JPH05337773A - 工具交換装置および工具交換方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工具交換機能を有する加工装置において、工
具交換動作が短時間に且つ確実に行えるようにする。 【構成】 主軸１３に仮止め機構３０が設けられてお
り、掛止部材３２の先端のノッチ３２ａにより挿入され
た工具ホルダ１のプルスタッド部１ｂが仮止めできるよ
うになっている。また掛止部材３２のロッド３２ｂの移
動位置を検出する近接スイッチ３７が設けられている。
工具交換の際に、例えば交換アームが工具ホルダ１を保
持する前にクランプボール２０による工具ホルダ１のク
ランプが解除され、工具ホルダ１は交換アームにより直
ちに抜き出される。このとき近接スイッチ３７により掛
止部材３２の位置が検出されノッチ３２ａによりプルス
タッド部１ｂが確実に仮止めされているか否か検知でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主軸先端と工具供給部
との間で工具を同時交換する交換アームが設けられてい
る加工装置に係り、特に交換アームによる工具交換動作
の時間を短縮でき且つ確実な交換動作ができるようにし
た工具交換装置および工具交換方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は加工装置における工具交換部を部
分斜視図により示している。符号ｔは工具である。この
工具ｔは工具ホルダ１に連結されている。工具ホルダ１
は、テーパシャンク部１ａとその後端のプルスタッド部
１ｂと、保持溝１ｃとを有している。図６において
（イ）は工具マガジンにおける工具供給位置を示してい
る。符号２は工作機械の主軸装置である。この主軸装置
２に設けられた主軸２ａの先端に工具ｔと一体の工具ホ
ルダ１が装着される。主軸装置２には主軸２ａに装着さ
れた工具ホルダ１のプルスタッド部１ｂを引き込んでク
ランプする工具クランプ機構が設けられている。

【０００３】前記工具供給位置（イ）と主軸２との間に
は、交換駆動部により駆動されるアーム軸３およびこの
アーム軸３の先端に設けられた交換アーム４が設けられ
ている。交換アーム４の両端には把持部４ａと４ｂが形
成され、それぞれの把持部４ａ，４ｂには工具ホルダ１
のキー溝１ｄと嵌合するキー５，５が設けられている。
また交換アーム４内には、把持部４ａ，４ｂ内に突出し
て工具ホルダ１を保持するクランプ爪が設けられてい
る。

【０００４】最近の装置では、交換アーム４の旋回動作
およびアーム軸３の進退動作が、工具交換駆動部にてカ
ムを使用した動力伝達により一連の動作として行なわれ
る。また主軸装置２内にて工具ホルダ１をクランプしま
たアンクランプするクランプ機構は、シリンダ機構によ
り動作させられる。またこのクランプ機構によるクラン
プ完了およびアンクランプ完了を検出する検出スイッチ
が設けられている。

【０００５】図７は、図６の工具交換部をＶＩＩ矢視方
向から見た動作説明図である。交換アーム４の原点位置
は、図７にて（ａ）で示すように、工具供給位置（イ）
と主軸２とを結ぶ線に対して４５度回転した向きであ
る。工具交換指令が出されると、まず図７において
（ｂ）で示すように、交換アーム４が例えば時計方向へ
４５度回転し、把持部４ａにより主軸２にクランプされ
ている工具ホルダ１が保持され、同時に把持部４ｂによ
り工具供給位置（イ）の工具ホルダ１が保持される。次
に図６にて（ｃ）で示すようにアーム軸３が下降し、交
換アーム４に保持された工具ホルダ１が工具ｔとともに
主軸２ａと工具供給位置（イ）から抜き出される。

【０００６】次に図７にて（ｄ）で示すように交換アー
ム４が反時計方向へ１８０度駆動され工具の位置が入れ
替わる。そして図６にて（ｅ）で示すように、アーム軸
３が上昇し交換アーム４の把持部４ｂに保持されている
新たな工具ホルダ１が主軸２ａに挿入され、また把持部
４ａに保持されている加工済の工具ホルダ１が工具供給
位置（イ）に戻される。さらに図７にて（ｆ）で示すよ
うに、交換アーム４が反時計方向へ４５度駆動されて原
点位置に復帰し、交換動作を完了する。

【０００７】図８は、交換アーム４が図７にて（ｂ）方
向へ回動して工具ホルダを保持し、さらに工具ホルダ１
が主軸装置２から抜き出されるまでの間の、主軸装置２
における工具ホルダのアンクランプのタイミングを示し
ている。図８（Ａ）に示すように交換アーム４が４５度
回転し終わる直前に、図８（Ｂ）に示すように、主軸装
置２内のクランプ機構の油圧経路がアンクランプ状態に
切り換わる。そして図８（Ｃ）に示すように検出スイッ
チにより主軸装置２内にて工具ホルダのアンクランプ完
了が検出される前に、同図（Ｄ）に示すように、交換ア
ーム４内のクランプ機構が動作して工具ホルダ１が把持
部４ａにクランプされる。そして図８（Ｅ）に示すよう
に、前記検出スイッチにより工具ホルダのアンクランプ
完了が確認された後に、交換アーム４の下降動作が開始
され、主軸２ａ内から工具ホルダ１が抜き取られる。

【０００８】次に図９は、図７（ｄ）で示す交換アーム
４の旋回により工具が入れ替わった後に、交換アーム４
が上昇して交換後の新たな工具ホルダ１が主軸２ａの先
端に装着されるときの、主軸装置２での工具ホルダ１の
クランプ動作のタイミングを示している。図９（Ａ）に
示すように、交換アーム４が上昇して新たな工具ホルダ
１の主軸２ａへの挿入が完了する直前に、図９（Ｂ）に
示すように、主軸装置２内のクランプ機構における油圧
経路がクランプ状態に切り換わる。そして図９（Ｃ）に
示すように主軸装置２内の検知スイッチにより工具ホル
ダ１のクランプ完了の検出出力が得られるまでの間に、
図９（Ｄ）に示すように、交換アーム４側において把持
部４ｂにおける工具ホルダ１のクランプが解除される。
そして図９（Ｅ）に示すように、前記検出スイッチによ
り工具ホルダ１のアンクランプ完了が検出された後に、
交換アーム４が図７にて（ｆ）で示すように４５度旋回
し始め交換アーム４が原位置（ａ）に戻る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、主軸装
置２において工具ホルダをクランプしアンクランプする
クランプ機構はシリンダ機構を駆動源としているため、
カムなどにより一連の動作を行う交換アーム４と前記シ
リンダ機構とが別々の動作源となり、両者に機械的なつ
ながりを持たせることができない。そこで図８（Ｃ）ま
たは図９（Ｃ）に示すように、主軸装置２に設けられた
検知スイッチにより、主軸２ａへの工具ホルダ１のアン
クランプ完了またはクランプ完了を検出し、この検出出
力があった後に、図８（Ｅ）で示すように交換アーム４
を下降させて、主軸２ａから工具ホルダ１を抜き出し、
または図９（Ｅ）に示すように、交換アーム４を４５度
回転させて原位置に復帰させている。

【００１０】その結果、図８（Ａ）において交換アーム
４の旋回が完了した後に、図８（Ｅ）にて交換アーム４
が下降を開始して工具ホルダ１が主軸２ａから抜き出さ
れ始めるまでに所定長の時間Ｔ1が必らず必要になる。
同様に図９（Ａ）において交換アーム４の上昇が完了し
てから、同図（Ｅ）に示すように交換アーム４が原点復
帰のために旋回し始めるまでの間にも所定長の時間Ｔ2
が必らず必要になる。最近では、工具交換動作を短時間
で完了することが望まれているが、前記時間Ｔ1および
Ｔ2は絶対的に確保しなくてはならないため、工具交換
完了までの時間の短縮に限界が生じていた。

【００１１】そこで実開昭６２−１３８５１３号、特開
昭６３−５２９４２号などでは、主軸２ａ内にて工具ホ
ルダ１をばね力により仮止めする機構が設けられたもの
が示されている。この仮止めの機構を設けることによ
り、図８（Ｃ）に示す検知スイッチによるアンクランプ
検知出力が得られる以前に、交換アーム４を下降させて
工具ホルダを主軸から抜き出すことができ、また図９
（Ｃ）に示す検知スイッチによるクランプ検知出力が得
られる前に、交換アーム４を工具ホルダ１から離して原
点に復帰させることができ、工具交換の時間短縮を図る
ことができるようになる。

【００１２】しかしながら、上記従来の仮止め機構は、
単に仮止めのための掛止部材をスプリングにより工具ホ
ルダとの係合位置へ付勢しているだけであるため、工具
ホルダが確実に主軸２ａ内に仮止めされているか否か解
らず、例えば掛止部材の動きが鈍くなっていたり、この
掛止部材を付勢するスプリングに異常があった場合など
においては、例えば主軸側の工具ホルダが交換アーム４
に保持される以前、または交換アーム４が工具ホルダか
ら離れた後に、工具ホルダ１の仮止めが不十分になり工
具ホルダ１が主軸２ａから落下する恐れがある。

【００１３】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、工具を主軸に仮止めする掛止部材が設けられたも
のにおいて、工具が確実に仮止めされているか否か確認
できるようにして、工具交換動作を短時間で且つ確実に
行えるようにした工具交換装置および工具交換方法を提
供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明による工具交換装
置は、主軸先端に装着された工具をクランプ／アンクラ
ンプするクランプ機構が設けられた主軸装置と、工具供
給部と前記主軸との間にて工具を交換する交換アームと
が設けられ、前記主軸装置には、主軸先端に装着された
工具を仮止めする掛止部材と、この掛止部材を工具仮止
め方向へ付勢する弾性部材と、前記掛止部材の工具仮止
め方向への移動を検出する検出部材とが設けられている
ことを特徴とするものである。

【００１５】また上記装置において、掛止部材は主軸に
形成された取付孔に設けられており、且つこの取付孔と
主軸外部とを気密的に遮閉するシール部が設けられてい
るものである。

【００１６】さらに本発明による工具交換方法は、上記
構成の装置を使用した工具交換動作において、前記検出
部材からの出力により工具が掛止部材にて仮止めされて
いることを確認してから、工具交換アームの前記主軸に
装着された工具に対する把持解除動作を開始し、または
前記確認の後に主軸に装着された工具に対するアンクラ
ンプ動作が開始されることを特徴とするものである。

【００１７】

【作用】上記手段では、主軸装置内に工具を仮止めする
ための掛止部材が弾性部材により付勢されて設けられ、
さらにこの掛止部材の動きを検出する検出部材が設けら
れている。例えば工具が主軸から抜き出されるときに
は、予め主軸装置内のクランプ機構がアンクランプ状態
となり、工具は前記掛止部材により仮止め状態となっ
て、この仮止め状態の工具が交換アームにより抜き出さ
れる。また工具が主軸に装着されるときには、装着時に
工具が前記掛止部材により仮止めされる。そして交換ア
ームが工具から離れた後に主軸装置内のクランプ機構に
より工具がクランプされる。前記検出部材の検出出力に
より、掛止部材が工具を確実に仮止めしているか否かを
確認することができる。この検出出力に基づき、交換ア
ームに把持された工具が主軸装置に受渡されるとき、主
軸が前記掛止部材に仮止めされた状態を確認した後に交
換アームによる主軸の把持を解除し、また交換アームに
より工具を主軸から抜き出す以前の時点で、工具が主軸
に仮止めされているのを確認してから主軸における工具
のアンクランプ動作を開始する。これにより交換アーム
の把持が解除されたときおよび主軸内でクランプ機構が
アンクランプ状態となったときに常に工具が確実に仮止
めされた状態となり、工具交換動作を安全で且つ確実に
行うことができ、例えば、主軸からの工具の落下などを
防ぐことができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は、本発明による加工装置の主軸装置を示す断
面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図１に
示す主軸装置１０では、主軸ホルダ１１に軸受１２を介
して主軸１３が回転自在に支持され、加工中は、この主
軸１３が図示しないモータにより回転駆動される。主軸
１３の先端には工具ホルダ１を保持するためのテーパ保
持面１３ａが形成されている。主軸１３の軸中心部に
は、前記テーパ保持面１３ａに連続する軸穴１３ｂが形
成されており、この軸穴１３ｂ内に摺動ロッド１４が図
示上下方向に進退自在に設けられている。前記軸穴１３
ｂ内の図示下部位置にはリテーナ１５が固定され、また
摺動ロッド１４の図示上端にはリング１６が固定されて
いる。摺動ロッド１４の外周にてリテーナ１５とリング
１６との間に皿ばね１７が介装され、この皿ばね１７に
より摺動ロッド１４は常に図示上向きへ付勢されてい
る。この皿ばね１７による付勢方向が工具ホルダ１のク
ランプ方向である。

【００１９】前記主軸１３の内部には、前記リテーナ１
５の下側にて軸穴１３ｂ内に固定されたボールガイド１
８が設けられている。このボールガイド１８は筒形状で
あり、その下縁にはテーパ面１８ａが形成されている。
また前記摺動ロッド１４の図示下端には、クランプホル
ダ１９が固定されている。このクランプホルダ１９の図
示下端部分は円筒形状であり、その周囲にはボール溝１
９ａが形成され、このボール溝１９ａにクランプボール
２０が自由状態に保持されている。図２に示すように、
クランプボール２０は例えば５個設けられている。

【００２０】図１にて略図で示しているように、主軸装
置１０の図示上部にはプッシュロッド２３が設けられ、
その下端は前記摺動ロッド１４の上端に対向している。
このプッシュロッド２３の上端は、シリンダ２４内のピ
ストン２５に連結されている。シリンダ２４には２系統
の油圧経路が接続されており、符号２６がアンクランプ
のための切換え弁であり、２７がクランプのための切換
え弁である。またプッシュロッド２３に設けられたドグ
２３ａを検知する検出スイッチ２８と２９とが設けられ
ている。検出スイッチ２８は工具ホルダ１のクランプ検
出を行うものであり、検出スイッチ２９はアンクランプ
検出を行うものである。

【００２１】また主軸１３の図示下部には仮止め機構３
０が設けられている。この仮止め機構３０では、主軸１
３には半径方向に貫通する取付孔１３ｃが形成されて、
この取付孔１３ｃに摺動ガイド３１が挿入固定され、こ
の摺動ガイド３１内に掛止部材３２が図示左右方向へ摺
動自在に設けられている。この掛止部材３２の図示左端
は、工具ホルダ１のプルスタッド部１ｂを掛止するノッ
チ３２ａとなっている。このノッチ３２ａは前記クラン
プホルダ１９の切り欠き１９ｂを通過してプルスタッド
部１ｂに対向している。

【００２２】主軸１３の外周には、前記取付孔１３ｃを
閉鎖する環状の蓋部材３４が装着されており、主軸１３
の外周面と蓋部材３４との当接面には、主軸１３の外周
に沿うリング状のシール部材３３が介装されている。前
記掛止部材３２にはドグとして機能するロッド３２ｂが
ねじ込み固定されあるいは一体に形成されている。この
ロッド３２ｂと前記蓋部材３４との摺動部にＯリングな
どのシール部材３５が介装されている。前記環状の蓋部
材３４および各シール部材３３ならびに３５から成るシ
ール部により、前記取付孔１３ｃおよび掛止部材３２と
摺動リング３１との摺動部が気密的に閉鎖されている。
この種の主軸装置では、主軸１３の前記軸穴１３ｂ内に
エアーが供給されて、工具ホルダ１が抜き出されている
ときにテーパ保持面１３ａが清掃されるようになってい
るが、前記シール部により気密的に閉鎖されていること
により、このエアーが取付孔１３ｃまたは摺動部材３２
と摺動リング３１との摺動部から外部に漏れるのが防止
される。

【００２３】前記掛止部材３２内にはスプリング３６が
収納されてその右端部は蓋部材３４の内面に当接し、こ
のスプリング３６の付勢力により、掛止部材３２は図示
左方向へ付勢されている。また主軸ホルダ１１には検出
部材として近接スイッチ３７が固定されており、スプリ
ング３６に対抗して掛止部材３２が図示右方向へ移動す
ると、ドグとして機能するロッド３２ｂの先端面が近接
スイッチ３７により検出される。前記仮止め機構３０の
掛止部材３２は主軸１３に保持されて主軸１３および蓋
部材３４と共に回転するものであり、また近接スイッチ
３７は固定側である主軸ホルダ１１に保持されているも
のであるが、主軸１３を駆動するモータの制御により、
主軸１３が定位相位置に停止したときに、前記ロッド３
２ｂの先端面が近接スイッチ３７に対向するようにな
る。

【００２４】また、図６に示したように、前記主軸装置
１０の側方位置には工具マガジンが設けられ、さらにこ
の工具マガジンによる工具供給位置（イ）と主軸１３と
の間に、アーム軸３に支持された交換アーム４が設けら
れている。交換駆動部により、アーム軸３は図６にて
（ｃ）（ｅ）で示すように軸方向へ進退駆動され、さら
に交換アーム４が図７にて（ｂ）（ｄ）（ｆ）で示すよ
うに旋回駆動される。

【００２５】次に上記加工装置における工具交換動作を
説明する。図１に示す主軸装置１０では、クランプ切換
え弁２７を介してシリンダ２４に油圧が供給されてピス
トン２５が上昇しているとき、プッシュロッド２３が摺
動ロッド１４を押圧しない状態となり、摺動ロッド１４
は皿ばね１７の付勢力により上方へ移動している。よっ
て摺動ロッド１４の下端に設けられたクランプホルダ１
９によりクランプボール２０が上方へ引き上げられる。
工具ホルダ１はそのテーパシャンク部１ａが主軸１３の
テーパ保持面１３ａに挿入され、主軸１３の下面に固定
されたキー４１がキー溝１ｄに嵌合されて、位置決めさ
れる。このときプルスタッド部１ｂが前記クランプボー
ル２０により上方へ引き上げられ、工具ホルダ１が主軸
１３にクランプされた状態となる。このときプッシュロ
ッド２３に設けられたドグ２３ａにより検出スイッチ２
８がＯＮとなる。

【００２６】次に、アンクランプ切換え弁２６を介して
シリンダ２４に油圧が供給されてピストン２５が下降す
ると、プッシュロッド２３の下端により摺動ロッド１４
が皿ばね１７の弾性力に対抗して押し下げられ、摺動ロ
ッド１４の下端に設けられたクランプホルダ１９により
クランプボール２０が下げられ、ボールガイド１８の下
縁のテーパ面１８ａによりクランプボール２０が外方へ
逃げることができるようになり、プルスタッド部１ｂに
対するクランプ力が解除される。このとき、前記プッシ
ュロッド２３のドグ２３ａにより検出スイッチ２９がＯ
Ｎとなる。ここで、図１の実施例では、仮止め機構３０
にて、スプリング３６により付勢された掛止部材３２の
先端のノッチ３２ａがプルスタッド部１ｂの下端に掛止
されるため、摺動ロッド１４が下降してアンクランプ状
態となったプルスタッド部１ｂは前記ノッチ３２ａによ
り仮止め状態となる。

【００２７】またノッチ３２ａがプルスタッド部１ｂに
掛止されて、工具ホルダ１が確実に仮止めされていると
きには、近接スイッチ３７からの出力はＯＦＦであり、
ノッチ３２ａがプルスタッド部１ｂから外れて掛止部材
３２が図示右方向へ移動したときに、ロッド３２ｂが近
接スイッチ３７により検出され、近接スイッチ３７の出
力はＯＮになる。工具交換を行うときには、主軸装置１
０がワークから離れて所定の原位置に復帰する。この原
位置に復帰した時点で、定位状態の主軸１３に保持され
た工具ホルダ１は、交換アーム４の把持部４ａにより保
持できる位置に対向する。

【００２８】図６および図７に示すように、工具交換指
令が出されると、原点位置（ａ）にある交換アーム４が
（ｂ）で示すように４５度旋回して把持部４ａが主軸装
置１０の工具ホルダ１の保持溝１ｃを保持し、把持部４
ｂが工具マガジン側の工具供給位置（イ）にある工具ホ
ルダ１の保持溝１ｃを保持するに至る。

【００２９】図４はこのときの各部の動作タイミングを
示しているものである。同図（Ａ）は、交換アーム４が
原点位置から４５度旋回するタイミングを示し、（Ｂ）
は切換え弁２６が開くタイミングを示している。この切
換え弁２６を介してシリンダ２４に油圧が供給されるこ
とにより、ピストン２５が下降して摺動ロッド１４が下
方へ押し下げられ、アンクランプ動作が開始される。同
図（Ｃ）は図１に示す検出スイッチ２９の出力を示して
おり、摺動ロッド１４が完全に下降してプルスタッド部
１ｂに対するクランプが解除された時点でＯＮとなる。
同図（Ｄ）は、交換アーム４に内蔵されたクランプ機構
の動作を示すものであり、ハイレベルのときが交換アー
ム４の把持部４ａ，４ｂにてそれぞれ工具ホルダ１に対
するクランプが完了した状態を示している。同図（Ｅ）
はアーム軸３が図６にて（ｃ）方向へ下降するタイミン
グを示しており、ロウレベルのとき、下降動作が開始さ
れたことを示している。同図（Ｆ）は、図１に示す近接
スイッチ３７の出力を示しており、ロッド３２ｂが近接
スイッチ３７に接近したときの出力がＯＮである。

【００３０】図４（Ｂ）に示すように、前記主軸装置１
０では、交換アーム４が図７にて（ｂ）で示す４５度の
旋回を開始するのとほぼ同時すなわち工具交換動作開始
とほぼ同時に、切換え弁２６が開となるように制御され
る。よって図４（Ｃ）に示すように、主軸１３での工具
ホルダ１のアンクランプ完了を示す検出スイッチ２９か
らの出力は、交換アーム４の旋回が完了する以前の段階
で得られる。なお、前記切換え弁２６が開かれるタイミ
ングは交換アーム４の旋回が開始される以前であっても
よく、この開のタイミングは、例えば、主軸装置１０が
原位置へ復帰した直後、あるいは工具交換指令が出され
ワークの加工が完了した時点から前記原位置への復帰が
完了するまでの間の任意の位置などであってもよい。

【００３１】上記のように交換アーム４の４５度旋回が
完了する以前に、既に主軸装置１０では、工具ホルダ１
に対するクランプ解除が完了している。そして、このク
ランプが解除された後は、図１に示す仮止め機構３０の
掛止部材３２のノッチ３２ａがプルスタッド部１ｂに掛
止されて、工具ホルダ１は主軸１３の先端に仮止めされ
た状態となっている。

【００３２】したがって交換アーム４の把持部４ａが主
軸装置１０側の工具ホルダ１を保持し、図４（Ｄ）に示
すように交換アーム４側にて工具ホルダ１のクランプが
完了した時点では、既に主軸１３に装着された工具ホル
ダ１のクランプが解除され、前記ノッチ３２ａにより工
具ホルダ１が仮止め状態となっている。そのため、同図
（Ｅ）に示すように、交換アーム４が工具ホルダ１を保
持した後にアーム軸３の図６（ｃ）で示す下降動作を直
ちに開始できるようになる。すなわち把持部４ａが工具
ホルダ１を保持し交換アーム４側の工具ホルダ１のクラ
ンプが完了した時点で直ちにアーム軸３を下降させて工
具ホルダ１を主軸１３から抜き出すことができる。ここ
で交換アーム４の４５度の旋回、交換アーム４での工具
ホルダのクランプおよび交換アーム４の下降動作は、す
べて交換アームを駆動する交換駆動部のカムなどにより
一連の動作として行われるものであるため、図４に示し
た工具ホルダの抜き出し動作は、主軸装置１０側の制御
に関係なく、交換駆動部における一連の動作として制御
でき、よって図４に示す工具抜き出しに要する時間Ｔａ
をきわめて短いものにできる。

【００３３】ここで図４（Ｆ）に示す近接スイッチ３７
の出力は、ノッチ３２ａがプルスタッド部１ｂを仮止め
しているときにはＯＦＦであり、交換アーム４が下降し
て、工具ホルダ１が主軸１３から抜き出されるときに１
回ＯＮになる。よって例えば図４（Ｂ）に示すように切
換え弁２６を開いて工具アンクランプ動作を開始する時
点あるいはその直前の時点で、近接スイッチ３７の出力
を監視し、これがＯＦＦであれば工具交換動作を開始す
ればよい。仮りにこのときに近接スイッチ３７の出力が
ＯＮの場合には、仮止め機構３０の動作状態が良好では
なく、例えば掛止部材３２と摺動ガイド３１との摺動動
作がスムーズでなく、ノッチ３２ａによりプルスタッド
部１ｂが仮止めされていない状態である。よってこのと
きには以後の工具交換動作を中止する。また図４（Ｆ）
で示すように、工具ホルダ１が主軸１３から引き出され
ると、近接スイッチ３７が一旦ＯＮになる。よってこの
ＯＮの出力があったか否かにより、工具ホルダ１が主軸
１３から確実に抜き出されたか否かの確認を行うことが
できる。

【００３４】上記のように、交換アーム４が下降して主
軸１３と工具供給位置（イ）とから工具ホルダ１が抜き
出された後に、交換アーム４が図７にて（ｄ）で示すよ
うに１８０度旋回し、主軸装置１０と工具供給位置
（イ）とで工具ホルダが入れ代わる。次に交換アーム４
が（ｅ）で示すように上昇して、新たな工具ホルダ１が
主軸１３内に挿入されるが、このときの各部の動作タイ
ミングを図５に示している。

【００３５】図５（Ａ）にてハイレベルは交換アーム４
が上昇中であることを示している。同図（Ｂ）は、切換
え弁２７が開くタイミングを示し、この開動作によりピ
ストン２５が上昇し、プッシュロッド２３による摺動ロ
ッド１４への押し力が解除され、主軸装置１０にて工具
ホルダ１のクランプ動作が開始される。同図（Ｃ）は検
出スイッチ２８の検知出力を示し、出力ＯＮのときに主
軸での工具ホルダ１のクランプが完了する。図５（Ｄ）
は、交換アーム４内のクランプ機構による工具ホルダの
アンクランプ完了のタイミングを示すものであり、ロウ
レベルとなったときに交換アーム４側での工具ホルダ１
のアンクランプが完了する。同図（Ｅ）は工具ホルダ１
が主軸１３に受け渡された後に、交換アーム４が図７に
て（ｆ）で示すように４５度旋回して原点に復帰する動
作を示している。また同図（Ｆ）は近接スイッチ３７か
らの出力を示している。

【００３６】図５に示すように、この実施例では、交換
アーム４が上昇して、把持部４ｂに保持された新たな工
具ホルダ１が主軸１３に完全に挿入された後の所定時間
後に、同図（Ｂ）に示すように、切換え弁２７が開いて
主軸装置１０での工具ホルダ１のクランプ動作が開始さ
れる。ここで、交換アーム４が上昇し工具ホルダ１が主
軸１３内に挿入された時点で、工具ホルダ１のクランプ
が完了する以前に、仮止め機構３０のノッチ３２ａによ
りプルスタッド部１ｂが仮止めされる。よって交換アー
ム４側では図５（Ｄ）に示すように、アーム側での工具
ホルダ１のクランプが解除された時点で、同図（Ｅ）に
示すように交換アーム４を図７にて（ｆ）で示すように
旋回させ、交換アーム４を工具ホルダ１から離して原点
に復帰させる。

【００３７】すなわち、主軸１３に挿入された工具ホル
ダ１は仮止め機構３０により仮止めされるため、図５
（Ｃ）で示す主軸側のクランプ完了出力を得る前に交換
アーム４の原点復帰の旋回を開始できるため、交換アー
ム４の上昇が完了してから原点位置への旋回を開始する
までの時間はＴｂで示す短時間である。

【００３８】なお、交換アーム４の上昇が完了した時点
で、近接スイッチ３７の出力を監視し、スイッチ出力が
それまでに一旦ＯＮとなり且つＯＦＦになっていれば、
工具ホルダ１が確実に仮止めされていることになり、よ
って交換アーム４の旋回動作に移行できる。また仮に交
換アーム４の上昇が完了した時点で、近接スイッチ３７
の出力がＯＮのままであったり、あるいはＯＦＦであっ
てもそれ以前に一旦ＯＮになっていないときには、工具
ホルダ１がノッチ３２ａにより確実に仮止めされていな
い状態であるため、その時点で動作を中止する。なお図
１と図２の実施例では、仮止め機構３０の掛止部材３２
などが１組だけ設けられているが、図３に示すように、
仮止め機構３０ならびに近接スイッチ３７を２組あるい
はそれ以上設けてもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、主軸装置
に工具の仮止め機構を設けた場合において、この仮止め
機構により工具が確実に仮止めできたか否かの確認がで
きるため、工具交換の安全性が確保され、迅速で且つ正
確な工具交換動作ができるようになる。

【００４０】また請求項２記載の発明では、摺動部材の
装着部が気密的にシールされているため、例えば主軸先
端の工具保持面を清掃するためのエアーなどが、摺動部
材の装着部から外部に漏れるのを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による加工装置における主軸装置を示す
断面図、

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図、

【図３】他の実施例における仮止め機構を示す断面図、

【図４】主軸から工具を抜き出すときの各部の動作タイ
ミングを示すタイミング説明図、

【図５】主軸に工具を装着するときの各部の動作タイミ
ングを示すタイミング説明図、

【図６】交換アームの動作を説明する斜視図、

【図７】図６のＶＩＩ矢視方向から見た交換アームの動
作説明図、

【図８】従来の工具交換動作における主軸から工具を抜
き出すときのタイミング説明図、

【図９】従来の工具交換動作における主軸に工具を装着
するときのタイミング説明図、

【符号の説明】

ｔ 工具 １ 工具ホルダ １ａ テーパシャンク部 １ｂ プルスタッド部 ３ アーム軸 ４ 交換アーム ４ａ，４ｂ 把持部 １０ 主軸装置 １１ 主軸ホルダ １３ 主軸 １４ 摺動ロッド １７ 皿ばね ２０ クランプボール ２３ プッシュロッド ３０ 仮止め機構 ３２ 掛止部材 ３２ａ ノッチ ３２ｂ ロッド ３６ スプリング ３７ 近接スイッチ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸先端に装着された工具をクランプ／
   アンクランプするクランプ機構が設けられた主軸装置
   と、工具供給部と前記主軸との間にて工具を交換する交
   換アームとが設けられ、前記主軸装置には、主軸先端に
   装着された工具を仮止めする掛止部材と、この掛止部材
   を工具仮止め方向へ付勢する弾性部材と、前記掛止部材
   の工具仮止め方向への移動を検出する検出部材とが設け
   られていることを特徴とする工具交換装置。
2. 【請求項２】 掛止部材は主軸に形成された取付孔に設
   けられており、且つこの取付孔と主軸外部とを気密的に
   遮閉するシール部が設けられている請求項１記載の工具
   交換装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載された工具交換装置を使
   用した工具交換動作において、前記検出部材からの出力
   により工具が掛止部材にて仮止めされていることを確認
   してから、工具交換アームの前記主軸に装着された工具
   に対する把持解除動作を開始し、または前記確認の後に
   主軸に装着された工具に対するアンクランプ動作が開始
   されることを特徴とする工具交換方法。