JP2865195B2 - マシニングセンタにおける工具交換方法及び装置 - Google Patents

マシニングセンタにおける工具交換方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本願は、マシニングセンタにおけ
る工具交換方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のマシニングセンタとして本出願人
により特開昭６３−５２９４５号公報に開示されたもの
があり、これは、コラムに、複数の工具を割出位置に割
出し可能で、かつ、割出位置の工具を交換位置に移送可
能な工具マガジン装置を設け、コラムに上下摺動自在に
設けた主軸ヘッドに、主軸軸線に対して旋回かつ進退自
在な交換ヘッドを設け、この交換ヘッドは、開閉可能な
一対のグリッパを逆方向に突出して二組備えていて、そ
の一組は主軸工具を挾む位置にあり、他方の組は主軸ヘ
ッドを工具交換位置へ上昇させたときに、前記交換位置
の工具を挾む位置となるように設けてあり、その工具交
換動作は、先ず、主軸工具での加工中に、工具マガジン
装置により次工具を割出位置に割り出すと共に、割出位
置の次工具を交換位置に移送しておき、その後、工具交
換指令により主軸ヘッドが上昇して工具交換位置に位置
すると、その位置で二組のグリッパが主軸に装着された
工具Ｔと交換位置に位置する工具とを把持して所定の交
換動作を行い、次いで、次工具を主軸に装着した主軸ヘ
ッドが主軸軸線方向に加工領域に向かって移動した後、
交換位置の前工具を割出位置に移送して、さらに、次の
工具の割出動作を行うようにしたものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構成の
マシニングセンタは、当初、鉄加工用として開発されて
おり、使用される工具径は５３mm以下の工具であった
が、このマシニングセンタで軽合金加工を行うと、工具
径５３mm以下の工具では切粉排出量が増え、５３mmより
大きな工具径（例えば７５mm）の工具の必要が生じてい
た。しかし、従来のマシニングセンタでは、一対のグリ
ッパの開閉量は、開閉時間が極力短くなるように工具径
５３mmの工具に対応して設定されており、従って、交換
位置に位置する次工具の工具径が７５mmの場合には、工
具交換指令により主軸ヘッドが主軸軸線に沿って工具交
換位置まで移動するとき、次工具とグリッパとが干渉し
てしまうといった問題があった。そこで、この問題の対
応策として以下２つの対策が考えられる。即ち、対策
として、一対のグリッパの開閉量を工具径７５mmに対応
した大きな値に変更する。また、対策として、工具マ
ガジン装置により割出位置に割り出された次工具をその
割出位置に待機させ、その後、工具交換指令により主軸
ヘッドが工具交換位置に移動した後に、割出位置の次工
具を交換位置に位置させ、次いで、所定の交換動作を行
わせ、さらに、この交換動作の後に、交換位置の前工具
を割出位置に移送してから、主軸ヘッドを加工領域に移
動させるようにするというものである。
【０００４】上記対策では、グリッパの設計変更を行
う必要があり、さらに、グリッパの開閉動作時間が長く
なり、マシニングセンタの非切削時間が長くなってしま
うといった問題があった。また、対策では、所定の交
換動作ごとに、この交換動作の前後で、割出位置と交換
位置との間で工具の移送動作を行っているため、対策
と同様にしてマシニングセンタの非切削時間が長くなっ
てしまうといった問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】以上より本願の目的は、
グリッパの開閉量をできるかぎり小さな値に設定し得る
と共に、所定の交換動作の前後に行われる工具の移送動
作を極力少なくすることができる工具交換方法及び装置
を提供することであり、この目的を達成するために請求
項１では、複数の工具を、一対のグリッパの開閉量に基
づいて決定される所定の工具径で小径工具と大径工具と
に分類し、次工具が小径工具のとき、主軸工具で加工中
に、次工具を割出位置に割り出してから交換位置に移送
しておき、その後の工具交換指令で主軸ヘッドが工具交
換位置に移動して、所定の交換動作を行うようにし、次
工具が大径工具のとき、主軸工具で加工中に、次工具を
割出位置に割り出してその位置で待機させ、その後の工
具交換指令で主軸ヘッドが工具交換位置に移動した後、
割出位置の次工具を交換位置に移送して、所定の交換動
作を行うようにし、前工具が小径工具のとき、所定の交
換動作の後、ただちに主軸ヘッドが加工領域に向い、そ
の後、交換位置に位置する前工具を割出位置まで移送す
るようにし、前工具が大径工具のとき、所定の交換動作
の後、交換位置に位置する前工具を割出位置に移送して
から主軸ヘッドが加工領域に向うようにしたことを特徴
とし、また、請求項２では、主軸ヘッドを工具交換位置
へ移動させるとき、開いた状態のグリッパ間を通過し得
る大きさの工具を小径工具とし、それ以外を大径工具と
したことを特徴とし、また、請求項３では、小径工具で
も所定重量を超えるものを大径工具とし、大径工具を伴
う工具交換時には、所定の工具交換動作を、小径工具同
士の工具交換時より遅いスピードで行うようにしたこと
を特徴とし、さらに、請求項４では、複数の工具を、一
対のグリッパの開閉量に基づいて決定される所定の工具
径で小径工具と大径工具とに分類して記憶する記憶手段
と、主軸に装着された前工具と次に使用される次工具の
分類を判別する判別手段と、次工具が小径工具のとき、
工具交換指令で主軸ヘッドが工具交換位置まで移動する
前に、割出位置の次工具を交換位置に移送させる次工具
小径時の取出指令出力手段と、次工具が大径工具のと
き、工具交換指令で主軸ヘッドが工具交換位置に移動し
た後、割出位置の次工具を交換位置に移送させる次工具
大径時の取出指令出力手段と、前工具が小径工具のと
き、所定の交換動作の後に主軸ヘッドが加工領域に向っ
て移動してから、交換位置に位置する前工具を割出位置
に移送させる前工具小径時の戻し指令出力手段と、前工
具が大径工具のとき、所定の交換動作の後に主軸ヘッド
が加工領域に向かって移動する前に、交換位置に位置す
る前工具を割出位置に移送させる前工具大径時の戻し指
令出力手段とからなる制御装置を備えて構成したことを
特徴とする。
【０００６】
【作用】次工具が小径工具のとき、主軸工具で加工中
に、次工具を割出位置に割り出してから交換位置に移送
しておき、その後の工具交換指令で主軸ヘッドが工具交
換位置に移動して所定の交換動作を行い、また、次工具
が大径工具のとき、主軸工具で加工中に、次工具を割出
位置に割り出してその位置で待機させ、その後の工具交
換指令で主軸ヘッドが工具交換位置に移動した後、割出
位置の次工具を交換位置に移送し、その後、主軸ヘッド
が所定の交換動作を行い、また、前工具が小径工具のと
き、所定の交換動作の後、ただちに主軸ヘッドが加工領
域に向い、その後、交換位置に位置する前工具を割出位
置まで移送し、また、前工具が大径工具のとき、所定の
交換動作の後、交換位置に位置する前工具を割出位置に
移送してから主軸ヘッドが加工領域に向う。
【０００７】
【実施例】次に、本願の工具交換方法を縦型マシニング
センタ１に適用した一実施例について説明する。図１，
２において、マシニングセンタ１の本体機枠１ａには、
コラム３が前後左右に移動自在に設けられている。この
コラム３には上下（主軸軸線方向）摺動自在に主軸ヘッ
ド５が設けられている。この主軸ヘッド５に下向きに配
設された主軸４の近傍には、交換装置６が設けられてい
る。また、コラム３の側方には工具マガジン装置７が配
設されている。先ず、図３〜図５において、交換装置６
について説明するが、この交換装置６は本出願人により
特開昭６３−５２９４５号公報に開示されたものと基本
構造は同じである。前記主軸ヘッド５には、上下方向の
主軸軸線に対して旋回及び進退自在に交換軸８が設けら
れている。この交換軸８の下端には、二組のグリッパ９
対を備えた交換ヘッド１０が設けられている。
【０００８】交換軸８の下端には交換ヘッド本体１０ａ
が取付けられている。この交換ヘッド本体１０ａには左
右の側壁に夫々、グリッパ９の垂直基部１６が回転自在
に支持され、左右二組のグリッパ９対は逆方向に突出し
ている。その一方の組のグリッパ９は主軸４に装着され
た工具Ｔを挾む位置にあり、他方の組のグリッパ９は、
後述のように工具交換指令により主軸ヘッド５を工具交
換位置Ａに位置させた時に、交換位置Ｑに位置する工具
Ｔを挾む位置となるように設けてある。各グリッパ９に
は互いに対向する先端部に、工具Ｔの係合部１１と係合
可能な係合片１４が固定されている。また、交換ヘッド
本体１０ａには収納室１２が形成され、この収納室１２
内にはカム部材１３が図４中実線と仮想線とで示す位置
間で上下摺動自在に嵌装されている。このカム部材１３
の上端部には、交換軸８の中心孔８ａ内に上下方向に移
動自在に支持された操作ロッド１８の下端部がねじ止め
されている。また、カム部材１３には各グリッパ９に対
応して傾斜したカム溝１５が形成され、このカム溝１５
にはグリッパ９の垂直基部１６に取付けられた係合部材
１７が係合されている。そして、操作ロッド１８を上下
動させることにより一対のグリッパ９が図３中実戦と仮
想線とで示す位置間で開閉動作を行うようになってい
る。また、図５に示すように、一対のグリッパ９の開閉
角Ｓ（つまり開閉量）は、工具の係合部を把持開放可能
な必要最小限の角度に設定されている。
【０００９】次に、図６において、交換軸８の昇降機構
２１，旋回機構２２及び操作ロッド１８の昇降機構２３
について説明する。先ず、交換軸８の昇降機構２１につ
いて説明すると、主軸ヘッド本体５ａにはベアリング２
５を介して回転軸２６が回転自在に支持されている。こ
の回転軸２６の上端部には外周面に３つのカム溝２７
ａ，２７ｂ，２７ｃを有する円筒カム部材２８が一体に
固定されている。この円筒カム部材２８の上端部にはカ
ップリング２９を介して駆動モータ３０の駆動軸３１が
固定されている。また、円筒カム部材２８のカム溝２７
ｂにはカムレバー３２の中間部に軸支されたカムフォロ
ア３３が係合している。このカムレバー３２の一端は主
軸ヘッド本体５ａに揺動自在に支持されており、さら
に、カムレバー３２の他端に固定されたローラ３４が、
前記交換軸８の上端部に固定してある係合部材３５の係
合溝３５ａに係合してある。そして、カム溝２７ｂは、
円筒カム部材２８の１回転によってカムレバー３２を揺
動させ、交換軸８を所定量下降させるようになってい
る。
【００１０】次に、交換軸８の旋回機構２２について説
明すると、主軸ヘッド本体５ａに固定された支持軸４１
にはベアリング４２を介して原動歯車４３が回転自在に
支持されている。この原動歯車４３の円周の一部には係
合溝４４が形成されている。この係合溝４４と係合可能
なローラ４５が前記回転軸２６の下端部に回転自在に支
持されている。また、交換軸８の中間部には原動歯車４
３と噛み合う従動歯車４６が固定され、回転軸２６の１
回転により交換軸８が１８０度回転するようになってい
る。次に、操作ロッド１８の昇降機構２３について説明
すると、前記操作ロッド１８と交換軸８との間には操作
ロッド１８を上方に付勢するバネ４８が介在されてい
る。また、主軸ヘッド本体５ａのカム溝２７ａにはカム
レバー４９の一端に軸支されたカムフォロア５１が係合
している。このカムレバー４９の中間部は主軸ヘッド本
体５ａに揺動自在に支持されており、さらに、カムレバ
ー４９の他端に固定された当接部材５２が前記バネ４８
の作用で上方に付勢された操作ロッド１８の上端面に圧
接している。そして、カム溝２７ａは、円筒カム部材２
８の１回転によってカムレバー４９を所定のタイミング
で揺動させ、操作ロッド１８が上下動することにより一
対のグリッパ９に開閉動作をさせるようになっている。
尚、各昇降，旋回機構２１，２２，２３を駆動する駆動
モータ３０はサーボモータで構成されており、後述する
ように、２種類に分類された大径工具ＬＴと小径工具Ｓ
Ｔによって駆動スピードを変速するようになっている。
【００１１】次に、図７〜図１２において工具マガジン
装置７について説明するが、この工具マガジン装置７は
特願平５−５４８３４号で提出した工具マガジン装置と
基本構成を略同じとし、送り機構５５及びポット取出装
置５６を備えている。図７，９に示すように、コラム３
側面には、支持板５７及びブラケット５８を介してマガ
ジン本体５９の基端が固定されている。このマガジン本
体５９の下面周縁部には図９に示す断面で非円形の案内
溝６０が後述の切欠部９７を除いて連続して設けられ、
図８に示すように、この案内溝６０には多数（図面では
１６本）のツールポット６１と遊び部材６２とが交互に
当接した状態で水平移動自在に支持されている。図１２
に示すように、ツールポット６１のポット本体６１ａに
は、工具Ｔのテーパシャンク６４を挿入するテーパ孔６
５と、工具Ｔのプルスタッド６６を保持するボール６７
及びバネ６８とが設けられている。図９に示すように、
ツールポット６１に装着される工具Ｔは、工具径５３mm
以下の小径工具ＳＴと工具径５３mm以上の大径工具ＬＴ
とに分類され、さらに、本実施例では、工具径が５３mm
以下の工具であっても重量１.５kgf以上のものは大径工
具ＬＴとして分類されている。
【００１２】図１２に示すように、ツールポット６１の
ポット本体６１ａの上面には、２本のロッド７１が螺子
により立設され、各ロッド７１には円形の頭部７２、案
内ローラ７３、一対の当接板７４、係合ローラ７５が取
り付けられ、上記案内ローラ７３及び係合ローラ７５は
ベアリングであり回転自在に支持されている。また、遊
び部材６２は、一本のロッド７７に前記ツールポット６
１と同形状の頭部７８、案内ローラ７９、係合ローラ８
２及び前記ツールポット６１とは異なる形状の一対の当
接板８１，８１が取り付けられ、上記案内ローラ７９及
び係合ローラ８２はベアリングであり回転自在に支持さ
れている。図９に示すように、ツールポット６１及び遊
び部材６２の各頭部７２，７８は案内溝６０の幅広部に
嵌合してツールポット６１及び遊び部材６２を案内溝６
０に懸吊支持し、案内ローラ７３，７９は案内溝６０の
幅狭部に係合してツールポット６１及び遊び部材６２を
移動自在に案内する。ツールポット６１と遊び部材６２
は互いの一対の当接板７４，８１同士が当接した状態と
なっている。また、係合ローラ７５，８２は後述の送り
機構のスプロケットに係合される。
【００１３】次に、送り機構５５について説明すると、
図１０に示すように、マガジン本体５９のボス部８４に
はベアリング８５を介して回転軸８６が回転自在に支持
されている。この回転軸８６の下端には、前記ツールポ
ット６１及び遊び部材６２の係合ローラ７５，８２に係
合するスプロケット８７が固定されている。回転軸８６
の上端には減速機８８を介して正逆回転可能な割出モー
タ８９の駆動軸９０が連結されている。従って、割出モ
ータ８９の駆動によりスプロケット８７に係合するツー
ルポット６１が駆動され、各ツールポット６１及び遊び
部材６２が互いに当接した状態で順次押し出されて案内
溝６０に沿って送られ、所望の工具Ｔを備えたツールポ
ット６１が割出位置Ｐに割り出されるようになってい
る。
【００１４】図１１に示すように、ポット取出機構５６
のフレーム９２はマガジン本体５９に固定されている。
このフレーム９２には、主軸４側外方向に向けて開口す
る空間９４が形成されている。この空間９４内で２本の
ガイドロッド９５がマガジン本体５９の外側向かって突
出するように水平に固定されている。これらのガイドロ
ッド９５には、スライダ９６が割出位置Ｐと交換位置Ｑ
との間で摺動自在に支持されている。このスライダ９６
の下部はマガジン本体５９の下面に設けた切欠部９７に
位置されている。そして、スライダ９６の下部には案内
溝６０と同一断面形状の支持溝９８が形成され、この支
持溝９８は、割出位置Ｐにおいてツールポット６１を案
内溝６０から受け取るようになっている。フレーム９２
の上面には取出モータ１０１が設置され、この取出モー
タ１０１の出力軸１０２には旋回アーム１０３が取り付
けられている。この旋回アーム１０３の先端にはローラ
１０４が回転自在に支持され、このローラ１０４はスラ
イダ９６上面に形成した長溝１０５に嵌合している。従
って、取出モータ１０１の駆動により旋回アーム１０３
が旋回して、ローラ１０４と長溝１０５との係合でスラ
イダ９６が割出位置Ｐと交換位置Ｑとの間で移動するよ
うになっている。
【００１５】次に、図１７のフローチャートにおいて、
前記送り機構５５の割出モータ８９及びポット取出機構
５６の取出モータ１０１に接続された制御装置２００
（図７に示す）の果たす様々な機能実現手段について説
明する。ステップＳ１では、多数のツールポット６１に
備えられた各工具の分類（大径ＬＴ，小径ＳＴ）が制御
装置２００に記憶され、このステップＳ１が記憶手段を
構成している。そして、ステップＳ２では、主軸４に装
着された前工具と次に使用される次工具の分類が判別さ
れ、このステップＳ２が判別手段を構成している。つい
で、ステップＳ２で次工具が小径工具ＳＴであると判別
されると、ステップＳ３で次工具は、割出位置Ｐに割り
出されてから、ステップＳ４で交換位置Ｑに取り出さ
れ、その後、ステップＳ５で工具交換指令があると、ス
テップＳ６で、主軸ヘッド５が工具交換位置Ａまで上昇
し、ステップＳ８で所定の交換動作が行われる。そし
て、上記ステップＳ４が次工具小径時の取出指令出力手
段を構成している。また、ステップＳ２で次工具が大径
工具ＬＴであると判別されたときには、ステップＳ３
で、次工具は割出位置Ｐに割り出され、その位置Ｐで待
機され、その後ステップＳ５で工具交換指令があると、
ステップＳ６で、主軸ヘッド５が工具交換位置Ａまで上
昇し、次いで、ステップＳ７で割出位置Ｐの次工具が交
換位置Ｑまで取り出され、ステップＳ８で所定の交換動
作が行われる。そして、上記ステップＳ７が次工具大径
時の取出指令出力手段を構成している。
【００１６】また、ステップＳ８の交換動作の後、ステ
ップＳ２で前工具が小径工具ＳＴであると判別されてい
ると、ステップＳ１０で主軸ヘッド５が直ちに加工領域
に向かって下降し、その後、ステップＳ１１で、交換位
置Ｑの前工具が割出位置Ｐに戻される。そして、上記ス
テップＳ１１が前工具小径時の戻し指令出力手段を構成
している。また、ステップＳ８の交換動作の後、ステッ
プＳ２で前工具が大径工具ＬＴであると判別されている
ときには、ステップＳ９で、交換位置Ｑの次工具が割出
位置Ｐに戻された後、ステップＳ１０で主軸ヘッド５が
加工領域に向かって下降する。そして、上記ステップＳ
９が前工具大径時の戻し指令出力手段を構成している。
【００１７】次に、上記構成のマシニングセンタ１にお
ける工具交換方法の作用について説明するが、準備作業
として制御装置２００には、多数のツールポット６１に
備えられた各工具の分類（大径ＬＴ，小径ＳＴ）が記憶
される（ステップＳ１）。先ず、図１３，１４におい
て、今主軸４に装着され使用中の工具が大径工具ＬＴ
で、次に使用される工具が小径工具ＳＴである場合の作
用について説明する。先ず、制御装置２００により次工
具が小径工具ＳＴであると判別され（ステップＳ２）、
図１３(a)に示すように、主軸４工具ＬＴで加工中に、
送り機構５５の作用で次工具ＳＴを割出位置Ｐに割り出
しておき（ステップＳ３）、さらに、ポット取出機構５
６の作用で割出位置Ｐに割り出された次工具ＳＴを交換
位置Ｑに移送しておく（ステップＳ４）。その後、図１
３(b)に示すように、工具交換指令（ステップＳ５）に
より工具交換位置Ａまで主軸ヘッド５が上昇し（ステッ
プＳ６）、このとき交換ヘッド１０の開放状態の一方の
グリッパ９は交換位置Ｑの小径工具ＳＴと干渉しない。
次いで、図１３(c)に示すように、交換ヘッド１０によ
り所定の交換動作が行われる（ステップＳ８）が、この
交換動作は、先ず、二組のグリッパ９対が主軸４及びツ
ールポット６１に夫々装着された前工具ＬＴと次工具Ｓ
Ｔを把持し、この把持状態で交換ヘッド１０が主軸ヘッ
ド５に対して所定量下降して主軸４及びツールポット６
１から前，次工具ＬＴ，ＳＴを抜取り、そして、１８０
度旋回した後再び上昇して、主軸４に次工具ＳＴが装着
され、ツールポット６１に前工具ＬＴが装着されたら、
二組のグリッパ９対が開放状態とされる。そして、制御
装置２００は前工具が大径工具ＬＴであることを判別し
ており（ステップＳ２）、図１３(d)に示すように、上
記所定のこの交換動作が完了すると、ポット取出機構５
６の作用により交換位置Ｑに位置する前工具ＬＴを割出
位置Ｐに後退させ（ステップＳ９）、その後、図１４
(e)に示すように、主軸ヘッド５は加工領域に向かって
下降される（ステップＳ１０）。
【００１８】次に、図１５，１６において、今主軸４に
装着され使用中の工具が小径工具ＳＴで、次に使用され
る工具が大径工具ＬＴである場合の作用について説明す
る。先ず、制御装置２００は、次工具が大径工具ＬＴで
あると判別し（ステップＳ２）、そして、図１５(a)に
示すように、主軸４工具ＳＴで加工中に、送り機構５５
の作用で次工具ＬＴを割出位置Ｐに割り出しておき（ス
テップＳ３）、その後の工具交換指令（ステップＳ５）
により主軸ヘッド５が工具交換位置Ａに位置したら（ス
テップＳ６）、図１５(b)に示すように、ポット取出機
構５６の作用で割出位置Ｐに待機している次工具ＬＴを
交換位置Ｑに移送する（ステップＳ７）。次いで、図１
５(c)に示すように、交換ヘッド１０により所定の交換
動作が行われ（ステップＳ８）、主軸４及びツールポッ
ト６１に夫々装着された前工具ＳＴと次工具ＬＴとの交
換が行われる。そして、制御装置２００は前工具が大径
工具ＳＴであることを判別しており（ステップＳ２）、
図１５(d)に示すように、この交換動作が完了すると直
ちに、主軸ヘッド５は加工領域に向かって下降され（ス
テップＳ１０）、その後、図１６(e)に示すように、ポ
ット取出機構５６の作用により交換位置Ｑに位置する前
工具ＳＴが割出位置Ｐに後退移送される（ステップＳ１
１）。尚、次，前工具が共に大径工具ＬＴであるときに
は、図１５(a)〜(c)，図１３(d)，図１４(e)を順に行わ
れ、また、次，前工具が共に小径工具ＳＴであるときに
は、図１３(a)〜図１３(c)，図１５(d)，図１６(e)を順
に行われる。また、次，前工具の少なくとも一方が大径
工具ＬＴであるときには、次，前工具が両方共小径工具
ＳＴである場合より、各昇降機構２１，２３及び旋回機
構２２を駆動させる駆動モータ３０は遅いスピードで駆
動される。
【００１９】以上のように上記実施例では、軽合金加工
で必要とされる工具径７５mmの大径工具ＬＴを使用で
き、マシニングセンタ１の切削効率を向上させることが
できる。また、上記実施例では、交換ヘッド１０の一対
のグリップ９間の開閉角Ｓを工具径５３mm以下の小径工
具ＳＴに対応して設定してあるので、グリッパ９の開閉
動作時間を短くすることができる。また、上記実施例で
は、次工具が大径工具ＬＴのときのみ、交換ヘッド１０
による所定の交換動作の前に、割出位置Ｐに位置する次
工具ＬＴの交換位置Ｑへの前進移送を行い、さらに、前
工具が大径工具ＬＴのときのみ、交換ヘッド１０による
所定の交換動作の後に、交換位置Ｑに位置する次工具Ｌ
Ｔの割出位置Ｐへの後退移送を行うようにしたので、従
来の技術に比べてマシニングセンタ１の非切削時間を短
くすることができる。また、重い大径工具ＬＴを把持し
て交換動作を行うときに、軽い小径工具ＳＴ同士の交換
動作に比べ遅いスピードで交換動作を行うようにしてあ
るので、交換軸８や交換ヘッド１０に無理な力が働くこ
となく、交換動作中の工具の落下を防止できる。
【００２０】尚、上記実施例では、工具マガジン装置７
が移動自在なコラム３に設置されているが、固定型のコ
ラム３に設置してあっても良い。また、工具マガジン装
置７を横型マシニングセンタやボーリングマシン等のそ
の他の工作機械に設置してあっても良い。
【００２１】
【発明の効果】以上に詳説したように、本願の請求項
１、２、４では、次工具が小径工具のとき、主軸工具で
加工中に、次工具を割出位置に割り出してから交換位置
に移送しておき、その後の工具交換指令で主軸ヘッドが
工具交換位置に移動して、所定の交換動作を行うように
し、次工具が大径工具のとき、主軸工具で加工中に、次
工具を割出位置に割り出してその位置で待機させ、その
後の工具交換指令で主軸ヘッドが工具交換位置に移動し
た後、割出位置の次工具を交換位置に移送して、所定の
交換動作を行うようにし、前工具が小径工具のとき、所
定の交換動作の後、ただちに主軸ヘッドが加工領域に向
い、その後、交換位置に位置する前工具を割出位置まで
移送すようにし、前工具が大径工具のとき、所定の交換
動作の後、交換位置に位置する前工具を割出位置に移送
してから主軸ヘッドが加工領域に向うようにしたので、
交換ヘッドを、一対のグリッパの開閉量を小さな値に設
定してグリッパ開閉動作時間の短いものとしても、マシ
ニングセンタの非切削時間を最小限に抑えることができ
る。さらに、本願の請求項３では、上記効果に加え、大
径工具を伴う交換動作を行うときに、小径工具同士の交
換動作に比べ遅いスピードで交換動作を行うようにして
あるので、交換軸や交換ヘッドに無理な力が働くことな
く、交換動作中の工具の落下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】マシニングセンタの平面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】交換ヘッドの一部を断面とした平面図である。
【図４】図３のIV−IV線断面図である。
【図５】グリッパの開閉角の説明図である。
【図６】主軸ヘッドの縦断面図である。
【図７】工具マガジン装置の平面図である。
【図８】図７の裏面図である。
【図９】図７のIX−IX線断面図である。
【図１０】図７のX−X線断面図である。
【図１１】図７のXI−XI線断面図である。
【図１２】ツールポット及び遊び部材の説明図である。
【図１３】作用説明図である。
【図１４】作用説明図である。
【図１５】作用説明図である。
【図１６】作用説明図である。
【図１７】フローチャート図である。
【符号の説明】
１ マシニングセンタ、 ３ コラム、 ５ 主軸ヘッ
ド、７ 工具マガジン装置、 ９ グリッパ、 １０
交換ヘッド、ＬＴ 大径工具、 ＳＴ 小径工具、 Ｐ
割出位置、 Ｑ 交換位置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23Q 3/157 B23Q 3/155

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 コラムに、複数の工具を割出位置に割出
    し可能で、かつ、割出位置の工具を交換位置に移送可能
    な工具マガジン装置を設け、コラムに主軸軸線方向に摺
    動自在に設けた主軸ヘッドに、主軸軸線に対して旋回か
    つ進退自在な交換ヘッドを設け、この交換ヘッドは、開
    閉可能な一対のグリッパを逆方向に突出して二組備え、
    その一方の組のグリッパが主軸を挾む位置にあり、他方
    の組のグリッパが、工具交換指令により主軸ヘッドを工
    具交換位置に位置させた時に、交換位置に位置する工具
    を挾む位置となるように設けてあり、その工具交換位置
    で両工具を把持して所定の交換動作を行うようにしたマ
    シニングセンタにおいて、複数の工具を、一対のグリッ
    パの開閉量に基づいて決定される所定の工具径で小径工
    具と大径工具とに分類し、次工具が小径工具のとき、主
    軸工具で加工中に、次工具を割出位置に割り出してから
    交換位置に移送しておき、その後の工具交換指令で主軸
    ヘッドが工具交換位置に移動して、所定の交換動作を行
    うようにし、次工具が大径工具のとき、主軸工具で加工
    中に、次工具を割出位置に割り出してその位置で待機さ
    せ、その後の工具交換指令で主軸ヘッドが工具交換位置
    に移動した後、割出位置の次工具を交換位置に移送し
    て、所定の交換動作を行うようにし、前工具が小径工具
    のとき、所定の交換動作の後、ただちに主軸ヘッドが加
    工領域に向い、その後、交換位置に位置する前工具を割
    出位置まで移送するようにし、前工具が大径工具のと
    き、所定の交換動作の後、交換位置に位置する前工具を
    割出位置に移送してから主軸ヘッドが加工領域に向うよ
    うにしたことを特徴とするマシニングセンタにおける工
    具交換方法。
  2. 【請求項２】 主軸ヘッドを工具交換位置へ移動させる
    とき、開いた状態のグリッパ間を通過し得る大きさの工
    具を小径工具とし、それ以外を大径工具としたことを特
    徴とする請求項１記載のマシニングセンタにおける工具
    交換方法。
  3. 【請求項３】 小径工具でも所定重量を超えるものを大
    径工具とし、大径工具を伴う工具交換時には、所定の工
    具交換動作を、小径工具同士の工具交換時より遅いスピ
    ードで行うようにしたことを特徴とする請求項１記載の
    マシニングセンタにおける工具交換方法。
  4. 【請求項４】 コラムに、複数の工具を割出位置に割出
    し可能で、かつ、割出位置の工具を交換位置に移送可能
    な工具マガジン装置を設け、コラムに主軸軸線方向に摺
    動自在に設けた主軸ヘッドに、主軸軸線に対して旋回か
    つ進退自在な交換ヘッドを設け、この交換ヘッドは、開
    閉可能な一対のグリッパを逆方向に突出して二組備え、
    その一方の組のグリッパが主軸を挾む位置にあり、他方
    の組のグリッパが、工具交換指令により主軸ヘッドを工
    具交換位置に位置させた時に、交換位置に位置する工具
    を挾む位置となるように設けてあり、その工具交換位置
    で両工具を把持して所定の交換動作を行うようにしたマ
    シニングセンタにおいて、複数の工具を、一対のグリッ
    パの開閉量に基づいて決定される所定の工具径で小径工
    具と大径工具とに分類して記憶する記憶手段と、主軸に
    装着された前工具と次に使用される次工具の分類を判別
    する判別手段と、次工具が小径工具のとき、工具交換指
    令で主軸ヘッドが工具交換位置まで移動する前に、割出
    位置の次工具を交換位置に移送させる次工具小径時の取
    出指令出力手段と、次工具が大径工具のとき、工具交換
    指令で主軸ヘッドが工具交換位置に移動した後、割出位
    置の次工具を交換位置に移送させる次工具大径時の取出
    指令出力手段と、前工具が小径工具のとき、所定の交換
    動作の後に主軸ヘッドが加工領域に向って移動してか
    ら、交換位置に位置する前工具を割出位置に移送させる
    前工具小径時の戻し指令出力手段と、前工具が大径工具
    のとき、所定の交換動作の後に主軸ヘッドが加工領域に
    向かって移動する前に、交換位置に位置する前工具を割
    出位置に移送させる前工具大径時の戻し指令出力手段と
    からなる制御装置を備えて構成したことを特徴とするマ
    シニングセンタにおける工具交換装置。
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