JPH09290339A - 工具交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工具マガジンの保持部に保持された工具の新
旧交換を、加工運転の継続状態で容易に脱着できるよう
にする。 【解決手段】 工具マガジン１７上の複数の保持部１９
と主軸１４との間で、工具１５を交換する工具交換機構
２３を設ける。工具マガジン１７を挟んで工具交換機構
２３と反対側の位置には、工具マガジン１７上の保持部
１８に工具１５を脱着するための工具脱着機構２４を設
ける。その工具脱着機構２４は、少なくとも２以上の収
容部２８を備えた工具収容部材２６と、その工具収容部
材２６の収容部２８と工具マガジン１７の保持部１８と
の間で工具１５を脱着する工具脱着部材４０とから構成
する。

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、工具マガジン上
の複数の保持部に保持された工具のうちから１つの工具
を選択して、主軸に装着された工具と交換するようにし
た工具交換装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の工具交換装置においては、工具
マガジンの保持部に保持された工具が予定使用回数を越
えたり、破損していたりする場合には、その工具を新旧
交換する必要がある。この場合、作業者が手作業により
工具マガジンの保持部に対して新旧の工具を直接脱着し
ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、工具マガジ
ンは一般に主軸が配置された加工位置と接近して配置さ
れているとともに、その工具マガジンは工具交換動作に
同期して回転等の動作を行う。このため、従来の工具交
換装置においては、加工運転を一時的に停止させた状態
で、工具マガジンの保持部に対して新旧工具を脱着して
いた。つまり、旧工具を外してから、次に新工具を装着
するという作業が手作業で行われていたため、工具脱着
のための時間がかかるとともに、工具脱着時、作業者が
必ずそばについていなければならず、作業性が悪いもの
であった。これによって、加工運転の稼働率が低下する
という問題があった。

【０００４】この発明は、このような従来の技術に存在
する問題点に着目してなされたものである。その目的と
するところは、工具マガジンの保持部に保持された工具
が損耗等により交換時期がきたりした場合、加工運転を
継続したままの状態で作業者が予め新工具をセットして
おくだけで、工具マガジンに対し、短時間で自動的に新
旧工具を取替えることができ、加工運転の稼働率を向上
させることができる工具交換装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明の工具交換装置においては、特許請求の
範囲の各請求項に記載のように構成したものである。

【０００６】従って、請求項１に記載の工具交換装置に
おいて、工具マガジンの保持部に保持された工具が損耗
等により使用不能になった場合には、加工運転を継続し
たままの状態で、作業者が適宜時、工具収容部材に新工
具をセットしておくだけで、工具脱着機構により、自動
的にしかも短時間で工具マガジン上の使用不能の工具が
新工具と脱着交換される。すなわち、工具収容部材上の
１つの収容部に新工具を収容させた状態で、工具脱着手
段により工具収容部材の収容部と工具マガジンの保持部
との間において、使用不能の工具と前記新工具とが脱着
される。

【０００７】請求項２に記載の工具交換装置において
は、工具脱着機構による工具の脱着動作時に、移動手段
により工具収容部材上の１つの収容部が、工具マガジン
上の工具取替位置の保持部と対応する工具脱着位置に移
動配置される。このため、工具収容部材の収容部と工具
マガジンの保持部との間において、工具脱着手段による
新旧工具の交換動作が効率よく行われる。

【０００８】請求項３に記載の工具交換装置において
は、工具脱着機構による工具の脱着動作時に、工具脱着
手段が工具収容部材の工具脱着位置での収容部と工具マ
ガジンの工具取替位置での保持部との間で直線的に移動
される。このため、工具収容部材が工具マガジンから離
間した位置に配置されていても、工具の脱着動作が円滑
かつ短時間に行われる。

【０００９】請求項４に記載の工具交換装置において
は、工具収容部材の収容部に工具を入れ替える場合、工
具収容部材を前記工具脱着位置を含む中継位置と、そこ
から離れた工具入替位置との間を移動させる。このた
め、工具マガジンが加工機械の上部の高い位置に装設さ
れていて、工具脱着位置が高い位置にある場合でも、工
具入替位置を作業し易い低い位置に設定して、工具収容
部材の収容部に対し、作業者は工具を容易かつ安全に入
れ替えることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態を、
図面に基づいて詳細に説明する。図１に示すように、工
作機械のベース１１上にはコラム１２が前後方向及び左
右方向へ移動可能に配設され、このコラム１２にはスピ
ンドルヘッド１３が上下動可能に支持されている。主軸
１４はスピンドルヘッド１３に回転可能に支持され、そ
の先端にはドリル等の工具１５が着脱可能に装着され
る。そして、スピンドルヘッド１３が図１に鎖線で示す
下方の加工位置に配置された状態で、主軸１４が回転さ
れながら、コラム１２が図示しないテーブル上のワーク
に対して接離移動され、工具１５によりワークに所定の
加工が施される。

【００１１】フレーム１６は前記ベース１１上に立設さ
れている。円板状の工具マガジン１７は主軸１４の後部
上方において、フレーム１６の上面に回転可能に支持さ
れている。工具１５を保持するための複数の保持部とし
ての保持溝１８は、工具マガジン１７の外周に所定ピッ
チで形成され、それぞれ外方に向かって開口されてい
る。

【００１２】図１及び図３〜図５に示すように、工具ポ
ット１９は前記工具マガジン１７の各保持溝１８に着脱
可能に保持され、その外側両側には保持溝１８の両側縁
に係合する係合溝２０が形成されている。テーパ孔２１
は工具ポット１９の中心に形成され、このテーパ孔２１
に工具１５のホルダーＨが着脱可能に嵌挿される。ま
た、工具ポット１９の端部には、４カ所より中心に向か
ってばね付勢された４個のロックボール１９ａが取り付
けられ、工具１５が工具ポット１９に挿入されたとき、
ホルダーＨ先端のプルスタッドＨａ部分にて前記ロック
ボール１９ａにより抜け止め係止されている。また、工
具ポット１９には、後述する工具脱着部材４０に係脱す
るピン２２が突設されている。

【００１３】図１に示すように、工具交換機構２３は前
記工具マガジン１７と主軸１４との間に位置するよう
に、フレーム１６上に装設されている。この工具交換機
構２３は、例えば特願平７−３７２８４号の明細書及び
図面に示す構造とほぼ同様に構成されているため、ここ
では詳細な説明を省略する。そして、この工具交換機構
２３により、工具マガジン１７上の保持溝１８に保持さ
れた複数の工具１５のうちから１つの工具１５が選択さ
れて、主軸１４に装着された工具１５と交換される。

【００１４】工具脱着機構２４は前記工具マガジン１７
を挟んで工具交換機構２３と反対側に位置するように、
フレーム１６にブラケット２５を介して装設されてい
る。そして、工具マガジン１７の保持溝１８に保持され
た工具１５が予定使用回数に達したり、破損していたり
したとき、この工具脱着機構２４により、工具１５が新
工具１５と脱着交換される。

【００１５】そこで、この工具脱着機構２４について説
明すると、図１及び図２に示すように、移動手段として
の移動用シリンダ３６を有する工具収容部材２６は前記
ブラケット２５にガイドレール２７を介して上下動可能
に支持されている。工具収容部材２６には収容体３７が
摺動自在に取付けられ、前記移動用シリンダ３６によっ
て上下方向に昇降動されるようになっている。この収容
体３７には、一対の収容部としての収容溝２８が上下方
向へ所定間隔をおいて形成され、工具マガジン１７側に
向かって開口されている。そして、これらの収容溝２８
には、工具１５を嵌着した工具ポット１９が、図３〜図
５に示す係合溝２０にて着脱可能に収容保持されるよう
になっている。

【００１６】ワイヤ２９は前記ブラケット２５上の一対
の滑車３０に掛装され、その一端には工具収容部材２６
が連結されるとともに、他端にはウェイト３１が吊り下
げられている。そして、このウェイト３１の重量によ
り、工具１５を含む工具収容部材２６の重量が相殺され
て、工具収容部材２６を手動により容易に昇降できるよ
うになっている。

【００１７】ハンドル３２は前記工具収容部材２６の下
端に固定したブラケット２６ａに軸３２ａを中心に揺動
自在に取付けられ、工具収容部材２６を昇降及び位置ロ
ックさせる際に使用される。このハンドル３２の中間部
は、ガイドレール２７を有する前記ブラケット２５に固
定した位置決め用のカム板３３のカム溝３３ａに係合さ
れている。そして、図６に実線で示すように、このカム
溝３３の３位置の水平方向の溝部分にハンドル３２を倒
して係合させたとき、図１に実線で示すように、工具収
容部材２６が上部の工具脱着位置Ｐ１を含む中継位置Ａ
と、図１に鎖線で示すように、下部の工具入替位置Ｐ２
を含む２ヶ所の作業位置Ｂ１、Ｂ２とにそれぞれ位置ロ
ックされるようになっている。

【００１８】図１、図４及び図５に示すように、一対の
ガイド板３４は前記フレーム１６上に取付板３５を介し
て取り付けられ、工具脱着位置Ｐ１に位置する収容体３
７の収容溝２８と工具マガジン１７の左側の工具取替位
置Ｐ３に位置する保持溝１８との間で、上下に所定間隔
をおいて水平方向へ直線的に延長されている。そして、
これらのガイド板３４が工具ポット１９の係合溝２０に
係合することにより、その工具ポット１９に嵌挿された
工具１５が、工具脱着位置Ｐ１の収容体３７の収容溝２
８と工具マガジン１７の保持溝１８との間で、直線的に
移動案内されるようになっている。

【００１９】前記工具収容部材２６は移動用シリンダ３
６を搭載した状態でガイドレール２７に係合し、収容体
３７は移動用シリンダ３６のピストンロッド３６ａ（図
２参照）に結合されている。そして、工具収容部材２６
が上方の中継位置Ａに配置された状態において、移動用
シリンダ３６により収容体３７が収容溝２８の形成ピッ
チ分だけ上方または下方に移動されることにより、いず
れか一方の収容溝２８がガイド板３４と対応する工具脱
着位置Ｐ１に選択的に配置される。

【００２０】図１、図３及び図５に示すように、脱着用
シリンダ３８は前記ガイド板３４の延長上において、ブ
ラケット２５に配設されている。工具脱着手段を構成す
る工具脱着部材４０は脱着用シリンダ３８のピストンロ
ッド３９に取り付けられ、その前面には前記工具ポット
１９のピン２２が係合可能な係合溝４１が上下方向へ開
口するように形成されている。

【００２１】そして、脱着用シリンダ３８の伸進動作に
より、工具脱着部材４０が工具マガジン１７側の工具取
替位置Ｐ３に移動された状態で、工具マガジン１７が割
り出し回転されたとき、工具取替位置Ｐ３に割り出され
た保持溝１８に保持された工具ポット１９上のピン２２
が、工具脱着部材４０の係合溝４１に係合される。この
状態で、脱着用シリンダ３８の縮退動作により、工具脱
着部材４０が図１の左方に移動されたとき、ピン２２に
おいて係合溝４１に係合された工具１５が工具ポット１
９とともに、工具マガジン１７の保持溝１８から抜き取
られ、ガイド板３４に沿って工具脱着位置Ｐ１へ向かっ
て移動される。そして、工具脱着位置Ｐ１に配置された
収容体３７の一方の収容溝２８内に収容される。

【００２２】その後、移動用シリンダ３６により収容体
３７が収容溝２８の形成ピッチ分だけ移動されると、一
方の収容溝２８に収容されている工具ポット１９のピン
２２が、工具脱着部材４０の係合溝４１から離脱され
る。これとともに、他方の収容溝２８に予め収容されて
いる例えば新工具１５を装着した工具ポット１９のピン
２２が、工具脱着部材４０の係合溝４１に係合される。
この状態で、脱着用シリンダ３８の伸進動作により、工
具脱着部材４０が図１の右方に移動されると、ピン２２
において係合溝４１に係合された工具ポット１９が収容
体３７の収容溝２８から抜き取られ、ガイド板３４に沿
って工具取替位置Ｐ３へ向かって移動される。そして、
工具マガジン１７の工具取替位置Ｐ３に位置している空
の保持溝１８内に挿入保持される。

【００２３】次に、前記のように構成された工具交換装
置について動作を説明する。さて、この工具交換装置を
備えた加工機械においては、工具交換機構２３により、
工具マガジン１７上の保持溝１８に保持された複数の工
具１５が、主軸１４に対して選択的に交換装着される。
そして、これらの工具１５により、図示しないワークに
対して所定の加工が施される。

【００２４】この加工運転中に、工具マガジン１７の保
持溝１８に保持された工具１５が予定使用回数に達した
り、破損していたりした場合には、図１に示すフレーム
１６とほぼ平行をなすように立設されたコントロールパ
ネル４２上の表示装置４３により作業者に工具交換が予
告される。作業者は、加工運転を継続したままの状態
で、交換すべき新工具１５を予め工具収容部材２６にセ
ットしておく。すなわち、作業者は工具脱着機構２４の
工具収容部材２６を、ハンドル３２の操作により、図１
に鎖線で示す下方の作業位置Ｂ１またはＢ２に移動さ
せ、工具入替えすべき工具ポット１９を収容した収容体
３７の一方の収容溝２８を工具入替位置Ｐ２に位置させ
る。そして、この位置の収容溝２８に、その工具ポット
１９に対し、或いは工具ポット１９ごと新工具１５を収
容する。この状態で、工具収容部材２６を、図１に実線
で示す上方の中継位置Ａに移動配置するとともに、必要
に応じて移動用シリンダ３６を作動させて収容体３７の
空の収容溝２８を工具脱着位置Ｐ１に対応させる。これ
により、新旧工具交換の準備を完了したことの信号を入
力しておく。そして、指令による新旧工具１５の交換時
に、まず工具マガジン１７の割り出し回転により、前記
予告した予定使用回数に達したり、破損したりした旧工
具１５が工具取替位置Ｐ３に配置される。このとき、工
具脱着部材４０は、工具取替位置Ｐ３にあり、旧工具１
５の工具ポット１９と係合する。

【００２５】その後、脱着用シリンダ３８により工具脱
着部材４０が工具収容部材２６の工具脱着位置Ｐ１に向
かって移動される。工具マガジン１７の工具取替位置Ｐ
３に割り出された旧工具１５が工具ポット１９ととも
に、ガイド板３４に沿って工具脱着位置Ｐ１に移動さ
れ、工具収容部材２６の他方の空の収容溝２８内に収容
される。この状態で、移動用シリンダ３６を作動させ
て、収容体３７を収容溝２８の形成ピッチ分だけ上方ま
たは下方に移動させ、予め一方の収容溝２８に収容させ
ておいた新工具１５を工具脱着位置Ｐ１に対応させる。
この状態において、新工具１５の工具ポット１９のピン
２２が工具脱着部材４０の係合溝４１に係合される。

【００２６】この後すぐに、脱着用シリンダ３８により
工具脱着部材４０が工具マガジン１７の工具取替位置Ｐ
３に向かって移動される。工具収容部材２６の収容溝２
８に収容された新工具１５が工具ポット１９とともに、
ガイド板３４に沿って工具取替位置Ｐ３に移動され、工
具マガジン１７の工具取替位置Ｐ３に位置する空の保持
溝１８に挿入保持される。これにより、工具１５の新旧
入替えが完了する。

【００２７】その後、加工運転中であっても、適当な時
間に、作業者はハンドル３２の操作により、工具収容部
材２６を上方の中継位置Ａから下方の作業位置Ｂ１また
はＢ２に移動させる。そして、工具入替位置Ｐ２におい
て、工具収容部材２６の収容溝２８から、旧工具１５を
取り出せばよい。

【００２８】前記の実施形態によって期待できる効果に
ついて、以下に記載する。 （ａ） この実施形態の工具交換装置においては、工具
マガジン１７上の保持溝１８に工具１５を脱着するため
の工具脱着機構２４が、工具マガジン１７を挟んで工具
交換機構２３と反対側の位置に配設されている。このた
め、工具マガジン１７の保持溝１８に保持された工具１
５を新旧交換する場合、加工運転を継続したままの状態
で、作業者は適宜時、工具収容部材２６に新工具１５を
セットしておくだけで、工具脱着機構２４により自動的
にしかも短時間で新旧工具１５を容易に脱着することが
できる。従って、加工運転を停止させた状態で、手作業
により工具１５の脱着を行っていた従来構成に比較し
て、工作機械における加工運転の稼働率を大幅に向上さ
せることができる。

【００２９】（ｂ） 新旧工具１５の脱着が加工位置か
ら離隔した機械後部側で行われるため、作業者がクーラ
ント等で汚れることがなく、衛生的である。 （ｃ） 工具脱着機構２４による工具１５の脱着動作時
に、移動用シリンダ３６により工具収容部材２６の収容
体３７が移動されて、所定の収容溝２８が工具マガジン
１７上の工具取替位置Ｐ３の保持溝１８と対応する工具
脱着位置Ｐ１に配置されるようになっている。このた
め、工具収容部材２６の収容溝２８と工具マガジン１７
の保持溝１８との間において、工具脱着部材４０による
新旧工具１５の交換動作を効率よく行うことができる。

【００３０】（ｄ） 工具脱着機構２４による工具１５
の脱着動作時に、工具脱着部材４０が工具収容部材２６
の工具脱着位置Ｐ１での収容溝２８と工具マガジン１７
の工具取替位置Ｐ２での保持溝１８との間で直線的に移
動されるようになっている。このため、工具収容部材２
６が工具マガジン１７から離間した位置に配置されてい
ても、工具１５の脱着動作を短時間に円滑に行うことが
できる。

【００３１】（ｅ） 工具収容部材２６の収容溝２８に
工具１５を入れ替える場合、工具収容部材２６を工具脱
着位置Ｐ１を含む中継位置Ａとそこから離れた工具入替
位置Ｐ２との間を移動させるようになっている。このた
め、工具マガジン１７が加工機械の上部の高い位置に装
設されていて、工具脱着位置Ｐ１が高い位置にある場合
でも、工具入替位置Ｐ２を作業し易い低い位置に設定し
て、工具収容部材２６の収容溝２８に対し、作業者は工
具１５を容易かつ安全に入れ替えることができる。

【００３２】なお、この発明は、次のように変更して具
体化することも可能である。 （１） 工具脱着機構２４における工具収容部材２６
に、３つ以上の複数の収容部としての収容溝２８を形成
すること。このように構成すれば、工具収容部材２６に
複数の工具１５を同時に保持でき、その複数の工具１５
を連続して新旧交換でき、作業能率が向上する。

【００３３】（２） 工具収容部材２６を中継位置Ａと
作業位置Ｂ１、Ｂ２との間を昇降動させるためにねじ送
り機構等の駆動手段を設け、手動ではなく、自動で昇降
動させること。

【００３４】（３） 工具脱着位置Ｐ１が作業にちょう
ど良い高さのときは、中継位置Ａをそのまま工具入替の
ための作業位置とすること。この場合は、工具収容部材
２６を昇降案内するガイドレール２７やワイヤ２９、滑
車３０、ウェート３１、ハンドル３２、カム板３３等の
昇降機構を省略することができる。

【００３５】（４） 工具マガジン１７を横長平板状に
形成し、その上側縁に沿って複数の保持部としての保持
溝１８を所定ピッチで形成すること。このように構成し
ても、前記実施形態と同様な効果を享受できる。

【００３６】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るため、次のような効果を奏する。請求項１に記載の発
明によれば、工具マガジンの保持部に保持された工具を
加工運転を継続したままの状態で容易に新旧交換でき
る。よって、工作機械における加工運転の稼働率を向上
させることができる。

【００３７】請求項２及び請求項３に記載の発明によれ
ば、工具脱着機構の構造を簡単にすることができるとと
もに、工具マガジンの保持部に対して工具を円滑に脱着
することができる。

【００３８】請求項４に記載の発明によれば、工具マガ
ジンが工作機械の上部の高い位置に装設されていて工具
脱着位置が高い位置にある場合でも、工具入替位置を作
業し易い低い位置に設定して、工具脱着機構における工
具収容部材の収容部に対し、作業者は工具を容易に入れ
替えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の工具交換装置の一実施形態を示す
正面図。

【図２】 図１の要部を拡大して示す概略正面図。

【図３】 工具ポットを拡大して示す上方から見た平面
図。

【図４】 その工具ポットのマガジン装着状態を示すＳ
方向から見た側面図。

【図５】 同じく工具ポットのガイド板との嵌合状態を
示す拡大正面図。

【図６】 ハンドルを示す図２の６−６線断面図。

【符号の説明】

１４…主軸、１５…工具、１７…工具マガジン、１８…
保持部としての保持溝、１９…工具ポット、２２…ピ
ン、２３…工具交換機構、２４…工具脱着機構、２６…
工具収容部材、２７…ガイドレール、２８…収容部とし
ての収容溝、３２…ハンドル、３４…ガイド板、３６…
移動手段としての移動用シリンダ、３８…工具脱着手段
を構成する脱着用シリンダ、４０…工具脱着手段を構成
する工具脱着部材、４１…係合溝、Ａ…中継位置、Ｐ１
…工具脱着位置、Ｐ２…工具入替位置、Ｐ３…工具取替
位置。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具交換機構により、工具マガジン上の
   複数の保持部に保持された工具のうちから１つの工具を
   選択して、主軸に装着された工具と交換するようにした
   工具交換装置において、 前記工具マガジンを挟んで工具交換機構と反対側の位置
   には、工具マガジン上の保持部に対して工具を脱着する
   ための工具脱着機構を設け、その工具脱着機構は、少な
   くとも２以上の収容部を備えた工具収容部材と、その工
   具収容部材の収容部と工具マガジンの保持部との間で工
   具を脱着する工具脱着手段とから構成した工具交換装
   置。
2. 【請求項２】 前記工具収容部材上の１つの収容部を工
   具マガジン上の工具取替位置での保持部と対応する工具
   脱着位置に移動させるための移動手段を設けた請求項１
   に記載の工具交換装置。
3. 【請求項３】 前記工具脱着手段は、工具収容部材の前
   記工具脱着位置での収容部と工具マガジンの前記工具取
   替位置での保持部との間で直線的に移動して工具を脱着
   する請求項１または請求項２に記載の工具交換装置。
4. 【請求項４】 前記工具収容部材は、前記工具脱着位置
   を含む中継位置と、そこから離れた工具入替位置との間
   を移動可能に構成した請求項１〜請求項３のいずれかに
   記載の工具交換装置。