JPH07106522B2 - マシニングセンタ−等の工具交換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はマシニングセンター等の工具交換装置に関す
るものである。

従来の技術 従来のこの種の工具交換装置は、交換腕を有する交換軸
を主軸軸線と平行な軸線方向へ摺動可能でかつ回動可能
に支持させ、その交換軸を工具挿入側端において駆動モ
ータの作動によって回動させて先端の交換腕を待機位置
からほぼ90度旋回して交換腕の両端の、開口を回転方向
に向けた凹部内に主軸先端の工具と次に使用する工具マ
ガジン側の工具とを位置させて両工具を把持し、その後
交換軸を工具抜き方向へ摺動させて180度旋回して工具
位置を入れ替え、工具挿入方向へ移動して工具を挿入し
て後、交換腕を元の待機位置までほぼ90度旋回させてい
る（特開昭58−45836号）。

発明が解決しようとする問題点 前記従来装置にあっては、工具交換の前半において、交
換軸を待機位置から回動させて交換腕の凹部内に工具を
位置させて把持し、工具装着後においては、交換腕を元
の待機位置まで戻し旋回しているので、工具交換に多く
の時間を要する問題があった。

問題点を解決するための手段 本発明は前記問題点を解決するために、主軸ヘッドに回
動自在に設けた主軸と、複数の工具を保持し、所定の工
具を工具交換位置に位置させるようにした工具マガジン
との間で工具交換を行うようにしたマシニングセンター
等の工具交換装置において、主軸ヘッドに主軸軸線と平
行な軸線方向へ摺動可能でかつ回動可能に支持させた交
換軸を備え、その交換軸の先端部に交換ヘッドを装設
し、この交換ヘッドは、交換軸の軸線を挟む両側に夫々
開閉可能な一対の把持爪を互いに逆方向へ突出させて二
組備えており、これらの二組の把持爪を、加工中におい
て交換軸を工具挿入側端に位置させた状態では必ず一方
が主軸に挿着の工具を挾んだ両側位置で開放状態で待機
するように配設し、前記交換軸を中空にしてその中に操
作軸を設け、この操作軸の運動により前記把持爪を開閉
させる開閉操作機構を前記交換ヘッドに設け、主軸ヘッ
ドには、前記交換軸を回転させる間欠回転機構と、前記
交換軸を工具挿入側端と工具抜取側端の間で軸線方向へ
移動させる第１カム機構と、前記操作軸を作動させて把
持爪を開閉させる第二カム機構を夫々装設すると共に、
これらの各機構を作動させる一つの駆動モータを設けた
ことを特徴としている。

作用 一つの駆動モータを作動させると、その駆動モータが第
一カム機構と第二カム機構と間欠回転機構とを夫々作動
させ、その第二カム機構の作動によって操作軸、開閉操
作機構を介して把持爪を開閉させ、また第一カム機構の
作動によって交換軸を軸線方向へ摺動させ、また間欠回
転機構の作動によって交換軸を回動させる。前記把持爪
の開閉と交換軸の摺動、回動は一つの駆動モータによっ
てタイミング良く円滑に作動でき、作動を高速化でき
る。また二組の保持爪の一方は加工中にも主軸に挿着の
工具を挾んで両側に開放状態で待機しているので、把持
爪の小さな開閉動作で工具を直ちに把持でき、工具交換
時間を短縮できる。

実施例 図面は縦型マシニングセンターに実施した例を示してお
り、第１図、第２図において、１はコラム、２はコラム
１に設けた案内レール３、３に上下動自在に取付けてあ
る主軸ヘッドで、第３図に示すように昇降用モータ４に
よって回転されるスクリュー軸５とそのスクリュー軸５
に螺合するボールねじ６によって周知のごとく上下動さ
れるようにしてある。前記主軸ヘッド２には第３図、第
４図に示すように下向き状態の主軸７がベアリング８を
介して回転自在に支承され、かつ抜止体2aによって抜止
めされている。前記主軸７には従動プーリ９が楔着さ
れ、その従動プーリ９が主軸ヘツド２に固着したブラケ
ット10に取着してある駆動モータ11の駆動プーリ12によ
ってベルト13を介して一方向へ回転されるようにしてあ
る。前記主軸７は中心部に操作孔14を有し、その操作孔
14の下端部に工具挿着用の挿着穴15が形成されている。
前記操作孔14内には挿着穴15に挿着された工具16をクラ
ンプする為のドローバー17が上下摺動可能に嵌合されて
いる。前記ドローバー17において、18はバー本体、19は
バー本体18と一体に設けてある摺動部で、小径孔14aに
摺動自在に嵌合されている。20はバー本体18に固着して
ある摺動体で、大径部14bに摺動自在に嵌合されてい
る。この摺動体20は操作孔14の段部14cとの間に介在し
たバネ21によって上方へ付勢されている。22は摺動体20
にベアリング23を介して回転自在に取付けてある連結片
で、後述の操作アームに長孔22aを介して連結されてい
る。24はバー本体18に螺着してあるバネ性を有する一対
のクランパーで、下端部に係合部24aを有し、この係合
部24aが操作孔14の逃げ孔14dに逃げることによって挿着
穴15に挿着された工具16の係合頭16aを受入れ、係合部2
4aが小径孔14aに引込まれることによって工具16の係合
頭16aに係合して工具16をクランプするようにしてあ
る。次に、25は主軸ヘッド２上に突設してある支持腕26
に枢軸27を介して枢着してあるＬ形の操作アームで、一
方のアーム25aには前記連結片22の長孔22aに挿入された
ピン28が突設され、他方のアーム25bにはローラ29が回
転自在に軸支されている。このローラ29は主軸ヘッド２
の上昇時にコラム１にブラケット30を介して位置調整自
在に止着してあるカム31に当接するようにしてある。上
記支持腕26にはストッパーボルト26aが止着され、この
ストッパーボルト26aが主軸ヘッド２の下降時に前記操
作アーム25のバネ21による回動を受止めるようにしてあ
る。

次に、前記主軸７には第４図に示すように小径孔14aの
下端部に開口する収納孔32が主軸７の軸線に対して直交
する方向に形成されている。その収納孔32にはストップ
ピン33が孔軸線方向へ移動可能に嵌合されている。その
ストップピン33はバネ34によつて主軸７の中心に向けて
付勢され、自体の先端部が小径孔14aに突出した状態で
段部32aに当接されている。そのストップピン33の先端
部は丸く曲面に形成され、挿着孔15に挿脱される工具16
の係合頭16aに係脱し得るようにしてある。

次に、35は前記コラム１に工具貯蔵用の複数の工具ポッ
ト36を所定の工具交換位置Ｂへ選択的に移動させるよう
に装設してある工具マガジン装置で、第５図〜第８図に
示すように構成してある。この工具マガジン装置35にお
いて、37はコラム１に止着してあるマガジン本体で、先
端部に上下方向の回動軸38がベアリング39を介して回転
自在に取付けられている。前記マガジン本体37の下面に
は回動軸38を中心とする環状の案内溝40が形成されてい
る。この案内溝40は両側の溝縁に張出状の係止片41を夫
々備え、これらの係止片41が工具ポット36外周の係止溝
36aに夫々嵌合して工具ポット36を下向状態に吊下げて
案内するようにしてある。前記回動軸38下端部には回動
プレート42が固着されている。この回動プレート42には
周囲の等分割位置に夫々放射方向の嵌合溝42aが形成さ
れ、これらの嵌合溝42aが前記案内溝40に案内されてい
る工具ポット36の切欠部36bに夫々嵌合されている。前
記回動軸38の上端部には第６図に示すように周囲に係合
溝43aを有するゼネバ機構のゼネバ歯車43が楔着されて
いる。44はコラム１に止着してあるブラケット、45はブ
ラケット44に止着してある下向の割出用モータで、その
モータ軸45aにゼネバ機構の原動車46が固着され、その
原動車46に前記ゼネバ歯車43の係合溝43aと係合可能な
ローラ46aが回動自在に軸支されている。47は前記主軸
７の工具交換位置Ａと対向する割出位置Ｃにおいてマガ
ジン本体37に形成した放射方向の切欠溝で、前記案内溝
40を側面に開放させている。48は切欠溝47の上方位置に
おいてマガジン本体37に固着してある支持体で、下面に
前記切欠溝47と対向する収納溝49aを有する支持本体49
とその収納溝49aの両縁部から張出すように支持本体49
に固着してある案内片50とで構成してある。前記収納溝
49aと切欠溝47は案内路51を形成している。52は前記案
内路51内に放射方向へ移動自在に配設してある工具移動
体で、自体の一対の嵌合溝52aが前記案内片50に摺動自
在に嵌合されている。前記移動体52には第７図に実線で
示す後退位置において案内溝40に連続する受入溝53と係
止片41に連続する係止片54とが形成され、割出位置Ｃに
工具ポット36が割出されると係止片54がその工具ポット
36の係止溝36aに嵌合して工具ポット36を支持するよう
にしてある。また工具移動体52の上面には第７図に示す
ように長溝55が形成されている。56は支持本体49に止着
してある移動用モータで、そのモータ軸56aにはクラン
ク57を固着してある。そのクランク57のクランクピン58
は前記長溝55に嵌合され、モータ軸56aが回転すると工
具移動体52を第７図に仮想線にて示す前進位置に移動さ
せて交換用の工具ポット36を工具交換位置Ｂに移動させ
るようにしてある。

次に、59は前記工具交換位置Ａの主軸７と工具交換位置
Ｂの工具ポット36との間で工具交換する交換装置で、第
９図〜第16図に示すように構成してある。この交換装置
59において、60は主軸ヘッド２に設けた軸受61、61によ
って軸線方向へ摺動自在でかつ回動自在に支承されてい
る交換軸で、第１図、第２図に示すように工具交換位置
Ａの主軸７と工具交換位置Ｂの工具ポット36との中間位
置に主軸７と平行に配設されている。前記交換軸60の下
端部には交換ヘッド62が装設されている。この交換ヘッ
ド62は第９図〜第12図に示すように左右対称的に構成さ
れ、次に図面において左側のものについてのみ説明し、
右側のものには左側と対応するものに同じ符号を付して
重複説明を省略する。この交換ヘッド62において、63は
交換軸60の下端に一体的に固着してあるヘッド本体で、
収納室64と先端面に開口する爪案内孔65とが夫々形成さ
れている。またヘッド本体63には爪案内孔65の両側壁63
aに第10図に示すように貫通孔66が形成され、その貫通
孔66の外側においてヘッド本体63にバネ受部材67が止着
されている。前記爪案内孔65には一対の把持爪68、68の
基部側が挿入され、それらの把持爪68、68の基部がヘッ
ド本体63に枢軸69、69を介して開閉自在に枢着されてい
る。前記枢軸69、69は図面の右側の把持爪68、68をも同
時に枢着している。前記把持爪68、68の先端部には把持
片70、70が止着され、これらの把持片70、70が工具16の
切欠部16Cに嵌合して工具16を回転方向の位置決めをし
た状態で把持するようにしてある。また把持爪68、68の
中間部内側には第12図に示すようにカム部材として例示
するカム片71、71が設けられ、これらのカム片71、71に
上方に行くにつれて開閉中心線Ｙから遠ざかるように傾
斜しているカム面71a、71aが形成されている。また把持
爪68、68の中間部外側にはバネ受穴72、72が形成され、
このバネ受穴72、72と前記バネ受部材67に設けたバネ受
穴73、73間に把持バネ74、74が夫々圧縮介装されてい
る。これらの把持バネ74、74は把持爪68、68を閉じる方
向へ付勢し、前記カム面71a、71aを後述のカムフォロア
に当接させている。前記ヘッド本体63の収納室64内には
両把持爪68、68間に操作体75が上下動可能に配設されて
いる。この操作体75は交換軸60の中空孔60aに上下動自
在に嵌挿してある操作軸76に固着され、かつヘッド本体
63に止着してあるガイドピン77によって上下摺動自在に
案内されている。前記操作体75の側面にはカム部材とし
て例示する一対のカムフォロア78、78が回転自在に軸支
され、これらのカムフォロア78、78がカム面71a、71aに
当接しており、第12図に示すように操作軸76が上昇する
と操作体75,カムフォロア78,カム片71等から成る把持爪
68,68の開閉操作機構を介して把持爪68、68が閉じ、操
作軸76が下降すると把持爪68、68が開くようにしてあ
る。また前記操作体75の下端部には第12図に示すように
爪ロック用の一対の係合片79、79が一体に突設されてい
る。それらの係合片79、79は夫々把持爪68、68の下方に
位置され、それらの先端部上面には閉状態の把持爪68、
68の外側下部と対向する位置に上方に行くにつれて開閉
中心線Ｙから遠ざかるようにした斜面79a、79aが形成さ
れている。これらの斜面79a、79aは前記開閉中心線Ｙに
対して対称に形成され、操作軸76が上昇されると斜面79
a、79aが把持爪68、68に係合して両把持爪68、68を開閉
中心線Ｙを中心とする閉位置にロックするようにしてあ
る。上記操作軸76の上端部にはバネ受座80が固着され、
このバネ受座80と交換軸60間にバネ81が圧縮介装されて
いる。150は切粉の侵入を防止する為の遮蔽板である。

次に、82は前記交換軸60を昇降させる為の昇降装置で、
第９図、第13図、第14図に示すように構成されている。
この昇降装置82において、83は主軸ヘッド２の上面に止
着してある中空の支持ブラケットで、下方部は主軸ヘッ
ド２上面の孔84を通して主軸ヘッド２内に収容されてい
る。85は支持ブラケット83にベアリング86、86を介して
回転自在に支持させてある上下方向の回転軸で、上端部
は、支持ブラケット83上に止着してある駆動モータ87の
モータ軸87aに一体回転するように連結されている。前
記回転軸85の中間部には外周面にカム溝88aを有する円
筒カム機構（第一カム機構）の円筒カム88が一体的に楔
着され、この円筒カム88が支持ブラケット83の４本の脚
部83a、83b、83c、83d間に位置されている。前記支持ブ
ラケット83の後方の脚部83aには円筒カム機構のカムレ
バー89の基部が枢軸90を介して上下揺動自在に枢着され
ている。そのカムレバー89の先端部にはローラ91が回転
自在に軸支され、このローラ91が前記交換軸60の上端部
に固着してある係合体92の環状溝92aに係合されてい
る。また、カムレバー89の中間部には前記カム溝88aに
係合されているカムフォロア93が回転自在に軸支されて
いる。前記カム溝88aは円筒カム88の１回転によってカ
ムレバー89を第９図に仮想線で示す位置まで１回揺動さ
せて交換軸60を一時的に所定量下降させるように形成し
てある。

次に、94は前記交換軸60を回転させる為の回転装置で、
第９図、第14図〜第16図に示すように構成されている。
この回転装置94において、95は前記支持ブラケット83の
下面に固着してある支軸120やベアリング121を介して回
転自在に取付けられている中間歯車、96は中間歯車95と
一体に設けてあるゼネバ機構のゼネバ歯車で、周囲には
第15図に示すように複数の係合溝96aを備えている。97
は回転軸85の下端部に楔着してあるゼネバ機構の原動車
で、前記ゼネバ歯車96の係合溝96aと係合可能なローラ9
8が回転自在に軸支されている。99は前記交換軸60の中
間部に楔着してある従動歯車で、交換軸60が前記昇降装
置82によって最下降された状態において前記中間歯車95
に噛合し、交換軸60が下降端から上昇された状態ではそ
の中間歯車95との噛合が外れるようにしてある。前記従
動歯車99と中間歯車95との歯数比率は前記回転軸85の矢
印方向への１回転によって交換軸60が矢印方向へ半回転
するように設定してある。100は主軸ヘッド２に止着し
てある回動阻止片で、第16図に示すように交換軸60側の
面に従動歯車99の１つの歯溝と係合可能な突条100aが形
成され、交換軸60が下降端から上昇された状態では従動
歯車99の歯溝と係合して従動歯車99の自由回動を阻止す
るようにしてある。

101は前記操作軸76を軸線方向へ移動させて把持爪68、6
8を開閉操作する爪開閉装置で、第９図、第13図、第14
図に示すように構成されている。この爪開閉装置101に
おいて、102は中間部を前記脚部83bに枢軸103を介して
上下揺動自在に枢着してある端面カム機構のカムレバー
で、前端部102aにはねじ孔104が形成され、そのねじ孔1
04に操作軸76の上端部に当接可能な当接ボルト105が螺
合されてナット106によって固定されている。前記カム
レバー102の後端部102bにはカムフォロア107が回転自在
に枢着され、そのカムフォロア107が前記円筒カム88の
上側端面に形成してある端面カム機構（第二カム機構）
の端面カム108のカム面108aに前記バネ81のバネ力によ
って圧接されている。前記端面カム108のカム面108aは
通常はカムフォロア93を押上げることによって把持爪6
8、68を開放させており、回転軸85が回転されるとその
中間回動領域においてカムフォロア93の下降を許容して
把持爪68、68を閉じるように形成してある。109は把持
爪68、68が開放状態にあることを検出する検出器で、カ
ムレバー102に突設してある検出ピン110を検出するよう
にしてある。上記昇降装置82、回転装置94及び爪開閉装
置101の作動は第17図に示すタイムチャート図に示すよ
うに互いに関連されている。なお、図面上、111は加工
テーブルである。

次に、上記構成の作動について説明する。先ず、加工作
業に先立ち工具マガジン装置35の各工具ポット36には所
定の種類の工具16が夫々挿着され、また主軸７の挿着穴
15にも所定の種類の工具16が挿着されている。次に加工
テーブル111上の加工物Ｍを加工する場合には、昇降用
モータ４を作動させてスクリュー軸５を回転させ、この
スクリュー軸５の回転によって主軸ヘッド２を最上昇端
の工具交換位置Ａから下方の加工領域に下降させる。上
記主軸ヘッド２が工具交換位置Ａから下降されると、操
作アーム25のローラ29がカム31から離れて操作アーム25
がバネ21によって第３図において時計方向へ回動されて
ストッパーボルト26aに当接される。これによりドロー
バー17は上昇されてクランパー24の係合部24aが挿着穴1
5内の工具16の係合頭16aを係止して小径孔14a内に引き
込み、その工具16をクランプした状態に維持する。また
上記工具交換位置Ａからの下降によって主軸ヘッド２が
第３図に示すように工具16のクランプを完了する位置迄
下降されると、そのことを図示しない検出器によって検
出して駆動モータ11を作動させ、その結果駆動プーリ12
が回転して従動プーリ９を回転させ、主軸７を矢印方向
へ回転させる。この状態で主軸ヘッド２が加工領域内で
昇降し、主軸２に挿着されている工具16によって加工物
Ｍの加工を行なう。なお上記加工作業を行なう場合に
は、交換装置59の駆動モータ87は停止されており、円筒
カム88は第９図の状態で停止されている。従って、昇降
装置82のカムレバー89は上方へ回動され、交換軸60を第
９図に示すように上昇端（工具挿入側端）に位置させて
いる。この場合回転装置94の従動歯車99は中間歯車95と
の噛合が外れて上昇されているが、その従動歯車99の歯
溝が回動阻止片100の突条100aに係合して自由回動が阻
止されている。また爪開閉装置101のカムレバー102が第
９図において反時計方向へ回動され、当接ボルト105が
操作軸76をバネ81に抗して押下げている。この操作軸76
の押下げによって交換ヘッド62の操作体75を下降させ、
この操作体75の下降によって係合片79、79が下降して把
持爪68、68の把持位置へのロックを解除し、またカムフ
ォロア78、78が第12図に実線で示すようにカム片71、71
のカム面71a、71aを押し、把持爪68、68を夫々把持バネ
74、74に抗して開放させており、これにより一方側の把
持爪68、68は加工中において主軸７の工具16を挾んだ外
側位置に開放状態で待機している。

一方、前記加工作業を行なっている間に、工具マガジン
装置35においては割出用モータ45が作動してモータ軸45
aが回動軸38及び回動プレート42を回動させ、主軸７の
工具16と次に交換すべき工具16を保持している工具ポッ
ト36を割出位置Ｃに割出す。その割出位置Ｃに工具ポッ
ト36が割出されると、その工具ポット36の上部が移動体
52の受入溝53に入って工具ポット36の係止溝36aが係止
片54に係合する。その後移動用モータ56が作動してクラ
ンク57を一方向へ半回転させ、これによりクランクピン
58が工具移動体52を主軸７方向へ前進移動させ、前進工
具ポット36の工具16を第11図に示す工具交換位置Ｂに移
動させ、その工具16を主軸７と平行な下向状態に位置保
持する。

次に、主軸７の工具16による加工が終了し、次の加工の
為に工具交換指令が発信されると、先ず昇降用モータ４
が作動してスクリュー軸５を回転させ、そのスクリュー
軸５が主軸ヘッド２を最上昇端の工具交換位置Ａに向け
て上昇させる。この主軸ヘッド２の上昇によってその主
軸ヘッド２が加工領域より上昇されると、そのことを検
出器が検出して駆動モータ11の作動を停止し、これによ
り主軸７及び工具16の回転が停止される。また前記主軸
ヘッド２が工具交換位置Ａに上昇されると、操作アーム
25のローラ29がカム31に当接して第３図において反時計
方向へバネ21に抗して回動され、これにより操作アーム
25のピン28がドローバー17を押下げる。このドローバー
17の押下げによってクランパー24が下降され、その結果
係合部24aが小径孔14aから抜け出して逃げ孔14d内に位
置され、これにより係合部24aが工具16の係合頭16aから
離脱して工具16のクランプを解除する。この場合主軸７
にはストップピン33が設けてあり、そのストップピン33
がバネ34によって工具16の係合頭16aに係合しているの
で、挿着穴15に挿着されている工具16はクランプ状態が
維持され、その工具16が挿着穴15から抜け落ちることは
ない。また前記のように主軸ヘッド２が上昇されると、
第11図に示すように開放状態の他方側の把持爪68、68が
工具交換位置Ｂの交換用の工具16を両側から挟む位置に
上昇される。主軸ヘッド２が工具交換位置Ａに上昇され
ると、次に駆動モータ87が作動されてモータ軸87aが矢
印方向へ１回転される。前記モータ軸87aの回転によっ
て回転軸85及び円筒カム88が回転され、その円筒カム88
の回転によって先ず端面カム108が第17図に示すように
カムフォロア107を下降させ、これによりカムレバー102
がバネ81によって回動されると共に操作軸76がバネ81に
よって上昇される。この操作軸76の上昇によって操作体
75、カムフォロア78、78及び係合片79、79が夫々上昇さ
れ、そのカムフォロア78、78の上昇によって把持爪68、
68が把持バネ74、74のバネ力によって閉じられ、その結
果両側の保持爪68、68の把持片70、70は主軸７と工具ポ
ット36の工具16の切欠部16c、16cに嵌合してその工具16
を把持バネ74、74のバネ力によって把持する。また係合
片79、79の上昇によって係合片79、79の斜面79a、79aが
閉状態の把持爪68、68の外側角部に係合してそれらの把
持爪68、68を閉鎖側へ引寄せて両把持爪68、68が開閉中
心線Ｙに対して対称な位置となるようにセンタリングす
ると共にそれらの把持爪68、68を工具把持状態にロック
する。その後、円筒カム88が更に回動されるとカム溝88
aがカムレバー89のカムフォロア93を下降させてカムレ
バー89を下方へ回動させ、これによりカムレバー89が交
換軸60を工具抜取側端（下降端）まで最下降させ、その
結果前記一方側の把持爪68、68は主軸７の挿着穴15から
工具16を完全に抜取り、他方側の把持爪68、68は工具ポ
ット36の挿着穴36cから工具16を完全に抜取る。前記挿
着穴15から工具16を抜取る場合、工具16の係合頭16aは
ストップピン33をバネ34に抗して押下げることによって
係合が離脱される。また交換軸60が下降されると、従動
歯車99が中間歯車95に噛合されるが、この場合従動歯車
99の自由回動が回動阻止片100によって阻止されている
ので、従動歯車99は中間歯車95の歯に確実に噛合され
る。また交換軸60が下降されると、操作軸76の上端が当
接ボルト105から離れ、操作軸76はバネ81によって引上
状態に維持される。その後、回転軸85の回転によって原
動車97のローラ98がゼネバ歯車96の係合溝96aに係合し
てゼネバ歯車96及び中間歯車95を所定量回動させる。こ
の中間歯車95の回動によってこれと噛合する従動歯車99
を半回転させ、その結果前記主軸７から抜取られた工具
16を工具交換位置Ｂに位置する工具ポット36の挿着穴36
cの直下に対向させ、前記工具ポット36から抜取られた
工具16を主軸７の挿着穴15の直下に対向させる。前記円
筒カム88が更に回動されると、カム溝88aがカムフォロ
ア93を今度は上昇させてカムレバー89を上方へ回動さ
せ、そのカムレバー89が交換軸60を上昇させる。これに
より前記主軸７から抜取られた工具16は工具ポット36の
挿着穴36cに挿入され、工具ポット36から抜取られた工
具16は主軸７の挿着穴15に挿入される。前記挿着穴15に
工具16が挿入されると、工具16の係合頭16aがストップ
ピン33をバネ34に抗して押戻してストップピン33に係合
する。また挿着穴36cに工具16が挿入されると、工具16
の係合頭16aが図示しない係合手段によって抜止めされ
る。その後円筒カム88が更に回動されると、端面カム10
8のカム面108aがカムフォロア107を押上げてカムレバー
102を回動させ、これによりカムレバー102の当接ボルト
105が操作軸76を押下げる。この操作軸76の押下げによ
って操作体75が下降し、これにより係合片79、79が下降
して把持爪68、68のロックを解除すると共にカムフォロ
ア78、78が下降して保持爪68、68を開放させ、両側の把
持爪68、68は工具16の把持を解除する。この場合、挿着
穴15、36cに挿入されている工具16は前記のようにスト
ップピン33に係合しているので抜落ちることは無い。そ
の後、再び主軸ヘッド２が前記加工領域に下降され、挿
着穴15内の工具16が前記のようにクランパー24によって
クランプされた後所定の加工が行なわれる。また工具マ
ガジン装置35においては、移動用モータ56が作動してク
ランク57を再び半回転させて移動体52を割出位置Ｃに後
退させる。その後割出用モータ45が作動して回動プレー
ト42を回動させ、次に交換すべき工具16を有する工具ポ
ット36を割出位置Ｃに割出し、その工具ポット36を前記
のように工具交換位置Ｂに移動させて次の工具交換に備
える。前記のように主軸ヘッド２が工具交換位置Ａに上
昇された後直ちに駆動モータ87が作動して工具交換動作
を開始するようにしたので、工具交換を極めて短時間
（例えば0.8秒程度）に行なうことができる。

前記実施例では縦型マシニングセンターに実施した場合
について示したが、本願にあっては横型マシニングセン
ターやボーリングマシンの工具交換装置にも同様に実施
できる。

発明の効果 以上のように本発明にあっては、主軸ヘッドに主軸軸線
と平行な軸線方向へ摺動可能でかつ回動可能に支持させ
た交換軸を備え、その交換軸の先端部に交換ヘッドを装
設し、この交換ヘッドは、交換軸の軸線を挟む両側に夫
々開閉可能な一対の把持爪を互いに逆方向へ突出させて
二組備えており、これらの二組の把持爪を、加工中にお
いて交換軸を工具挿入側端に位置させた状態では必ず一
方が主軸に挿着の工具を挾んだ両側位置で開放状態で待
機するように配設し、前記交換軸を中空にしてその中に
操作軸を設け、この操作軸の運動により前記把持爪を開
閉させる開閉操作機構を前記交換ヘッドに設け、主軸ヘ
ッドには、前記交換軸を回転させる間欠回転機構と、前
記交換軸を工具挿入側端と工具抜取側端の間で軸線方向
へ移動させる第一カム機構と、前記操作軸を作動させて
把持爪を開閉させる第二カム機構を夫々装設すると共
に、これらの各機構を作動させる一つの駆動モータを設
けたので、工具交換する場合に、把持爪の小さな閉じ動
作で極めて短時間で工具を把持でき、工具交換時間を短
縮できる。しかも、このように把持爪による把持までの
時間を短縮できるものであっても、その把持爪の開閉動
作、把持爪を持つ交換ヘッドを旋回させ、また、軸方向
に移動させる交換軸の軸方向移動及び回動動作を、１つ
の駆動モータにより、操作軸とこれに関連した開閉操作
機構、第一、第二カム機構によりメカニカルな連繋で実
現するようにしたので、これらの動作を極めてタイミン
グ良く円滑に行うことができ、工具交換動作を一層高速
化できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本願の実施例を示すもので、第１図は正面図、第
２図は平面図、第３図はIII−III線拡大断面図、第４図
は第３図の要部拡大図、第５図はＶ−Ｖ線拡大断面図、
第６図は第５図の平面図、第７図は第６図を断面にして
示す部分図、第８図はVIII−VIII線拡大断面図、第９図
はIX−IX線拡大断面図、第10図はＸ−Ｘ線拡大断面図、
第11図はXI−XI線断面図、第12図はXII−XII線拡大断面
図、第13図は一部を破断して示すXIII−XIII線断面図、
第14図はXIV−XIV線断面図、第15図はXV−XV線断面図、
第16図はXVI−XVI線断面図、第17図はタイムチャート図
である。 １……コラム、２……主軸ヘッド、７……主軸、60……
交換軸、68……把持爪、76……操作軸、87……駆動モー
タ、88……円筒カム（第一カム機構）、89……カムレバ
ー、96……ゼネバ歯車（間欠回転機構）、102……カム
レバー、108……端面カム（第二カム機構）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主軸ヘッドに回動自在に設けた主軸と、複
   数の工具を保持し、所定の工具を工具交換位置に位置さ
   せるようにした工具マガジンとの間で工具交換を行うよ
   うにしたマシニングセンター等の工具交換装置におい
   て、主軸ヘッドに主軸軸線と平行な軸線方向へ摺動可能
   でかつ回動可能に支持させた交換軸を備え、その交換軸
   の先端部に交換ヘッドを装設し、この交換ヘッドは、交
   換軸の軸線を挟む両側に夫々開閉可能な一対の把持爪を
   互いに逆方向へ突出させて二組備えており、これらの二
   組の把持爪を、加工中において交換軸を工具挿入側端に
   位置させた状態では必ず一方が主軸に挿着の工具を挾ん
   だ両側位置で開放状態で待機するように配設し、前記交
   換軸を中空にしてその中に操作軸を設け、この操作軸の
   運動により前記把持爪を開閉させる開閉操作機構を前記
   交換ヘッドに設け、主軸ヘッドには、前記交換軸を回転
   させる間欠回転機構と、前記交換軸を工具挿入側端と工
   具抜取側端の間で軸線方向へ移動させる第１カム機構
   と、前記操作軸を作動させて把持爪を開閉させる第二カ
   ム機構を夫々装設すると共に、これらの各機構を作動さ
   せる一つの駆動モータを設けたことを特徴とするマシニ
   ングセンター等の工具交換装置。