JP2577402Y2 - 自動工具交換装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は自動工具交換装置に関す
るものであり、特に、マガジンから供給して使用した後
の切削工具を再びマガジン内に回収可能な装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】自動工具交換装置には、工作機械の主軸
にその主軸の先端側から切削工具を取り付けるものと、
主軸穴の後部から切削工具を主軸の先端へ押し出して取
り付けるものとがある。

【０００３】切削工具を主軸の先端側から取り付ける自
動工具交換装置においては、主軸に取り付けられていた
使用済みの切削工具が取り外された後、マガジン内に収
容された使用前の切削工具が主軸の前方から主軸の先端
へ接近させられ、主軸に取り付けられる。使用済みの切
削工具はマガジンへ戻される。

【０００４】一方、主軸の後端側から切削装置を取り付
ける自動工具交換装置、例えば、特開昭６２−１６６９
３６号公報に記載された装置においては、マガジン内に
収容された使用前の切削工具が、主軸穴の後部から主軸
の先端へ押し出され、主軸に取り付けられていた使用済
みの切削工具と交換される。この装置を用いれば、切削
装置の前方に別の加工装置が配設される場合や設置スペ
ースが狭い場合等、切削装置の前部にマガジンを配設す
ることが不可能な場合にも、切削工具の自動交換を容易
に行うことができる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上記装
置においては、切削工具の交換を行う際、主軸に取り付
けられていた使用済の切削工具が使用前の切削工具によ
り主軸穴から押し出され、主軸の下方に配設された受け
皿に受けられるようになっていた。そのため、切削加工
時に発生する切粉や切削油が受け皿に混入することを防
止するために、工具を交換する毎に受け皿の出し入れを
行わなければならないという問題があった。

【０００６】本考案はこの問題に鑑み、使用前の切削工
具を主軸の後方から取り付け、前方へ取り外すタイプの
自動工具交換装置であって、使用済み工具を受け皿に落
下させない装置を得ることを課題として為されたもので
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そして、第１考案によれ
ば、軸方向に貫通した主軸穴を備えて回転する主軸と、
その主軸の先端部に設けられて主軸穴の後部から挿入さ
れた切削工具を保持するチャックとを備えた工作機械に
設けられる自動工具交換装置であって、主軸と平行に
設けられたスリーブと、複数の工具保持部を備え、そ
れら工具保持部の各々がスリーブの後端と主軸の後端と
にそれぞれ同心的に対向可能なマガジンと、そのマガ
ジンの主軸の後端に同心的に対向した工具保持部から切
削工具を主軸穴内へ移動させ、チャックに把持させる工
具供給装置と、主軸およびスリーブの前方に設けら
れ、チャックから取り外した切削工具をスリーブに挿入
する工具搬送装置と、そのスリーブに挿入された切削
工具を、そのスリーブの後端に対向している工具保持部
に戻す工具戻し装置とを含む自動工具交換装置が得られ
る。 また、第２考案によれば、上記マガジンが、上記複
数の工具保持部の２個ずつが前記主軸と上記スリーブと
の後端に対向可能なものであり、上記工具供給装置およ
び工具戻し装置が、主軸の軸方向に互いに一体的に一往
復運動を行うことにより、マガジンから主軸穴内への切
削工具の供給とスリーブからマガジンへの戻しとを行う
押出ロッドおよび引込ロッドを含むものである自動工具
交換装置が得られる。 さらに、第３考案によれば、上記
工具搬送装置が、切削工具を保持する工具保持具と、そ
の工具保持具を、上記チャックに対向する位置と上記ス
リーブの先端に対向する位置とに移動させる移動装置と
を含む自動工具交換装置装置が得られる。

【０００８】

【作用】上記第１考案に係る自動工具交換装置において
は、工具交換時に、主軸に取り付けられていた使用済み
の切削工具が工具回収装置により再びマガジンに回収さ
れる。したがって、使用前の切削工具が主軸に取り付け
られる際、使用済みの工具が主軸から押し出されて落下
することが防止される。しかも、使用済みの切削工具
は、主軸およびスリーブの前方に設けられた工具搬送装
置により搬送されて、主軸と平行なスリーブに挿入さ
れ、そのスリーブから工具戻し装置によりマガジンへ戻
される。すなわち、切削工具は主軸とスリーブとを経る
閉じた経路に沿って一方向に移動させられるのである。
また、第２考案に係る自動工具交換装置においては、マ
ガジンから主軸穴内への切削工具の供給とスリーブから
マガジンへの戻しとが、押出ロッドと引込ロッドとの一
体的な一往復運動により行われる。 第３考案に係る自動
工具交換装置においては、チャックから取り外された切
削工具が工具保持具に保持され、その工具保持具が移動
装置により移動させられるこによって、スリーブに挿入
される。

【０００９】

【考案の効果】第１考案の自動工具交換装置によれば、
使用済みの切削工具が再びマガジン内に回収されるた
め、切削工具を受ける受け皿を別に設け、それを工具の
交換毎に出し入れする必要がなく、主軸の先端周辺のス
ペースを他の装置のために一層有効に利用することが可
能となる。しかも、切削工具は主軸とスリーブとを経る
閉じた経路に沿って一方向に移動させられるのであるた
め、工具の交換を能率よく行うことができる。すなわ
ち、主軸の後部側から先端部側へ供給した切削工具を、
逆向きに先端部側から後端部側へ移動させてマガジンに
戻すことも可能なのであるが、この場合には、使用済み
の切削工具を主軸から後方へ抜き出してマガジンの工具
保持部へ戻した後、そのマガジンを移動させて別の工具
保持部を主軸の後端に対向させ、その工具保持部から切
削工具をチャック位置まで主軸内を前進させる必要があ
るため、この作動に長時間を要するのに対し、本考案に
係る自動工具交換装置においては、切削加工中に、次に
使用される切削工具を保持した工具保持部を主軸の後端
に対向する状態にしておけば、使用済みの切削工具を主
軸の前方へ取り外すのと並行して後方から使用前の切削
工具を供給することができ、短時間で切削工具の交換を
行うことができるのである。 また、第２考案によれば、
工具供給装置と工具戻し装置とに、押出ロッドと引込ロ
ッドとの駆動装置を共有させることができ、装置の構成
が単純になる効果が得られ、第３考案によれば、使用済
みの切削工具を保持した工具保持具をスリーブに対向す
る位置へ移動させる運動がそのまま主軸の前方から退避
させる運動となり、工具搬送装置の構成が単純になる効
果が得られる。

【００１０】

【実施例】以下、本考案の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図１および図２において、１０は基台で
ある。基台１０上には、垂直方向に延びる３枚の支持板
１２，１４，１６が基台１０の長手方向に間隔を隔てて
立設されている。

【００１１】基台１０上には、切削装置２０が載置され
ている。図６および図７に拡大して示すように、支持板
１２，１４にはそれぞれ貫通穴２２，２４が形成されて
おり、切削装置２０はこれら貫通穴２２，２４を貫通し
た状態で、基台１０の長手方向に沿って配設されてい
る。切削装置２０のハウジング２６は、図９に示すよう
に、ボルト２８等により基台１０に移動不能に固定され
ている。

【００１２】図９において、ハウジング２６の軸方向穴
３０には円筒状のスリーブ３２が嵌合されており、フラ
ンジ部３４においてボルトによりハウジング２６に一体
的に固定されている。スリーブ３２内には４個のベアリ
ング３６を介して主軸４６が相対回転可能に嵌合され、
その後端部はスリーブ３２およびハウジング２６から突
出させられている。主軸４６には軸方向に延びる段付の
主軸穴５０が形成されており、その後端部から中空ロッ
ド５２が挿入されている。

【００１３】主軸４６の前端面にはカバー５４が固定さ
れており、このカバー５４とスリーブ３２の前端面に固
定された別のカバー５６との間にラビリンスシール５７
が形成されることにより、主軸４６とスリーブ３２との
間へのダストの侵入が防止されている。

【００１４】また、主軸穴５０の先端側からはコレット
５８が挿入されている。コレット５８はほぼ円筒状を成
し、その後端部に形成された雄ねじ部６０において中空
ロッド５２の前端部の雌ねじ穴６２に螺合されており、
コレット５８が中空ロッド５２と一体的に軸方向に移動
可能とされている。コレット５８の先端部には外周テー
パ面が形成されており、主軸４６の軸方向穴５０の前端
部に形成されたテーパ穴部６４の内周面に嵌合されてい
る。また、コレット５８の前端部の内周側には係合突部
６６が形成されている。コレット５８と主軸４６との相
対回転はキー６８により阻止されている。

【００１５】コレット５８には、工具ホルダたるドリル
ホルダ７０が挿通されている。ドリルホルダ７０のホル
ダ本体７２の外周面にはコレット５８の係合突部６６が
嵌入可能な係合凹部７４が形成されている。また、ホル
ダ本体７２内にはトルク伝達部材７６が軸方向に摺動可
能に嵌合されている。トルク伝達部材７６にはピン７８
が立設されており、ホルダ本体７２に形成された長穴８
０にピン７８が係合させられることにより、ドリルホル
ダ７０とトルク伝達部材７６との相対回転が防止されて
いる。トルク伝達部材７６の軸方向位置は、ドリルホル
ダ７０の雌ねじ穴８１に螺合されたねじ部材８２により
決められる。ねじ部材８２と雌ねじ穴８１のねじ部との
間には図示しない弛み止め部材が配設されており、ねじ
部材８２が容易に軸方向に移動することが防止されてい
る。また、ねじ部材８２の後退限度は、雌ねじ穴８１の
内周面に嵌め込まれた止め輪８４により決められてい
る。

【００１６】ホルダ本体７２の雌ねじ穴８１にはまた、
プルスタッド８６が螺合されている。プルスタッド８６
は先端部が止め輪８４に当接させられることにより、ホ
ルダ本体７２に常に一定の挿入深さで取り付けられる。
また、トルク伝達部材７６の先端部には工具係合部８８
が形成されており、切削工具たるドリル９０の嵌合突部
が係合させられることにより、トルクが伝達される。ホ
ルダ本体７２のカバー５４を貫通して延び出させられた
前端部にはコレットチャック９２が設けらており、ドリ
ル９０がトルク伝達部材７６に係合させられた状態で、
コレットチャック９２が締め込まれることにより、ドリ
ル９０がドリルホルダ７０に軸方向の相対移動および相
対回転不能に保持される。

【００１７】一方、主軸４６の後端部にはプーリ９６が
固定装置９８により相対回転不能に取り付けられてい
る。このプーリ９６と、基台１０の支持板１２に取り付
けられたサーボモータ１００（図１および図６参照）の
回転軸１０２に相対回転不能に保持されたプーリ１０４
との間にはＶベルト１０６がかけ渡されており、サーボ
モータ１００の回転が主軸４６に伝達されるようになっ
ている。

【００１８】主軸４６の後端から延び出させられた中空
ロッド５２には、スリーブ１１０が固定されている。ス
リーブ１１０には図示しないベアリングを介してピスト
ンが相対回転可能かつ軸方向に相対移動不能に取り付け
られている。このピストンは、図８に示すシリンダ１１
２のハウジング１１４に液密かつ摺動可能に嵌合され、
ハウジング１１４の内部を２つの液圧室に仕切ってい
る。また、主軸４６の後端部にはカバー１１６が固定さ
れており、ハウジング１１４に相対回転可能に嵌合され
た別のカバー１１８と結合されている。したがって、主
軸４６の回転に伴って、カバー１１６，１１８が主軸４
６と一体回転するが、シリンダ１１２のピストンおよび
ハウジング１１４は回転しない。

【００１９】シリンダ１１２の作動により、スリーブ１
１０および中空ロッド５２が後退させられれば、コレッ
ト５８が軸方向穴５０内に引き込まれ、主軸４６のテー
パ穴部６４により縮径させられる。それにより、係合突
部６６がドリルホルダ７０の係合凹部７４に係合し、ド
リルホルダ７０が主軸４６に相対移動および相対回転不
能に固定され、主軸４６の回転が、コレット５８，ドリ
ルホルダ７０，トルク伝達部材７６を経てドリル９０に
伝達され、ドリル９０が回転させられて切削が行われ
る。

【００２０】図１に示すように、基台１０上において、
支持板１４と支持板１６との間には小形の支持板１２２
が立設されている。支持板１４，１２２の互いに向かい
合う板面からはそれぞれアーム１２４，１２６が延び出
させられおり、これらアーム１２４，１２６によりマガ
ジン１３０が下方から支持される。

【００２１】図３および図５に拡大して示すように、マ
ガジン１３０は一対の円板１３２，１３４を備えてい
る。両円板１３２，１３４は、取付部材１３６，１３８
を介して連結軸１４０により相対移動不能に連結されて
いる。各円板１３２，１３４にはその外周に沿って等角
度間隔に１２個の保持穴１４２が形成されており、それ
ら各保持穴１４２に１２本の保持スリーブ１４４の両端
部がそれぞれ嵌合されることによって、両円板１３２，
１３４に保持スリーブ１４４が保持されている。これら
１２本の保持スリーブ１４４のうち、特定の１本を除く
１１本の保持スリーブ１４４内には、使用前の新品のド
リル９０を保持したドリルホルダ７０がそれぞれ保持さ
れている。その状態を図１０に概念的に示す。図におい
て、◎はドリルホルダ７０を保持したスリーブ１４４を
示し、○は空のスリーブ１４４を示す。なお、図３，図
４には代表的に１本の保持スリーブ１４４内のドリルホ
ルダ７０を示す。

【００２２】支持板１２２には、ベアリングを介して回
転軸１４６が回転可能に保持されている。回転軸１４６
は中空であり、内部に支持軸１４７が軸方向に相対移動
可能かつ相対回転不能に嵌合されており、その後端にグ
リップ１４８が取り付けられている。支持軸１４７の先
端部は、取付部材１３８の嵌合穴に１つの相対位相での
み嵌合可能な嵌合部とされている。支持軸１４７は図示
しないばね部材の付勢力により前進方向に付勢されてい
るが、作業者がグリップ１４８を把持して引っ張れば後
退し、嵌合部が取付部材１３８から離脱して、マガジン
１３０の取外しが可能となる。また、図示は省略する
が、アーム１２４には、支持軸１４７と同軸のセンタが
設けられており、マガジン１３０がこのセンタと支持軸
１４７とに支持された状態では、取付部材１３６，１３
８がアーム１２４，１２６から僅かに浮き上がるように
されている。

【００２３】回転軸１４６には歯付プーリ１５０が相対
回転不能に取り付けられる一方、保持板１２０にはマガ
ジン割出用のサーボモータ１５２が取り付けられてお
り、サーボモータ１５２はエンコーダ１５３を備えてい
る。サーボモータ１５２の出力軸１５４に相対回転不能
に取り付けられた歯付プーリ１５６と、上記歯付プーリ
１５０との間に歯付ベルト１５８が巻き掛けられている
ため、サーボモータ１５２により、回転軸１４６および
支持軸１４７を介してマガジン１３０が一定角度ずつ回
転させられる。

【００２４】図１および図５に示すように、支持板１
４，１６間には上下方向に隔たった位置に一対のガイド
ロッド１６０が配設されており、コの字形のスライダ１
６２の上下両角部に設けられた摺動部１６４が、両ガイ
ドロッド１６０に摺動可能に嵌合されている。スライダ
１６２は基台１０と平行に延びる上壁１６５および底壁
１６６を有しており、上壁１６５の先端部からはアーム
１６７が、底壁１６６の先端部からはアーム１６８がそ
れぞれ延び出させられている。アーム１６７には引込ロ
ッド１７０が、アーム１６８には押出ロッド１７２がそ
れぞれ固定されている。ロッド１７０，１７２は基台１
０の長手方向に平行に延びており、外径がマガジン１３
０の各保持スリーブ１４４内に嵌入可能な大きさを有し
ている。

【００２５】引込ロッド１７０の先端には、図４に示す
ような把持具１７４が取り付けられている。把持具１７
４は、一対の把持爪１７６間に配設されたばね１７７の
付勢力によりドリルホルダ７０のプルスタッド８６を把
持するものである。また、押出ロッド１７２の先端に
は、図９に示すような軸方向穴１７８が形成されてお
り、プルスタッド８６を収容して先端面がドリルホルダ
７０の後端面に当接し、ドリルホルダ７０を切削装置２
０の主軸穴５０に押し込むようにされている。

【００２６】また、基台１０上には、支持板１４，１６
間においてガイドロッド１６０と平行にロッドレスシリ
ンダ１８０が固定されており、それのピストンが連結部
材１８２によってスライダ１６２に連結されている。し
たがって、ロッドレスシリンダ１８０の作動により、ス
ライダ１６２が両ガイドロッド１６０に案内されつつ移
動させられ、両ロッド１７０，１７２がマガジン１３０
の各保持スリーブ１４４へ出入りさせられる。図５に示
すように、マガジン１３０の両円板１３２，１３４の外
周部の１２箇所には、各保持穴１４２に連通する溝１８
４が形成されるとともに、各保持スリーブ１４４にはそ
れら溝１８４に連通する溝１８５が長手方向に沿って形
成されている。これら溝１８４，１８５は、スライダ１
６２の各アーム１６７，１６８が通過可能な大きさとさ
れており、マガジン１３０がいずれの割出し位相にあっ
ても、スライダ１６２が溝１８４，１８５を通過して基
台１０の長手方向に移動することが許容される。なお、
保持スリーブ１４４の溝１８５の幅はドリルホルダ７０
の直径より小さくされている。

【００２７】図３および図５に示すように、支持板１２
２の上端部には、拡開部材１８６が取り付けられてい
る。引込ロッド１７０が後退端近傍まで後退させられた
とき、把持具１７４が拡開部材１８６内に嵌入し、ばね
１７７の付勢力に抗して両把持爪１７６が拡開させら
れ、把持具１７４に把持されていたドリルホルダ７０が
解放されて保持スリーブ１４４内に残される。なお、把
持具１７４によりドリルホルダ７０が把持される際に
は、プルスタッド８６によって両把持爪１７６が拡開さ
せられてドリルホルダ７０を保持するようになってい
る。

【００２８】図１に示すように、マガジン１３０の下方
において、基台１０にはストッパ１８８およびストッパ
１９０が設けられている。ストッパ１８８は、図５に示
すスライダ１６２のアーム１６８の基部１９１の前端面
に当接可能なストッパ面１８９を備え、ロッドレスシリ
ンダ１８０の前端部近傍において、基台１０に固定され
ている。一方、ストッパ１９０は図６に示すようにベル
クランク状を成し、図４に示すように、支持台１９２
に、支持ピン１９４まわりに回動可能に支持されてい
る。ストッパ１９０のストッパ１８８と対向する側に
は、アーム１６８の基部１９１の後端面に当接可能なス
トッパ面１９６が形成されている。また、ストッパ１９
０には、連結部材１９８を介してエアシリンダ２００の
ピストンロッド２０２が回動可能に連結されている。エ
アシリンダ２００は基台１０に回動可能に取り付けられ
ている。

【００２９】したがって、エアシリンダ２００が作動し
てピストンロッド２０２が延び出させられれば、ストッ
パ１９０が支持ピン１９４まわりに回動して、図６に二
点鎖線で示すように、ストッパ１９０がスライダ１６２
の移動軌跡から外れた位置に退避させられるが、スライ
ダ６２が図３に二点鎖線で示す前進端位置まで前進し、
アーム１６８の基部１９１の前端面がストッパ１８８の
ストッパ面１８９に当接した状態で、ピストンロッド２
０２が収縮させられることにより、ストッパ１９０のス
トッパ面１９６が基部１９１の後端面にごく近接する。

【００３０】図１に示すように、支持板１２と支持板１
４との間にはスリーブ２０４が配設され、支持板１２の
支持板１４とは反対側の端面からはスリーブ２０６が延
び出させられている。これらスリーブ２０４，２０６は
マガジン１３０の保持スリーブ１４４と同径とされると
ともに、両スリーブ２０４，２０６と引込ロッド１７０
とが同軸とされている。したがって、マガジン１３０の
割出しが行われ、いずれかの保持スリーブ１４４がスリ
ーブ２０４，２０６と同軸となる位置（以下、回収位置
と称する）に位置決めされた後、スライダ１６２が移動
させられれば、引込ロッド１７０が保持スリーブ１４４
を貫通してスリーブ２０４からスリーブ２０６へ嵌入す
る。

【００３１】一方、マガジン１３０の割出しが行われる
ことにより、回収位置にある保持スリーブ１４４から図
５および図１０において反時計方向に５つ目、すなわ
ち、１５０度隔たった位置にある保持スリーブ１４４
が、切削装置２０の中空ロッド５２と同軸の位置（以
下、取付位置と称する）に位置させられる。したがっ
て、スライダ１６２の前進により、押出ロッド１７２が
切削装置２０の中空ロッド５２内に嵌入させられる。

【００３２】また、支持板１２の、支持板１４とは反対
側の端面には工具搬送装置２０８が設けられている。工
具搬送装置２０８はシリンダ２１０を備えている。シリ
ンダ２１０は支持板１２に固定されており、図１および
図２に示すようにそのピストンロッドの先端部が取付板
２１４に連結されている。また、支持板１２の、シリン
ダ２１０よりやや下方には一対のガイドブッシュ２１６
が固定されており、取付板２１４の両端部に固定のガイ
ドロッド２１８が軸方向に摺動可能に嵌合されることに
より、取付板２１４の移動が案内されている。

【００３３】取付板２１４にはロータリエアシリンダ２
２４が取り付けられており、それの回転軸には回動アー
ム２２６が固定されている。回動アーム２２６の回動限
度は、取付板２１４に固定のストッパ２２８（図７参
照）により規定される。

【００３４】回動アーム２２６の先端部にはホルダ把持
具２３２が設けられている。ホルダ把持具２３２は、回
動アーム２２６が図７に実線で示す作用位置にあるとき
主軸４６の軸心上に位置し、二点鎖線で示す原位置にあ
るときスリーブ２０６の軸心上に位置させられる。ホル
ダ把持具２３２は一対の把持爪２３４を有しており、回
動アーム２２６に固定のエアシリンダ２３６の作動によ
り両把持爪２３４が開閉させられることにより、ドリル
ホルダ７０を把持，解放する。

【００３５】以上のように構成された自動工具交換装置
において、切削装置２０の主軸４６に、マガジン１３０
に収容された新品のドリル９０を取り付ける場合につい
て説明する。

【００３６】まず、マガジン１３０の１２本の保持スリ
ーブ１４４のうちの１１本に新品のドリル９０を保持し
たドリルホルダ７０（以下、新品のドリルホルダ７０と
称する）が収納される。そして、作業者がグリップ１４
８を引っ張って支持軸１４７を後退させた状態で、マガ
ジン１３０を両アーム１２４，１２６上に載せる。グリ
ップ１４８を解放し、マガジン１３０を回転させれば、
マガジン１３０と支持軸１４７との位相が合致したとき
支持軸１４７が取付部材１３８に嵌入し、マガジン１３
０が支持軸１４７に特定の位相で支持された状態とな
る。その後、作業者が起動ボタンを押せば、サーボモー
タ１５２が起動されてマガジン１３０が回転させられ、
図１０に示すように、内部に何も保持していない特定の
保持スリーブ１４４が回収位置に位置したとき、エンコ
ーダ１５３の信号に基づいてサーボモータ１５２が停止
させられる。

【００３７】切削装置２０内においては、シリンダ１１
２の作動により中空ロッド５２およびコレット５８が前
進させられて、ドリルホルダ７０が装着可能な状態とさ
れる。

【００３８】次に、ロッドレスシリンダ１８０が作動さ
せられて、スライダ１６２がガイドロッド１６０に案内
されつつ前進させられ、引込ロッド１７０が回収位置の
保持スリーブ１４４へ入り込む一方、押出ロッド１７２
が取付位置の保持スリーブ１４４へ入り込み、ドリルホ
ルダ７０のプルスタッド８６が押出ロッド１７２の軸方
向穴１７８に嵌入するとともに押出ロッド１７２の先端
面がドリルホルダ７０の後端面に当接して、ドリルホル
ダ７０を切削装置２０側へ押す。

【００３９】スライダ１６２が前進端位置まで移動させ
られてストッパ１８８に当接したことが図示しないセン
サにより検知されれば、エアシリンダ２００により、ス
トッパ１９０が退避位置からスライダ１６２を位置決め
する作用位置へ回動させられ、スライダ１６２の後退を
防止する状態となる。このようにスライダ１６２が前進
端位置に位置決めされた状態で、切削装置２０におい
て、シリンダ１１２によりコレット５８が後退させら
れ、新品のドリルホルダ７０が主軸４６に固定される。
この際、ドリルホルダ７０はコレット５８と共に後退す
る傾向があり、押出ロッド１７２を介してスライダ１６
２に後退方向の力が加えられるが、これらの後退はスト
ッパ１９０によって防止され、ドリルホルダ７０の主軸
４６に対する軸方向の位置が正確に決まる。

【００４０】ドリルホルダ７０の取付けが終了した後、
エアシリンダ２００によりストッパ１９０が退避位置に
回動させられてスライダ１６２の後退が許容される。そ
して、ロッドレスシリンダ１８０の作動によりスライダ
１６２が後退させられ、引込ロッド１７０がスリーブ２
０６，２０４から、押出ロッド１７２がスリーブ５２か
らそれぞれ抜き出される。

【００４１】切削装置２０に最初にドリルホルダ７０が
取り付けられる際には、空の保持スリーブ１４４が引込
ロッド１７０に対応した位置に位置決めされるため、引
込ロッド１７０は何も保持しない状態でスリーブ２０６
に嵌入し、スライダ１６２の後退により、そのまま保持
スリーブ１４４内へ引き戻される。スライダ１６２が左
端の原位置に復帰したことが図示しないセンサにより検
出されれば、ロッドレスシリンダ１８０の作動が停止さ
せられ、一連の作業が終了する。

【００４２】次に、切削装置２０により切削加工が行わ
れた後、使用済みのドリル９０が使用前のものと交換さ
れる場合について説明する。まず、サーボモータ１５２
が起動され、マガジン１３０が時計方向に１５０度回転
させられる。これにより、１２個の保持スリーブ１４４
のうち初回にドリルホルダ７０が押し出されて空きにな
った保持スリーブ１４４が引込ロッド１７０に対応する
回収位置に位置させられ、その保持スリーブ１４４から
反時計方向に１５０度隔たった位置の保持スリーブ１４
４が押出ロッド１７２に対応する取付位置に位置させら
れる。

【００４３】一方、工具搬送装置２０８の回動アーム２
２６が作用位置に位置させられた状態で、エアシリンダ
２３６が作動させられ、ドリルホルダ７０がホルダ把持
具２３２に把持される。その後、切削装置２０内におい
て、シリンダ１１２の作動により中空ロッド５２および
コレット５８が前進させられ、主軸４６に保持されてい
た使用済みのドリル９０を保持したドリルホルダ７０
（以下、使用済みのドリルホルダ７０と称する）の把持
が解除される。

【００４４】次に、シリンダ２１０により取付板２１４
が前進させられ、回動アーム２２６に把持されたドリル
ホルダ７０が主軸穴５０から抜き出される。その後、ロ
ータリエアシリンダ２２４の作動により回動アーム２２
６がストッパ２２８に当接するまで回動させられること
により、抜き出された使用済みのドリルホルダ７０がス
リーブ２０６に挿通可能な状態となる。

【００４５】上記作動に並行して、前述と同様にスライ
ダ１６２が前進させられ、両ロッド１７０，１７２が各
保持スリーブ１４４に挿入され、新品のドリルホルダ７
０が主軸穴５０へ押し込まれる。このときも、引込ロッ
ド１７０が挿入される保持スリーブ１４４内は空である
ため、引込ロッド１７０が何も把持しない状態で前進さ
せられる。

【００４６】スライダ１６２が前進端位置に位置決めさ
れ、ストッパ１９０により後退が防止された後、シリン
ダ１１２によりコレット５８が後退させられて新品のド
リルホルダ７０が切削装置２０の主軸４６に固定され
る。

【００４７】一方、工具搬送装置２０８においては、エ
アシリンダ２３６が作動させられ、ホルダ把持具２３２
に把持された使用済みのドリルホルダ７０がスリーブ２
０６内に挿入される。この時期には、引込ロッド１７０
が前進端位置に達しているため、ドリルホルダ７０のス
リーブ２０６内への挿入の末期にプルスタッド８６が把
持具１７４の両把持爪１７６間に挟まれる。続いて、ホ
ルダ把持具２３２によるドリルホルダ７０の把持が解除
され、スライダ１６２と共に両ロッド１７０，１７２が
後退させられることにより、使用済みのドリルホルダ７
０がマガジン１３０内に引き込まれる。そして、引込ロ
ッド１７０の把持具１７４が拡開部材１８６内に位置さ
せられれば、両把持爪１７６がばね１７７の付勢力に抗
して拡開させられ、把持していた使用済みのドリルホル
ダ７０を回収位置の保持スリーブ１４４内に解放する。
したがって、マガジン１３０の空の保持スリーブ１４４
内に使用済みのドリルホルダ７０が回収される。

【００４８】本実施例においては、スライダ１６２，押
出ロッド１７２，ロッドレスシリンダ１８０等により工
具供給装置が構成され、スライダ１６２，引込ロッド１
７０，把持具１７４，ロッドレスシリンダ１８０等によ
り工具戻し装置が構成されているのであり、これら工具
供給装置と工具戻し装置とが、押出ロッド１７２と引込
ロッド１７０との駆動装置として、スライダ１６２，ロ
ッドレスシリンダ１８０等を共有しているのである。

【００４９】本実施例においては、マガジン１３０に１
２本の保持スリーブ１４４が設けられており、そのうち
の１１本に新品のドリルホルダ７０が保持されているた
め、同様にしてドリル９０を交換する毎にマガジン１３
０を１５０度ずつ時計方向に回動させれば、図１０に、
１，２，３・・・，１１の番号を付けた保持スリーブ１
４４から順次新品のドリルホルダ７０が主軸４６に取り
付けられ、使用後の元の保持スリーブ１４４に回収され
る。１１本目のドリルホルダ７０が使用済みとなり、最
後のドリルホルダ７０が回収される際には、そのドリル
ホルダ７０が取り出されることによって空になった１１
番目の保持スリーブ１４４が回収位置に回動させられる
のにつれて、当初から空であった特定の保持スリーブ１
４４が取付位置に回動させられる。したがって、スライ
ダ１６２と共に両ロッド１７０，１７２が前進させられ
ても切削装置２０へは何も供給されず、引込ロッド１７
０により使用済みのドリルホルダ７０の回収のみが行わ
れる。

【００５０】このように、本実施例においては１回のマ
ガジン１３０の取付けによって１１回の工具の交換を自
動的に行うことができる。１１回の交換が終了すれば、
マガジン１３０の１１本の保持スリーブ１４４のすべて
に使用済みのドリルホルダ７０が回収された状態となる
ため、マガジン１３０を取り外して、新品のドリルホル
ダ７０が保持された別のマガジン１３０を取り付けれ
ば、作業を容易に再開することができる。

【００５１】以上詳記した実施例においては、マガジン
１３０の１１本の保持スリーブ１４４に新品のドリルホ
ルダ７０が保持されるようになっていたが、装置に多少
の変更を加えれば１２本の保持スリーブ１４４のすべて
に新品のドリルホルダ７０を保持させて、順次交換を行
うことが可能となる。押出ロッド１７２にも、引込ロッ
ド１７０と同様な把持具１７４を設けるとともに、押出
ロッド１７２に把持されたドリルホルダ７０を保持スリ
ーブ１４４内に解放するための拡開部材１８６を設ける
のである。

【００５２】この構成の装置においては、切削装置２０
の主軸４６に最初に新品のドリル９０を取り付ける際に
は、スライダ１６２の前進に伴って、引込ロッド１７０
が回収位置の保持スリーブ１４４へ入り込み、新品のド
リルホルダ７０のプルスタッド８６を把持する一方、押
出ロッド１７２が取付位置の保持スリーブ１４４へ入り
込み、新品のドリルホルダ７０を把持した状態で切削装
置２０側へ押す。

【００５３】引込ロッド１７０は新品のドリルホルダ７
０を把持し、スリーブ２０４を経てスリーブ２０６へ嵌
入するが、スライダ１６２の後退により、ドリルホルダ
７０を把持したまま保持スリーブ１４４内へ引き戻され
る。引込ロッド１７０の把持具１７４が拡開部材１８６
内に位置させられれば、両把持爪１７６がばね１７７の
付勢力に抗して拡開させられ、把持していた新品のドリ
ルホルダ７０を回収位置の保持スリーブ１４４内に解放
する。

【００５４】前記実施例と同様に、ドリル９０を交換す
る毎にマガジン１３０が１５０度ずつ時計方向に回動さ
せられ、順次別の新品のドリルホルダ７０が主軸４６に
取り付けられ、使用後に元の保持スリーブ１４４に回収
される。１２本目のドリルホルダ７０の回収を行う際に
は、押出ロッド１７２が保持スリーブ１４４に回収され
た使用済みのドリルホルダ７０を再び把持して前進させ
られるが、この際には、シリンダ１１２が作動させられ
ず、使用済みのドリルホルダ７０は主軸４６に取り付け
られない。したがって、スライダ１６２の後退につれ
て、押出ロッド１７２が使用済みのドリルホルダ７０を
保持したまま後退させられ、保持スリーブ１４４内に解
放する。

【００５５】このように、本実施例においては、１回の
マガジン１３０の取付けによって１２回の工具の交換を
自動的に行うことができるため、さらに作業能率が向上
する効果が得られる。また、特定の保持スリーブ１４４
を予め空にしておく必要がなく、任意の２本の保持スリ
ーブ１４４がそれぞれ回収位置および取付位置に位置す
るように、サーボモータ１５２によりマガジン１３０を
回転させればよく、マガジン１３０の取付けが簡単とな
り、操作ミスの発生等が回避される。

【００５６】なお、上記２実施例においては、マガジン
１３０によりドリル９０の交換が行われるようになって
いたが、別の切削工具の交換を行うことも可能である。
また、マガジン１３０内に種類の異なる工具を保持した
同一形状の工具ホルダを保持させ、切削装置２０に異な
る工具を順次保持させることも可能である。

【００５７】その他、マガジン，スリーブ，工具供給装
置，工具搬送装置，工具戻し装置の構成を適宜変更する
等、当業者の知識に基づいて種々の変形，改良を施した
態様で、本考案を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例である自動工具交換装置全体
を示す正面図である。

【図２】上記装置の平面図である。

【図３】上記装置の要部を拡大して示す正面図（一部断
面）である。

【図４】上記装置の要部を拡大して示す平面図（一部断
面）である。

【図５】図１の拡大Ｖ−Ｖ断面図である。

【図６】図１の拡大VI−VI断面図である。

【図７】図１の拡大左側面図である。

【図８】上記装置に取り付けられる切削装置を拡大して
示す正面図である。

【図９】図８の切削装置の要部を拡大して示す正面断面
図である。

【図１０】上記装置のマガジンから切削装置への工具の
供給を説明するための図である。

【符号の説明】

７０ ドリルホルダ ９０ ドリル １３０ マガジン １４４ 保持スリーブ １５２ サーボモータ １６２ スライダ １７０ 引込ロッド １７２ 押出ロッド ２０４ スリーブ ２０６ スリーブ ２０８ 工具搬送装置

フロントページの続き (72)考案者 大橋 浩三 愛知県豊田市吉原町平子26番地 富士精 工株式会社内 (72)考案者 石川 雅洋 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)考案者 吉村 博仁 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)考案者 高崎 多弘 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−264734（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−53541（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−41838（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23Q 3/157

Claims (3)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向に貫通した主軸穴を備えて回転す
   る主軸と、その主軸の先端部に設けられて主軸穴の後部
   から挿入された切削工具を保持するチャックとを備えた
   工作機械に設けられる自動工具交換装置であって、 前記主軸と平行に設けられたスリーブと、 複数の工具保持部を備え、それら工具保持部の各々が前
   記スリーブの後端と前記主軸の後端とにそれぞれ同心的
   に対向可能なマガジンと、 そのマガジンの主軸の後端に同心的に対向した工具保持
   部から切削工具を主軸穴内へ移動させ、前記チャックに
   把持させる工具供給装置と、 前記主軸および前記スリーブの前方に設けられ、チャッ
   クから取り外した切削工具をスリーブに挿入する工具搬
   送装置と、 そのスリーブに挿入された切削工具を、そのスリーブの
   後端に対向している工具保持部に戻す工具戻し装置とを
   含む ことを特徴とする自動工具交換装置。
2. 【請求項２】 前記マガジンが、前記複数の工具保持部
   の２個ずつが前記主軸と前記スリーブとの後端に対向可
   能なものであり、前記工具供給装置および工具戻し装置
   が、主軸の軸方向に互いに一体的に一往復運動を行うこ
   とにより、前記マガジンから主軸穴内への切削工具の供
   給と前記スリーブからマガジンへの戻しとを並行して行
   う押出ロッドおよび引込ロッドを含むことを特徴とする
   請求項１に記載の自動工具交換装置。
3. 【請求項３】 前記工具搬送装置が、切削工具を保持す
   る工具保持具と、その工具保持具を、前記チャックに対
   向する位置と前記スリーブの先端に対向する位置とに移
   動させる移動装置とを含むことを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載の自動工具交換装置。