JP6006622B2 - 工具交換装置および工具交換方法 - Google Patents

Description

本発明は、工具マガジンに保持された工具を交換するための工具交換装置および工具交換方法に関する。

マシニングセンタの工具マガジンに保持された工具を、新しい工具に交換するための工具交換装置としては、カバー内に配置された円板状の工具マガジンに保持された工具ポットを把持する把持部材と、把持部材を進退させるシリンダと、を備えているものがある（例えば、特許文献１参照）。

前記した工具交換装置では、交換対象の工具が取り付けられた工具ポットを把持部材に把持させ、シリンダによって把持部材を移動させることで、工具ポットおよび工具を主軸の可動領域外に移動させることができる。そして、工具ポットおよび工具を主軸の可動領域外に移動させた後に、作業者は、カバーの扉を開けて、カバー内で工具ポットから工具を取り外し、新しい工具を工具ポットに取り付けている。

特許第３３２４８９７号公報

前記した従来の工具交換装置では、工具マガジンの各保持具に工具ポットが保持されている必要があり、工具マガジンの構成が複雑になるという問題がある。
なお、加工室内で主軸から直接工具を交換する場合には、工具の交換時に加工を停止しなければならないという問題がある。
また、加工室内に工具を交換するための装置を配置した場合には、加工スペースが小さくなるため、加工室内に切粉が溜まり易くなるという問題がある。

本発明は、前記した問題を解決し、工具を交換するときの作業性を向上させるとともに、加工室内に切粉を溜まり難くすることができ、さらに、工具マガジンの構成を簡素化することができる工具交換装置および工具交換方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、工具マガジンに保持された工具を交換するための工具交換装置であって、前記工具に着脱自在な工具ポットと、前記工具マガジンに保持された前記工具に、前記工具ポットを着脱させる工具ポット着脱装置と、加工室の外部に設けられた工具交換領域と前記工具マガジンとの間で前記工具ポットを往復動させる工具搬送装置と、を備えている。前記工具搬送装置は、前記工具マガジンと前記工具交換領域の上部との間に延設されたスライドレールと、前記工具交換領域において前記工具ポットを保持する工具ポット保持部材と、前記工具ポット保持部材を昇降させる昇降装置と、を備えている。前記工具ポットは、前記スライドレールに沿ってスライド可能であり、前記工具ポット保持部材は、前記工具交換領域の上部において前記スライドレールに連通し、前記スライドレールと前記工具ポット保持部材との間で前記工具ポットが移動可能となるように構成されている。

また、前記課題を解決するため、本発明は、工具マガジンに保持された工具を、工具交換装置を用いて交換する工具交換方法である。前記工具交換装置は、前記工具に着脱自在な工具ポットと、前記工具マガジンに保持された前記工具に、前記工具ポットを着脱させる工具ポット着脱装置と、加工室の外部に設けられた工具交換領域と前記工具マガジンとの間で前記工具ポットを往復動させる工具搬送装置と、を備えている。前記工具搬送装置は、前記工具マガジンと前記工具交換領域の上部との間に延設されたスライドレールと、前記工具交換領域において前記工具ポットを保持する工具ポット保持部材と、前記工具ポット保持部材を昇降させる昇降装置と、を備えている。前記工具ポットは、前記スライドレールに沿ってスライド可能であり、前記工具ポット保持部材は、前記工具交換領域の上部において前記スライドレールに連通し、前記スライドレールと前記工具ポット保持部材との間で前記工具ポットが移動可能となるように構成されている。そして、前記工具マガジンに保持された前記工具に、前記工具ポット着脱装置によって前記工具ポットを取り付ける段階と、前記工具ポットおよび前記工具を、前記工具搬送装置によって前記工具交換領域に移動させる段階と、前記工具交換領域において前記工具ポットから前記工具を取り外し、他の工具を前記工具ポットに取り付ける段階と、前記工具ポットおよび前記他の工具を、前記工具搬送装置によって前記工具マガジンに移動させ、前記他の工具を前記工具マガジンに保持させる段階と、前記工具ポット着脱装置によって、前記他の工具から前記工具ポットを取り外す段階と、を備えている。

本発明では、工具ポットに工具を取り付け、工具ポットを移動させることで、工具交換領域と工具マガジンとの間で工具を移動させることができる。そして、加工室の外部に設けられた工具交換領域に工具を移動させて、他の工具に交換することができるため、工具を交換するときの作業性を向上させるとともに、加工中に工具を交換することができる。
また、加工室の外部に工具交換領域を設けることで、加工室内の加工スペースが大きくなるため、加工室内に切粉を溜まり難くすることができる。
また、一つの工具ポットを工具交換領域と工具マガジンとの間で往復動させており、工具マガジンに工具ポットを保持させておく必要がないため、工具マガジンの構成を簡素化することができる。

前記工具搬送装置が、前記工具交換領域において前記工具ポットを保持する工具ポット保持部材と、前記工具ポット保持部材を昇降させる昇降装置と、を備えているため、作業者が作業し易い低い位置で工具を交換することができる。

前記工具搬送装置は、前記工具交換領域において前記工具を保持し、前記工具を前記工具ポットに着脱する方向に移動可能な工具保持部材を備え、前記工具保持部材には、前記工具交換領域に設けられた位置決め部材および前記工具に係脱自在な工具着脱用レバーが設けられており、前記工具着脱用レバーを前記工具に係合させると、前記工具着脱用レバーが前記位置決め部材から離脱するように構成してもよい。

工具を主軸に取り付けるときには、工具の軸回りの位相を所定の位相に合わせる必要がある。そのため、工具を工具マガジンに保持させるときに、工具を所定の位相に合わせておく必要がある。前記した構成では、工具着脱用レバーが工具に係合し、工具の軸回りの位相が固定されると、工具保持部材が移動可能となる。したがって、新しい工具を所定の位相で工具マガジンに保持させることができる。

前記工具搬送装置は、前記工具交換領域において前記工具ポット保持部材および前記工具保持部材に係脱自在なロック部材を備え、前記ロック部材を前記工具ポット保持部材に係合させると、前記ロック部材が前記工具保持部材から離脱するように構成してもよい。

この構成では、ロック部材が工具ポット保持部材に係合して、工具交換領域内に工具ポット保持部材が固定されると、工具保持部材が可動状態となり、工具保持部材を移動させて工具を工具ポットから取り外すことができるため、工具を交換するときの安全性を高めることができる。

本発明の工具交換装置および工具交換方法では、加工室の外部に設けられた工具交換領域に工具を移動させて、他の工具に交換することができるため、工具を交換するときの作業性を向上させるとともに、加工中に工具を交換することができる。また、加工室内の加工スペースが大きくなるため、加工室内に切粉を溜まり難くすることができる。また、工具マガジンに工具ポットを保持させておく必要がないため、工具マガジンの構成を簡素化することができる。

本実施形態の工具交換装置を示した全体斜視図である。 本実施形態の工具搬送装置を示した図で、工具マガジンに保持された工具に工具ポットが取り付けられた状態の正面図である。 本実施形態の工具ポット着脱装置を示した図で、（ａ）は工具に工具ポットを取り付ける前の状態の側面図、（ｂ）は工具に工具ポットが取り付けられた状態の側面図である。 本実施形態の工具搬送装置を示した図で、工具ポットが工具ポット保持部材に保持された状態の正面図である。 本実施形態の工具搬送装置を示した図で、工具ポットが工具ポット保持部材に保持された状態の側面図である。 本実施形態の工具搬送装置を示した図で、工具が工具保持部材に保持された状態の正面図である。 本実施形態の工具搬送装置を示した図で、工具が工具保持部材に保持された状態の側面図である。 本実施形態の工具搬送装置を示した図で、（ａ）はロック部材が通常時の位置に配置された状態の平面断面図、（ｂ）はロック部材を右側に移動させた状態の平面断面図である。 本実施形態の工具搬送装置を示した図で、（ａ）は解除用レバーが工具ポットから離間している状態の平面断面図、（ｂ）は解除用レバーを工具ポットに当接させた状態の平面断面図である。 本実施形態の工具交換装置を示した図で、（ａ）は工具着脱用レバーが通常時の位置に配置された状態の正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 本実施形態の工具交換装置を示した図で、（ａ）は工具着脱用レバーを右側に移動させた状態の正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は工具着脱用レバーを前方に移動させた状態の平面断面図、（ｄ）は工具着脱用レバーを位置決め部材の前部に係合させた状態の平面断面図である。 本実施形態の工具搬送装置を示した図で、工具ポットを工具から取り外した状態の側面図である。

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態では、マシニングセンタの工具マガジンに保持された工具を、新しい工具に交換するための工具交換装置について説明する。

本実施形態の工具交換装置１０が適用されるマシニングセンタ１は、図１に示すように、主軸２が水平に配置された横型のマシニングセンタである。主軸２およびテーブル等から構成される加工部は、加工室カバー３に覆われており、加工室カバー３内に加工室４が形成されている。

また、加工室カバー３の上部には、工具マガジン７が収容されたマガジンカバー８が設けられており、マガジンカバー８内にマガジン収容室９が形成されている。なお、マガジンカバー８と加工室カバー３との間には、図示しないシャッターが設けられており、シャッターが開閉することで、マガジン収容室９と加工室４とを連通させることができる。

加工室カバー３の右側面３ａおよびマガジンカバー８の右側面８ａには、箱状の交換室カバー５が取り付けられており、交換室カバー５内に工具交換室６が形成されている。マガジンカバー８の右側面８ａの上部には、マガジン収容室９と工具交換室６とを連通させる連通口８ｂが形成されている（図２および図５参照）。

交換室カバー５の右側面５ａの下部には、図５に示すように、開口部５ｂが形成されている。工具交換室６内において、開口部５ｂの横の領域は、作業者が工具Ｔを交換するための領域となっている（図７参照）。また、図２に示すように、開口部５ｂには交換用扉５ｃが開閉自在に取り付けられている。なお、開口部５ｂの縁部には、交換用扉５ｃの開閉を検知するセンサ（図示せず）が設けられている。

工具マガジン７は、図１に示すように、水平軸周りに回転自在な円板状のマガジン本体７ａを備えており、マガジン本体７ａの外周部には、工具Ｔを保持するための複数の保持具７ｂが形成されている。
保持具７ｂは、前後方向に開口するとともに、マガジン本体７ａの径方向に開口しており、保持具７ｂに対してマガジン本体７ａの径方向から工具Ｔが出入可能となっている。この保持具７ｂに対して工具Ｔは刃部Ｔ１が前側となる向きで保持される。

本実施形態のマシニングセンタ１は、工具マガジン７に対して主軸２が移動することで、工具マガジン７に保持された工具Ｔが、主軸２の先端部に取り付けられる構成となっている。したがって、工具マガジン７の保持具７ｂには工具Ｔのみが保持される。

工具交換装置１０は、工具Ｔに着脱自在な工具ポットＰと、工具マガジン７に保持された工具Ｔに工具ポットＰを着脱させる工具ポット着脱装置２０と、工具交換室６と工具マガジン７との間で工具ポットＰを往復動させる工具搬送装置３０と、を備えている。
本実施形態の工具交換装置１０は、一つの工具ポットＰをマガジン収容室９の内外に往復動させ、工具ポットＰに取り付けられた工具Ｔを、マガジン収容室９および加工室４の外部に設けられた工具交換室６（特許請求の範囲における「工具交換領域」）で交換するように構成されている。

工具ポット着脱装置２０は、マガジン収容室９内に配置され、工具マガジン７を支持するフレーム７ｃの上部に設けられており、マガジン本体７ａの外周部の右端に配置された保持具７ｂの後方となる位置に配置されている。

工具ポット着脱装置２０は、図３（ａ）に示すように、工具ポットＰの上下面に係合する上下の係合レール２１と、両係合レール２１を前後方向に移動させるシリンダ（図示せず）と、を備えている。
工具ポット着脱装置２０では、通常時は両係合レール２１の間に工具ポットＰが保持され、両係合レール２１が後側に配置されている。
そして、図３（ｂ）に示すように、両係合レール２１を前方に移動させ、工具ポットＰの装着穴Ｐ１に工具ＴのシャンクＴ２を挿入することで、工具マガジン７に保持された工具Ｔに、工具ポットＰを取り付けることができる。
なお、工具Ｔに工具ポットＰが取り付けられた状態では、両係合レール２１は後記する工具搬送装置３０のスライドレール４１（図２参照）に連結される。
また、工具ポット着脱装置２０では、工具Ｔに工具ポットＰが取り付けられた状態から、図３（ａ）に示すように、両係合レール２１を後方に移動させることで、工具Ｔから工具ポットＰを取り外すことができる。

工具搬送装置３０は、図１に示すように、工具交換室６と工具マガジン７との間で工具ポットＰを往復動させるガイド装置４０と、工具交換室６内で工具ポットＰを保持する工具ポット保持部材５０と、工具ポット保持部材５０を昇降させる昇降装置６０と、工具交換室６内で工具Ｔを保持する工具保持部材７０と、工具ポットＰによる工具Ｔの保持を解除するための解除用レバー８０と、工具ポット保持部材５０、解除用レバー８０および工具保持部材７０に係脱自在なロック部材９０と、を備えている。

ガイド装置４０は、工具マガジン７を支持するフレーム７ｃの上部に取り付けられており、図２に示すように、工具交換室６とマガジン収容室９との間に延設された上下のスライドレール４１と、両スライドレール４１に沿って工具ポットＰを移動させるスライド駆動装置４２と、を備えている。

両スライドレール４１は、左端部が両係合レール２１の右端部に連結する位置に配置されている。また、両スライドレール４１は、連通口８ｂに挿通されており、右端部は工具交換室６内に配置されている。
両係合レール２１の間に保持された工具ポットＰが、両係合レール２１から両スライドレール４１の間に移動して、両スライドレール４１の間で左右方向にスライド可能となっている。

スライド駆動装置４２は、工具ポットＰの上面に係合される駆動部４２ａと、両係合レール２１、両スライドレール４１および工具ポット保持部材５０の上方に左右方向に延設された駆動レール４２ｂと、を備えている。そして、図示しないモータやシリンダ等の駆動源によって、駆動部４２ａを駆動レール４２ｂに沿って左右方向に往復動させることで、工具ポットＰを工具交換室６とマガジン収容室９との間で往復動させることができる。

工具ポット保持部材５０は、工具交換室６内で昇降可能な部材であり、工具交換室６の上部に配置されたときには、両スライドレール４１の側方に配置される。
工具ポット保持部材５０の前端部には、左側に開口した工具ポット保持具５１が形成されている。工具ポット保持部材５０が工具交換室６の上部に配置されたときには、工具ポット保持具５１が両スライドレール４１の間に連通する。これにより、両スライドレール４１の間に保持された工具ポットＰが、工具ポット保持具５１内に移動可能となる（図４参照）。

昇降装置６０は、図５に示すように、マガジンカバー８の右側面８ａおよび加工室カバー３の右側面３ａに上端部から下端部に亘って延設された昇降レール６１と、工具ポット保持部材５０を昇降レール６１に沿って昇降させるための昇降駆動装置６２と、を備えている。昇降レール６１は、連通口８ｂの後方に配置され、工具ポット保持部材５０の後部が上下方向にスライド自在に取り付けられている。

昇降駆動装置６２は、筒体６３ａから上方に向けてロッド６３ｂが突出しているシリンダ６３と、ロッド６３ｂの上端部に設けられた回転体６４と、回転体６４に掛け渡されたチェーンやワイヤ等の線状部材６５と、を備え、線状部材６５の一端が工具ポット保持部材５０に取り付けられ、他端は加工室カバー３の右側面３ａに取り付けられている。

図５に示すように、ロッド６３ｂが最も伸長したときは、工具ポット保持部材５０は工具交換室６の上部に配置され、図２に示すように、工具ポット保持具５１が両スライドレール４１の間に連通する。
図７に示すように、ロッド６３ｂが収縮すると、工具ポット保持部材５０は昇降レール６１に沿って下降する。そして、ロッド６３ｂが最も収縮したときは、工具ポット保持部材５０は工具交換室６の下部に配置され、交換室カバー５の開口部５ｂを通じて、工具ポット保持部材５０が外部に露出した状態となる。

工具保持部材７０は、図５に示すように、工具交換室６の下部に配置され、加工室カバー３の右側面３ａに取り付けられたブラケット（図示せず）に支持されている。工具保持部材７０は、交換室カバー５の開口部５ｂを通じて外部に露出している。

工具保持部材７０の前端部には、図２に示すように、上向きに開口した略半円状の工具保持具７１が形成されている。図７に示すように、工具ポット保持部材５０が工具交換室６の下部に移動したときには、工具ポット保持部材５０に保持された工具ポットＰに取り付けられた工具Ｔが工具保持具７１に嵌め込まれ、工具Ｔと工具保持具７１とが前後方向に係合した状態となる。

工具保持部材７０は、加工室カバー３の右側面３ａに取り付けられたレール（図示せず）に沿って前後方向にスライド可能となっている。すなわち、工具保持部材７０は、工具ポットＰに対して工具Ｔを着脱する方向（前後方向）に移動可能となっている。

工具保持部材７０には、図５に示すように、工具保持部材７０を前後方向に移動させるときに、作業者が把持する把持部７６が形成された工具着脱用レバー７５が取り付けられている。工具着脱用レバー７５は、交換室カバー５の外部から開口部５ｂを通じて、作業者が操作可能となっている。

工具着脱用レバー７５は、図１０（ａ）に示すように、工具保持部材７０を貫通している支軸７５ａと、支軸７５ａの右端部に取り付けられた右側部７５ｂと、支軸７５ａの左端部に取り付けられた左側部７５ｃと、左側部７５ｃと工具保持部材７０との間に介設されたコイルばね７５ｄと、を有している。

工具着脱用レバー７５は、工具保持部材７０に対して左右方向にスライド自在であり、通常時はコイルばね７５ｄの弾発力によって左側に付勢されており、右側部７５ｂが工具保持部材７０の右側面７０ａに押し付けられている。

工具着脱用レバー７５の左側部７５ｃには、工具保持部材７０に保持された工具Ｔに係脱自在な位相決めピン７５ｅが形成されている。
位相決めピン７５ｅは、工具Ｔの外周面に形成された位相決め穴Ｔ３に左右方向から係脱するピンである。図１１（ａ）に示すように、位相決めピン７５ｅが工具Ｔの位相決め穴Ｔ３に係合されることで、工具Ｔの軸回りの位相が固定される。

工具着脱用レバー７５の右側部７５ｂには、図１０（ａ）に示すように、加工室カバー３の右側面３ａに取り付けられた位置決め部材７７に係脱自在な位置決めピン７５ｆが形成されている。
位置決めピン７５ｆは、図１０（ｂ）に示すように、位置決め部材７７に形成された前後の位置決め穴７７ａ，７７ｂのいずれかに左右方向から係脱するピンである。位置決めピン７５ｆが位置決め穴７７ａ，７７ｂに係合することで、工具着脱用レバー７５が工具交換室６内に固定される。

図１０（ａ）に示すように、工具着脱用レバー７５の右側部７５ｂが工具保持部材７０の右側面７０ａに押し付けられた状態では、位置決めピン７５ｆが位置決め穴７７ａ，７７ｂに係合し、位相決めピン７５ｅは工具Ｔの位相決め穴Ｔ３から離脱している。
図１１（ａ）に示すように、工具着脱用レバー７５を工具保持部材７０に対して右側に引き出すと、位置決めピン７５ｆが位置決め穴７７ａ，７７ｂから離脱し、工具保持部材７０が前後方向に移動可能となる。また、位相決めピン７５ｅが工具Ｔの位相決め穴Ｔ３に係合され、工具Ｔの軸回りの位相が所定の位相に固定される。
このように、本実施形態では、位相決めピン７５ｅが工具Ｔの位相決め穴Ｔ３に係合され、工具Ｔが所定の位相で工具保持部材７０に保持されていないと、工具保持部材７０を前後方向に移動させることができないように構成されている。

図１０（ｂ）に示すように、通常時は位置決めピン７５ｆが後側の位置決め穴７７ｂに係合している。この状態では、図７に示すように、工具保持部材７０に保持された工具Ｔが、工具ポット保持部材５０に保持された工具ポットＰに取り付けられている。
工具保持部材７０を前方に移動させ、図１１（ｄ）に示すように、位置決めピン７５ｆを前側の位置決め穴７７ａに係合させると、図１２に示すように、工具保持部材７０に保持された工具Ｔが、工具ポット保持部材５０に保持された工具ポットＰから取り外された状態で、工具保持部材７０が工具交換室６内に固定される。

解除用レバー８０は、図１に示すように、工具交換室６の下部に配置されており、交換室カバー５の外部から開口部５ｂを通じて、作業者が操作可能となっている。解除用レバー８０は、工具ポット保持部材５０に保持された工具ポットＰによる工具Ｔの保持を解除するための部材である。

解除用レバー８０は、図９（ａ）に示すように、工具交換室６内に設けられたブラケット（図示せず）に対して鉛直軸線周りに回動自在に支持されている回動ロッド８１と、回動ロッド８１の上端部に取り付けられた当接部材８２と、前後方向に軸線が配置され、後端部が回動ロッド８１の下端部に取り付けられた操作ロッド８３と、を備えている（図１参照）。
解除用レバー８０では、当接部材８２の回動半径よりも、操作ロッド８３の回動半径が大きく形成されている。また、操作ロッド８３は、後部に対して前部が上下方向に屈曲自在となっている。

図９（ａ）に示すように、通常時は、操作ロッド８３の軸方向が前後方向に配置され、工具ポットＰの後端面に設けられた解除ピンＰ２から当接部材８２が離間している。
図９（ｂ）に示すように、操作ロッド８３の前端部を右側に回動させ、回動ロッド８１を軸回りに回動させると、工具ポットＰの解除ピンＰ２に当接部材８２が当接し、解除ピンＰ２が押される。これにより、工具ポットＰによる工具Ｔの保持が解除され、工具Ｔを工具ポットＰに対して前方に移動させることで、工具Ｔを工具ポットＰから取り外すことができる。
なお、当接部材８２の回動半径よりも、操作ロッド８３の回動半径が大きいため、梃子の原理により、操作ロッド８３を回動させたときに、当接部材８２によって解除ピンＰ２を大きな力で押すことができる。

操作ロッド８３は、加工室カバー３の右側面３ａに突設されたブラケット８４に形成されたロッド位置決め溝８５に挿通されている。図９（ａ）に示すように、操作ロッド８３をロッド位置決め溝８５の左端部に係合させることで、当接部材８２が解除ピンＰ２に当接しない状態に固定することができる。また、図９（ｂ）に示すように、操作ロッド８３をロッド位置決め溝８５の右端部に係合させることで、当接部材８２が解除ピンＰ２を押している状態に固定することができる。

ロック部材９０は、図８（ａ）に示すように、工具交換室６内に設けられたブラケット９５に対して、左右方向にスライド自在に支持されている。ロック部材９０には、ブラケット９５に設けられたシリンダ９６のロッド９６ａが取り付けられており、ロッド９６ａの伸縮に伴ってロック部材９０が左右方向にスライドするように構成されている。

ロック部材９０には、工具ポット保持部材５０に係脱自在な第一ロックピン９１と、解除用レバー８０に係脱自在な第二ロックピン９２と、工具保持部材７０に係脱自在な第三ロックピン９３と、が形成されている。

第一ロックピン９１は、工具交換室６の下部に配置された工具ポット保持部材５０の穴部５２に左右方向から係脱するピンである。第二ロックピン９２は、解除用レバー８０の回動ロッド８１の穴部８１ａに左右方向から係脱するピンである。第三ロックピン９３は、工具保持部材７０の穴部７２に左右方向から係脱するピンである。

図８（ａ）に示すように、通常時は、第二ロックピン９２が解除用レバー８０に係合されるとともに、第三ロックピン９３が工具保持部材７０に係合しており、解除用レバー８０が回動不可であるとともに、工具保持部材７０はロック部材９０に固定されている。このとき、第一ロックピン９１は、工具ポット保持部材５０から離間しており、工具ポット保持部材５０は昇降可能となっている。

図８（ｂ）に示すように、ロック部材９０が右側に移動すると、第二ロックピン９２が解除用レバー８０から離脱するとともに、第三ロックピン９３が工具保持部材７０から離脱する。これにより、解除用レバー８０は回動可能になるとともに、ロック部材９０による工具保持部材７０の保持が解除される。このとき、第一ロックピン９１は、工具ポット保持部材５０に係合し、工具ポット保持部材５０はロック部材９０に固定される。

次に、前記した工具交換装置１０を用いて、工具マガジン７の工具Ｔを交換するための工具交換方法について説明する。なお、工具交換装置１０の各部の駆動は、図示しない制御装置によって制御される。

図１に示す工具マガジン７に保持された所定の工具Ｔが、磨耗や欠損により交換が必要であると検知装置（図示せず）によって判定された場合には、交換対象の工具Ｔが保持された保持具７ｂが、マガジン本体７ａの右端に配置されるように、マガジン本体７ａが回転し、図３（ａ）に示すように、交換対象の工具Ｔが工具ポット着脱装置２０の前方に配置される。

図３（ｂ）に示すように、工具ポット着脱装置２０の両係合レール２１が前方に移動することで、工具Ｔに工具ポットＰが取り付けられる。また、図２に示すように、両係合レール２１がガイド装置４０の両スライドレール４１に連結される。

図４に示すように、スライド駆動装置４２によって、工具ポットＰが両スライドレール４１に沿って移動し、工具ポットＰが工具ポット保持部材５０の工具ポット保持具５１に嵌め込まれる。これにより、工具ポットＰおよび工具Ｔがマガジン収容室９および加工室４の外部に配置される。

工具ポットＰが工具ポット保持部材５０に保持されると、図７に示すように、工具ポット保持部材５０は、昇降装置６０によって下降し、工具交換室６の下部に配置される。そして、図６に示すように、工具Ｔは工具保持部材７０の工具保持具７１に嵌め込まれる。

工具Ｔが工具保持部材７０に保持されると、図８（ｂ）に示すように、ロック部材９０が右側に移動する。これにより、第二ロックピン９２は解除用レバー８０から離脱するとともに、第三ロックピン９３は工具保持部材７０から離脱し、第一ロックピン９１は工具ポット保持部材５０に係合する。これにより、解除用レバー８０は回動可能になるとともに、ロック部材９０による工具保持部材７０の保持が解除される。また、工具ポット保持部材５０は工具交換室６内に固定される。

作業者は、交換用扉５ｃ（図６参照）を開けて、図９（ｂ）に示すように、解除用レバー８０の操作ロッド８３を右側（手前側）に回動させ、当接部材８２によって解除ピンＰ２を押し込むことで、工具ポットＰによる工具Ｔの保持を解除する。

また、作業者は、図１１（ａ）および（ｂ）に示すように、工具着脱用レバー７５を右側（手前側）に引き出し、位相決めピン７５ｅを工具Ｔの位相決め穴Ｔ３に係合させるとともに、位置決めピン７５ｆを後側の位置決め穴７７ｂから離脱させる。これにより、図１１（ｃ）に示すように、工具着脱用レバー７５が位置決め部材７７に対して前方に移動可能となる。
図１２に示すように、作業者が工具着脱用レバー７５の把持部７６を把持して、工具着脱用レバー７５および工具保持部材７０を、工具ポット保持部材５０に対して前方に移動させ、工具ポットＰから工具Ｔを取り外す。

図１１（ｄ）に示すように、作業者が工具着脱用レバー７５を左側に戻して、位置決めピン７５ｆを前側の位置決め穴７７ａに係合させると、工具着脱用レバー７５が位置決め部材７７に固定され、図１２に示すように、工具ポットＰから工具Ｔが取り外された状態で、工具保持部材７０が工具交換室６内に固定される。
このとき、図１０（ａ）に示すように、位相決めピン７５ｅは工具Ｔの位相決め穴Ｔ３から離脱しているため、工具保持部材７０から工具Ｔを取り外し可能となっている。

図１２に示すように、作業者は、交換室カバー５の開口部５ｂを通じて、工具保持部材７０から工具Ｔを取り外し、新しい工具Ｔを工具保持部材７０に保持させる。このとき、工具Ｔの軸回りの位相を、工具Ｔを主軸２（図１参照）に取り付けるときの位相に合わせる。本実施形態では、工具Ｔの位相決め穴Ｔ３の軸線方向が水平方向に配置されている状態が、工具Ｔを主軸２に取り付けるときの位相となっている。

図１１（ａ）に示すように、作業者が工具着脱用レバー７５を右側（手前側）に引き出すと、位相決めピン７５ｅが工具Ｔの位相決め穴Ｔ３に係合する。これにより、工具保持部材７０に保持された工具Ｔの軸回りの位相は、工具Ｔを主軸２（図１参照）に取り付けるときの位相に固定される。また、位置決めピン７５ｆが前側の位置決め穴７７ａから離脱し、工具保持部材７０が後方に移動可能となる。

図７に示すように、作業者は工具保持部材７０を後方に移動させ、工具ポット保持部材５０に保持された工具ポットＰに工具Ｔを取り付ける。
工具ポットＰに工具Ｔが取り付けられると、図８（ａ）に示すように、ロック部材９０が左側に移動し、第二ロックピン９２が解除用レバー８０に係合されるとともに、第三ロックピン９３が工具保持部材７０に係合し、第一ロックピン９１は工具ポット保持部材５０から離脱する。これにより、解除用レバー８０および工具保持部材７０はロック部材９０に固定され、工具ポット保持部材５０は昇降可能となる。

図４に示すように、作業者が交換用扉５ｃを閉じると、工具ポット保持部材５０が工具交換室６の上部に移動し、工具ポット保持具５１が両スライドレール４１の間に連通する。
スライド駆動装置４２によって、工具ポットＰがスライドレール４１に沿ってマガジン収容室９内に移動し、図２に示すように、工具ポットＰが両係合レール２１の間に保持されるとともに、工具Ｔが工具マガジン７の保持具７ｂに保持される。
そして、図３（ａ）に示すように、工具ポット着脱装置２０によって、新しい工具Ｔから工具ポットＰが取り外され、工具Ｔの交換が完了する。

以上のような工具交換装置１０および工具交換方法では、図６に示すように、マガジン収容室９および加工室４の外部に設けられた工具交換室６に工具Ｔを移動させて、他の工具Ｔに交換するため、工具Ｔを交換するときの作業性を向上させるとともに、加工中に工具Ｔを交換することができる。
また、工具交換室６内には、図７に示すように、工具ポットＰを昇降させる昇降装置６０が設けられているため、主軸２（図１参照）の上方に配置された工具マガジン７（図１参照）に保持されていた工具Ｔを、作業者が作業し易い低い位置で交換することができる。

また、図１に示すように、加工室４の外部に工具Ｔを交換するための工具交換室６が設けることで、加工室４内の加工スペースが大きくなるため、加工室４内に切粉を溜まり難くすることができる。

また、一つの工具ポットＰを工具交換室６と工具マガジン７との間で往復動させており、工具マガジン７に工具ポットＰを保持させておく必要がないため、工具マガジン７の構成を簡素化することができる。

また、本実施形態の工具交換装置１０では、図１１（ａ）に示すように、工具着脱用レバー７５が工具Ｔに係合し、工具Ｔの軸回りの位相が所定の位相に固定されると、工具保持部材７０が移動可能となるため、新しい工具Ｔを所定の位相で工具マガジン７（図１参照）の保持具７ｂに保持させることができる。

また、図８（ｂ）に示すように、ロック部材９０によって、工具ポット保持部材５０がロック部材９０に固定されると、解除用レバー８０および工具保持部材７０が可動状態となるように構成されており、工具ポット保持部材５０を固定した状態で、工具保持部材７０に工具Ｔを着脱させることができるため、工具Ｔを交換するときの安全性を高めることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。

また、本実施形態の工具交換装置１０では、図１に示すように、交換室カバー５内の工具交換室６で工具Ｔを交換するように構成されているが、交換室カバー５を設けることなく、マガジン収容室９および加工室４の外部空間に設けられた工具交換領域で工具Ｔを交換するように構成してもよい。

１ マシニングセンタ
２ 主軸
３ 加工室カバー
３ａ 右側面
４ 加工室
５ 交換室カバー
５ｂ 開口部
５ｃ 交換用扉
６ 工具交換室（工具交換領域）
７ 工具マガジン
７ａ マガジン本体
７ｂ 保持溝
８ マガジンカバー
８ａ 右側面
８ｂ 連通口
９ マガジン収容室
１０ 工具交換装置
２０ 工具ポット着脱装置
２１ 係合レール
３０ 工具搬送装置
４０ ガイド装置
４１ スライドレール
４２ スライド駆動装置
５０ 工具ポット保持部材
５１ 工具ポット保持溝
６０ 昇降装置
６２ 昇降駆動装置
７０ 工具保持部材
７１ 工具保持溝
７５ 工具着脱用レバー
７５ｅ 位相決めピン
７５ｆ 位置決めピン
７７ 位置決め部材
７７ａ 前側の位置決め穴
７７ｂ 後側の位置決め穴
８０ 解除用レバー
８１ 回動ロッド
８２ 当接部材
８３ 操作ロッド
９０ ロック部材
９１ 第一ロックピン
９２ 第二ロックピン
９３ 第三ロックピン
Ｐ 工具ポット
Ｐ２ 解除ピン
Ｔ 工具
Ｔ３ 位相決め穴

Claims (4)

1. 工具マガジンに保持された工具を交換するための工具交換装置であって、
   前記工具に着脱自在な工具ポットと、
   前記工具マガジンに保持された前記工具に、前記工具ポットを着脱させる工具ポット着脱装置と、
   加工室の外部に設けられた工具交換領域と前記工具マガジンとの間で前記工具ポットを往復動させる工具搬送装置と、を備え、
   前記工具搬送装置は、
   前記工具マガジンと前記工具交換領域の上部との間に延設されたスライドレールと、
   前記工具交換領域において前記工具ポットを保持する工具ポット保持部材と、
   前記工具ポット保持部材を昇降させる昇降装置と、を備え、
   前記工具ポットは、前記スライドレールに沿ってスライド可能であり、
   前記工具ポット保持部材は、前記工具交換領域の上部において前記スライドレールに連通し、前記スライドレールと前記工具ポット保持部材との間で前記工具ポットが移動可能であることを特徴とする工具交換装置。
2. 前記工具搬送装置は、
   前記工具交換領域において前記工具を保持し、前記工具を前記工具ポットに着脱する方向に移動可能な工具保持部材を備え、
   前記工具保持部材には、前記工具交換領域に設けられた位置決め部材および前記工具に係脱自在な工具着脱用レバーが設けられており、
   前記工具着脱用レバーを前記工具に係合させると、前記工具着脱用レバーが前記位置決め部材から離脱することを特徴とする請求項１に記載の工具交換装置。
3. 前記工具搬送装置は、
   前記工具交換領域において前記工具ポット保持部材および前記工具保持部材に係脱自在なロック部材を備え、
   前記ロック部材を前記工具ポット保持部材に係合させると、前記ロック部材が前記工具保持部材から離脱することを特徴とする請求項２に記載の工具交換装置。
4. 工具マガジンに保持された工具を、工具交換装置を用いて交換する工具交換方法であって、
   前記工具交換装置は、
   前記工具に着脱自在な工具ポットと、
   前記工具マガジンに保持された前記工具に、前記工具ポットを着脱させる工具ポット着脱装置と、
   加工室の外部に設けられた工具交換領域と前記工具マガジンとの間で前記工具ポットを往復動させる工具搬送装置と、を備え、
   前記工具搬送装置は、
   前記工具マガジンと前記工具交換領域の上部との間に延設されたスライドレールと、
   前記工具交換領域において前記工具ポットを保持する工具ポット保持部材と、
   前記工具ポット保持部材を昇降させる昇降装置と、を備え、
   前記工具ポットは、前記スライドレールに沿ってスライド可能であり、
   前記工具ポット保持部材は、前記工具交換領域の上部において前記スライドレールに連通し、前記スライドレールと前記工具ポット保持部材との間で前記工具ポットが移動可能となるように構成されており、
   前記工具マガジンに保持された前記工具に、前記工具ポット着脱装置によって前記工具ポットを取り付ける段階と、
   前記工具ポットおよび前記工具を、前記工具搬送装置によって前記工具交換領域に移動させる段階と、
   前記工具交換領域において前記工具ポットから前記工具を取り外し、他の工具を前記工具ポットに取り付ける段階と、
   前記工具ポットおよび前記他の工具を、前記工具搬送装置によって前記工具マガジンに移動させ、前記他の工具を前記工具マガジンに保持させる段階と、
   前記工具ポット着脱装置によって、前記他の工具から前記工具ポットを取り外す段階と、
   を備えていることを特徴とする工具交換方法。

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