JP3007385B2 - 工具交換機構を備えた加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数の工具により複数のワークあるいは同
じワークの複数の加工箇所を同時に加工する加工装置に
係り、特に工具交換を短時間にて効率よく行なえるよう
にした工具交換機構を備えた加工装置に関する。

〔従来の技術〕

第14図において符号１は工具である。この工具１は工
具ホルダ２に固定されている。工具ホルダ２はテーパシ
ャンク部2aと、その上端の締結用のプルスタッド2bと、
下部外周に設けられた保持溝2cならばにキー溝2dとを有
している。

第13図は従来使用されている工具交換アーム３を示し
ている。この工具交換アーム３は複数の工具を供給する
工具マガジンと加工ヘッドとの間に配置されており、軸
４の中心として旋回動作する。工具交換アーム３の両端
にはフック状のホルダ保持部3aが形成されている。工具
交換作業では、工具交換アーム３が矢印方向へ回動し、
保持部3aが工具マガジン側の工具ホルダ２の保持溝2cな
らびに加工ヘッドに保持されている工具ホルダ２の保持
溝2cに掛る。そして、工具マガジンおよび加工ヘッドか
ら工具ホルダを抜き取りさらに工具交換アーム３が矢印
方向へ旋回することにより、加工ヘッドに保持される工
具１が交換される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来のフック状の保持部3aを有す
る旋回式の工具交換アームでは、１個の工具の交換しか
できない。よって複数個の工具を保持する加工ヘッドに
対して工具交換を同時に行なおうとすると、工具交換ア
ーム３を複数個設ける必要が生じる。例えば第15図に示
すように、加工ヘッドに並んで保持されている（イ）で
示す２個の工具を工具交換アームによって同時に交換す
ることを考えると、一対の工具交換アーム３を互いに逆
方向に旋回させて、加工ヘッドにある工具ホルダ２を保
持することが必要になる。よって２個の工具交換アーム
３の配置スペースが広く必要となるのみならず、工具マ
ガジンも（ロ）で示すように各アームごとに別々の位置
に設けることが必要になり、加工装置の構造が非常に複
雑になる。

また例えば実公平２−17793号公報に示されるよう
に、複数の工具を組とし、所定の組の工具を回転割出
し、ピストンロッドの伸出により複数の工具を加工ヘッ
ドに同時に装着し、また同様にして複数の工具を加工ヘ
ッドから同時に取り外す装置が考案されている。しかし
ながら、この装置では、複数の工具を加工ヘッドから取
り外し、その後所定の組の工具を割出して装着すること
になるため、工具交換時間が長くなる。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、複数
の工具を同時にしかも最小のスペースで且つ短時間に効
率よく交換できるようにした工具交換機構を備えた加工
装置を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る加工装置は、複数の工具を用いてワーク
の加工を行なう加工ヘッドと、複数の工具を複数組で保
持し、工具交換位置に前記複数の工具を割り出す工具マ
ガジンと、前記加工ヘッドと前記工具マガジンとの間で
前記複数の工具を同時に交換する工具交換装置とからな
る工具交換機構を備えた加工装置において、 前記工具交換装置は、本体ケースと、この本体ケース内
部に挿入され且つ先端にアームホルダを有するアーム軸
と、前記アーム軸を軸回りに回動させる回動手段と、前
記アーム軸を軸方向へ進退移動させる駆動手段と、前記
アームホルダの両端に互いに伸縮自在に設けられた一対
の交換アームと、前記交換アームの先部に設けられ前記
複数の工具の交換を行なう一対の工具保持部とからな
り、 前記工具保持部が、工具を保持する複数の保持凹部
と、それぞれの保持凹部の縁部から突出方向に付勢され
且つ前記突出方向に進退自在に設けられて前記保持凹部
内で工具を保持する保持爪とを有し、 工具が前記工具マガジンおよび加工ヘッドから前記工
具保持部に受け渡されたときに前記保持爪を突出状態に
ロックし、且つ前記工具保持部が保持している工具を前
記工具マガジンおよび加工ヘッドが受け取ったとき前記
保持爪のロックの解除を行なうロック機構が設けられて
いることを特徴とするものである。

上記において、前記回転駆動手段が、前記アーム軸に
対し直交する方向に移動可能に設けられ且つ互いの長さ
が異なる２つのラックと、これらラックを駆動する油圧
機構と、前記アーム軸の内部で軸方向に進退自在なアー
ム駆動軸と、このアーム駆動軸に設けられ且つアーム駆
動軸が前進又は後退したときに前記ラックのいずれか一
方と噛み合うピニオンギヤとからなるものが好ましい。

また、前記一対の交換アームが、前記アーム駆動軸の
進退動作に連動して伸縮されるものが好ましい。

また、加工ヘッドと工具マガジンと工具交換装置とが
共通の移動台の上に配置されており、この移動台がワー
クの長手方向に沿って駆動され加工ヘッドがワークの加
工位置へ移動させられるものが好ましい。

〔作用〕

上記手段では、交換アームにより複数の工具が加工ヘ
ッドに対して同時に交換される。この交換アームによる
工具交換動作としては、交換アームの両端部が工具マガ
ジンと加工ヘッドに対向し、交換アームの両端部が伸出
してこの交換アームの保持凹部により、工具マガジンと
加工ヘッドの工具が複数個同時に保持される。そして交
換アームの軸方向の移動により工具マガジンと加工ヘッ
ドからそれぞれ工具を抜き取り、その後、交換アームが
180度旋回し、その位置で交換アームが両工具を加工ヘ
ッドおよび工具マガジンに挿し込んで、加工ヘッドと工
具マガジンとの間で複数個の工具が同時に交換される。
さらに加工ヘッドと工具マガジンと交換アームとが搭載
された移動台が長尺ワークに沿って移動し、長尺ワーク
のそれぞれの加工箇所が複数の工具により同時に加工さ
れる。移動台上に設けられた交換アームにより、その移
動位置にかかわらず、随時工具交換が行なわれるため、
工具交換作業の時間短縮が可能になる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図から第12図までの図面
により説明する。

この実施例は、二本の長尺ワークに対し二本の工具を
使用し、それぞれのワークを同時に加工する加工装置を
示している。

第１図は加工装置の全体構造を示す正面図、第２図は
その平面図、第３図はその右側面図である。

符号11は架台である、架台11上には複数個のワーク支
持ブロック12が間隔を開けて配置され、その上に長尺ワ
ークＷが並べて設置されている。それぞれの長尺ワーク
Ｗはクランプ装置19（第３図参照）によりワーク支持ブ
ロック12上にて位置決めされてクランプされる。

架台11上には移動第13が設けられている。この移動台
13はガイドレール14によってＸ軸方向へ移動自在に支持
されている。また移動台13は第３図に示される送りスク
リュー15によりＸ軸方向へ駆動される。この移動台13上
に加工ヘッドＡ、工具マガジンＢならびに工具交換装置
Ｃが搭載されている。前記移動台13がＸ軸方向へ移動す
ることにより、加工ヘッドＡがワークに対する加工位置
に移動させられるが、工具マガジンＢならびに工具交換
装置Ｃは加工ヘッドＡと同じ移動台13上に搭載されてい
るため、工具マガジンＢと工具交換装置Ｃは加工ヘッド
Ａと一緒に移動する。

第３図に示すように、加工ヘッドＡのサドル21はコラ
ム16に対してＺ軸方向へ移動できるようにガイドされて
おり、Ｚ軸モータ17により駆動される。コラム16は前記
移動台13に対しＹ軸方向へ移動できるようにガイドされ
ており、Ｙ軸モータ18により駆動される。

第４図は前記加工ヘッドＡを拡大して第３図と同じ方
向から見た右側面拡大図である。サドル21には２つのス
ピンドルヘッド22が並べて保持されている。スピンドル
ヘッド22の配列間隔は前記長尺ワークＷの配置間隔と正
確に一致しており、この２個のスピンドルヘッド22によ
り、２つの長尺ワークＷが同時に加工される。このスピ
ンドルヘッド22はそれぞれ、スピンドル25を回転自在に
支持しまたこのスピンドル25を回転駆動するモータ26を
内蔵している。スピンドル25の先端の一側部には工具ホ
ルダ２のキー溝2d（第14図参照）に対応する位相決め用
のキー23を有するとともに、スピンドル25の内部には周
知のプルスタット式クランプ機構24を有している。工具
ホルダ２は決められた位相にてそのプルスタッド2bが前
記クランプ機構24により上方へ引き込まれ、テーパシャ
ンク部2aによりスピンドル25に位置決めされて保持され
る。

第５図は工具マガジンＢを示しており、これは第１図
の右側から見た側面図である。第６図は第５図のVI矢視
を示す拡大平面図であり、工具交換装置Ｃに向いている
側の平面図、第７図は第６図のVII矢視図である。

第５図に示すように、工具マガジンＢでは、前記移動
台13に支柱31が設けられ、その上端にブラケット32が支
持されている。ブラケット32内にはモータが内蔵されて
おり、このモータにより軸33が駆動され、回転テーブル
34が回転させられる。この回転テーブル34はその平面形
状が六角形であり、６箇所のそれぞれの辺にはポット35
が２個ずつ配置されている。前記モータにより回転テー
ブル34が回転駆動されると、各辺の２個ずつのポット35
が組となって工具交換装置Ｃに向けられる。それぞれの
ポット35は下端の一側に工具ホルダ２のキー溝2dに対応
するキー23を有するとともに、上部には支持部材36が摺
動自在に設けられている。第６図に示すように、この支
持部材36には内径寸法の狭い保持穴36aと、これよりも
内径寸法の大きい抜き穴36bとが連続して穿設されてい
る。第７図に示すように、それぞれのポット35には下側
から工具ホルダ２が挿入される。そして支持部材36が第
６図において（ホ）側に摺動しているときには、工具ホ
ルダ２の上端のプルスタッド2bの首が前記保持穴36aに
係止され、工具ホルダ２の下方向への抜けが防止され
る。また支持部材36が（ヘ）方向へ摺動して、プルスタ
ッド2bの首が抜き穴36bに入ると、プルスタッド2bが抜
き穴36bを通過し、工具ホルダ２が下方向へ抜き出し可
能となる。

第６図に示すように、前記回転テーブル34の上方には
前記工具交換装置Ｃ側へ突出する支持台37が設けられて
いる。この支持台37には昇降シリンダ38が搭載されてい
る。第７図に示すように、昇降シリンダ38のロッド38a
の下端にはホルダ39が設けられ、このホルダ39内にスリ
ーブ41が保持されている。このスリーブ41内には摺動軸
42が摺動自在に挿入されている。第７図に示すように、
摺動軸42の右端（第６図では上端）には係止溝42aが形
成されている。また前記支持台37の右側方（第６図では
上方）には支持板43が設けられ、これに駆動シリンダ44
が設けられている。この駆動シリンダ44のロッド44aに
駆動リンク45の上端がピン46により連結されている。駆
動リンク45の中間部分は支持ピン47により回動自在に支
持されている。そして駆動リンク45の下端部45aが前記
係止溝42aに挿入されている。また第６図に示すよう
に、摺動軸42の両端部にはそれぞれ一対の支持部材36移
動用の駆動爪42bが設けられている。

この工具マガジンＢでは、昇降シリンダ38によりホル
ダ39ならびに摺動軸42を上昇させている状態でモータに
より回転テーブル34を回転させ、所望の２個の工具が保
持されているポット35を駆動爪42bの下へ移動させる。
次に昇降シリンダ38によりホルダ39ならびに摺動軸42を
下降させて、駆動爪42bにより２個のそれぞれのポット3
5に設けられている支持部材36を両側から挟むようにし
て保持する。そして駆動シリンダ44のロッド44aを退行
させて、駆動リンク45を反時計方向へ回動させ、その下
端部45aにより摺動軸42を摺動させ、ポット35内の支持
部材36を（へ）方向へ駆動する。これにより、支持部材
36の抜き穴36bを工具ホルダ２のプルスタッド2bの首へ
移動させて、工具ホルダ２がポット35内から抜け出るよ
うにできる。

次に工具交換装置Ｃの構造を説明する。

第８図は工具交換装置Ｃを第１図において右側から見
た拡大側面図、第９図はその主要部を示す断面図、第10
図は第９図のＸ矢視方向から見た断面図、第11図は旋回
して工具ホルダを取りに行く状態を示す断面図（第12図
のXI矢視方向の断面図）、第12図は旋回状態を説明する
平面図である。

第８図に示すように、この工具交換装置Ｃは、前記移
動第13の上に設置された支持台51に支持されている。支
持台51から左側方（第１図では図示手前方向）に延びる
支持部52に本体ケース53が固定されている。第９図に示
すように、この本体ケース53内部に中空であり、その内
部にアーム軸54が挿入されている。このアーム軸54は本
体ケース53内にて支持部ＥならびにＦにより、軸方向へ
摺動自在で且つ回動自在に支持されている。アーム軸54
の下端にはアームホルダ55が一体に連設されている。こ
のアームホルダ55は前記アーム軸54と共に動作する。ア
ーム軸54はその軸方向への駆動力を得るためのピストン
54aを一体に有している。このピストン54aは本体ケース
53内のシリンダ室S₁内に挿入されている。シリンダ室S₁
の下面には油圧ポート53aが上面には油圧ポート53bが連
通されている。第９図では下側の油圧ポート53aから供
給される油圧により、ピストン54aが上昇させられ、よ
ってアーム軸54とアームホルダ55は上昇している。また
上側の油圧ポート53bから油圧が供給されると、ピスト
ン54aが下降させられ、アーム軸54ならびにアームホル
ダ55は第８図において鎖線で示す位置ならびに第11図に
示す位置まで下降する。

アーム軸54にはこれを回動させるためのピニオンギヤ
54bが一体に形成されている。本体ケース53内には第９
図において左右方向へ動作するラック56と57が設けられ
ている。前記シリンダ室S₁の油圧によりアーム軸54が上
昇させられているときには、ピニオンギヤ54bが上側の
ラック56に噛み合う。また油圧によりアーム軸54が下降
すると、ピニオンギヤ54bが下側のラック57に噛み合う
（第９図では下側のラック57と噛み合ったピニオンギヤ
54bを鎖線で示している）。上側のラック56の左右両端
にはピストン58aと58bが固定され、それぞれが左右方向
に延びるシリンダ室S₂とS₃内に挿入されている。同時に
下側のラック57の左右両端にはピストン59aと59bが固定
されており、それぞれが左右方向に延びるシリンダ室S₄
とS₅内に挿入されている。上側のシリンダ室S₂の右面に
は油圧ポート61aが、シリンダ室S₃の左面には油圧ポー
ト61bがそれぞれ連通されている。また下側のシリンダ
室S₄の右面には油圧ポート62aが、シリンダS₅の左面に
は油圧ポート62bがそれぞれ連通されている。ここで第
９図に示すように、上側のラック56は下側のラック57よ
りも短くなっている。上側のラック56ではピニオンギヤ
54bを介して駆動体54を90度の角度だけ駆動し、下側の
ラック57はアーム軸54を180度の角度まで駆動できるよ
うになっている。すなわち例えば第９図に示すように、
アーム軸54が上昇している状態ではピニオンギヤ54bが
上側のラック56に噛み合っているが、このとき左側の油
圧ポート61bから油圧が供給されると、ピストン58bによ
りラック56が図示右方向へ駆動され、ピニオンギヤ54b
によりアーム軸54ならびにアームホルダ55が90度の角度
だけ旋回させられる。また右側の油圧ポート61aから供
給される油圧によりピストン58aが図示左方向へ駆動さ
れると、アーム軸54とアームホルダ55は戻り方向へ90度
旋回させられる。またアーム軸54が下降し、ピニオンギ
ヤ54bが下側のラック57に噛み合った状態で、左側の油
圧ポート62bから油圧を与え、ラック57を右方向へ駆動
すれば、アーム軸54ならびにアームホルダ55は180度の
角度旋回する。逆に右側の油圧ポート62aからの油圧供
給によりアーム軸54とアームホルダ55は戻り方向へ180
度旋回させられる。

アーム軸54内にはアーム駆動軸63が挿入されている。
このアーム駆動軸63は軸方向へ摺動自在に挿入されてい
る。アーム駆動軸63の図示上部はピストン64が固定さ
れ、これが駆動体54内のシリンダ室S₆内に挿入されてい
る。シリンダ室S₆の上面には油圧ポート54cが、下面に
は油圧ポート54dが連通されている。第９図では上側の
油圧ポート54cから油圧が供給されピストン64によりア
ーム駆動軸63が下降させられている。下側の油圧ポート
54dから油圧を供給することにより、アーム駆動軸63が
上昇する（第11図の状態）。アーム駆動軸63の上端には
検知ドグ65aと65bが固定されている。またアーム軸54の
上端から延びる支持アーム54eには２個の検知スイッチS
W₁とSW₂が支持されている。上記検知ドグ65a,65bと検知
スイッチSW₁とSW₂によってアーム駆動軸63の下降と上昇
が検知される。なお前述のように、アーム軸54はラック
56または57により回動させられ、またシリンダ室S₁によ
り上下動させられるが、このときアーム駆動軸63ならび
に前記支持アーム54eに支持された検知スイッチSW₁とSW
₂も一緒に回動しまた上下動することになる。

前記アームホルダ55内には一対の交換アーム68と69が
共に伸縮動作自在に挿入されている。第10図に示すよう
に、両交換アーム68と69の基部にはそれぞれラック68a
と69aが一体に設けられている。このそれぞれのラック6
8aと69aの歯は上向きである。第９図ならびに第11図に
示すように、前記アーム駆動軸63の下部の両側面にはラ
ック63aと63bが一体に形成されている。アームホルダ55
内には一方のラック63aと噛み合うピニオン71ならびに
これに噛み合うピニオン72が設けられており、この下側
のピニオン72はラック63aに噛み合うことなく前記交換
アーム68の基部に設けられたラック68aと噛み合ってい
る。同様にアーム駆動軸63の他の側面に形成されている
ラック63bはピニオン73に噛み合っており、このピニオ
ン73と噛み合うピニオン74が前記交換アーム69のラック
69aと噛み合っている。第９図と第10図は左右のそれぞ
れの交換アーム68と69が縮んでいる状態を示しており、
このときアーム駆動軸63は下降している。第９図に示す
シリンダ室S₆によりアーム駆動軸63が上昇させられる
と、その下端の一方のラック63aがピニオン71を時計方
向へ駆動し、このピニオン71により下側のピニオン72が
反時計方向に駆動され、さらにこのピニオン72によりラ
ック68aが駆動され、交換アーム68が第11図に示すよう
に右方向へ突出する。同時にアーム駆動軸63の下端の他
方のラック63bによりピニオン73が駆動され、その動力
がピニオン74を介してラック69aに伝わり、交換アーム6
9が図の左方向へ突出する。すなわちアーム駆動軸63が
アーム軸54内で下降していると、一対の交換アーム68は
退行し（縮み）、アーム駆動軸63が上昇すると、交換ア
ーム68と69は伸出動作する。

交換アーム68の先には工具保持部材76が連設されてい
る。第10図に示すようにこの工具保持部材76には２箇所
の保持凹部76aが形成されている。それぞれの保持凹部7
6aの内部には位相決め用のキー77が設けられている。第
14図に示す工具ホルダ２のキー溝2dが上記キー77に係合
され、工具ホルダ２は決められた位相で保持される。ま
た工具保持部材76には、保持凹部76aの前方に突出する
保持爪78が設けられている。この保持爪78はスプリング
79により突出方向へ付勢されている。各保持爪78には長
穴78aが穿設され、工具保持部材76にはこの長穴78a内に
挿入される規制ピン81が設けられている。スプリング79
により付勢されている保持爪78は、上記長穴78aの長さ
寸法の範囲で、工具保持部材76内に退行できるようにな
っている。すなわち第10図において右側にて鎖線で示し
ている工具ホルダ２を取りに行くときには、交換アーム
68ならびに工具保持部材76が図の右方向へ伸出し、この
とき工具ホルダ２に当たって一旦保持爪78が後退し、工
具ホルダ２が保持凹部76a内に入ると、保持爪78がスプ
リング79の力により突出し、前記保持凹部76a内に工具
ホルダ２が保持される。

工具保持部材76にはロック軸82が設けられている。第
10図と第11図に示すように、ロック軸82の両側面には切
欠き82aが形成されている。第９図に示すように、ロッ
クピン82が上昇しているときには、前記保持爪78の後端
部が切欠き82aに対向している。このとき、保持爪78が
工具保持部材76内に退行可能となり、工具ホルダ２を取
りに行くことが可能になっている。ところが第11図に示
すようにロック軸82が下降すると、切欠き82aが保持爪7
8の後端から外れ、ロック軸82の外周面が保持爪78の後
端に対向する。このとき保持爪78が後退できない状態に
ロックされ、このとき保持凹部76a内に保持された工具
ホルダ２が、落下しないロック状態となる。

上記ロック軸82を昇降させる機構を説明する。ロック
軸82の下端には連結板83が固定され、この連結板83に連
動ピン84が固定されている。連結板83により連結された
連動ピン84とロック軸82は一緒に上下動する。符号85は
レバーである。このレバー85の中央部は前記交換アーム
68内に設けられたピン86により回動自在に支持されてい
る。そしてこのレバー85の先端がピン87により前記連動
ピン84に連結されている。工具保持部材76の上面にはコ
イルスプリング88が収納され、このコイルスプリング88
によりレバー85は常に時計方向へ付勢されている。また
アームホルダ55の上部には駆動ピン89が昇降自在に保持
されておりスプリング91により上昇方向へ付勢されてい
る。この駆動ピン89の下端面が前記レバー85の図示左側
部分に対向している。第９図に示すように、アームホル
ダ55が上昇しているときには、本体ケース53の下端面に
より駆動ピン89が押され、よってこの駆動ピン89により
レバー85が反時計方向へ駆動されている。そしてレバー
85により連動ピン84ならびにロックピン82が上昇し、ロ
ック軸82の切欠き82aが保持爪78の後端に対向して保持
爪78が退行自在になる。この状態では工具保持部材76に
より工具ホルダ２を取りに行くことができる。また第11
図に示すようにアームホルダ55が下降すると、駆動ピン
89が本体ケース53の下端から離れ、スプリング88の付勢
力によりレバー85が時計方向へ駆動される。このレバー
85により連動ピン84とロック軸82が下降させられ、切欠
き82aが保持爪78の後端から外れて、保持爪78が突出状
態でロックされる。

なお、反対側の交換アーム69の先部にも工具保持部材
93が取付けられているが、その構造は前記工具保持部材
76と同じであるため、説明は省略する。

次に上記実施例の一連の動作を説明する。

まず加工ヘッドＡと工具マガジンＢとの間の工具交換
作業について説明する。

工具交換を行なう際には、まず工具マガジンＢにおい
て、第７図に示す昇降シリンダ38によりホルダ39ならび
に摺動軸42が持ち上げられ、ブラケット32内のモータに
より回転テーブル34が回転させられ、次に加工を行なう
予定の２個の工具が組として選択され、その工具を保持
したポット35が摺動軸42の両端の駆動爪42bの下側へ移
動する。そして昇降シリンダ38によりホルダ39ならびに
摺動軸42が下降し、摺動軸42に設けられた駆動爪42bに
より２つのポット35のそれぞれの支持部材36が両側から
保持される。この時点では駆動シリンダ44のロッド44a
が延び、摺動軸42は（ホ）方向へ移動している。またポ
ット35内の支持部材36も（ホ）方向へ移動しており、支
持部材36の保持穴36aにより、工具ホルダ２の上端のプ
ルスタッド2bの首が保持され、工具ホルダ２は抜けない
状態となっている。

第12図は工具交換作業時のアームホルダ55の動きを示
している。この図において（Ｂ）で示している側に工具
マガジンＢが第６図の状態で位置しており、（Ａ）で示
している側に加工ヘッドＡのスピンドルヘッド22が位置
している。ここで第９図は第12図において（α）で示す
向きのアームホルダ55などをIX側から見た断面図であ
り、第11図は第12図において（β）の位置に旋回したア
ームホルダ55などをXI方向から見た断面図である。

工具交換を行なわないときには、アームホルダ55は
（α）で示す向き、すなわちスピンドルヘッド22による
加工動作に支障をきたさない向きに待機している。また
このとき第９図に示す本体ケース53内ではシリンダ室S₁
内の油圧によりアーム軸54が上昇させられ、よってアー
ムホルダ55も上昇している。工具交換を行なうときに
は、まず第９図に示す上側のラック56が左側のシリンダ
室S₃への給圧により図示右側へ駆動され、ラック56がピ
ニオンギヤ54bを時計方向へ90度駆動する。これにより
アーム軸54ならびにアームホルダ55が第12図において
（β）にて示す向きに旋回し、それぞれの工具保持部材
76と93が工具マガジンＢの２つの選択されたポット35と
加工ヘッドＡのスピンドルヘッド22に対向する。

次にアーム駆動軸63の上端のピストン64が油圧ポート
54dからの給圧により上昇する。このときアーム駆動軸6
3の下端のラック63aと63bがピニオン71と73を駆動し、
さらにピニオン72と74が駆動され、このピニオン72と74
が第10図に示すそれぞれのラック68aと69aを駆動する。
よって各交換アーム68と69が進出し、それぞれの先に設
けられている工具保持部材76と93が第12図にて鎖線で示
す位置（工具マガジンＢと加工ヘッドＡのそれぞれの工
具がある位置）に前進する。このとき、アームホルダ55
に保持されている駆動ピン89は本体ケース53の下面に当
たって下降しており、よってレバー85が反時計方向へ回
動し連動ピン84とロック軸82が上昇して、ロック軸82の
切欠き82aが第10図に示す保持爪78の後端に対向してい
る。よって前述の工具保持部材76と93の前進動作の際、
まず工具保持部材76の保持凹部76aが第６図に示す２個
のポット35に保持されている工具ホルダ２の溝2cに嵌合
する。この嵌合動作では、保持爪78がスプリング79に対
抗して一旦後退し、工具ホルダ２が保持凹部76aに入る
と保持爪78が突出する。よってポット35に保持されてい
る工具ホルダ２が、工具保持部材76の保持凹部76a内に
保持される。これと同時またはその直後に工具マガジン
Ｂ側の第７図に示す駆動シリンダ44のロッド44aが引か
れ、駆動リンク45により摺動軸42が（ヘ）方向へ駆動さ
れる。よって第６図に示す支持部材36が摺動軸42の駆動
爪42bに保持されて（ヘ）方向へ駆動され、工具ホルダ
２の上部のプルスタッド2bの首が保持穴36aから抜け出
て、この段階で工具ホルダ２が工具保持部材76側に渡さ
れる。

反対側の工具保持部材93もその前進動作により第４図
に示すスピンドルヘッド22のスピンドル25に保持された
工具ホルダ２の溝2cの部分を保持する。この保持動作は
工具保持部材76によるのと同じである。そしてスピンド
ル25内のクランプ機構24が解除され、工具ホルダ２がス
ピンドル25から工具保持部材93に渡される。

次に本体ケース53内のシリンダ室S₁内に上方の油圧ポ
ート53bから給圧され、ピストン54aが加圧されてアーム
軸54が下降する。このときそれぞれの工具保持部材76な
らびに93により保持されている工具ホルダ２が、工具マ
ガジンＢのポット35ならびに加工ヘッドＡの各スピンド
ル25から下側へ抜き出される。この状態が第11図であ
る。このとき、アームホルダ55に設けられている駆動ピ
ン89の上端が本体ケース53の下面から離れ、スプリング
91により駆動ピン89が上昇する。よってレバー85は右側
のスプリング88の付勢力により時計方向へ駆動され、連
動ピン84ならびにロック軸82が下降する。よってロック
軸82の切欠き82aが第10図に示す保持爪78の後端から外
れ、保持爪78が工具保持部材76内に戻れないようにロッ
クされる。よって保持凹部76a内に保持された工具ホル
ダ２の保持凹部76aから抜き出なくなる。

このとき、アーム軸54が下降しているため、アーム軸
54に設けられているピニオンギヤ54bは第９図において
下側に位置するラック57と噛み合う。この状態で左側の
油圧ポート62bからシリンダ室S₅に給圧しピストン59bに
よってラック57を右方向へ駆動することにより、ピニオ
ンギヤ54bを介してアーム軸54が180度旋回させられる。
よって第12図において工具保持部材76と93の位置が入れ
替わる。この旋回動作の際、工具保持部材76と93の保持
爪78はロック状態であるため、保持されている工具ホル
ダ２が遠心力などで抜け出ることが防止される。

次にシリンダ室S₁への給圧によりアーム軸54、アーム
ホルダ55ならびに各工具保持部材76と93が上昇させら
れ、それぞれの工具保持部材76と93に保持されている２
個ずつの工具ホルダ２が、スピンドル25ならびに工具マ
ガジンＢのポット35に下側から挿入される。そしてスピ
ンドル25内のクランプ機構24により２個の工具ホルダ２
が同時に保持される。また工具マガジンＢ側では、２個
の工具ホルダ２が２つのポット35に同時に挿入された後
に、第７図に示す駆動シリンダ44のロッド44aにより駆
動リンク45を介して摺動軸42が（ホ）方向へ駆動され、
ポット35内の支持部材36の保持穴36aにより工具ホルダ
２の上端のプルスタッド2bの首が保持される。このとき
第９図ならびに第11図に示す駆動ピン89が本体ケース53
の下面に当たっており、この駆動ピン89によりレバー85
が反時計方向へ駆動されている。よって連動ピン84とロ
ック軸82が上昇し、切欠き82aが保持爪78の後端部に対
向して保持爪78のロックが解除されている。次にアーム
軸54内のシリンダ室S₆の上側の油圧ポート54cから給圧
され、アーム駆動軸63は下降させられる。この下降動作
によりピニオン71,73が駆動され、さらにピニオン72,74
を介して第10図に示すラック68aと69aが駆動されて、両
交換アーム68と69が第12図にて実線で示す状態に退行す
る（縮み動作する）。このとき保持爪78のロックが解除
されているため、スピンドルヘッド22のスピンドル25と
ポット35に保持されているそれぞれの工具ホルダ２から
工具保持部材76と93が外れる。

このように工具交換が完了した状態では、アーム軸54
が上昇しており、第９図に示すピニオンギヤ54bが上側
のラック56に噛み合っている。よって、油圧ポート61a
からシリンダ室S₂に給圧することにより、ピストン58b
によりラック56が左方向へ駆動され、アーム軸54が90度
旋回して、各工具保持部材76と93とが第12図において
（α）で示す待機位置となる。

次に長尺ワークＷに対する加工動作を説明する。

第３図に示す送りスクリュー15により移動台13がＸ方
向へ駆動され、これにより、コラム16が長尺ワークＷに
対する加工箇所に移動する。加工箇所に至ると、Ｙ軸モ
ータ18によりコラム16がＹ軸方向へ駆動され、スピンド
ルヘッド22に保持された２本の工具がそれぞれ長尺ワー
クＷの上に移動する。そしてＸ軸モータ17によりサドル
21がＺ軸方向へ駆動され、スピンドルヘッド22に保持さ
れた工具１により加工が行なわれる。

ここでスピンドルヘッド22、工具マガジンＢならびに
工具交換装置Ｃは、同じ移動台13上に搭載され、その移
動台13により一緒に移動するため、移動台13がそれぞれ
の加工位置に至っているとき、その位置で工具交換がで
き、工具交換のために移動台13を原位置へ復帰させる必
要がない。

なお、図の実施例では２つの工具を１組として交換し
ているが、３本あるいはそれ以上の数の工具を交換する
構造とすることも可能である。また図の実施例では２本
の工具のそれぞれが別々の長尺ワークＷを加工するよう
になっているが、複数本の工具により同じワークＷを加
工するものであってもよい。

〔効果〕

以上のように本発明によれば、複数本発明の工具を同
時に交換できるため、工具交換作業を迅速にできるよう
になる。

請求項１記載の発明では、交換アームに保持された工
具は、交換アームの先端に設けられた保持爪でロックさ
れるため、工具を確実に保持することができる。よっ
て、保持されている工具が交換アームが回転したときの
遠心力などで抜け出ることを防止できる。

請求項２記載の発明では、アームホルダの旋回角度を
長さの異なるラックで設定することができるようになる
ため、アームホルダの先端を所定位置に確実に停止させ
ることができる。

請求項３記載の発明では、交換アームが伸縮動作する
ことによって工具が保持されるため、ひとつの交換アー
ムによって複数の工具を同時に保持できるようになる。
またひとつの交換アームの回動により工具交換が可能で
あるため、工具交換のための広いスペースも不要であ
る。

請求項４記載の発明では、長尺ワークに沿って移動す
る移動台に、交換アームならびに工具マガジンが搭載さ
れているため、加工位置へ移動する移動台上において工
具交換ができ、交換作業が迅速になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例として長尺ワーク加工装置を示
す正面図、第２図はその平面図、第３図はその右側面
図、第４図は加工ヘッドを示す拡大側面図、第５図は工
具マガジンを示す拡大側面図、第６図は工具マガジンの
主要部を示す拡大平面図、第７図は第６図のVII矢視
図、第８図は工具交換装置を示す拡大右側面図、第９図
は工具交換装置の主要部を示す断面図（第12図のIX矢視
の断面図）、第10図は工具交換装置の工具保持部を示す
平面断面図（第９図のＸ矢視の断面図）、第11図は交換
アームが伸出した状態を示す断面図（第12図のXI矢視の
断面図）、第12図は工具交換装置の旋回動作を示す平面
図、第13図は従来の工具交換アームを示す平面図、第14
図は工具ならびに工具ホルダの拡大正面図、第15図は従
来の工具交換装置の説明図である。 Ａ……加工ヘッド、Ｂ……工具マガジン、Ｃ……工具交
換装置、Ｗ……長尺ワーク、１……工具、２……工具ホ
ルダ、22……スピンドルヘッド、25……スピンドル、34
……回転テーブル、35……ポット、36……支持部材、38
……昇降シリンダ、42……摺動軸、42b……爪、44……
駆動シリンダ、53……本体ケース、54……アーム軸、55
……アームホルダ、54b……ピニオンギヤ、56,57……ラ
ック、63……アーム駆動軸、68,69……交換アーム、76,
93……工具保持部材、78……保持爪、82……ロック軸、
85……レバー、89……駆動ピン。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の工具を用いてワークの加工を行なう
   加工ヘッドと、複数の工具を複数組で保持し、工具交換
   位置に前記複数の工具を割り出す工具マガジンと、前記
   加工ヘッドと前記工具マガジンとの間で前記複数の工具
   を同時に交換する工具交換装置とからなる工具交換機構
   を備えた加工装置において、 前記工具交換装置は、本体ケースと、この本体ケース内
   部に挿入され且つ先端にアームホルダを有するアーム軸
   と、前記アーム軸を軸回りに回動させる回動手段と、前
   記アーム軸を軸方向へ進退移動させる駆動手段と、前記
   アームホルダの両端に互いに伸縮自在に設けられた一対
   の交換アームと、前記交換アームの先部に設けられ前記
   複数の工具を交換を行なう一対の工具保持部とからな
   り、 前記工具保持部が、工具を保持する複数の保持凹部と、
   それぞれの保持凹部の縁部から突出方向に付勢され且つ
   前記突出方向に進退自在に設けられて前記保持凹部内で
   工具を保持する保持爪とを有し、 工具が前記工具マガジンおよび加工ヘッドから前記工具
   保持部に受け渡されたときに前記保持爪を突出状態にロ
   ックし、且つ前記工具保持部が保持している工具を前記
   工具マガジンおよび加工ヘッドが受け取ったときに前記
   保持爪のロックの解除を行なうロック機構が設けられて
   いることを特徴とする工具交換機構を備えた加工装置。
2. 【請求項２】前記回転駆動手段が、前記アーム軸に対し
   直交する方向に移動可能に設けられ且つ互いの長さが異
   なる２つのラックと、これらラックを駆動する油圧機構
   と、前記アーム軸の内部で軸方向に進退自在なアーム駆
   動軸と、このアーム駆動軸に設けられ且つアーム駆動軸
   が前進又は後退したときに前記ラックのいずれか一方と
   噛み合うピニオンギヤからなる請求項１記載の工具交換
   機構を備えた加工装置。
3. 【請求項３】前記一対の交換アームが、前記アーム駆動
   軸の進退動作に連動して伸縮される請求項１又は２記載
   の工具交換機構を備えた加工装置。
4. 【請求項４】加工ヘッドと工具マガジンと工具交換装置
   とが共通の移動台の上に配置されており、この移動台が
   ワークの長手方向に沿って駆動され加工ヘッドがワーク
   の加工位置へ移動させられる請求項１ないし３のいずれ
   かに記載の工具交換機構を備えた加工装置。