JPH09192966A - 工作機械における工具交換方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】自動工具交換装置の主軸側工具交換時間の短縮
を図ることを維持しながら、構成の簡素化、動作の簡素
化を図り、信頼性を向上する。 【解決手段】第１のカム機構を駆動して、ツインアーム
を前進移動させ、旧工具Ｔ₃ を挿入する所定の工具ポッ
トを割出し、自動工具交換装置本体を揺動機構で工具マ
ガジン側工具交換位置に揺動させ、ツインアームを第１
のカム機構で後退移動させて、ツインアームが旧工具Ｔ
₃ を把持している場合、旧工具Ｔ ₃ を工具ポットに挿入
し、自動工具交換装置本体を揺動機構で工具交換原位置
に揺動させて旧工具Ｔ₃ よりツインアームを離脱させ、
次に新工具Ｔ₄ が収納されている所定の工具ポットを割
出し、新工具Ｔ₄ をツインアームの工具マガジン側把持
部で把持させ、ツインアームを第１のカム機構で前進移
動させて、工具ポットより新工具Ｔ₄ を離脱させ、ツイ
ンアームを第１のカム機構で後退移動させて行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、工作機械の自動
工具交換装置の簡素化とその装置における工具交換動作
の信頼性の向上を図るに好適な工作機械における工具交
換方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】マシニングセンタは、機械本体近傍に多
数の工具を収納保持する工具マガジンが設けられてい
る。工具は工具マガジンと主軸間を自動工具交換装置
（以下、ＡＴＣと記載）により自動工具交換される。主
軸を回転自在に支持する主軸ヘッドはテーブル又はパレ
ットに固定されたワーク（被加工物）と相対的に３次元
方向に移動可能なように構成されている。主軸および主
軸ヘッドには所要の工具を着脱自在に装着する工具クラ
ンプ、アンクランプ手段が設けられている。主軸の工具
は駆動手段により回転され、この工具の回転と前述した
３次元方向ヘの移動・位置決めによってワークの加工を
行う。主軸に装着された工具によりワークを加工した
後、次の加工のための工具をＡＴＣにより交換する。こ
のＡＴＣによる主軸との工具交換時間は、ワーク加工の
非切削時間となり工作機械の稼働率を低下させるため、
工具交換時間短縮のために、カム機構等メカニカルな機
構で連動させる方式のものが多くなってきている。すな
わち、カム機構を採用すると、各動作の終了確認せずに
ＡＴＣのツインアームの工具に引き抜き・挿入のための
軸線方向の進退動作、新旧工具の位置を入れ替えるため
の軸線の回り方向の旋回動作を連続的に連動させて行え
るので、ＡＴＣによる主軸への交換動作の高速化が図れ
るのである。一方、従来のカム機構による工具交換動作
は、同一の交換動作を繰り返すのには好適ではあるが、
柔軟性には欠けていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＡＴＣの工
具交換動作は、主軸側で工具交換する動作手順と、工具
マガジン側で工具交換する動作手順とは同一ではない。
そこで、工具マガジンと工具交換を行う中間アームによ
り新工具を工具交換位置に搬送させ、この中間アームの
新工具と、主軸に装着されている旧工具とを工具交換さ
せる方式のものが多く採用されていた。しかしながら、
中間アームが存在すると、ＡＴＣの構成が複雑化し、Ａ
ＴＣの動作の信頼性の低下をまねき、経済的にもコスト
アップするという問題点を生じていた。この発明は、こ
のような問題点を解決するために創案されたものであ
り、自動工具交換装置の主軸側工具交換時間の短縮を図
ることを維持しながら、自動工具交換装置の構成の簡素
化、動作の簡素化を図り、信頼性の向上ができる自動工
具交換装置の工具交換方法を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、この発明は主軸ヘッドに回転可能に軸承され、工具
を着脱自在に装着する主軸と、複数の工具ポットを有
し、この工具ポットに工具を収納保持する工具マガジン
と、前記主軸と前記工具マガジンとのあいだに設けら
れ、前記主軸と前記工具マガジンとのあいだで前記工具
を工具交換するために、前記主軸側工具交換位置、前記
工具マガジン側工具交換位置および前記主軸側工具交換
位置と前記工具マガジン側工具交換位置のあいだの工具
交換原位置間を揺動可能に設けられた自動工具交換装置
本体と、前記工具を把持する把持部が両端に設けられた
ツインアームと、前記自動工具交換装置本体に設けら
れ、前記自動工具交換装置本体に対して前記ツインアー
ムをアーム軸線方向に進退移動させる第１のカム機構
と、前記ツインアームを前記アーム軸軸線の回り方向に
旋回動作させる第２のカム機構とを有し、所定の角度回
転することにより前記前進動作、前記旋回動作、前記後
退動作を連動させるツインアーム駆動用カム手段と、前
記自動工具交換装置本体と前記工具マガジンとのあいだ
に設けられ、前記工具マガジンに対して前記自動工具交
換装置本体を揺動させる揺動機構とからなる自動工具交
換装置を備えた工作機械において、前記工具マガジン側
で工具交換する際には、前記工具マガジン側把持部が前
記主軸より返却される旧工具を把持している状態か空の
状態の前記ツインアームを前記工具交換原位置に位置さ
せ、前記自動工具交換装置本体に対して、前記第１のカ
ム機構を駆動して、前記ツインアームを前進移動させ、
前記旧工具を挿入する前記工具マガジンの所定の工具ポ
ットを割出し、前記自動工具交換装置本体を前記揺動機
構で前記工具マガジン側工具交換位置に揺動させ、前記
ツインアームを前記第１のカム機構で後退移動させて、
前記ツインアームが前記工具を把持している場合、前記
旧工具を前記所定の工具ポットに挿入し、前記自動工具
交換装置本体を前記揺動機構で前記工具交換原位置に揺
動させて前記旧工具より前記ツインアームを離脱させ、
次に前記主軸で使用する新工具が収納されている所定の
工具ポットを割出し、前記自動工具交換装置本体を前記
揺動機構で前記工具マガジン側工具交換位置に揺動させ
て前記新工具を前記ツインアームの工具マガジン側把持
部で把持させ、前記ツインアームを前記自動工具交換装
置本体に対して、前記第１のカム機構で前進移動させ
て、前記工具ポットより前記新工具を離脱させ、前記自
動工具交換装置本体を前記揺動機構で前記工具交換原位
置に揺動させ、前記ツインアームを前記第１のカム機構
で後退移動させて行うことを特徴とする。

【０００５】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図面に基
づいて説明する。図１はこの発明にかかるマシニングセ
ンタ（以下、ＭＣと記載）の一実施の形態を示す側面図
であり、図２はそのII−II矢視図である。図３は図２の
III −III 矢視図である。図４は図２のIV−IV矢視図で
ある。図５は図３のＶ−Ｖ矢視図である。図において、
ＭＣは主軸１（図２、点線参照）が軸線を縦方向に有
し、主軸ヘッド１ａを介して、コラム２に支持された縦
型のマシニングセンタである。主軸ヘッド１ａはサドル
３に上下方向へ移動可能に支持され、その上下方向を主
軸軸線（Ｚ軸）としている。主軸ヘッド１ａのＺ軸方向
の移動は、ボールねじを介して、Ｚ軸用サーボモータ４
により駆動される。サドル３は、Ｘ軸方向へ移動可能に
コラム２に支持されていて、その水平移動はＸ軸用サー
ボモータおよびボールねじによって駆動される。コラム
２は、ベッド７上に固定されている。

【０００６】主軸１の下方には、ワーク取り付け治具を
介してワークをクランプするテーブル８が、ベッド７上
に、Ｘ軸方向およびＺ軸方向と直交するＹ軸方向へ移動
可能に配置されていて、Ｙ軸用サーボモータ９およびボ
ールねじによって駆動される。ＭＣの側面には複数の工
具を収納する工具マガジン１０が固定されていて、この
工具マガジン１０は工具割出しを行うことにより所要の
工具を選択的に割出される方式のもので、ＡＴＣ１１に
より、主軸１と工具マガジン１０とのあいだで工具の受
渡しを行うように構成されている。工具マガジン１０は
図１に示すように円環状で、中央部に空間部１０ａを有
する環状のリング部材１０ｂと、マガジンカバー１０ｅ
に支持されてリング部材１０ｃを回動自在に保持するガ
イドローラ１０ｆと、工具を装着保持するためにリング
部材１０ｂに取り付けられたツールポット１２とで構成
され、ツールポット１２には、工具１３が着脱可能に収
納されている。リング部材１０ｂは図示しない駆動体に
より歯車伝達機構を介して工具割出しが行われる。

【０００７】図２〜図５において、ＡＴＣ１１を詳しく
説明する。１４はＡＴＣ本体（図４参照）であり、ＡＴ
Ｃ本体１４に対してツインアーム１５を進退動作・旋回
動作させるためのアーム軸１６が支持体１７のブッシュ
１７ａに軸支されている。このアーム軸１６は一部スプ
ライン軸１６ａが削成されている。また、このアーム軸
１６にはスリーブ１８が挿嵌されている。このスリーブ
１８はＡＴＣ本体１４に軸受１８ｂ，１８ｂを介して回
転自在に設けられている。１９は軸受１８ｂ，１８ｂ間
に設けられたスペーサである。スリーブ１８の後方側の
一端はフランジ状になっており、このフランジ部の外周
部には歯車１８ａが削成され、歯車１８ａが後述する中
間軸２６（図３参照）に挿嵌された中間歯車２０ｃと噛
み合って回転力を伝達される。スリーブ１８（図４参
照）の一端の内周部にはスプライン穴が形成され、この
スプライン穴とスプライン軸１６ａとが噛み合うことに
より、スリーブ１８の回転力がアーム軸１６に伝達され
ると共に、スプライン穴とスプライン軸１６ａとによっ
てアーム軸１６が進退移動するように構成されている。
さらに、ＡＴＣ本体１４内には第１のカム（パラレルカ
ム）２０（図３参照）と第２のカム（ドラムカム）２１
が内蔵されている。すなわち、第１のカム２０は駆動用
カム２０ａと従動部材２０ｂに固定されたカムフォロア
２７ａからなり対をなしている。

【０００８】駆動用カム２０ａは駆動軸２２に挿嵌さ
れ、駆動軸２２はベアリング２３ｃ，２３ｄを介してベ
アリングリテーナ２３ａ，２３ｂに軸承され、回転自在
である。駆動軸２２の一端にかさ歯車２４ａがボルト２
４ｃ、キー（図示せず）等により固定されている。この
かさ歯車２４ａは駆動体（この実施の形態では油圧モー
タ，図２参照）２５側のかさ歯車２４ｂと噛み合うこと
により駆動軸２２に回転力を伝達する。ドラムカム２１
（図３参照）は駆動用カム２０ａとベアリング２３ｃと
の間に挿嵌されている。従って、駆動軸２２が回転され
ることにより、駆動用カム２０ａとドラムカム２１が同
時に回転する。従動部材２０ｂは中間軸２６に挿嵌さ
れ、ベアリングを介してＡＴＣ本体１４に軸承されてい
る。駆動用カム２０ａは２枚の板カム部２０ａ₁ ，２０
ａ₂ によって、従動部材２０ｂの２列２個の従節ローラ
（カムフォロア）２７ａ，２７ｂ（図５参照）を順次送
ることによって、始動および停止時における回転がスム
ースで、かつ早く対応することができる。なお、この駆
動用カム２０ａにて従節ローラ２７ａ，２７ｂを順次送
りする技術は本出願人が開示した特開昭61-164743 号公
報等により公知な技術である。従動部材２０ｂの一端の
フランジ部には中間歯車２０ｃが削成されており、スリ
ーブ１８側のアーム軸歯車１８ａに噛合している。

【０００９】ＡＴＣ本体１４に支軸２８が固定され、こ
の支軸２８にはレバー２９がベアリングを介して回動で
きるように取付けられている。レバー２９の一端部には
カムフォロア３０が取付られ他端部にはカムフォロア３
１が取付けられている。カムフォロア３０はドラムカム
２１のカム溝２１ａ（図３参照）内を転動し、同様にカ
ムフォロア３１（図４参照）はアーム軸１６を前進、後
退せしめるためにアーム軸１６の後部に設けられた係合
部３２で溝部に嵌め込まれている。従って、ドラムカム
２１（図３参照）が回転することにより、カムフォロア
３０がカム溝２１ａ内を転動して駆動軸２２の軸線方向
に移動する。この結果支軸２８（図５参照）を支点とし
て、レバー２９が回動するので、カムフォロア３１が係
合部３２を介してアーム軸１６を進退動作させる。この
時、スリーブ１８（図４参照）はＡＴＣ本体１４に固定
されているので、スリーブ１８のスプライン穴とスプラ
イン軸１６ａとが噛み合ったままアーム軸１６が進退移
動する。

【００１０】３３は揺動軸（図５参照）であり、ＡＴＣ
本体１４をベアリング３３ａ，３３ｂを介して回転自在
に支持している。この揺動軸３３は工具マガジン１０の
基体側に固定部材５０ａ，５０ｂによって固定されてい
る。この揺動軸３３と所定距離離れた位置のＡＴＣ本体
１４には球面ジョイント部材５２（図２参照）が設けら
れ、この球面ジョイント部材５２のシリンダ３４ｂの一
方のシリンダロッド５２ａが係合している。また、工具
マガジン１０にも、シリンダ３４ａのシリンダロッド５
３ａが球面ジョイント部材５３を介して取付けられてい
る。シリンダ３４は、シリンダ３４ａとシリンダ３４ｂ
とが一体化されたものである。すなわち、シリンダ３４
ａ，３４ｂのシリンダロッド５２ａ，５３ａの伸長、縮
小動作により、揺動軸３３を支点にＡＴＣ本体１４が工
具マガジン１０側の受渡し位置と主軸１側の受渡し位置
とを揺動する（振込動作）。また、揺動軸３３の中心
と、工具マガジン１０の工具交換位置に位置決めされた
工具１３ａの軸中心は同一線上に設けられている。５１
（図５参照）は揺動軸３３の一端に設けられたロータリ
ジョイントである。このロータリジョイント５１によっ
て、固定側より圧油が揺動するＡＴＣ本体１４側にある
油圧モータ２５に容易に供給することができる。なお、
ロータリジョイント５１でなく、可撓性のあるゴムホー
スなどの配管部材で接続してもよい。

【００１１】LS(A),LS(B),LS(C) （図３参照）は近接ス
イッチであり、油圧モータ２５のモータ軸に固定された
ドッグの外周部の凹凸によりモータ軸の回転位置角度を
検出する。かかるドッグの凹凸形状はこれを検出する近
接スイッチLS(A),LS(B),LS(C) の出力波形（図６参照）
と対応するように形成されている。すなわち、近接スイ
ッチLS(A) に検知されるドッグは、０度位置から回転角
度(s) 位置までが凸部に形成され、その他の角度部分が
凹部に形成されている。同様に、近接スイッチLS(B) に
検知されるドッグは、回転角度(t) 位置から０度位置ま
でが凸部に形成され、その他の角度部分が凹部に形成さ
れている。近接スイッチLS(C) に検知されるドッグは、
回転角度(u) 位置から回転角度(v) 位置までと、回転角
度(x) 位置から回転角度(y) 位置までが凸部に形成さ
れ、その他の角度部分が凹部に形成されている。この３
個の近接スイッチLS(A),LS(B),LS(C) によって、ツイン
アーム１５の２つの把持部（一方の把持部１５ｂ、他方
の把持部１５ａ）のどちらの把持部が主軸側に位置して
いるのかの判別、油圧モータ２５への停止信号出力位
置、停止位置の確認等を行っている。このように、油圧
モータ２５の駆動軸２３の回転位置、すなわち、ドラム
カム２１や駆動用カム２０ａの回転位置を検出して、振
込動作を行うシリンダ３４ａ，３４ｂの進退動作とのタ
イミングを図るものである。

【００１２】図６は駆動軸の回転角度、ドラムカムとパ
ラレルカムのカム形状およびドッグの凹凸位置の関係す
なわちツインアームの旋回動作と進退動作との関係を示
すカム曲線図およびドッグの凹凸位置関係図である。ツ
インアーム１５の前進動作は駆動軸２３の回転角度(m)
から始まり回転角度(p) の位置で終了する。また、ツイ
ンアーム１５の後退動作は駆動軸の回転角度(q) から始
まり回転角度(r) の位置で終了する。このような回転角
度と前後動作との関係になるようにドラムカム２１のカ
ム曲線が形成されている。なお、回転角度(m) の位置は
一方の把持部側の原点位置であり、回転角度(r) の位置
は他方の把持部側の原点位置である。ツインアーム１５
の１８０度旋回動は油圧モータ２５の駆動軸２３の回転
角度(n) から始まり回転角度(o) の位置で終了する。こ
のような回転角度と旋回動作との関係になるように駆動
用カム２０ａのカム曲線が形成されている。

【００１３】図７はこの発明による主軸との工具交換の
説明図であり、図８はこの発明による工具マガジンとの
工具交換の説明図である。次にこの発明の作用を図７お
よび図８に基づいて説明する。 ［主軸との工具交換動作］この実施の形態では、ツイン
アーム１５の他方の把持部１５ａで主軸に装着されてい
る旧工具Ｔ₂ を受け取り、一方の把持部１５ｂの新工具
Ｔ₁ を主軸に装着する例で説明を行う。ツインアーム１
５を一方の把持部１５ｂに次回主軸１に装着する新工具
Ｔ₁ を把持させた状態で原位置で待機させる。すなわ
ち、シリンダ３４ｂのピストンロッド５２ａは縮小方向
に移動しており、シリンダ３４ａのピストンロッド５３
ａは伸長方向に移動している状態である（図７
（ａ））。ＡＴＣ本体１４をシリンダ３４ａのピストン
ロッド５３ａを縮小方向に駆動することにより揺動さ
せ、主軸側工具交換位置に振り込む（図７（ｂ））。ツ
インアーム１５を主軸側に振り込んだ工具交換位置で待
機させ、主軸１をツインアーム側へ移動させて非把持状
態の他方の把持部１５ａに主軸１に装着した使用済工具
を把持させる（図７（ｃ））。なお、ツインアーム１５
の把持部における工具の把持、非把持動作はツインアー
ム１５が後退して後端位置に位置している時は非把持状
態となり、ツインアーム１５が後端位置より前進すると
把持状態となる公知の技術であるので説明を省略する。
主軸１の工具クランプ・アンクランプ機構が工具をアン
クランプ状態にするがこの動作もクランプ動作を皿バネ
で、アンクランプ動作をシリンダで行う公知の技術であ
るので詳細な説明を省略する。

【００１４】油圧モータ２５を回転角度(m) から回転角
度(r) まで約一回転させる。すなわち、油圧モータ２５
の駆動力によって駆動軸２３が回転角度(m) から回転角
度(p) まで回転する間にツインアーム１５が前進動作を
行う（図７（ｄ））。同様に、油圧モータ２５の駆動軸
２３が回転角度(n) から回転角度(o) まで回転する間に
ツインアーム１５が１８０度旋回する（図７（ｅ））。
更に、駆動軸２３の回転角度(q) から回転角度(r) まで
回転する間にツインアーム１５が後退動作を行い主軸１
に新工具Ｔを装着する（図７（ｆ））。なお、ツインア
ーム１５の後退動作終了後、主軸１側では公知の技術に
より新工具Ｔをクランプする。また、油圧モータ２５
（駆動軸２３）は近接スイッチLS(C) が回転角度(r) 位
置でＯＦＦ（０）になった時に停止信号が出力され、回
転角度(r)位置で停止する。ツインアーム１５の停止状
態は近接スイッチLS(B) のみがＯＮ（１）の状態を維持
していることで確認される。ツインアーム１５は後退動
作終了端で新工具Ｔ₁ の把持を解除し、主軸１がツイン
アーム１５から離間する方向に移動する。（図７
（ｇ））。ついで、ＡＴＣ本体１４をシリンダ３４ａの
駆動により揺動させ、ツインアーム１５の把持部に旧工
具Ｔ₂ を把持させた状態で原位置で戻る（図７
（ａ））。なお、他方の把持部１５ａに新工具Ｔ₁ を把
持し、一方の把持部１５ｂで旧工具Ｔ₂ を受ける場合に
は、ツインアーム１５は原位置のとき回転角度(r) 位置
に位置しているため、ツインアーム１５の工具交換動作
は、回転角度(r) 位置から回転角度(m) 位置に回転させ
る。

【００１５】［工具マガジンとの工具交換動作…工具返
却］一方の把持部１５ｂに工具マガジン１０側に返却す
る旧工具Ｔ₃ を把持している例（図８参照）で説明を行
う。図７（ａ）の状態において、油圧モータ２５の駆動
により駆動軸２３を回転角度(m) 位置から回転角度(p)
位置まで回転させツインアーム１５は旧工具Ｔ₃ を把持
した状態で前進動作を行う（図８（ａ））。すなわち、
近接スイッチLS(B)が回転角度(t) 位置でＯＮ（１）に
なった時に停止信号が出力され、回転角度(p) 位置で停
止させる。ツインアーム１５の停止位置は近接スイッチ
LS(A) 〜近接スイッチLS(C) が全部ＯＮ（１）の状態に
あることで確認することができる。同時に、工具マガジ
ン１０の旧工具Ｔ₃ を返却するツールポットを工具交換
位置に割り出す。ＡＴＣ本体１４をシリンダ３４のピス
トンロッド５３ａを伸長方向に駆動することにより揺動
させ、工具マガジン側工具交換位置に振り込む（図８
（ｂ））。油圧モータ２５の駆動により駆動軸２３を回
転角度(p) から回転角度(m) へ逆回転させ、ツインアー
ム１５を後退動作させ、工具マガジン１０に工具を装着
する（図８（ｃ））。すなわち、回転角度(u) 位置で信
号を出力し、近接スイッチLS(A) のみＯＮ（１）の状態
にて確認する。この動作により、旧工具Ｔ₃ は工具マガ
ジンのツールポット１２に保有される。ＡＴＣ本体１４
をシリンダ３４ａのピストンロッド５３ａを縮小方向に
駆動することにより揺動させ、原位置に戻る（図８
（ｄ））。

【００１６】［工具マガジンとの工具交換動作…工具受
取り］次に、工具マガジン１０より所望の工具をＡＴＣ
が受け取る。図８（ｄ）の状態において、工具マガジン
１０の所望の工具を保持しているツールポットを工具交
換位置に割り出す。ついで、ＡＴＣ本体１４をシリンダ
３４ａのピストンロッド５３ａを伸長方向に駆動するこ
とにより、原位置から工具交換位置まで揺動させる。そ
の後、ツインアーム１５は工具マガジン１０側に装着さ
れた新工具Ｔ₄ を把持可能とする（図８（ｅ））。油圧
モータ２５により駆動軸２３を回転角度(m) から回転角
度(p) まで回転させツインアーム１５が前進動作を行う
（図８（ｆ））。すなわち、近接スイッチLS(B) が回転
角度(t) 位置でＯＮ（１）になった時に停止信号が出力
され、回転角度(p) 位置で停止させる。ツインアーム１
５の停止位置は近接スイッチLS(A)〜近接スイッチLS(C)
が全部ＯＮ（１）の状態にあることで確認することが
できる。ＡＴＣ本体１４をシリンダ３４ａのピストンロ
ッド５３ａを縮小方向に駆動することにより、工具交換
位置から原位置まで揺動させる（図８（ｇ））。油圧モ
ータ２５により駆動軸２３を回転角度(p) から回転角度
(m) へ逆回転させ、ツインアーム１５を後退動作させる
（図８（ｈ））。すなわち、回転角度(u) 位置で信号を
出力し、近接スイッチLS(A) のみＯＮ（１）の状態にて
確認する。なお、「工具返却」と「工具受取り」の動作
を別々に説明したが、通常は「工具返却」と「工具受取
り」は連続動作として行われる。

【００１７】なお、この実施の形態においては、縦型の
マシニングセンタであって、工具ポットが円環状に配列
された工具マガジンで説明したが、マシニングセンタは
縦型に限定されず、横型のものであってもよい。また、
工具マガジンも工具ポットが矩形状に配列されたもので
あってもよい。更に、この実施の形態ではツインアーム
が工具マガジン内側を通過する構成で説明したが、工具
マガジン外方をツインアームが揺動動作する構成であっ
てもよい。すなわち、主軸ヘッドに回転可能に軸承さ
れ、工具を着脱自在に装着する主軸と、複数の工具ポッ
トを有し、この工具ポットに工具を収納保持する工具マ
ガジンと、前記主軸と前記工具マガジンとのあいだに設
けられ、前記主軸と前記工具マガジンとのあいだで前記
工具を工具交換するために、前記主軸側工具交換位置、
前記工具マガジン側工具交換位置および前記主軸側工具
交換位置と前記工具マガジン側工具交換位置のあいだの
工具交換原位置間を揺動可能に設けられたものであれば
よい。また、この実施の形態においては、駆動源を油圧
モータ２５として説明したが、駆動源は油圧モータ２５
に限定されるものではない。すなわち、サーボモータ、
インバータモータ、液体圧モータ等であってもよく、駆
動軸を１回転または所定の角度位置に駆動・位置決めで
きる駆動源であればよい。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
主軸との交換動作を行う場合は、工具交換装置を揺動機
構により主軸側工具交換位置と原位置との間を揺動させ
る動作と、駆動装置の回転により進退動機構と旋回動機
構を用いてツインアームを進退動、旋回動させて工具交
換動作を行い、工具マガジンに工具を装着あるいは把持
させる交換動作を行う場合には、駆動装置の回転軸の回
転角度によりツインアームを前進、後退させる進退動機
構と揺動機構のみにより行うように構成したから自動工
具交換装置の主軸側工具交換時間の短縮を図ることを維
持しながら、自動工具交換装置の構成の簡素化、動作の
簡素化を図り、信頼性の向上ができるという効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかるマシニングセンタの一実施の
形態を示す側面図である。

【図２】図１のII−II矢視図である。

【図３】図２のIII −III 矢視図である。

【図４】図２のIV−IV矢視図である。

【図５】図３のＶ−Ｖ矢視図である。

【図６】駆動軸の回転角度と、ドラムカムとパラレルカ
ムのカム形状の関係すなわちツインアームの旋回動作と
進退動作との関係を示すカム曲線図およびドッグの凹凸
位置関係図である。

【図７】この発明による主軸との工具交換の説明図であ
る。

【図８】この発明による工具貯蔵マガジンとの工具交換
の説明図である。

【符号の説明】

１…主軸 １０…工具マガジン １１…工具交換装置（ＡＴＣ） １２…工具ポット（ツールポット） １４…ＡＴＣ本体 １５…ツインアーム １６…アーム軸 ２０…第１のカム（パラレルカム） ２１…第２のカム（ドラムカム） ２２…駆動軸 ２６…中間軸 ２７ａ，２７ｂ…カムフォロア ２９…レバー ３０，３１…カムフォロア ３３…揺動軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸ヘッドに回転可能に軸承され、工具
   を着脱自在に装着する主軸と、複数の工具ポットを有
   し、この工具ポットに工具を収納保持する工具マガジン
   と、前記主軸と前記工具マガジンとのあいだに設けら
   れ、前記主軸と前記工具マガジンとのあいだで前記工具
   を工具交換するために、前記主軸側工具交換位置、前記
   工具マガジン側工具交換位置および前記主軸側工具交換
   位置と前記工具マガジン側工具交換位置のあいだの工具
   交換原位置間を揺動可能に設けられた自動工具交換装置
   本体と、前記工具を把持する把持部が両端に設けられた
   ツインアームと、前記自動工具交換装置本体に設けら
   れ、前記自動工具交換装置本体に対して前記ツインアー
   ムをアーム軸線方向に進退移動させる第１のカム機構
   と、前記ツインアームを前記アーム軸軸線の回り方向に
   旋回動作させる第２のカム機構とを有し、所定の角度回
   転することにより前記前進動作、前記旋回動作、前記後
   退動作を連動させるツインアーム駆動用カム手段と、前
   記自動工具交換装置本体と前記工具マガジンとのあいだ
   に設けられ、前記工具マガジンに対して前記自動工具交
   換装置本体を揺動させる揺動機構とからなる自動工具交
   換装置を備えた工作機械において、 前記工具マガジン側で工具交換する際には、 前記工具マガジン側把持部が前記主軸より返却される旧
   工具を把持している状態か空の状態の前記ツインアーム
   を前記工具交換原位置に位置させ、 前記自動工具交換装置本体に対して、前記第１のカム機
   構を駆動して、前記ツインアームを前進移動させ、 前記旧工具を挿入する前記工具マガジンの所定の工具ポ
   ットを割出し、 前記自動工具交換装置本体を前記揺動機構で前記工具マ
   ガジン側工具交換位置に揺動させ、 前記ツインアームを前記第１のカム機構で後退移動させ
   て、前記ツインアームが前記工具を把持している場合、
   前記旧工具を前記所定の工具ポットに挿入し、 前記自動工具交換装置本体を前記揺動機構で前記工具交
   換原位置に揺動させて前記旧工具より前記ツインアーム
   を離脱させ、 次に前記主軸で使用する新工具が収納されている所定の
   工具ポットを割出し、 前記自動工具交換装置本体を前記揺動機構で前記工具マ
   ガジン側工具交換位置に揺動させて前記新工具を前記ツ
   インアームの工具マガジン側把持部で把持させ、 前記ツインアームを前記自動工具交換装置本体に対し
   て、前記第１のカム機構で前進移動させて、前記工具ポ
   ットより前記新工具を離脱させ、 前記自動工具交換装置本体を前記揺動機構で前記工具交
   換原位置に揺動させ、 前記ツインアームを前記第１のカム機構で後退移動させ
   て行うことを特徴とする工作機械における工具交換方
   法。