JPH10109244A - マトリックス型工具マガジンの工具搬送方法及びマトリックス型工具マガジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 標準工具の他に大径工具をマトリックス型工
具マガジンに収納して、各工具を前方側に抜き出す場合
に、工具を把持するハンドを大径工具のサイズに合わせ
ると、標準工具の工具間ピッチが大きくなって工具の収
納密度が低下し、マトリックス型工具マガジン全体が大
型化していた。 【解決手段】 標準工具７と大径工具８とを収納するた
めの工具ポットがマトリックス状に配列されたマトリッ
クス型工具マガジンにおいて、標準工具７を工具搬送す
る時には、標準工具用ハンド３０を選択して標準工具の
被把持部を着脱自在に把持し、大径工具８を工具搬送す
る時には、大径工具把持手段３１を選択して大径工具の
被把持部１５ｂを着脱自在に把持し、標準工具用ハンド
３０又は大径工具把持手段３１が、標準工具又は大径工
具を各工具ポットに対して着脱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械に設けら
れたマトリックス型工具マガジンの工具搬送方法及びマ
トリックス型工具マガジンに係り、特に、工具径が所定
の径より小さい標準的な工具である標準工具と、工具径
が所定の径より大きい大径工具とがマトリックス状に配
列されたマトリックス型工具マガジンにおける工具搬送
方法と工具マガジンに関する。

【０００２】

【従来の技術】マシニングセンタ（以下、ＭＣと記載）
など工作機械は自動工具交換装置（以下、ＡＴＣと記
載）を備えており、このＡＴＣにより、工作機械の主軸
と、複数の工具を貯蔵する工具マガジン又は中間保持手
段（中間ポット）との間で工具交換を行う。工具マガジ
ンには、工具径が所定の径（例えば、ツールシャンクの
シャンク部外径寸法＋（数ｍｍ乃至数十ｍｍ）の径）よ
り小さい標準的な工具（以下、標準工具と記載）と、工
具径が所定の径より大きい大径工具とをマトリックス状
に配列して収納する構成のマトリックス型工具マガジン
（以下、工具マガジンと記載）がある。この工具マガジ
ンには、工具搬送装置が、貯蔵用の工具ポットと所定の
工具交換位置の工具ポットとの間を移動して、工具を各
工具ポットに対して着脱することにより工具の搬送が行
われるタイプのものがある。

【０００３】ＡＴＣには、工具交換アーム（以下、交換
アームと記載）が工具を把持して、工具マガジンと主軸
との間、又はこれらと中間の待機位置との間を揺動する
ことにより、主軸と工具マガジンとの間で工具の移送を
行うものがある。このタイプのＡＴＣでは、交換アーム
が待機位置から主軸側工具交換位置へ揺動する動作と、
主軸に対する新旧工具の工具交換動作とを行って、主軸
と交換アームとの間で工具交換を行う。また、交換アー
ムが、待機位置から工具マガジン側工具交換位置へ揺動
する動作と、工具マガジンに対する新旧工具の工具交換
動作とを行って、工具マガジンと交換アームとの間で工
具交換を行う。

【０００４】例えば、特開平４−３２２９３７号公報及
び実用新案登録第３００２６２５号公報にはそれぞれ工
具マガジンが開示されているが、いずれの場合も、工具
を貯蔵する工具マガジン部の後方側に工具搬送装置を設
けて、工具を後方から把持して後方に引き抜く構造にな
っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この構造では、工具マ
ガジン部とその後方の工作機械との間の狭いスペースに
工具搬送装置を設ける必要があるので、設置スペースに
制約があり、工具の長さも制限され、工具搬送装置の運
転管理や点検修理などメンテナンス作業が困難になる恐
れがある。そのため、工具マガジン部の前方側に工具搬
送装置を設けて工具を前方に抜き出すタイプのものもあ
る。このタイプの工具マガジンにおける工具の高収納密
度化を図った技術が既にいくつか提案されている。

【０００６】例えば、特公平４−６４９２号公報には、
ツールラックをそれぞれ移動させてツールラック間隔を
可変とする工具マガジンが開示されている。しかしなが
ら、この場合には、ツールラックを移動させる装置が必
要になり、工具マガジン全体が大掛かりで複雑な構造に
なっていた。

【０００７】特開昭６３−５７１３４号公報には、カセ
ットストッカから工具収納カセットを一列引き出して、
この工具収納カセットを工具マガジン側工具交換位置に
移動させる工具マガジンが開示されている。ところが、
この場合には工具収納カセットを引き出すための構成が
必要になり、全体的に構造が複雑になっていた。

【０００８】特開昭６２−１０２９４１号公報には、工
具収納棚の工具ポットの軸線をトラバーサの移動方向に
対して所定の角度傾斜させる工具マガジンが開示されて
いる。ところが、この場合には、傾斜した工具を搬送す
るためのトラバーサを設ける必要があり、装置全体が複
雑化していた。しかも、標準工具と大径工具など二種類
の工具を貯蔵するための配慮はなされていない。特開平
４−３１０３４１号公報には、工具を保持するホルダの
工具装着口が互いに反対方向に開口した工具マガジンが
開示されているが、この場合も二種類の工具の貯蔵を考
慮した構成ではない。

【０００９】本発明は、斯かる課題を解決するためにな
されたもので、通常の標準工具の他に大径工具を収納で
きるマトリックス型工具マガジンにおける工具の高収納
密度化を図って、工具マガジンを小型化するとともに収
納可能工具数を増やすことができる工具マガジンの工具
搬送方法及びマトリックス型工具マガジンを提供するこ
とを目的とする。また、本発明の別の目的は、マトリッ
クス型工具マガジンの全体をコンパクトで簡単な構造に
することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明に係る工具搬送方法は、工具径が所定の径よ
り小さい標準工具と、工具径が前記所定の径より大きい
大径工具とを収納するための複数の工具収納手段がマト
リックス状に配列された工作機械のマトリックス型工具
マガジンにおける工具搬送方法であって、前記標準工具
を工具搬送する時には、前記標準工具の配列に対応する
形状を有する標準工具把持手段を選択して前記標準工具
の被把持部を着脱自在に把持し、前記大径工具を工具搬
送する時には、前記大径工具の配列に対応する形状を有
する大径工具把持手段を選択して前記大径工具の被把持
部を着脱自在に把持し、前記標準工具把持手段及び前記
大径工具把持手段のいずれか一方が、前記標準工具及び
前記大径工具のいずれか一方を前記工具収納手段に対し
て着脱する。

【００１１】なお、工具搬送すべき工具の種類によって
選択された前記標準工具把持手段及び前記大径工具把持
手段のいずれか一方を、前記工具マガジンの前記工具収
納手段に収納された前記工具の軸線方向に進退移動さ
せ、前記標準工具及び前記大径工具のいずれか一方を前
記工具収納手段に対して着脱するのが好ましい。

【００１２】また、具体的な実施態様としては、前記大
径工具を工具搬送する時には、前記標準工具把持手段の
標準工具把持部に大径工具用ハンドを着脱自在に係合さ
せて前記大径工具把持手段を構成した後、前記大径工具
用ハンドの大径工具把持部で前記大径工具の前記被把持
部を着脱自在に把持するのが好ましい。

【００１３】前記工具搬送方法を実現するためのマトリ
ックス型工具マガジンは、工具径が所定の径より小さい
標準工具と、工具径が前記所定の径より大きい大径工具
とを収納するための複数の工具収納手段がマトリックス
状に配列された工具マガジン部と、この工具マガジン部
の前記工具収納手段に収納された前記標準工具及び前記
大径工具の軸線方向前方側に設けられ、前記標準工具及
び前記大径工具のいずれか一方の被把持部を把持して所
望の位置に搬送する工具搬送装置とを備えている。そし
て、この工具搬送装置は、前記標準工具の配列に対応す
る形状を有するとともに前記標準工具の前記被把持部を
着脱自在に把持する標準工具把持手段と、前記大径工具
の配列に対応する形状を有するとともに前記大径工具の
前記被把持部を着脱自在に把持する大径工具把持手段と
を備えている。

【００１４】なお好ましくは、前記工具搬送装置は、工
具搬送すべき前記工具の種類に対応して選択された前記
標準工具把持手段及び前記大径工具把持手段のいずれか
一方を、前記工具収納手段に対して前記工具を着脱させ
るために、前記工具収納手段に収納された前記工具の軸
線方向に進退移動させる進退移動手段を備えている。

【００１５】また、前記大径工具把持手段は、前記大径
工具の前記被把持部を着脱自在に把持する大径工具用ハ
ンドの被把持部を、前記標準工具把持手段の標準工具把
持部に着脱自在に係合させることにより構成されるのが
好ましい。

【００１６】さらに、前記大径工具用ハンドが前記標準
工具把持手段の標準工具把持部に係合されていない時、
前記工具マガジン部の所定の大径工具用ハンド収納位置
に前記大径工具用ハンドを収納保持させる大径工具用ハ
ンド保持手段を、前記工具マガジン部に設けるのが好ま
しい。

【００１７】なお、前記標準工具把持手段と前記大径工
具用ハンドとの間には、前記工具マガジン部の所定の前
記大径工具用ハンド収納位置で、前記大径工具用ハンド
の前記被把持部を前記標準工具把持手段の前記標準工具
把持部に着脱する時にアンロック状態となり、その他の
時にはロック状態となるロック・アンロック手段が設け
られているのが好ましい。

【００１８】なお、本発明のマトリックス型工具マガジ
ンにおける他の実施態様としては、前記標準工具把持手
段と前記大径工具把持手段とを別体にするとともに、前
記進退移動手段の後部位置に着脱自在に且つ交換可能に
取付けてもよい。

【００１９】また、その他の好ましい実施態様として
は、前記標準工具把持手段と前記大径工具把持手段とを
一体化して揺動可能にするとともにそれぞれの前記工具
把持手段の把持部を異なる方向に向け、工具搬送すべき
前記工具の種類に対応させて前記各工具把持手段の前記
各把持部を選択的に割り出して使用するようにしてもよ
い。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明における実施の形態
の一例を図１乃至図１６を参照しながら説明する。図１
及び図２はそれぞれ、本発明の一実施形態に係る工作機
械のマトリックス型工具マガジンの正面図及び平面図で
ある。図１及び図２に示すように、本実施形態は工作機
械として横形のＭＣ（マシニングセンタ）の場合を示し
ているが、立形のＭＣ，ターニングセンタなど他の種類
の工作機械であってもよい。

【００２１】工作機械本体１の側部には自動工具交換装
置（以下、ＡＴＣと記載）２が設置されており、工作機
械本体１とＡＴＣ２とによりＡＴＣ付きＭＣ３を構成し
ている。工作機械本体１の側部には、工具を貯蔵するマ
トリックス型工具マガジン（以下、工具マガジンと記
載）４が設けられ、ＡＴＣ２は工具交換アーム（以下、
交換アームと記載）５を備えている。

【００２２】ＡＴＣ２は、交換アーム５を介して、工作
機械本体１の主軸６と工具マガジン４との間で、主軸６
に装着されるとともに工具径が所定の径より小さい標準
的な工具（以下、標準工具と記載）７と、工具径が所定
の径より大きい大径工具８の工具交換を行う。標準工具
７と大径工具８は、主軸６の工具装着部に着脱自在に装
着される同一形状のツールシャンクを有している。ＭＣ
３において使用される工具のうち、通常は、標準工具７
の方が大径工具８より工具の種類が多く使用頻度も高い
ので、工具マガジン４には多数の標準工具７と少数の大
径工具８とが貯蔵されている。

【００２３】工作機械本体１の主軸頭９には主軸６が回
転自在に支持されており、主軸６は、標準工具７又は大
径工具８を着脱自在に装着して主軸駆動モータにより回
転駆動される。主軸６には、標準工具７又は大径工具８
を、皿ばね，コイルばね等ばね部材とアンクランプ用シ
リンダとによりクランプ・アンクランプする、公知のボ
ール式引っ張り機構方式又はコレット式引っ張り機構方
式等の工具クランプ・アンクランプ機構が内蔵されてい
る。主軸６に対向する位置には、ワーク（工作物）を取
付けるためのテーブル１０が工作機械本体１に設けられ
ており、主軸６に対してテーブル１０が少なくとも直交
座標系の三軸方向に相対移動自在になっている。

【００２４】テーブル１０，コラム及び主軸頭９等を、
ＮＣ装置（数値制御装置）に制御されるサーボモータと
ボールねじとによって駆動位置決め制御することによ
り、テーブル１０上のワークと、主軸６に装着された標
準工具７又は大径工具８とを、相対的に移動させてワー
クを切削加工する。かかる駆動位置決め機構はリニアモ
ータ等であってもよい。なお、主軸６の軸線方向をＺ軸
とし、これに直交して直交座標系をなす各方向をＸ軸，
Ｙ軸とし、−Ｘ軸方向（図２の下方）を工具マガジン４
の前方として説明する。

【００２５】ＡＴＣ２は、標準工具７及び大径工具８を
着脱自在に把持するとともに、主軸６と工具マガジン４
に対して標準工具７及び大径工具８の受け渡しを行うツ
インアームタイプの交換アーム５と、交換アーム５を旋
回動作，進退移動動作させる駆動手段（図示せず）と、
交換アーム５を、主軸側の工具交換位置Ｓ₁ ，待機位置
Ｓ₂ ，及び工具マガジン４側の工具交換位置Ｓ₃ に揺動
させて位置決めする揺動手段（図示せず）とを備えてい
る。

【００２６】工具マガジン４は、標準工具７及び大径工
具８を収納するための複数の工具ポット１２がマトリッ
クス状に配列された工具マガジン部１３と、工具マガジ
ン部１３の工具ポット１２に収納された標準工具７，大
径工具８の軸線方向前方側に設けられた工具搬送装置１
４とを備えている。工具マガジン部１３は、Ｙ，Ｚ軸平
面方向に広がるマガジンスタンド２０を有しており、工
具ポット１２は、マガジンスタンド２０にマトリックス
状に縦横方向に配列して設けられている。

【００２７】工具搬送装置１４は、マガジンスタンド２
０上のマトリックスの交点即ち各工具ポット１２の場所
に自在に移動動作をする。工具搬送装置１４は、標準工
具７と大径工具８のツールシャンクの被把持部（フラン
ジのＶ溝部）１５ａ，１５ｂを把持し、工具ポット１２
から貯蔵中の標準工具７，大径工具８を前方に抜き出
し、貯蔵用の工具ポット１２と工具マガジン側工具交換
位置Ｓ₃ の工具ポット１２との間を移動して、標準工具
７，大径工具８を所望の位置に搬送して各工具ポット１
２に対して着脱する。主軸６の工具装着部に装着できる
ように、標準工具７と大径工具８の各ツールシャンクの
形状と、被把持部１５ａ，１５ｂの形状は、全部の工具
でそれぞれ同一になっている。

【００２８】工具マガジン４側の工具交換位置Ｓ₃ の下
方隣の交点が、工具交換をしない時に工具搬送装置１４
が待機する移動原位置（以下、原位置と記載）Ｓ₄ であ
る。原位置Ｓ₄ の近傍（例えば、下方の近傍）に大径工
具用ハンド収納位置Ｓ₅ が設定され、工具マガジン４に
対する工具の段取りを行う工具段取り位置Ｓ₆ が別の場
所（例えば、下方左側）に設定されている。工具マガジ
ン部１３には、これらの位置Ｓ₃ 乃至Ｓ₆ が一箇所ずつ
準備されている。

【００２９】図１の符号Ｂで示す場所（即ち、標準工具
貯蔵部Ｂ）には多数の標準工具７が貯蔵され、符号Ｃで
示す場所（即ち、大径工具貯蔵部Ｃ）には複数（例え
ば、４本）の大径工具８が貯蔵されている。工具マガジ
ン４の上部及び下部には、それぞれ上部ガイド２１及び
下部ガイド２２が、左右方向（Ｚ軸方向）を向き且つ互
いに平行に配設されている。上部，下部のガイド２１，
２２には、縦方向（Ｙ軸方向）に立設されて工具搬送装
置１４を支持する支柱部材２３が案内支持されている。
支柱部材２３は、その下部に設けられた水平移動用サー
ボモータ２４に駆動されて、上部，下部のガイド２１，
２２に案内されながら、ラック２２ａ及びピニオン（図
示せず）を介してＺ軸方向に往復移動する。

【００３０】工具搬送装置１４は、支柱部材２３にＹ軸
方向に向けて設けられたねじ部材２５に係合している。
ねじ部材２５は、支柱部材２３の上部に設けられた昇降
用サーボモータ２６により、ベルト２７，プーリを介し
て正逆方向に回転する。支柱部材２３には、ねじ部材２
５と平行な一対の昇降用ガイド２８，２８が縦方向（Ｙ
軸方向）に設けられており、工具搬送装置１４は、昇降
移動自在に昇降用ガイド２８，２８に係合案内されてい
る。

【００３１】したがって、昇降用サーボモータ２６がね
じ部材２５を回転させると、工具搬送装置１４は昇降用
ガイド２８に案内されながら上下方向に昇降移動する。
なお、水平移動用サーボモータ２４，昇降用サーボモー
タ２６は、ステッピングモータ，リニアモータなど他の
駆動モータ（制御モータ）であってもよい。要するに、
マトリックス状の所定の工具授受位置に後述する標準工
具用ハンド３０，９０と大径工具用ハンド３３，９１を
位置決め・駆動できるものであればよい。

【００３２】図３は工具搬送装置１４の拡大正面図、図
４は図３に示す工具搬送装置１４の平面断面図、図５は
工具搬送装置１４の一部拡大正面図、図６は図５のVI−
VI線断面図である。図７は工具搬送装置１４の標準工具
把持手段の内部構造図、図８は図７のVIII−VIII線平面
断面図、図９は図７のIX−IX線拡大断面図、図１０は標
準工具用ハンドと大径工具用ハンドとを一体化した状態
の正面図、図１１は図１０のXI−XI線矢視図、図１２は
図１０のXII−XII線断面図、図１３は図１０のXIII−XI
II線断面図である。

【００３３】図３乃至図５に示すように、工具搬送装置
１４は、標準工具７の被把持部１５ａを着脱自在に把持
する標準工具把持手段（標準工具用ハンド）３０と、大
径工具８の被把持部１５ｂを着脱自在に把持する大径工
具把持手段３１と、進退移動手段３２とを備えている。
進退移動手段３２は、工具搬送すべき工具の種類（即
ち、標準工具７又は大径工具８）に対応して選択された
標準工具把持手段３０又は大径工具把持手段３１を、工
具マガジン部１３にマトリックス状に配列された工具ポ
ット１２に対して工具を着脱させるために、工具ポット
１２に収納された貯蔵中の前記工具と工具との間のスペ
ースを通して、図１の紙面と直交する方向である前後方
向（Ｘ軸方向、即ち貯蔵中の工具の軸線方向）に進退移
動させる。

【００３４】標準工具用ハンド３０は標準工具７の配列
に対応する形状を有しており、大径工具把持手段３１は
大径工具８の配列に対応する形状を有している。大径工
具把持手段３１は、大径工具８を把持する大径工具用ハ
ンド３３の被把持部７２を、標準工具把持手段を構成す
る標準工具用ハンド３０の標準工具把持部３４に着脱自
在に係合させて一体化させることにより構成される。大
径工具用ハンド３３には、大径工具８の被把持部１５ｂ
を着脱自在に把持する大径工具把持部３５が設けられて
いる。

【００３５】工具搬送装置１４の本体４０は、昇降用ガ
イド２８に昇降自在に案内されるとともにねじ部材２５
にねじ込まれているナット（図示せず）が固定されて、
ねじ部材２５の回転動作により昇降移動する。本体４０
には、一対の水平移動用ガイド４１が前後方向を向いて
平行に且つ上下に並んで取付けられている。水平移動用
ガイド４１には、本体４０に対して前後方向に相対移動
可能なフレーム４２が水平移動自在に係合案内されてい
る。

【００３６】工具搬送装置本体４０には、第１のシリン
ダ４３が前後方向に向けて水平に取付けられている。フ
レーム４２は、水平移動用ガイド４１に案内されなが
ら、第１のシリンダ（流体圧シリンダ）４３に駆動され
て所定のストロークで前後方向に往復移動する。フレー
ム４２のこの移動動作は、工具搬送装置本体４０に取付
けられた近接スイッチ４４と、フレーム４２に取付けら
れたドッグ４４ａとにより検出される。フレーム４２に
は、標準工具用ハンド３０をフレーム４２に対して相対
的に前後方向に往復移動させるための第２のシリンダ
（流体圧シリンダ）４５が、前後方向に向けて水平に取
付けられている。第１，第２のシリンダ４３，４５は、
圧縮空気又は圧力油など圧力流体の供給により駆動され
る。

【００３７】フレーム４２には第１，第２の軸部材４
６，４７が往復移動自在に支持され、第１，第２の軸部
材４６，４７は、前後方向に向けて水平に且つ平行に設
けられている。第１，第２の軸部材４６，４７の後端部
４６ａ，４７ａには標準工具用ハンド３０が締結固定さ
れている。第１，第２の軸部材４６，４７は、フレーム
４２に取付けられた第１，第２の筒状部材４６ｂ，４７
ｂ内に、ころがりガイド部材，オイレスメタル等のすべ
りガイド部材等のガイド部材４６ｃ，４７ｃを介して嵌
合して、軸方向に移動自在に支持されている。第１の軸
部材４６は、第２のシリンダ４５に駆動されて前後方向
に往復移動可能になっている。したがって、第１の軸部
材４６が第２のシリンダ４５に駆動されると、第１，第
２の軸部材４６，４７及び標準工具用ハンド３０が一体
的に前後方向に往復移動する。この移動動作は、フレー
ム４２に設けられた近接スイッチ４８，４９により検出
される。

【００３８】標準工具用ハンド３０を前後方向に移動さ
せる場合、本実施形態の進退移動手段３２においては、
まず第一段階として、第１のシリンダ４３で、フレーム
４２，第１，第２の筒状部材４６ｂ，４７ｂ，第１，第
２の軸部材４６，４７，標準工具用ハンド３０の全体を
移動させる。次いで第二段階として、第２のシリンダ４
５で第１の軸部材４６を動かして、標準工具用ハンド３
０をフレーム４２に対して相対的に前後方向に移動させ
ている。このような二段階の移動動作により、工具搬送
装置本体４０に対して標準工具用ハンド３０を前後方向
に移動させる。

【００３９】これにより、標準工具用ハンド３０は、ス
トローク前端位置とストローク後端位置との間を長いス
トロークで往復移動することができることになるので、
標準工具７及び大径工具８が軸方向に長い形状の場合で
あっても工具搬送が可能である。なお、工具の軸方向寸
法が短い場合には、ストローク長が短かくてもよいの
で、第１のシリンダ４３を省略して第２のシリンダ４５
のみの一段階の往復動作をするようにしてもよい。

【００４０】図８に示すように、工具ポット１２には、
工具保持手段１２ａと、工具７，８の回転方向を規制し
て位置決めする回転方向規制部材１２ｂとが設けられて
いる。工具保持手段１２ａは、一つ又は複数（例えば、
３個）のボール１２ｃを工具７，８のプルスタッドに着
脱自在に係合させ、圧縮ばね１２ｄのばね力によりボー
ル１２ｃを付勢して工具７，８を保持するように構成さ
れている。工具ポット１２と工具保持手段１２ａにより
工具収納手段が構成されている。なお、工具保持手段１
２ａにおいて、工具７，８のプルスタッドを板ばね，ゴ
ムなど弾性部材の弾性力により着脱自在に把持するよう
に構成してもよい。また、工具ポットに収納された状態
の工具軸線を上下方向に対して傾斜させ、工具の自重で
工具ポットに収納されるものであってもよい。

【００４１】次に、標準工具用ハンド３０について説明
する。図５及び図７に示すように、標準工具用ハンド３
０が工具ポット１２に対して標準工具７を着脱する時に
は、標準工具用ハンド３０は、マトリックス状に並んだ
貯蔵中の標準工具７と標準工具７との間のスペースを通
って、前後方向即ち貯蔵中の標準工具７の軸線方向に進
退移動することになる。

【００４２】標準工具用ハンド３０のこの進退移動動作
時と着脱動作時に、標準工具用ハンド３０や第１，第２
の軸部材４６，４７等が、貯蔵中の標準工具７と干渉す
ることを防止する必要がある。そこで、標準工具把持部
３４の把持部中心Ｏ₁ を所要位置の工具ポット１２の中
心位置にＸ軸方向で一致させた時と、標準工具用ハンド
３０が工具ポット１２に対して標準工具７を着脱する時
に、貯蔵中の他の標準工具７に標準工具用ハンド３０が
衝突しないような形状に、標準工具用ハンド３０は形成
されている。

【００４３】図４，図５，図７乃至図９に示すように、
標準工具用ハンド３０の上面には標準工具把持部３４が
形成されている。標準工具把持部３４は、標準工具７の
被把持部１５ａに着脱自在に係合して標準工具７を把持
するようになっている。標準工具用ハンド３０には、標
準工具把持部３４で把持した標準工具７が脱落しないよ
うに、標準工具７の被把持部１５ａを係合離脱自在に係
止する標準工具把持爪５０が、支持軸５１により所定角
度で揺動自在に取付けられている。

【００４４】標準工具把持爪５０は、第１のロック・ア
ンロック機構５２により、ロック，アンロックされる。
即ち、第１のロック・アンロック機構５２は、標準工具
７が標準工具把持爪５０により把持された状態で標準工
具用ハンド３０が移動する時は、ロック状態になって標
準工具７が脱落しないようにする。標準工具用ハンド３
０が最も後方（即ち、ストローク後端位置）に移動し
て、標準工具把持爪５０が工具ポット１２に対して標準
工具７を装着又は抜き取りをする時のみは、第１のロッ
ク・アンロック機構５２をアンロック状態にする必要が
ある。

【００４５】そこで、第２の軸部材４７は、標準工具用
ハンド３０に締結固定された外方軸５３と、外方軸５３
内に嵌合して軸方向に相対的に摺動可能で、且つ矢印Ｄ
（図４）に示すように後方に付勢された内方軸５４とに
より構成されている。内方軸５４の前端部には、外方軸
５３より径の大きい係止部材５５が取付けられている。
外方軸５３を軸方向に摺動自在に支持するスリーブ５６
が、係止部材５５より後方に位置してフレーム４２（又
は、第２の筒状部材４７ｂ）に取付けられている。スリ
ーブ５６の前方端はストッパ部５７になっている。スト
ッパ部５７は、第２の軸部材４７がフレーム４２に対し
て相対的に後方に移動して、工具ポット１２に対して工
具を着脱する時に、係止部材５５に当接するようになっ
ている。

【００４６】図５，図７及び図９に示すように、標準工
具用ハンド３０の内部に形成された嵌合孔５８内には、
連結棒５９が、嵌合孔５８の軸方向（矢印Ｈ方向）に往
復移動自在に嵌合し、且つ回転規制部材６２ａにより回
転しないように規制されている。支持軸５１により揺動
自在に支持された標準工具把持爪５０において、支持軸
５１より上方には爪部６０があり、支持軸５１より下部
６１が、連結棒５９の一方の端部６２に接触離脱自在に
当接している。

【００４７】第２の軸部材４７の内方軸５４の後端部
（図９の下端部）近傍には、内方軸５４の軸線方向に対
して傾斜した斜面６３と、斜面６３に連通し、内方軸５
４の端面側に位置した凹部６４とが形成されている。連
結棒５９の他方の端部６５は、内方軸５４の斜面６３に
係合可能で且つ凹部６４内に没入可能になっている。

【００４８】したがって、図４，図７及び図９に示すよ
うに、標準工具用ハンド３０が標準工具７の着脱を行わ
ない時、即ち標準工具用ハンド３０が前後方向の後端位
置にいない時には、外方軸５３及び内方軸５４は一体的
に前後方向に移動するので、この時は、内方軸５４の斜
面６３が連結棒５９に接触している。その結果、連結棒
５９が、標準工具把持爪５０の下部６１を矢印Ｈに沿っ
て図７，図９の右方に押すので、標準工具把持爪５０
は、図７の反時計回り方向（矢印Ｅ方向）に揺動した状
態でロックされる。

【００４９】一方、工具ポット１２に標準工具７を着脱
する時、即ち標準工具用ハンド３０が前後方向の後端位
置に位置した時には、標準工具用ハンド３０が、前記二
段階の移動動作により、フレーム４２に対して相対的に
後方側のストローク端に移動する。標準工具用ハンド３
０が後方側ストローク端に到着する直前に、内方軸５４
と一体的な係止部材５５がスリーブ５６のストッパ部５
７に当接するので、内方軸５４の後退動作が止まる。と
ころが、外方軸５３は、第２のシリンダ４５に駆動され
てさらに僅かに後退した状態で止まる。

【００５０】その結果、外方軸５３と標準工具用ハンド
３０は、矢印Ｆ（図９）に示すように、内方軸５４に対
して相対的に僅かの距離だけ後退することになる。した
がって、標準工具把持爪５０が支持軸５１を中心に揺動
すると、連結棒５９の他方の端部６５が内方軸５４の凹
部６４内に没入し、連結棒５９は把持爪下部６１から離
れる。標準工具把持爪５０は、アンロック状態になって
所定角度で揺動自在になり、標準工具用ハンド３０を昇
降方向に移動させた時、標準工具把持部３４に被把持部
１５ａ等の挿入，離脱を行うことができる。標準工具把
持爪５０に形成された係合部５０ａ，５０ｂは、標準工
具把持爪５０が被把持部１５ａ等を把持した時に、被把
持部１５ａ等に形成されたキー部（キー溝）１５ｋと係
合して、標準工具７等の回転方向の位置を定めるための
ものである。

【００５１】次に、大径工具用ハンド３３を有する大径
工具把持手段３１について説明する。図５は、標準工具
用ハンド３０に大径工具用ハンド３３を装着する直前の
状態を示しており、図１０乃至図１３は、大径工具用ハ
ンド３３を標準工具用ハンド３０に装着して互いに一体
化した状態を示している。

【００５２】図１，図５，図６，図１０乃至図１３に示
すように、大径工具用ハンド３３は、大径工具８を工具
搬送する時に標準工具用ハンド３０に把持された状態で
使用されるので、標準工具７を工具搬送する時には、工
具マガジン部１３の大径工具用ハンド収納位置Ｓ₅ に収
納されている（図６参照）。大径工具用ハンド収納位置
Ｓ₅ におけるマガジンスタンド２０には、大径工具用ハ
ンド保持手段７０が取付けられている。

【００５３】工具マガジン部１３に設けられた大径工具
用ハンド保持手段７０は、大径工具用ハンド３３が標準
工具用ハンド３０の標準工具把持部３４に係合されてい
ない時、大径工具用ハンド収納位置Ｓ₅ に大径工具用ハ
ンド３３を収納保持するためのものである。大径工具用
ハンド保持手段７０は、大径工具用ハンド３３の本体７
１を係合離脱自在に保持するための保持体６６を有して
おり、保持体６６はマガジンスタンド２０から前方に突
出して設けられている。大径工具用ハンド保持手段７０
においては、一つ又は複数（例えば、２個）のボール７
０ａを保持体６６の被係合部６７に着脱自在に係合さ
せ、圧縮ばね７０ｂのばね力によりボール７０ａを被係
合部６７側に付勢して大径工具用ハンド３３を保持する
ようにしている。

【００５４】大径工具用ハンド３３は、その使用時には
標準工具用ハンド３０に把持されるので、大径工具用ハ
ンド本体７１には、標準工具７及び大径工具８の各被把
持部１５ａ，１５ｂと同じ形状を有する被把持部７２
が、大径工具用ハンド本体７１の下部に形成されてい
る。この被把持部７２が、標準工具用ハンド３０の標準
工具用把持部３４に着脱自在に係合するとともに、標準
工具把持爪５０により係合離脱自在に係止されるように
なっている。大径工具用ハンド本体７１の上部には大径
工具把持部３５が形成されており、大径工具把持部３５
に大径工具８の被把持部１５ｂが着脱自在に係合する。

【００５５】標準工具用ハンド３０が大径工具用ハンド
３３を把持する時には、標準工具用ハンド３０は、大径
工具用ハンド収納位置Ｓ₅ にある大径工具用ハンド３３
の下方から上方に移動して、標準工具把持部３４を大径
工具用ハンド３０の被把持部７２に係合させる。標準工
具把持爪５０の爪部６０には、外方に突出する係合部７
３が設けられている。

【００５６】図５及び図１２に示すように、標準工具把
持爪５０の場合と同様に、係合部７３は、第３のロック
・アンロック機構８１によりロック状態，アンロック状
態になる。第３のロック・アンロック機構８１におい
て、大径工具用ハンド本体７１には、移動部材８２が、
その軸方向に移動可能に且つ後方にばね８３で付勢され
た状態で設けられている。

【００５７】ばね８３の一端部は、本体７１に取付けら
れたピン８３ａにより支持されている。また、大径工具
用ハンド収納位置Ｓ₅ におけるマガジンスタンド２０に
は、移動部材８２に当接可能なストッパ部材８４が取付
けられている。移動部材８２には、ピン８３ａに係合す
る長孔８２ａが形成されているので、移動部材８２は、
ピン８３ａと長孔８２ａに従って軸線方向に進退移動可
能になっている。図１２中の（Ａ），（Ｂ）は、第３の
ロック・アンロック機構８１のロック状態，アンロック
状態をそれぞれ示している。

【００５８】図１２（Ａ）に示すように、標準工具用ハ
ンド３０が大径工具用ハンド３３の着脱を行わない時、
即ち大径工具用ハンド３３を把持している標準工具用ハ
ンド３０が後方位置に移動していない時は、移動部材８
２は、ストッパ部材８４に接触していないので後方に位
置している。この時には、移動部材８２に形成された斜
面８５が係合部７３を押し付けるので、爪部６０は大径
工具用ハンド３３を解放する方向に揺動することができ
ずロック状態になる。

【００５９】このように、係合部７３が大径工具用ハン
ド３３の凹部７４に係合しているので、係合後は爪部６
０が後退位置にある場合でも、爪部６０を揺動しないよ
うに規制している。また、図５に示すように、被把持部
７２に固定された係合体７２ａと、標準工具把持爪５０
の係合部５０ａ及び係合部５０ｂとが係合して、把持状
態になった時の被把持部７２の回転方向の位置を定めて
いる。これにより、標準工具用ハンド３０に対して大径
工具用ハンド３３がしっかりと保持される。

【００６０】一方、図１２（Ｂ）に示すように、大径工
具用ハンド３３が後方位置に移動して大径工具用ハンド
収納位置Ｓ₅ に達すると、ストッパ部材８４との当接に
よって、移動部材８２はばね８３の付勢力に抗して前進
し、斜面８５と係合部７３とが離れてアンロック状態に
なる。即ち、標準工具把持爪５０が解放方向に支点軸５
１を支点に揺動することが可能になる。これにより、大
径工具用ハンド３３の被把持部７２を軸線方向と直交す
る方向より着脱することが可能になる。

【００６１】このように、標準工具用ハンド３０と大径
工具用ハンド３３との間に、第１，第３のロック・アン
ロック機構５２，８１からなるロック・アンロック手段
を設けている。これにより、工具マガジン部１３の大径
工具用ハンド収納位置Ｓ₅ で、大径工具用ハンド３３の
被把持部７２を標準工具用ハンド３０の標準工具把持部
３４に着脱する時にアンロック状態となり、その他の時
にはロック状態となる。

【００６２】図５及び図１３に示すように、大径工具把
持部３５の横には大径工具把持爪７５が設けられてい
る。大径工具把持爪７５は、支点軸７６を中心として所
定角度で揺動自在になっており、大径工具８を把持する
方向に圧縮ばね７７により付勢されている。標準工具把
持爪５０の場合と同様に、大径工具把持爪７５には第２
のロック・アンロック機構７８が設けられている。

【００６３】第２のロック・アンロック機構７８におい
て、大径工具用ハンド本体７１には、移動部材７９が、
その軸方向に移動可能に且つ後方にばね７９ａで付勢さ
れた状態で設けられている。図１３中の（Ａ），（Ｂ）
は、第２のロック・アンロック機構７８のロック状態，
アンロック状態をそれぞれ示している。

【００６４】図１３（Ａ）に示すように、大径工具用ハ
ンド３３が大径工具８の着脱を行わないとき、即ち、大
径工具用ハンド３３が後方位置に移動していない時は、
移動部材７９は、マガジンスタンド２０に接触していな
いので後方に位置して突出している。この時には、移動
部材７９に形成された斜面８０が大径工具把持爪７５を
押し付けるので、大径工具把持爪７５は大径工具８を解
放する方向に揺動することができずロック状態になる。

【００６５】大径工具用ハンド３３が大径工具８を把持
している時には、圧縮ばね７７により大径工具把持爪７
５を大径工具８側に付勢している状態を第２のロック・
アンロック機構７８は維持する。したがって、大径工具
用ハンド３３は大径工具８をしっかりと把持することが
できるので安全である。大径工具把持爪７５に形成され
た係合部７５ａ，７５ｂは、大径工具用ハンド３３に把
持された大径工具８の回転方向の位置を定めるためのも
のである。

【００６６】一方、図１３（Ｂ）に示すように、大径工
具用ハンド３３が後方位置に移動すると、マガジンスタ
ンド２０との当接によって、移動部材７９はばね７９ａ
の付勢力に抗して前進し、斜面８０と大径工具把持爪７
５とが離れてアンロック状態になる。即ち、大径工具把
持爪７５が圧縮ばね７７の付勢力に抗して解放方向に支
点軸７６を支点に揺動することが可能になる。これによ
り、大径工具８の被把持部１５ｂを軸線方向と直交する
方向より着脱することが可能になる。

【００６７】次に、図１４乃至図１６を参照しながら、
工具マガジン４による自動工具搬送方法について説明す
る。図１４は本実施形態における工具搬送の手順を示す
フローチャート、図１５及び図１６はそれぞれ、前記フ
ローチャートに示す工程の手順の一部を示すフローチャ
ートである。

【００６８】本実施形態に係る自動工具搬送方法は、標
準工具７を工具搬送する時には、標準工具用ハンド（標
準工具把持手段）３０を選択して、標準工具７の被把持
部１５ａを着脱自在に把持する。一方、大径工具８を工
具搬送する時には、標準工具用ハンド３０に大径工具用
ハンド３３を装着して構成した大径工具把持手段３１を
選択して、大径工具８の被把持部１５ｂを着脱自在に把
持する。そして、標準工具用ハンド３０又は大径工具把
持手段３１が、標準工具７又は大径工具８を各工具ポッ
ト１２に対して着脱するようにしている。

【００６９】即ち、工具の種類によって選択された標準
工具用ハンド３０又は大径工具把持手段３１が、工具マ
ガジン４の工具ポット１２に収納された工具と工具との
間のスペースを通って工具の軸線方向に進退移動し、貯
蔵用の工具ポット１２と工具マガジン側工具交換位置Ｓ
₃ の工具ポット１２との間を移動して、標準工具７又は
大径工具８の着脱を行う。

【００７０】交換アーム５は、待機位置Ｓ₂ で待機して
いる時は、ＭＣ３の加工動作の邪魔にならないように、
加工領域外（スプラッシュガードの外方）で待機してい
る。この状態で、標準工具７又は大径工具８が取付けら
れた主軸６を主軸駆動モータにより回転駆動するととも
に、テーブル１０，コラム及び主軸頭９を、ＮＣ装置に
制御されるサーボモータとボールねじとによりＸ，Ｙ，
Ｚ軸方向に相対移動制御することにより、テーブル１０
上のワークを切削加工する。

【００７１】この加工工程の後に次工具による加工があ
る場合には、工具マガジン４の工具マガジン側工具交換
位置Ｓ₃ に工具搬送装置１４により工具搬送をし、ＡＴ
Ｃ２により次加工用の工具に自動的に工具交換する必要
がある。そこで、図１４に示すように、所望の工具Ｔｍ
ｎを工具マガジン側工具交換位置Ｓ₃ に呼び出して待機
させるべく、ＮＣ装置から工具Ｔｍｎの工具呼出し指令
が出力される（ステップ１０１）。なお、この場合の初
期条件としては、交換アーム５が待機位置Ｓ₂ にあり、
工具搬送装置１４が原位置Ｓ₄ にあり、標準工具用ハン
ド３０がストローク前端位置に位置し、また、交換アー
ム５の工具マガジン側把持部には工具（旧工具）が把持
されているものとする。

【００７２】工具Ｔｍｎの工具番号「ｍｎ」は、工具マ
ガジン部１３に収納された各工具の番号，又は各工具が
収納されている工具ポット１２の番号であり、２桁乃至
４桁の数字で表されている。工具呼出し指令により指令
工具Ｔｍｎが要求されると、交換アーム５は工具マガジ
ン側に揺動し、工具マガジン側工具交換位置Ｓ₃ の工具
ポット１２に工具を返却する。その後、工具マガジン側
工具交換位置Ｓ₃ の工具ポット１２にある工具を、工具
マガジン部１３に返却収納する必要がある。交換アーム
５は、工具返却後に待機位置Ｓ₂ に戻って待機する。

【００７３】この工具の返却収納を行うためには、ま
ず、工具搬送装置１４が現在有している現ハンドは標準
工具用ハンド３０か否かを判別する（ステップ１０
２）。工具搬送装置１４の現ハンドが標準工具用ハンド
３０である場合には、工具交換位置Ｓ₃ にある工具が標
準工具７か大径工具８かを判別することにより、現在の
標準工具用ハンド３０で把持できる工具であるか否かを
判別する（ステップ１０３）。

【００７４】ステップ１０２で、標準工具用ハンド３０
に大径工具用ハンド３３が把持された状態の時には、工
具が標準工具７か大径工具８かを判別して、現在の大径
工具用ハンド３３で工具が把持できるか否かを判別する
（ステップ１０４）。工具が標準工具７の場合には、大
径工具用ハンド３３を大径工具用ハンド収納位置Ｓ₅ に
戻すことになる（ステップ１０５）。

【００７５】図１５は、大径工具用ハンド３３を戻すス
テップ１０５の手順を示している。この場合には、昇降
用サーボモータ２６を駆動して、工具搬送装置１４を原
位置Ｓ₄ からその下方の大径工具用ハンド収納位置Ｓ₅
の前方中心位置に移動させる（ステップ２０１）。大径
工具用ハンド本体７１の中心Ｏ₂ を大径工具用ハンド収
納位置Ｓ₅ の中心位置にＸ軸方向前方位置で一致させた
状態で、第１，第２のシリンダ４３，４５を駆動して、
標準工具用ハンド３０とともに大径工具用ハンド３３を
後退させる（ステップ２０２）。大径工具用ハンド３３
を、大径工具用ハンド保持手段７０の保持体６６に係合
させて、大径工具用ハンド収納位置Ｓ₅ に収納する（ス
テップ２０３）。

【００７６】この収納動作時には、標準工具用ハンド３
０は後方のストローク端に到達するので、第３のロック
・アンロック機構８１のストッパ部材８４と移動部材８
２とが当接し、標準工具把持爪５０はロック状態からア
ンロック状態になっている。したがって、第１のロック
・アンロック機構５２と第３のロック・アンロック機構
８１とがアンロック状態になっているので、標準工具用
ハンド３０の下降動作で、被把持部７２からの離脱が可
能になっている。昇降用サーボモータ２６を駆動して工
具搬送装置１４を所定距離下降させれば、標準工具用ハ
ンド３０と大径工具用ハンド３３との係合が解除され
て、標準工具用ハンド３０は大径工具用ハンド３３から
離脱する（ステップ２０４）。

【００７７】標準工具用ハンド３０をストローク前端位
置に前進させる。その後、昇降用サーボモータ２６を駆
動し、工具搬送装置１４を上昇させてその原位置Ｓ₄ に
戻す（ステップ２０５）。こうして、大径工具用ハンド
３３をその収納位置Ｓ₅に戻す手順が終了する。

【００７８】図１４に示すように、ステップ１０３で、
現ハンドで把持できる工具が標準工具７と判断された場
合と、ステップ１０５が終了して大径工具用ハンド３３
をその収納位置Ｓ₅に戻した場合には、工具搬送装置１
４が原位置Ｓ₄ に位置していることを確認する（ステッ
プ１０６）。標準工具用ハンド３０をストローク後端位
置まで後退させたのち上方に移動させ、工具マガジン側
工具交換位置Ｓ₃ の工具ポット１２に収納されている標
準工具７の被把持部１５ａに標準工具把持部３４を係合
させて、標準工具７を把持する。この時、第１のロック
・アンロック機構５２は、内方軸５４の凹部６４に連結
棒５９が没入可能となっており、標準工具用把持爪５０
は、被把持部１５ａの挿入時に支持軸５１を支点に揺動
する（ステップ１０７）。

【００７９】次に、標準工具７を把持した状態の標準工
具用ハンド３０を前方ストローク端に前進させる。連結
棒５９が内方軸５４の斜面に係合することにより、第１
のロック・アンロック機構５２はロック状態となる。そ
の後、水平移動用サーボモータ２４及び昇降用サーボモ
ータ２６を駆動して、この標準工具７を返却すべき所定
の工具ポット１２の中心と、返却する標準工具７の中心
とが一致状態となる前方中心位置に、標準工具用ハンド
３０を移動させる。この工具ポット１２は標準工具貯蔵
部Ｂにある。

【００８０】その後、標準工具用ハンド３０の把持部中
心Ｏ₁ を工具ポット１２の中心にＸ軸方向前方位置で一
致させ、標準工具用ハンド３０をストローク後端部まで
後退させて、標準工具７を工具ポット１２に返却する。
この時、第１のロック・アンロック機構５２はアンロッ
ク状態になっている。標準工具用ハンド３０を下降させ
て、標準工具７の被把持部１５ａより離脱させ、標準工
具用ハンド３０を前進位置に移動させる（ステップ１０
８）。次いで、指令工具Ｔｍｎが標準工具７か否かを判
別する（ステップ１０９）。

【００８１】一方、ステップ１０３で、工具マガジン側
工具交換位置Ｓ₃ で待機中の工具が大径工具８のため現
ハンドで把持できないと判断した場合には、大径工具用
ハンド３３を持ってくる必要がある（ステップ１１
０）。この大径工具用ハンド３３を持ってくるステップ
１１０の手順は、図１６のフローチャートに示されてい
る。

【００８２】この場合には、まず、工具搬送装置１４を
大径工具用ハンド収納位置Ｓ₅ より所定量下方位置に移
動させる（ステップ３０１）。この時、標準工具用ハン
ド３０が、大径工具用ハンド収納位置Ｓ₅ に収納中の大
径工具用ハンド３３に干渉しないように所定距離下方の
前進位置に移動した状態で、標準工具用ハンド３０をス
トローク後端位置まで後退させたのち上方に移動させ
る。

【００８３】このストローク後端位置では、ストッパ部
材８４と移動部材８２とが当接して、大径工具用ハンド
３３の第３のロック・アンロック機構８１がアンロック
状態となっている。第１のロック・アンロック機構５２
と第３のロック・アンロック機構８１とがアンロック状
態になっているので、標準工具用ハンド３０の上方への
移動動作で、被把持部７２に挿入可能になっている（ス
テップ３０２）。

【００８４】これにより、標準工具用ハンド３０の標準
工具把持部３４が、大径工具用ハンド３３の被把持部７
２に係合して大径工具用ハンド３３を把持するので、大
径工具用ハンド３３と標準工具用ハンド３０とが一体化
する（ステップ３０３）。次いで、標準工具用ハンド３
０と大径工具用把持部３３をストローク前端位置に前進
させながら、工具搬送装置１４を原位置Ｓ₄ に戻す。

【００８５】大径工具用ハンド３３が後退位置より前方
に移動すると、ストッパ部材８４と移動部材８２とが離
れるので、第３のロック・アンロック機構８１はロック
状態となる。また、第１のロック・アンロック機構５２
もロック状態となる（ステップ３０４）。このようにし
て、大径工具用ハンド３３を持ってくる手順が終了す
る。

【００８６】図１４に示すように、ステップ１０４で現
ハンドで把持可能と判断した場合と、ステップ１１０の
手順が終了した場合には、原位置Ｓ₄ にある工具搬送装
置１４は、大径工具用ハンド３３を有しているので大径
工具８を把持できることになる。この場合には、図１０
に示すように、大径工具把持部３５の把持部中心Ｏ₃ を
原位置Ｓ₄ の中心に一致させており、標準工具用ハンド
３０は、大径工具用ハンド３３を把持していない時と比
較して、標準工具用ハンド３０の把持部中心Ｏ₁と大径
工具用ハンド３３の把持部中心Ｏ₃ との間の距離Ｌだけ
下方に位置する必要があり、この位置決めを確認する
（ステップ１１１）。

【００８７】次に、標準工具用ハンド３０と一体になっ
た大径工具用ハンド３３を、ストローク後端位置まで後
退させたのち上方に移動させれば、大径工具把持部３５
が、工具マガジン側工具交換位置Ｓ₃ で待機中の大径工
具８の被把持部１５ｂに係合してこの大径工具８を把持
する。この時、マガジンスタンド２０への移動部材７９
の当接により第２のロック・アンロック機構７８がアン
ロック状態になり、大径工具８の被把持部１５ｂが挿入
可能になる（ステップ１１２）。

【００８８】こうして、大径工具８を把持した状態の大
径工具用ハンド３３を、ストローク前端位置まで前進さ
せた後、返却する工具ポット１２の前方中心位置に移動
させる。この工具ポット１２は大径工具貯蔵部Ｃにあ
る。大径工具用ハンド３３を前進させることで、第２の
ロック・アンロック機構７８がロック状態となる。そし
て、把持部中心Ｏ₃ と工具ポット１２の中心とをＸ軸方
向前方位置で一致させた状態で、大径工具用ハンド３３
をストローク後端位置まで後退させれば、大径工具８は
工具ポット１２に返却される。

【００８９】この時、第１，第２のロック・アンロック
機構５２，７８はアンロック状態になるが、第３のロッ
ク・アンロック機構８１はロック状態を維持する。した
がって、標準工具用ハンド３０と大径工具用ハンド３３
は一体を保ち、大径工具用ハンド３３で把持していた大
径工具８から離脱可能になる。工具ポット１２に大径工
具８を返却した後の大径工具用ハンド３３は、標準工具
用ハンド３０とともに所定量下方に移動して大径工具８
から離れた後、ストローク前端位置まで前進する（ステ
ップ１１３）。

【００９０】大径工具貯蔵部Ｃでは、貯蔵中の大径工具
８の工具径が大きく且つ工具間のピッチも大きいが、大
径工具用ハンド３３の把持部中心Ｏ₃ に対して、標準工
具用ハンド３０の把持部中心Ｏ₁ が距離Ｌだけさらに離
れた位置にある。これにより、大径工具用ハンド３３及
び標準工具用ハンド３０は、貯蔵中の大径工具８に干渉
することなく、工具と工具の間のスペースを前後方向に
スムーズに移動できる。

【００９１】次いで、指令工具Ｔｍｎが大径工具か否か
を判別し（ステップ１１４）、指令工具Ｔｍｎが標準工
具７の場合には、大径工具用ハンド３３を大径工具用ハ
ンド収納位置Ｓ₅ に戻す（ステップ１１５）。ステップ
１１５では、工具搬送装置１４を大径工具用ハンド収納
位置Ｓ₅ に移動させた後、前記ステップ１０５と同じ手
順（即ち、図１５に示す手順）を行えば、大径工具用ハ
ンド３３は大径工具用ハンド収納位置Ｓ₅ に戻り、標準
工具用ハンド３０は原位置Ｓ₄ に戻る。

【００９２】ステップ１０９で、指令工具Ｔｍｎが大径
工具８と判断された場合には、大径工具用ハンド３３を
持ってくることになる（ステップ１１６）。この場合
は、工具搬送装置１４が大径工具用ハンド収納位置Ｓ₅
に移動し、その後は、ステップ１１０と同じ手順（即
ち、図１６に示す手順）を行えば、標準工具用ハンド３
０と大径工具用ハンド３３とを有する工具搬送装置１４
は、原位置Ｓ₄ に戻る。

【００９３】一方、ステップ１０９で、指令工具Ｔｍｎ
が標準工具と判断された場合，及びステップ１１５の手
順が終了した後には、標準工具用ハンド３０を有する工
具搬送装置１４を、貯蔵中の指令工具Ｔｍｎの前方であ
って、この指令工具Ｔｍｎの中心より把持中心Ｏ₁ が所
定量下方の位置である前方位置に移動させる。この時、
指令工具Ｔｍｎの下方位置の標準工具７と標準工具用ハ
ンド３０とが干渉しないような位置（図７の二点鎖線で
示した位置）に、標準工具用ハンド３０が移動している
（ステップ１１６ａ）。

【００９４】次に、標準工具用ハンド３０をストローク
後端位置まで後退させると、後端位置で第１のロック・
アンロック機構５２がロック状態からアンロック状態に
なる。標準工具用ハンド３３を上方に移動させ、貯蔵中
の標準工具７の被把持部１５ａに標準工具把持部３４を
係合させて、指令工具Ｔｍｎを把持する（図７の実線で
示した状態）（ステップ１１７）。そして、標準工具用
ハンド３０をストローク前端位置まで前進させる。この
前進移動動作で、第１のロック・アンロック機構５２が
ロック状態になる（ステップ１１８）。

【００９５】次いで、工具搬送装置１４を工具マガジン
側工具交換位置Ｓ₃ の前方中心位置に移動させる。把持
部中心Ｏ₁ と工具交換位置Ｓ₃ の工具ポット１２の中心
とをＸ軸方向前方位置で一致させて、標準工具用ハンド
３０をストローク後端位置まで後退させれば、第１のロ
ック・アンロック機構５２はアンロック状態となる。こ
れにより、指令工具Ｔｍｎ（標準工具７）は、工具マガ
ジン側工具交換位置Ｓ₃ の工具ポット１２に装着されて
待機する（ステップ１１９）。次に、工具搬送装置１４
を下方に移動させて原位置Ｓ₄ に戻す（ステップ１２
０）。

【００９６】一方、ステップ１１４で、指令工具Ｔｍｎ
が大径工具８の場合と、ステップ１１６が終了した場合
には、貯蔵中の指令工具Ｔｍｎ（即ち、大径工具８）の
前方であって、工具中心より把持部中心Ｏ₃ が所定量下
方位置である前方位置に工具搬送装置１４が移動する
（ステップ１２１）。次いで、標準工具用ハンド３０に
把持されて一体になった大径工具用ハンド３３をストロ
ーク後端位置まで後退させれば、第１，第２のロック・
アンロック機構５２，７８はアンロック状態になる。そ
して、大径工具用ハンド３３を上方に移動させ、貯蔵中
の大径工具８の被把持部１５ｂに大径工具把持部３５を
係合させて、大径工具８を把持する（ステップ１２
２）。

【００９７】その後、大径工具用ハンド３３をストロー
ク前端位置まで前進させると、第１，第２のロック・ア
ンロック機構５２，７８はロック状態に戻る（ステップ
１２３）。工具搬送装置１４を工具マガジン側工具交換
位置Ｓ₃ の前方中心位置に移動させる。把持部中心Ｏ₃
を、この工具マガジン側工具交換位置Ｓ₃ の工具ポット
１２の中心にＸ軸方向前方位置で一致させ、大径工具用
ハンド３３をストローク後端位置まで後退させる。する
と、後端位置で第１，第２のロック・アンロック機構５
２，７８がアンロック状態となるので、大径工具８は工
具ポット１２に装着される。

【００９８】この時、第３のロック・アンロック機構８
１はロック状態を維持しているので、大径工具用ハンド
３３と標準工具用ハンド３０が一体を保って、大径工具
用ハンド３３と被把持部１５ｂとが離脱する（ステップ
１２４）。その後、ステップ１２０に移行し、工具搬送
装置１４を下方に移動させる。ハンドを前進させたのち
原位置Ｓ₄ に戻す。

【００９９】最後に、待機位置Ｓ₂ に待機している交換
アーム５が、工具マガジン側工具交換位置Ｓ₃ に収納さ
れている指令工具Ｔｍｎ（標準工具７又は大径工具８）
を把持する。その後、駆動手段と揺動手段（図示せず）
で、交換アーム５を工具マガジン側工具交換位置Ｓ₃ か
ら待機位置Ｓ₂ に揺動させることにより、工具呼出し指
令の実行が終了する（ステップ１２５）。こうして指令
工具Ｔｍｎが交換アーム５に把持されて待機位置Ｓ₂ に
待機すれば、工具呼出し指令による動作が完了する。

【０１００】次に、工具交換指令Ｍ０６が出力される
と、待機位置Ｓ₂ に待機している交換アーム５を主軸側
工具交換位置Ｓ₁ に揺動させる。その後、交換アーム５
に把持された新工具と、主軸６に装着されている旧工具
との工具交換が、主軸側工具交換位置Ｓ₁ で実行され
る。

【０１０１】上述のように、標準工具７と大径工具８と
を収納するための複数の工具ポット１２がマトリックス
状に配列され、貯蔵された標準工具７，大径工具８を前
方に抜き出して工具搬送するタイプのマトリックス型工
具マガジンにおいて、標準工具７と大径工具８を把持す
るハンドが一種類の場合には、標準工具７を工具搬送す
る時に、貯蔵中の標準工具７にハンドが干渉しないため
には、標準工具７の工具ピッチを大径工具８の工具ピッ
チと同じにする必要がある。ところが、これでは標準工
具７の工具間ピッチが大きくなってしまうので、工具の
収納密度が低下して工具マガジンが大型化し、収納可能
工具数を増やすことも難しい。

【０１０２】これに対して、本発明では、標準工具７を
把持するための標準工具把持手段と、大径工具８を把持
するための大径工具把持手段３１とを選択的に使用でき
るようにしている。そのために、工具マガジン４の工具
搬送装置１４に、標準工具用ハンド３０と大径工具用ハ
ンド３３とを設けている。そして、標準工具７を工具搬
送する時には標準工具用ハンド３０を単独で使用し、マ
トリックス状に配列された標準工具７と標準工具７との
間のスペースを貯蔵工具の軸線方向に進退移動可能な標
準工具用ハンド３０で標準工具７を把持して搬送する。

【０１０３】一方、大径工具８を工具搬送する時には、
大径工具用ハンド３３を呼び出してこれを標準工具用ハ
ンド３０の把持部３４に着脱自在に係合させて一体化す
ることにより、大径工具把持手段３１を構成している。
この状態では、標準工具７を把持する時の把持部中心Ｏ
₁ に対して、大径工具８を把持する時の把持部中心Ｏ₃
が距離Ｌだけオフセットされる。そして、標準工具用ハ
ンド３０と大径工具用ハンド３３とが一体になった状態
で、大径工具用ハンド３３の大径工具把持部３５で大径
工具８の被把持部１５ｂを着脱自在に把持し、マトリッ
クス状に配列された大径工具８と大径工具８との間のス
ペースを貯蔵工具の軸線方向に進退移動して大径工具８
を搬送する。

【０１０４】このように、標準工具７の時には標準工具
用ハンド３０を単独で使用し、大径工具８の時には標準
工具用ハンド３０と大径工具用ハンド３３とを一体化さ
せて使用するので、標準工具７は小さなピッチで，大径
工具８は大きなピッチで、それぞれマトリックス状に配
列することができる。したがって、標準工具７の高収納
密度化ができ、工具マガジン４の全体を小型化できると
ともに収納可能工具数が増加する。例えば、マトリック
ス型工具マガジンに同一本数の工具を貯蔵する場合に
は、本発明では、工具マガジン４のサイズを従来より約
３０％小型化することも可能である。

【０１０５】本発明では、従来から一般的に使用されて
いる交換アーム５やその駆動手段及び揺動手段等を、特
殊な構造にしなくともそのまま適用することができるの
で好都合である。また、工具搬送装置１４を設置するた
めのスペース的な制約がなく、貯蔵する標準工具７，大
径工具８の長さにも制限が少ない。さらに、工具搬送装
置１４の運転管理や点検修理等が工具マガジン４の前方
側からできるので、メンテナンス作業が容易になる。

【０１０６】図１７は本発明の他の実施形態を示す概略
構成図である。この場合には、標準工具把持手段として
の標準工具用ハンド９０と大径工具把持手段としての大
径工具用ハンド９１とを別体にしている。そして、標準
工具用ハンド３０が取付けられていた前記進退移動手段
３２の後部位置（即ち、第１，第２の軸部材４６，４７
の後端部４６ａ，４７ａ）に、着脱自在に且つ交換可能
に取付けている。また、標準工具用ハンド９０の工具把
持部９０ａと、大径工具用ハンド９１の工具把持部９１
ａには、ロック・アンロック機構を有する把持爪９０
ｂ，９１ｂがそれぞれ設けられている。

【０１０７】この場合には、把持する標準工具７，大径
工具８の種類に合わせて標準工具用ハンド９０と大径工
具用ハンド９１を選択して取り替える作業は必要である
が、ハンドの構造が極めて簡単になる。例えば、大径工
具８の本数が少なくてハンドの取り替え回数が少ない場
合等に本実施形態は有効である。

【０１０８】図１８は更に他の実施形態を示す概略構成
図である。図１８中の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞ
れ、標準工具把持手段と大径工具把持手段とを一体化し
た外形図，図１８（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図，図１８
（Ａ）の平面図である。この場合には、標準工具把持手
段９８と大径工具把持手段９９とを一体化した本体９６
が、中心軸９７を中心に矢印Ｊに示すように揺動できる
ようにしている。本体９６は、前後方向に進退移動動作
する進退移動手段９６ａに設けられている。

【０１０９】標準工具把持手段９８の把持部即ち標準工
具用把持部９８ａと、大径工具把持手段９９の把持部即
ち大径工具用把持部９９ａとが、異なる方向を向くよう
に設けられている。把持部９８ａ，９９ａには、ロック
・アンロック機構を有する把持爪９８ｂ，９９ｂがそれ
ぞれ設けられている。工具把持手段９８，９９は、本体
９６に対して９０度の角度をもってＬ字状に突出形成さ
れている。なお、工具把持手段９８，９９のなす角度
は、９０度以外の角度であってもよい。

【０１１０】そして、工具搬送すべき標準工具７，大径
工具８の種類に対応させて、本体９６を中心軸９７まわ
りに揺動させることにより、各把持部９８ａ，９９ａを
選択的に割り出して使用できるようにしている。大径工
具８を把持する時には、標準工具把持手段９８は、本体
９６に形成された収納部９６ｂ内に収納可能になってい
る。したがって、この場合には、標準工具把持手段９８
と大径工具把持手段９９が本体９６に一体化しているの
で、標準工具把持手段と大径工具把持手段とを取り替え
る作業が不要になり、作業性が向上する。

【０１１１】図１９は更に他の実施形態を示す概略構成
図である。この場合には、標準工具把持手段と大径工具
把持手段とを一体化して、板状の本体９５が中心軸９４
を中心に矢印Ｊに示すように揺動できるようにしてい
る。標準工具把持手段の把持部即ち標準工具用把持部９
２と、大径工具把持手段の把持部即ち大径工具用把持部
９３とが異なる方向を向くように設けられている。

【０１１２】把持部９２，９３は、Ｌ字状の本体９５の
各先端部に９０度の角度をもって形成されている。な
お、把持部９２，９３のなす角度は、９０度以外例えば
１８０度等であってもよい。把持部９２，９３には、ロ
ック・アンロック機構を有する把持爪９２ａ，９３ａが
それぞれ設けられている。

【０１１３】そして、工具搬送すべき標準工具７，大径
工具８の種類に対応させて、本体９５を中心軸９４まわ
りに揺動させることにより、各把持部９２，９３を選択
的に割り出して使用できるようにしている。したがっ
て、この場合には、標準工具把持手段と大径工具把持手
段が本体９５に一体化しているので、標準工具把持手段
と大径工具把持手段とを取り替える作業が不要になり、
作業性が向上する。

【０１１４】図１７乃至図１９に示す各実施形態におい
ても、図１乃至図１６に示す前記実施形態と同様の効果
を奏し、従来提案されたマトリックス型工具マガジンと
比べて工具マガジン全体をコンパクトで簡単な構造にす
ることができる。本発明によれば、従来のようなツール
ラック移動装置など大がかりな装置を設ける必要がない
ので、工具マガジン全体がコンパクトで簡単な構成にな
る。

【０１１５】前記各実施形態では、工具の種類が標準工
具７と大径工具８の二種類の場合を示したが、各工具の
ツールシャンクと被把持部が同一であれば、貯蔵する工
具は三種類以上であってもよい。また、工具搬送装置
は、工具収納手段としての各工具ポットと工具マガジン
側工具交換位置の工具ポットとの間で工具を搬送してい
るが、各工具ポットと中間搬送部材との間で工具を搬送
する場合でもよく、各工具ポットと主軸との間で工具を
直接搬送する場合であってもよい。特に、工具マガジン
と主軸とが同一平面にある場合や、平行な平面にある場
合等には、工具ポットと主軸との間で工具を直接搬送す
る方法は有効である。更に、工具はＪＩＳＢ６３３９で
規定されているツールシャンクとプルスタッドを有する
ものを示したが、ＨＳＫ（ホローツールシャンク）タイ
プの工具であってもよい。なお、各図中同一符号は同一
又は相当部分を示す。

【０１１６】

【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、通
常の標準工具の他に大径工具を収納できるマトリックス
型工具マガジンにおける工具の高収納密度化を実現し
て、マトリックス型工具マガジンを小型化し且つ収納可
能工具数を増やすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１乃至図１６は本発明の実施形態の一例を示
す図で、図１は工作機械のマトリックス型工具マガジン
の正面図である。

【図２】図１のマトリックス型工具マガジンの平面図で
ある。

【図３】前記マトリックス型工具マガジンの工具搬送装
置の拡大正面図である。

【図４】図３に示す工具搬送装置の平面断面図である。

【図５】前記工具搬送装置の一部拡大正面図である。

【図６】図５のVI−VI線断面図である。

【図７】前記工具搬送装置の標準工具把持手段の内部構
造図である。

【図８】図７のVIII−VIII線平面断面図である。

【図９】図７のIX−IX線拡大断面図である。

【図１０】標準工具用ハンドと大径工具用ハンドとを一
体化した状態の正面図である。

【図１１】図１０のXI−XI線矢視図である。

【図１２】図１０のXII−XII線断面図である。

【図１３】図１０のXIII−XIII線断面図である。

【図１４】本実施形態における自動工具搬送の手順を示
すフローチャートである。

【図１５】大径工具用ハンドを戻す手順を示すフローチ
ャートである。

【図１６】大径工具用ハンドを持ってくる手順を示すフ
ローチャートである。

【図１７】本発明の他の実施形態を示す概略構成図であ
る。

【図１８】本発明の更に他の実施形態を示す概略構成図
である。

【図１９】本発明の更に他の実施形態を示す概略構成図
である。

【符号の説明】

３ マシニングセンタ（工作機械） ４ マトリックス型工具マガジン ６ 主軸 ７ 標準工具 ８ 大径工具 １２ 工具ポット １３ 工具マガジン部 １４ 工具搬送装置 １５ａ 標準工具の被把持部 １５ｂ 大径工具の被把持部 ３０，９０ 標準工具用ハンド（標準工具把持手段） ３１ 大径工具把持手段 ３２，９６ａ 進退移動手段 ３３ 大径工具用ハンド ３４ 標準工具把持部 ３５ 大径工具把持部 ５２ 第１のロック・アンロック機構（ロック・アン
ロック手段） ７０ 大径工具用ハンド保持手段 ７２ 大径工具用ハンドの被把持部 ８１ 第３のロック・アンロック機構（ロック・アン
ロック手段） ９１ 大径工具用ハンド（大径工具把持手段） ９２ 標準工具用把持部（標準工具把持手段） ９３ 大径工具用把持部（大径工具把持手段） ９８ 標準工具把持手段 ９８ａ 標準工具用把持部 ９９ 大径工具把持手段 ９９ａ 大径工具用把持部 Ｓ₃ 工具マガジン側の工具交換位置（所定の工具交
換位置）

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具径が所定の径より小さい標準工具
   と、工具径が前記所定の径より大きい大径工具とを収納
   するための複数の工具収納手段がマトリックス状に配列
   された工作機械のマトリックス型工具マガジンにおける
   工具搬送方法であって、 前記標準工具を工具搬送する時には、前記標準工具の配
   列に対応する形状を有する標準工具把持手段を選択して
   前記標準工具の被把持部を着脱自在に把持し、 前記大径工具を工具搬送する時には、前記大径工具の配
   列に対応する形状を有する大径工具把持手段を選択して
   前記大径工具の被把持部を着脱自在に把持し、 前記標準工具把持手段及び前記大径工具把持手段のいず
   れか一方が、前記標準工具及び前記大径工具のいずれか
   一方を前記工具収納手段に対して着脱することを特徴と
   するマトリックス型工具マガジンの工具搬送方法。
2. 【請求項２】 工具搬送すべき工具の種類によって選択
   された前記標準工具把持手段及び前記大径工具把持手段
   のいずれか一方を、前記工具マガジンの前記工具収納手
   段に収納された前記工具の軸線方向に進退移動させ、前
   記標準工具及び前記大径工具のいずれか一方を前記工具
   収納手段に対して着脱することを特徴とする請求項１に
   記載のマトリックス型工具マガジンの工具搬送方法。
3. 【請求項３】 前記大径工具を工具搬送する時には、前
   記標準工具把持手段の標準工具把持部に大径工具用ハン
   ドを着脱自在に係合させて前記大径工具把持手段を構成
   した後、前記大径工具用ハンドの大径工具把持部で前記
   大径工具の前記被把持部を着脱自在に把持することを特
   徴とする請求項１又は２に記載のマトリックス型工具マ
   ガジンの工具搬送方法。
4. 【請求項４】 工具径が所定の径より小さい標準工具
   と、工具径が前記所定の径より大きい大径工具とを収納
   するための複数の工具収納手段がマトリックス状に配列
   された工具マガジン部と、 この工具マガジン部の前記工具収納手段に収納された前
   記標準工具及び前記大径工具の軸線方向前方側に設けら
   れ、前記標準工具及び前記大径工具のいずれか一方の被
   把持部を把持して所望の位置に搬送する工具搬送装置と
   を備え、 この工具搬送装置は、 前記標準工具の配列に対応する形状を有するとともに前
   記標準工具の前記被把持部を着脱自在に把持する標準工
   具把持手段と、 前記大径工具の配列に対応する形状を有するとともに前
   記大径工具の前記被把持部を着脱自在に把持する大径工
   具把持手段とを備えたことを特徴とするマトリックス型
   工具マガジン。
5. 【請求項５】 前記工具搬送装置は、工具搬送すべき前
   記工具の種類に対応して選択された前記標準工具把持手
   段及び前記大径工具把持手段のいずれか一方を、前記工
   具収納手段に対して前記工具を着脱させるために、前記
   工具収納手段に収納された前記工具の軸線方向に進退移
   動させる進退移動手段を備えたことを特徴とする請求項
   ４に記載のマトリックス型工具マガジン。
6. 【請求項６】 前記大径工具把持手段は、前記大径工具
   の前記被把持部を着脱自在に把持する大径工具用ハンド
   の被把持部を、前記標準工具把持手段の標準工具把持部
   に着脱自在に係合させることにより構成されることを特
   徴とする請求項４又は５に記載のマトリックス型工具マ
   ガジン。
7. 【請求項７】 前記大径工具用ハンドが前記標準工具把
   持手段の標準工具把持部に係合されていない時、前記工
   具マガジン部の所定の大径工具用ハンド収納位置に前記
   大径工具用ハンドを収納保持させる大径工具用ハンド保
   持手段を、前記工具マガジン部に設けたことを特徴とす
   る請求項６に記載のマトリックス型工具マガジン。
8. 【請求項８】 前記標準工具把持手段と前記大径工具用
   ハンドとの間には、前記工具マガジン部の所定の前記大
   径工具用ハンド収納位置で、前記大径工具用ハンドの前
   記被把持部を前記標準工具把持手段の前記標準工具把持
   部に着脱する時にアンロック状態となり、その他の時に
   はロック状態となるロック・アンロック手段が設けられ
   ていることを特徴とする請求項６又は７に記載のマトリ
   ックス型工具マガジン。
9. 【請求項９】 前記標準工具把持手段と前記大径工具把
   持手段とを別体にするとともに、前記進退移動手段の後
   部位置に着脱自在に且つ交換可能に取付けたことを特徴
   とする請求項５に記載のマトリックス型工具マガジン。
10. 【請求項１０】 前記標準工具把持手段と前記大径工具
    把持手段とを一体化して揺動可能にするとともにそれぞ
    れの前記工具把持手段の把持部を異なる方向に向け、 工具搬送すべき前記工具の種類に対応させて前記各工具
    把持手段の前記各把持部を選択的に割り出して使用する
    ことを特徴とする請求項４又は５に記載のマトリックス
    型工具マガジン。