JPH1094932A - 工作機械の自動工具交換方法および自動工具交換装置を備えた工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】自動工具交換装置に対して離間した位置にある
２つの工具主軸と、工具マガジンとのあいだで、１つの
交換アームによって工具交換を行う。 【構成】自動工具交換装置Ｈ全体を工具マガジンＧが配
置されている側と工具主軸６,７が配置されている側と
の間で旋回（揺動）させるための第１旋回手段Ｈ２を備
えている。第１旋回手段Ｈ２が停止している状態で、交
換アームＧを工具主軸側又は工具マガジンＧ側で、工具
主軸に装着された工具又は工具保持具２３に保持された
工具と係脱可能な距離だけ直線上で案内して往復運動さ
せることができる第１往復運動手段Ｈ３を備えている。
第１旋回手段Ｈ２及び第１往復運動手段Ｈ３が停止して
いる状態で把持部Ｈ１を２工具主軸６，７の直交した角
度だけ旋回させることができる第２旋回手段Ｈ４を備え
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、工作機械の自動工
具交換方法および自動工具交換装置を備えた工作機械に
関する。更に、詳しくは、工作機械の自動工具交換装置
に関するものであって、離間した位置にある２つの工具
主軸との間で、１つの交換アームによって工具交換動作
を行う工作機械の自動工具交換方法および自動工具交換
装置を備えた工作機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】離間した位置に工具主軸を有し、工具交
換しながら各種加工を行う工作機械に関する技術が、特
開平４―２４００５６号、特開平６―１２６５７１号の
従来技術の説明の項等に開示されている。しかしなが
ら、これらの技術は、工具マガジンや工具交換装置等を
工作機械の両側に配置したものであり、工具の貯蔵本数
に限界がある。特に、ターニングセンタのように、回転
工具と固定工具（旋削工具）を使用する工作機械では工
具本数が不足する。

【０００３】この両側に工具マガジンを配置した構造で
は、工具の段取りを離れた位置にある両方の工具マガジ
ンで行う必要がある。同一の工具を両方の工具主軸で共
通に使用することもできなかった。工具本数を増加させ
ようとすると、特開平４―２４００３６号のように構成
が複雑化する。

【０００４】さらに、回転工具と旋削工具の取付け装置
が別個で、しかも一本の交換アームで取付け位置に自動
工具交換可能な工具取付け装置に関する技術が特開平６
―１２６５７１号に記載されているが、これには自動工
具交換装置に関する技術が開示されていない。特に、２
つの工具主軸と交換アームとの間で、工具交換を行うと
きの、交換アームの把持部の把持、把持解除に関する技
術に関しては全く記載されていない。

【０００５】しかしながら、前記技術は２つの工具主軸
との工具交換位置に移動したときのみ把持解除状態に
し、その他の位置に移動したときには把持状態とするこ
とにより、交換アームによる工具交換動作の高速化、す
なわち、工具交換時間短縮と、工具交換動作の信頼性の
向上が図れるものではない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
技術的背景に基づいてなされたものであり、下記のよう
な目的を達する。

【０００７】本発明の目的は、自動工具交換装置に対し
て離間した位置にある２つの工具主軸と、工具マガジン
との間で、１つの交換アームによって工具交換を行う工
作機械の自動工具交換方法を提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、自動工具交換装置に
対して離間した位置にあるとともに軸線が直交する２つ
の工具主軸との間で、１つの交換アームによって工具交
換を行う工作機械の自動工具交換方法を提供することに
ある。

【０００９】本発明の更に他の目的は、自動工具交換装
置に対して離間した位置にある２つの工具主軸との間
で、１つの交換アームによって工具交換を行う工具交換
装置を備えた工作機械を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために次の手段を採用する。

【００１１】本発明の工作機械の自動工具交換方法は、
工具交換するために工具交換位置に移動したとき、自動
工具交換装置に対して、第１の離間位置に第１の工具主
軸軸線を有する第１の工具主軸と、前記第１の離間位置
より所定量離れた位置にある第２の離間位置に第２の工
具主軸軸線を有する第２の工具主軸とを回転自在に支持
する工具主軸ヘッドと、前記第１の工具主軸または第２
の工具主軸との間で自動工具交換動作を行う自動工具交
換装置とを有する工作機械の自動工具交換方法であっ
て、前記第１の工具主軸との間で工具交換するときに
は、前記自動工具交換装置の交換アームに形成された把
持部を、前記第１の工具主軸との工具交換位置に対応す
る縮小把持位置に移動させ、前記交換アームが前記第１
の工具主軸の軸線方向の後方位置にあるときのみ、前記
把持部の前記第１の工具主軸側の把持部を工具把持解除
状態とし、前記第１の工具主軸と前記交換アームとの間
で工具交換動作を行い、前記第２の工具主軸との間で工
具交換するときには、前記交換アームの把持部を前記第
２の工具主軸との工具交換位置に対応する伸長把持位置
に移動させ、前記交換アームが前記第２の工具主軸軸線
方向の後方位置にあるときのみ、前記把持部の前記第２
の工具主軸側の把持部を工具把持解除状態とし、前記第
２の工具主軸と前記交換アームとの間で工具交換動作を
行うことにより離れた位置にある二つの工具主軸に、一
つの交換アームで工具交換できるようにしたことを特徴
とするものである。

【００１２】前記工作機械の自動工具交換方法におい
て、前記第１の工具主軸との間で工具交換するときに
は、前記交換アームの一対の把持部を前記縮小把持位置
に移動させ、前記交換アームを待機位置より前記第１の
工具主軸側交換位置に旋回させ、前記交換アームを前記
第１の工具主軸の軸線方向と直交する径方向より前記工
具主軸側に移動させて、工具把持解除状態の前記工具主
軸側把持部を前記工具主軸に装着されている工具の被把
持部に係合させ、前記第１の工具主軸のクランプ・アン
クランプ手段をアンクランプ状態とし、前記交換アーム
を前記第１の工具主軸の軸線方向に前進させて、前記工
具を前記第１の工具主軸より離脱させるとともに、前記
工具主軸側把持部を把持状態とし、前記交換アームを交
換アーム旋回軸を中心にして所定角度旋回させて、前記
一対の把持部の位置を入れ替え、前記交換アームを前記
第１の工具主軸軸線方向に後退させて、前記工具を前記
第１の工具主軸に挿入するとともに、前記工具主軸側把
持部を工具把持解除状態とし、前記第１の工具主軸のク
ランプ・アンクランプ手段をクランプ状態とし、前記交
換アームを前記径方向にかつ前記工具主軸側より離れる
方向に移動させて、工具把持解除状態の前記工具主軸側
把持部を前記工具主軸に装着されている工具の被把持部
により離脱させ、前記交換アームを待機位置に旋回さ
せ、前記第２の工具主軸との間で工具交換するときに
は、前記交換アームの一対の把持部を縮小把持位置に移
動後、前記交換アームを待機位置より工具主軸側交換位
置に旋回させ、前記交換アームの一対の把持部を前記伸
長把持位置に移動させ、前記交換アームを前記第２の工
具主軸の軸線方向と直交する径方向の前記工具主軸側に
移動させて、工具把持解除状態の前記工具主軸側把持部
を前記工具主軸に装着されている工具の被把持部に係合
させ、前記第２の工具主軸のクランプ・アンクランプ手
段をアンクランプ状態とし、前記交換アームを前記第２
の工具主軸軸線方向に前進させて、前記工具を前記第２
の工具主軸より離脱させるとともに、前記工具主軸側の
把持部を把持状態とし、前記交換アームの一対の把持部
を前記縮小把持位置に移動させ、前記交換アームを前記
交換アームの旋回軸を中心にして所定角度旋回させて、
前記一対の把持部の位置を入れ替え、前記交換アームの
一対の把持部を前記伸長把持位置に移動させ、前記交換
アームを前記第２の工具主軸軸線方向に後退させて、工
具を前記第２の工具主軸に挿入するとともに、前記工具
主軸側把持部の工具把持手段を工具把持解除状態とし、
前記交換アームを前記径方向にかつ前記工具主軸側より
離れる方向に移動させて、工具把持解除状態の工具主軸
側把持部を前記工具主軸に装着されている工具の被把持
部より離脱させ、前記交換アームの一対の把持部を前記
縮小把持位置に移動させ、前記交換アームを待機位置に
旋回させることにより、離れた位置にある二つの工具主
軸に、一つの交換アームで工具交換できるようにしたこ
とを特徴とする。

【００１３】更に、前記工作機械の自動工具交換方法
は、前記第１の工具主軸と前記第２の工具主軸とを、工
具主軸軸線が直交するように設け、直交した前記第１の
工具主軸と前記第２の工具主軸との間を前記交換アーム
が旋回可能に第２旋回手段を設け、前記待機位置で前記
交換アームが把持している工具の軸線方向と直交した工
具主軸との間で工具交換する場合、前記交換アームが工
具主軸側に旋回した後、前記交換アーム旋回手段で旋回
動作させて、前記交換アームの把持部の向きを変更する
ことにより、二つの位置にかつ直交した位置にある工具
主軸に、一つの前記交換アームで工具交換できるように
したことを特徴とするものである。

【００１４】本発明の自動工具交換装置を備えた工作機
械は、工具交換するための工具交換位置に移動したと
き、前記自動工具交換装置に対して、第１の離間位置に
第１の工具主軸軸線を有する第１の工具主軸（７）と、
前記第１の離間位置より所定量離れた位置にある第２の
離間位置に第２の工具主軸軸線を有する第２の工具主軸
（７）とを回転自在に支持する工具主軸ヘッド（Ｅ）
と、前記第１の工具主軸または第２の工具主軸との間で
自動工具交換動作を行う自動工具交換装置（Ｈ）とを備
えた工作機械であって、前記自動工具交換装置に設けら
れ、前記工具を把持するための交換アームの基体と、前
記交換アーム基体に設けられ、前記工具の被把持部を係
合可能に把持する把持部（Ｈ１）と、前記交換アーム基
体に設けられ、前記把持部（Ｈ１）を、前記第１の工具
主軸との工具交換位置である縮小把持位置と、前記第２
の工具主軸との工具交換位置である伸長把持位置とに往
復移動させる第３往復手段（Ｈ８）と、前記自動工具交
換装置の基部と前記交換アーム基体の間に跨って設けら
れ、前記把持部（Ｈ１）が前記縮小把持位置および伸長
把持位置に移動するとともに前記工具主軸軸線方向に後
退したとき、前記工具主軸側の把持部を工具把持解除状
態とし、前記交換アームがその他の位置にある場合には
工具把持状態とする工具把持・把持解除手段（９１ａ，
８１）とを有し、二つの位置にある工具主軸に、一つの
交換アームで工具交換できるようにしたことを特徴とす
るものである。

【００１５】前記自動工具交換装置を備えた工作機械
は、工具マガジンまたは前記工作機械の基体に旋回自在
に設けられ、前記工具主軸と工具交換する工具主軸側旋
回位置と、前記工作機械の加工領域外に設けられた待機
位置との間を旋回する自動工具交換装置本体（３３，３
４…)と、前記工具の被把持部を係脱可能に把持する一
対の把持部を両端に備えた交換アーム（Ｒ）と、前記工
具交換装置本体に設けられ、前記把持部を前記工具の被
把持部に前記工具の軸線方向と直交する径方向より係脱
するため前記交換アームの第１往復運動体（３６，３
７，３８…）を進退移動させる第１往復運動手段（Ｈ
３）と、前記第１往復運動体に設けられ、前記工具主軸
側旋回位置に旋回したときに前記工具主軸に装着されて
いる工具の軸線と平行な方向に位置する交換アーム旋回
軸（６３）と、前記第１往復運動体と前記交換アームの
基体との間に設けられ、前記交換アームを前記交換アー
ム旋回軸軸線方向に進退移動させる第２往復運動手段
（Ｈ５）と、前記第１往復運動体と前記交換アームとの
間に設けられ、前記交換アームを前記交換アーム旋回軸
軸線に対して所定角度反転させ、前記交換アームの前記
一対の把持部の位置を入れ替える第３旋回手段（Ｈ６）
と、前記交換アーム基体に設けられ、前記交換アームの
一対の把持部を前記縮小把持位置と前記伸長把持位置に
移動させる第３往復手段（Ｈ８）と、前記交換アーム基
体と前記第１往復運動体との間に跨がって設けられ、前
記交換アームが後退した位置で、かつ、前記工具主軸側
旋回位置にある場合には、前記工具主軸側に位置した把
持部を工具把持解除状態とし、前記交換アームがその他
の位置にある場合には工具把持状態とする工具主軸・把
持解除手段（９１ａ，８１）とからなり、二つの位置に
ある工具主軸に、一つの交換アームで工具交換できるよ
うにしたことを特徴とするものである。

【００１６】更に、前記自動工具交換装置を備えた工作
機械は、前記第１の工具主軸と前記第２の工具主軸とを
工具主軸軸線が直交するように設け、第１直線運動体と
前記交換アーム旋回軸との間に、直交した第１の工具主
軸と第２工具主軸とのあいだを前記交換アームが旋回可
能に第２旋回手段（Ｈ４）を設け、離れた位置に、か
つ、直交した位置にある二つの工具主軸に、一つの交換
アームで工具交換できるようにしたことを特徴とするも
のである。

【００１７】更に、前記自動工具交換装置を備えた工作
機械は、前記工具把持・把持解除手段は、前記第１往復
運動体または前記交換アーム旋回軸に設けられた被係合
体（９１ａ）と、前記交換アームの進退動作体に平行リ
ンク状に設けられ、前記被係合体と前記縮小把持位置お
よび前記伸長把持位置で係合する把持解除（９１）とを
有し、前記交換アームの一対の把持部の工具把持・把持
解除を操作することを特徴とするものである。

【００１８】更に、前記自動工具交換装置を備えた工作
機械は、前記工作機械は、前記第１の工具主軸および前
記第２の工具主軸に旋削加工用工具と回転工具を装着可
能な工具装着手段が設けられ、被加工物に旋削加工と回
転工具加工とを行うことができるターニングセンタであ
ることを特徴とするものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１、図２及び図３は、本発明の工作機械
として立型ターニングセンタに実施した実施形態１を示
している。

【００２０】全体構成 図１、図２及び図３は、本発明による立型ターニングセ
ンタの全体構成を示し、図１はその立型ターニングセン
タの平面図、図２は図１の側面図、図３は図１の正面図
である。

【００２１】本発明による立型ターニングセンタは、工
作機械の本体を構成する台である機械本体１と機械本体
１上に設けられている主軸ヘッドＡと、主軸ヘッドＡに
回転自在に設けられている主軸Ｂと、ワークパレットを
移送するための自動パレットチェンジャ（以下、ＡＰＣ
と記載）Ｑと、機械本体１上に垂直に固定されて設けら
れているコラムＤと、主軸ヘッドＡに対して３次元方向
に移動自在に設けられている工具主軸ヘッドＥと、工具
主軸ヘッドＥに設けられ２工具主軸を一つのモータの回
転力を伝達して回転させる回転伝達機構Ｆと、工具を収
納する工具マガジンＧと、２工具主軸と工具マガジンＧ
との間で工具を交換するための自動工具交換装置Ｈとか
ら概略構成されている。

【００２２】機械本体１上に、旋削加工等を行う場合の
主軸Ｂにパレット３を固定するパレット固定部２が昇降
自在に設けられている。主軸Ｂは旋削加工を行う場合は
所定の回転数で回転し、工具主軸に回転工具が装着され
た場合には、Ｃ軸として制御され、所定の割出し位置へ
の位置決め、他の軸との補間などの制御が行なわれる。
ワークはパレット３上に取付け、固定される。パレット
固定部２は上昇状態でパレット搬送（パレットアンクラ
ンプ状態）が可能となり、下降状態でパレットクランプ
状態となる。

【００２３】主軸Ｂに隣接して平行にパレットガイド２
ａが２組配置されている。パレットガイド２ａは、パレ
ット固定部２ｂ上のパレット３をガイドして主軸Ｂのパ
レット固定部２に移動させるためのガイドである。パレ
ット固定部２ｂは上昇状態でパレット搬送（パレットア
ンクランプ状態）が可能となり、下降状態でパレットク
ランプ状態となる。

【００２４】２つのパレットガイド２ａ，２ａとパレッ
ト固定部２ｂ，２ｂの間にはパレット搬送手段２ｃが配
置されている。パレット搬送手段２ｃの係合部（図示せ
ず）がパレット３に設けられた被係合部（図示せず）と
係脱して、所定のパレット交換位置に移動したパレット
固定部２とパレット固定部２ｂ，２ｂとの間でパレット
３を搬出入する。結局、２つのパレットガイド２ａ，２
ａ、パレット固定部２ｂ，２ｂ及びパレット搬送手段２
ｃは自動パレットチェンジャ（ＡＰＣ）Ｑを構成する。
ＡＰＣＱの構造、機能は公知であり、その詳細な説明は
省略する。

【００２５】ワークが取付けられたパレット３（主軸
Ｂ）は、主軸Ｂの軸心線であるＣ軸の回りに回転可能で
あり、かつ、Ｘ軸方向に移動可能である。コラムＤに支
持されている工具主軸ヘッドＥは、Ｚ軸方向に昇降移動
自在であり、コラムＤはＹ軸方向に移動可能である。
Ｘ，Ｙ，Ｚは、３軸をもつ右手直交座標系となる。Ｚ軸
は、垂直軸である。

【００２６】工具主軸ヘッドＥ内に直交する２つの工具
主軸６，７が設けられている。一方の工具主軸６の軸心
線６ａは、Ｚ軸に平行である。他方の工具主軸７の軸心
線７ａは、Ｚ軸に直交し、Ｙ軸に平行である。工具主軸
６と工具主軸７は、下記する回転伝達機構Ｆにより回転
が伝達されている。 回転伝達機構Ｆ：工具主軸６と工具主軸７を回転させる
ための回転伝達機構Ｆが、図４に示されている。回転伝
達機構Ｆは、工具主軸ヘッドＥ内に設けられている。回
転伝達機構Ｆはビルインモータと伝達歯車群と、軸方向
変換用の傘歯車とから構成されている。

【００２７】工具主軸ヘッドＥの本体にステータとロー
タとからなるモータ１１がビルトインされており、いわ
ゆるビルトインモータを構成する。モータ１１の出力軸
１２は、垂直方向に向いている。出力軸１２は、工具主
軸６と一体に形成されている。工具主軸６の下端部は、
工具を保持することができる主軸端１３として形成され
ている。

【００２８】工具主軸６の下端には、工具のツールシャ
ンク１４を保持するためのテーパ穴１３ａが形成されて
いる。また、工具主軸６内には、ツールシャンク１４に
ねじ込まれたプルスタッド１４ａを保持するためのドロ
ーバ１４ｃ、ドローバ１４ｃの先端側のコレット１４
ｂ、クランプ力を発生させる皿バネ、コイルバネなどで
あるバネ部材１４ｄ等を備えている。

【００２９】この実施形態では、コレット式引張り機構
で説明を行っているが、ボール式引張り機構であっても
よく、Ｚ面拘束タイプの工具クランプ機構であってもよ
い。ドローバ１４ｃは、バネ部材１４ｄにより常時クラ
ンプする方向、すなわち垂直方向（図示上の上方）に引
っ張る方向に付勢されている。即ち、ツールシャンク１
４は、主軸端１３のテーパ穴１３ａに押圧されてクラン
プ状態になる。ドローバ１４ｃの上方には、工具アンク
ランプ時に作動する公知のアンクランプ用シリンダ（図
示せず）が設けられている。これらの部材で、工具クラ
ンプ、アンクランプ機構が構成されている。

【００３０】出力軸１２の上端部に歯車１５が同軸に固
定されている。一方、従動軸１６が、工具主軸ヘッドＥ
内に回転自在に支持されている。従動軸１６は、出力軸
１２に平行に、かつ垂直方向に向いて配置されている。
従動軸１６の上端には歯車１７が同軸にキー固定されて
いる。歯車１５と歯車１７とは、図示しない中間軸に固
定されている歯車１８に噛み合っており、歯車１５から
歯車１７に回転が伝達される。

【００３１】他方の工具主軸７には、傘歯車１９により
工具主軸７側に固定された傘歯車（図示せず）を介して
従動軸１６より回転が伝達されている。工具主軸７は、
水平向きの前記した回転軸心線７ａを有している。工具
主軸７にも、工具主軸６と同様に工具クランプ、工具ア
ンクランプ機構が設けられている（図示せず）。結局、
工具主軸６と工具主軸７は、同一のビルトインモータで
あるモータ１１により回転駆動される。以上のように、
２工具主軸、回転伝達手段、駆動手段から構成される連
動回転のための工具主軸回転駆動系が構成されている。

【００３２】工具主軸６、７には、回転工具のほか、旋
削加工を行うための旋削工具も着脱される。旋削工具
は、係合部が工具主軸ヘッドＥの端部と係合することに
より固定工具となり旋削加工を行うことができる。

【００３３】工具マガジンＧ 立型ターニングセンタの工具マガジンＧが、図５及び図
６に示されている。図５は、図１の一部をより詳しく示
したものであり、工具マガジンＧと自動工具交換装置Ｈ
の位置関係をより詳しく示している。工具マガジンＧそ
のものの構造、機能は、公知の技術であり、チェーン回
転式、ディスク回転式、マトリックス式のものがよく知
られている。

【００３４】本例ではチェーンに、複数の工具が工具ポ
ット等の工具保持具２３に保持されている。工具保持具
２３は、図示しない工具交換位置に高精度で停止するこ
とができる。図５の紙面は、当該機械系において水平面
即ちＸ―Ｙ平面に平行である。工具マガジンＧのチェー
ンの移動領域を含む面は、垂直面である。工具２６が、
図６のように工具保持具２３に保持される。

【００３５】自動工具交換装置Ｈ 図５には立型ターニングセンタの自動工具交換装置Ｈ
が、工具マガジンＧとの位置関係で示されている。自動
工具交換装置Ｈは、工具マガジンＧと工具主軸６，７と
の間で工具を交換するためのものである。自動工具交換
装置Ｈは、自動工具交換装置Ｈ全体を工具マガジンＧが
配置されている側と工具主軸６，７が配置されている側
との間で、旋回（揺動）させるための第１旋回手段Ｈ２
を備えている。

【００３６】自動工具交換装置Ｈは両端に工具を把持す
る交換アームＲを有しており、この交換アームＲの両端
には工具を把持するための把持手段Ｈ１を備えている
（図１０参照）。また、自動工具交換装置Ｈは、第１旋
回手段Ｈ２が停止している状態で、把持手段Ｈ１を工具
主軸６，７側又は工具マガジンＧ側で、工具主軸６，７
に装着された工具又は工具保持具２３に保持された工具
と、係脱可能な距離だけ直線上で案内して往復運動させ
ることができる第１往復運動手段Ｈ３を備えている。

【００３７】また、自動工具交換装置Ｈは、第１旋回手
段Ｈ２及び第１往復運動手段Ｈ３が停止している状態で
把持部Ｈ１を２工具主軸６，７の直交した角度だけ旋回
させることができる第２旋回手段Ｈ４を備えている。こ
の第２旋回手段Ｈ４により、９０度直交して配置された
工具主軸６と工具主軸７との間の角度を揺動し、それぞ
れの工具交換に対応できる。

【００３８】更に、自動工具交換装置Ｈは、把持手段Ｈ
１を２つの工具主軸６，７の間の距離だけ直線移動させ
る第３往復運動手段Ｈ８とから構成されている。自動工
具交換装置Ｈは、第２旋回手段Ｈ４及び第３往復運動手
段を備えていることにより、９０度直交してかつ離れた
距離に配置された工具主軸６と工具主軸７と、工具マガ
ジンＧとの間での工具交換を１台の自動工具交換装置で
可能としたものである。

【００３９】更に、自動工具交換装置Ｈは、第１旋回手
段Ｈ２、第１往復運動手段Ｈ３及び第２旋回手段Ｈ４が
停止している状態の把持手段Ｈ１を、工具マガジンＧ側
及び工具主軸６，７側で、第１旋回手段Ｈ２の旋回軸心
線に直交する面上で工具マガジンＧが工具を保持する保
持軸の保持軸方向及び工具主軸６，７の工具主軸６，７
方向に案内してそれぞれに往復運動させることができる
第２往復運動手段Ｈ５、把持手段Ｈ１、把持手段Ｈ１の
位置を１８０度反転させて入れ替える第３旋回手段Ｈ６
を含んでいる。

【００４０】工具交換装置Ｈの第１旋回手段Ｈ２ 図６に示すように、工具交換装置Ｈの旋回支持台３１
が、工具マガジンＧの本体上に固定されている。なお、
旋回支持台３１は機械本体１に固定されていてもよい。
旋回支持台３１上には第１旋回中心軸３２の両端が回転
自在に垂直に立ち上がって支持されている。第１旋回中
心軸３２には回転腕３３が固定されており、回転腕３３
には、第１回転体３４が固定されている。

【００４１】回転腕３３の一端は、第１回転駆動手段３
３ａのピストンロッドに固定されており、この第１回転
駆動手段３３ａより第１回転体３４が旋回駆動される。
第１回転駆動手段３３ａは、選択的に３位置に駆動しか
つ位置決めできる駆動手段である。第１回転駆動手段３
３ａは流体圧シリンダ３３ｂ，３３ｃから構成され、そ
のピストンロッドの進退動作により、工具マガジンＧ側
の位置２１Ａ、中間位置である待機位置２１Ｂ、工具主
軸側位置２１Ｃの三位置の中で、選択された何れかの位
置に旋回位置決めが可能である。

【００４２】工具交換装置Ｈの第１往復手段Ｈ３ 工具交換装置Ｈの第１往復手段Ｈ３は、工具主軸６，７
又は工具マガジンＧに保持されている工具を工具軸線と
直交する方向に移動させて、かつ把持及び把持解除の状
態で把持手段Ｈ１とツールシャンクのフランジ部と係脱
させることができる機構である。第１往復運動手段Ｈ３
は、第１回転体３４に搭載されている。

【００４３】第１往復運動手段Ｈ３は、回転腕３３にそ
の一端が固定された第１回転体３４と第１回転体３４に
固定された線形案内体（レール）３４ａに案内され転動
する転勤体を内部に含む線形被案内体（リニアベアリン
グ）３５とから構成されている。線形案内体３４ａと線
形被案内体３５は、慣用技術であるリニアベアリング
（直動転がり案内）機構を形成している。

【００４４】第１直線運動案内体３６には、線形被案内
体３５が固定されている。ベアリングである直線被案内
体３５は、第１回転体３４に設けられたレールである線
形案内体（レール）３４ａに案内され転動する。結局、
第１直線運動体３６は、Ｘ―Ｙ平面又は水平面に含まれ
る直線上で運動する。

【００４５】第１直線運動体３６は、慣用の第１線形駆
動手段（流体圧シリンダ）３５ａにより駆動される。第
１往復運動手段Ｈ３は、工具主軸６，７に装着された工
具又は工具保持具２３に保持された工具と係脱可能な距
離だけ直線上で案内して往復運動させることができるも
のである。

【００４６】第２旋回手段Ｈ４ 第１直線運動体３６に、図５に示すように、第２旋回台
本体３７が両側に固定され設けられている。第２旋回台
本体３７に、第２回転体３８が回転（揺動、旋回ともい
う。）自在に設けられている。第２回転体３８は、Ｚ―
Ｙ平面又はそれに平行な面上で少なくとも９０度旋回す
ることができ、第２回転体３８の旋回軸心線３９は水平
向きであり、第１旋回手段Ｈ２で工具主軸側位置２１c
に旋回させた場合（図５の状態）にはＸ軸方向に向いて
いる。

【００４７】図７及び図８は、第２旋回手段Ｈ４の右側
面及び左側面図でありそれぞれに図５よりも更に詳しく
示している。旋回軸心線３９を有する第２旋回軸４１
が、第２旋回台本体３７を貫通している。第２旋回台本
体３７と第２回転体３８は、第２旋回軸４１を介して回
転（旋回又は揺動）可能に連結されている。

【００４８】第２回転体３８の一部は、回転駆動端部４
２として形成されている。回転駆動端部４２に第２旋回
駆動手段（液体圧シリンダ）４３の駆動端部であるピス
トンロッドが回転自在に結合されている。第２旋回駆動
手段４３の他端部は、第２旋回台本体３７に揺動軸４３
ａにより揺動自在に支持されている。

【００４９】工具交換装置Ｈの第２往復運動手段Ｈ５ 第２回転体３８に対して交換アームＲが移動自在に取り
付けられている。交換アームＲはスプライン軸５５に案
内されており、第２線形駆動手段５２（流体圧シリン
ダ）により駆動される（図９参照）。交換アームＲは、
旋回軸心線３９に直交する向き、即ち、スプライン軸５
５の旋回軸心線５５ａ方向に移動することができる。

【００５０】この移動距離Ｓは、図５に距離Ｓで示され
ている。この距離Ｓは、後述される。第２回転体３８
に、第２線形駆動手段５２の不動側が固定されている。
第２線形駆動手段５２の可動側（ピストンロッド）５３
が交換アームＲ側に結合されている。

【００５１】工具交換装置Ｈの第３旋回手段Ｈ６ 交換アームＲは、第２回転体３８に対して旋回すること
もできる。この旋回は、工具マガジンＧ又は工具主軸
６，７で加工完了した工具とこれから加工に使用する工
具とを交換するために角度１８０度旋回させるためのも
のである。交換アームＲは、旋回軸心線３９に直交する
向きの旋回軸心線５５ａのまわりに旋回する（図５，図
９参照）。

【００５２】図５、特に図９に示すように、第２回転体
３８に第３線形駆動手段（流体圧シリンダ）６１が固定
され設けられている。第２回転体３８にピニオン６２が
回転可能に支持されている。ピニオン６２の回転軸心線
は、旋回軸心線５５ａと一致している。ピニオン６２
は、流体圧シリンダを構成している第３線形駆動手段６
１により直線方向に駆動されるラック６１ａに噛み合っ
ている。

【００５３】ピニオン６２がキーで固定されているピニ
オン軸６３は、第２直線運動体５２に係合部材（スプラ
イン軸５５、スプライン穴）を介して係合されている。
即ち、交換アームＲに旋回軸心線５５ａの軸線方向に進
退移動と旋回軸心線５５ａのまわりの旋回運動とを可能
にしている。

【００５４】第３旋回手段Ｈ６には、図５、図１３に示
すように、第２回転体３８と同体に回転し第２回転体３
８に対しては回転しない側に取り付けられている信号伝
達手段（電磁カプラ）である固定側カプラ１０１と、把
持手段Ｈ７を含む交換アームＲに取り付けられている可
動側カプラ１０２とが設けられている。固定側カプラ１
０１は、回転軸心線５５の回りに１８０度異なった２位
置に２体が設けられており、交換アームＲが１８０度旋
回しても、交換アームＲ側の信号を第２回転体３８側に
伝達することができる。

【００５５】工具交換装置Ｈの把持手段Ｈ１ 図１０は、第３往復運動手段Ｈ８とともに把持手段Ｈ１
を示している。第３往復運動手段Ｈ８は、工具の把持手
段Ｈ１を把持のために交換アームＲを伸縮する方向に駆
動するためのものである。把持手段Ｈ１は、第３往復運
動手段Ｈ８に取り付けられている。第３往復運動手段Ｈ
８は、第４線形駆動手段（流体圧シリンダ）７４と第４
線形駆動手段７４により直線方向に駆動される往復動作
体７１とから構成されている。往復動作体７１は、交換
アーム基体５１上に移動可能である。

【００５６】往復動作体７１には、両端部に工具を把持
するための把持部分７２Ａ，７２Ｂが形成されている。
第３旋回手段Ｈ６により旋回させられる交換アーム基体
５１、往復動作体７１などの旋回中心線は、同図中に示
すように、旋回軸心線５５ａである。交換アーム基体５
１、把持手段Ｈ１、第３往復運動手段Ｈ８で交換アーム
Ｒが形成されている。

【００５７】把持部分７２Ａ，７２Ｂは、工具を把持す
るために半円状に形成されている。把持部分７２Ａ，７
２Ｂには、脱落防止用爪７３Ａ，７３Ｂが設けられてい
る。把持部分７２Ａ，７２Ｂは、工具主軸６，７及び工
具マガジンＧとの間で工具を工具交換するときには、第
４線形駆動手段（シリンダ）７４のピストンロッドが縮
小方向に移動したＡ位置（縮小把持位置）に移動する。

【００５８】工具主軸６の工具を工具交換するときに
は、ピストンロッドが伸長方向に移動したＢ位置（伸長
把持位置）に移動する。この距離の差Ｌが２つの工具主
軸６，７間の距離である。交換アームＲの交換アーム基
体５１には、線形案内体（レール）５１ａ，５１ａが取
付けられ、この線形案内体５１ａ，５１ａには線形被案
内体（リニアベアリング）５１ｂ，５１ｂが案内されて
いる。

【００５９】線形被案内体５１ｂ，５１ｂには、各々、
往復動作体７１，７１が固定されている。また、交換ア
ーム基体５１には、第４線形駆動手段７４，７４の固定
部が固定部材５１ｃを介して固定されている。第４線形
駆動手段７４，７４の可動部であるピストンロッドが取
付け部材７１ａを介して往復動作体７１に固定されてい
る。すなわち、往復動作体７１は第４線形駆動手段７４
の駆動により往復移動される。この往復動作体７１の先
端には、把持手段Ｈ１の把持部分７２Ａ，７２Ｂが一体
に形成されている。

【００６０】図１０及び図１１（ａ），（ｂ）は、往復
動作体７１上には脱落防止用爪７３Ａによる工具把持状
態、すなわち工具ロックを解除する把持解除手段８１が
設けられている。図１１（ａ），（ｂ）は、図１０の平
面図であり、図１１（ａ）は工具マガジンＧ側の把持解
除手段８１を示し、図１１（ｂ）は工具主軸側の把持解
除手段である。

【００６１】把持解除手段８１は、概略四辺形平行リン
ク８２により構成されている。四辺形平行リンク８２
は、２点の可動軸８３，８３と２点の不動軸８４，８４
により四辺形平行リンクを形成している。不動軸８４
は、往復動作体７１に揺動自在に支持されている。図１
０に示すように、不動軸８４は、往復動作体７１を貫通
して反対側まで延びている。

【００６２】不動軸８４を基軸として作用腕８６，８７
が、把持解除手段８１の変位に対応して回転（揺動）す
る。作用腕８６，８７の動作端部にそれぞれに転輪（カ
ムフォロワ）８９，９１が設けられている。一方、不動
軸８４の一端部に操作腕９２が固定されている。往復動
作体７１には把持解除アーム９４が揺動自在に支持され
ている。

【００６３】把持解除アーム９４の一端には、把持され
ている工具が脱落するのを防止するための脱落防止用爪
７３Ａが形成されている。把持解除アーム９４の他端
は、操作腕９２の他端に係合されている。把持解除手段
８１は、スプリング９５の力により通常は把持解除アー
ム９４を係合している位置、すなわち脱落防止用爪７３
Ａが工具をロックする位置に位置している。

【００６４】工具マガジンＧの本体側に、動作傾斜体
（カム又はドッグ）９６が工具マガジンＧの所定の箇所
に固定されている（図５参照）。また、第２回転体３８
に動作傾斜体９１ａが固定されている。図５に示すマガ
ジン側工具交換位置２１Ａに、交換アームＲの往復動作
体７１が旋回軸心線５５ａ方向に後退するとともに第１
往復手段Ｈ３により工具マガジンＧ側に旋回移動した位
置では、転輪８９は動作傾斜体９６の頂部に位置する。

【００６５】このような位置関係にあるときは、作用腕
８７、可動軸８３がスプリング９５のばね力に抗して回
転変位して、図１０に示すように、操作腕９２と把持解
除アーム９４との係合が解除される。この状態では脱落
防止用７３Ａ（または７３Ｂ）は、スプリング９４ｂの
ばね力で押圧されている軸体９４ａにより工具把持方向
に位置している。しかしながら、スプリング９４ｂのば
ね力は弱くしてあるため、図１０のイ方向に把持手段Ｈ
１を移動させると工具のフランジ部より容易に離脱・係
合する。

【００６６】また、工具主軸側工具交換位置２１Ｃ（図
５参照）では次のようになる。工具主軸７とのあいだで
工具交換する場合には、第３往復運動手段Ｈ８は両方の
把持部分７２Ａ，７２Ｂを各々Ａ位置（ピストンロッド
を縮小させた位置）に位置させている。この縮小状態を
標準アーム状態とする。

【００６７】図５の実線で示したような交換アーム基体
５１、往復動作体７１等からなる交換アームＲが旋回軸
心線５５ａ方向に後退した状態になると、動作傾斜体９
１ａと作用腕８７の転輪８９とが係合し、工具主軸７側
の把持部分（例えば、７２Ａ）は工具把持解除状態とな
り、工具主軸７の反対側の把持部分（新工具を把持した
把持部分、例えば、７２Ｂ）は工具把持状態を維持して
いる（図１１（ｂ）の状態）。すなわち、交換アームＲ
を高速搬送しても問題が生じない。

【００６８】同様に、工具主軸６とのあいだで工具交換
する場合には、第３往復運動手段Ｈ８は両方の把持部分
７２Ａ，７２Ｂを各々Ｂ位置（ピストンロッドを伸長さ
せた位置）に位置させている。この状態をロングアーム
状態とする。往復動作体７１が旋回軸心線５５方向に後
退した状態になると、動作傾斜体９１ａと作用腕８６の
転輪９１とが係合し、工具主軸７側の把持部分を工具把
持解除状態とし、工具主軸７の反対側の把持部分の工具
把持状態を維持する（図１１（ａ）の状態）。

【００６９】この把持解除状態は、交換アーム基体５
１、往復移動体７１等からなる交換アームＲが旋回軸心
線５５ａ方向に前進すると、作用腕８６の転輪９１また
は作用腕８７の転輪８９と、動作傾斜体９１ａとが離隔
するので係合状態が解除され、把持部分７２Ａ，７２Ｂ
は両方ともに、スプリング９５の強力なばね力によっ
て、操作腕９２等を介して脱落防止用爪７３Ａ，７３Ｂ
が把持状態となる。

【００７０】このように、工具主軸６、工具主軸７のど
ちらの工具主軸とのあいだの工具交換であっても、工具
把持又は解除状態とすることができる。把持解除状態の
とき、脱落防止用爪７３Ａには、軸体９４ａを押圧して
いるばね９４ｂのばね力より大きな力をかければ、脱落
防止用爪７３Ａは、解放方向に回転する。

【００７１】したがって、動作傾斜体９６と転輪８９と
が係合している場合には、工具主軸６、工具主軸７側の
把持手段Ｈ７の把持部分（例えば７２Ａ）に入っている
工具のフランジ部（被把持部）から把持部分７２ａが離
脱又は把持することを可能にする。即ち、工具主軸６、
工具主軸７側の把持手段Ｈ７は、把持解除又は把持状態
になる。

【００７２】このような位置関係にない場合、即ち、往
復動作体７１が旋回軸心線５５ａの軸線方向に前進して
いるときなどでは、操作腕９２と把持解除アーム９４と
がスプリング９５のばね力で付勢されて係合し、脱落防
止用爪７３Ａを強制的に把持方向に押圧し工具の脱落を
防止している。脱落防止用爪７３Ｂの作用は、脱落防止
用爪７３Ａの作用に同じである。

【００７３】往復動作体７１が図１１に示す距離Ｌだけ
移動した場合にも、転輪９１が動作傾斜体９１ａの頂部
に位置し、把持状態が解除される。この距離Ｌは、２工
具軸６，７の間の距離に等しくなるように等しくなるよ
うに設計されている。

【００７４】工具マガジンＧと自動工具交換装置Ｈとの
工具交換動作 以上のような構造において、工具マガジンＧと自動工具
交換装置Ｈとの間の工具交換動作について述べる。自動
工具交換装置Ｈは、通常待機位置（自動工具交換装置原
点）２１Ｂで待機している（図５参照）。第１旋回手段
Ｈ２は第１回転体３４を待機位置２１Ｂに、第２旋回手
段Ｈ４は第２回転体３８を水平方向に、第２往復運動手
段Ｈ５は交換アーム基体５１、すなわち交換アームＲを
後退位置に位置させている。また、第１往復運動手段Ｈ
３の状態は、第２旋回台本体３７を工具マガジンＧ側に
位置させている。

【００７５】さらに、工具マガジン側把持部分には、工
具マガジンＧに返却する旧工具（加工が完了した工具）
を把持している状態とする。さらに、第３往復手段Ｈ８
は把持部分７２Ａ，７２Ｂが、旋回軸心線５５ａにお互
いに近づいている標準アーム状態（Ａ位置：縮小把持位
置）となっている（図１０参照）。工具マガジンＧとの
工具交換指令が指令されると、第２往復運動手段Ｈ５は
交換アーム基体５１を介して交換アームＲを前進位置に
移動させる。

【００７６】次に、第１旋回手段Ｈ２は、第１回転体３
４を介して交換アームＲを工具マガジン側工具交換位置
２１Ａに旋回させる。同時に、工具マガジンＧは、返却
される旧工具を保持する所定の工具ポットを工具マガジ
ン工具交換装置に割り出す。次に、第２往復運動手段Ｈ
５が、交換アームＲを後退位置に移動させ、工具ポット
内に旧工具を挿入し工具マガジンＧ内のクランプ機構で
保持させる。このとき、動作傾斜体９６と作用腕８７の
転輪８９とが係合するので、工具マガジン側把持部分の
みが工具把持解除状態となる。

【００７７】第１往復運動手段Ｈ３によって、第２旋回
台本体３７を介して交換アームＲを工具主軸側に（この
状態では、工具マガジンＧより離れる方向に）移動させ
ることにより、把持部分を旧工具の径方向に移動させ、
旧工具のツールシャンクのフランジ部より工具マガジン
側把持部分を離脱させる。

【００７８】工具マガジンＧは指定された新工具を保持
している所定の工具ポットを工具マガジン工具交換位置
に呼び出す。第１往復運動手段Ｈ３によって、交換アー
ムＲを工具マガジンＧ側に移動させることにより、把持
部分を新工具の径方向に移動させ、新工具のツールシャ
ンクのフランジ部（被把持部）に交換アームＲの一対の
把持部分７２Ａ，７２Ｂの工具マガジン側把持部分を挿
入させ係合させる。

【００７９】第２往復運動手段Ｈ５が交換アームＲを前
進位置に移動させることにより、新工具を工具の軸線方
向に工具ポットより離脱させる。このとき、動作傾斜体
９６より作用腕８７の転輪８９が離れるので、工具マガ
ジン側把持部分が工具把持状態となり、高速搬送が可能
となる。

【００８０】第１旋回手段Ｈ２は第１回転体３４を介し
て交換アームＲを待機位置に旋回させる。旋回後、第２
往復運動手段Ｈ５によって、交換アームＲを後退位置に
移動させ、新工具を工具マガジン側把持部分に把持した
待機状態に戻る。

【００８１】工具主軸７と自動工具交換装置Ｈとの工具
交換動作 自動工具交換装置Ｈは、待機位置（自動工具交換装置原
点）２１Ｂで、工具マガジン側把持部分に新工具を把持
している状態として説明を行う。また、工具主軸６、工
具主軸７を支持している工具主軸ヘッドＥは工具交換位
置に移動しているものとする。さらに、第３往復手段Ｈ
８は把持部分７２Ａ、７２Ｂが、旋回軸心線５５にお互
いに近づいている標準アーム状態（Ａ位置）となってい
る。

【００８２】図示しないシャッタを開状態にし、自動工
具交換装置Ｈの加工領域への移動を可能にする。第１旋
回手段Ｈ２は第１回転体３４を介して交換アームＲを待
機位置２１Ｂより工具主軸側位置２１Ｃに旋回させる。
第１往復運動手段Ｈ３が第２旋回台本体３７を工具主軸
側に移動させる。

【００８３】このとき、動作傾斜体９１ａと工具主軸側
把持部分の作用腕８７の転輪８９とが係合しているの
で、工具主軸側把持部分は工具把持解除状態になってい
る。そのために、工具主軸側把持部分は、工具主軸に装
着されている旧工具のツールシャンクのフランジ部に工
具の径方向より挿入され係合する。工具主軸７の工具ク
ランプ・アンクランプ手段をアンクランプ状態にする。

【００８４】第２往復運動手段Ｈ５が交換アーム基体５
１を介して交換アームＲを前進位置に移動させ、旧工具
を工具主軸７より工具主軸７の軸線方向に離脱させる。
このとき、動作傾斜体９１ａより工具主軸側把持部分の
作用腕８７の転輪８９が離れるので、工具主軸側把持部
分は工具把持状態になり、高速搬送が可能となる。

【００８５】第３旋回手段Ｈ６により、交換アームＲの
把持手段７２Ａ，７２Ｂを１８０度旋回させ、新工具を
把持している把持部分を工具主軸側に、旧工具を把持し
ている把持部分を工具マガジン側に位置させる。すなわ
ち、新旧工具の位置が入れ替わったのである。第２往復
運動手段Ｈ５によって、交換アームＲを後退位置に位置
させ、新工具を工具主軸７に工具主軸７の軸線方向に挿
入する。

【００８６】工具主軸７の工具クランプ・アンクランプ
手段をクランプ状態にし、工具主軸７に新工具を装着す
る。また、交換アームＲが後退位置に移動したとき、動
作傾斜体９１ａと工具主軸側把持部分の作用腕８７の転
輪８９とが係合しているので、工具主軸側把持部分は工
具把持解除状態となる。

【００８７】第１往復運動手段Ｈ３が交換アームＲを工
具マガジンＧ側に移動させ、交換アームを新工具の径方
向に移動させ、新工具のツールシャンクのフランジ部よ
り交換アームＲの工具主軸側把持部分を離脱させる。第
１旋回手段Ｈ２によって、交換アームＲを工具主軸側工
具交換位置より待機位置に旋回させる。シャッタが閉状
態となって、加工領域が遮蔽され、新工具による加工を
開始する。

【００８８】工具主軸６と自動工具交換装置Ｈとの工具
交換動作 自動工具交換装置Ｈは、待機位置（自動工具交換装置原
点）２１Ｂで、工具マガジン側把持部分に新工具を把持
している状態として説明を行う。また、工具主軸６は工
具交換位置に移動しているものとする。さらに、第３往
復手段Ｈ８は把持部分７２Ａ，７２Ｂが、旋回軸心線５
５にお互いに近づいている標準アーム状態（Ａ位置）と
なっている。

【００８９】図示しないシャッタを開状態にし、自動工
具交換装置Ｈの加工領域への移動を可能にする。第１旋
回手段Ｈ２は第１回転体３４を介して交換アームＲを待
機位置２１Ｂより工具主軸側位置２１Ｃに旋回させる。
第２旋回手段Ｈ４によって、第２回転体３８を介して交
換アームＲが把持している新工具の軸線が垂直方向を向
くように旋回させる。

【００９０】また、第３往復運動手段Ｈ８により、把持
部分７２Ａ，７２Ｂを、旋回軸心線５５より離れる方向
に位置するロングアーム状態（Ｂ位置：伸長把持位置）
とする。このとき、動作傾斜体９１ａと工具主軸側把持
部分の作用腕８７の転輪８９との係合は解除されるが、
ロングアーム状態となったときに、作用腕８６の転輪９
１と動作傾斜体９１ａとが係合するので、工具主軸側把
持部分は工具把持解除状態となる。

【００９１】第１往復運動手段Ｈ３が第２旋回台本体３
７を介して交換アームＲを工具主軸６側に移動させる。
工具主軸側把持部分は、工具主軸６に装着されている旧
工具のツールシャンクのフランジ部に工具の径方向より
挿入され係合する。工具主軸６の工具主軸６の工具クラ
ンプ・アンクランプ手段をアンクランプ状態にする。

【００９２】第２往復運動手段Ｈ５が交換アームＲを前
進位置に移動させ、旧工具を工具主軸６より工具主軸６
の軸線方向に離脱させる。このとき、動作傾斜体９１ａ
より工具主軸側把持部分の作用腕８７の転輪８９が離れ
るので、工具主軸側把持部分は工具把持状態になり、高
速搬送が可能となる。

【００９３】第３往復運動手段Ｈ８により、把持部分７
２Ａ，７２Ｂを標準アーム状態に位置させる。第３旋回
手段Ｈ６により、交換アームＲの把持手段７２Ａ，７２
Ｂを１８０度旋回させ、新工具を把持している把持部分
を工具主軸側に、旧工具を把持している把持部分を工具
マガジン側に位置させる。すなわち、新旧工具の位置が
入れ替わったのである。

【００９４】第３往復運動手段Ｈ８により、把持部分７
２Ａ，７２Ｂをロングアーム状態に位置させる。第２往
復手段Ｈ５によって、交換アームＲを後退位置に位置さ
せ、新工具を工具主軸６に工具軸線６の軸線方向に挿入
する。工具主軸６の工具クランプ・アンクランプ手段を
クランプ状態にし、工具主軸６に新工具を装着する。

【００９５】また、交換アームＲが後退位置に移動した
とき、動作傾斜体９１ａと工具主軸側把持部分の作用腕
８７の転輪８９とが係合しているので、工具主軸側把持
部分は工具把持解除状態となる。第１往復運動手段Ｈ３
が第２旋回台本体３７を介して交換アームＲを工具マガ
ジンＧ側に移動させ、工具主軸側把持部分を新工具の径
方向に移動させ、新工具のツールシャンクのフランジ部
より工具主軸側把持部分を離脱させる。

【００９６】第３往復運動手段Ｈ８により、把持部分７
２Ａ，７２Ｂを標準アーム状態に位置させる。第２旋回
手段Ｈ４によって、第２回転体３８を介して交換アーム
Ｒが把持している新工具の軸線が水平方向を向くように
旋回させる。第１旋回手段Ｈ２によって、第１回転体３
４を介して交換アームＲを工具主軸側工具交換位置２１
Ｃより待機位置２１Ｂに旋回させる。

【００９７】シャッタが閉状態となって、加工領域が遮
蔽され、新工具により加工が開始させる。

【００９８】この実施形態では、立型ターニングセンタ
で説明を行っているがこれに限定されない。マシニング
センタ等２つの工具主軸を有する工作機械であればよ
い。また、工具マガジンもマトリックス型工具マガジン
であってもよい。更に、交換アームＲは、シングルアー
ムであってもよい。

【００９９】

【発明の効果】本発明による工作機械は、単一の自動工
具交換装置で２つの工具主軸に工具交換することができ
る。また、２つの工具主軸とのあいだで工具交換する場
合には、工具把持・把持解除手段を各主軸に対応して設
けてあるので、交換アームによる高速搬送による工具交
換時間短縮と、確実な工具交換動作の両立が図れる。

【０１００】さらに、工具主軸が直交した工作機械や、
ターニングセンタのように工具を多く工具マガジンに貯
蔵しておく必要がある工作機械にも適用が可能であり、
全体構成の簡素化による信頼性の向上、工具マガジンが
一つなので段取り替えが容易であり、両方の工具主軸に
同一の工具を共通に使用することができる。

【０１０１】そのうえ、縦軸の工具主軸と横軸の工具主
軸とを有し、旋削加工と回転工具加工を行えるようにし
たターニングセンタでは、各種加工が効率的に行えるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、立型ターニングセンタの平面図であ
る。

【図２】図２は、図１の側面図である。

【図３】図３は、図１の正面図である。

【図４】図４は、工具主軸部分の断面図である。

【図５】図５は、図１の部分拡大図であり、自動工具交
換装置部分である。

【図６】図６は、図５の正面図である。

【図７】図７は、図５の矢印VII方向からみた工具交換
装置の右側面である。

【図８】図８は、工具交換装置の一部の左側面断面図で
ある。

【図９】図９は、工具交換装置の一部の背面図である。

【図１０】図１０は、把持手段の平面図である。

【図１１】図１１は、把持手段の一部の背面図である。

【図１２】図１２は、図５の部分拡大図であり、工具交
換装置の回転位置を定めるセンサーの配置を示す正面図
である。

【図１３】図１３は、図５の矢印VII方向からみた工具
交換装置の右側面である。

【符号の説明】

１…機械本体 ６，７…工具主軸 １１…ビルトインモータ ３４…第１回転体 ３６…直線運動体 ３８…第２回転体 ５１…第２直線運動体 Ｅ…工具主軸ヘッド Ｇ…工具マガジン Ｈ…工具交換装置 ７１…往復動作体 Ｈ１…把持手段 Ｈ２…第１旋回手段 Ｈ３…第１往復運動手段 Ｈ４…第２旋回手段 Ｈ５…第２往復運動手段 Ｈ６…第３旋回手段 Ｈ８…第３往復運動手段

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】工具交換するために工具交換位置に移動し
   たとき、自動工具交換装置に対して、第１の離間位置に
   第１の工具主軸軸線を有する第１の工具主軸と、前記第
   １の離間位置より所定量離れた位置にある第２の離間位
   置に第２の工具主軸軸線を有する第２の工具主軸とを回
   転自在に支持する工具主軸ヘッドと、 前記第１の工具主軸または第２の工具主軸との間で自動
   工具交換動作を行う自動工具交換装置とを有する工作機
   械の自動工具交換方法であって、 前記第１の工具主軸との間で工具交換するときには、 前記自動工具交換装置の交換アームに形成された把持部
   を、前記第１の工具主軸との工具交換位置に対応する縮
   小把持位置に移動させ、 前記交換アームが前記第１の工具主軸の軸線方向の後方
   位置にあるときのみ、前記把持部の前記第１の工具主軸
   側の把持部を工具把持解除状態とし、 前記第１の工具主軸と前記交換アームとの間で工具交換
   動作を行い、 前記第２の工具主軸との間で工具交換するときには、 前記交換アームの把持部を前記第２の工具主軸との工具
   交換位置に対応する伸長把持位置に移動させ、 前記交換アームが前記第２の工具主軸軸線方向の後方位
   置にあるときのみ、前記把持部の前記第２の工具主軸側
   の把持部を工具把持解除状態とし、 前記第２の工具主軸と前記交換アームとの間で工具交換
   動作を行うことにより離れた位置にある二つの工具主軸
   に、一つの交換アームで工具交換できるようにしたこと
   を特徴とする工作機械の自動工具交換方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の工作機械の自動工具交換
   方法であって、 前記第１の工具主軸との間で工具交換するときには、 前記交換アームの一対の把持部を前記縮小把持位置に移
   動させ、 前記交換アームを待機位置より前記第１の工具主軸側交
   換位置に旋回させ、 前記交換アームを前記第１の工具主軸の軸線方向と直交
   する径方向より前記工具主軸側に移動させて、工具把持
   解除状態の前記工具主軸側把持部を前記工具主軸に装着
   されている工具の被把持部に係合させ、 前記第１の工具主軸のクランプ・アンクランプ手段をア
   ンクランプ状態とし、 前記交換アームを前記第１の工具主軸の軸線方向に前進
   させて、前記工具を前記第１の工具主軸より離脱させる
   とともに、前記工具主軸側把持部を把持状態とし、 前記交換アームを交換アーム旋回軸を中心にして所定角
   度旋回させて、前記一対の把持部の位置を入れ替え、 前記交換アームを前記第１の工具主軸軸線方向に後退さ
   せて、前記工具を前記第１の工具主軸に挿入するととも
   に、前記工具主軸側把持部を工具把持解除状態とし、 前記第１の工具主軸のクランプ・アンクランプ手段をク
   ランプ状態とし、 前記交換アームを前記径方向にかつ前記工具主軸側より
   離れる方向に移動させて、工具把持解除状態の前記工具
   主軸側把持部を前記工具主軸に装着されている工具の被
   把持部により離脱させ、 前記交換アームを待機位置に旋回させ、 前記第２の工具主軸との間で工具交換するときには、 前記交換アームの一対の把持部を縮小把持位置に移動
   後、前記交換アームを待機位置より工具主軸側交換位置
   に旋回させ、 前記交換アームの一対の把持部を前記伸長把持位置に移
   動させ、 前記交換アームを前記第２の工具主軸の軸線方向と直交
   する径方向の前記工具主軸側に移動させて、工具把持解
   除状態の前記工具主軸側把持部を前記工具主軸に装着さ
   れている工具の被把持部に係合させ、 前記第２の工具主軸のクランプ・アンクランプ手段をア
   ンクランプ状態とし、 前記交換アームを前記第２の工具主軸軸線方向に前進さ
   せて、前記工具を前記第２の工具主軸より離脱させると
   ともに、前記工具主軸側の把持部を把持状態とし、 前記交換アームの一対の把持部を前記縮小把持位置に移
   動させ、 前記交換アームを前記交換アームの旋回軸を中心にして
   所定角度旋回させて、前記一対の把持部の位置を入れ替
   え、 前記交換アームの一対の把持部を前記伸長把持位置に移
   動させ、 前記交換アームを前記第２の工具主軸軸線方向に後退さ
   せて、工具を前記第２の工具主軸に挿入するとともに、
   前記工具主軸側把持部の工具把持手段を工具把持解除状
   態とし、 前記交換アームを前記径方向にかつ前記工具主軸側より
   離れる方向に移動させて、工具把持解除状態の工具主軸
   側把持部を前記工具主軸に装着されている工具の被把持
   部より離脱させ、 前記交換アームの一対の把持部を前記縮小把持位置に移
   動させ、 前記交換アームを待機位置に旋回させることにより、 離れた位置にある二つの工具主軸に、一つの交換アーム
   で工具交換できるようにしたことを特徴とする工作機械
   の自動工具交換方法。
3. 【請求項３】請求項１または２において、 前記第１の工具主軸と前記第２の工具主軸とを、工具主
   軸軸線が直交するように設け、 直交した前記第１の工具主軸と前記第２の工具主軸との
   間を前記交換アームが旋回可能に第２旋回手段を設け、 前記待機位置で前記交換アームが把持している工具の軸
   線方向と直交した工具主軸との間で工具交換する場合、
   前記交換アームが工具主軸側に旋回した後、前記交換ア
   ーム旋回手段で旋回動作させて、前記交換アームの把持
   部の向きを変更することにより、 二つの位置にかつ直交した位置にある工具主軸に、一つ
   の前記交換アームで工具交換できるようにしたことを特
   徴とする工作機械の自動工具交換方法。
4. 【請求項４】工具交換するための工具交換位置に移動し
   たとき、前記自動工具交換装置に対して、第１の離間位
   置に第１の工具主軸軸線を有する第１の工具主軸（７）
   と、前記第１の離間位置より所定量離れた位置にある第
   ２の離間位置に第２の工具主軸軸線を有する第２の工具
   主軸（７）とを回転自在に支持する工具主軸ヘッド
   （Ｅ）と、 前記第１の工具主軸または第２の工具主軸との間で自動
   工具交換動作を行う自動工具交換装置（Ｈ）とを備えた
   工作機械であって、 前記自動工具交換装置に設けられ、前記工具を把持する
   ための交換アームの基体と、 前記交換アーム基体に設けられ、前記工具の被把持部を
   係合可能に把持する把持部（Ｈ１）と、 前記交換アーム基体に設けられ、前記把持部（Ｈ１）
   を、前記第１の工具主軸との工具交換位置である縮小把
   持位置と、前記第２の工具主軸との工具交換位置である
   伸長把持位置とに往復移動させる第３往復手段（Ｈ８）
   と、 前記自動工具交換装置の基部と前記交換アーム基体の間
   に跨って設けられ、前記把持部（Ｈ１）が前記縮小把持
   位置および伸長把持位置に移動するとともに前記工具主
   軸軸線方向に後退したとき、前記工具主軸側の把持部を
   工具把持解除状態とし、前記交換アームがその他の位置
   にある場合には工具把持状態とする工具把持・把持解除
   手段（９１ａ，８１）とを有し、二つの位置にある工具
   主軸に、一つの交換アームで工具交換できるようにした
   ことを特徴とする自動工具交換装置を備えた工作機械。
5. 【請求項５】請求項４に記載の工作機械であって、 工具マガジンまたは前記工作機械の基体に旋回自在に設
   けられ、前記工具主軸と工具交換する工具主軸側旋回位
   置と、前記工作機械の加工領域外に設けられた待機位置
   との間を旋回する自動工具交換装置本体（３３，３４
   …)と、 前記工具の被把持部を係脱可能に把持する一対の把持部
   を両端に備えた交換アーム（Ｒ）と、 前記工具交換装置本体に設けられ、前記把持部を前記工
   具の被把持部に前記工具の軸線方向と直交する径方向よ
   り係脱するため前記交換アームの第１往復運動体（３
   ６，３７，３８…）を進退移動させる第１往復運動手段
   （Ｈ３）と、 前記第１往復運動体に設けられ、前記工具主軸側旋回位
   置に旋回したときに前記工具主軸に装着されている工具
   の軸線と平行な方向に位置する交換アーム旋回軸（６
   ３）と、 前記第１往復運動体と前記交換アームの基体との間に設
   けられ、前記交換アームを前記交換アーム旋回軸軸線方
   向に進退移動させる第２往復運動手段（Ｈ５）と、 前記第１往復運動体と前記交換アームとの間に設けら
   れ、前記交換アームを前記交換アーム旋回軸軸線に対し
   て所定角度反転させ、前記交換アームの前記一対の把持
   部の位置を入れ替える第３旋回手段（Ｈ６）と、 前記交換アーム基体に設けられ、前記交換アームの一対
   の把持部を前記縮小把持位置と前記伸長把持位置に移動
   させる第３往復手段（Ｈ８）と、 前記交換アーム基体と前記第１往復運動体との間に跨が
   って設けられ、前記交換アームが後退した位置で、か
   つ、前記工具主軸側旋回位置にある場合には、前記工具
   主軸側に位置した把持部を工具把持解除状態とし、前記
   交換アームがその他の位置にある場合には工具把持状態
   とする工具主軸・把持解除手段（９１ａ，８１）とから
   なり、 二つの位置にある工具主軸に、一つの交換アームで工具
   交換できるようにしたことを特徴とする自動工具交換装
   置を備えた工作機械。
6. 【請求項６】請求項４および請求項５に記載の前記工作
   機械において、 前記第１の工具主軸と前記第２の工具主軸とを工具主軸
   軸線が直交するように設け、 第１直線運動体と前記交換アーム旋回軸との間に、直交
   した第１の工具主軸と第２工具主軸とのあいだを前記交
   換アームが旋回可能に第２旋回手段（Ｈ４）を設け、 離れた位置に、かつ、直交した位置にある二つの工具主
   軸に、一つの交換アームで工具交換できるようにしたこ
   とを特徴とする自動工具交換装置を備えた工作機械。
7. 【請求項７】請求項４、請求項５または請求項６に記載
   の工作機械において、 前記工具把持・把持解除手段は、前記第１往復運動体ま
   たは前記交換アーム旋回軸に設けられた被係合体（９１
   ａ）と、 前記交換アームの進退動作体に平行リンク状に設けら
   れ、前記被係合体と前記縮小把持位置および前記伸長把
   持位置で係合する把持解除（９１）とを有し、 前記交換アームの一対の把持部の工具把持・把持解除を
   操作することを特徴とする自動工具交換装置を備えた工
   作機械。
8. 【請求項８】請求項４、請求項５、請求項６または請求
   項７に記載の工作機械において、 前記工作機械は、前記第１の工具主軸および前記第２の
   工具主軸に旋削加工用工具と回転工具を装着可能な工具
   装着手段が設けられ、 被加工物に旋削加工と回転工具加工とを行うことができ
   るターニングセンタであることを特徴とする自動工具交
   換装置を備えた工作機械。