができる。

【００５５】従って、この実施形態によれば、以下のよ
うな効果を得ることができる。 （１）この工具交換装置２２においては、ほぼ水平方向
に延びるとともに、横方向に並設された複数の主軸１８
に装着されている工具１９が、工具交換アーム３３によ
り他の複数の工具１９と同時に交換されるようになって
いる。複数の工具１９は工具ポット２９に保持された状
態で、工具マガジン２７の各工具保持部２８に、主軸１
８の軸線（Ｚ方向）に対して直角をなすＸ方向に向くと
ともに、縦（Ｙ）方向に配列されるように格納保持され
ている。工具交換アーム３３と工具マガジン２７の各工
具保持部２８との間では、工具ローダ３９の移動により
複数の工具１９が工具ポット２９に保持された状態で移
送される。この工具ローダ３９の移動途中で、姿勢変更
機構４０により工具ポット２９の姿勢が変更され、工具
ポット２９に保持された複数の工具１９が、主軸１８の
軸線（Ｚ方向）と平行に延びるとともに横（Ｘ）方向に
配列した第１の状態Ｓ１と、主軸１８の軸線と交差する
方向に向くとともに縦（Ｙ）方向に配列した第２の状態
Ｓ２とに方向替えされるようになっている。このため、
工具１９の追加及び配列方向を変更する構成が簡単で、
装置全体を小型にすることができる。また、工具ローダ
３９の移動途中で、複数の工具１９の配列方向を変更す
ることができて、工具１９の方向変更を含む交換動作を
短時間に行うことができる。

【００５６】（２）この工具交換装置２２においては、
前記工具交換アーム３３が、主軸１８から使用済みの複
数の工具１９を受け取って工具ローダ３９に受け渡すた
めの複数の第１工具把持部３４と、工具ローダ３９から
未使用の複数の工具１９を受け取って主軸１８に受け渡
すための複数の第２工具把持部３５とを備えている。こ
のため、工具交換アーム３３を大きく回転させることな
く、主軸１８と工具交換アーム３３との間での工具１９
の相互受け渡し、及び工具交換アーム３３と工具ローダ
３９との間での工具１９の相互受け渡しを、容易かつ短
時間に行うことができる。

【００５７】（３）この工具交換装置２２においては、
前記主軸１８が工具着脱位置Ｐ３，Ｐ４の工具交換アー
ム３３に対して接近離間する方向に移動されるととも
に、軸線方向に移動されることにより、主軸１８と工具
交換アーム３３との間で工具１９の受け渡しが行われる
ようになっている。このため、主軸１８が工具交換アー
ム３３に対して接近離間する方向に移動されるととも
に、軸線方向に移動されることによって、主軸１８と工
具交換アーム３３との間での工具１９の受け渡しを容易
かつ確実に行うことができる。

【００５８】（４）この工具交換装置２２においては、
工具交換位置Ｐ１，Ｐ２の工具交換アーム３３が工具ロ
ーダ３９に対して接近離間する方向に移動されることに
より、工具交換アーム３３と工具ローダ３９との間で工
具１９の受け渡しが行われるようになっている。このた
め、工具交換アーム３３が工具ローダ３９に対して接近
離間する方向に移動されることによって、工具交換アー
ム３３と工具ローダ３９との間での工具１９の受け渡し
を容易かつ確実に行うことができる。

【００５９】（５）この工具交換装置２２においては、
前記姿勢変更機構４０が、工具マガジン２７の工具保持
部２８の配列方向に移動可能な移動部材３７上に回転可
能に支持された傾斜回転軸４１と、その傾斜回転軸４１
を回転させるためのモータ４２とから構成されている。
そして、工具ローダ３９が傾斜回転軸４１に固定されて
いる。このため、モータ４２にて傾斜回転軸４１が回転
されることにより、工具ローダ３９が移動途中で傾斜軸
線を中心に回転されて、工具ポット２９の姿勢が変更さ
れる。よって、工具ポット２９に保持された複数の工具
１９の配列方向を、簡単な構成で容易かつ短時間に変更
することができる。すなわち、傾斜回転軸４１の作用に
より、工具１９の向きが主軸１８の軸線に沿う方向と、
そこから９０度離隔する方向とに変更される。これと同
時に、工具１９の配列方向が上下方向と、水平方向とに
変更される。従って、回転軸４１を傾斜させただけの構
成で、２つの動作を同時に行わせることができ、その構
成がきわめて簡単である。

【００６０】（６）この工具交換装置２２においては、
前記工具ローダ３９に、工具マガジン２７の工具保持部
２８との間で、複数の工具１９を保持した工具ポット２
９の着脱を行うためのポット着脱機構４３が付設されて
いる。このため、工具ローダ３９と工具マガジン２７の
工具保持部２８との間で、複数の工具１９を保持した工
具ポット２９を容易かつ確実に着脱することができる。

【００６１】（７）この工具交換装置２２においては、
前記工具交換アーム３３から工具ローダ３９に受け渡さ
れた使用済みの複数の工具１９の損傷状態を検出するた
めの工具検出センサ５２が設けられている。このため、
使用済みの複数の工具１９が工具交換アーム３３から工
具ローダ３９に受け渡された時点で、その工具１９の損
傷状態を検出することができて、損傷状態の工具１９が
工具マガジン２７の工具保持部２８に格納されるのを抑
制することができる。

【００６２】（変更例）なお、この実施形態は、次のよ
うに変更して具体化することも可能である。 ・ 前記実施形態において、工具交換アーム３３側が主
軸１８に対して接近離間する方向に移動されるととも
に、主軸１８の軸線方向に移動されることにより、主軸
１８と工具交換アーム３３との間で工具１９の受け渡し
が行われるように構成してもよい。

【００６３】・ 前記実施形態において、工具ローダ３
９側が工具交換アーム３３に対して上下方向（Ｙ方向）
において接近離間する方向に移動されることにより、工
具交換アーム３３と工具ローダ３９との間で工具１９の
受け渡しが行われるように構成してもよい。

【００６４】・ 前記実施形態において、主軸ヘッド１
６に３本または５本以上の複数の主軸１８を設け、それ
らの主軸１８に対して相当数の工具１９を同時に工具交
換するように構成してもよい。

【００６５】このように構成した場合でも、前記実施形
態と同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一実施形態の工具交換装置を備えた工作機械
を示す側面図。

【図２】 図１の工作機械の正面図。

【図３】 図１の工具交換装置を拡大して示す要部側面
図。

【図４】 図３の工具交換装置の要部正面図。

【図５】 図３の工具交換装置の要部平面図。

【図６】 図３の６−６線における要部拡大断面図。

【図７】 図６の構成の動作状態を示す要部断面図。

【図８】 工具が第２工具把持部に受け渡された状態を
示す一部側面図。

【図９】 工具交換アームが第２交換位置に配置された
状態を示す一部正面図。

【図１０】 工具交換アームが第３交換位置に配置され
た状態を示す一部正面図。

【図１１】 工具交換アームが第４交換位置に配置され
た状態を示す一部正面図。

【符号の説明】

１６…主軸ヘッド、１８…主軸、１９…工具、２１…ワ
ーク、２２…工具交換装置、２７…工具マガジン、２８
…工具保持部、２９…工具ポット、３２…シリンダ、３
３…工具交換アーム、３４…第１工具把持部、３５…第
２工具把持部、３６…モータ、３７…移動部材、３９…
工具ローダ、４０…姿勢変更手段としての姿勢変更機
構、４１…傾斜回転軸、４２…回転手段としてのモー
タ、４３…ポット着脱手段としてのポット着脱機構、５
２…工具検出手段としての工具検出センサ、Ｐ１…第１
工具交換位置、Ｐ２…第２工具交換位置、Ｐ３…第１工
具着脱位置、Ｐ４…第２工具着脱位置、Ｓ１…第１の状
態、Ｓ２…第２の状態。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 絹谷 一朝 富山県東砺波郡福野町100番地 株式会社 日平トヤマ富山工場内 Ｆターム(参考） 3C002 BB08 DD07 FF01 LL09

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ほぼ水平方向に延びるとともに、横方向
   に並設された複数の主軸に装着されている工具を、他の
   複数の工具と同時に交換するようにした工具交換装置に
   おいて、 横方向に直線状に配列された複数の工具保持部を備え、
   複数の工具を各工具保持部に縦方向に配列した状態で前
   記主軸の軸線と交差する方向を向くように格納保持する
   工具マガジンと、 前記主軸の軸線と平行な軸線を中心に回転可能に配設さ
   れ、主軸に対して複数の工具の着脱を行う工具着脱位置
   と、主軸と工具マガジンとの間で工具の受け渡しを行う
   工具受け渡し位置とに回転される工具交換アームと、 前記工具マガジンの工具保持部の配列方向に沿って移動
   可能に配設され、前記複数の工具を、前記受け渡し位置
   と、工具保持部に対応する位置との間で移動させる工具
   ローダと、 傾斜した一軸線の周りに回動可能に支持され、工具ロー
   ダの移動途中で工具の姿勢を変更して、複数の工具を、
   主軸の軸線と平行に延びるとともに横方向に配列した第
   １の状態と、前記工具マガジン上の工具の延びる方向に
   向き、縦方向に配列した第２の状態とに方向替えする姿
   勢変更手段とを設けたことを特徴とする工具交換装置。
2. 【請求項２】 前記主軸が工具着脱位置の工具交換アー
   ムに対して接近離間する方向に相対移動されるととも
   に、軸線方向に相対移動されることにより、主軸と工具
   交換アームとの間で工具の受け渡しが行われるようにし
   たことを特徴とする請求項１に記載の工具交換装置。
3. 【請求項３】 前記工具交換位置の工具交換アームが工
   具ローダに対して接近離間する方向に相対移動されるこ
   とにより、工具交換アームと工具ローダとの間で工具の
   受け渡しが行われるようにしたことを特徴とする請求項
   １または請求項２に記載の工具交換装置。
4. 【請求項４】 前記姿勢変更手段は、工具マガジンの工
   具保持部の配列方向に移動可能な移動部材上に回転可能
   に支持された傾斜回転軸と、その傾斜回転軸を回転させ
   るための回転手段とからなり、前記工具ローダは傾斜回
   転軸に固定したことを特徴とする請求項１〜請求項３の
   うちのいずれか一項に記載の工具交換装置。
5. 【請求項５】 傾斜回転軸は、水平面，主軸の軸線を通
   る垂直面，工具マガジン上の工具の軸線を通る垂直面の
   いずれに対しても傾斜している請求項４に記載の工具交
   換装置。
6. 【請求項６】 傾斜回転軸は水平面，主軸の軸線を通る
   垂直面，工具マガジン上の工具の軸線を通る垂直面のい
   ずれに対しても４５度傾斜している請求項４に記載の工
   具交換装置。
7. 【請求項７】 前記工具ローダには、工具マガジンの工
   具保持部との間で、複数の工具の着脱を行うための着脱
   手段を付設したことを特徴とする請求項１〜請求項６の
   うちのいずれか一項に記載の工具交換装置。
8. 【請求項８】 前記工具交換アームから工具ローダに受
   け渡された使用済みの複数の工具の損傷状態を検出する
   ための工具検出手段を設けたことを特徴とする請求項１
   〜請求項７のうちのいずれか一項に記載の工具交換装
   置。