JPH10118871A - 工作機械の自動工具交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な機械的手段を用いて制御装置を簡略化
すると共に、制御信号処理時間も要しない確実な作動を
効率よく行う自動工具交換装置を提供する。 【解決手段】 工作機械の自動工具交換装置の工具マガ
ジン６においては、工具を夫々保持して搬送路を移動
し、且つ位置決め可能に列設された複数の工具保持部及
び工具保持部の搬送路に面した工具交換ステーション７
を具備し、工具交換ステーションには、主軸側方向に向
って往復移動自在であり、且つ工具把持手段９６ａ，ｂ
を備え、搬送路の交換位置にある工具保持部と工具マガ
ジン隣接した工具交換アーム部８との間における工具Ｔ
の受取り・受渡しを行う工具移動体９が設けられ、工具
移動体の工具把持手段の開閉及び工具移動体の移動駆動
は、主軸の工具交換アーム部に対する接近・離脱作動に
より工具交換ステーション・工具移動体に内蔵されたラ
ック・ピニオン機構を介して行うようになっている。

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、工作機械の自動
工具交換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術の自動工具交換装置において
は、主軸に装着された工具と平行軸線関係にある工具を
夫々保持した多数の工具保持部が列設され且つ移動する
工具マガジンにおける工具交換ステーションと主軸との
間に主軸と平行軸線回りに回動すると共に同軸方向に進
退する工具交換アームが設けられている。工具交換は各
部の作動を確認する夫々のセンサが設けられ、それの検
知信号により次のプロセスがシーケンス的に行われる。

【０００３】１．次に使用する新しい工具の保持部が工
具交換ステーションに位置するように移動される。 ２．主軸が工具交換アームに近接するように軸直角方向
に交換位置まで移動し、工具マガジンの工具交換ステー
ションに位置する新しい工具の保持部が交換位置まで押
し出される（センサ確認）。

【０００４】３．工具交換アームの原位置からの回動に
より交換位置の主軸に装着された使用済の工具のシャン
ク部の環状溝が工具交換アームの一端の把持爪に把持さ
れると共に、交換位置の工具マガジンの保持部に保持さ
れた新しい工具のシャンク部の環状溝が工具交換アーム
の他一端の把持爪に把持される（センサ確認）。 ４．主軸において、使用済の工具の把持が解放された後
（センサ確認）、工具交換アームは、軸線方向に移動す
ることにより、使用済の工具を主軸から取り出すと共
に、新しい工具を交換位置の工具マガジンの保持部から
取り出す。

【０００５】５．工具交換アームは１８０度回動し、新
しい工具は、主軸と同軸線位置に、使用済の工具は、交
換位置の工具マガジンの空の保持部と同軸線位置に、夫
々旋回する。 ６．工具交換アームは前記３と逆方向に移動することに
より、新しい工具は、主軸に嵌挿されるとともに、使用
済の工具は、空の保持部に保持される。

【０００６】７．主軸は新しい工具を把持する（センサ
確認）と共に、工具交換アームは回動し、両工具から離
れ、原位置に戻る（センサ確認）。 ８．新しい工具を把持した主軸は原位置に戻り、使用済
の工具を保持した保持部は、工具マガジンの工具交換ス
テーションに戻る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の技術の自
動工具交換装置においては、上記の工具交換プロセス
は、各部の各作動が順次センサにより確認されてシーケ
ンス的に行われているので、センサ等を含めて制御装置
が複雑であり、その制御信号処理時間も要する。このこ
とは、装置の保守点検や装置のコストの点で不利であ
り、作業効率も悪くする。この発明は、簡単な機械的手
段を用いて制御装置を簡略化すると共に、制御信号処理
時間も要しない確実な作動を効率よく行う自動工具交換
装置を提供すること目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の工作機械の自
動工具交換装置は、主軸に装着された工具と平行軸線関
係になり得る工具を夫々保持して搬送路を移動し、且つ
位置決め可能に列設された複数の工具保持部及び工具保
持部の搬送路に面した工具交換ステーションを具備した
工具マガジン並びに工具マガジンの工具交換ステーショ
ンと少なくとも工具交換ステーションに対して近接離隔
するよう送り駆動される主軸との間に、主軸と平行軸線
回りに主軸及び工具移動体の接近・離脱により工具が着
脱される一対の工具把持部が主軸と平行軸線回りの旋回
と同軸線方向の進退とを行う工具交換アーム部が設置さ
れている。

【０００９】そして、工具交換ステーションには、主軸
側方向に向って往復移動自在であり、且つ工具把持手段
を備えた工具移動体及び該工具移動体を移動させる工具
移動体駆動機構が設けられ、該工具移動体駆動機構は、
主軸側方向に向って出入自在であり、主軸側方向に突出
するよう付勢されており、且つ主軸側に設けられた当接
部が当接し得る作動棒、該作動棒と結合した第１ラック
及び第１ラックが噛み合う回転自在の第１ピニオン、第
１ピニオンと噛み合い且つ主軸側方向先端側に工具移動
体が係合した往復移動自在の第２ラックから構成されて
いる。

【００１０】前記工具移動体における工具把持手段は、
第２ラックと結合された第３ラックと、第３ラックと平
行に滑動自在である第４ラック及び第３ラックと第４ラ
ックとに挟まれて両者に噛み合う回転自在の第２ピニオ
ン、第３ラック及び第４ラックの夫々に取り付けられた
工具把持部材、並びに工具把持部材が把持作動する方向
に第３ラック及び第４ラックが対向変位するように付勢
する付勢手段から構成されている。

【００１１】更に、工具マガジンの主軸側には、主軸に
おける引張棒作動用の出入自在の作動棒が当接し得る当
接部が設けられており、工具移動体駆動機構の作業棒及
び主軸の引張棒作動用作動棒が対応する当接部に当接し
得る位置調接手段を備えている。上記の工作機械の自動
工具交換装置は、通常の数値制御装置による制御で作動
される。

【００１２】一つの工具による加工工程が終り、主軸
は、原位置に戻る。そして使用済の工具と次の加工工程
に使用する新しい工具との工具交換工程になる。その
時、既に、工具交換ステーションにおいては、作動棒
は、先端が主軸側の当接部が当接していないので、前進
位置に付勢されており、ラック・ピニオン機構を介して
工具移動体は、後退位置になっている。

【００１３】その状態では、先ず、工具移動体が工具マ
ガジンの搬送路の工具保持部上の位置となっているが、
作動棒は、前進するよう付勢されているので、その付勢
は、工具移動体のラック・ピニオン機構を介して工具把
持部材を開放状態にするので、工具把持部材間を搬送路
を移動する工具保持部に保持された工具が通過し得るよ
うになっている。

【００１４】そして、所望の新しい工具Ｔを把持した工
具保持部は、工具交換ステーションに対応した位置に停
止している。即ち、所望の新しい工具が工具移動体の開
放した状態の工具把持部材間に位置している。勿論、工
具交換アーム部においては、一対の工具把持部は上昇位
置にあり、一方がが主軸の方に、他方の工具把持部が工
具交換ステーションの方に夫々向くような回動位置にあ
る。

【００１５】主軸が工具交換アーム部に向って接近する
と、使用済の工具は、一方の工具把持部に把持される至
り、主軸は停止する。この間、主軸の工具マガジンに向
う接近において、主軸の作動棒は、工具マガジン側の当
接部に当接して押込まれる。すると作動棒の作動によ
り、主軸が工具を解放するように引張棒が作動される。

【００１６】他方、主軸の工具交換アーム部に向っての
接近において、主軸の当接部が工具交換ステーションに
おける作動棒に当接して、作動棒は、押し込まれ、ラッ
ク・ピニオン機構を介して工具移動体に対して第３ラッ
クが前進し、更に第２ピニオンを介して第４ラックが後
退し、その結果、一対の工具把持部材は、所望の新しい
工具を把持する。

【００１７】これで、第３ラックは、工具移動体内で固
定状態となるので、作動棒、即ち第１ラックの後退によ
る第２ラックの前進は、工具移動体の前進となる。即
ち、新しい工具は、工具移動体により搬送され、工具交
換アーム部に向って接近すると、新しい工具は、他方の
工具把持部に把持されるに至る。工具交換アーム部にお
いて、一対の工具把持部が主軸と平行軸線方向に下降す
ると、主軸からは、既に解放されている使用済工具が下
方に抜き出されると共に、工具移動体に把持されている
新しい工具は下方に引き抜かれる。

【００１８】そして、工具交換アーム部が１８０度割出
し回動する。すると、一方の工具把持部に把持された新
しい工具は、主軸と同軸線関係に位置し、他方の工具把
持部に把持された使用済工具は、工具移動体に対応する
位置に位置する。工具交換アーム部の一対の工具把持部
が主軸と平行軸線方向に上昇すると、新しい工具は、主
軸に嵌挿されると共に、使用済工具が工具移動体の工具
把持部材に把持される。主軸は、工具交換アーム部から
離れて原位置に戻ると、新しい工具は、工具把持部から
解放される。

【００１９】この間、主軸が工具交換位置から離れる際
に主軸の作動棒は、工具マガジンにおける当接部から離
れるので、付勢されて突出する。すると作動棒の作動に
より、主軸が工具を把持するように引張棒が作動される
結果、新しい工具は、主軸に装着される。

【００２０】上記の主軸の工具交換アーム部、即ち工具
交換ステーションから離れる原位置への戻りにおいて、
主軸の当接部が工具交換ステーションにおける作動棒の
先端から離れ、作動棒は、突出するように付勢され、ラ
ック・ピニオン機構を介して第２ラックが後退する。す
ると、工具把持部材により工具を把持した状態の工具移
動体は、作動棒、即ち第１ラックの前進による第２ラッ
クの後退と共に後退する。即ち、使用済の工具は、工具
移動体により搬送され、工具交換アーム部の工具把持部
から解放される。

【００２１】更に、工具移動体の後退が進み、工具移動
体により搬送される使用済工具は、工具マガジンの空に
なっている工具保持部により把持され、工具移動体は停
止する。その後も、作動棒の付勢による前進が続き、そ
の前進は、ラック・ピニオン機構を介して、工具移動体
の両工具把持部材は開いて、使用済工具を解放する。そ
の状態では、既述のように両工具把持部材間を工具保持
部に保持された工具が通過し得る。

【００２２】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態における工
作機械の自動工具交換装置を図面に従って説明する。な
お、以下の説明における上下左右方向は、図７及び図９
における方向である。

【００２３】図１に示すように、自動工具交換装置を具
備した工作機械において、ベース１上の後方の案内面上
を左右送りされる往復台２に載置され前後送りされるコ
ラム３にの前面に上下送りが与えられる主軸頭４が設け
られ、更に、ベース１上には、往復台２の前側に工作物
が載置されるテーブル５が設けられている。又、ベース
１上、テーブル５の右方には、工具マガジン６が設置さ
れ、工具マガジン６の主軸頭４に面する位置の工具交換
ステーション７とテーブル５との間には工具交換アーム
部８が設置されている。

【００２４】図２に示すように、主軸頭４には、下向き
の主軸ハウジング４１に回転自在に支承されると共に駆
動モータにより回転駆動される主軸４２が設けられてい
る。主軸４２は、下端に工具Ｔを装着し、主軸４２内で
プルスタッドＰを把持する工具クランプ用ボール（また
は「工具把持用ボール」という）４３を下端にもち、ば
ね４４で上方に変位付勢される引張棒４５を備えてい
る。主軸頭４内には、引張棒４５をばね４４のばね力に
抗して工具クランプ用ボール４３を解放するように下方
に押圧する機構が設けられている。

【００２５】引張棒押圧機構は、図３及び図４に示すよ
うに、主軸頭４の工具マガジン側の側面には、工具マガ
ジン側に対して出入自在の作動棒４６が設けられ、主軸
頭４内の作動棒４６の後端と主軸頭４の内壁面との間に
嵌挿された圧縮コイルばね４７により突出付勢されてい
る。そして作動棒４６に取り付けられたカム４８に係合
し、ばね力で付勢された回動アーム４９は、カム４８の
往復動により、往復回動するようになっており、更に回
動アーム４９に上端部のピンが係合している引張棒４５
は、回動アーム４９の往復回動によりばね４４のばね力
に抗して下方に押圧されたり（工具ＴのプルスタッドＰ
に対する解放・押出し）、ばね４４のばね力による上方
後退（工具ＴのプルスタッドＰに対する把持・引張り）
が許されたりするようになっている。

【００２６】主軸頭４が工具マガジン６から遠去かって
いる場合（例えば工作機械の加工工程中）即ち、作動棒
４６が工具マガジン６の固定突起部（先端位置調節用ボ
ルト）（後出）から離れている場合には、作動棒４６は
圧縮コイルばね４７により外方に突出した前進位置とな
り、カム４８は、引張棒４５のばね４４による上方後退
を許すような位置になる。

【００２７】工具交換時に、主軸頭４が工具交換アーム
部８に接近する際、即ち工具マガジン６に接近する際、
作動棒４６は、工具マガジン６の固定突起部（先端位置
調節用ボルト）（後出）に当接して圧縮コイルばね４７
のばね力に抗して押圧され、主軸頭４が工具交換位置に
移動した時には、作動棒４６は、内方に後退した後退位
置になり、カム４８は、引張棒４５をばね４４のばね力
に抗して下方前進させるような位置になる。

【００２８】工具マガジン６においては、図５に示すよ
うに工具マガジン取付台６１に水平面上を回動駆動され
る無端チェーン６２が設けられ、無端チェーン６２に
は、外方に向って突出して一対の把持爪６３，６３から
成る工具保持部６４が等間隔で取り付けられている。対
となった把持爪６３，６３は、互に先端が近接する方向
に枢動するように圧縮コイルばねのばね力をもって付勢
されおり、先端が対向した開口に対して半径方向に工具
Ｔのテーパシャンク部Ｓの基部の環状溝部Ｒが出入押圧
されることにより、環状溝部Ｒ、即ち工具Ｔを把持した
り、解放したりする。

【００２９】工具マガジン６において、把持爪６３，６
３に把持されて貯蔵されている工具Ｔは、上向きになっ
ているテーパシャンク部Ｓが保護キャップ１０（図７参
照）が被せられており、保護キャップ１０の上底には、
プルスタッドＰが挿入される孔１１が穿設され、孔１１
の内周面には、プシルスタッドＰの凹部に係合する複数
の止めボール１２が圧縮コイルばね１３により半径方向
に内周面から突出するように円周等配に設けられてい
る。従って、保護キャップ１０は、止めボール１２とプ
ルスタッドＰとの弾性的係合で結合されている。

【００３０】工具マガジン取付台６１の主軸頭側の側面
には、先端に先端位置調節用ボルト６５を備えた固定突
起部６６が、工具マガジン側に向って出入自在の主軸頭
４の作動棒４６に当接し得るように同軸線関係に設けら
れている（図４参照）。図６、図８及び図９に示すよう
に、工具マガジン６の工具マガジン取付台６１には、工
具交換アーム部８に対向して位置に工具交換ステーショ
ン７が取り付けられ、工具交換ステーション７には、主
軸頭側に対して出入自在であり、且つ先端にフランジ部
７２と先端位置調節用ボルト７３とを具備する作動棒７
１が設けられている。

【００３１】そして、作動棒７１は、主軸ハウジング４
１の工具マガジン側の側面に同軸線関係に設けられた突
起部５０が当接し得るようになっており、作動棒７１に
挿通された圧縮コイルばね７４は、作動棒７１の先端の
フランジ部７２と工具交換ステーション７の側面との間
に嵌挿されている。

【００３２】作動棒７１は、主軸頭４が工具マガジン６
から遠去かっている場合（例えば工作機械の加工工程
中）即ち、突起部５０が作動棒７１の先端位置調節用ボ
ルト７３から離れている場合には、外方に突出した前進
位置になるよう圧縮コイルばね７４のばね力をもって付
勢され、従って工具交換時に、主軸頭４が工具交換アー
ム部８に接近する際、即ち工具交換ステーション７に接
近する際、突起部５０は、作動棒７１の先端位置調節用
ボルト７３に当接して圧縮コイルばね７４のばね力に抗
して押圧し、主軸頭４が工具交換位置に移動した時に
は、作動棒７１は、内方に後退した後退位置になる。

【００３３】更に、工具交換ステーション７内に突出し
た作動棒７１には、工具交換ステーション７内で上下軸
線回りに回転自在に設けられたピニオン７５に噛み合う
ラック７６が形成されている。図６及び図７に示すよう
に、工具交換ステーション７に対して左右方向に移動自
在の工具移動体９には、無端チェーン側に前後に平行に
なって突出した案内棒９１，９１が取り付けられ、案内
棒９１，９１は、工具交換ステーション７を貫通して左
右方向に滑動自在に嵌挿されており、無端チェーン側に
突出した後端には、工具交換ステーション７に当接し得
るストッパ９２が取り付けられている。

【００３４】又、工具移動体９には、工具交換ステーシ
ョン側に突出したラック９３が左右方向に滑動自在に設
けられ、ラック９３は作動棒７１に形成されたラック７
６と前後に平行関係にあって、ラック７６と反対側でピ
ニオン７５に噛み合っている。そして、工具交換ステー
ション７内で、ラック７６が左右動すると、ラック９３
は左右方向にラック７６と反対方向に移動するようにな
っている。工具交換ステーション７の作動棒７１（ラッ
ク７６）並びに工具移動体９の案内棒９１，９１及びラ
ック９３は、平行であり、工具交換ステーション７に対
応する無端チェーン６２に垂直である。

【００３５】工具移動体９においては、上下方向の中心
軸９４ａが垂下して設けられ、中心軸９４ａの下端に
は、ピニオン９４が回転自在に取り付けられ、前後に平
行になってピニオン９４を挟むように噛み合っているラ
ック９５ａ，９５ｂが左右滑動自在に設けられている。
一方のラック９５ａは、ラック９３の先端に結合されて
いる。

【００３６】そして、ラック９５ａの左端及びラック９
５の右端には、夫々工具移動体９から下方に突出した把
持爪９６ａ，９６ｂが取り付けられており、両把持爪９
６ａ，９６ｂは、左右方向で対向している。従って、ラ
ック９５ａ，９５ｂの左右方向の対向滑動により、把持
爪９６ａ，９６ｂは右左方向に把持・開放作動すること
になる。工具交換ステーション側の把持爪９６ａは、下
方に突出した補助爪９７を備え、且つ工具移動体９に設
けられた少なくとも圧縮コイルばね７４より弱い圧縮コ
イルばね９８のばね力により閉じる方向（左方向）に付
勢されている。即ち、ラック９５ａは、圧縮コイルばね
９８のばね力により工具移動体９内で左行するように付
勢されている。

【００３７】従って、工具移動体９内で、ラック９５
ａ，９５ｂは、ピニオン９４を介して左右方向に互に反
対方向に移動するようになっているので、把持爪９６
ａ，９６ｂは、圧縮コイルばね９８のばね力により閉じ
る把持作動をすることになる。そして、ラック９３は、
ラック９５ａ及びピニオン９４を介して工具移動体９と
結合されていることになるので、ラック９３の左右方向
の移動は、工具移動体９の左右方向の移動となり、その
移動範囲の右端は、工具移動体９が工具交換ステーショ
ン７の壁面（左側）に当接した位置で、無端チェーン６
２の工具保持部６４上となり、左端は、工具交換アーム
部８の工具マガジン側の工具把持部８４ａ（８４ｂ）上
となる。（図９参照）

【００３８】図１４及び図１５に示すように、工具交換
アーム部８は、上下方向に昇降駆動されると共に１８０
度回動駆動される直立杆８１とその頂端に中心が固着さ
れた回動アーム８２とその両端夫々に取り付けられてい
る一対の把持爪８３，８３から成る工具把持部８４ａ，
８４ｂから構成されている。対となった把持爪８３，８
３は、互に先端が近接する方向に枢動するように圧縮コ
イルばね８５のばね力をもって付勢されおり、先端が対
向した開口に対して半径方向に工具Ｔのテーパシャンク
部Ｓの環状溝部Ｒが出入押圧されることにより、環状溝
部Ｒ、即ち工具Ｔを把持したり、解放したりする。工具
交換アーム部８の工具把持部８４ａ，８４ｂの把持爪８
３，８３は、工具マガジン４の工具保持部６４の把持爪
６３，６３と同一構成で同一作動をする。

【００３９】上記の工作機械の自動工具交換装置の操作
・作動について説明する。主軸頭４、工具交換アーム部
８及び工具マガジン６の無端チェーン６２の作動は、図
示しない数値制御装置による制御で行われる。一つの工
具による加工工程が終り、往復台２、コラム３及び主軸
頭４は、原位置に戻る。そして使用済の工具Ｔ１と次の
加工工程に使用する新しい工具Ｔ２との工具交換工程に
なる。その時、既に、図８及び図９に示すように、工具
交換ステーション７においては、作動棒７１は、先端の
先端位置調節用ボルト７３に主軸側の突起部５０が当接
していないので、圧縮コイルばね７４のばね力により前
進位置（左端）になり、ラック７６、ピニオン７５及び
ラック９３を介して工具移動体９は、後退位置（右端）
になっている。

【００４０】その状態では、先ず、工具移動体９が工具
交換ステーション７の壁面（左側）に当接した位置、即
ち無端チェーン６２の工具保持部６４上の位置となり、
右方向の移動が阻止されているが、作動棒７１は、なお
圧縮コイルばね７４のばね力により前進するよう付勢さ
れているので、その付勢は、ラック７６、ピニオン７
５、ラック９３及びラック９５ａを介して、把持爪９６
ａを圧縮コイルばね９８のばね力に抗して工具移動体９
内で右へ移動させ、他方、把持爪９６ｂをラック９５
ａ、ピニオン９４及びラック９５ｂを介して工具移動体
９内で左に移動させる。即ち、両把持爪９６ａ，９６ｂ
は開放状態になっており、その把持爪９６ａ，９６ｂ間
を、無端チェーン６２の工具保持部、６４に保持された
工具Ｔの保護キャツプ１０付きテーパシャンク部Ｓが通
過し得るようになっている。

【００４１】そして、無端チェーン６２が割出し回動さ
れ、所望の新しい工具Ｔ２を把持した工具保持部６４
は、工具交換ステーション７に対応した位置に停止して
いる。即ち、所望の新しい工具Ｔ２の保護キャツプ１０
付きテーパシャンク部Ｓが工具移動体９の開放した状態
の把持爪９６ａ，９６ｂ間に位置している。勿論、工具
交換アーム部８においては、直立杆８１は上昇位置にあ
り、回動アーム８２は、工具把持部８４ａがテーブル５
の方に、工具把持部８４ｂが工具交換ステーション７の
方に夫々向くような回動位置にある。

【００４２】（１）主軸頭４が工具交換アーム部８に向
っての右方向に移動すると、主軸頭４の突起部５０が工
具交換ステーション７における作動棒７１の先端位置調
節用ボルト７３に当接して、作動棒７１は、圧縮コイル
ばね７４のばね力に抗して押込まれ、ラック７６の後退
（右方向へ移動）及びピニオン７５の時計回りの回転を
介してラック９３が前進（左方向へ移動）する。

【００４３】すると、先ず、工具移動体９に対するラッ
ク９３の前進（左方向へ移動）により、工具移動体９内
においては、ラック９５ａは左方向への移動が許され、
圧縮コイルばね９８の伸長によるばね力で把持爪９６ａ
は左方向へ移動すると共に、把持爪９６ｂは、ラック９
５ａ、ピニオン９４及びラック９５ｂを介して右方向へ
移動する。即ち、両把持爪９６ａ，９６ｂは把持状態に
なり、その把持爪９６ａ，９６ｂ間にある所望の新しい
工具Ｔ２の保護キャツプ１０を左右方向から把持する。
（図１０及び図１１参照）

【００４４】これで、ラック９５ａは、工具移動体９内
で固定状態となるので、更に、主軸頭４の右方向への移
動による作動棒７１、即ちラック７６の後退（右方向へ
移動）は、ラック９３の前進（左方向へ移動）を介し
て、工具移動体９の前進（左方向へ移動）となる。即
ち、新しい工具Ｔ２は、保護キャツプ１０にプルスタッ
ドＰが把持されたまま、工具移動体９により搬送され、
左方向へ移動する新しい工具Ｔ２の環状溝Ｒは、工具交
換アーム部８の工具把持部８４ｂの把持爪８３，８３を
圧縮コイルばね８５のばね力に抗して押開いてから圧縮
コイルばね８５のばね力をもって把持爪８３，８３によ
り把持されるに至る（図１２及び図１３参照）。

【００４５】（２）上記の主軸頭４の工具交換アーム部
８に接近する右方向への移動において、左方向へ移動す
る新しい工具Ｔ２の環状溝Ｒが工具把持部８４ｂに把持
されるのに至ると同時に、主軸４２に装着された使用済
の工具Ｔ１の環状溝Ｒは、工具把持部８４ａの把持爪８
３，８３を圧縮コイルばね８５のばね力に抗して押開い
てから圧縮コイルばね８５のばね力をもって把持爪８
３，８３により把持されるに至る。そして、主軸頭４は
停止する。

【００４６】主軸頭４の工具マガジン６に接近する右方
向への移動の停止時には、主軸頭４の作動棒４６は、工
具マガジン６における固定突起部６６の先端位置調節用
ボルト６５に当接して圧縮コイルばね４７のばね力に抗
して押込まれた状態となる（図１２及び図１３参照）。
すると作動棒４６に取り付けられたカム４８の左方向へ
の移動により回動アーム４９が回動し、引張棒４５をば
ね４４のばね力に抗して下方に押圧する。すると、工具
クランプ用ボール４３は、使用済の工具Ｔ１のプルスタ
ッドＰを解放する。

【００４７】（３）工具交換アーム部８において、直立
杆８１、即ち回動アーム８２が下降する。すると、主軸
４２からは、既にプルスタッドＰが解放されている工具
Ｔ１のテーパシャンク部Ｓが下方に抜き出されると共
に、工具移動体９に把持されている保護キャツプ１０か
らは、工具Ｔ２のプルスタッドＰが圧縮コイルばね１３
のばね力に抗して止めボール１２の把持から下方に引き
抜かれ、即ち、工具Ｔ２が保護キャツプ１０から下方に
抜き出される。

【００４８】そして、回動アーム８２が１８０度割出し
回転する。すると、工具把持部８４ｂに環状溝Ｒが把持
された新しい工具Ｔ２は、同軸線関係で主軸４の下方に
位置し、工具把持部８４ａに環状溝Ｒが把持された使用
済工具Ｔ１は、同軸線関係で工具移動体９に把持され、
空となった保護キャツプ１０の下方に位置する。そこ
で、直立杆８１、即ち回動アーム８２が上昇する。する
と、新しい工具Ｔ２のテーパシャンク部Ｓが主軸４２に
嵌挿されると共に、使用済の工具Ｔ１のテーパシャンク
部Ｓが保護キャツプ１０内に挿入されることにより、プ
ルスタッドＰが孔１１に挿入されてばね力付勢の止めボ
ール１２に把持される。

【００４９】以後は、上記のプロセスを逆行する作動が
行われる。 （４）主軸頭４は、工具交換アーム部８から離れて原位
置に戻るように左方向へ移動すると、新しい工具Ｔ２の
環状溝Ｒは、工具把持部８４ｂの把持爪８３，８３を圧
縮コイルばね８５のばね力に抗して押開いてから、工具
把持部８４ｂから解放される。この間、主軸頭４の原位
置への戻り、即ち工具マガジン６から遠去かる移動にお
いて、主軸頭４の作動棒４６は、工具マガジン６におけ
る固定突起部６６の先端位置調節用ボルト６５から離れ
るので、圧縮コイルばね４７のばね力により突出する。

【００５０】すると、作動棒４６に取り付けられたカム
４８の右方向への移動による回動アーム４９の回動は、
引張棒４５のばね４４のばね力による上方後退を許し、
ばね４４のばね力で付勢された工具クランプ用ボール４
３により新しい工具Ｔ２のプルスタッドＰが把持され引
張られる結果、新しい工具Ｔ２は、主軸４２に装着され
る。

【００５１】（５）上記の主軸頭４の工具交換アーム部
８、即ち工具交換ステーション７から離れて原位置に戻
る左方向への移動において、主軸頭４の突起部５０が工
具交換ステーション７における作動棒７１の先端位置調
節用ボルト７３から離れ、作動棒７１は、圧縮コイルば
ね７４のばね力により突出し、ラック７６の前進（左方
向へ移動）及びピニオン７５の反時計回りの回転を介し
てラック９３が後退（右方向へ移動）する。

【００５２】すると、工具把持部８４ｂの把持爪８３，
８３により保護キャツプ１０を把持した状態では、既述
のようにラック９５ａが工具移動体９内で固定状態であ
るので、作動棒７１、即ちラック７６の前進（左方向へ
移動）によるラック９３が後退（右方向へ移動）は、工
具移動体９の後退（右方向へ移動）となる。即ち、使用
済の工具Ｔ１は、保護キャツプ１０にプルスタッドＰが
把持されたまま、工具移動体９により搬送され、右方向
へ移動する工具Ｔ１の環状溝Ｒは、工具把持部８４ａの
把持爪８３，８３を圧縮コイルばね８５のばね力に抗し
て押開いてから工具把持部８４ａから解放される。

【００５３】（６）更に、工具移動体９の後退（右方向
へ移動）が進み、工具移動体９により保護キャップ１０
ごと右方に搬送される使用済工具Ｔ１の環状溝Ｒは、工
具マガジン６の空になっている工具保持部６４の把持爪
６３，６３をばね力に抗して押開いてからばね力をもっ
て把持爪６３，６３により把持される。その時点で、工
具移動体９が工具交換ステーション７の壁面（左側）に
当接した位置、即ち無端チェーン６２の工具保持部６４
上の位置となり、右方向への移動が阻止される。

【００５４】その後も、作動棒７１の圧縮コイルばね７
４のばね力による前進が続き、その前進は、ラック７
６、ピニオン７５、ラック９３及びラック９５ａを介し
て、把持爪９６ａを圧縮コイルばね９８のばね力に抗し
て工具移動体９内で右方向へ移動させ、他方、把持爪９
６ｂをラック９５ａ、ピニオン９４及びラック９５ｂを
介して工具移動体９内で左方向へ移動させる。即ち、両
把持爪９６ａ，９６ｂは、開いて、使用済の工具Ｔ１の
プルスタッドＰを把持した保護キャップ１０を解放す
る。

【００５５】その状態では、既述のようにその把持爪９
６ａ，９６ｂ間を、無端チェーン６２の工具保持部、６
４に保持された工具Ｔの保護キャツプ１０付きテーパシ
ャンク部Ｓが通過し得る。先端位置調節用ボルト６５及
び先端位置調節用ボルト７３を調節することにより、主
軸４２における工具クランプ用ボール（工具把持用ボー
ル）４３の開閉作動のタイミングや工具交換アーム部８
及び工具マガジン６と工具移動体９との間の工具受渡し
のタイミングが調節される。

【００５６】

【発明の効果】この発明による工作機械の自動工具交換
装置においては、工具交換プロセスにおいて、各部の各
作動を順次確認するセンサー等を要しないで、簡単な機
械的手段のみを用いて作動するので、制御装置が簡単と
なり、その制御信号処理時間も要しない。従って、装置
の保守点検や装置のコストの点で有利であり、作業効率
も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の態様における自動工具交換装
置を備えた工作機械の平面図。

【図２】この発明の実施の態様における自動工具交換装
置を備えた工作機械の主軸の断面正面図。

【図３】この発明の実施の態様における自動工具交換装
置を備えた工作機械の主軸の引張棒作動機構の断面正面
図。

【図４】この発明の実施の態様における自動工具交換装
置を備えた工作機械の主軸の引張棒作動機構の断面背面
図。

【図５】この発明の実施の態様における自動工具交換装
置の工具マガジンの平面図。

【図６】この発明の実施の態様における自動工具交換装
置の工具マガジンにおける工具交換ステーションの断面
平面図。

【図７】この発明の実施の態様における自動工具交換装
置の工具マガジンにおける工具交換ステーションの断面
正面図。

【図８】この発明の実施の態様における自動工具交換装
置の工具交換作動（第１段階）の説明平面図。

【図９】この発明の実施の態様における自動工具交換装
置の工具交換作動（第１段階）の説明正面図。

【図１０】この発明の実施の態様における自動工具交換
装置の工具交換作動（第２段階）の説明平面図。

【図１１】この発明の実施の態様における自動工具交換
装置の工具交換作動（第２段階）の説明正面図。

【図１２】この発明の実施の態様における自動工具交換
装置の工具交換作動（第３段階）の説明平面図。

【図１３】この発明の実施の態様における自動工具交換
装置の工具交換作動（第３段階）の説明正面図。

【図１４】この発明の実施の態様における自動工具交換
装置の工具交換アーム部要部の平面図。

【図１５】この発明の実施の態様における自動工具交換
装置の工具交換アーム部要部の正面図。

【符号の説明】 １ ベース ２ 往復台 ３ コラム ５ テーブル １０ 保護キャップ １１ 孔 １２ 止めボール １３ 圧縮コイルばね ４ 主軸頭 ４１ 主軸ハウジング ４２ 主軸 ４３ 工具クランプ用ボール ４４ ばね ４５ 引張棒 ４６ 作動棒 ４７ 圧縮コイルばね ４８ カム ４９ 回動アーム ５０ 突起部 ６ 工具マガジン ６１ 工具マガジン取付台 ６２ 無端チェーン ６３ 把持爪 ６４ 工具保持部 ６５ 先端位置調節用ボルト ６６ 固定突起部 ７ 工具交換ステーション ７１ 作動棒 ７２ フランジ部 ７３ 先端位置調節用ボルト ７４ 圧縮コイルばね ７５ ピニオン ７６ ラック ８ 工具交換アーム部 ８１ 直立杆 ８２ 回動アーム ８３ 把持爪 ８４ａ，８４ｂ 工具把持部 ８５ 圧縮コイルばね ９ 工具移動体 ９１ 案内棒 ９２ ストッパ ９３ ラック ９４ ピニオン ９５ａ，９５ｂ ラック ９６ａ，９６ｂ 把持爪 ９７ 補助爪 ９８ 圧縮コイルばね Ｔ 工具 Ｓ テーパシャンク部 Ｒ 環状溝部 Ｐ プルスタッド

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸に装着された工具と平行軸線関係に
   なり得る工具を夫々保持して搬送路を移動し、且つ位置
   決め可能に列設された複数の工具保持部及び工具保持部
   の搬送路に面した工具交換ステーションを具備した工具
   マガジン並びに工具マガジンの工具交換ステーションと
   少なくとも工具交換ステーションに対して近接離隔する
   よう送り駆動される主軸との間に、主軸と平行軸線回り
   に主軸及び工具移動体の接近・離脱により工具が着脱さ
   れる一対の工具把持部が主軸と平行軸線回りの旋回と同
   軸線方向の進退とを行う工具交換アーム部が設置されて
   いる工作機械の自動工具交換装置であり、 工具交換ステーションには、主軸側方向に向って往復移
   動自在であり、且つ工具把持手段を備えた工具移動体及
   び該工具移動体を移動させる工具移動体駆動機構が設け
   られ、 該工具移動体駆動機構は、主軸側方向に向って出入自在
   であり、主軸側方向に突出するよう付勢されており、且
   つ主軸側に設けられた当接部が当接し得る作動棒、該作
   動棒と結合した第１ラック及び第１ラックが噛み合う回
   転自在の第１ピニオン、第１ピニオンと噛み合い且つ主
   軸側方向先端側に工具移動体が係合した往復移動自在の
   第２ラックから構成され、 前記工具移動体における工具把持手段は、第２ラックと
   結合された第３ラックと、第３ラックと平行に滑動自在
   である第４ラック及び第３ラックと第４ラックとに挟ま
   れて両者に噛み合う回転自在の第２ピニオン、第３ラッ
   ク及び第４ラックの夫々に取り付けられた工具把持部
   材、並びに工具把持部材が把持作動する方向に第３ラッ
   ク及び第４ラックが対向変位するように付勢する付勢手
   段から構成されていることを特徴とする工作機械の自動
   工具交換装置。
2. 【請求項２】 工具マガジンの主軸側には、主軸におけ
   る引張棒作動用の出入自在の作動棒が当接し得る当接部
   が設けられている請求項１に記載の工作機械の自動工具
   交換装置。
3. 【請求項３】 工具移動体駆動機構の作業棒及び主軸の
   引張棒作動用作動棒が対応する当接部に当接し得る位置
   調接手段を備えている請求項２に記載の工作機械の自動
   工具交換装置。