JPH0760586A - 自動工具交換装置 - Google Patents
自動工具交換装置Info
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- JPH0760586A JPH0760586A JP6151948A JP15194894A JPH0760586A JP H0760586 A JPH0760586 A JP H0760586A JP 6151948 A JP6151948 A JP 6151948A JP 15194894 A JP15194894 A JP 15194894A JP H0760586 A JPH0760586 A JP H0760586A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magazine
- tool
- shaft
- axis
- machine
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
- B23Q3/155—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
- B23Q3/157—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling of rotary tools
- B23Q3/15706—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling of rotary tools a single tool being inserted in a spindle directly from a storage device, i.e. without using transfer devices
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T483/00—Tool changing
- Y10T483/17—Tool changing including machine tool or component
- Y10T483/1733—Rotary spindle machine tool [e.g., milling machine, boring, machine, grinding machine, etc.]
- Y10T483/179—Direct tool exchange between spindle and matrix
- Y10T483/1793—Spindle comprises tool changer
- Y10T483/1795—Matrix indexes selected tool to transfer position
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T483/00—Tool changing
- Y10T483/18—Tool transfer to or from matrix
- Y10T483/1873—Indexing matrix
- Y10T483/1882—Rotary disc
Abstract
(57)【要約】
【目的】 工具収納マガジンの回転運動と横方向への移
動を単一の駆動モーターにより行うことのできる自動工
具交換装置を提供することを目的とする。 【構成】 駆動モーター２５により、工具収納マガジン
１８を工具を収納する後退位置と、選択した工具ホルダ
ー２０をスピンドルに係合する前進位置の間を移動させ
る。軌道２２に平行にラックギア３０を設け、移動フレ
ーム２３によりマガジン１８の横移動を可能とする。減
速機３１は駆動モーター２５に結合され、ケーシング３
３、ラックギア３０を噛む位置に設けたピニオンギア４
６、出力軸３４を有する。ロックピン４９は移動フレー
ム２３に搭載され、出力軸３４の回転に対し第１の位置
において回転を抑止した工具収納マガジン１８を軌道２
２に沿って前進させ、第２の位置において出力軸３４を
ロックしマガジン１８を回転させる。
動を単一の駆動モーターにより行うことのできる自動工
具交換装置を提供することを目的とする。 【構成】 駆動モーター２５により、工具収納マガジン
１８を工具を収納する後退位置と、選択した工具ホルダ
ー２０をスピンドルに係合する前進位置の間を移動させ
る。軌道２２に平行にラックギア３０を設け、移動フレ
ーム２３によりマガジン１８の横移動を可能とする。減
速機３１は駆動モーター２５に結合され、ケーシング３
３、ラックギア３０を噛む位置に設けたピニオンギア４
６、出力軸３４を有する。ロックピン４９は移動フレー
ム２３に搭載され、出力軸３４の回転に対し第１の位置
において回転を抑止した工具収納マガジン１８を軌道２
２に沿って前進させ、第２の位置において出力軸３４を
ロックしマガジン１８を回転させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マシニングセンタなど
の工作機械に関し、より詳細には、工作機械における自
動工具交換機能の改良に関する。
の工作機械に関し、より詳細には、工作機械における自
動工具交換機能の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属部品の製作に関する製造技術の進歩
に伴ない、マシニングセンタとして知られる工作機械が
開発されている。マシニングセンタは、コンピュータ数
値制御によってミリング、中ぐり、きりもみなどの工作
を高精度に遂行しうる精巧なフライス盤である。コンピ
ュータ制御の利用によりこれらの機械を高度に自動化で
き、１つの部品に関して連続する複数の工作動作を完全
に自動化することができるようになった。
に伴ない、マシニングセンタとして知られる工作機械が
開発されている。マシニングセンタは、コンピュータ数
値制御によってミリング、中ぐり、きりもみなどの工作
を高精度に遂行しうる精巧なフライス盤である。コンピ
ュータ制御の利用によりこれらの機械を高度に自動化で
き、１つの部品に関して連続する複数の工作動作を完全
に自動化することができるようになった。
【０００３】これらの工作機械は、中心軸のまわりを回
転し、その軸方向に前進および後退するスピンドルを備
える。スピンドルには多種の切削工具のうちの任意の１
つを支持するための工具フィクスチュアが搭載される。
加工対象物は可動テーブルに固定し、加工部分を工具に
対向し、中心軸に垂直の方向に移動できる。テーブルお
よび（または）スピンドルを移動し、工作部品を回転す
る工具と接触させ、所望する形状と大きさに機械加工す
る。
転し、その軸方向に前進および後退するスピンドルを備
える。スピンドルには多種の切削工具のうちの任意の１
つを支持するための工具フィクスチュアが搭載される。
加工対象物は可動テーブルに固定し、加工部分を工具に
対向し、中心軸に垂直の方向に移動できる。テーブルお
よび（または）スピンドルを移動し、工作部品を回転す
る工具と接触させ、所望する形状と大きさに機械加工す
る。
【０００４】種々の機械加工を行なうために、リーマ、
タップドリル（tap ）、エンドミル、スラブミル（slab
mill ）、ドリルビットなどの各種の工具が用いられ
る。これらの工具によって加工を連続的かつ自動的に行
なうためには、各工具を、各種の工具を格納した工具収
納マガジンと工具フィクスチュアとの間で移送する必要
がある。１つの工作動作が終了すると工具はフィクスチ
ュアから解放され、フィクスチュアからマガジンに移送
する。第２の工具をマガジンからフィクスチュアへ移送
し、これにより第２の加工動作に移行する。
タップドリル（tap ）、エンドミル、スラブミル（slab
mill ）、ドリルビットなどの各種の工具が用いられ
る。これらの工具によって加工を連続的かつ自動的に行
なうためには、各工具を、各種の工具を格納した工具収
納マガジンと工具フィクスチュアとの間で移送する必要
がある。１つの工作動作が終了すると工具はフィクスチ
ュアから解放され、フィクスチュアからマガジンに移送
する。第２の工具をマガジンからフィクスチュアへ移送
し、これにより第２の加工動作に移行する。
【０００５】工作機械では従来より、各工具のスピンド
ルとマガジン間の移送に自動工具交換装置（automatic
tool changer）が用いられている。工具収納マガジンは
所望の工具ホルダーが移送位置（transfer position ）
に到達するまで回転し、その後、工具ホルダー内の工具
をスピンドルに移す。移送位置は工具交換装置の軸に対
して固定であり、マガジンの回転によって任意の工具ホ
ルダーが移送位置内に進入しうるようになっている。
ルとマガジン間の移送に自動工具交換装置（automatic
tool changer）が用いられている。工具収納マガジンは
所望の工具ホルダーが移送位置（transfer position ）
に到達するまで回転し、その後、工具ホルダー内の工具
をスピンドルに移す。移送位置は工具交換装置の軸に対
して固定であり、マガジンの回転によって任意の工具ホ
ルダーが移送位置内に進入しうるようになっている。
【０００６】従来の工具交換装置には通常、マガジンの
移送位置において工具をスピンドルと工具ホルダーとの
間で移送可能とするための移送アームが回転可能に搭載
される。その動作はまず、移送アームによって工具をス
ピンドルから取り外し、マガジンの移送位置にある空の
工具ホルダーに移す。次に、所望の工具を運ぶ工具ホル
ダーが移送位置に達するまでマガジンが回転し、移送ア
ームがその工具をスピンドルに移す。
移送位置において工具をスピンドルと工具ホルダーとの
間で移送可能とするための移送アームが回転可能に搭載
される。その動作はまず、移送アームによって工具をス
ピンドルから取り外し、マガジンの移送位置にある空の
工具ホルダーに移す。次に、所望の工具を運ぶ工具ホル
ダーが移送位置に達するまでマガジンが回転し、移送ア
ームがその工具をスピンドルに移す。
【０００７】従来の他の工具交換装置では、工具収納マ
ガジンを軌道上に搭載してマガジンが後退位置と前進位
置の間を移動しうるようにし、これによって独立の移送
アームを不要としている。マガジンが前進位置に達する
と工具収納マガジンの移送位置の軸がスピンドルの中心
軸と合致する。スピンドルの工具フィクスチュアは上述
の場合と同様、中心軸に沿って前進・後退し、マガジン
の工具ホルダーにある工具の着脱を行なう。
ガジンを軌道上に搭載してマガジンが後退位置と前進位
置の間を移動しうるようにし、これによって独立の移送
アームを不要としている。マガジンが前進位置に達する
と工具収納マガジンの移送位置の軸がスピンドルの中心
軸と合致する。スピンドルの工具フィクスチュアは上述
の場合と同様、中心軸に沿って前進・後退し、マガジン
の工具ホルダーにある工具の着脱を行なう。
【０００８】工具の移送動作は、マガジンが後退位置に
あり、空の工具ホルダーが移送位置にある状態から開始
される。工具フィクスチュアが後退位置から中間位置ま
でスピンドル軸に沿って前進する。マガジンが軌道に沿
って前進し空の工具ホルダーが工具を捕捉すると、フィ
クスチュアが工具を解放する。それによって工具は工具
ホルダー内に収容される。フィクスチュアが後退し、マ
ガジンの回転により所望の工具が移送位置に位置決めさ
れる。次にフィクスチュアが中間位置まで前進して所望
の工具を捕捉し、工具収納マガジンは後退する。フィク
スチュアおよびスピンドルはさらに前進して工作部品と
接する。
あり、空の工具ホルダーが移送位置にある状態から開始
される。工具フィクスチュアが後退位置から中間位置ま
でスピンドル軸に沿って前進する。マガジンが軌道に沿
って前進し空の工具ホルダーが工具を捕捉すると、フィ
クスチュアが工具を解放する。それによって工具は工具
ホルダー内に収容される。フィクスチュアが後退し、マ
ガジンの回転により所望の工具が移送位置に位置決めさ
れる。次にフィクスチュアが中間位置まで前進して所望
の工具を捕捉し、工具収納マガジンは後退する。フィク
スチュアおよびスピンドルはさらに前進して工作部品と
接する。
【０００９】これら従来の自動工具交換装置は工作機械
の生産性を著しく向上させているが、いずれも回転力あ
るいは直線力の少なくとも２つの個別の駆動源が必要で
あった。上述した従来の第１の工具交換装置では、例え
ば、工具収納マガジンを回転させるための電動モーター
と、移送アームを回転させるための別の電動モーターを
使用している。同様に、上述の従来の第２の工具交換装
置では、マガジンを回転させるための電動モーターと、
後退位置と前進位置間をマガジンを平行移動させるため
の油圧シリンダを用いている。このように、従来の工具
交換装置ではいずれの形式においても、２つ以上の駆動
源が必要であった。
の生産性を著しく向上させているが、いずれも回転力あ
るいは直線力の少なくとも２つの個別の駆動源が必要で
あった。上述した従来の第１の工具交換装置では、例え
ば、工具収納マガジンを回転させるための電動モーター
と、移送アームを回転させるための別の電動モーターを
使用している。同様に、上述の従来の第２の工具交換装
置では、マガジンを回転させるための電動モーターと、
後退位置と前進位置間をマガジンを平行移動させるため
の油圧シリンダを用いている。このように、従来の工具
交換装置ではいずれの形式においても、２つ以上の駆動
源が必要であった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】工作機械において自動
工具交換装置を駆動するに別個の駆動源を要することは
複雑でコストがかかる。また、工作機械に個別の駆動源
を使用することによる物理的な所要スペースおよびコス
トの増大に加えて、必然的に２つ以上の駆動源を協調動
作させるに必要な制御系は複雑となる。
工具交換装置を駆動するに別個の駆動源を要することは
複雑でコストがかかる。また、工作機械に個別の駆動源
を使用することによる物理的な所要スペースおよびコス
トの増大に加えて、必然的に２つ以上の駆動源を協調動
作させるに必要な制御系は複雑となる。
【００１１】以上より、本発明の目的は、工作機械のた
めの改良された自動工具交換装置を提供することにあ
る。
めの改良された自動工具交換装置を提供することにあ
る。
【００１２】また、本発明の他の目的は、工作機械の自
動工具交換装置において、単一の駆動源を用いる改良さ
れた自動工具交換装置の提供にある。
動工具交換装置において、単一の駆動源を用いる改良さ
れた自動工具交換装置の提供にある。
【００１３】
【課題を解決するための手段および作用】本発明の上記
およびその他の目的と利益は、以下に説明する実施例に
おいて、選択的に、工具収納マガジンを回転させるか、
あるいはラックおよびピニオンギアによりマガジンを軌
道に沿って前進・後退させるための単一の駆動モーター
をもつ自動工具交換装置の具備によって、達成すること
ができる。
およびその他の目的と利益は、以下に説明する実施例に
おいて、選択的に、工具収納マガジンを回転させるか、
あるいはラックおよびピニオンギアによりマガジンを軌
道に沿って前進・後退させるための単一の駆動モーター
をもつ自動工具交換装置の具備によって、達成すること
ができる。
【００１４】自動工具交換装置は、機械フレーム（mach
ine frame ）と、機械フレームに装着し回転によって中
心軸（central axis）に沿う軸運動をするスピンドルと
を含む工作機械に搭載される。スピンドルは、工具を取
り外し可能に取り付ける工具フィクスチュアを有する。
ine frame ）と、機械フレームに装着し回転によって中
心軸（central axis）に沿う軸運動をするスピンドルと
を含む工作機械に搭載される。スピンドルは、工具を取
り外し可能に取り付ける工具フィクスチュアを有する。
【００１５】さらに自動工具交換装置は、複数の工具ホ
ルダー内に各種の工具を支持する工具収納マガジンを含
む。工具ホルダーはおおむね円弧上に、好ましくは円周
上に配設し、工具ホルダーの配置面をマガジンの軸が貫
通するように配置する。工具収納マガジンは、マガジン
軸のまわりを運動しうるように機械フレーム上に搭載す
る。さらに工具収納マガジンは、中心軸から後退した収
納位置と中心軸に直近の前進位置との間を運動しうるよ
うに、またマガジンが前進位置にあるときにはマガジン
軸が中心軸と平行になるように機械フレーム上に搭載す
る。前進位置とは、工具収納マガジンが回転することに
よって工具ホルダーの任意の１つの軸が中心軸の軸と一
致する（axially aligned ）位置をいい、この位置を移
送位置と定義する。スピンドルは、移送位置にある工具
ホルダーとスピンドルの工具フィクスチュアとの間を工
具が移行しうるように、軸のまわりを軸方向に運動可能
とする。
ルダー内に各種の工具を支持する工具収納マガジンを含
む。工具ホルダーはおおむね円弧上に、好ましくは円周
上に配設し、工具ホルダーの配置面をマガジンの軸が貫
通するように配置する。工具収納マガジンは、マガジン
軸のまわりを運動しうるように機械フレーム上に搭載す
る。さらに工具収納マガジンは、中心軸から後退した収
納位置と中心軸に直近の前進位置との間を運動しうるよ
うに、またマガジンが前進位置にあるときにはマガジン
軸が中心軸と平行になるように機械フレーム上に搭載す
る。前進位置とは、工具収納マガジンが回転することに
よって工具ホルダーの任意の１つの軸が中心軸の軸と一
致する（axially aligned ）位置をいい、この位置を移
送位置と定義する。スピンドルは、移送位置にある工具
ホルダーとスピンドルの工具フィクスチュアとの間を工
具が移行しうるように、軸のまわりを軸方向に運動可能
とする。
【００１６】工具収納マガジンは機械フレームに固定的
に設置した、後退位置と前進位置の間に長く延びる軌道
（trackway）によって機械フレームに搭載される。移動
フレーム（carriage frame）は工具収納マガジンを支持
し、軌道上に搭載され両方向に移動可能とする。また、
マガジンはマガジン軸のまわりに回転可能とした移動フ
レーム上に搭載する。ラックギアは軌道に平行に延び、
マガジン軸のまわりに回転可能なように移動フレームに
搭載したハブにピニオンギアを固定して取り付け、ラッ
クと噛み合わせる。
に設置した、後退位置と前進位置の間に長く延びる軌道
（trackway）によって機械フレームに搭載される。移動
フレーム（carriage frame）は工具収納マガジンを支持
し、軌道上に搭載され両方向に移動可能とする。また、
マガジンはマガジン軸のまわりに回転可能とした移動フ
レーム上に搭載する。ラックギアは軌道に平行に延び、
マガジン軸のまわりに回転可能なように移動フレームに
搭載したハブにピニオンギアを固定して取り付け、ラッ
クと噛み合わせる。
【００１７】駆動モーターに接続した伝達手段は、第１
のモードにおいては、ハブを駆動モーターによりマガジ
ン軸のまわりに回転させ、またマガジンは移動フレーム
に固定し移動フレームが軌道に沿って移動しうるように
する。また、伝達手段は第２のモードにおいては、マガ
ジンを駆動モーターによりマガジン軸のまわりに回転さ
せ、またハブは移動フレームに固定し、選択された工具
ホルダーが移送位置に移動しうるようにする。
のモードにおいては、ハブを駆動モーターによりマガジ
ン軸のまわりに回転させ、またマガジンは移動フレーム
に固定し移動フレームが軌道に沿って移動しうるように
する。また、伝達手段は第２のモードにおいては、マガ
ジンを駆動モーターによりマガジン軸のまわりに回転さ
せ、またハブは移動フレームに固定し、選択された工具
ホルダーが移送位置に移動しうるようにする。
【００１８】伝達手段は移動フレームに搭載したロック
ピン（locking pin ）を含み、第１の位置と第２の位置
の間を移動可能とする。ここで第１の位置においては、
ピンはマガジンがマガジン軸のまわりを回転しないよう
にマガジンに係合し、これによって第１のモードを定義
し、また第２の位置においては、ピンはハブがマガジン
軸のまわりを回転しないようにハブに係合し、これによ
って第２のモードを定義する。
ピン（locking pin ）を含み、第１の位置と第２の位置
の間を移動可能とする。ここで第１の位置においては、
ピンはマガジンがマガジン軸のまわりを回転しないよう
にマガジンに係合し、これによって第１のモードを定義
し、また第２の位置においては、ピンはハブがマガジン
軸のまわりを回転しないようにハブに係合し、これによ
って第２のモードを定義する。
【００１９】さらに、マガジンは移動フレームに固定的
に搭載された保護カバーを含み、それによって工具ホル
ダーの円形の配列上を覆う。保護カバーには移送位置に
ある工具ホルダーに対し開口（opening ）を設ける。ま
た、ハブには遮蔽板（shield）を固定的に搭載し、マガ
ジンが後退位置にあるときは保護カバーに設けた開口を
覆い、マガジンが前進位置にあるときは開口から離れる
ようにする。
に搭載された保護カバーを含み、それによって工具ホル
ダーの円形の配列上を覆う。保護カバーには移送位置に
ある工具ホルダーに対し開口（opening ）を設ける。ま
た、ハブには遮蔽板（shield）を固定的に搭載し、マガ
ジンが後退位置にあるときは保護カバーに設けた開口を
覆い、マガジンが前進位置にあるときは開口から離れる
ようにする。
【００２０】本発明の目的および利益の概要については
上述の通りであるが、その他の目的と利益は、以下の説
明および添付図面の参照によって明らかとなろう。
上述の通りであるが、その他の目的と利益は、以下の説
明および添付図面の参照によって明らかとなろう。
【００２１】
【実施例】本発明の好ましい実施態様を添付図を参照し
ながらより詳細に説明する。ただし、本発明の実施には
多くの形態が可能であり、本実施例に限定されるもので
はない。本実施例は、本開示の完全さと本発明の範囲を
当業者に十分に伝えるためのものである。
ながらより詳細に説明する。ただし、本発明の実施には
多くの形態が可能であり、本実施例に限定されるもので
はない。本実施例は、本開示の完全さと本発明の範囲を
当業者に十分に伝えるためのものである。
【００２２】まず、図１について説明する。図は、本発
明による工作機械１０および自動工具交換装置１１を示
す。工作機械１０は機械フレーム１２と、通常の方法に
よりＸ軸およびＹ軸方向に移動可能なようにフレームに
取り付けた可動テーブル１３を含む。スピンドル１４は
可動テーブル１３の上方にあってフレームに搭載し、こ
れも通常の方法によって中心軸（central axis）１５の
まわりに回転し、かつ図１のＺ方向に移動しうるよう搭
載する。工具１６はスピンドル１４内において工具フィ
クスチュア（tool engaging fixture ）１７によって支
持し、自動工具交換装置によって工具収納マガジン１８
にある他の各種工具と選択的に交換可能とする。
明による工作機械１０および自動工具交換装置１１を示
す。工作機械１０は機械フレーム１２と、通常の方法に
よりＸ軸およびＹ軸方向に移動可能なようにフレームに
取り付けた可動テーブル１３を含む。スピンドル１４は
可動テーブル１３の上方にあってフレームに搭載し、こ
れも通常の方法によって中心軸（central axis）１５の
まわりに回転し、かつ図１のＺ方向に移動しうるよう搭
載する。工具１６はスピンドル１４内において工具フィ
クスチュア（tool engaging fixture ）１７によって支
持し、自動工具交換装置によって工具収納マガジン１８
にある他の各種工具と選択的に交換可能とする。
【００２３】その動作は以下の通りである。加工対象物
（図示していない）は可動テーブル１３に固定し、スピ
ンドルを中心軸に沿いＺ方向に下げることによって回転
工具と接触させる。テーブルをＸＹ方向に、スピンドル
をＺ方向に移動し、加工対象物の種々の表面を工作す
る。加工対象物をさらに工作するため別の工具が必要で
ある場合には、工具交換装置によって、現在スピンドル
内に保持されている工具を自動的に所望の工具に交換す
る。可動テーブル１３、スピンドル１４、自動工具交換
装置１１の動作は、機械フレームに搭載した入力端末１
９により公知の方法によってコンピュータ制御される。
操作者は入力端末から工作機械にあらかじめプログラム
しておき、加工対象物は完全に自動的に最終の部品にま
で工作される。
（図示していない）は可動テーブル１３に固定し、スピ
ンドルを中心軸に沿いＺ方向に下げることによって回転
工具と接触させる。テーブルをＸＹ方向に、スピンドル
をＺ方向に移動し、加工対象物の種々の表面を工作す
る。加工対象物をさらに工作するため別の工具が必要で
ある場合には、工具交換装置によって、現在スピンドル
内に保持されている工具を自動的に所望の工具に交換す
る。可動テーブル１３、スピンドル１４、自動工具交換
装置１１の動作は、機械フレームに搭載した入力端末１
９により公知の方法によってコンピュータ制御される。
操作者は入力端末から工作機械にあらかじめプログラム
しておき、加工対象物は完全に自動的に最終の部品にま
で工作される。
【００２４】自動工具交換装置の動作を図２から図６に
示す。図２（ａ）に示すように、工具収納マガジン１８
は円形に配置された複数の工具ホルダー２０を有し、当
初は後退位置にあって空の工具ホルダー２０が工具交換
装置の移送位置を占めている。工作動作に続いて、スピ
ンドル１４は図２（ｂ）に示すように中間位置まで後退
し、自動工具交換装置は空の工具ホルダー２０が工具１
６を係合するまで前進する（図３（ａ）および図３
（ｂ））。工具フィクスチュア１７が工具１６をスピン
ドル１４から解放し、スピンドル１４は後退位置に引込
む（図４（ａ）および図４（ｂ））。次に、所望の工具
が工具交換装置の移送位置にくるまで工具収納マガジン
１８が回転する（図５（ａ））。スピンドル１４が中間
位置まで前進し、工具フィクスチュア１７が所望の工具
を係合する（図５（ｂ））。次に工具収納マガジンは水
平に後退し、スピンドルが工具１６が加工対象物を捉え
るまでさらに前進する（図６（ａ）および図６
（ｂ））。
示す。図２（ａ）に示すように、工具収納マガジン１８
は円形に配置された複数の工具ホルダー２０を有し、当
初は後退位置にあって空の工具ホルダー２０が工具交換
装置の移送位置を占めている。工作動作に続いて、スピ
ンドル１４は図２（ｂ）に示すように中間位置まで後退
し、自動工具交換装置は空の工具ホルダー２０が工具１
６を係合するまで前進する（図３（ａ）および図３
（ｂ））。工具フィクスチュア１７が工具１６をスピン
ドル１４から解放し、スピンドル１４は後退位置に引込
む（図４（ａ）および図４（ｂ））。次に、所望の工具
が工具交換装置の移送位置にくるまで工具収納マガジン
１８が回転する（図５（ａ））。スピンドル１４が中間
位置まで前進し、工具フィクスチュア１７が所望の工具
を係合する（図５（ｂ））。次に工具収納マガジンは水
平に後退し、スピンドルが工具１６が加工対象物を捉え
るまでさらに前進する（図６（ａ）および図６
（ｂ））。
【００２５】自動工具交換装置は、工具収納マガジン１
８を工具ホルダー２０の円形の配置で定まる垂直のマガ
ジン軸２１のまわりに回転し、また、後退位置（図７）
および前進位置（図８）の間を水平移動するよう機械フ
レームに搭載する手段を含む。この搭載手段は、後退位
置と前進位置の間を直線的に延び機械フレームに固定的
に取り付けた軌道２２およびその上に４個の車を持つ移
動フレーム２３を含む。図９に明示したように、上部の
２個の車は軌道の上部レールと、また下部の２個の車は
軌道の下部レールとそれぞれ係合し、それによって移動
フレームは軌道により堅固に保持され、かつ軌道上を自
在に移動しうる。
８を工具ホルダー２０の円形の配置で定まる垂直のマガ
ジン軸２１のまわりに回転し、また、後退位置（図７）
および前進位置（図８）の間を水平移動するよう機械フ
レームに搭載する手段を含む。この搭載手段は、後退位
置と前進位置の間を直線的に延び機械フレームに固定的
に取り付けた軌道２２およびその上に４個の車を持つ移
動フレーム２３を含む。図９に明示したように、上部の
２個の車は軌道の上部レールと、また下部の２個の車は
軌道の下部レールとそれぞれ係合し、それによって移動
フレームは軌道により堅固に保持され、かつ軌道上を自
在に移動しうる。
【００２６】モーター搭載部２４は移動フレーム２３に
固定され、モーターの駆動軸２６とマガジンの軸が同一
軸となるような位置に駆動モーター２５を垂直に支持す
る。駆動軸２６はハウジング２７内に延び、同様にモー
ター搭載部によって固定される。保護カバー２８は工具
収納マガジン１８を覆い、ハウジング２７および移動フ
レーム２３に固定される。保護カバー２８は開口４８を
有し、工具ホルダーが中心軸１５に並ぶ際には移送位置
にある工具ホルダーを露出する。
固定され、モーターの駆動軸２６とマガジンの軸が同一
軸となるような位置に駆動モーター２５を垂直に支持す
る。駆動軸２６はハウジング２７内に延び、同様にモー
ター搭載部によって固定される。保護カバー２８は工具
収納マガジン１８を覆い、ハウジング２７および移動フ
レーム２３に固定される。保護カバー２８は開口４８を
有し、工具ホルダーが中心軸１５に並ぶ際には移送位置
にある工具ホルダーを露出する。
【００２７】駆動モーター２５は電動モーターであっ
て、例えばオークマ・ブラッシュレス・モーター、型番
ＢＬ−ＭＳ５０Ｅ−２０Ｔを用い、工具収納マガジン１
８を回転させ、また自動工具交換装置１１が後退位置と
前進位置間を移動する原動力を供給する。駆動モーター
２５は前述のようにモーター搭載部２４によって支持さ
れ、駆動モーター２５の駆動軸２６は、ハウジング２７
を貫通して延びる入力軸２９の第１の端（図中上端）に
接続される。入力軸２９の第２の端（図中下端）は、以
下に詳細に説明するように、モーターの駆動軸２６をマ
ガジン１８と、あるいはラックギア３０と協調作動する
ピニオンギア４６と選択的に結合（couple）する伝達手
段に接続し、この伝達手段に対する回転の入力を供給す
る。
て、例えばオークマ・ブラッシュレス・モーター、型番
ＢＬ−ＭＳ５０Ｅ−２０Ｔを用い、工具収納マガジン１
８を回転させ、また自動工具交換装置１１が後退位置と
前進位置間を移動する原動力を供給する。駆動モーター
２５は前述のようにモーター搭載部２４によって支持さ
れ、駆動モーター２５の駆動軸２６は、ハウジング２７
を貫通して延びる入力軸２９の第１の端（図中上端）に
接続される。入力軸２９の第２の端（図中下端）は、以
下に詳細に説明するように、モーターの駆動軸２６をマ
ガジン１８と、あるいはラックギア３０と協調作動する
ピニオンギア４６と選択的に結合（couple）する伝達手
段に接続し、この伝達手段に対する回転の入力を供給す
る。
【００２８】伝達手段は市販の減速機３１、例えばテイ
ジン・セイキ（精機）株式会社製の型番ＲＶ−３０Ａを
含む。図９に示す実施例において、また図１１に示すよ
うに、減速機３１は、入力軸２９により駆動される入力
ギア３２、ケーシング３３、出力軸３４を含む。減速機
３１の出力軸３４の回転速度は入力軸２９の回転速度よ
り著しく減速され、その減速比は約１／１２８程度とす
る。さらに、出力軸３４の回転が抑止される場合には、
減速機のケーシング３３は、以下により詳細に説明する
ように、同様の低速度で逆方向に回転する。
ジン・セイキ（精機）株式会社製の型番ＲＶ−３０Ａを
含む。図９に示す実施例において、また図１１に示すよ
うに、減速機３１は、入力軸２９により駆動される入力
ギア３２、ケーシング３３、出力軸３４を含む。減速機
３１の出力軸３４の回転速度は入力軸２９の回転速度よ
り著しく減速され、その減速比は約１／１２８程度とす
る。さらに、出力軸３４の回転が抑止される場合には、
減速機のケーシング３３は、以下により詳細に説明する
ように、同様の低速度で逆方向に回転する。
【００２９】図９および図１１に示すように、出力軸３
４はケーシング３３内にあってマガジン軸２１のまわり
を回転するよう軸受に搭載される。出力軸３４は、減速
機の両端にマガジン軸に垂直な第１および第２の平行な
フランジ３５，３６を有する。第１および第２のフラン
ジ３５，３６は、減速機の内部を貫いて円周上に配置し
た複数のポスト３７により互いに結合し、それによって
減速機の両端において出力軸３４による回転出力が得ら
れるようにする。
４はケーシング３３内にあってマガジン軸２１のまわり
を回転するよう軸受に搭載される。出力軸３４は、減速
機の両端にマガジン軸に垂直な第１および第２の平行な
フランジ３５，３６を有する。第１および第２のフラン
ジ３５，３６は、減速機の内部を貫いて円周上に配置し
た複数のポスト３７により互いに結合し、それによって
減速機の両端において出力軸３４による回転出力が得ら
れるようにする。
【００３０】入力軸２９の第２の端には、出力軸の第１
のフランジ３５内の中央の開口を貫通する減速機内の入
力ギア３２と噛み、回動する歯が形成される。入力ギア
３２は、マガジン軸２１から横方向の腕をもちマガジン
軸２１と平行な軸３９を有するクランク軸３８に固定さ
れる。
のフランジ３５内の中央の開口を貫通する減速機内の入
力ギア３２と噛み、回動する歯が形成される。入力ギア
３２は、マガジン軸２１から横方向の腕をもちマガジン
軸２１と平行な軸３９を有するクランク軸３８に固定さ
れる。
【００３１】クランク軸３８は同軸の第１および第２の
末端部分４０，４１を有し、軸３９のまわりを回転する
よう出力軸の各フランジ３５，３６に固定した軸受内に
搭載される。クランク軸３８はクランク軸の軸３９から
横方向に段差を有する２本のクランクアーム４２をも
ち、出力軸の第１および第２のフランジ３５，３６の間
に位置する。２本のクランクアーム４２はクランク軸の
まわりに横方向に互いに１８０°隔てて設ける。
末端部分４０，４１を有し、軸３９のまわりを回転する
よう出力軸の各フランジ３５，３６に固定した軸受内に
搭載される。クランク軸３８はクランク軸の軸３９から
横方向に段差を有する２本のクランクアーム４２をも
ち、出力軸の第１および第２のフランジ３５，３６の間
に位置する。２本のクランクアーム４２はクランク軸の
まわりに横方向に互いに１８０°隔てて設ける。
【００３２】プラネタリーギア４３はクランク軸の各軸
に回転可能に取り付ける。プラネタリーギア４３はケー
シング３３の内部表面に搭載した内歯車４４より大きさ
がやや小さく、歯数も少ない。２個のプラネタリーギア
を用いて、それらがマガジン軸のまわりの互いに１８０
°隔てた点で内歯車と噛み合うように位置づけ、減速機
のバランスの不一致を減少させる。ただし、当業者に周
知のように、減速機におけるプラネタリーギアの数およ
び関連するクランクアームの数は２以上または以下であ
ってもよい。
に回転可能に取り付ける。プラネタリーギア４３はケー
シング３３の内部表面に搭載した内歯車４４より大きさ
がやや小さく、歯数も少ない。２個のプラネタリーギア
を用いて、それらがマガジン軸のまわりの互いに１８０
°隔てた点で内歯車と噛み合うように位置づけ、減速機
のバランスの不一致を減少させる。ただし、当業者に周
知のように、減速機におけるプラネタリーギアの数およ
び関連するクランクアームの数は２以上または以下であ
ってもよい。
【００３３】図１１に明示したように、入力軸２９の回
転により入力ギア３２が駆動され、クランク軸３８が逆
方向に回転する。クランクアーム４２はプラネタリーギ
ア４３が内歯車４４に対し作用する力を与え、プラネタ
リーギアはそれによってマガジン軸２１のまわりにクラ
ンク軸の回転と同一方向に周回（orbit ）する。内歯車
４４に対するプラネタリーギア４３の周回運動によっ
て、クランク軸３８はマガジン軸２１のまわりを、クラ
ンク軸の回転と逆方向に周回する。このようにして、出
力軸３４により両端を保持されたクランク軸３８の周回
運動により、出力軸が同一のマガジン軸２１のまわりを
同一方向に回転するが、その速度は入力軸２９よりはる
かに低速となる。
転により入力ギア３２が駆動され、クランク軸３８が逆
方向に回転する。クランクアーム４２はプラネタリーギ
ア４３が内歯車４４に対し作用する力を与え、プラネタ
リーギアはそれによってマガジン軸２１のまわりにクラ
ンク軸の回転と同一方向に周回（orbit ）する。内歯車
４４に対するプラネタリーギア４３の周回運動によっ
て、クランク軸３８はマガジン軸２１のまわりを、クラ
ンク軸の回転と逆方向に周回する。このようにして、出
力軸３４により両端を保持されたクランク軸３８の周回
運動により、出力軸が同一のマガジン軸２１のまわりを
同一方向に回転するが、その速度は入力軸２９よりはる
かに低速となる。
【００３４】もし出力軸３４の回転が抑止されている
と、プラネタリーギア４３の移動によって、内歯車４
４、したがってケーシング３３が入力軸２９の回転と逆
方向に回転する。工具収納マガジン１８は、減速機３１
のケーシング３３に接続されているので、マガジン軸の
まわりを回転する。このようにして、まず出力軸３４を
ロックし、次に駆動モーターを必要数だけ回転させるこ
とによって、所望の工具ホルダーを移送位置にまで回動
することができる。
と、プラネタリーギア４３の移動によって、内歯車４
４、したがってケーシング３３が入力軸２９の回転と逆
方向に回転する。工具収納マガジン１８は、減速機３１
のケーシング３３に接続されているので、マガジン軸の
まわりを回転する。このようにして、まず出力軸３４を
ロックし、次に駆動モーターを必要数だけ回転させるこ
とによって、所望の工具ホルダーを移送位置にまで回動
することができる。
【００３５】駆動手段はさらに、ハウジング２７内に回
転可能なように搭載した中空のハブ４５を含み、モータ
ーの入力軸２９がそこを貫通するよう位置づける。ハブ
４５はハブとハウジング２７を分離するハブ外部の軸受
と、ハブと入力軸２９を分離するハブ内部の軸受とによ
って支持する。
転可能なように搭載した中空のハブ４５を含み、モータ
ーの入力軸２９がそこを貫通するよう位置づける。ハブ
４５はハブとハウジング２７を分離するハブ外部の軸受
と、ハブと入力軸２９を分離するハブ内部の軸受とによ
って支持する。
【００３６】ハブ４５は、機械フレームに搭載され自動
工具交換装置の後退および前進位置の間の軌道２２に平
行に延びるラックギア３０と噛み合う位置に設けたピニ
オンギア４６を支持する。ハブ４５は減速機の出力軸の
第１のフランジ３５に固定され、ケーシング３３の回転
が抑止されているときには、ハブ４５が回転しピニオン
ギア４６がラックギア３０に沿って前進するようにす
る。さらに、ハブ４５は、マガジンが後退位置にあると
きには保護カバー２８にある開口４８上を覆う遮蔽板４
７を支持する。これによって、工具収納マガジン１８が
軌道２２に沿って前進するにつれて、ハブ４５が回転
し、遮蔽板４７が開口４８から離れ、工具収納マガジン
１８が前進位置に到達すると移送位置にある工具ホルダ
ーを露出する（図２（ａ）および３（ａ）を参照）。
工具交換装置の後退および前進位置の間の軌道２２に平
行に延びるラックギア３０と噛み合う位置に設けたピニ
オンギア４６を支持する。ハブ４５は減速機の出力軸の
第１のフランジ３５に固定され、ケーシング３３の回転
が抑止されているときには、ハブ４５が回転しピニオン
ギア４６がラックギア３０に沿って前進するようにす
る。さらに、ハブ４５は、マガジンが後退位置にあると
きには保護カバー２８にある開口４８上を覆う遮蔽板４
７を支持する。これによって、工具収納マガジン１８が
軌道２２に沿って前進するにつれて、ハブ４５が回転
し、遮蔽板４７が開口４８から離れ、工具収納マガジン
１８が前進位置に到達すると移送位置にある工具ホルダ
ーを露出する（図２（ａ）および３（ａ）を参照）。
【００３７】伝達手段はさらに、図１０に明示したよう
に、ロックピン４９を含む。ロックピン４９はハウジン
グに搭載され、移動フレーム２３に対するケーシング３
３あるいは出力軸３４の回転を選択的に抑止する。ロッ
クピン４９は第１および第２の端５０，５１をもち、第
１の下方位置（図９）および第２の上方位置（図１０）
の間を移動しうる。第１の位置では、ロックピンの第１
の端５０は工具収納マガジン１８の相対する穴５２に嵌
合し、ケーシング３３が回転するのを防ぎ、これによっ
て上述の第１の動作モードが定義される。また、第２の
位置では、ピンの第２の端５１はハブ上の２つの相対す
る穴５３，５４の１つに嵌合し、出力軸３４が回転する
のを防ぎ、これによって第２の動作モードが定義され
る。このように、第１のモードにおいてはハブ４５およ
びピニオンギア４６が回転し、工具交換装置が軌道に沿
って前進し、また第２のモードにおいては、ケーシング
３３および工具収納マガジン１８がマガジン軸２１のま
わりを回転する。
に、ロックピン４９を含む。ロックピン４９はハウジン
グに搭載され、移動フレーム２３に対するケーシング３
３あるいは出力軸３４の回転を選択的に抑止する。ロッ
クピン４９は第１および第２の端５０，５１をもち、第
１の下方位置（図９）および第２の上方位置（図１０）
の間を移動しうる。第１の位置では、ロックピンの第１
の端５０は工具収納マガジン１８の相対する穴５２に嵌
合し、ケーシング３３が回転するのを防ぎ、これによっ
て上述の第１の動作モードが定義される。また、第２の
位置では、ピンの第２の端５１はハブ上の２つの相対す
る穴５３，５４の１つに嵌合し、出力軸３４が回転する
のを防ぎ、これによって第２の動作モードが定義され
る。このように、第１のモードにおいてはハブ４５およ
びピニオンギア４６が回転し、工具交換装置が軌道に沿
って前進し、また第２のモードにおいては、ケーシング
３３および工具収納マガジン１８がマガジン軸２１のま
わりを回転する。
【００３８】ここで説明する実施例では、ロックピン４
９は双方向の（reversible）油圧シリンダ５５によって
第１および第２の位置間を移動しうる。しかし、ロック
ピン４９を移動させるに電磁（solenoid）シリンダある
いは空力シリンダなどの他の手段を用いうることは当業
者に容易に理解されよう。
９は双方向の（reversible）油圧シリンダ５５によって
第１および第２の位置間を移動しうる。しかし、ロック
ピン４９を移動させるに電磁（solenoid）シリンダある
いは空力シリンダなどの他の手段を用いうることは当業
者に容易に理解されよう。
【００３９】工具交換装置の動作は、駆動モーター２
５、ロックピン４９、スピンドル１４を協調動作させる
コンピュータによって制御する。工具収納マガジン１
８、移動フレーム２３、駆動モーター２５など、工具交
換装置の各種可動部分の位置を検知するには公知の方法
による検知手段（図示していない）を用い、コンピュー
タにフィードバックし、それによって工具交換装置の動
作を正確に制御する。例えば、軌道２２上に移動フレー
ム２３に隣接してリニア変位トランスデューサ（図示し
ていない）を搭載し、その動作をコンピュータに接続
し、移動フレーム２３の位置についてのフィードバック
を供給する。本実施例においては、近接プローブ（prox
imity probe ）５６ほかの検知手段をハウジング２７に
実装し、ロックピン４９の位置を検知する。
５、ロックピン４９、スピンドル１４を協調動作させる
コンピュータによって制御する。工具収納マガジン１
８、移動フレーム２３、駆動モーター２５など、工具交
換装置の各種可動部分の位置を検知するには公知の方法
による検知手段（図示していない）を用い、コンピュー
タにフィードバックし、それによって工具交換装置の動
作を正確に制御する。例えば、軌道２２上に移動フレー
ム２３に隣接してリニア変位トランスデューサ（図示し
ていない）を搭載し、その動作をコンピュータに接続
し、移動フレーム２３の位置についてのフィードバック
を供給する。本実施例においては、近接プローブ（prox
imity probe ）５６ほかの検知手段をハウジング２７に
実装し、ロックピン４９の位置を検知する。
【００４０】次に図２から図６、図７、図８により工具
交換の動作を説明する。この動作は空の工具ホルダーが
マガジンの移送位置にあり、マガジンは後退位置にあっ
て開始される。スピンドル１４は、図２（ｂ）に示すよ
うに、前進し加工対象物を捕捉した位置から後退する。
交換の動作を説明する。この動作は空の工具ホルダーが
マガジンの移送位置にあり、マガジンは後退位置にあっ
て開始される。スピンドル１４は、図２（ｂ）に示すよ
うに、前進し加工対象物を捕捉した位置から後退する。
【００４１】ロックピン４９は第１の位置に移動し、そ
こで工具収納マガジンの複数の穴５２の１つに嵌合し、
マガジンをロックしてマガジンの回転を抑止する。マガ
ジン内の穴の数はマガジンの工具ホルダーの数に符合
し、本実施例では工具ホルダー数は２０個である。もと
より工具ホルダーの数はそれ以上あるいは以下であって
よいことは当業者に容易に理解されよう。
こで工具収納マガジンの複数の穴５２の１つに嵌合し、
マガジンをロックしてマガジンの回転を抑止する。マガ
ジン内の穴の数はマガジンの工具ホルダーの数に符合
し、本実施例では工具ホルダー数は２０個である。もと
より工具ホルダーの数はそれ以上あるいは以下であって
よいことは当業者に容易に理解されよう。
【００４２】駆動モーター２５が駆動を開始し、減速機
３１の出力軸３４がハブ４５およびピニオンギア４６を
回転させ、それによってマガジンは軌道に沿って前進位
置まで前進する（図８、図３（ａ）、図３（ｂ）を参
照）。移送位置にある空の工具ホルダーはスピンドル１
４内の工具１６を捕捉し、駆動モーター２５は停止す
る。工具フィクスチュア１７は工具を解放し、スピンド
ルは後退する（図４（ｂ））。
３１の出力軸３４がハブ４５およびピニオンギア４６を
回転させ、それによってマガジンは軌道に沿って前進位
置まで前進する（図８、図３（ａ）、図３（ｂ）を参
照）。移送位置にある空の工具ホルダーはスピンドル１
４内の工具１６を捕捉し、駆動モーター２５は停止す
る。工具フィクスチュア１７は工具を解放し、スピンド
ルは後退する（図４（ｂ））。
【００４３】ロックピン４９は油圧シリンダにより第２
の位置に移動し、ハブ内の第１の穴５３と嵌合する。減
速機の出力軸３４はこの時点ではロックされており、駆
動モーターが作動を開始すると減速機のケーシング３３
および工具収納マガジン１８が回転する。コンピュータ
はモーターの回転数および回転方向を公知の方法によっ
て制御し、所望の工具を捕捉した工具ホルダーが移送位
置を占めるまで工具収納マガジン１８を回転させる。駆
動モーター２５は停止し、スピンドル１４は前進し、工
具フィクスチュア１７が新たな工具を捕捉しうるよう前
進する（図５（ｂ）を参照）。
の位置に移動し、ハブ内の第１の穴５３と嵌合する。減
速機の出力軸３４はこの時点ではロックされており、駆
動モーターが作動を開始すると減速機のケーシング３３
および工具収納マガジン１８が回転する。コンピュータ
はモーターの回転数および回転方向を公知の方法によっ
て制御し、所望の工具を捕捉した工具ホルダーが移送位
置を占めるまで工具収納マガジン１８を回転させる。駆
動モーター２５は停止し、スピンドル１４は前進し、工
具フィクスチュア１７が新たな工具を捕捉しうるよう前
進する（図５（ｂ）を参照）。
【００４４】ロックピン４９は第１の位置に復帰し、マ
ガジンの対応する穴５２で受け、工具収納マガジン１８
をロックする。そして、工具収納マガジン１８を前進さ
せたときと逆方向に駆動モーター２５が回転を始め、そ
れによって工具収納マガジン１８が軌道２２に沿って後
退する（図６（ａ）および図６（ｂ））。次にスピンド
ル１４は前進し、加工対象物は新たな工具によって工作
される。
ガジンの対応する穴５２で受け、工具収納マガジン１８
をロックする。そして、工具収納マガジン１８を前進さ
せたときと逆方向に駆動モーター２５が回転を始め、そ
れによって工具収納マガジン１８が軌道２２に沿って後
退する（図６（ａ）および図６（ｂ））。次にスピンド
ル１４は前進し、加工対象物は新たな工具によって工作
される。
【００４５】工具収納マガジン１８が後退位置にあると
きでも回転させたい場合がある。これは例えば、操作者
が工具収納マガジン１８中の工具を摩耗のため交換する
場合、あるいは工具収納マガジン１８の移送位置におく
空き工具ホルダーを切り換える場合などである。工具収
納マガジン１８を回転するには、ロックピン４９を第２
の位置即ち上方の位置に移動し、第２の穴５４と嵌合さ
せる。第２の穴５４は第１の穴５３と円周上離れた位置
に設けて、工具収納マガジン１８が後退位置にあるとき
ロックピン４９と嵌合するようにし、それによってハブ
４５をロックする。駆動モーター２５は必要な量だけ適
切な方向に回転させ、それに応じて工具収納マガジン１
８を回転させることができる。
きでも回転させたい場合がある。これは例えば、操作者
が工具収納マガジン１８中の工具を摩耗のため交換する
場合、あるいは工具収納マガジン１８の移送位置におく
空き工具ホルダーを切り換える場合などである。工具収
納マガジン１８を回転するには、ロックピン４９を第２
の位置即ち上方の位置に移動し、第２の穴５４と嵌合さ
せる。第２の穴５４は第１の穴５３と円周上離れた位置
に設けて、工具収納マガジン１８が後退位置にあるとき
ロックピン４９と嵌合するようにし、それによってハブ
４５をロックする。駆動モーター２５は必要な量だけ適
切な方向に回転させ、それに応じて工具収納マガジン１
８を回転させることができる。
【００４６】以上の明細書および図によって本発明の好
ましい実施例を図解し説明したが、使用した特定の用語
は一般的、記述的意味で用いたものであって、制限を目
的とするものではない。
ましい実施例を図解し説明したが、使用した特定の用語
は一般的、記述的意味で用いたものであって、制限を目
的とするものではない。
【００４７】
【発明の効果】本発明の自動工具交換装置は唯一の駆動
源である駆動モーターにより駆動される。駆動モーター
は工具収納マガジンを回転させ、また、マガジンを軌道
に沿って前進および後退させるに必要な原動力を供給す
る。従来の自動工具交換装置に用いていた別の駆動源を
削除したことによって、これらの装置の製造、修理が著
しく簡単化し、コストを低減化することができる。
源である駆動モーターにより駆動される。駆動モーター
は工具収納マガジンを回転させ、また、マガジンを軌道
に沿って前進および後退させるに必要な原動力を供給す
る。従来の自動工具交換装置に用いていた別の駆動源を
削除したことによって、これらの装置の製造、修理が著
しく簡単化し、コストを低減化することができる。
【図１】本発明に係る自動工具交換装置を工作機械に搭
載した状態を示す外観図である。
載した状態を示す外観図である。
【図２】本発明に係る自動工具交換装置の工具交換開始
状態を示す説明図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は
側面図である。
状態を示す説明図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は
側面図である。
【図３】本発明に係る自動工具交換装置のマガジンの前
進完了状態を示す説明図であって、（ａ）は上面図、
（ｂ）は側面図である。
進完了状態を示す説明図であって、（ａ）は上面図、
（ｂ）は側面図である。
【図４】本発明に係る自動工具交換装置の使用済み工具
の回収状態を示す説明図であって、（ａ）は上面図、
（ｂ）は側面図である。
の回収状態を示す説明図であって、（ａ）は上面図、
（ｂ）は側面図である。
【図５】本発明に係る自動工具交換装置の新たな工具の
装着状態を示す説明図であって、（ａ）は上面図、
（ｂ）は側面図である。
装着状態を示す説明図であって、（ａ）は上面図、
（ｂ）は側面図である。
【図６】本発明に係る自動工具交換装置の工具交換終了
状態を示す説明図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は
側面図である。
状態を示す説明図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は
側面図である。
【図７】本発明に係る自動工具交換装置の部分断面平面
図であって、後退位置にある場合を示す。
図であって、後退位置にある場合を示す。
【図８】本発明に係る自動工具交換装置の部分断面平面
図であって、前進位置にある場合を示す。
図であって、前進位置にある場合を示す。
【図９】本発明に係る自動工具交換装置の図８における
線４−４についての部分断面立面図である。
線４−４についての部分断面立面図である。
【図１０】本発明に係る自動工具交換装置の部分断面の
拡大図であって、ロックピンを示す拡大図である。
拡大図であって、ロックピンを示す拡大図である。
【図１１】本発明に係る自動工具交換装置の概念図であ
って、工具交換装置の伝達手段を示す概念図である。
って、工具交換装置の伝達手段を示す概念図である。
１０ 工作機械 １１ 自動工具交換装置 １２ 機械フレーム １３ 可動テーブル １４ スピンドル １５ 中心軸 １６ 工具 １８ 工具収納マガジン １９ 入力端末 ２０ 工具ホルダー ２１ マガジン軸 ２２ 軌道 ２３ 移動フレーム ２５ 駆動モーター ２６ 駆動軸 ２８ 保護カバー ２９ 入力軸 ３０ ラックギア ３１ 減速機 ３２ 入力ギア ３３ ケーシング ３４ 出力軸 ３５ 第１のフランジ ３６ 第２のフランジ ３８ クランク軸 ４２ クランクアーム ４３ プラネタリーギア ４４ 内歯車 ４５ ハブ ４６ ピニオンギア ４７ 遮蔽板 ４８ 開口 ４９ ロックピン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヒロユキ スズキ アメリカ合衆国 ノースカロライナ州 シ ャーロット ノブ オーク レーン 4144 −シー
Claims (13)
- 【請求項１】 工具の自動交換機能を有する工作機械で
あって、 機械フレームと、 前記機械フレームに搭載され、中心軸のまわりを回転し
前記中心軸に沿って軸方向に移動し、かつ工具フィクス
チュアを有するスピンドルと、 複数の工具を支持し、おおむね円弧状に配列され、それ
によって前記円弧状の配列を貫通するマガジン軸を定め
る複数の工具ホルダーを含む工具収納マガジンと、 前記マガジン軸のまわりを回動し、かつ前記中心軸から
後退した収納位置と前記中心軸に最も近い前進位置の間
を移動し、前記マガジンが前記前進位置にあるときには
前記マガジン軸は前記中心軸と平行であり、かつ前記前
進位置においては前記工具ホルダーのうち任意の１つが
前記中心軸と整列するように前記工具収納マガジンを前
記機械フレームに搭載する手段と、 単一の駆動モーターからなり、前記マガジンが選択的に
前記後退位置と前進位置間を移動しまたは前記マガジン
軸のまわりを回動し、それによってマガジンが前記前進
位置にあるとき選択された工具ホルダーが前記中心軸上
に位置し、前記スピンドルが軸方向に移動することによ
って選択した工具ホルダーとスピンドルの工具フィクス
チュアとの間を工具が移送されるようにした駆動手段
と、 を含むことを特徴とする自動工具交換機能を有する工作
機械。 - 【請求項２】 請求項１記載の自動工具交換機能を有す
る工作機械であって、 前記複数の工具ホルダーは円形に配列され、前記マガジ
ン軸は前記円形の配列の中央を貫通することを特徴とす
る自動工具交換機能を有する工作機械。 - 【請求項３】 請求項１記載の自動工具交換機能を有す
る工作機械であって、 前記工具収納マガジンを前記機械フレームに搭載する手
段は、前記機械フレームに固定して搭載され前記後退位
置と前進位置間に延びる軌道と、前記軌道に沿って両方
向に移動するよう支持された移動フレームとを含み、 前記マガジンは移動フレームに回転可能に搭載し前記マ
ガジン軸のまわりを回転することを特徴とする自動工具
交換機能を有する工作機械。 - 【請求項４】 請求項３記載の自動工具交換機能を有す
る工作機械であって、 前記駆動モーターはさらに、前記機械フレームに固定し
て搭載され前記軌道に平行に延びるラックギアと、 前記移動フレームに回転可能に搭載され前記マガジン軸
のまわりを回転するハブと、 前記ラックと係合するよう位置させたピニオンギアを含
み、 また、伝達手段は駆動モーターと接続され、第１のモー
ドにおいて駆動モーターによりハブをマガジン軸のまわ
りに回転させ、マガジンを移動フレームにロックしそれ
によって移動フレームを前記軌道に沿って横移動させ、
また第２のモードにおいて駆動モーターによりマガジン
をマガジン軸のまわりに回転させ、マガジンが前記前進
位置にあるとき、前記ハブを移動フレームにロックしそ
れによって選択した工具ホルダーを前記スピンドルの前
記中心軸と整列させることを特徴とする自動工具交換機
能を有する工作機械。 - 【請求項５】 請求項４記載の自動工具交換機能を有す
る工作機械であって、 前記伝達手段は前記移動フレームに搭載したロックピン
を含み、 移動フレームを前記マガジンと係合し前記マガジン軸の
まわりのマガジンの回転を抑止した前記第１のモードを
定める第１の位置と、移動フレームを前記ハブと係合し
前記マガジン軸のまわりのハブの回転を抑止した前記第
２のモードを定める第２の位置との間を移動フレームが
移動可能とすることを特徴とする自動工具交換機能を有
する工作機械。 - 【請求項６】 請求項４記載の自動工具交換機能を有す
る工作機械であって、 前記伝達手段はさらに、前記ハブに回転可能に搭載し、
前記マガジン軸と同一軸となるようにし、また前記駆動
モーターに直接接続した第１の端とその上に歯を形成し
た第２の端とを有する入力軸と、 前記マガジンに結合され、マガジン軸と同一軸であるケ
ーシングと、 前記ケーシングに搭載され、マガジン軸と同一軸である
内歯車と、 前記ケーシングに搭載され、内歯車と係合する少なくと
も１個のプラネタリーギアと、 前記ケーシングに回転可能に搭載され、マガジン軸と同
一軸でありかつ前記ハブに結合される出力軸であって、
マガジン軸に垂直に延びる第１および第２のフランジを
有する出力軸と、 第１および第２の同一軸上の両端部分を有する少なくと
も１つのクランク軸と、前記両端部分の間に配設した横
方向に段差を有する少なくとも１つのクランクアーム
と、前記クランク軸の第１の末端部分に同一軸上に搭載
される内歯車と、それによって前記内歯車は前記入力軸
の前記第２の端に形成した前記歯と噛み、クランク軸は
前記ケーシング内に搭載されその第１の末端部分は前記
第１のフランジと回転可能に噛み、第２の末端部分は前
記第２のフランジと回転可能に噛み、それによって前記
同一軸の末端部分は前記マガジン軸と平行かつ横方向に
段差を有するクランク軸の軸を定め、前記クランクアー
ムは１つのプラネタリーギアと回転可能に噛み、軸のま
わりのクランク軸の回転によって前記内歯車内でプラネ
タリーギアを前進させ、プラネタリーギアは前記マガジ
ン軸のまわりを周回し、前記伝達手段が前記第１のモー
ドにあるときクランク軸はマガジン軸のまわりを周回
し、出力軸はマガジン軸のまわりを回転し、また前記伝
達手段が前記第２のモードにあるとき前記ケーシングは
マガジン軸のまわりを回転することを特徴とする自動工
具交換機能を有する工作機械。 - 【請求項７】 請求項１記載の自動工具交換機能を有す
る工作機械であって、 前記マガジンはさらに、前記移動フレームに固定して搭
載され、マガジンの工具ホルダーの配列を覆う保護カバ
ーを有し、その保護カバーはマガジンが前記前進位置に
あるとき、前記中心軸上に並んだ工具ホルダーを露出す
る位置に置かれる開口を含むことを特徴とする自動工具
交換機能を有する工作機械。 - 【請求項８】 請求項７記載の自動工具交換機能を有す
る工作機械であって、 前記マガジンはさらに、前記ハブに固定して搭載され、
マガジンが前記後退位置にあるとき前記保護カバー内に
ある前記開口を覆い、またマガジンが前進位置にあると
き開口から隔てられた位置に置かれる遮蔽板を含むこと
を特徴とする自動工具交換機能を有する工作機械。 - 【請求項９】 工作機械フレームへの搭載に適合させ
た、横移動および回転運動を選択的に行なうことができ
る工具収納アセンブリであって、 工作機械フレームに取り付けた軌道に沿って前記移動フ
レームを移動しうるように搭載するためのローラー手段
を有する移動フレームと、 複数の工具を支持し、前記円形の中心部を貫通するマガ
ジン軸を定める円形に配置した複数の工具ホルダーを含
む工具収納マガジンと、 前記マガジン軸のまわりを回動するよう前記工具収納マ
ガジンを前記移動フレームに搭載する手段と、 単一の駆動モーターからなり、前記マガジンが選択的に
前記軌道を移動しまたは前記マガジン軸のまわりを回動
するための駆動手段であって、工作機械フレームに固定
して搭載したラックギアと、移動フレームに回転可能に
搭載しマガジン軸のまわりを回転するハブと、前記ラッ
クと噛む位置に置かれたピニオンギアとを含む駆動手段
と、 前記駆動モーターに結合され、駆動モーターにより前記
ハブをマガジン軸のまわりに回転しマガジンは前記軌道
に沿って移動フレームを横移動しうるよう移動フレーム
にロックされる第１のモードと、駆動モーターによりマ
ガジン軸のまわりにマガジンを回転しハブが移動フレー
ムにロックされる第２のモードにより運転しうる伝達手
段を含むことを特徴とする工具収納アセンブリ。 - 【請求項１０】 請求項９記載の工具収納アセンブリで
あって、 前記伝達手段は前記移動フレームに搭載され、前記マガ
ジン軸のまわりの回転を抑止するよう前記マガジンを係
合しそれにより第１のモードを定める第１の位置と、マ
ガジン軸のまわりの回転を抑止するよう前記ハブを係合
しそれにより第２のモードを定める第２の位置との間を
移動フレームが移動するようにしたロックピンを含むこ
とを特徴とする工具収納アセンブリ。 - 【請求項１１】 請求項９記載の工具収納アセンブリで
あって、 前記伝達手段はさらに、前記ハブに回転可能に搭載し前
記マガジン軸と同一軸とし、前記駆動モーターに直接接
続した第１の端と、歯を形成した第２の端とを有する入
力軸と、 前記マガジンに結合され、マガジン軸と同一軸としたケ
ーシングと、 前記ケーシングに搭載され、マガジン軸と同一軸とした
内歯車と、 前記ケーシングに搭載され、内歯車と係合させた少なく
とも１個のプラネタリーギアと、 前記ケーシングに回転可能に搭載され、マガジン軸と同
一軸とし、前記ハブと結合する出力軸であって、マガジ
ン軸に垂直に延びる第１および第２のフランジを有する
出力軸と、 第１および第２の同一軸上の両端部分を有する少なくと
も１つのクランク軸と、前記両端部分の間に配設した横
方向に段差を有する少なくとも１つのクランクアーム
と、前記クランク軸の第１の末端部分に同一軸上に搭載
される内歯車と、それによって前記内歯車は前記入力軸
の前記第２の端に形成した前記歯と噛み、クランク軸は
前記ケーシング内に搭載されその第１の末端部分は前記
第１のフランジと回転可能に噛み、第２の末端部分は前
記第２のフランジと回転可能に噛み、それによって前記
同一軸の末端部分は前記マガジン軸と平行かつ横方向に
段差を有するクランク軸の軸を定め、前記クランクアー
ムは１つのプラネタリーギアと回転可能に噛み、軸のま
わりのクランク軸の回転によって前記内歯車内でプラネ
タリーギアを前進させ、プラネタリーギアは前記マガジ
ン軸のまわりを周回し、前記伝達手段が前記第１のモー
ドにあるときクランク軸はマガジン軸のまわりを周回
し、出力軸はマガジン軸のまわりを回転し、また前記伝
達手段が前記第２のモードにあるとき前記ケーシングは
マガジン軸のまわりを回転することを特徴とする工具収
納アセンブリ。 - 【請求項１２】 請求項９記載の工具収納アセンブリで
あって、 前記マガジンはさらに、前記移動フレームに固定して搭
載され、マガジンの工具ホルダーの配列を覆う保護カバ
ーを有し、該保護カバーは工具ホルダーを露出する開口
を有することを特徴とする工作機械。 - 【請求項１３】 請求項１２記載の工具収納アセンブリ
であって、 前記マガジンはさらに、前記ハブに固定して搭載され、
初期時点では前記保護カバーにある前記開口を覆い、マ
ガジンが前記軌道に沿って移動すると開口から離れて位
置する遮蔽板を含むことを特徴とする工具収納アセンブ
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