JPH07246536A - 自動工具交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動工具交換における主軸に対する工具受渡
しのための主軸乃至主軸頭の下降・上昇の必要を排除す
ることを目的とする。 【構成】 自動工具交換装置は、平行に突出し、工具ポ
ット本体81の凹部87に嵌まり込む一対の把持爪35をもっ
た複数の把持器32を無端条体31に列設した工具マガジン
20、工具把持部73をもつ旋回腕72を備えた工具交換腕装
置70及び工具マガジンと工具交換腕装置との間に設けら
れた工具昇降装置40から構成され、工具昇降装置は、工
具マガジンでの工具交換位置と工具交換腕装置の工具把
持・解放位置とを結ぶ方向に設けられ、工具マガジン側
から工具交換腕装置の工具把持・解放位置側に向う水平
域・上昇傾斜域をもつ案内カム溝をもつ板カム61，62
と、案内カム溝に係合した従動子63を備え、案内カム溝
に沿って往復移動可能に設けられ、把持部本体44に把持
器の把持爪に対向する把持爪52が弾性的接離自在に取り
付けられた把持部43とを具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、工作機械の自動工具
交換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術における自動工具交換装置に
おいては、図８に図示のようにマシニングセンタのベッ
ド９０の後部に工具マガジン２０が設けられ、更に主軸
頭１３の下方の工具受渡し位置と工具マガジン２０との
間を移動し、且つ回動・上下動する工具交換腕９１を備
えた工具搬送・交換装置９２が設けられている。そし
て、工具搬送・交換装置は、工具マガジンにおいて選択
された工具を工具交換腕９１に受取り、主軸頭１３の下
方の工具受渡し位置にまで搬送し、工具交換腕９１によ
り使用済の工具を主軸１８から取外すと共に搬送された
新しい工具Ｔを主軸１８に装着する。その後、主軸頭１
３は所定の位置に戻ると共に、工具搬送・交換装置９２
は使用済工具Ｔを工具マガジン２０に戻して収納するよ
うになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術におけるマ
シニングセンタにおいては、剛性・操作性・コスト等の
点からベッド９０の高さを低くすることが望まれている
ため、上記の従来の技術におけるマシニングセンタに付
属する工具マガジン２０の高さも低くなる。従って、工
具マガジン２０と主軸頭１３の下方の工具受渡し位置と
の間で工具を搬送する工具搬送・交換装置９２の工具受
渡し位置も自ずと低くなり、そのため工具受渡しにおい
ては、主軸１８乃至主軸頭１３は、加工位置の高さより
下降する必要がある。

【０００４】工具受渡しのための主軸１８乃至主軸頭１
３の下降・上昇は、作業効率からいって望ましくない。
この発明は、自動工具交換における主軸に対する工具受
渡しのための主軸乃至主軸頭の下降・上昇の必要を排除
することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の自動工具交換
装置は、割出し回転駆動される無端条体と、工具が軸線
方向に押入・引張りにより着脱され得るようになってい
る工具ポットと、無端条体から外方に突出し、工具ポッ
ト本体に離脱可能に係合し、工具ポットを保持する把持
爪を備え、無端条体に列設された複数の把持器とを備え
た工具マガジン、軸線方向の往復移動と軸線回りの回転
との駆動がされ、両端に工具を把持する把持部をもつ旋
回腕を備えた工具交換腕装置、及び工具マガジンと工具
交換腕装置との間に設けられた工具昇降装置から構成さ
れている。

【０００６】そして、工具昇降装置は、工具マガジンに
おける工具交換位置と工具交換腕装置の工具把持・解放
位置とを結ぶ方向に設けられ、工具マガジン側から工具
交換腕装置の工具把持・解放位置側に向う水平域とそれ
に続く上昇傾斜域をもつ案内カム溝が形成された案内カ
ムと、案内カム溝に係合した従動子を備え、案内カム溝
に沿って移動可能に設けられ、工具ポットに係合する係
合子が形成され、工具ポットを保持する把持部と、工具
ポット把持部本体がリンクを介して連結されている往復
動駆動手段とを具備している。案内カムは、把持部の両
側に対向して設けられ、各案内カムのカム溝は平行して
２本一対となり且つそれらの４本のカム溝は工具ポット
把持部本体の進退方向及び進退方向と直交する方向の位
置がずれている。

【０００７】

【作用】工具マガジンにおいて、各把持器には、工具を
保持した工具ポットが把持爪により保持されている。そ
して、無端条体が回動されると、把持器に保持された工
具ポット、即ち工具は、旋回する。次の加工に使用され
る工具の工具ポットが工具マガジンにおける工具交換位
置に至り、工具ポットは、工具昇降装置の把持部の係合
子に係合され、無端条体が停止される。

【０００８】次に、工具昇降装置において、往復動駆動
手段が作動し、リンクを介して工具ポット把持部がカム
溝水平域に沿って前進する。すると、工具ポットは係合
子の係合により移動され、工具ポットが工具マガジンの
把持器の把持爪から外れながら、把持部に保持された状
態になる。

【０００９】更に、往復動駆動手段の作動により、リン
クを介して把持部は、次に使用する工具が装着されてい
る工具ポットを保持したまま、開口部から外方に出て前
進し続ける。その際、リンク結合のため、回動自由なの
で、従動子がカム溝傾斜域に係合して滑動する。従っ
て、把持部、即ち工具は、前進と共に斜めに上昇し、工
具交換腕装置の工具把持・解放位置に達する。

【００１０】他方、マシニングセンタにおいては、一工
程の加工が済み、主軸の使用済の工具は、工具交換腕装
置の工具把持・解放位置にまで送られる。そこで、工具
交換腕装置において、旋回腕の上昇に続く、旋回腕の旋
回が行われる。すると、両把持爪は、新旧の工具を把持
する。次いで、旋回腕は下降すると、既に主軸で解放状
態にある使用済の工具は主軸から引抜かれ、工具ポット
に保持されている次の加工に使用される工具は工具ポッ
トから引抜かれる。

【００１１】そして、作動軸の逆回転、即ち新旧工具を
把持爪で把持した旋回腕の逆旋回が行われ、旧工具は空
になった工具ポットと同軸線関係になり、新工具は主軸
に同軸線関係になる。それに続いて、旋回腕が上昇する
ことにより、新工具は主軸に装着されると共に、旧工具
は工具ポットに保持される。更に、作動軸の逆回転、即
ち旋回腕の逆旋回が行われと、両把持爪は、新旧工具か
ら外れ、旋回腕は原位置になる。

【００１２】工具昇降装置において、往復動駆動手段が
作動し、リンクを介して把持部は、旧工具が装着されて
いる工具ポットを保持したまま後退する。すると、従動
子がカム溝傾斜域に係合して滑動する。従って、把持
部、即ち旧工具は斜めに下降すると共に後退する。そし
て、把持部が、更にカム溝水平域に沿って後退し続ける
と、旧工具を保持した工具ポットが工具マガジンにおけ
る工具交換位置の工具マガジンの把持器の把持爪に係合
し、旧工具を保持した工具ポットは、工具マガジンの把
持器に保持される。

【００１３】

【実施例】この発明の実施例における自動工具交換装置
を図面に従って説明する。以下の説明における上下左右
は、図１における方向を指し、左右方向の軸線をＸ軸線
方向、上下方向をＹ軸線方向、紙面への垂直方向をＺ軸
線方向とする。図１及び図２において、マシニングセン
タの基台１の中央域には、門形ベッド２が設置され、基
台１上の一端側、即ち、門形ベッド２の後方には、後記
の作動各部を制御する制御装置３が、他端側、即ち、門
形ベッド２の前方には、工作物ＷをＺ軸線方向に搬送す
る工作物搬送装置４、工作物Ｗを位置決め支持するべく
図示しない油圧シリンダにより工作物搬送装置４に対し
昇降する工作物治具５及び工作物治具５上の工作物Ｗを
クランプするべく油圧シリンダ６により回動作動するク
ランプ腕７が夫々設置されている。

【００１４】門形ベッド２の上面には、Ｘ軸線方向の案
内８に沿って滑動自在の送り台９が載置され、送り台９
の上面には、Ｚ軸線方向の案内１０に沿って滑動自在の
コラム１１が載置され、コラム１１の前面には、Ｙ軸線
方向の案内１２に沿って滑動自在の主軸頭１３が取り付
けられている。

【００１５】送り台９は、門形ベッド２の後部に設けら
れたＸ軸線送りサーボモータ１４によりＸ軸線方向に送
り駆動され、コラム１１は、Ｚ軸線送りサーボモータ１
５によりＺ軸線方向に送り駆動され、主軸頭１３は、コ
ラム１１の上部に設けられたＹ軸線送りサーボモータ１
６によりＹ軸線方向に送り駆動されるようになってい
る。主軸頭１３には、主軸頭１３の頂面に設けられた主
軸駆動モータ１７により回転駆動され、下端部に工具Ｔ
を着脱自在に装着する主軸１８が回転自在に取り付けら
れている。

【００１６】図１及び図３に示すようにＸ軸線方向で開
放されている門形ベッド２の内部空間には、下記のよう
な工具マガジン２０、工具昇降装置４０及び工具交換腕
装置７０が順次隣接して設置されている。工具マガジン
２０においては、基台１に立設されたスタンド２３の頂
板２４の下方でＸ軸線方向に間隔をあけて一対のＹ軸線
方向の軸２５，２６が設けられ、一方の軸２５は、スタ
ンド２３に回転自在に取り付けられ、サーボモータ２７
により回転駆動されようになっていると共に、スプロケ
ット２８が取り付けられており、他方の軸２６は頂板２
４に固着され、軸受２９を介してスプロケット３０を回
転自在に支持している。

【００１７】スプロケット２８とスプロケット３０とに
巻き掛けられて、長円形状となった無端チェーン３１に
は、図６に示すような工具ポット８０を把持する多数の
把持器３２が図４に示すように所定のピッチで取り付け
られ、この把持器３２に対して工具ポット８０は、夫々
放射方向に離脱可能に係合するようになっている。

【００１８】頂板２４の外周縁部には、図３に示すよう
に、無端チェーン３１を囲繞するような配列状態に適宜
間隔で下向きの支持ピン３３・・・が植設され、支持ピ
ン３３には、無端チェーン３１と略平行な２本の長円形
状の案内軌条３６，３６が上下になって取り付けられ、
案内軌条３６，３６は、後記のように把持器３２に保持
され、無端チェーン３１の走行で搬送される工具ポット
８０の工具ポット本体８１の外周面に隣接乃至接触し得
るように形成されている。従って、案内軌条３６，３６
によって把持器３２からの工具ポット８０の飛び出しを
防止するようになっている。

【００１９】案内軌条３６，３６には、工具交換腕装置
４０に最も接近した域に工具ポット８０が通過し得る開
口部３４ａが形成されていると共に、頂板２４にも開口
部３４ａに続くＸ軸線方向の開口部２４ａが形成されて
いる（図４参照）。

【００２０】ここで、工具ポット８０について説明する
と、工具ポット本体８１は、円柱状で、工具Ｔのテーパ
シャンクＳが嵌着するテーパ穴８２が一方の端面（図３
において下面）に開口して形成されており、テーパ穴８
２の奥には工具ＴのプルスタッドＰが嵌着する小径穴８
３が続いて形成されている。小径穴８３には、直径方向
に対向したボール穴が開口し、ボール穴には、ストッパ
ボール８５と圧縮コイルばね８６とが嵌装され、ストッ
パボール８５は、圧縮コイルばね８６により押圧されて
小径穴８３の内周面に一部が突出し得るようになってい
る。

【００２１】工具ポット８０に溝鍔Ｆをもつ工具Ｔが保
持されている状態は、テーパシャンクＳがテーパ穴８２
にプルスタッドＰが小径穴８３に共に嵌着され、圧縮コ
イルばね８６により押圧されて小径穴８３の内周面に一
部が突出したストッパボール８５がプルスタッドＰに係
合し、下向き開口の工具ポット８０からの工具Ｔの脱落
が抑止されている。

【００２２】プルスタッドＰに対するストッパボール８
５の係合は圧縮コイルばね８６のばね力によるのであ
り、ストッパボール８５は圧縮コイルばね８６のばね力
に抗してボール穴内に埋没し得るので、工具Ｔの工具ポ
ット８０に対する着脱は、工具Ｔを工具ポット８０に対
して軸線方向、即ち上下方向に押入又は引張りにより行
い得るようになっている。

【００２３】又、工具ポット本体８１の外周面には、直
径方向に対向した位置の夫々に互に平行となる平面状の
底面をもつ広幅の凹部８７が形成されていると共に、小
径穴８３側において凹部８７と直角方向の横溝８８が形
成されている。工具マガジン２０の把持器３２は、長円
形状となった無端チェーン３１から外方垂直に、且つ互
に平行に突出した板状の把持爪３５，３５を備え、把持
爪３５，３５は、工具ポット本体８１の凹部８７，８７
に丁度嵌まり込むようになつている。

【００２４】図３及び図４に示すように、工具昇降装置
４０においては、工具マガジン２０におけるの頂板２４
上に、油圧シリンダ４１が取り付けられ、油圧シリンダ
４１の作動方向は、外壁部３４の開口部３４ａと工具交
換腕装置７０の工具把持・解放位置とを結ぶ方向である
（即ち頂板２４の開口部２４ａと同一のＸ軸線方向とな
る）。そして、油圧シリンダ４１のピストン棒のフォー
ク状先端部４１ａに連結腕４２の基端部が嵌められて枢
着され、ヘ字状に屈折した連結腕４２の先端部は、頂板
２４の開口部２４ａに挿入され得る幅をもつ厚板状の把
持部本体４４（把持部４３については後記される。）に
枢着されている。

【００２５】把持部４３について説明すると、図４乃至
図７に示すように、厚板状の把持部本体４４の先端部と
後端部との夫々に垂下部が形成され、先端側の垂下部
は、把持部４３の後退位置において、開口部３４ａで欠
けた案内軌条３６を補間する補間案内面部４５となって
おり、後端側の垂下部は、工具ポット８０の横溝８８に
係合し得る係合爪４６となっている。把持部本体４４の
後部中心には、連結腕４２の先端部が挿入されるＸ軸線
方向の溝部４７が形成され、連結腕４２と把持部４３と
の連結は、溝部４７に挿入された連結腕４２の先端部が
把持部本体４４に枢軸４８で枢着されている。

【００２６】把持部本体４４には、Ｘ軸線方向の２本の
案内穴４９，４９が後方に開口して平行に形成され、更
に案内穴４９の先端は段部を伴う小径穴部となって把持
部本体４４の前側面に開口している。案内穴４９には、
プランジャ５０が滑合し、プランジャ５０の前端から伸
びた案内棒５１は、小径穴部から突出し、突出端には、
工具マガジン２０の把持器３２における板状の把持爪３
５と同一の板状の把持爪５２が把持器３２の把持爪３５
と対向し得るようにブラケット５３により垂下して取り
付けられている。即ち、案内棒５１，５１の把持爪５
２，５２は、工具マガジン２０の外壁部３４の開口部３
４ａに位置する把持器３２における板状の把持爪３５，
３５と対向している。

【００２７】案内穴４９内には、段部とプランジャ５０
の前端面との間で案内棒５１を巻回した圧縮コイルばね
５４が嵌装され、そのばね力により、案内棒５１、即ち
把持爪５２は、係合爪４６に向って付勢されており、工
具ポット８０を把持移送する状態で、係合爪４６と対向
して工具ポット本体８１を挟むストッパ５５がブラケッ
ト５３に設けられている。

【００２８】工具昇降装置４０における板カム６１，６
２は、把持部本体４４の両側面を挟み、油圧シリンダ４
１による把持部３９の前進後退を案内するように工具マ
ガジン２０と工具交換腕装置７０との間に位置し、工具
マガジン２０の頂板２４に基部が固定されて平行に立設
されている。板カム６１，６２の下側には、把持部本体
４４の最後退位置にあっても把持爪５２，５２が所定位
置より後退しないように、即ち工具マガジン２０の外壁
部３４の開口部３４ａに位置する工具ポット８０に当接
しないように、ブラケット５３に当接するストッパ５６
が設けられている。

【００２９】板カム６１の板カム６２に対向する内側面
には、後方から前方に向って上昇して傾斜する２本の傾
斜カム溝６１ａ，６１ｂが平行して形成され、傾斜カム
溝６１ａ，６１ｂの上端部は、水平ストッパ溝部６１
ｃ，６１ｄとなり、下端部は、共通した水平溝部６１ｅ
に連続している。板カム６２の内側面にも、板カム６１
と同様に傾斜カム溝６２ａ，６２ｂ、水平ストッパ溝部
６２ｃ，６２ｄ及び水平溝部６２ｅが形成されている。
但し、板カム６１の傾斜カム溝６１ａ，６１ｂ及び板カ
ム６２の傾斜カム溝６２ａ，６２ｂは、四者平行である
が、板カム６２の傾斜カム溝６２ａ，６２ｂの間隔は板
カム６１の傾斜カム溝６１ａ，６１ｂの間隔より狭く、
四者のＸ軸線方向位置は食い違う。

【００３０】更に、板カム６１の傾斜カム溝６１ａ，６
１ｂのＺ軸線方向の溝深さが食い違うと共に、板カム６
２の傾斜カム溝６２ａ，６２ｂのＺ軸線方向の溝深さが
食い違う。これら傾斜カム溝６１ａ，６１ｂ；６２ａ，
６２ｂに後述する従動ころ６３ａ，６３ｂ；６４ａ，６
４ｂが夫々係合するため、把持部本体４４は、移動時に
４点で力を受けることとなり、傾くことなく水平状態を
保って移動される。

【００３１】そして、把持部本体４４の両側面には、傾
斜カム溝６１ａ，６１ｂ及び傾斜カム溝６２ａ，６２ｂ
のＸ軸線方向位置関係に対応した従動ころ６３ａ，６３
ｂ及び６４ａ，６４ｂが設けられ、従動ころ６３ａ，６
３ｂ及び６４ａ，６４ｂは、夫々の対応した傾斜カム溝
６１ａ，６１ｂ；６２ａ，６２ｂに係合する。工具交換
腕装置７０は、基台１に直立し、図示しない駆動装置で
上下動及び回転される作動軸７１の頂部に旋回腕７２の
中央が取り付けられ、旋回腕７２の両端には、工具Ｔの
溝鍔Ｆに係合する把持爪７３が取り付けられている。

【００３２】上記の自動工具交換装置の操作・作用につ
いて説明する。工具マガジン２０において、各把持器３
２には、下向きに工具Ｔを保持した工具ポット８０が凹
部８７，８７に係合した把持爪３５，３５により把持さ
れている。そして、制御装置３により制御されてサーボ
モータ２７が駆動されると、軸２５、即ちスプロケット
２８が回転することにより、無端チェーン３１が回動し
て、把持器３２に把された工具ポット８０は、案内軌条
３６，３６により案内されて、外方に外れることなく旋
回し、工具Ｔも一体となって旋回する。

【００３３】次の加工に使用される工具Ｔｎの工具ポッ
ト８０が後退位置にある把持部４３に係合する位置に至
る。即ち、工具ポット本体８１の外周面が把持部４３の
補間案内面部４５に対向すると共に横溝８８が把持部４
３の係合爪４６に横方向から嵌入して係合し、サーボモ
ータ２７が停止される。次に、工具昇降装置４０におい
て、制御装置３により制御されて油圧シリンダ４１が作
動し、退縮状態にあるピストン棒が突出し、連結腕４２
が前進すると、後退位置にある把持部本体４４は、従動
ころ６３ａ，６３ｂ；６４ａ，６４ｂが水平溝部６１
ｅ，６２ｅを滑動することにより案内されて水平方向に
前進する。

【００３４】すると、工具ポット８０は係合爪４６に押
され、工具ポット８０の凹部８７，８７が把持器３２の
把持爪３５，３５から外れながら、定位置にストッパ５
６により定位置に位置する把持部４３の把持爪５２，５
２に係合し、工具ポット本体８１が係合爪４６とストッ
パ５６とに挟持された状態になる。把持部本体４４の前
進により、即ち把持部本体４４とプランジャ５０との相
対変位により圧縮コイルばね５４は伸長するが、係合爪
４６とストッパ５６とに挟持された状態にあっても、な
お、圧縮状態でばね力を残す。

【００３５】更に、油圧シリンダ４１の作動により、連
結腕４２が前進するので、把持部４３は、工具Ｔｎが装
着されている工具ポット８０を係合爪４６、ストッパ５
６及び把持爪５２，５２で把持したまま、開口部３４ａ
から外方に出て前進し続ける。その際、連結腕４２は、
基端が回転自由に枢着され、回動自由なので、従動ころ
６３ａは傾斜カム溝６１ａに、従動ころ６３ｂは傾斜カ
ム溝６１ｂに、従動ころ６４ａは傾斜カム溝６２ａに、
従動ころ６４ｂは傾斜カム溝６１ｂに係合して滑動し、
従動ころ６３ａ，６３ｂ；６４ａ，６４ｂは夫々ストッ
パ溝部６１ｃ，６１ｄ；６２ｃ，６２ｄに達して止ま
る。従って、把持部４３、即ち工具Ｔｎは、前進と共に
斜めに上昇し、工具交換腕装置７０の工具把持・解放位
置に達する。

【００３６】そして、傾斜カム溝６１ａ，６１ｂ；６２
ａ，６２ｂの各Ｘ軸線方向位置及びＺ軸線方向の溝深さ
は、食い違うので、把持部本体４４は、４点で力を受け
つつ前進される。従って、前進において把持部４３の傾
きは阻止され、従動ころ６３ａ，６３ｂの水平溝部６１
ｅから傾斜カム溝６１ａ，６１ｂへの夫々の進入及び従
動ころ６４ａ，６４ｂの水平溝部６２ｅから傾斜カム溝
６２ａ，６２ｂへの夫々の進入が誤って行われることが
防止される。

【００３７】他方、マシニングセンタにおいては、一工
程の加工が済み、コラム１１は、Ｚ軸線送りサーボモー
タ１５により中央位置に、送り台９は、Ｘ軸線送りサー
ボモータ１４により後退位置に、主軸頭１３は、Ｙ軸線
送りサーボモータ１６により下降位置に夫々送られる。
即ち、使用済の工具Ｔｏは、工具交換腕装置７０の工具
把持・解放位置に達する。

【００３８】そこで、工具交換腕装置７０において、図
示しない駆動装置により作動軸７１、即ち旋回腕７２の
上昇に続く、作動軸７１の回転、即ち旋回腕７２の旋回
が行われる。すると、把持爪７３，７３は、工具Ｔｎ，
Ｔｏの各溝鍔Ｆに係合する。次いで、作動軸７１、即ち
旋回腕７２は下降すると、既に主軸１８で解放状態にあ
る使用済の工具Ｔｏは主軸１８から引抜かれ、工具ポッ
ト８０に保持されている次の加工に使用される工具Ｔｎ
は工具ポット８０から引抜かれる。そして、作動軸７１
の逆回転、即ち工具Ｔｏ，Ｔｎを把持爪７３，７３で把
持した旋回腕７２の逆旋回が行われ、工具Ｔｏは空にな
った工具ポット８０と同軸線関係になり、工具Ｔｎは主
軸１８に同軸線関係になる。

【００３９】それに続いて、作動軸７１、即ち旋回腕７
２が上昇することにより、工具Ｔｎは主軸１８に装着さ
れると共に、工具Ｔｏは工具ポット８０に保持される。
更に、作動軸７１の逆回転、即ち旋回腕７２の逆旋回が
行われと、把持爪７３，７３は、工具Ｔｎ，Ｔｏの各溝
鍔Ｆから外れ、旋回腕７２は原位置になる。

【００４０】マシニングセンタにおいては、送り台９、
コラム１１及び主軸頭１３が、Ｘ軸線送りサーボモータ
１４、Ｙ軸線送りサーボモータ１６及びＺ軸線送りサー
ボモータ１５により夫々適宜送られる。そして主軸駆動
モータ１７により主軸１８を介して回転駆動される工具
Ｔｎにより工作物Ｗに対し次の加工が行われる。その
際、工作物Ｗは、工作物治具５上に位置決めされ、油圧
シリンダ６で作動されるクランプ腕７でクランプされて
いる。工作物Ｗの交換は、クランプ腕７の解放・クラン
プ、工作物治具５の下降・上昇、工作物Ｗの工作物搬送
装置４による搬出入により順次行われる。

【００４１】他方、工具昇降装置４０において、制御装
置３により制御されて油圧シリンダ４１が作動し、ピス
トン棒が退縮し、連結腕４２が後退すると、把持部４３
は、工具Ｔｏが装着されている工具ポット８０を係合爪
４６、ストッパ５６及び把持爪５２，５２で把持したま
ま後退する。すると、従動ころ６３ａ，６３ｂ；６４
ａ，６４ｂがストッパ溝部６１ｃ，６１ｄ；６２ｃ，６
２ｄから離れ、従動ころ６３ａは傾斜カム溝６１ａに、
従動ころ６３ｂは傾斜カム溝６１ｂに、従動ころ６４ａ
は傾斜カム溝６２ａに、従動ころ６４ｂは傾斜カム溝６
１ｂに係合して滑動し、更に夫々の従動ころは、水平溝
部６１ｅ，６２ｅを滑動する。従って、把持部４３、即
ち工具Ｔｏは斜めに下降すると共に後退する。

【００４２】そして、把持部４３が、開口部３４ａから
内方に後退し続けると、先ずブラケット５３がストッパ
５６に当接して、把持爪５２，５２及びプランジャ５０
の後退が阻止され、定位置に止まり、把持部本体４４の
みが圧縮コイルばね５４のばね力に抗して後退する。そ
の際、工具ポット本体８１は、補間案内面部４５に押さ
れて後退する。それにより、工具ポット本体８１がスト
ッパ５５から離れると共に、工具ポット８０の凹部８
７，８７が把持部４３の把持爪５２，５２から外れなが
ら、工具Ｔｎが保持した工具ポット８０が把持されてい
て空になっている工具マガジン２０の把持器３２の把持
爪３５，３５に係合し、工具Ｔｏを保持した工具ポット
８０は、把持器３２に把持される。

【００４３】この場合、工具Ｔ毎に把持器３２が定って
いる場合には、工具Ｔｏを保持した工具ポット８０の受
渡しに先立って、昇制御装置３により制御されてサーボ
モータ２７が駆動され、軸２５、即ちスプロケット２８
が回転することにより、無端チェーン３１が回動して、
所定の空の把持器３２が後退位置にある把持部４３に係
合する位置に至る。

【００４４】

【発明の効果】この発明の自動工具交換装置において
は、工具マガジンと工具交換腕装置との間で工具を把持
した工具ポットを傾斜した方向に昇降移送させるように
なっているので、低い位置の工具マガジンに対し工具交
換腕装置による主軸に対する工具交換位置を高くするこ
とができる。従って、工具交換腕装置による工具受渡し
のための主軸乃至主軸頭の昇降を省略乃至少量にするこ
とでき、その結果、工具交換のサイクルタイムが短縮さ
れ、作業効率が向上する。しかも、工具マガジンの位置
を低くすることで支障が生じないので、ベッドを高くす
ることなく、工具マガジンをベッドの下に設置すること
もでき、マシニングセンタの設置面積を小さくできる。

【００４５】そして、カム溝は、両側に２本一対となっ
ており、把持部の移動方向のカム溝の傾斜域の位置は食
い違うので、前進において把持部の傾きは阻止され、従
動ころの水平域から傾斜域への夫々の進入が誤って行わ
れることが防止され、把持部の水平姿勢は保持される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例における自動工具交換装置を
備えたマシニングセンタの正面図である。

【図２】この発明の実施例におけるマシニングセンタの
側面図である。

【図３】この発明の実施例における自動工具交換装置の
部分断面正面図である。

【図４】この発明の実施例における自動工具交換装置の
平面図である。

【図５】この発明の実施例における自動工具交換装置の
工具昇降装置の部分断面正面図である。

【図６】この発明の実施例における工具ポット及び図５
の工具昇降装置の把持部の断面正面図である。

【図７】図１のＶII−ＶII線における断面図である。

【図８】従来の技術における自動工具交換装置を備えた
マシニングセンタの正面図である。

【符号の説明】

１ 基台 ２ 門形ベッド ３ 制御装置 ４ 工作物搬送装
置 ５ 工作物治具 ６ 油圧シリンダ ７ クランプ腕 ８ 案内 ９ 送り台 １０ 案内 １１ コラム １２ 案内 １３ 主軸頭 １４ Ｘ軸線送り
サーボモータ １５ Ｚ軸線送りサーボモータ １６ Ｙ軸線送り
サーボモータ １７ 主軸駆動モータ １８ 主軸 ２０ 工具マガジン ２３ スタンド ２４ 頂板 ２４ａ 開口部 ２５，２６ 軸 ２７ サーボモー
タ ２８ スプロケット ２９ 軸受 ３０ スプロケット ３１ 無端チェー
ン ３２ 把持器 ３３ 支持ピン ３４ 外壁部 ３４ａ 開口部 ３５ 把持爪 ３６ 案内軌条 ４０ 工具昇降装置 ４１ 油圧シリン
ダ ４１ａ フォーク状先端部 ４２ 連結腕 ４３ 把持部 ４４ 把持部本体 ４５ 補間案内面部 ４６ 係合爪 ４７ 溝部 ４８ 枢軸 ４９ 案内穴 ５０ プランジャ ５１ 案内棒 ５２ 把持爪 ５３ ブラケット ５４ 圧縮コイル
ばね ５５ ストッパ ５６ ストッパ ６１，６２ 板カム ６１ａ，６１ｂ；６２ａ，６２ｂ 傾斜カム溝 ６１ｃ，６１ｄ；６２ｃ，６２ｄ 水平ストッパ溝部 ６１ｅ，６２ｅ 水平部 ６３ａ,６３ｂ，６４ａ，６４ｂ 従動ころ ７０ 工具交換腕装置 ７１ 作動軸 ７２ 旋回腕 ７３ 把持爪 ８０ 工具ポット ８１ 工具ポット
本体 ８２ テーパ穴 ８３ 小径穴 ８５ ストッパボール ８６ 圧縮コイル
ばね ８７ 凹部 ８８ 横溝 Ｔ 工具 Ｓ テーパシャン
ク Ｆ 溝鍔 Ｐ プルスタッド Ｗ 工作物

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【手続補正書】

【提出日】平成６年６月１７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】

【図８】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 割出し回転駆動される無端条体と、工具
   が軸線方向に押入・引張りにより着脱され得るようにな
   っている工具ポットと、無端条体から外方に突出し、工
   具ポット本体に離脱可能に係合し、工具ポットを保持す
   る把持爪を備え、無端条体に列設された複数の把持器と
   を備えた工具マガジン、軸線方向の往復移動と軸線回り
   の回転との駆動がされ、両端に工具を把持する把持部を
   もつ旋回腕を備えた工具交換腕装置、及び工具マガジン
   と工具交換腕装置との間に設けられた工具昇降装置から
   構成され；工具昇降装置は、工具マガジンにおける工具
   交換位置と工具交換腕装置の工具把持・解放位置とを結
   ぶ方向に設けられ、工具マガジン側から工具交換腕装置
   の工具把持・解放位置側に向う水平域とそれに続く上昇
   傾斜域をもつ案内カム溝が形成された案内カムと、案内
   カム溝に係合した従動子を備え、案内カム溝に沿って移
   動可能に設けられ、工具ポットに係合する係合子が形成
   された工具ポットを保持する把持部と、工具ポット把持
   部本体がリンクを介して連結されている往復動駆動手段
   とを具備していることを特徴とする自動工具交換装置。
2. 【請求項２】 案内カムが把持部の両側に対向して設け
   られ、各案内カムのカム溝は平行して２本一対となり且
   つそれらの４本のカム溝は工具ポット把持部本体の進退
   方向及び進退方向と直交する方向の位置がずれている請
   求項１に記載の自動工具交換装置。