JPH0740175A

JPH0740175A - 多軸工作機械の工具交換装置

Info

Publication number: JPH0740175A
Application number: JP18408193A
Authority: JP
Inventors: Tsunehisa Inagaki; 恒久稲垣; Ayumi Yoshikawa; 歩吉川; Tetsuji Okuda; 哲司奥田; Tadahiko Oya; 忠彦大矢; Mitsuharu Ishibashi; 光治石橋
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Koki KK
Priority date: 1993-07-26
Filing date: 1993-07-26
Publication date: 1995-02-10

Abstract

(57)【要約】［目的］工具マガジン内にストックされた工具を自動交
換するとももに、工具マガジン内の工具を作業者が容易
に交換できる多軸工作機械の工具交換装置を提供するこ
とを目的とする。［構成］第１工具搬送装置４０は、工具着脱体４３によ
って多軸工作機械１０に対して工具１６の着脱交換を行
う。そして、レール４ａに沿って多軸工作機械１０と工
具マガジン８０上を移動する。第２工具搬送装置６０
は、第１工具搬送装置４０と工具マガジン８０との間で
工具の授受を行う。また、工具マガジン８０は、ハンド
ル８６を回転させることによりマガジン本体８４の角度
を変更できるため、作業者が工具交換を容易に行うこと
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複数の工具を有する多軸
工作機械の工具を自動交換する工具交換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、多数の工具を装着し、これらの工
具によって一度に複数の工作物または、複数の加工箇所
を加工する多軸工作機械には、特開昭５９−９３２５０
および実開昭６１−１８４６３２に示されるようなもの
がある。このような多軸工作機械は、工作物の種類およ
び加工箇所の違いや、工具の摩耗等によって、複数の工
具を同時に交換する必要がある。このため、これらの多
軸工作機械は、主軸の後方で新しい工具を装着し、新し
い工具を主軸前面まで移載した後、使用済の工具と新し
い工具を自動交換している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したような多軸工
作機械では、新しい工具を主軸の後方で装着する必要が
ある。このため、上記特開昭５９−９３２５０に記載さ
れている技術では、作業者が工具交換のたびに新しい工
具を工具交換装置に装着しなければならず、多軸工作機
械では、多くの工具を有するため、このような作業は非
常に面倒である。

【０００４】従って、上記実開昭６１−１８４６３２に
示される技術のように、数種類の新しい工具をあらかじ
め工具マガジンに保有しておき、工具交換が必要な時に
工具マガジンから必要な工具を取り出して自動交換する
ことが望ましい。しかし、このように工具マガジンに数
種類の工具を保有する構成とすると、作業者は自分の好
きな時に工具マガジンの工具を交換すれば良いが、逆に
数回の工具交換に必要なだけの数の工具を一度に交換す
る必要があり、非常にたくさんの工具を交換しなければ
ならない。しかし、工具マガジンの位置は、工具交換装
置の効率を主眼にして設定されている場合が多く、工具
マガジンの位置が多軸工作機械の上方等の作業者が接近
し難い位置にあると、上記した作業者による工具マガジ
ン内の工具交換作業は、非常に作業し難く、かつ時間の
かかる作業となるという問題があった。

【０００５】本発明は以上のような問題点を解決するた
めになされたものであり、工具マガジン内にストックさ
れた工具を自動交換するとももに、工具マガジン内の工
具を作業者が容易に交換できる多軸工作機械の工具交換
装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上述した目的を
達成するためになされたものであり、その第１の手段と
して、多軸工作機械に使用される複数の工具を収納する
工具マガジンと、前記多軸工作機械上方から前記工具マ
ガジン上方に対して設けられたレールと、前記工具を把
持するとともに前記主軸に接離可能な工具着脱体を有
し、前記レールに沿って移動する第１工具搬送装置と、
前記工具マガジンから前記第１工具搬送装置に前記工具
を搬送する第２工具搬送装置とを備えたことを特徴とす
るものである。

【０００７】また、第２の手段として、多軸工作機械に
使用される複数の工具を収納する工具マガジンと、前記
多軸工作機械および前記工具マガジンの間を移動して前
記多軸工作機械の前記工具を交換する工具搬送装置を備
え、前記工具マガジンは、支持板上に設置され前記工具
を格納するマガジン本体と、このマガジン本体の前記支
持板に対する角度を変更する傾斜手段とからなることを
特徴とするものである。

【０００８】

【作用】上記第１の手段においては、第１工具搬送装置
は、工具着脱体によって多軸工作機械に対して工具の着
脱交換を行う。そして、レールに沿って多軸工作機械と
工具マガジン上を移動する。第２工具搬送装置は、第１
工具搬送装置と工具マガジンとの間で工具の授受を行
う。即ち、第２工具搬送装置は、工具マガジンから新し
い工具を取り出して第１工具搬送装置に受け渡す。ま
た、第２工具搬送装置は、第１工具搬送装置から使用済
みの工具を受け取り、工具マガジンに格納する。

【０００９】上記第２の手段においては、工具搬送装置
は、多軸工作機械および工具マガジンの間を移動して多
軸工作機械の前記工具を交換する。そして、工具マガジ
ンは、傾斜手段によってマガジン本体の角度を変更でき
るため、作業者が工具交換を容易に行うことができる。

【００１０】

【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。図１は多軸工作機械および、この工具交換装置を
示した全体構成図である。１０は多軸工作機械であり、
この多軸工作機械１０の前方には搬入搬出される工作物
を固定する治具装置１が設置されている。多軸工作機械
１０は、治具装置１に垂直に設置された２本の前方支柱
３と、多軸工作機械１０の後方に垂直に設置された２本
の後方支柱５と、これらの前方支柱３および後方支柱５
を接続する４つの支持部材４によって囲まれた構成とな
っている。

【００１１】多軸工作機械１０の前後方向、即ちＺ軸方
向（図１の左右方向）に設けられた支持部材４にはレー
ル４ａが敷設され、このレール４ａ上を第１工具搬送装
置４０が走行するようになっている。また、後方支柱５
には、第２工具搬送装置６０が設置されており、後方支
柱５に沿って上下方向に移動するようになっている。多
軸工作機械１０の後方には工具マガジン８０が、第２工
具搬送装置６０と対向して設置されている。そして、こ
の工具マガジン８０は、マガジン支柱８１および後方支
柱５によって支持された構成となっている。

【００１２】このような構成において、多軸工作機械１
０は、治具装置１内に搬入された工作物を加工するよう
になっている。そして、新しい工具を装着する時には、
第２工具搬送装置６０が工具マガジン８０より新しい工
具を取り出した後、第２工具搬送装置６０は、第１工具
搬送装置４０に工具の受け渡しを行い、この後、第１工
具搬送装置４０は、多軸工作機械１０に工具を装着する
ようになっている。

【００１３】以下はこれらの詳細な構成について説明す
る。図１において多軸工作機械１０は、主にベット２上
に載置されたＺ軸案内面１２に沿って上記Ｚ軸方向に摺
動する摺動体１３と、摺動体１３上をＺ軸と直交する水
平方向（Ｘ軸方向）に移動する本体１４と、この本体１
４に設けられ８つの主軸１７を有する主軸頭１５より構
成されている。この８つの主軸１７は同一の構成であり
Ｘ軸方向に並列配置されている。そして、これらの主軸
１７は本体１４に設置された図略の主軸モータにより駆
動される。摺動体１３はモータ１１によって移動され、
本体１４は図略のモータによって移動される。また、主
軸１７のそれぞれには、図１１に示されるような工具１
６が装着される。

【００１４】工具１６は、実際に工作物を加工する刃部
１８と、第１工具搬送装置４０に把持される係合部１９
と、主軸１７に装着される装着部２０からなっている。
係合部１９は、後述する第１工具搬送装置４０の把持爪
５１，５２が係合するＶ溝を有するＶ溝部２１と、工具
１６の軸線方向に摺動可能であり、第１工具搬送装置４
０の揺動爪３１が係合するスイッチカラー２２とからな
る。Ｖ溝部２１には、工具の位置を示す２つの係合穴２
６が直径方向に対向して穿設されている（図３参照）。
Ｖ溝部２１の側面とスイッチカラー２２との間には、図
略のバネが介挿されており、スイッチカラー２２は、通
常はこのバネの付勢力により装着部２０側に位置してい
る。また、スイッチカラー２２には主軸１７先端のキー
溝１７ａ（図５参照）と係合するキー２３が取り付けら
れており、このキー２３と、上記した係合穴２６とは９
０°位相をずらして形成されている。装着部２０には、
第２工具搬送装置６０および工具マガジン８０に取り付
けられたノッチと係合する溝部２４を有している。ま
た、装着部２０の末端には、主軸１７に装着される際に
主軸１７内部で係合する係合溝２５が形成されている。
この係合溝２５は、工具１６のキー２３と主軸１７のキ
ー溝１７ａとが係合する正規な位置関係にあっては、係
合溝２５と主軸内部の突起が係合し、工具１６が主軸１
７から外れないようにロックされる。また、主軸１７が
９０°回転し、キー２３とキー溝１７ａとが９０°位相
がずれた位置関係にあっては、係合溝２５と主軸内部の
突起が非係合状態となり、工具１６を主軸１７から取り
外せる状態となる。

【００１５】次に図１から図５に基づいて第１工具搬送
装置４０の説明をする。第１工具搬送装置４０は、支持
部材４のレール４ａ上を移動する移動体４１に２つの昇
降する工具着脱体４３，４４を備えた構成になってい
る。移動体４１は、モータ４２２を有し、このモータ４
２のピニオン４２ａが支持部材４に設置されたラック４
ｂに噛合するようになっている。従って、モータ４２が
駆動されることよって、移動体４１、即ち第１工具搬送
装置４０はＺ軸方向に移動するようになっている。工具
着脱体４３，４４は、図２において左右がほぼ対称であ
るほかは、同一の構成であり、工具着脱体本体４５が、
移動体４１に対して案内体４６および２本のガイドバー
４７によって支持された構成となっている。図１に示す
ように案内体４６の上方には昇降用モータ５０が取り付
けられ、この昇降用モータ５０の駆動により案内体４６
の送りネジ４６ａが回動することにより、工具着脱体本
体４５を昇降させるようになっている。

【００１６】図５に示されるように工具着脱体本体４５
は、Ｌ字形をした部材であり、８つの把持部４９ａ，ｂ
を有している。これらの並列された把持部４９ａ，ｂ
は、それぞれ新しい工具１６ａと、摩耗した使用済の工
具１６ｂを装着するようになっている。つまり、第１工
具搬送装置４０は、８つの主軸１７に必要な８本の工具
１６に対し、新旧の両方を同時に把持できる構成となっ
ているため、計１６個の把持部４９ａ，ｂを備えてい
る。把持部４９ａ，ｂは、主に図２、図３に示される前
面側の把持爪５１，５２と、図４に示される後面側の揺
動爪３１とからなる。図３に示される把持爪５１，５２
において、左側の把持爪５１は、工具着脱体本体４５に
固定されており、右側の把持爪５２は、支持ピン５２ａ
によって工具着脱体本体４５に揺動可能に支持されてい
る。そして、把持爪５１，５２の上端には、バネ５６が
介挿されており、このバネ５６の付勢力によって把持爪
５１，５２が常に閉じた状態となっている。また、把持
爪５１，５２の間には、上述した工具１６の係合穴２６
に係合する工具方向確認ピン５３が固定されている。

【００１７】図４に示される揺動爪３１は、Ｕ字状をし
た部材であり、図５に示されるようにＵ字状の先端が２
枚の挟持板３１ａによって形成されている。工具着脱体
本体４５に設けられた８つの揺動爪３１は、共通して支
持軸５４に揺動可能に支持さている。この支持軸５４
は、工具着脱体本体４５において長手方向（Ｘ軸方向）
に支持されている。そして、これらの揺動爪３１は、シ
リンダ４８の作動により同時に把持爪５１，５２に接離
する方向に揺動するようになっている。シリンダ４８
は、工具着脱体本体４５上に１つ設けられており、シリ
ンダ４８のロッドに取り付けられたナックル５９には、
アーム３０が取り付けられており、このアーム３０が工
具着脱体本体４５に支持されたカム軸５５を回動させる
ようになっている。カム軸５５は、支持軸５４と同様に
工具着脱体本体４５において長手方向（Ｘ軸方向）に支
持されている。そして、揺動爪３１と対応する８つのカ
ム面５５ａを有している。一方、揺動爪３１と工具着脱
体本体４５との間には、バネ５８が介挿されている。こ
のようにな構成によって、シリンダ４８が駆動され、カ
ム軸５５のカム面５５ａが位置を変化させることによ
り、揺動爪３１は、把持爪５１，５２と平行な基準位置
と、把持爪５１，５２に接した位置の２つの位置を取り
得るように揺動する。

【００１８】次に図６から図１０に基づいて第２工具搬
送装置６０と工具マガジン８０の説明をする。第２工具
搬送装置６０は、上述したように工具マガジン８０に対
向し、後方支柱５に沿って上下動するようになってい
る。また、図１および図６に示すように工具マガジン８
０は、マガジン支柱８１、後方支柱５、第１横支柱９
９、および第２横支柱７１によって形成された枠体の中
に設置されている。

【００１９】図１および図８に示すように後方支柱５
は、床面に設置され、第２工具搬送装置６０の昇降体６
２が上下動する第１後方支柱５ａと、この第１後方支柱
５ａを連結する中間支持部材９８上に設置され、支持部
材４を支持する第２後方支柱５ｂとに分類される。そし
て、図８において、右側の第１後方支柱５ａ上には、モ
ータ６１が取り付けられ、送りネジ６１ａによって昇降
体６２を上下動させるようになっている。昇降体６２
は、第１後方支柱５ａに片持ち支持されたＬ字形の部材
であり、この昇降体６２上に工具授受体７３，７４が摺
動可能に設置されている。工具授受体７３，７４はそれ
ぞれ上述した第１工具搬送装置４０の工具着脱体４３，
４４の工具１６を授受するものである。工具授受体７
３，７４は、授受体本体６９上に８つの工具保持具６４
を載置した構成であり、シリンダ６６の伸縮により昇降
体６２上に敷設されたレール６７上を移動する。

【００２０】工具保持具６４は、新しい工具１６ａが挿
入される工具保持具６４ａと使用済の工具１６ｂが挿入
される工具保持具６４ｂとに分類される。図７に示すよ
うに工具１６の装着部２０を保持する中空部６４ｄを備
え、この中空部６４ｄに設けられたノッチ６４ｃによっ
て装着部２０の溝部２４と係合し、工具１６を保持する
ようになっている。また、授受体本体６９の先端には、
結合部７０が設けられている。この結合部７０は、工具
授受体７３，７４が先端に位置した時に凸部７０ａが、
工具マガジン８０側の第１横支柱９９上に設けられた被
結合部６８の凹部６８ａと嵌合するものである。これに
よって、第１工具搬送装置４０と第２工具搬送装置６０
との間で工具１６が交換される際、第１工具搬送装置４
０によって第２工具搬送装置６０に作用する上方からの
荷重を支えるようになっている。

【００２１】工具マガジン８０は、上記したようにマガ
ジン支柱８１、後方支柱５、第１横支柱９９、および第
２横支柱７１によって形成された枠体の中に設置され、
マガジン台８２上に載置されている。マガジン台８２上
には、レール８２ａが敷設され、このレール８２ａ上を
マガジン支持板８３が摺動するようになっている。マガ
ジン支持板８３上には、取付支柱８５が垂直に設置さ
れ、この取付支柱８５には、多数の工具１６を保持する
マガジン本体８４が取付られている。マガジン本体８４
と取付支柱８５とは、ピン８４ａを中心に回動可能の取
り付けられいる。また、マガジン支持板８３の中央部に
は、取付板８３ａ，８３ｂによって送りネジ８３ｃが支
持され、この送りネジ８３ｃの先端には、ハンドル８６
が取り付けられている。そして、送りネジ８３ｃには、
移動部材８７が噛合しており、この移動部材８７には、
マガジン本体８４と接触するカムフォロア８７ａが取り
付けられている。このような構成によって、作業者がハ
ンドル８６を回転させると、移動部材８７が移動し、ピ
ン８４ａを支点としてマガジン本体８４を傾斜させるよ
うになっている。また、ハンドル８６の両側には、作業
者がマガジン本体８４を引き寄せるための把手８８が取
り付けられている。

【００２２】なお、このような構成によってマガジン本
体８４は、把手８８を作業者が引くことによってレール
８２ａに沿って摺動し、最後端のマガジン支柱８１側と
最前端の後方支柱５側の２つの位置を取り得る。そし
て、この２つの位置には、図略の固定機構が取り付けら
れており、マガジン本体８４の位置を固定できるように
なっている。

【００２３】マガジン本体８４は、工具１６を保持する
工具ケース９１を１段に１６個有した左右対称の３段の
構成となっている。図８における向かって左側の１段当
たり８個の工具ケース９１は、上記した工具授受体７３
によって工具１６が授受されるものであり、向かって右
側の８個の工具ケース９１は、上記した工具授受体７４
によって工具１６が授受されるものである。従ってマガ
ジン本体８４は、３段構成によって３回分の工具交換が
行えるものである。図１０に示すように１段当たりに並
列された工具ケース９１は、新しい工具１６ａを保持す
る工具ケース９１ａと、使用済の工具１６ｂを保持する
工具ケース９１ｂとが交互に配置された構成となってい
る。工具ケース９１は工具１６を挿入する中空部９７を
有する部材であり、シリンダ８９によって、挿入された
工具１６のロック、アンロックを行うようになってい
る。シリンダ８９は、マガジン本体８４の両側に１段当
たり１つずつ設置されており、１つが新しい工具１６ａ
を保持する工具ケース９１ａのロック、アンロックを担
当し、もう１つが使用済の工具１６ｂを保持する工具ケ
ース９１ｂのロック、アンロックを担当する。このシリ
ンダ８９のロッドは、工具ケース９１の並列方向に支持
された連結棒８９ａに接続されている。一方、工具ケー
ス９１には、間隙９６が形成されており、この間隙９６
には、ピン９２ａを支点として揺動板９２が揺動可能に
取り付けらている。この揺動板９２は、垂直状態におい
て工具ケース９１に工具１６が挿入された時、工具１６
のＶ溝部２１と係合するように設定されている。そして
揺動板９２のピン９２ａとは反対側の一端は、連結棒８
９に支持されている。このような構成でシリンダ８９が
駆動され、連結棒８９が水平移動すると、揺動板９２は
揺動し、工具１６のＶ溝部２１と係合、非係合状態とな
り、結果的に工具１６のロック、アンロックを行う。ま
た、工具ケース９１の上部には、ボルト９３が取り付け
られており、このボルト９３の先端が中空部９７内に突
出することにより、上述した第１工具搬送装置４０の工
具方向確認ピン５３と同様に工具１６の方向を規制する
ようになっている。

【００２４】以上の構成に基づいて本実施例の多軸工作
機械の工具交換方法について説明する。まず、作業者が
工具マガジン８０に新しい工具１６ａを準備する方法に
ついて説明する。工具マガジン８０は、第２工具搬送装
置６０によって自動的に工具１６が交換される時には、
図１に示すように後方支柱５から離れたマガジン支柱８
１側に位置し、かつマガジン本体８４は、床面に対して
垂直な状態である必要がある。しかし、作業者は、工具
マガジン８０に対して後方支柱５側から接近するので、
この状態では作業が困難である。このため、作業者は、
把手８８によってマガジン本体８４を後方支柱５側に引
き寄せ、図略の固定機構によって位置決めする。そし
て、ハンドル８６を回転させ、作業のし易い位置までマ
ガジン本体８４を傾斜させる。このような位置におい
て、作業者は、使用済の工具１６ｂが格納されている工
具ケース９１ｂのシリンダ８９を解除し、使用済の工具
１６ｂを取り出して回収する。そして、現在、空になっ
ている新しい工具１６ａを格納する工具ケース９１ａに
新しい工具１６ａを挿入し、１段当たりの工具１６ａを
挿入し終えたところで工具ケース９１ａ側のシリンダ８
９を作動させて工具１６ａを固定する。このように作業
者が工具１６ａを挿入する際には、マガジン本体８４が
傾斜しているために工具１６ａの挿入がし易いばかりで
なく、マガジン本体８４が下側から工具１６ａを支持す
る形となるため、挿入作業中に工具１６ａが工具ケース
９１ａから落下することを防止できる。なお、工具１６
ａの挿入方向は、図９に示すように工具１６ａの装着部
２０側が作業者の方を向くように挿入される。また、工
具ケース９１ａに設けられたボルト９３により、円周方
向が常に一定の方向になるように格納される。

【００２５】このようにして３段全部の工具の入替え作
業が交換が完了すると作業者は、ハンドル８６を回転さ
せてマガジン本体８４を床面に対して垂直な状態に戻し
た後、図略の固定機構を解除し、マガジン本体８４をマ
ガジン支柱８１側に押し戻す。そして、再びマガジン本
体８４を図略の固定機構によって位置決めする。以上の
ように本実施例の工具マガジン８０は、作業者が作業す
る時には、作業が行い易いようにマガジン本体８４を作
業者側に引き寄せ、マガジン本体８４を傾斜させて作業
をすることができるため、安全かつ迅速な作業を行うこ
とができる。

【００２６】次に、本実施例の多軸工作機械の自動工具
交換手順について説明する。自動工具交換が行われてい
ない通常状態において、上述したように工具マガジン８
０のマガジン本体８４は、作業者による工具入替え作業
が行われている時以外は、マガジン支柱８１側に位置
し、かつマガジン本体８４は、床面に対して垂直な状態
となっている。また、第１工具搬送装置４０は、図１の
４３ｃの状態のように移動体４１が後方支柱５側に位置
し、工具着脱体４３，４４が上昇した位置にある。第２
工具搬送装置６０は、図１の状態のように昇降体６２が
上昇端に位置し、工具授受体７３，７４が前進して結合
部７０と工具マガジン８０側の被結合部６８とが結合し
た状態にある。

【００２７】このような状態で、多軸工作機械１０は、
治具装置１内の工作物の加工を行う。そして、あらかじ
め定められた使用回数に工具１６の使用回数が達した場
合や、工作物の種類が変更され、それに合わせて工具１
６の種類も変更しなければならなくなると、図略の制御
装置より工具交換指令が発せられる。工具交換指令によ
り第２工具搬送装置６０は、工具授受体７３，７４を後
退させ、結合部７０と被結合部６８との結合状態を解除
した後、下降して交換すべき新しい工具１６ａが格納さ
れている位置に位置決めされる。すると、この新しい工
具１６ａが格納されている工具ケース９１ａのシリンダ
８９が解除され、工具１６ａが取り出し可能な状態とな
る。この状態から工具授受体７３，７４が前進すると、
工具ケース９１ａに格納されている工具１６ａの装着部
２０が工具授受体７３，７４側の新しい工具１６ａを挿
入する工具保持具６４ａに挿入され、ノッチ６４ｃによ
って両者が結合された状態となる。

【００２８】このように新しい工具１６ａを装着した工
具授受体７３，７４は後退し、工具１６ａの取り出しを
完了した後、第２工具搬送装置６０は上昇する。そし
て、再び上述した通常状態と同様に昇降体６２が上昇端
に位置したところで、工具授受体７３，７４が前進して
結合部７０と工具マガジン８０側の被結合部６８とが結
合した状態となる。

【００２９】このような状態となると、第１工具搬送装
置４０の昇降用モータ５０が作動し、工具着脱体４３，
４４が下降する（図１の４３ｂの状態）。すると、図７
に示されるように工具着脱体４３，４４の新しい工具１
６ａを把持する把持部４９ａにおける把持爪５１，５２
が第２工具搬送装置６０の工具１６ａのＶ溝部２１に係
合し、揺動爪３１がスイッチカラー２２に係合した状態
となる。この状態から第２工具搬送装置６０の工具授受
体７３，７４が後退すると、ノッチ６４ｃによる工具１
６ａと工具保持具６４ａとの係合は解除され、第２工具
搬送装置６０から第１工具搬送装置４０に新しい工具１
６ａが受け渡されたことになる。

【００３０】このように、工具着脱体４３，４４が下降
し、工具着脱体４３，４４が第２工具搬送装置６０の工
具１６ａに係合する時、上方から第２工具搬送装置６０
の先端に大きな力が作用することになる。これを防止す
るために工具授受体７３，７４の結合部７０と工具マガ
ジン８０側の被結合部６８とが結合して、第２工具搬送
装置６０に作用する負荷を軽減させるようにしているの
である。

【００３１】新しい工具１６ａが第１工具搬送装置４０
に受け渡されると、工具着脱体４３，４４は上昇端まで
上昇する。そして、モータ４２が駆動され、第１工具搬
送装置４０は、多軸工作機械１０の工具１６を交換すべ
く、前進端まで移動する（図１の４３ａの状態）。この
状態から多軸工作機械１０に対する工具交換が開始され
るため、多軸工作機械１０は、現在加工している工作物
の加工を完了したところで連続加工を中断し、設定され
た工具交換位置までＺ軸方向に後退する。

【００３２】前進端に位置した第１工具搬送装置４０
は、工具着脱体４３，４４を下降させる。この時の工具
着脱体４３，４４と多軸工作機械１０の主軸頭１５の位
置関係は、工具着脱体４３，４４が下降した時に工具着
脱体４３，４４の使用済の工具１６ｂを把持する把持部
４９ｂが多軸工作機械１０に装着されている使用済の工
具１６ｂのＶ溝部２１に係合し、揺動爪３１がスイッチ
カラー２２に係合した状態となる位置にある。この状態
から工具着脱体４３，４４のシリンダ４８が駆動される
ことにより揺動爪３１が図５に示されるように揺動し、
スイッチカラー２２に設けられたキー２３が主軸１７先
端のキー溝１７ａから外れる。この状態のまま、主軸１
７が９０°回転することにより工具１６ｂ末端の係合溝
２５と主軸１７との係合状態が解除され、主軸頭１５が
後退することにより使用済の工具１６ｂは主軸１７から
外れる。

【００３３】以上の過程が終了した状態では、工具着脱
体４３，４４の全ての把持部４９には、それぞれ新しい
工具１６ａと、使用済工具１６ｂとが装着されている。
この状態から主軸頭１５がＸ軸方向（図２において右
方）に並列した把持部４９の１つ分移動する。つまり、
主軸頭１５がＸ軸方向に移動することにより、使用済工
具１６ｂを把持する把持部４９ｂと対面した位置にある
主軸１７が新しい工具１６ａを把持する把持部４９ａと
対面した位置に移動する。

【００３４】この状態から主軸頭１５がＺ軸方向に前進
すると、新しい工具１６ａが主軸１７に装着される。そ
して、この位置から主軸１７が９０°回転することによ
り工具１６ａ末端の係合溝２５と主軸１７とが係合す
る。この状態で工具着脱体４３，４４のシリンダ４８が
駆動され、揺動爪３１が垂直な基準位置に復帰すると、
スイッチカラー２２に設けられたキー２３が主軸１７先
端のキー溝１７ａに係合する。以上の過程で新しい工具
１６ａの装着が完了し、工具着脱体４３，４４が上昇す
ることにより、多軸工作機械１０の加工が再開される。

【００３５】なお、以上の第１工具搬送装置４０の工具
交換過程では、工具１６ａ，ｂが把持部４９に正しく装
着されていることが必要であるが、この装着状態の適否
は、把持部４９に設けられた工具方向確認ピン５３が正
しく工具１６の係合穴２６に係合するか否かで確認でき
る。即ち、工具方向確認ピン５３が正しく係合穴２６に
係合していないと、工具着脱体４３，４４は、目標位置
まで下降することができないため、この工具着脱体４
３，４４の下降位置の適否を確認することにより工具１
６の方向確認を行うことができる。

【００３６】多軸工作機械１０との工具交換を終え、使
用済の工具１６ｂを把持した第１工具搬送装置４０は、
この工具１６ｂを第２工具搬送装置６０に受け渡すべく
後方支柱５側へ後退する（図１における４３ｃの位
置）。この時、第２工具搬送装置６０は、昇降体６２が
上昇端に位置し、工具授受体７３，７４が前進して結合
部７０と工具マガジン８０側の被結合部６８とが結合し
た通常状態にあるが、使用済の工具１６ｂを装着するた
めに工具授受体７３，７４を後退させる。そして、第１
工具搬送装置４０の工具着脱体４３，４４が工具交換位
置（図１における４３ｂの位置）まで下降したところ
で、再び工具授受体７３，７４を前進させると工具１６
ｂが第２工具搬送装置６０の使用済工具を保持する工具
保持具６４ｂに装着される。この後、工具着脱体４３，
４４が上昇することよって、工具１６ｂが完全に第２工
具搬送装置６０に受け渡たされる。

【００３７】使用済の工具１６ｂを装着した第２工具搬
送装置６０は、この工具１６ｂを工具マガジン８０に返
却すべく、工具授受体７３，７４を後退させるととも
に、昇降体６２を下降させる。この時、昇降体６２が下
降する位置は、上記した新しい工具１６ａを取り出した
工具ケース９１ａに対応する位置である。この工具ケー
ス９１ａに隣接された使用済の工具１６ｂを格納する工
具ケース９１ｂは、現在空き状態になっている。このた
め、この位置にて工具授受体７３，７４を前進させる
と、使用済の工具１６ｂは、工具ケース９１ｂに挿入さ
れる。そして、シリンダ８９を駆動することにより、工
具１６ｂを工具ケース９１ｂに装着する。この状態から
工具授受体７３，７４が後退すると、工具保持具６４ｂ
から工具１６ｂが外れる。このようにして、第２工具搬
送装置６０は工具１６ｂを返却すると、昇降体６２を上
昇端まで上昇させ、工具授受体７３，７４が前進させて
結合部７０と工具マガジン８０側の被結合部６８とが結
合した通常状態に復帰する。

【００３８】以上の過程によって、本実施例の工具交換
作業が完了する。以上、述べた実施例においては、工具
の交換効率を向上させるために第１工具搬送装置４０の
把持部４９ａ，ｂ、第２工具搬送装置６０の工具保持具
６４ａ，ｂ、および工具マガジン８０の工具ケース９１
ａ，ｂのように新しい工具１６ａと使用済の工具１６ｂ
をそれぞれ把持する構成を別個に備えている。即ち、主
軸１７の２倍の数の把持部４９等が備えられているが、
工具の交換効率があまり要求されない場合は、把持部４
９等の数は主軸１７と同じ数だけあれば良い。この場合
は、第１工具搬送装置４０が多軸工作機械１０から使用
済の工具１６ｂを取り出した後、第２工具搬送装置６０
を経て工具マガジン８０に工具１６ｂを収納し、そし
て、第２工具搬送装置６０が工具マガジン８０から新し
い工具１６ａを取り出し、第１工具搬送装置４０を経て
多軸工作機械１０に工具１６ａが装着される構成とな
る。

【００３９】また、この変形例のような構成となると、
多軸工作機械１０の移動方向は少なくともＺ軸方向にの
み移動できれば、工具交換は可能であるため、多軸工作
機械１０の加工に支障がなければＸ軸方向の移動はかな
らずしも必要ではない。

【００４０】

【発明の効果】以上述べたように本発明の多軸工作機械
の工具交換装置は、多軸工作機械と工具マガジン上を移
動する第１工具搬送装置と、工具マガジンと第１工具搬
送装置との間を移動する第２工具搬送装置とを設けた構
成である。この構成において、第１工具搬送装置は多軸
工作機械上方を移動するため、多軸工作機械の設置場所
にある他の要素を避けて、工具マガジンを作業者が作業
し易い位置に設置できる。そして、工具マガジンと第１
工具搬送装置との間は、第２工具搬送装置が工具の授受
を行うため、作業者が作業し易い高さに工具マガジンを
設置できる。従って、多軸工作機械の自動工具交換を行
えるだけでなく、作業者による工具マガジン内の工具交
換を容易に行うことができる。

【００４１】また、本発明の多軸工作機械の工具交換装
置は、工具マガジンを傾斜手段によってマガジン本体の
角度を変更できるようにしたために、作業者が工具交換
時に工具マガジンを傾斜させた状態、即ち、作業者の手
元に向けた状態で工具交換が行えるため、工具交換作業
を容易に行うことができる。また、工具マガジンを傾斜
させた状態で作業を行うことができるため、収納した工
具をマガジン本体が下側から受ける形となるため、作業
中に収納した工具が落下することを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる多軸工作機械の工具交換装置の
実施例の全体図である。

【図２】本実施例の第１工具搬送装置を示した図であ
る。

【図３】本実施例の第１工具搬送装置の把持部を示した
図である。

【図４】本実施例の第１工具搬送装置を示した図３の背
面を示した図である。

【図５】本実施例の第１工具搬送装置を示した図３の側
面を示した図である。

【図６】本実施例の第２工具搬送装置を示した図であ
る。

【図７】本実施例の第２工具搬送装置の工具保持具部分
を示した図である。

【図８】本実施例の図１におけるＡ矢視図である。

【図９】本実施例の工具マガジンを示した図である。

【図１０】本実施例の工具マガジンの工具ケースを示し
た図である。

【図１１】本実施例の多軸工作機械に使用される工具を
示した図である。

【符号の説明】

３前方支柱４支持部材４ａレール５後方支柱１０多軸工作機械１６工具１７主軸４０第１工具搬送装置４３工具着脱体４４工具着脱体６０第２工具搬送装置６２昇降体６４工具保持具６８被結合部７０結合部７３工具授受体７４工具授受体８０工具マガジン８３ｃ送りネジ８４マガジン本体８６ハンドル８７移動部材９１工具ケース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者奥田哲司愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者大矢忠彦愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者石橋光治愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の主軸のそれぞれに工具が装着され、
工作物に対して接離する方向に移動可能な多軸工作機械
の工具交換装置であって、前記多軸工作機械に使用され
る複数の工具を収納する工具マガジンと、前記多軸工作
機械上方から前記工具マガジン上方に対して設けられた
レールと、前記工具を把持するとともに前記主軸に接離
可能な工具着脱体を有し、前記レールに沿って移動する
第１工具搬送装置と、前記工具マガジンから前記第１工
具搬送装置に前記工具を搬送する第２工具搬送装置とを
備えたことを特徴とする多軸工作機械の工具交換装置。
【請求項２】複数の主軸のそれぞれに工具が装着され、
工作物に対して接離する方向に移動可能な多軸工作機械
の工具交換装置であって、前記多軸工作機械に使用され
る複数の工具を収納する工具マガジンと、前記多軸工作
機械および前記工具マガジンの間を移動して前記多軸工
作機械の前記工具を交換する工具搬送装置を備え、前記
工具マガジンは、支持板上に設置され前記工具を格納す
るマガジン本体と、このマガジン本体の前記支持板に対
する角度を変更する傾斜手段とからなることを特徴とす
る多軸工作機械の工具交換装置。
【請求項３】請求項１に記載の多軸工作機械の工具交換
装置において、前記第２工具搬送装置は、前記工具マガ
ジンから前記レールに対して昇降移動する昇降体と、こ
の昇降体に設けられ、前記工具マガジン側に移動した時
には前記工具マガジンに対して接離可能であり、前記レ
ール側に移動した時には前記第１工具搬送装置の前記工
具着脱体に対して相対的に接離可能な工具授受体と、こ
の工具授受体に設けられ、前記工具を把持する工具保持
具とを備えたことを特徴とする多軸工作機械の工具交換
装置。
【請求項４】請求項３に記載の多軸工作機械の工具交換
装置において、前記工具授受体に設けられた結合部と、
所定の固定部に支持され、前記工具授受体が前記工具着
脱体に対して相対的に接近する位置ある時、前記結合部
と結合する被結合部とを備えたことを特徴とする多軸工
作機械の工具交換装置。