JPH05285768A - 工作機械の工具交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多段式工具マガジンの配置位置上の自由度が
高く、また配置スペースの確保が比較的容易であり、結
果的に交換可能の工具数をより増加することのできる工
作機械の工具交換装置を提供する。 【構成】 工具を着脱可能に保持する多数の工具保持部
１１ｄ，１０ｄを第１，第２回転円１１ｃ，１０ｃの円
周上に配置してなる第１，第２工具マガジン１１，１０
と、該第１工具マガジン１１の工具と主軸の工具とを交
換する交換機構と、第１，第２工具マガジン１１，１０
間で工具を搬送する搬送機構とを備えた工作機械の工具
交換装を構成する。この場合に上記第１，第２工具マガ
ジン１１，１０の回転軸線ｃ，ｂを偏心させるととも
に、第１，第２工具マガジン１１，１０の少なくとも１
組の工具保持部１１ｄ´，１０ｄ´を上記回転軸線ｃ，
ｂと平行の同一直線ａ上に位置させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工具マガジンと主軸と
の間で工具を自動的に変換する工具交換装置に関し、詳
細には工具マガジンを多段式とした場合の、工具マガジ
ンの配置位置上の自由度を拡大でき、配置スペースを容
易に確保できるようにした工具マガジンの配置構造の改
善に関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械の工具交換装置として、従来例
えば周縁に多数の工具保持部が形成された円盤を回転自
在に配設してなる工具マガジンと、該マガジンと主軸と
の間で工具を交換する交換機構とを備えたものがある。
この種の工具交換装置では、工具マガジンの直径によっ
て交換可能の工具数が決定されるが、該工具マガジンを
大径にするには配置スペース等の問題があるので、交換
可能の工具数にもおのずと限界がある。。

【０００３】上記交換可能の工具数の増加が期待できる
工具交換装置として、従来例えば実開昭６３−１０３９
３２号公報に記載されているように、縦方向に配設され
た回転軸に上段，下段工具マガジンを同軸に固着し、該
上段，下段マガジン間で工具を搬送する搬送機構を設け
たものがある。この公報記載の工具交換装置の場合、工
具マガジンが２組あるのでそれだけ交換可能の工具数を
増加できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
装置では、上段，下段の工具マガジン間で工具を搬送す
る搬送機構の構造を簡単にする等の観点から、上段，下
段の工具マガジンを同一径とし、かつ同一回転軸に固着
している。そのため工具マガジンの配置位置上の自由度
がほとんど無く、また配置スペースの確保が困難となる
場合があり、結果的に交換可能の工具数が減少する場合
がある。例えば下段の工具マガジンについては問題なく
配置可能であっても、上段の工具マガジンが他の機構部
分と干渉することから、上，下段の工具マガジンの両方
を小径にせざるを得ず、結果的に交換可能工具数が減少
する場合がある。

【０００５】本発明は上記従来の実情に鑑みてなされた
もので、多段式工具マガジンの配置位置上の自由度が高
く、また配置スペースの確保が比較的容易であり、結果
的に交換可能の工具数をより増加することのできる工作
機械の工具交換装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、工具を着脱可
能に保持する多数の工具保持部を第１，第２回転円の円
周上に配置してなる第１，第２工具マガジンと、該第１
工具マガジンの工具と主軸の工具とを交換する交換機構
と、第１，第２工具マガジン間で工具を搬送する搬送機
構とを備えた工作機械の工具交換装置において、上記第
１，第２工具マガジンの回転軸線を偏心させるととも
に、第１，第２工具マガジンの少なくとも１組の工具保
持部を上記回転軸線と平行の同一直線上に位置させたこ
とを特徴としている。

【０００７】ここで本発明は、工具マガジンとして上記
第１，第２工具マガジンのみを備えた場合だけでなく、
さらに第３，第４・・・工具マガジンを備えた場合も含
むものである。また本発明の交換機構は、第１工具マガ
ジンと主軸との間で工具の交換を直接行うもの、及び別
途の搬送機構を介在させるものの両方を含む。

【０００８】また本発明における第１，第２工具マガジ
ンの回転円の直径，及び配置位置には例えば請求項２〜
４に示す各種の態様が採用可能である。請求項２の発明
では、第１，第２回転円を同一直径とし、かつ上記１組
の工具保持部の同一直線を、該直線と第１，第２工具マ
ガジンの回転軸線とで形成される二等辺三角形の頂点に
位置させている。

【０００９】請求項３の発明では、上記第１，第２回転
円を異なる直径とし、かつ上記一組の工具保持部の同一
直線を、上記第１，第２工具マガジンの回転軸線同士を
結んだ直線の延長線上に位置させている。

【００１０】請求項４の発明では、上記第１，第２回転
円を異なる直径とし、かつ上記一組の工具保持部の同一
直線が、上記第１，第２工具マガジンの回転軸線とで三
角形を形成している。

【００１１】

【作用】本発明に係る工作機械の工具交換装置によれ
ば、搬送機構が第１，第２工具マガジン間で工具の搬送
を行い、また交換機構が第１工具マガジンと主軸との間
で工具の交換を行う。従って第１，第２工具マガジンに
装着可能の工具数だけ交換可能であり、交換可能工具数
を増加できる。

【００１２】そして本発明では、少なくとも１組の工具
保持部を同一直線上に位置させるとともに第１，第２工
具マガジンを偏心させたので、マガジン間の工具搬送を
容易に行いながら工具マガジンの直径，及び配置位置と
して各種の態様を採用でき、該直径，配置位置の自由度
を拡大できる。工具マガジンの直径，配置位置を自由に
選定できるので、工具マガジンを配置スペースの確保し
易い位置に配置でき、結果的に交換可能工具数をより増
加できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図１ないし図４は請求項１，請求項２の発明
に係る第１実施例の工作機械の工具交換装置を説明する
ための図であり、図１は工具マガジン部分の平面図、図
２は工具マガジン，及びマガジン間搬送機構の側面図、
図３，図４は本実施例装置を備えた工作機械の側面図，
平面図である。

【００１４】図１〜４において、１は本実施例装置が採
用された工作機械であり、これはベッド２上に図示Ｘ軸
方向に移動可能に配置されたサドル３と、該サドル３上
にＹ軸方向に移動可能に配置されたコラム４と、このコ
ラム４によってＺ軸方向に移動可能に支持され、主軸５
ａを保持する主軸頭５と、上記ベッド２上の各加工ステ
ーションに配置されたテーブル６，６と、上記サドル４
に取り付けられ、上記主軸頭５に所望の工具を自動的に
供給する自動工具交換装置（ＡＴＣ）７とを備えてい
る。

【００１５】上記ＡＴＣ７は、主軸５ａに所望の工具を
交換供給する交換機構８と、該交換機構８に下段マガジ
ン（第１工具マガジン）１１から所望の工具を搬送供給
するマガジン主軸間搬送機構９と、上段マガジン（第２
工具マガジン）１０，及び上記下段マガジン１１を回転
駆動するマガジン駆動機構１２と、上記上段マガジン１
０から上記下段マガジン１１に工具を搬送供給するマガ
ジン間工具搬送装置１３とを備えている。

【００１６】上記交換機構８は、回転可能かつ軸方向移
動可能に構成された駆動軸１４の上端に交換アーム１５
を装着してなり、上記サドル３の前端の上記主軸５ａに
近接する位置に配設されている。この交換機構８は、上
記交換アーム１５の両端に形成された工具把持部で工具
を把持した状態で駆動軸１４を軸方向に下降させ、１８
０度回転させた後、元の位置に上昇させることにより工
具を自動的に交換するように構成されている。

【００１７】上記マガジン主軸間搬送機構９は上記サド
ル３内に配設されており、上記下段マガジン１１の搬送
位置に来た工具Ｔ２にポット１６を被せ、この状態で上
記交換機構８の近傍の交換位置まで搬送するように構成
されている。

【００１８】上記上段，下段マガジン１０，１１は、そ
れぞれ上段円盤１０ａ，下段円盤１１ａを上段支持軸１
０ｂ，下段支持軸１１ｂで回転自在に軸支し、それぞれ
の回転円１０ｃ，１１ｃ上に一対の把持爪を回動可能に
配置してなる工具保持部１０ｄ又は１１ｄを多数配設し
た構造のものである。

【００１９】ここで上記上段，下段回転円１０ｃ，１１
ｃは同一直径に設定されている。または上段，下段支持
軸１０ｂ，１１ｂは、工具保持部１０ｄ′の中心点，及
び工具保持部１１ｄ′の中心点が同一直線ａ上に位置す
るようにその配置位置が設定されており、またこれらの
工具保持部１０ｄ′，１１ｄ′の把持爪は同一方向に向
けて配設されている。また上記上段，下段支持軸１０
ｂ，１１ｂの回転軸線ｂ，ｃ同士は、上記Ｘ軸，Ｙ軸方
向にそれぞれｘ１，ｙ１だけ偏位している。これにより
上記回転軸線ｂ，ｃと上記同一直線ａとで二等辺三角形
が形成されている。

【００２０】上記マガジン駆動機構１２は、上記上段，
下段支持軸１０ｂ，１１ｂを架台１６に固定し、上記上
段，下段円盤１０ａ，１１ａに形成された従動歯車１０
ｅ，１１ｅに駆動モータ１７，１８の駆動歯車１７ａ，
１８ａを噛合させた構造となっている。なお、１９ａ，
１９ｂは上記上段，下段円盤１０ａ，１１ａの上側を覆
う防塵カバー、２０ａ，２０ｂは上段，下段円盤１０
ａ，１１ａの下側に配設されたオイルパンである。

【００２１】上記マガジン間搬送機構１３は、搬送用ポ
ット２１をマガジン１０，１１の軸方向に移動させて工
具に装着し、又は取り外す上下動シリンダ２２と、該シ
リンダ２２をその支持プレートごと軸直角方向に移動さ
せて工具を工具保持部１０ｄ，１１ｄから取り外し、又
は装着する前後動シリンダ２３と、この前後動シリンダ
２３，及び上記上下動シリンダ２２を上段マガジン１０
と下段マガジン１１との間で上下方向に往復させる往復
シリンダ２４とを備えている。

【００２２】次に本第１実施例の作用効果について説明
する。本実施例装置では、上段マガジン１０のマガジン
間搬送位置に位置する工具保持部１０ｄ′に保持されて
いる工具Ｔ１がマガジン間搬送機構１３によって下段マ
ガジン１１の工具保持部１１ｄ′に搬送装着される。ま
た下段マガジン１１の主軸マガジン間搬送位置に位置し
ている工具Ｔ２がマガジン主軸間搬送機構９によって交
換機構８近傍の交換位置に搬送される。そしてこの交換
位置に搬送された工具Ｔ３が主軸５ａに装着されている
工具と交換される。

【００２３】このように本第１実施例では、上段，下段
マガジン１０，１１を設けたので、該両マガジン１０，
１１で保持可能の工具数だけ交換可能であり、マガジン
を１つだけ配設した場合に比較して交換可能工具数を２
倍に増加できる。

【００２４】また本第１実施例では、上段，下段マガジ
ン１０，１１の回転軸線ｂ，ｃを偏心させるようにした
ので、従来の上，下マガジンを同軸上に配置した場合に
比較して工具マガジンの配置位置上の自由度を拡大でき
る。そのため、例えば下段マガジン１１を交換機構８に
できるだけ近い位置に配置し、かつ上段マガジン１０を
大径のままで他の機構部分との干渉を回避可能の位置に
配置できる。その結果、両マガジンとも直径を大きくす
ることができ、交換可能工具数をより増加できる。

【００２５】また本第１実施例では、上記上段，下段マ
ガジン１０，１１を偏心させるに当たって上段の工具保
持部１０ｄ′と下段の工具保持部１１ｄ′の中心点を同
一直線ａ上に位置させかつこれらの工具保持部１０
ｄ′，１１ｄ′の把持爪を同一方向に向けて配設したの
で、上段マガジン１０からの工具着脱動作と、下段マガ
ジン１１への工具着脱動作が基本的に同一となり、その
結果マガジン間搬送機構１３の構造を簡素化できる。

【００２６】上記第１実施例では、上，下段マガジンが
同一直径の場合を説明したが、これらのマガジンは、図
５，図６に示すように異なる直径に設定しても良い。

【００２７】図５は請求項３の発明に係る第２実施例を
示す図である。本第２実施例では、上段マガジン１０を
下段マガジン１１より小径に設定し、上段，下段回転軸
線ｂ，ｃをＸ軸，Ｙ軸方向にそれぞれｘ２，ｙ２だけ偏
位させ、かつ該両回転軸線ｂ，ｃ同士を結ぶ直線の延長
線上に工具保持部１０ｄ′，１１ｄ′の同一直線ａを位
置させている。

【００２８】本第２実施例では、上段マガジン１０を小
径に設定したので、それだけ交換可能工具数が減少する
が、上段マガジン１０の配置スペースが少なくて済み、
配置スペースの確保がより容易である。

【００２９】図６は請求項４の発明に係る第３実施例を
示す図である。本第３実施例では、上段マガジン１０を
小径に設定し、上段，下段回転軸線ｂ，ｃをｘ３，ｙ３
だけ偏位させ、かつ該両回転軸線ｂ，ｃとで三角形をな
す位置に同一直線ａを配置している。

【００３０】本第３実施例では、同一直線ａの位置がよ
り自由となり、従って上段マガジン１０の配置位置上の
自由度をより拡大できる。

【００３１】なお、上記実施例では、上，下段マガジン
１０，１１を別個の駆動モータ１７，１８で駆動した
が、図７に示すように、共通のモータ１７で駆動しても
良い。また上記実施例では、工具保持部が一対の把持爪
で構成されている場合を示したが、本発明は、他の形式
の工具保持部を備えた場合にも勿論適用できる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明に係る工作機械の工
具交換装置によれば、少なくとも１組の工具保持部を同
一直線上に位置させるとともに第１，第２工具マガジン
を偏心させたので、マガジン間の工具搬送を容易に行い
ながら工具マガジンの直径，及び配置位置上の自由度を
拡大でき、工具マガジンを配置スペースの確保し易い位
置に配置でき、その結果、交換可能工具数をより増加で
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１，２の発明に係る第１実施例の工具交
換装置の上，下段マガジンの平面図である。

【図２】上記第１実施例装置の上，下段マガジン，マガ
ジン駆動機構，及びマガジン間搬送機構の断面側面図で
ある。

【図３】上記第１実施例装置を備えた工作機械の側面図
である。

【図４】上記工作機械の平面図である。

【図５】請求項３の発明に係る第２実施例の上，下段マ
ガジンの平面図である。

【図６】請求項４の発明に係る第３実施例の上，下段マ
ガジンの平面図である。

【図７】マガジン駆動機構の変形例を示す断面側面図で
ある。

【符号の説明】

１ 工作機械 ７ 工具交換装置 ８ 交換機構 １０，１１ 上，下段マガジン（第２，第１工具マガジ
ン） １０ｃ，１１ｃ 上，下段回転円（第２，第１回転円） １０ｄ，１１ｄ 上，下段工具保持部 １０ｄ′，１１ｄ′ １組の工具保持部 １３ マガジン間搬送機構 ａ 同一直線 ｂ，ｃ 上，下段回転軸線 Ｔ 工具

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具を着脱可能に保持する多数の工具保
   持部を第１，第２回転円の円周上に配置してなる第１，
   第２工具マガジンと、該第１工具マガジンの工具と主軸
   の工具とを交換する交換機構と、上記第１，第２工具マ
   ガジン間で工具を搬送する搬送機構とを備えた工作機械
   の工具交換装置において、上記第１工具マガジンの回転
   軸線と第２工具マガジンの回転軸線とを偏心させるとと
   もに、第１，第２工具マガジンの少なくとも１組の工具
   保持部を上記回転軸線と平行の同一直線上に位置させた
   ことを特徴とする工作機械の工具交換装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記第１，第２回転
   円が同一直径を有し、かつ回転軸線方向に見て上記１組
   の工具保持部の同一直線が、該直線と第１，第２工具マ
   ガジンの回転軸線とで形成される二等辺三角形の頂点に
   位置していることを特徴とする工作機械の工具交換装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１において、上記第１，第２回転
   円が異なる直径を有し、かつ回転軸線方向に見て上記一
   組の工具保持部の同一直線が、上記第１，第２工具マガ
   ジンの回転軸線同士を結ぶ直線の延長線上に位置してい
   ることを特徴とする工作機械の工具交換装置。
4. 【請求項４】 請求項１において、上記第１，第２回転
   円が異なる直径を有し、かつ回転軸線方向に見て上記一
   組の工具保持部の同一直線が、上記第１，第２工具マガ
   ジンの回転軸線とで三角形をなしていることを特徴とす
   る工作機械の工具交換装置。