JP3170471B2 - 工具交換装置 - Google Patents

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、工具マガジン上
の複数の保持部に保持された工具のうちから１つの工具
を選択して、主軸に装着された工具と交換するようにし
た工具交換装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の工具交換装置において
は、複数の工具を待機のために保持する回転型の工具マ
ガジンが備えられている。そして、工具交換アームによ
り必要に応じて、工具マガジンに保持された工具と主軸
上の工具とが交換される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この従来の工具交換装
置においては、例えば、加工中に破損した工具を交換す
る場合、その交換が通常主軸もしくは工具マガジンを介
して行われていた。主軸で工具交換する場合、機械の運
転を停止させる必要があるとともに、作業のためカバー
を外したりしなければならず、多大な時間を浪費してし
まう。複数の工具交換では工具マガジンから工具を呼び
出す都合上、前述の作業を繰り返し行う必要があった。
また、工具マガジンにて工具交換する場合も、工具マガ
ジンを割出し回転させて空の保持部を工具入替位置に割
出し、この位置で作業者が新しい工具を差し込む。また
は、工具マガジンにある旧工具を工具入替位置に割出
し、新工具と差し替え交換する。その後、再び工具マガ
ジンを割出し回転させて、新しい工具を工具交換のため
の取出し位置に割出し、そこから工具交換位置へ取り出
すことで、始めて工具交換アームによる工具交換動作が
行われるものであった。このため、交換に要する時間が
長くなるとともに、いずれの場合も、工具マガジンを介
しての作業のため、例えば機械の電源を切るなどして機
械を停止させた状態で工具交換を行う必要があり、工具
交換の作業中は機械を作動できず、加工作業の能率向上
の障害になった。

【０００４】また、メインの工具マガジンの外にサブの
工具マガジンを設けて、両工具マガジン間において工具
の受け渡しを行うようにした工具交換装置も具体化され
ている。しかしながら、この工具交換装置においても、
主軸との間の工具交換はメインのマガジンを経て行われ
るため、前述した加工作業の能率の問題を有するもので
あった。

【０００５】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、工具マガジンを経由する通常の工具交換動作の他
に、工具入替位置から工具マガジンを経由せずに工具交
換アームに対して工具を直接搬入出することができて、
工具交換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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の工具交換装置の発明では、主軸
と、複数の保持部を有する工具マガジンと、この工具マ
ガジンの１つの保持部から工具交換位置に取り出された
工具と前記主軸上の工具とを交換する工具交換アームと
を備えた工具交換装置において、フレームの上方に固定
された前記工具マガジンには各保持部が一方向に開口し
た状態で直線上に配列され、この工具マガジンの一端側
に前記工具交換位置、他端側に工具マガジンに対し取り
替えるべき工具を収容する工具収容部材を配置し、前記
工具交換位置と工具マガジンの各保持部に対応する位置
と前記工具収容部材の位置との間を移動して工具交換ア
ームと工具マガジンの保持部と工具収容部材との間で工
具の受け渡しを行う工具ローダを、前記工具収容部材は
工具ローダとの間で工具の受け渡しをする位置と、そこ
から離れた工具入替位置との間を移動可能に構成し、前
記工具入替位置から移動して工具収容部材に保持された
工具を、前記工具ローダにより取り出して前記工具マガ
ジンを介さないで直接前記主軸上の工具と工具交換位置
において交換可能にしたものである。

【０００７】請求項２に記載の発明では、請求項１記載
の工具交換装置において、前記工具入替位置に対応し
て、工具を保持するための複数の保持部を有する補助工
具マガジンを配設し、工具収容部材を補助工具マガジン
の各保持部と対応する位置に移動させて、工具収容部材
と補助工具マガジンの各保持部との間で工具を入れ替え
るようにしたものである。

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】従って、請求項１に記載の工具交換装置に
おいて、工具交換位置、工具マガジンの各保持部及び工
具収容部材が略一直線上に整然と配置され、これらに沿
って１つの工具ローダが迅速に移動でき、工具が工具交
換アームと工具マガジンとの間、工具マガジンと工具収
容部材との間、工具収容部材と工具交換アームとの間で
短時間で交換される。これにより、加工中でも、工具マ
ガジンへの工具の取り替えが可能となる。また、工具マ
ガジンが加工機械の上部の高い位置に装設されていて、
工具ローダが高い位置にある場合でも、工具収容部材を
受け渡し位置からさらに低い位置に移動して工具の入れ
替えを作業し易い低い位置にて行うことができる。

【００２４】請求項２に記載の工具交換装置において
は、工具マガジンの各保持部に対応する全ての工具を補
助工具マガジンに保持しておくことができ、工具収容部
材に対し補助工具マガジンから自動的に工具の入れ替え
が行える。

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】

【００３１】

【００３２】

【００３３】

【００３４】

【００３５】

【００３６】

【００３７】

【００３８】

【００３９】

【００４０】

【００４１】

【発明の実施の形態】

（第１実施形態）以下、この発明の第１実施形態を、図
１〜図９に基づいて詳細に説明する。

【００４２】図１に示すように、加工機械Ｍのベース２
１上にはコラム２２が前後方向及び左右方向へ移動可能
に配設され、このコラム２２には主軸ヘッド２３が上下
動可能に支持されている。主軸２４は主軸ヘッド２３に
回転可能に支持され、その先端にはドリル等の工具２５
が着脱可能に装着される。そして、主軸ヘッド２３が図
１に鎖線で示す下方の加工位置に配置された状態で、主
軸２４が回転されながら、コラム２２が図示しないテー
ブル上のワークに対して移動され、工具２５によりワー
クに所定の加工が施される。

【００４３】フレーム２６は前記ベッド２１上に立設さ
れている。工具交換アーム２７は主軸２４の上方に位置
するように、フレーム２６の側面に主軸２４の軸線と平
行な軸線の周りで回動可能及び軸線方向へ進退可能に支
持され、その両端には工具把持部２８が形成されてい
る。そして、主軸ヘッド２３が図１に実線で示す上方位
置に配置された状態で、この工具交換アーム２７が軸線
の周りで回動及び軸線方向へ移動されることにより、主
軸２４側の工具２５と工具マガジン２９（以下、主工具
マガジンと称す。）側から工具交換位置Ｐ３に移送され
た工具２５とが工具把持部２８にて把持されて同時に脱
着交換される。

【００４４】横長平板状の主工具マガジン２９は前記工
具交換アーム２７の後方に位置するように、フレーム２
６上に固定され、主軸２４の前後方向へ延びている。複
数の保持部としての保持溝３０は主工具マガジン２９の
上側縁に沿って前後に延びる水平な直線上に所定ピッチ
で配列形成され、それぞれ同一方向の上方に向かって開
口されている。尚、複数の保持溝３０のうち一部におい
て例えばフライス工具等の大径工具を保持する保持溝３
０は隣接する保持溝３０とのピッチを所定ピッチより大
きくとって形成されている。

【００４５】図５〜図８に示すように、工具ポット３１
は前記主工具マガジン２９の各保持溝３０に着脱可能に
保持され、その外面には保持溝３０の両側縁に係合する
第１係合溝３２が形成されるとともに、その第１係合溝
３２と離隔した位置にはこの第１の係合溝３２と溝方向
が９０°違う第２係合溝３３が形成されている。テーパ
孔３４は工具ポット３１の中心に形成され、このテーパ
孔３４に工具２５のホルダーＨが着脱可能に嵌挿され
る。また、工具ポット３１の端部には４ヶ所より中心に
向ってばね付勢された４コのロックボール３１ａが取付
けられ、工具２５が工具ポット３１に挿入されたとき、
図５に示すようにホルダーＨ先端のプルスタッドＨａの
部分にて前記ロックボール３１ａにより抜け止め係止さ
れている。また、工具ポット３１には後述する工具ロー
ダＬのフック部材５６に係脱するピン３５が突設されて
いる。

【００４６】図１及び図４に示すように、昇降体３６は
前記フレーム２６の後部、すなわち、主工具マガジン２
９を介して交換アーム２７の反対側にガイドレール３７
を介して案内支持され、図示しない昇降用モータにより
ボールねじ３８を介して昇降動作される。この昇降体３
６上には工具収容部材４１が取り付けられていて、昇降
体３６の昇降により工具収容部材４１が補助工具マガジ
ン５８の所要の保持部としての保持溝６０に対向され
る。そして、図１に実線で示すように、昇降体３６が最
上方位置に移動されたとき、この工具収容部材４１が主
工具マガジン２９とほぼ水平線上に配置されるようにな
っている。

【００４７】図４、図６〜図８に示すように、前記工具
収容部材４１は、下部レール４２ａと側部レール４２ｂ
とよりなる収容板４２と、その収容板４２より後方にお
いて、工具ポット３１の後部側面に嵌合する上下方向の
溝４３ａを形成したシフト部材４３とから構成され、そ
のシフト部材４３は昇降体３６に固定されたシフト用シ
リンダ３９のピストンロッド３９ａに連結されている。
常時ピストンロッド３９ａは縮退位置にあり、このとき
シフト部材４３は図４のように、収容板４２と同じ位置
にあり、この状態でシフト部材４３の溝４３ａと収容板
４２の各レール４２ａ，４２ｂとで、工具２５が嵌挿さ
れた工具ポット３１を第１係合溝３２と下部の第２係合
溝３３と工具ポット３１の後部にて係合収容するための
収容部４６が形成される。このときの収容部４６は上方
が開放され、主工具マガジン２９の保持溝３０に対して
と同様にして前記工具ローダＬのフック部材５６による
工具ポット３１の脱着を可能としている。また、シフト
用シリンダ３９によってピストンロッド３９ａを伸縮動
作することによって補助工具マガジン５８の保持溝６０
との間で工具ポット３１の入替えを可能としている。

【００４８】図１〜図３に示すように、工具ローダＬを
構成する移動体４７は前記最上方位置の工具収容部材４
１に対する工具受け渡し位置Ｐ１と工具交換アーム２７
に対応する工具交換位置Ｐ３との間においてボールねじ
４８およびガイドレール８０を介してフレーム２６上に
前後方向に直線移動可能に支持されている。ボールねじ
４８はフレーム２６上に回転可能に支持され、このボー
ルねじ４８が移動用モータ４９にて回転されることによ
り、移動体４７が前後方向に移動される。

【００４９】工具ローダＬを構成する回動体５０は前記
移動体４７上に回動可能に支持され、その一部には係合
ピン５１が突設されている。カム溝５２はボールねじ４
８に沿って延びるようにフレーム２６上に形成され、工
具交換アーム２７と対応する側の一端部には湾曲部５２
ａが形成されている。そして、このカム溝５２には回動
体５０上の係合ピン５１が係合され、移動体４７が工具
交換位置Ｐ３と対応する一端部側に移動されたとき、湾
曲部５２ａの作用により、係合ピン５１を介して回動体
５０に図２の反時計方向の回動力が生起される。

【００５０】図１、図３、図４及び図６に示すように、
前記フック部材５６とともに工具把持部を構成する一対
の把持アーム５３は前記回動体５０に垂設され、移動体
４７の移動方向に所定の間隔をおいて配置されている。
そして、移動体４７が主工具マガジン２９の各保持溝３
０または工具収容部材４１の収容部４６と対応する位置
に移動されたとき、各保持溝３０または収容部４６に保
持された工具ポット３１の第１係合溝３２に対して、こ
の把持アーム５３が上方から対応配置される。

【００５１】受け渡し用シリンダ５４は前記回動体５０
上に配設されている。フック部材５６は受け渡し用シリ
ンダ５４のピストンロッド５５に固定され、その前面に
は前後方向に延びる係合溝５７が形成されている。そし
て、シリンダ５４によりフック部材５６が下方位置に配
置された状態で、移動体４７が主工具マガジン２９の各
保持溝３０または工具収容部材４１の収容部４６と対応
する位置に移動されたとき、工具ポット３１上のピン３
５がフック部材５６の係合溝５７に進入して係合され
る。その後、受け渡し用シリンダ５４にてフック部材５
６が上昇されることにより、工具ポット３１が保持溝３
０または収容部４６から抜き取られて、把持アーム５３
間に挿入把持される。

【００５２】また、工具ローダＬがこの工具ポット３１
を把持した状態で、移動体４７の移動により主工具マガ
ジン２９の保持溝３０または工具収容部材４１の収容部
４６と対応する位置に移動された後、受け渡し用シリン
ダ５４にてフック部材５６が下降されることにより、工
具ポット３１が保持溝３０または収容部４６に嵌挿保持
される。その後、工具ローダＬが移動体４７の移動によ
り保持溝３０または収容部４６と対応する位置から離間
移動されることにより、工具ポット３１のピン３５がフ
ック部材５６の係合溝５７から離脱される。

【００５３】さらに、工具ローダＬがフック部材５６に
て工具ポット３１を把持した状態で、移動体４７の移動
により工具交換位置Ｐ３と対応する前進位置に移動され
たときには、前記のように係合ピン５１とカム溝５２の
湾曲部５２ａとの係合により、工具ローダＬの回動体５
０が図２の反時計方向に回動される。これにより、工具
２５はその軸線が主軸２４の軸線方向と合致した工具交
換位置Ｐ３に位置される。次いで、図１に示す工具交換
アーム２７の進退動作と回転動作により、主軸２４と工
具ローダＬの工具ポット３１との間で、工具２５が同時
に脱着交換される。その後、工具ローダＬが移動体４７
の移動により後方位置に復帰すると、カム溝５２の作用
により、工具ローダＬ上の工具２５はその軸線が横向き
になるように回動体５０とともに回動される。

【００５４】図１、図６、図７及び図８に示すように、
工具入替位置Ｐ２において、縦長平板状の補助工具マガ
ジン５８は前記工具収容部材４１と対応するように、ブ
ラケット５９を介してベース２１上に配設され、工具収
容部材４１の移動方向に沿って上下方向に延びている。
複数の保持部としての保持溝６０は補助工具マガジン５
８の一側縁に上下に延びる直線上に主工具マガジン２９
の保持溝３０と略同一ピッチで配列形成され、それぞれ
同一方向の前方に向かって開口されている。この補助工
具マガジン５８の各保持溝６０には、工具２５が、工具
ポット３１の第２係合溝３３との係合により保持されて
いる。

【００５５】そして、この補助工具マガジン５８の保持
溝６０に保持された工具２５を取り出す場合には、シフ
ト用シリンダ３９によりピストンロッド３９ａを伸長さ
せシフト部材４３を収容部４６に対応する位置から補助
工具マガジン５８の保持溝６０に対応する位置に移動さ
せた後、前記昇降体３６がボールねじ３８によって補助
工具マガジン５８の所定の保持溝６０と対応する位置に
下降される。このとき、図７及び図８に示すように、シ
フト部材４３はその保持溝６０内の工具ポット３１の後
部に対しシフト方向に係合する。この状態で、シフト用
シリンダ３９によりピストンロッド３９ａが縮退され、
シフト部材４３が保持溝６０から工具収容部材４１のレ
ール４２ａに案内されて前方に移動され工具収容部材４
１の収容部４６に受け渡される。

【００５６】また、昇降体３６が最上方位置に移動され
た状態で、工具ローダＬのフック部材５６上から工具収
容部材４１の収容部４６に受け渡された工具２５を、補
助工具マガジン５８の保持溝６０に格納する場合には、
昇降体３６が空の保持溝６０と対応する位置まで下降さ
れる。この状態で、シフト用シリンダ３９によりシフト
部材４３が工具ポット３１を嵌合した状態でレール４２
ａ、保持溝６０に案内されて後方に移動され、工具２５
を嵌挿した工具ポット３１が、工具収容部材４１の収容
部４６から補助工具マガジン５８の保持溝６０に受け渡
される。この状態からさらに昇降体３６の移動によって
次の取出すべき工具２５を保持した保持溝６０に対応し
て工具収容部材４１を移動し、その保持溝６０内の工具
ポット３１にシフト部材４３を係合させ、その位置で、
工具ポット３１をつかんだままシフト部材４３を収容部
４６へ移動させることで、工具収容部材４１は次の工具
２５を補助工具マガジン５８から受け取ることができ
る。

【００５７】図１及び図９に示すように、複数のセンサ
６１は前記主工具マガジン２９の各保持溝３０に保持さ
れた工具２５の先端と対応するように、フレーム２６上
に所定間隔おきで配設されている。すなわち、複数の取
付板６２はフレーム２６の上面に、長孔６３を介してね
じ６４により、工具２５の軸線方向へ位置調節可能に取
り付けられている。また、前記センサ６１は各取付板６
２に貫通された状態で、一対のナット６５により工具２
５の軸線と直交する方向へ位置調節可能に固定されてい
る。

【００５８】このため、図９に示すように、主工具マガ
ジン２９の各保持溝３０に保持された工具２５の長さ及
び太さが異なる場合でも、その長さ及び太さに応じて、
取付板６２の取付位置及びセンサ６１の取付位置を予め
調節することができる。よって、センサ６１の先端検出
部を工具２５の先端外周から所定間隔をおいた位置に正
確に対向配置することができる。

【００５９】そして、加工機械Ｍの運転時に、主工具マ
ガジン２９の各保持溝３０に保持された工具２５が折損
等により短くなっていたり、各保持溝３０に工具２５が
正確に保持されていなかったりした異常発生時には、そ
の状態が対応するセンサ６１により検出される。また、
このセンサ６１からの検出信号に基づいて、工具２５の
交換予告或いは警告が出されるようになっている。

【００６０】図１に示すように、カバー６６は工具交換
装置のほぼ全体を覆うように、前記ベース２１上に装着
されている。入替用窓６７は補助工具マガジン５８と対
応するように、カバー６６の前面に形成され、この入替
用窓６７を通して、補助工具マガジン５８の各保持溝６
０に対し、新旧の工具２５を入れ替えるようになってい
る。

【００６１】発光ダイオードよりなる複数の表示ランプ
６８は、前記補助工具マガジン５８の各保持溝６０に対
応するように、カバー６６の前面に配設されている。そ
して、これらの表示ランプ６８は、例えば、対応する保
持溝６０に新しい工具２５が収容されている場合には青
色に点灯され、保持溝６０に使用後の古い工具２５が収
容されている場合には赤色に点灯され、保持溝６０が空
になっている場合には黄色に点灯される。

【００６２】次に、前記のように構成された工具交換装
置について図１および図１２ないし図１４に基づいて各
種動作を説明する。

【００６３】さて、この工具交換装置を備えた加工機械
においては、フック部材５６を支持した工具ローダＬが
移動体４７によって、工具受け渡し位置Ｐ１から主工具
マガジン２９と工具交換位置Ｐ３との対応位置間で直線
的に移動される。

【００６４】（１） 通常ＡＴＣ（自動工具交換）動作
…図１２ 図１２において、工具交換アーム２７によるＡＴＣ動作
によって工具交換位置Ｐ３に待機している工具ローダＬ
に把持された工具ポット３１と主軸２４との間で工具交
換が行われ、使用後の工具２５を受取った工具ローダＬ
は、移動体４７の直線移動とともに回動体５０が工具交
換位置Ｐ３から主工具マガジン２９側へ向きを変えてさ
らに直線移動し主工具マガジン２９の空の保持溝３０に
対向する位置へ移動される。（〈１〉、〈２〉） この位置で工具ローダＬはフック部材５６が伸長し保持
溝３０内へ工具ポット３１を収納させる。（〈３〉）こ
の状態から移動体４７の移動とともにフック部材５６は
各保持溝３０内の工具ポット３１のピン３５をすり抜け
て工具ローダＬは次に使用される工具２５に対応する保
持溝３０に位置決めされる。（〈４〉） そして、この位置でフック部材５６が縮退され工具ロー
ダＬは保持溝３０内の工具ポット３１をそのピン３５を
把持した状態で保持溝３０から取出す。（〈５〉）その
後工具ローダＬは移動体４７の直線移動によって再び工
具交換位置Ｐ３へ移動され、次使用工具２５を保持した
状態で工具交換アーム２７による次のＡＴＣ動作まで待
機する。（〈６〉、 〈７〉） （２） 工具取替動作（マニュアル指令）…図１３
（ａ）及び（ｂ） 加工機械の運転中に、主工具マガジン２９に収納されて
いる工具２５の中に工具破損が検出されたり、また予定
使用回数または時間を経過して新工具との取替えを必要
とした場合、交換予告や警報が出され、これに基づい
て、例えば作業者によって取替指令を行うことにより、
工具取替動作が割込まれる。

【００６５】図１３（ａ）において、次使用工具２５を
保持して工具交換位置Ｐ３で待機している工具ローダＬ
は工具取替のために呼び出され、まず、主工具マガジン
２９へ戻され、空の保持溝３０に対し工具ポット３１を
返却する。（〈１〉、〈２〉、〈３〉）この位置から工
具ローダＬは工具取替すべき旧工具２５に対する保持溝
３０へ移動し、この保持溝３０内の工具ポット３１を保
持溝３０から取出し、工具受け渡し位置Ｐ１へ移動す
る。（〈４〉、〈５〉、〈６〉）そして、この位置で待
機している空の工具収容部材４１の収容部４６に対し工
具ポット３１を払い出す。（〈７〉）この後、工具ロー
ダＬは移動体４７の直線移動とともに主工具マガジン２
９の保持溝３０へ移動され、収容部４６内の工具ポット
３１のピン３５との係合が解かれる。工具ローダＬはそ
の位置で待機する。（〈８〉） この後、工具収容部材４１は昇降体３６とともに補助工
具マガジン５８の空の保持溝６０に対応する位置へ下降
され、その位置より図８、図９に示すようにシフト用シ
リンダ３０によって工具収容部材４１の収容部４６から
工具ポット３１が補助工具マガジン５８の保持溝６０へ
移載される。工具収容部材４１は続いて昇降体３６とと
もに補助工具マガジン５８内の対応する新工具２５が収
容された保持溝６０へ移動され、この位置で再びシフト
用シリンダ３９によって新工具２５が工具ポット３１ご
と工具収容部材４１の収容部４６へ収容される。その
後、工具収容部材４１は昇降体３６とともに上昇され、
工具受け渡し位置Ｐ１に対応する位置へ戻る。図１３
（ｂ）において、工具受け渡し位置Ｐ１に対し新工具２
５をもった工具収容部材４１が位置したことが検知され
ると、次に、工具ローダＬがその工具ポット３１を受け
取りに再び直線移動して工具受け渡し位置Ｐ１の工具収
容部材４１の工具ポット３１のピン３５に係合する。
（〈９〉） そして、フック部材５６の縮退動作によって工具ローダ
Ｌは工具収容部材４１から工具ポット３１を取り出し、
主工具マガジン２９の先程取出した空の保持溝３０に対
応する位置へ移動され、この位置より新工具２５を保持
した工具ポット３１を保持溝３０へ収納させる。（〈１
０〉、〈１１〉、〈１２〉） これにより、新旧工具２５の取替動作が完了し、続い
て、工具ローダＬは工具取替えのための呼び出しによっ
て主工具マガジン２９に一旦返却された次使用工具２５
の位置へ移動され、次使用工具２５を保持した工具ポッ
ト３１を取り出して再び工具交換位置Ｐ３へ移動し、Ａ
ＴＣ動作のために待機する。（〈１３〉、〈１４〉、
〈１５〉、〈１６〉） （３） 工具取替動作（自動）Ｉ…図１４（ａ）及び
（ｂ） 次のＡＴＣにて主軸２４に装着されて加工を行うべき次
使用工具２５が主工具マガジン２９内においてセンサ６
１によって工具破損状態であることが検出されたり、ま
た予定使用回数または時間を経過して新工具との取替え
を必要としているような交換予告が出された場合、第１
の交換指令が出され、図１４（ａ）及び（ｂ）で示す取
り込み優先の交換動作が自動的に行われる。

【００６６】ＡＴＣ指令に基づく次工具呼び出し信号に
よって工具収容部材４１は補助工具マガジン５８内の交
換すべき所定の新工具２５の収容された保持溝６０へ移
動し、ここで新工具２５を受け取った後、上昇し、工具
受け渡し位置Ｐ１に対応する位置へ移動して、待機す
る。

【００６７】一方、図１４（ａ）において、ＡＴＣ直
後、使用後の工具２５を受取った工具ローダＬは、工具
交換位置Ｐ３から主工具マガジン２９へ戻され、空の保
持溝３０に対し工具ポット３１を返却する。（〈１〉、
〈２〉、〈３〉） 工具受け渡し位置Ｐ１に対し工具収容部材４１が新工具
２５をもって待機していることが検知されると、工具ロ
ーダＬはその位置から移動体４７による直線移動して工
具受け渡し位置Ｐ１での工具収容部材４１内の工具ポッ
ト３１のピン３５に係合する。（〈４〉） そして、この工具受け渡し位置Ｐ１において、フック部
材５６の縮退動作によって工具ローダＬは工具収容部材
４１から工具ポット３１を取り出す。（〈５〉）その
後、すぐに工具ローダＬは移動体４７による直線移動に
よってその工具ポット３１を直接工具交換位置Ｐ３へ搬
入する。（〈６〉、〈７〉）そして、この工具交換位置
Ｐ３において工具交換アーム２７によってＡＴＣ動作が
行われると、図１４（ｂ）において、使用後の工具２５
を受取った工具ローダＬは主工具マガジン２９へ戻さ
れ、空の保持溝３０に対し工具ポット３１を返却する。
（〈８〉、〈９〉、〈１０〉）この位置から工具ローダ
Ｌは前記新工具２５に対する旧工具２５の収納された保
持溝３０へ移動し、旧工具２５を取出して、工具受け渡
し位置Ｐ１へ移動する。（〈１１〉、〈１２〉、〈１
３〉）そして、この位置で待機している空の工具収容部
材４１に対し、工具ポット３１を払い出す。（〈１
４〉） この後、工具ローダＬは移動体４７の直線移動によって
主工具マガジン２９の次使用工具２５を収納した保持溝
３０へ移動する。（〈１５〉）この位置にて、工具ロー
ダＬは次使用工具２５の工具ポット３１を取り出して、
工具交換位置Ｐ３へ移動し、次のＡＴＣ動作まで待機す
る。（〈１６〉、〈１７〉、〈１８〉） 一方、旧工具２５を受け取った工具収容部材４１は、補
助工具マガジン５８へ移動し、旧工具２５に対応する空
の保持溝６０へ旧工具２５を返却する。このとき、対応
する表示ランプ６８は旧工具２５を示す赤色に点灯す
る。作業者は適宜時に、この旧工具２５を取出して修理
或いは新工具２５との入替えを行えばよい。

【００６８】尚、現在使用している工具２５が折れたり
して、補助工具マガジン５８からの新工具２５とすぐに
交換する必要がある場合には、図１４（ａ）と同様な工
具ローダＬの動きによって新工具２５を工具受け渡し位
置Ｐ１の工具収容部材４１から直ちに工具交換位置Ｐ３
へもっていくことができ、短時間で工具交換がなされる
ことになる。

【００６９】（４） 工具取替動作（自動）II…図１５
（ａ）及び（ｂ） 主工具マガジン２９に設けられたセンサ６１からの工具
異常の検出信号或いは各工具２５について使用予定回数
または時間が経過して新工具との取替えを必要としてい
るような交換予告が出され、かつその工具２５による加
工がまだ次の加工にすぐには使用されないとき、第２の
交換指令が出され図１５（ａ）及び（ｂ）で示す払い出
し優先の交換動作が行われる。

【００７０】図１５（ａ）において、ＡＴＣ直後、使用
後の工具２５を受取った工具ローダＬは、工具交換位置
Ｐ３から主工具マガジン２９へ戻され、空の保持溝３０
に対し工具ポット３１を返却する。（〈１〉、〈２〉、
〈３〉）この位置より工具ローダＬは移動体４７の直線
移動とともに取替えるべき旧工具２５の収容された工具
ポット３１の位置へ移動され、その工具ポット３１のピ
ン３５に係合する。（＜４＞） そして、フック部材５６の縮退動作によって工具ローダ
Ｌは主工具マガジン２９の保持溝３０から旧工具２５を
取り出し、移動体４７による直線移動によって工具受け
渡し位置Ｐ１へ移動する。（〈５〉、〈６〉）そして、
この位置で待機している空の工具収容部材４１に対し、
旧工具２５を工具ポット３１ごと払い出す。（〈７〉）
この後、工具ローダＬは主工具マガジン２５の次使用工
具２５を収納した保持溝３０へ移動し、次使用工具２５
の工具ポット３１を取り出して、工具交換位置Ｐ３へ移
動し、次のＡＴＣ動作まで待機する。（〈８〉、
〈９〉、〈１０〉、〈１１〉） 工具収容部材４１は、工具ローダＬから旧工具２５を受
け取ると、昇降体３６によって補助工具マガジン５８の
空の保持溝６０に対応する位置へ移動し、旧工具２５を
返却する。このとき、対応する表示ランプ６８は旧工具
２５を示す赤色に点灯する。

【００７１】続いて、工具収容部材４１は取替えるべき
旧工具２５に対応する新工具２５を収容している保持溝
６０へ移動し、その保持溝６０より新工具２５を工具ポ
ット３１とともに取り出し、工具受け渡し位置Ｐ１へ戻
って、待機する。以降は通常ＡＴＣ動作が行われる。

【００７２】次に、図１５（ｂ）において、工具交換位
置Ｐ３にて次のＡＴＣ動作が終了すると、使用後の工具
２５を受け取った工具ローダＬは、工具交換位置Ｐ３か
ら主工具マガジン２９へ戻って、空の保持溝３０に対
し、工具ポット３１を返却する。（〈１〉、〈２〉、
〈３〉）ここで、工具受け渡し位置Ｐ１に工具収容部材
４１が新工具２５をもって待機していることが検知され
ると、工具ローダＬはその位置から移動体４７による直
線移動して工具受け渡し位置Ｐ１の工具収容部材４１内
の工具ポット３１のピン３５に係合する。（〈４〉） そして、フック部材５６の縮退動作によって工具ローダ
Ｌは工具収容部材４１から工具ポット３１を取り出す。
（〈５〉） 次に、工具ローダＬは主工具マガジン２９の先程旧工具
２５を取り出して空になった保持溝３０に対応する位置
へ移動し、この位置で保持溝３０に対し、新工具２５の
工具ポット３１を収納させ、新工具２５の取り込みを完
了する。（〈６〉、〈７〉） その後、工具ローダＬは次使用工具２５を収納した保持
溝３０へ移動し、次使用工具２５の工具ポット３１を取
り出して、工具交換位置Ｐ３へ移動し、次のＡＴＣ動作
まで待機する。（〈８〉、〈９〉、〈１０〉、〈１
１〉） 以上のような動作が、工具取替えのための検出信号に基
づく第２の交換指令によって繰り返し行われ、主工具マ
ガジン２９内の工具２５を常に使用可能な工具２５に自
動的に入替えておく。

【００７３】前記の第１実施形態によって期待できる効
果について、以下に記載する。

【００７４】（ａ） この実施形態の工具交換装置にお
いては、工具ローダＬが主工具マガジン２９を経由せず
に、工具交換アーム２７に対する工具交換位置Ｐ３と工
具収容部材４１との間で直接移動することができる。従
って、加工工程においてすぐに新工具が必要な場合など
には、従来とは異なり、工具マガジンの割り出し動作等
を介在させることなく、工具収容部材４１から工具交換
位置Ｐ３へ新工具２５を直ちに搬入できるとともに、新
旧工具２５の入れ替えを短時間に行うことができるた
め、加工効率が大幅に向上される。

【００７５】（ｂ） 直線的な主工具マガジン２９を用
いたことにより、工具マガジンの割り出し機構も要らず
装置全体を小型化することができ、加工機械Ｍの小さな
空きスペースにも簡単に装設することができる。

【００７６】（ｃ） 工具交換アーム２７と主工具マガ
ジン２９と工具収容部材４１との各相互間における工具
２５の受け渡しを、１つの工具ローダＬにより行うこと
ができるため、工具２５の搬送構造が簡単で、製造コス
トを低減することができる。

【００７７】（ｄ） 主工具マガジン２９の保持溝３０
を等ピッチとすることにより、工具マガジンの構成及び
工具ローダＬの送り制御が簡単になる。また、保持溝３
０のピッチを異にし、工具２５の大きさに合わせた間隔
で保持溝３０を形成することにより、大きな工具２５を
保持する場合に、その両隣の保持溝３０が使用不能にな
るということがなく、保持される工具２５の間隔を最小
にでる。したがって、工具２５の収納効率が向上して、
多くの工具２５を収納できるとともに、工具選択のため
の工具ローダＬの移動ストロークを小さくでき、工具交
換に要する時間をさらに短くできる。

【００７８】（ｅ） 工具収容部材４１が主工具マガジ
ン２９を介して工具交換アーム２７の反対側に配置され
ているため、工具交換アーム２７、主工具マガジン２
９、工具収容部材４１が前後方向にほぼ直線上に列設さ
れる。従って、これらの機構を整然と配置して、加工機
械Ｍ全体の大型化を抑制できるとともに、作業者による
新旧工具の差替え位置が加工部から離隔した後部位置に
なるため、クーラント等で汚れることなく作業を容易に
行うことができる。

【００７９】（ｆ） 工具交換アーム２７と主工具マガ
ジン２９と工具収容部材４１との各相互間で、１つの工
具ローダＬにより工具２５の脱着を行うようになってい
る。このため、工具２５の搬送構造が簡単で、製造コス
トを低減することができる。

【００８０】（ｇ） 工具収容部材４１に対応して補助
工具マガジン５８が配設され、その側縁に複数の保持溝
６０が形成されている。従って、この補助工具マガジン
５８の各保持溝６０に新しい工具２５を予め保持してお
くことにより、工具２５が損耗等により使用不能になっ
た場合に、補助工具マガジン５８上の新しい工具２５と
容易かつ自動的に入れ替えることができる。このため、
その都度作業者が取替えるべき新しい工具を取付け取外
しする作業が要らず、作業効率のよいものとなる。

【００８１】（ｈ） 主工具マガジン２９の各保持溝３
０に対応して、複数のセンサ６１が配設されている。こ
のため、各保持溝３０に保持された工具２５が損耗等に
より使用不能になったり、各保持溝３０に工具２５が正
確に保持されていなかったりした異常発生時には、その
状態を容易に検出して、速やかに工具２５の入れ替えを
行うことができる。

【００８２】（ｉ） 主工具マガジン２９の各保持溝３
０に保持された工具２５の長さ及び太さに応じて、各セ
ンサ６１の取付位置を予め調節設定できるようになって
いる。このため、外周に複数の保持溝を形成した円板状
の工具マガジンの所定割り出し位置に対応して、１つの
センサを配設した従来構成とは異なり、工具が所定割り
出し位置に配置されるごとに、その工具の長さ及び太さ
に応じてセンサの位置を移動調節するための調節機構を
装備する必要がない。従って、検出機構の構成を簡略化
することができて、製造コストを低減することができ
る。

【００８３】（ｊ） 補助工具マガジン５８の各保持溝
６０に対応して、複数の表示ランプ６８が配設され、各
保持溝６０内の工具２５の状態を保持するようになって
いる。このため、各保持溝６０内に保持された工具２５
が、新しいものであるか古いものであるか、あるいは、
保持溝６０が空になっているかを容易に認識することが
できる。

【００８４】（第２実施形態）次に、この発明の第２実
施形態を、図１０に基づいて説明する。

【００８５】さて、この実施形態の工具交換装置では、
前記第１実施形態における補助工具マガジン５８が省略
されている。また、工具収容部材７１はフレーム２６の
側部にガイドレール７２を介して昇降可能に支持され、
その上面には２つの収容部としての収容溝７３が形成さ
れている。そして、この工具収容部材７１は、常には図
１０に実線で示す上方の工具受け渡し位置Ｐ１に移動さ
れて、主工具マガジン２９とほぼ一線上に配置され、必
要に応じて手動操作により、ガイドレール７２に沿って
鎖線で示す下方の工具入替位置Ｐ２に移動配置できるよ
うになっている。

【００８６】すなわち、例えば、図１０で示すように、
工具収容部材７１にはハンドル７６が左右方向に揺動自
在に取付けられ、工具収容部材２６を昇降および位置ロ
ックさせる際に操作される。このハンドル７６の中間部
はフレーム２６に固定した上下方向のガイドレール７２
に対し固定された位置決め用のカム板７７のコ字状カム
溝７８に係合されている。そして、このカム溝７８の上
下２位置の水平方向の溝部分にハンドル７６を倒して係
合させたとき、工具収容部材７１が上部の工具受け渡し
位置Ｐ１と下部の工具入替位置Ｐ２とにそれぞれ位置ロ
ックされるようになっている。尚、工具収容部材７１に
は図示しないがフレーム２６に軸支されたプーリに巻回
したワイヤが連結され、このワイヤの先端に吊下げたウ
エイトによって、工具２５を含む工具収容部材２６の重
量が相殺されて、工具収容部材２６を手動により容易に
昇降動できるようになっている。そして、工具ローダＬ
は前記した第１実施形態と同様、工具受け渡し位置Ｐ１
での工具収容部材７１の収容溝７３に対応する位置（こ
こでは２位置）と、主工具マガジン２９の複数の保持溝
３０に対応する位置と、工具交換アーム２７に対応する
工具交換位置Ｐ３との間を直線往復移動できるようにな
っている。

【００８７】次に、この第２実施形態の動作を説明す
る。この実施形態の工具交換装置においては、作業者が
工具収容部材７１を上方の工具受け渡し位置Ｐ１から下
方の工具入替位置Ｐ２に離間移動させて、その工具収容
部材７１の収容溝７３に交換予告に基づいて取替えるべ
き工具２５に対応する２本の新工具２５を予め同時に入
れ替えておくことができる。このため、主工具マガジン
２９が加工機械Ｍの上部の高い位置に装設されていて、
工具受け渡し位置Ｐ１が高い位置にある場合でも、工具
入替位置Ｐ２を作業し易い低い位置に設定して、工具収
容部材７１の収容溝７３に対し、工具２５を容易に入れ
替えることができるものである。

【００８８】通常ＡＴＣ動作およびマニュアル指令によ
る工具取替動作における工具ローダＬの動きは、前述し
た第１実施形態の図１２および図１３（ａ）、（ｂ）に
基づく説明と同様であるため、説明を省略する。ただ
し、図１３（ａ）及び（ｂ）における〈６〉、〈９〉の
移動時、工具収容部材２６の２つの収容溝７３のうち
〈６〉についてはいずれか空の収容溝７３へ、〈９〉に
ついては所要の新工具２５を収容している方の収容溝７
３へ工具ローダＬが移動されるようになっている。

【００８９】一方、主工具マガジン２９に収容されてい
る工具２５が折れていたり、使用予定回数または時間が
経過していて、工具２５を新工具２５と取替える必要が
生じているような場合、その検出信号に基づいて、表示
装置７９により作業者に工具２５の新旧交換時期等の交
換予告が出される。

【００９０】これにより、交換予告された工具２５の取
替動作が行われる。図１６（ａ）において、ＡＴＣ直
後、使用後の工具２５を受取った工具ローダＬは、工具
交換位置Ｐ３から主工具マガジン２９へ戻され、空の保
持溝３０に対し工具ポット３１を返却する。（〈１〉、
〈２〉、〈３〉）この位置より工具ローダＬは移動体４
７の直線移動とともに、取替えるべき旧工具２５の収容
された工具ポット３１の位置へ移動され、その工具ポッ
ト３１のピン３５に係合する。（〈４〉） そして、フック部材５６の縮退動作によって工具ローダ
Ｌは主工具マガジン２９の保持溝３０から旧工具２５を
取り出し、移動体４７による直線移動によって工具受け
渡し位置Ｐ１へ移動する。（〈５〉、〈６〉）そして、
この位置で待機している工具収容部材４１の空いている
側の収容溝７１に対し、旧工具２５を工具ポット３１ご
と払い出す。（〈７〉）この後、工具ローダＬは主工具
マガジン２５の次使用工具２５を保持した保持溝３０へ
移動し、そこから工具ポット３１を取り出して、工具交
換位置Ｐ３へ移動し、次のＡＴＣ動作まで待機する。
（〈８〉、〈９〉、〈１０〉、〈１１〉） この間に、作業者は工具収容部材４１に旧工具２５が払
い出されたことを確認すると、ハンドル３２によって工
具収容部材７２を下方へ移動させ、工具入替位置Ｐ２へ
位置決めする。この位置で、旧工具２５を抜き取り、こ
の工具２５に対応する新工具２５を差し込んで、再びハ
ンドル３２によって工具収容部材７２を上方へ移動さ
せ、工具受け渡し位置Ｐ１に待機させておく。以降は通
常ＡＴＣ動作が行われる。

【００９１】次に、この新工具２５がまだ次の加工には
すぐに使用されないとき、図１６（ｂ）の動作により新
工具２５の取込みが行われる。図１６（ｂ）において、
工具交換位置Ｐ３にて次のＡＴＣ動作が終了すると、使
用後の工具２５を受け取った工具ローダＬは、工具交換
位置Ｐ３から主工具マガジン２９へ戻って、空の保持溝
３０に対し、工具ポット３１を返却する。（〈１〉、
〈２〉、〈３〉）ここで、工具受け渡し位置Ｐ１に工具
収容部材４１のいずれかの収容溝７３が新工具２５をも
って待機していることが検知されると、工具ローダＬは
その位置から移動体４７により直線移動して、工具受け
渡し位置Ｐ１での検知された収容溝７３における新工具
２５を保持した工具ポット３１のピン３５に係合する。
（〈４〉） そして、フック部材５６の縮退動作によって工具ローダ
Ｌは工具収容部材４１から工具ポット３１を取り出す。
（〈５〉） 次に、工具ローダＬは主工具マガジン２９の先程旧工具
２５を取り出して空になった保持溝２０に対応する位置
へ移動し、この位置で保持溝３０に対し、新工具２５の
工具ポット３１を収納させ、新工具２５の取り込みを完
了する。（〈６〉、〈７〉） 一方、図１６（ａ）において説明した旧工具２５の払い
出しの後、差し替えた新工具２５が次工程ですぐに使用
される場合には、図１６（ｃ）のように、ＡＴＣ直後、
図１６（ｂ）における〈１〉、〈２〉、〈３〉、
〈４〉、〈５〉と同様にして、工具ローダＬは使用後工
具２５を主工具マガジン２９へ戻した後、工具収容部材
５６の新工具２５を取り出す（〈１〉、〈２〉、
〈３〉、〈４〉、〈５〉）が、その後すぐに、工具ロー
ダＬは移動体４７による直線移動によって新工具２５を
直接工具交換位置Ｐ３へ搬入する。（〈６〉、〈７〉） これによって、次のＡＴＣ動作により、この新工具２５
が主軸２４に装着され、新工具２５による加工が行われ
る。

【００９２】また、この第２実施形態の工具交換装置に
おいては、図１６（ａ）の動作が終了後、作業者が工具
入替位置Ｐ２に不在で、払い出された旧工具２５が工具
収容部材５６から抜き取られず、工具受け渡し位置Ｐ１
に置かれたままであるにもかかわらず、次のＡＴＣ動作
が行われて、払い出されている旧工具２５に対応する新
工具２５を使用しての次加工工程が待っていた場合に、
交換装置は新工具２５の差し替えがなされていないこと
を検知すると、図１６（ｄ）で示す動作に自動的に移行
する。

【００９３】すなわち、工具収容部材７１へ払い出され
ていた旧工具２５を再び取り出して、工具交換位置Ｐ３
へ搬入し、加工を止めることなくとりあえずその旧工具
２５を次加工に間に合せようとするものである。

【００９４】図１６（ｄ）において、ＡＴＣ直後の使用
後工具２５を主工具マガジン２９の空の保持溝３０へ戻
すとすぐに、工具ローダＬは工具収容部材４１へ移動
し、そこに収容されたままの旧工具２５を取出し
（〈５〉）、その後直接工具交換位置Ｐ３へ搬入する。
（〈６〉、〈７〉） これによって、工具収容部材７１に対し作業者による新
旧工具２５の入替え作業がなされないでいた場合にも、
旧工具２５の使用が許せる限り、払い出された旧工具２
５をまた機械に戻して使用するようになっているため、
加工をストップさせることなく、加工運転を続行させる
ことができる。

【００９５】このようにして、払い出し優先の工具取替
動作が行われ、作業者は、払い出された旧工具２５を確
認してからそれに対応する新工具２５と入替えることに
なるため、違った工具２５の差替えをするようなことが
防止される。

【００９６】そして、この実施形態においても、この工
具収容部材７１に収容した工具２５を、主工具マガジン
２９を介さずに直接工具交換位置Ｐ３へ搬入することが
でき、新たな工具２５が加工にすぐに必要な場合、短時
間で工具交換を行うことができる。

【００９７】また、この実施形態の工具交換装置におい
ては、工具収容部材７１の収容溝７３を２コ設けている
ため、次に交換すべき予告された工具２５に対する新工
具２５をも同時に収容しておくことができ、その分作業
者はその場所から離れていることができ、作業性のよい
ものとなる。尚、収容溝７３は１コでも３コ以上でもよ
い。

【００９８】２コ以上の収容溝７３を設けた場合には、
前述のようにいずれも新旧工具２５の入れ替えを行える
ようにする他、一方の収容溝７３を旧工具２５の払い出
し用に、他方を新工具２５の差し込み用に専用に設定し
ておくこともできる。この場合には、工具ローダＬの移
動送りを払い出しと取り込みに応じてそれぞれの停止位
置が決まるため制御が簡単になるとともに、作業者にと
っても旧工具２５の抜き取り忘れや新工具２５の差し込
み忘れ等がなく、確実な作業が行える。

【００９９】さらに、主工具マガジン２９の工具収容部
材７１に一番近い端部の保持溝３０を仮置き用の保持溝
３０Ａとして設定する使用方法もある。例えば、次ＡＴ
Ｃ動作のために工具ローダＬが次工具２５を持って工具
交換位置Ｐ３で待機している時間内に主工具マガジン２
９内の工具２５の新旧入れ替えが必要なとき、作業者が
工具収容部材７１に取り替えるべき新工具２５を収容さ
せることで、工具ローダＬによって主工具マガジン２９
内の工具２５の新旧入れ替えを自動的に効率よく行うこ
とができる。その場合の動作を、図１７（ａ）により説
明する。

【０１００】図１７（ａ）において、次使用工具２５を
保持して工具交換位置Ｐ３で待機している工具ローダＬ
は工具取替のために呼び出され、まず、主工具マガジン
２９へ戻され、空の保持溝３０に対し工具ポット３１を
返却する。（〈１〉、〈２〉、〈３〉）この位置から工
具ローダＬは工具取替すべき旧工具２５に対する保持溝
３０へ移動し、この保持溝３０内の工具ポット３１を保
持溝３０から取出し、仮置き用の保持溝３０Ａに対向す
る位置へ移動する。（〈４〉、〈５〉、〈６〉）そし
て、この位置で仮置き用の保持溝３０Ａに対し工具ポッ
ト３１を仮置きする。（〈７〉）この後、工具ローダＬ
は移動体４７の直線移動とともに工具収容部材７１の収
容溝７３へ移動され、保持溝３０Ａ内の工具ポット３１
のピン３５との係合が解かれ、収容溝７３内の新工具２
５を保持した工具ポット３１のピン３５に係合する。
（＜８＞）次いで工具ローダＬは上昇して収容溝７３か
ら工具ポット３１を取り出し、主工具マガジン２９側へ
移動して先に取り出して空きになった主工具マガジン２
９の保持溝３０に対し工具ポット３１を取り込む。（＜
９＞、＜１０＞、＜１１＞）この後、すぐに工具ローダ
Ｌは仮置き用の保持溝３０Ａへ移動し、旧工具を保持し
た工具ポット３１を仮置き用の保持溝３０Ａから取り出
して工具受け渡し位置Ｐ１へ移動し、工具収容部材７１
の収容溝７３へ払い出す。（〈１２〉、＜１３＞、＜１
４＞、＜１５＞）工具ローダＬは、その位置から先ほど
主工具マガジン２９に一旦返却された次使用工具２５の
位置へ移動され、次使用工具２５を保持した工具ポット
３１を取り出して再び工具交換位置Ｐ３へ移動し、ＡＴ
Ｃ動作のために待機する。（〈１６〉、〈１７〉、〈１
８〉、〈１９〉）この動作によれば、図１３で説明した
動作に比較し、工具ローダＬが途中での待機時間がなく
効率的に交換動作を行うことができる。

【０１０１】また、図１７（ｂ）（ｃ）の動作も可能で
ある。例えば、次ＡＴＣ動作のために工具ローダＬが次
工具２５を持って工具交換位置Ｐ３で待機している時間
内に主工具マガジン２９内の工具２５のチェックや修理
が必要なとき、工具収容部材７１に新工具２５が準備さ
れているにも拘らず、工具ローダＬによって主工具マガ
ジン２９内の工具２５の出し入れを自動的に行うことが
できる。

【０１０２】図１７（ｂ）において、次使用工具２５を
保持して工具交換位置Ｐ３で待機している工具ローダＬ
は工具チェックのために呼び出され、まず、主工具マガ
ジン２９へ戻され、空の保持溝３０に対し工具ポット３
１を返却する。（〈１〉、〈２〉、〈３〉）この位置か
ら工具ローダＬは工具収容部材７１の収容溝７３へ移動
し、収容溝７３内の新工具２５を保持した工具ポット３
１を取り出して仮置き用の保持溝３０Ａへ一旦仮置きす
る。（＜４＞、＜５＞、＜６＞、＜７＞）次に、工具ロ
ーダＬは、チェックすべき旧工具２５に対する保持溝３
０へ移動し、この保持溝３０内の工具ポット３１を保持
溝３０から取出して工具受け渡し位置Ｐ１へ移動し、工
具収容部材７１の収容溝７３へ払い出す。（＜８＞、＜
９＞、＜１０＞、＜１１＞）払い出し後、工具ローダＬ
は収容溝７３内の工具ポット３１から抜け出て主工具マ
ガジン２９内にて待機する。（＜１２＞） この状態にて、作業者は工具収容部材７１を工具入替位
置Ｐ２に移動させるなどして工具２５をチェックまたは
修理する。図１７（ｃ）は、チェック後の工具２５を工
具収容部材７１に再び収容し、工具受け渡し位置Ｐ１に
戻した後の動作を示す。

【０１０３】図１７（ｃ）において、待機中の工具ロー
ダＬは、工具取り込み指令によって、移動体４７の直線
移動とともに工具収容部材７１の収容溝７３へ移動さ
れ、収容溝７３内のチェック後工具２５を保持した工具
ポット３１のピン３５に係合する。（＜１３＞）次いで
工具ローダＬは上昇して収容溝７３から工具ポット３１
を取り出し、主工具マガジン２９側へ移動してもとの保
持溝３０に対し工具ポット３１を取り込む。（＜１４
＞、＜１５＞、＜１６＞）この後、すぐに工具ローダＬ
は仮置き用の保持溝３０Ａへ移動し、新工具２５を保持
した工具ポット３１を仮置き用の保持溝３０Ａから取り
出して、工具収容部材７１の収容溝７３へ戻す。（〈１
７〉、＜１８＞、＜１９＞、＜２０＞）工具ローダＬ
は、その位置から先ほど主工具マガジン２９に一旦返却
された次使用工具２５の位置へ移動され、次使用工具２
５を保持した工具ポット３１を取り出して再び工具交換
位置Ｐ３へ移動し、ＡＴＣ動作のために待機する。
（〈２１〉、〈２２〉、〈２３〉、〈２４〉） （第３
実施形態）次に、この発明の第３実施形態を、図１１に
基づいて説明する。

【０１０４】さて、この実施形態の工具交換装置におい
ても、前記第２実施形態と同様に、補助工具マガジン５
８が省略されている。また、主工具マガジン２９は上下
方向に所定間隔をおいて２段分配設され、それらの上側
縁には複数の保持溝３０が例えば所定ピッチで配列形成
されている。

【０１０５】さらに、工具収容部材７１はフレーム２６
の側部にガイドレール７２を介して昇降可能に支持さ
れ、その上面には１つの収容溝７３が形成されている。
そして、この工具収容部材７１は、第２実施形態と同様
に、常には上方の工具受け渡し位置Ｐ１に移動されて、
下段の主工具マガジン２９とほぼ一線上に配置され、必
要に応じて手動操作により、下方の工具入替位置Ｐ２に
移動配置できるようになっている。

【０１０６】一方、工具ローダＬの移動体４７は工具収
容部材７１と主工具マガジン２９と工具交換アーム２７
に対する工具交換位置Ｐ３との対応位置間で直線移動さ
れ、この移動体４７上には、上下切換用シリンダ７４が
配設されている。切換板７５は切換用シリンダ７４のピ
ストンロッドに取り付けられ、この切換板７５上に回動
体５０が回動可能に支持されている。そして、前記第１
実施形態と同様に、この回動体５０上に把持アーム５３
及び受け渡し用シリンダ５４が配設され、その受け渡し
用シリンダ５４のピストンロッドにフック部材５６が固
定されている。これにより、工具ローダＬは工具収容部
材７１に対応する工具受け渡し位置Ｐ１と主工具マガジ
ン２９の上下２段の各保持溝３０に対応する位置及び工
具交換位置Ｐ３へと適宜経路を選択して移動できるよう
になっている。

【０１０７】さらに、この実施形態においては、工具交
換位置Ｐ３と工具交換アーム２７の把持部２８の高さが
ちがっているため、工具交換位置Ｐ３からさらに下方へ
所定量移動させた位置で工具交換を行っている。

【０１０８】従って、この実施形態の工具交換装置にお
いては、上下２段の主工具マガジン２９の各保持溝３０
に、多種類の工具２５を容易に保持することができ、そ
れらの工具２５を順に交換使用して各種の加工を行うこ
とができる。この主工具マガジン２９の保持溝３０に対
する工具２５の脱着時には、工具ローダＬが、切換用シ
リンダ７４により所定段の主工具マガジン２９と対応す
る高さ位置に移動配置された状態で、所定の保持溝３０
と対応する位置まで直線移動される。

【０１０９】そして、この状態で受け渡し用シリンダ５
４によりフック部材５６が昇降されて、各保持溝３０に
対し工具２５が脱着される。このため、主工具マガジン
２９に多種類の工具２５を保持するように構成した工具
交換装置においても、工具交換アーム２７と主工具マガ
ジン２９と工具収容部材４１との各相互間で、工具２５
を円滑に脱着することができる。しかも、工具収容部材
４１に収容した工具２５を主工具マガジン２９を介さず
に直接工具交換位置Ｐ３へ搬入することができるため、
主工具マガジン２９にない新たな工具２５或いは主工具
マガジン２９内の旧工具２５に対応する新工具２５によ
る加工を行う場合に、短時間で主軸２４との間で工具交
換が可能となる。

【０１１０】（第４実施形態）次に、この発明の第４実
施形態を、図１８〜図２０に基づいて説明する。

【０１１１】この実施形態は、第１実施形態、第２実施
形態または第３実施形態に示すいずれの構成を用いても
実施できるものであり、各実施形態と対応する同一構造
のものは同一符号を付して、その説明を省略する。

【０１１２】図１８は本発明の工具交換装置を備えた加
工機械Ｍを上方から見た平面図である。主工具マガジン
２９及び工具収容部材７１（または４１）を工具交換位
置Ｐ３での工具軸線ｌに対し両側に線対称となるように
平行に一対配置し、前記工具軸線ｌ上を１個の工具ロー
ダＬが移動して両側の主工具マガジン２９及び工具収容
部材７１に対し選択的に工具２５の受け渡しを行うよう
にしたものである。

【０１１３】前記第１〜第３実施形態においては、工具
ローダＬによる工具の姿勢変更機構を図２で示すように
回動体５０上の係合ピン５１とフレーム２６上のカム溝
５２によって構成し、その湾曲部５２ａの作用により、
工具ローダＬの移動とともに主工具マガジン２９端から
工具交換位置Ｐ３間で工具２５の向きを変更させてい
た。これに代えて、本実施形態では、図１９及び図２０
で示すような姿勢変更機構を工具ローダＬ上に設け、工
具ローダＬの回動体５０を両側における主工具マガジン
２９及び工具収容部材７１と工具交換位置Ｐ３にそれぞ
れ対応するように１８０度の範囲で回動可能としてい
る。

【０１１４】図１９及び図２０において、工具ローダＬ
の移動体４７は主工具マガジン２９の長手方向に平行な
一対のガイドレール８０に沿って、移動用モータ４９に
よってボールねじ４８を介し移動される。この移動体４
７上の支軸４７ａを中心に回動体５０が回転自在に設け
られ、この支軸４７ａに固定ギヤ８１が同心的に固定さ
れている。回動体５０には工具把持アーム５３及びフッ
ク部材５６でなる工具把持部が設けられている他、一側
においてモータ取付プレート８２がボルト等により固定
され、このプレート８２上に姿勢変更用のモータ８３が
取り付けられている。そして、このモータ８３のモータ
軸８３ａには、前記固定ギヤ８１と噛み合う小径ギヤ８
４が取り付けられている。モータ８３の駆動によって小
径ギヤ８４が回転され、固定ギヤ８１との噛合を介して
固定ギヤ８１の周りを旋回することになる。これにより
回動体５０が支軸４７ａを中心に回動される。すなわ
ち、モータ８３の制御により、一方の主工具マガジン２
９側から工具交換位置Ｐ３への移動時には９０度、また
工具交換位置Ｐ３から他方の主工具マガジン２９へさら
に９０度、或いは一方の主工具マガジン２９側から他方
の主工具マガジン２９側へは１８０度の動きで工具２５
の向きを１８０度の範囲で正逆方向に自由に変更させる
ことができる。

【０１１５】また、本実施形態では図２０において、第
１〜第３実施形態における受け渡し用のシリンダ５４を
回動体５０に固定した支持アーム８５により水平状態に
支持し、そのピストンロッド５５を支持アーム８５の基
部に支持した揺動アーム８６に回動自在に連結して、こ
の揺動アーム８６の他端にフック部材５６を回動自在に
連結することにより、フック部材５６の上下動駆動機構
を構成している。尚、回動体５０には取付アーム８７を
介して一対の把持アーム５３が固定され、この把持アー
ム５３に沿ってフック部材５６が上下移動される。

【０１１６】さらに、図１８及び図２０に示すように、
フレーム２６の両側面には工具交換位置Ｐ３における工
具軸線ｌに対し線対称位置にそれぞれマガジン取付部８
８及び工具収容部材支持部８９が形成され、マガジン取
付部８８には主工具マガジン２９がボルト等によって着
脱自在に取り付けられ、工具収容部材支持部８９には工
具収容部材７１を案内支持するガイドレール７２（また
は３７）や移動機構等がボルト等によって着脱自在に取
り付けられている。すなわち、必要に応じ、両側或いは
いずれか一側に主工具マガジン２９及び工具収容部材７
１を選択配置して使用することを可能としている。

【０１１７】したがって主工具マガジン２９等を両側配
置することによって、主工具マガジン２９の全長を延ば
すことなく保持する工具数を倍増でき、多種の加工に対
応できるものとなる。しかも、１つの工具ローダＬによ
りいずれの側の主工具マガジン２９及び工具収容部材７
１に対しても工具２５の移送、受け渡しが容易にでき、
各側専用の工具ローダＬを設ける必要がない。

【０１１８】また、例えば図２１で示すように複数台の
加工機械Ｍを配列して加工ラインを構成するような場
合、加工機械Ｍへの主工具マガジン２９及び工具収容部
材７１の取り付け側をワークＷの流れ方向Ｆに対し全て
下流側に統一させるなどワークチェックや工具交換等の
ための作業者の動きに都合の良い側に設けることがで
き、レイアウト上或いは作業上の要求に容易に対応でき
るものである。

【０１１９】なお、この発明は、次のように変更して具
体化することも可能である。

【０１２０】（１） 前記第１実施形態の工具交換装置
において、主工具マガジン２９を第３実施形態のように
複数段配設すること。

【０１２１】（２） 前記第２実施形態の工具交換装置
において、工具収容部材７１に３つ以上の複数の収容部
としての収容溝７３を形成すること。

【０１２２】（３） 前記第３実施形態の工具交換装置
において、主工具マガジン２９を３段以上の複数段配設
すること。

【０１２３】（４） 前記第１実施形態、第２実施形態
または第３実施形態の工具交換装置において、係合ピン
５１とカム溝５２とでなる姿勢変更機構を、第４実施形
態で示すモータ８３とギヤ８４、８１とでなる姿勢変更
機構に変更すること。

【０１２４】（５） 前記第１実施形態、第２実施形態
または第３実施形態の工具交換装置において、フック部
材５６の駆動機構を第４実施形態で示す揺動アーム８６
等でなるリンク機構に変更すること。

【０１２５】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るため、次のような効果を奏する。

【０１２６】請求項１に記載の発明によれば、工具交換
位置、工具マガジンの各保持部及び工具収容部材が略一
直線上に整然と配置され、これらに沿って１つの工具ロ
ーダが迅速に移動でき、工具が工具交換アームと工具マ
ガジンとの間、工具マガジンと工具収容部材との間、工
具収容部材と工具交換アームとの間で短時間で交換され
る。これにより、加工中でも、工具マガジンへの工具の
取り替えが可能となる。しかも、工具収容部材に収容さ
れた工具が、工具マガジンを経由することなく、工具交
換アームに対して工具を直接搬入出することができて、
工具の入れ替えを短時間に行うことができ、作業効率の
向上に寄与できる。

【０１２７】直線的な工具マガジンを用いたことによ
り、工具マガジンの割り出し機構も要らず装置全体を小
型化することができ、加工機械のフレーム上方の小さな
空きスペースにも簡単に装設することができる。

【０１２８】また、この発明によれば、工具交換アーム
と工具マガジンと工具収容部材との各相互間における工
具の受け渡しを、１つの工具ローダにより行うことがで
きるため、工具の搬送構造が簡単で、製造コストを低減
することができる。又、工具マガジンが加工機械の上方
の高い位置に装設され、工具ローダが高い位置でも、工
具収容部材を受け渡し位置からさらに低い位置に移動し
て工具の入れ替え作業をし易い低い位置にて行うことが
できる。

【０１２９】請求項２に記載の発明によれば、工具マガ
ジンの各保持部全てに対応する新しい工具を補助工具マ
ガジンに予め保持しておくことができ、工具収容部材に
対し補助工具マガジンから自動的に工具の入れ替えが行
える。

【０１３０】

【０１３１】

【０１３２】

【０１３３】

【０１３４】

【０１３５】

【０１３６】

【０１３７】

【０１３８】

【０１３９】

【０１４０】

【０１４１】

【０１４２】

【０１４３】

【０１４４】

【０１４５】

【０１４６】

【０１４７】

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の工具交換装置の第１実施形態を示
す正面図。

【図２】 その工具交換装置の要部平面図。

【図３】 工具ローダを拡大して示す部分正面図。

【図４】 工具収容部材を拡大して示す部分正面図。

【図５】 主工具マガジンに収納状態の工具ポットを示
す平面図。

【図６】 工具収容部材に収納状態の工具ポットを示す
側面図。

【図７】 補助工具マガジンと工具収容部材との間の工
具ポットの受け渡し動作を示す正面図。

【図８】 同じく補助工具マガジンと工具収容部材との
間の工具ポットの受け渡し動作を示す背面図。

【図９】 工具検出用センサの配設構成を示す部分斜視
図。

【図１０】 この発明の工具交換装置の第２実施形態を
示す正面図。

【図１１】 この発明の工具交換装置の第３実施形態を
示す正面図。

【図１２】 第１実施形態の自動工具交換動作に関する
説明図。

【図１３】 第１実施形態のマニュアル指令による工具
交換動作に関する説明図。

【図１４】 第１実施形態の取り込み優先の工具交換動
作に関する説明図。

【図１５】 第１実施形態の払い出し優先の工具交換動
作に関する説明図。

【図１６】 第２実施形態の工具交換動作に関する説明
図。

【図１７】 第２実施形態のさらに他の工具交換動作に
関する説明図。

【図１８】 この発明の工具交換装置の第４実施形態を
示す平面図。

【図１９】 第４実施形態の工具ローダを示す平面図。

【図２０】 図１９の矢印Ａ方向から見た一部破断側面
図。

【図２１】 第４実施形態の工具交換装置を備えた加工
機械を複数台配列した場合の平面図。

【符号の説明】

２４…主軸、２５…工具、２７…工具交換アーム、２９
…工具マガジンとしての主工具マガジン、３０…保持部
としての保持溝、３０Ａ…仮置き用の保持溝、３１…工
具ポット、３２…第１係合溝、３３…第２係合溝、３５
…ピン、３６…昇降体、４１…工具収容部材、４６…収
容部、４７…移動体、４９…移動用モータ、５０…回動
体、５１、５２…姿勢変更機構を構成する係合ピンとカ
ム溝、５３…工具把持部を構成する把持アーム、５４…
受け渡し用シリンダ、５６…工具把持部を構成するフッ
ク部材、５８…補助工具マガジン、６０…保持部として
の保持溝、６１…センサ、７１…工具収容部材、７３…
収容部としての収容溝、８１、８３、８４…姿勢変更機
構を構成する固定ギヤとモータと小径ギヤ、８８…マガ
ジン取付部、８９…工具収容部材取付部、Ｌ…工具ロー
ダ、Ｍ…加工機械、Ｐ１…工具受け渡し位置、Ｐ２…工
具入替位置、Ｐ３…工具交換位置、ｌ…工具交換位置Ｐ
３での工具軸線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−32238（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−226241（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−741（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−113740（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23Q 3/155 B23Q 3/157 B23Q 17/09

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸と、複数の保持部を有する工具マガ
   ジンと、この工具マガジンの１つの保持部から工具交換
   位置に取り出された工具と前記主軸上の工具とを交換す
   る工具交換アームとを備えた工具交換装置において、フレームの上方に固定された 前記工具マガジンには各保
   持部が一方向に開口した状態で直線上に配列され、この
   工具マガジンの一端側に前記工具交換位置、他端側に工
   具マガジンに対し取り替えるべき工具を収容する工具収
   容部材を配置し、前記工具交換位置と工具マガジンの各
   保持部に対応する位置と前記工具収容部材の位置との間
   を移動して工具交換アームと工具マガジンの保持部と工
   具収容部材との間で工具の受け渡しを行う工具ローダを
   設け、 前記工具収容部材は工具ローダとの間で工具の受け渡し
   をする位置と、そこから離れた工具入替位置との間を移
   動可能に構成し、 前記工具入替位置から移動して工具収容部材に保持され
   た工具を、前記工具ローダにより取り出して前記工具マ
   ガジンを介さないで直接前記主軸上の工具と工具交換位
   置において交換可能にした ことを特徴とする工具交換装
   置。
2. 【請求項２】 前記工具入替位置に対応して、工具を保
   持するための複数の保持部を有する補助工具マガジンを
   配設し、工具収容部材を補助工具マガジンの各保持部と
   対応する位置に移動させて、工具収容部材と補助工具マ
   ガジンの各保持部との間で工具を入れ替えるようにした
   請求項１記載の工具交換装置。