JPS5939256B2 - 自動工具交換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は床上型横巾ぐり盤の自動工具交換装置に関する
。

床上型横巾ぐり盤のように大形の工作機械においては、
使用される工具も大重量（約６ｏｋｙ）で大径のものが
多く、主軸のＸ、Ｙ方向の移動量も大きくなると、現存
する小型マニシングセンターのようｔこ主軸頭の近くｔ
こ工具貯蔵マガジンを配置し、工具貯蔵マガジンと主軸
との間で直接工具交換を行なうことは作業ヰ、安全酸の
面からして不都合である。

すなわち高いコラムの側面またはコラムの頂部に前記マ
ガジンを配置すると、前記マガジン内への工具の出入作
業に非常な労力および危険が伴なう。

従来このような問題を避けるため、特開昭４９−４３２
８５が開示するようにコラムベース上にマガジンを載置
し、第１搬送装置、第２搬送装置を配備し、第１搬送装
置、第２搬送装置に沿って移動する工具搬送部材ｌζよ
って主軸頭付近まで工具を搬送し、主軸頭１コ装着した
工具交換アームｌこよって自動工具交換するものがある
。

しかしながらこの装置においては工具の姿勢は水平であ
り、重量のある大径の工具の場合には搬送部材によって
搬送される状態は不安定さを免れない。

本発明はこのような欠点ｌこ鑑みてなされたもので、 本発明の目的は工具貯蔵マガジンより水平搬送装置、鉛
直搬送装置に沿って工具のホルダ部分を下方に向けて鉛
直に搬送し、主軸頭の一側に配設した回動自在な中間工
具ポットにより受は渡された時初めて主軸の軸線と平行
になるように中間工具ポットが回動され主軸内の工具と
前記ポット内の工具が交換されるようにした自動工具交
換装置を提供することにある。

以下にこの発明の一実施例に係る自動工具交換装置を床
上型横巾ぐり盤Ｉコつき添付図面を参照して説明する。

第１図並びに第２図は床上型横巾ぐり盤に設けられた工
具交換装置の全体を夫々示す正面図並びに平面図であり
、図中符号１は該中ぐり盤のコラムを示す。

このコラム１の一側にはこのコラム１に沿って上下動可
能に主軸頭２が設けられて泊り、この主軸頭２の前面に
は前後方向に移動可能なラム６が配備され、図示しない
モータにより回転可能な主軸５を支持している。

コラム１は第１図において左右方向に移動可能なコラム
ベース３に搭載されており、このコラムベース３のＩＤ
への移動に伴なってコラム１も移動される。

上記コラムベース３の左側方上面には多数の工具をその
軸線を鉛直にして水平面上に配置収容した工具貯蔵マガ
ジン１００（第２図）が設けられており、またコラム１
の前面には工具をマガジン１００の所カ）ら主軸５の下
側近くにまで水平に搬送するための水平搬送機構３００
が配設されている。

そして、このマガジン１００と水平搬送機構３００の始
端間にはこれらの間で工具の交換を行なう第１の工具交
換機構２００が設けられている。

前記水平搬送機構３００の終端附近には前記コラム１に
沿って上方に延びた鉛直搬送機構４００が設けられ、こ
の中間には中間工具ポット機構５００が位置している。

この中間工具ポット機構５００と前記主軸５との間には
第２の工具交換機構６００が設置されており、これによ
りポット機構５００と主軸５との間の工具の交換がおこ
なわれる。

上記装置において工具はマガジン１００から中間工具ポ
ット機構５００に至るまでの搬路ｌこおいてシャンク部
を下方に向けているので安定した状態で搬送され、中間
工具ポット機構５００の所で始めて主軸５と平行になる
ように回動して水平に位置され、この状態で主軸５に装
着されている使用済の工具と交換される。

そして、この搬送中は工具に設けられた位置決めキイ溝
と、各機構に設けられた位置決めキイとが係合し、常時
工具は所定の位置状態を保って搬送され、主軸５に装着
される。

次に上記装置の各機構を夫々の図面を参照して説明する
。

これら機構のうち、リミットスイッチや電磁バルブ等の
制御部材は後で１駆動回路の所でその動作を説明するの
で一部省略しである。

第２図に示す工具貯蔵マガジン１００は上面中央に長円
形の凹所が形成されＰ基台１０１を有し、この凹所内ｌ
こは多数の工具ポット１０２がチェーン状に凹所周側に
沿って配設されている。

各ポット１０２１こは上面中央ｔこ工具保持用の開口１
０３が形成されており、この開口近くｔこは工具の位置
決めキイ溝と係合して工具を所定の位置状態にセットす
るためのキイ１０４が突設されている。

この工具ポット１０２の内側には１駆動歯が設けられて
おり、この１駆動歯はポット１０２の内側に設けられた
チェーン１０５Ｉこ係合される。

この結果このチェーン１０５が油圧モータ１１０により
回転されるスプロケット１０６により１駆動されると、
この駆動に伴なってポット１０２が時計方向ｔと移送さ
れる。

このポット１０２の移送を円滑ｌこするために、この実
施例では、ポット１０２の外側に基台１０１上に延出す
る延出部を設け、この延出部に回転可能にコロを軸支さ
せこのコロが基台１０１の上面を転がるようｔこなって
いる。

「各工具ポット１０２の開口１０３によりシャンク部を
下にして鉛直に保持された工具の割出しをおこなうため
にポット１０２の延出部外面ｌこは夫々異なるコード面
１０７が形成されており、このコード面１０７を基台１
０１上に設けられたコード検出機構１０８が検知してス
プロケット１０６の駆動を停止させるようになっている
。

即ち、所要の工具を工具交換機構２００の近くに交換位
置に停止させてこの工具を交換する場合「こ、この工具
ｌこ対応するコードが、この工具を保持するポット１０
２の回転方向先位置のポットに形成されており、このコ
ード面を検矢目することにより前記所定の工具が交換位
置に停止される。

なお、工具自体にコードを付し、このコード検出機構１
０８によって読みとり工具を識別することもできる。

このコード検出機構１０８は、コード面と機械的に接触
して読取る形式のものでも、またコード面の反射光もし
くは透過光を読取る光学的なものでも良い。

この装置においては、所定の工具が交換位置を若干通過
した場合にコード面を読取りポットを停止させた後ボッ
）１反時計方向に微速逆転し、停止位置でラテユット式
のストッパーに当てて停止させるための機構が設けられ
ている。

第１図並びに第３図、第３ａ図を参照して、第１の工具
交換機構２００を説明する。

工具交換機構２００は前記マガジン１００の交換位置に
ある工具を水平搬送機構３００の工具キャリア３０２中
に移す機能と、工具キャリア３０２中の使用ずみの工具
を前記マガジン１００のポット１０２に納める機能とを
有する工具交換アーム２０１を有する。

このアーム２０１の水平に延びた両アーム部２０２の夫
々反対方向の側面にはほぼ半円形の弧面からなる、工具
保持用の把持部２０３なお、アーム２０１の回転中心を
通り、両把持部２０３の中心を結ぶ直線は正規の基準軸
線に対し−５゜傾いている。

したがって、アーム２０１によって工具ポット１０２お
よび工具ポット３１１内の工具を把持するには時計方向
に８５°回動すればよい。

この把持部２０３の内側面には工具のリング状溝と係合
して工具の下方への脱落を確実に阻止する円弧状突出部
２０４と、工具のキイ溝と係合して工具所定の位相ｌこ
位置決めするキイ２０５とが設けられている。

また把持部２０３の内側基端近くには、常時スプリング
により把持部２０３内方に向って押圧されるロックピン
２０６が設けである。

なおアーム２０１の下方には軸２１１が固着されており
、軸２１１の下端にはピニオン（図示せず）が取付けて
ありこのピニオンは２個のシリンダ２１２，２１３のピ
ストンロンドに固着したラック（図示せず）の何れかと
噛み合っている。

従って油圧シリンダを２１２．２１３を選択して動作さ
せると、アーム２０１はそれぞれ８５°および１８０°
の角度位置に位置決めする。

なお軸２１１は上下方向に伸びる油圧シリンダ２１４に
も連結されているので、アーム２０１は上下動も可能に
なっている。

かくして、このアーム２０１が水平ｌコ回動されて、そ
の把持部２０３が工具の側面に近ずくと、まずロックピ
ン２０６が工具の側面に押されて、スプリング力に抗し
てアーム２０１中に入る。

この結果工具は彎曲面からなる把持部２０３中に入り、
夫々の円弧突出部２０４、キイ２０５と係合すると共に
、ロックピン２０６がスプリング力ｌこより再度突出し
、この工具を側面より確実ｔこ保持する。

」第３図ないし第５図ｉと示す水平搬送機構３００は工
具のシャンク部を下にして工具キャリア３０２により鉛
直に保持し、その工具を第１の工具交換機構２００と鉛
直搬送機構４００との間で移動させるものである。

工具キャリア３０２の上面には工具のシャンク部が挿入
されるポット３１１および、工具の位置決めキイ溝ｌこ
係合するキイ３１２が夫々形成されている。

この水平搬送機構３００はコラム１の前部に、互いｌこ
所定間隔を有して設けられた一対のガイドバー３０１を
有する。

これらガイドバー３０１は工具キャリア３０２の移動に
支障がないようにして、コラム１に固着されたガイドバ
ー支持体３０７に支承されている。

また、このガイドバー３０１と平行にエンドレスチェー
ン３０３が延出されており、このエンドレスチェーン３
０３はこれを駆動するための一対のスプロケッ） ３０
４１こかけ渡されている。

前記工具キャリア３０２にはガイドバー３０１が遊貫さ
れる水平孔が形成されているとともにチェーン３０３が
固着されており、かくしてスプロケット３０４１こよる
チェーン３０３の、駆動により工具キャリア３０２はガ
イドバー３０１に沿って第１の交換機構２００と鉛直搬
送機構４００との間で往復移動される。

図示していないが、一側のスプロケット３０４は油圧モ
ータ（図示せず）から減速された後１駆動されている。

前記ガイドバー３０１には、これを切削屑等から保護す
るためのカバー３０８が第５図に示すようｌこ設けられ
ている。

このカバー３０８はガイドバー３０１に沿って側面並び
に上面が延出したほぼ断面り字形の金属板で構成され、
下部がコラム１の突出部にピン３０９により枢支されて
いると共に、その下端には、基端をコラム１に枢支した
油圧シリンダ３１０のピストンが連結されている。

この結果、この油圧シリンダ３１０の動作によりカバー
３０８は実線で示しやすい位置と仮想線で示す開放位置
との間で回動可能になっており、キャリア３０２が移動
する時ｔこは開放位置に持たらされ、キャリア３０２の
移動に支障がないようになっている。

マガジン１００の工具ポット１０２と水平搬送機構の工
具キャリア３０２との間の工具交換は、先づ工具呼出指
令が発せられるとコード検出機構１０８により選ばれた
工具を保持している工具ポット１０２が交換位置に停止
される。

このとき工具キャリア３０２は第３図右方の交換位置の
前方に予じめ置かれている。

ここでアーム２０１は時計方向に８５°回動され把持部
２０３により新しい工具を把持し、次いでアーム２０１
を上方にシフトさせて工具を工具ポット１０２から抜き
出し、続いてアーム２０１を１８０°回動させた後アー
ム２０１を下降させれば、新しい工具は工具キャリア３
０２に挿入される。

ここでアーム２０１を再び８５°回動させれば最初の状
態に戻る。

また使用済の工具を工具貯蔵マガジン１００ｔこ主軸側
より戻す場合には、第３図において工具キャリア３０２
を介して右側力）ら左側に搬送され工具交換位置である
左端に位置決めし、工具マガジン１００が使用済のポッ
トをあらかじめ割り出しておき、工具交換アーム２０１
の前述した動作により使用済工具を所定の工具ポットに
収納する。

第６図並びに第１図、第８図に示す鉛直搬送機構４００
はコラム１の側壁に沿って鉛直に延びたロークリ軸４０
３を有し、これは下端を支持体４１０に、上端部を図示
しない軸受により回転可能に支承されている。

そして、このロークリ軸４０３は、支持体４１０中に設
けられ、互に向き合う油圧シリンダＣ３、Ｃ４により、
該シリンダの夫々のピストンｌこ固着されたラック（図
示せず）とこのラックに歯合するロークリ軸４０３の下
端に設けられたピニオン（図示せず）の組合せを介して
所定の角度Ｉこ回転させる。

そして、このロークリ軸４０３にはキー溝４０３Ａを有
し、このキー溝４０３八に係合するキー（図示せず）を
有する工具搬送アーム４０４はロータリ軸４０３に嵌合
しているので、アーム４０４はロークリ軸４０３に沿っ
て上下動が可能であり、カ）つロークリ軸４０３と共に
回動するようになっている。

前記工具移送アーム４０４は、第７図に詳しく示すよう
に、前記第１の交換機構２００の把持部２０３と同様の
機構をその先端に有する。

この把持部にも円弧状突出部並びにキイおよびロックピ
ン４１４が設けられており、工具をシャンク部を下にし
て鉛直に所定の角度位置で保持可能となっている。

このロックピン４１４は把持部中に進退可能に挿入され
ているが、保持位置（第７図に示す下方の仮想線とそれ
から１８０°回動し１こ上部の仮想線の位置）では、こ
れの基端部に設けられた圧縮スプリング４１５並ひにカ
ム４２０および駒４２０ａとの係合によりその押入が阻
止されることにより工具を把持する。

なおアーム４０４は第７図の実線左方の仮想線位置では
、駒４２０ａはカム４２０の面力）ら離れるのでフ宅ツ
クピン４１４は押圧されていない。

そしてこのアーム４０４の基部には水平カバー４１１が
設けられ、このアーム４０４の回転部を切削層等から保
護している。

ロークリ軸４０３の周囲にも、この軸４０３を同様ｌこ
保護する鉛直カバー４０７が設けられている。

このカバー４０７は、軸４０３外側に設けられ、軸４０
３に沿って上下方向に延ばている。

このカバー４０７の基端はカバーブラケット４１６によ
り枢支され、この結果この枢支部を中心として、水平面
上を回動可能となっている。

このカバー４０７の上方にはこの図では図示しない揺動
モータが設けられており、この駆動ｌこより、アーム４
０４がロークリ軸４０３の下端位置に位置決めされて待
機しているときにはロータリ軸４０３を切粉等より保護
するためにカバー４０７は回動してロークリ軸をカバー
する。

そしてアーム４０４の上昇時はカバー４０７は回動して
アーム４０４の上昇を防げないようにする。

前記ロークリ軸４０３に沿って延びるようにしてエンド
レスチェーン４０２が設けられ、これの上下は、夫々ス
プロケット４０１１こかけ渡されている。

上方のスプロケット４０１はこれの上方に設けられた油
圧モータＭ３により図示しない各各一対のピニオンとウ
オーム及びウオームホイールを介して回転され、この回
転によってチェーン４０２は、駆動される。

下方のスプロケット４０１は支持体４１０に突設された
ねじ棒４１２に取付けられｆこブラケット４１３Ｉこ支
持されている。

このチェーン４０２の一部は、前記工具移送アーム４０
４１こ連結されており、この結果このチェーン４０２の
移動に伴なって、アーム４０４はロータリ軸４０３をガ
イドとして上下動される。

水平機構３００の工具キャリア３０２７＞ら上記したア
ーム４０４への工具の移送は、アーム４０４をロータリ
軸４０３の最下位置に、そして第７図実線左方の仮想線
位置に置く。

この状態でキャリア３０２を左方が右端まで移行し、ア
ーム４０４を仮想線から実線位置まで回動ずれば、その
把持部によって工具は把持される。

上記交換アーム４０４の上昇限界位置付近に位置するよ
うにして第８図に示すように中間工具ポット機構５００
が、主軸頭２の側面ｔこ装着されている。

このポット機構５００は、全体が図面手前［ホぼ９０°
に傾動され得ると共に、その一部である中間工具ポット
５０２が上下方向ｔこガイドレール５０１に沿って移動
可能になっている。

尚、前記交換アーム４０４は後述するリミットスイッチ
によりロークリ軸４０３の所定ストローク範囲内では、
主軸頭２の位置に対応する位置に停止し、交換動作を行
うことができるようになっている。

即ち、主軸頭２カ）らはストッパー６４２が突設されて
いると共に、これの下方にはリミットスイッチＬ１０（
図示せず）が取着されており、共に主軸頭２と共に上下
方向に移動される。

一方、アーム４０４１こは上記リミットスイッチＬ１０
のドッグ（図示せず）が固着されて２す、かくして、こ
のアーム４０４が上昇しストッパ６４２に筒金して主軸
頭２に対し定位置で停止し、同時にリミットスイッチＬ
１０Ｉこ当接し、この信号ｌこよってアーム４０４に１
８０度の回動化／＋を与える。

鉛直搬送機構４００のアーム４０４７））ら工具ポット
５０２への工具移送は、アーム４０４を第８図の位置（
第７図では実線位置）にして下方力）ら上昇させる。

上昇中に主軸頭に対応する位置にくると上述しｆこよう
にリミットスイッチＬＩＯとストッパー６４２により停
止する。

この位置でアーム４０４を第８図の位置からロータリ軸
４０３の右側へと１８０°回動させる（第７図の上側仮
想線位置）。

続いて工具ポット５０２を上昇させれば、工具のシャン
ク部はポット５０２内に挿入される。

ここでアーム４０４を第１図において時計方向に回動さ
せれば、駒４２０ａはカム４２０から外れてるので工具
はアーム４０４の把持部から離れポット５０２のみによ
って支持される。

続いてポット５０２を前方に９０°回動し、主軸頭２の
軸線と平行な位置に位置決めされる。

次にこの中間工具ポット機構５００の細部を第９図ない
し第１１図を参照して説明する。

前記ガイドレール５０１は互いに一定間隔を有して平行
に設けられ、上下方向に延出して、その下部がベース５
１８に固定されている。

そして、このベース５１８の下部は主軸頭２に突設され
た支持体５１５にピン５１４を介して枢支されている。

一方ベース５１８の上部には主軸頭２に回動自在ｌこ取
付けられた油圧シリンダー５１７のピストンロッド５１
９の先端がピン５１６により枢支されている。

この結果、ポット機構５００は油圧シリンダー５１７の
作動によってピン５１４を中心として前方に９０°傾倒
される。

前記ベース５１８には、ピストンロッド５１０を上方に
向けた油圧シリンダ５０９が固定され、このピストンロ
ッド５１０の先端には、はぼ中央に、工具ポット５０２
を構成する開口が設けられた水平支持板５２０の一端が
取着されている。

この工具ポット５０２の開口は、工具の外径とほぼ同じ
径を有し、下方に向うに従がって小径となるようにテー
パが形成されている。

この支持板５２０の下面には、下方に延びた支持筒体５
２１の上端が、支持板５２０の開口と同軸的に、一体的
に固着されている。

そして支持筒体５２１の両端は、前記一対のレール５０
１に案内され、上下方向の移動が安定化されている。

この支持筒体５２１の下部には筒状のホルダー５１３が
嵌挿され、これにねじ止めされている。

このホルダー５１３内にはこれと同軸的に、このホルダ
ー５１３に対して摺動可能にツールポケット５１１が設
けられている。

このツールポケット５１１は内部ｌこ工具のシャンクの
プルスタンドが挿入されるような内周側面を有する。

このポケット５１１の下面には縁部がホルダー５１３の
下面に当接するように延出しているプレート５０７がね
じ止めされている。

ドッグ５２２はガイドレール５０１の下端に固定されて
いる。

そして、これは油圧シリンダ５１１により９０°前傾し
た場合にリミットスイッチ（図示せず）を作動させその
水平位置を検知するためのものである。

第９図に示すように、前記プレート５０７の両端には夫
々スプリング５０４の下端が連結されており、このスプ
リング５０４の上端は前記支持筒体５２１の外側より延
出した支持部材５０８に連結されている。

この結果、このプレー）５０７上に設けられたツールポ
ケット５１１は、ピストンロッド５１０の上昇による支
持板５２０の上昇に伴なって、スプリング５０４により
一緒に上昇する。

そして最上昇点近くでツールポケット５１１に工具が嵌
入した位置でプレート５０７の両端がストッパー５３１
ａに当接しその上昇が阻止されてもこのポケット５１１
と独立して支持板５２０がさらに少し上昇し以下に説明
する工具のシャンク部支持機構が作動されてシャンク部
のツールポケット５１１での支承が確保される。

即ち、この支持機構は第１０図並びに第１１図に示すよ
うにツールポケット５１１の周壁に互いに等間隔を有し
て放射状に穿設された複数（この実施例では３個）の水
平孔に夫々水平方向に摺動可能に挿入されたロックピン
５１２を有する。

これらロックピン５１２の基部は通常時ホルダー５１３
の内周側に形成され底部Ｉこテーパが形成され１こイン
ロ一部に入り込んでおり、この結果このピン５１２はこ
れの先端がポケット５１１の内周面より突出していない
非ロツク状態にある。

そして、前述したようにポケット５１１が最上昇位置近
くでストッパー５３１ａＩこてその上昇が阻止されると
、このポケット５１１に対してホルダー５１３がさらに
上昇し、この結果、ロックピン５１２はホルダー５１３
のインロ一部の底部から押出されホルダー５１３の内周
側に乗り上げる。

したがってロックピン５１２はポケット５１１の内周側
からその先端が延出し、第１０図の二点鎖線で示すよう
に、工具のプルスフラドに放射線方向から当接し、これ
を支持しロック状態になる。

この中間工具ポット機構５００には工具のキイ溝に係合
して、この工具の回転位置を規定する位置決め機構が設
けられている。

この機構は第９図に示すように支持筒体５２１側壁に対
して一対の押え板５０３ａ。

５０３ｂにより、上下方向摺動可能に装着された廻り止
めバー５０３を有する。

このバー５０３の下部には係合ピン５３０が突設されて
おり、このピン５３０には揺動レバー５０５の先端に形
成された切欠部が係合している。

このレバー５０５はほぼ中心で前記支持筒体５２１に枢
支されており、また基端には上端が支持筒体５２１に留
められた引張スプリング５０６の下端が接続されている
。

したがって、この筒体５２１が実線で示すように下方ｌ
こ位置する時には、スプリング５０６によりレバー５０
５は反時計方向ｌこ付勢されており廻り止めバー５０３
はその先端が支持板５２０の上面より突出しない、いわ
ゆる非ロツク状態にある。

そして、前述し１こように支持筒体５２１が上昇された
時には、レバー５０５の基端が、ガイドレール５０１の
途中１こ装着されたストッパー５３１に当接し、この結
果このレバー５０５はスプリング５０６の力ｌこ抗して
時計方向に回動される。

そして、この回動により廻り止めバー５０３は筒体５２
１に対して上方に移動されその先端が支持板５２０の上
面より突出して、工具のキイ溝に係合し、この工具の位
置決めをすると共に回転を阻止しロック状態になる。

次ｔこ、この中間工具ポット機構５００により水平に倒
された工具と、主軸５に装着された使用後の工具との間
の交換を果す第２の工具交換機構６００を第８図、第１
２図並びに第１３図ａないしｆを参照して説明する。

この機構６００は第８図に示すように中間工具ポット機
構５００の下方に位置し、枢支部材６３０により主軸頭
２に水平方向にほぼ９０°回動可能に支持された揺動ブ
ロック６３１を装着している。

揺動ブロック６３１には工具交換アーム６０１を回動自
在に支承し、同工具交換アーム６０１を旋回駆動する駆
動機構を内蔵している。

このブロック６３１の下端には、主軸頭２の前面には工
具交換アーム６０１を固定した旋回可能な中空軸６１２
の軸線が主軸５と平行となる工具交換位置および主軸と
直交する時期位置の２位置に前記ブロックを揺動して位
置決めする揺動機構を設けている。

この揺動機構はブロック６３１の下端に油圧シリンダ６
３２のロッド６３３側端を揺動自在経係合せしめ、油圧
シリンダ６３２の後端側を王塵頭前面に揺動自在に係合
せしめている。

従ってピストンロッド６３３が図示の位置から右進する
と、ブロック６３１は図示のアーム６０１が左方にある
位置ｆＪ）らアーム６０１が図面前方位置へと９０°回
動することができる。

第２図の工具交換機構６００の細部を第１２図により説
明する。

アーム６０１の中空軸６１２はそのフランジ部でアーム
６０１を取付はカ）つ、ベアリング６１３゜６１４を介
してブロック６３１１こ回転可能ｌこ設けられており、
外部には同軸的ｌこ形成されたウオームギヤ６１１を固
着している。

このウオームギヤ６１１には、油圧モークロ０８から減
速ギヤ６０９６０９ａ、６０９ｂｔ介して回転されるウ
オーム６１０が噛合されている。

一方前記中空軸６１２は筒状をなしており、この中ｌこ
は摺動軸６０４が軸方向摺動可能に貫挿されている。

この摺動軸６０４の基端はスラストベアリング６５１及
び軸方向支持を行うボールジヨイント６５２を介して可
動油圧シリンダー６０７が連結されている。

このシリンダー６０７１こは一端をブロック６３１に固
定した固定ピストン６０６の他端が挿入されていると共
に、シリンタ二６０７の基端透孔には、ブロック６３１
から突設されたガイドピン６１５Ｑ３挿入されて回動不
能になっている。

また前記中空軸６１２中ｉコは摺動軸６０４を前方へ常
時付勢するための圧縮スプリング６０５が収容されてい
る。

かくしてシリンダー６０７のＡ室液圧を高くすると、こ
のシリンダー６０７は摺動軸６０４と共に前方に移動す
る。

この摺動軸６０４の先端にはテーパ而が形成されており
、この面に基端が当接するようにして係合ピン６０３が
アーム６０１中に摺動可能に設けられている。

係合ピン６０３の先端にはクランプシュー６０２が設け
られており、かくして前記摺動軸６０４の前進により、
これの先端テーパ而でクランプシュー６０２が押されク
ランプシュー６０２はアーム６０１の把持部に延出し、
この把持部（図示せず、第１の工具交換アーム２０１と
同形状）と共動して工具を保持する。

このようなロック機構の外にも、前記ロック機構が解除
された状態でアーム６０１が時計方向に回転したとき、
これを鉛直位置ｔこ停止させるためのストップ機構、な
らびにアーム６０１を時計方向には自由に回転させるが
反時計方向ｌこ回転しｆコときこれを水平位置に停止さ
せる水平保持機構が設けである。

このストップ機構は以下ｌこ説明するように前記ロック
機構と同期して作動されるよう１こなっている。

前記シリンダー６０７から突設されたプレート６１６の
下端にはこのシリンダー６０７と一緒に直線移動をする
ピン６１８が突設すれている。

このピン６１８は、中心がシャフト６３４によりブロッ
ク６３１に回動可能ｌこ枢支されたリンクプレート６２
０の一側端面に形成され１こ切欠部に遊挿されてｂ）る
。

このプレート６２０の他端面にはストップピン６２４の
一端が当接されて２す、このピン６２４ ｔｔ常時圧縮
スプリング６２３によりリンクプレート６２０方向へ付
勢されている。

シリンダー６０７が前方にあり、クランプシュー６０２
がアーム６０１の把持部より延出している工具の保持状
態においては、スプリング６２３の押圧力によりストッ
プピン６２４はブロック６３１より突出してない１こめ
アーム６０１の回転を自由に保っている。

しかし、シリンダー６０７に作用する圧油がＢ室に流入
して、このシリンダー６０７が後方に移動した時にはピ
ン６１８も同時に後方に移動し、リンクプレート６２０
を時計方向に回動させる。

この結果、このストップピン６２４はスプリング６２３
の付勢力に抗して左方に移動され、その先端がブロック
６３１より突出しく第１３ｄ図参照）、アーム６０１の
裏側に突設されたブロック（図示せず）ｌこ当接して、
このアーム６０１が時計方向に反転したとき鉛直位置で
停止させる。

前記水平保持機構はアーム６０１を時計方向には自由に
回転させ、反時計方向に逆転された時にはこのアーム６
０１を水平位置で停止するようになっている。

この水平保持機構はブロック６３１の側面から、前記ア
ーム６０１の中空軸６１２とは直角をなして先端が延出
するようブロック６３１に回動可能支持された揺動軸６
４０を有する。

この軸６４０の先端には、一側に傾斜面が設けられたス
トップ部材６４１が固着されている。

このストップ部材６４１の他側部にはストッパーねじ６
２６が螺合されており、その先端はブロック６３１に突
設され１こ固定体６２９に当接されている。

また前記交換アーム６０１の裏面には保合ピン６２５が
突設されている。

この係合ピン６２５はアーム６０１が時計方向に回動さ
れた時に、前記ストップ部材６４１の傾斜面に図におい
て下側から当接し、この面に沿って移動しながら部材６
４１を回動させる、即ち部材６４１をストッパーねじ６
２６が固定体６２９から離れる方向に回動させる。

この結果、アーム６０１はこのストップ機構にて回転が
阻止されることがなく時計方向の回転は自由である。

しかし、アーム６０１が反時計方向に回転された時には
アーム６０１が水平位置になると係合ピン６２５はスト
ップ部材６４１の上面に当り回転を阻止され水平位置を
保持する。

次ｌこ、第１３図ａないしｆを参照して第２の工具交換
機構６００による中間工具ポット機構５００と主軸５と
の間の工具の交換を説明する。

まず第１３図Ｃｌこ示すように中間工具ポット機構５０
０の工具ポット５０２は、その最上位置で工具を鉛直搬
送機構４００のアーム４０４から受は取り、これを保持
する。

この時には第２の工具交換機構６００のブロック６３’
ｌまだ回動されておらず、これｌこ設けられた工具交換
アーム６０１は主軸頭２の前面ｌこ対して側方に位置す
る。

次に、第１３図すに示すように、前記ブロック６３１を
矢視方向ｌこ油圧シリンダ６３２により９０°回動させ
て工具交換アーム６０１をこれの中空軸６１２が主軸５
と水平向内で平行な位置にする。

そして、このブロック６３１の回動により中間工具ポッ
ト機構５００の前方には空所ができる。

そして、第１３図Ｃｌこ示すように、シリンダー５１７
を動作させてこれのピストンロッド５１９を前方ｌこ動
かして、工具ポット機構５００を前方に９０．傾倒させ
る。

この結果、中間工具ポット機構５００に保持された工具
は前記主軸５と水平面内で平行ｌこ位置される。

また工具交換アーム６０１の中空軸６１２力）ら主軸５
に保持された使用ずみの工具およびポット機構５００に
保持された新しい工具までの距離は等しくなっている。

また、アーム６０１は駆動されていないので、最初の状
態と同様鉛直な状態ｔこ保たれている。

次に、第１３図ｄに示すようにアーム６０１を９０°正
転（反時計方向）させて、アーム６０１の両端１コ形成
された把持部で上記両工具を夫々保持する。

このようｌこしてアーム６０１が工具をつかんだ状態で
第１３図Ｃｌこ示すようｌこ支持筒体５２１がガイドレ
ール５０１に沿って後方に引力）れると共に、主軸５も
後退して両工具は支持筒体５２１と主軸５カ）ら外れる
。

尚、支持筒体５２１が後退する時には、工具のプルスタ
ッドに当接していたロックピン５１２は、前記ロック時
の逆の動作により、筒体５２１の後退直後にシャンク部
を解放する。

このように、両工具が夫々の支持機構からフリーになっ
た状態でアーム６０１を１８０°逆転させて、第１３図
ｆに示すように両工具を入れ換える。

そして主軸５と支持筒体５２１を前進させることによっ
て新しい工具を主軸５でまた、使用ずみ工具を支持筒体
５２１で支持する。

後は今までとは逆の動作、即ちアーム６０１ｔ９ｏ０逆
転（時計方向）させ次いでポット機構５００を鉛直位置
ｌこ戻す。

次ｔこ、上記構成の各機構のタイミング動作を第１４図
ａないしＣに示す油圧回路図並ひに前述した各図を参照
して説明する。

第２図ｔと示すマガジン機構１００はスプロケット１０
６の駆動源である油圧モータ１１０により作動される。

この動作は工具呼出指令により正転用電磁弁■１が働い
て油圧モータ１１０は正転し、多数の工具ポット１０２
は時計方向ｔこ回転する。

次いで、コード検出機構１０８が指令された工具を選び
だすと、その信号により逆転用電磁弁ｖ２および低速用
電磁弁ｖ３が作動し、工具ポット１０２の回転は低速に
なり機械的ストッパ（図示せず）により停止する。

この停止信号によって逆転用電磁弁ｖ２が作動して工具
ポット１０２は反時計方向に微速で回転し、他の機掛的
ストッパにより選ばれた工具ポットを正確な工具交換位
置ｌコ停止させる。

一方、使用ずみ工具は、工具交換アーム２０１の前に置
かれた工具ポット３０２内ｌこある。

上記した選ばれた工具ポット１０２が工具交換位置に停
止するとその信号で電磁バルブｖ４は励磁され回動用油
圧シリンダ２１２を駆動し、ラックとピニオンを介して
アーム２０１を８５°正転（反時計方向）させアーム２
０１の両端の把持部で夫々工具をつかむ。

この８５°の正転限のときにリミットスイッチＬ１が入
り、これの結果電磁バルブＶ５が励磁されて上下動用油
圧シリンダ−２１４が働きアーム２０１が工具をっカ）
んだ状態で上昇される。

この上昇限がリミットスイッチＬ２で検知されると電磁
バルブＶ６が励磁され、シリンダー２１３が働く。

この結果、これのピストンが前進され、ラックとピニオ
ンを介してアーム２０１ｆ１８０°正転させ、工具の位
置を換える。

この場合工具貯蔵マガジン１００の工具ポット１０２側
ｔこコードを付しているので予じめ工具と対応する工具
ポット１０２を割出しておく。

なお工具自体にコードが付しである場合には工具自体ｔ
こ識別力があるので特定の工具ポット１０２を割り出す
必要がない。

この正転が完遂されるとリミットスイッチＬ３が入り、
前記電磁バルブＶ５は消勢される。

この結果アーム２０１は下降しもとの位置に戻り、新し
い工具は水平搬送機構３００の工具キャリア３０２中に
、そして使用ずみの工具はマガジン１００の工具ポット
１０２中に挿入される。

上記動作が終了すると、リミットスイッチＬ４が閉成さ
れ電磁弁Ｖ４は消勢されてアーム２０１は８５°逆転し
工具を解放して初期位置に戻される。

上記した動作は通常主軸５に取付けられた現在工具によ
る加工中に行われ、次いで同工具ｌこよる加工が終了す
ると工具交換指令が発せられる。

この指令によりロークリ軸４０３のカバー４０７用電磁
バルブＶ７が励磁されて油圧モータＭ４がカロ圧され、
ロークリ軸４０３用カバー４０７が回動してアーム４０
４の鉛直移動回路を解放する。

また同時ｌこ、電磁バルブｖ８も励磁されてシリンダー
３１０が後退し、ガイドレール３０１のカバー３０８が
第５図の仮想線で示すように回動して工具ポットの水平
移動路も開放される。

＠紀ロークリ軸４０３用カバー４０７の最大開放時にリ
ミットスイッチＬ６が入り、工具キャリア３０２の前進
用電磁弁ｖ９が励磁される。

この結果油圧モータＭ２が１駆動されて、ナエーン３０
３が前進し、新しい工具を保持した工具キャリア３０２
が鉛直搬送機構４００近くに送られる。

尚、工具キャリア３０２がその終端近くに達すると減速
バルブｖ１０が作動し、モータＭ２の回転速度がおそく
なり、工具ポット３０２は減速されて機械的ストッパ（
図示せず）にて停止する。

この工具ポット３０２の停止によりリミットスイッチＬ
７が閉成されて鉛直搬送機構４００のアーム４０４が第
７図の下方仮想線位置から４０゜反時計方向に正転する
ように電磁バルブＶ１１が励磁され油圧シリンダー０３
が作動する。

このアーム４０４の第４の正転によりアーム４０４の把
持部に工具はつかまれると同時にリミットスイッチＬ８
が入り、電磁バルブＶ１２が励磁される。

この励磁により油圧モータＭ３は回転されアーム４０４
は上昇する。

この上昇点近くで、減速用リミットスイッチＬ９が入り
、電磁バルブＶ１３を介してモータＭ３は減速される。

そして、最上昇点近くでリミットスイッチＬ１０が入り
、アーム４０４はさらに若干上昇し１こ後ストッパ６４
２ｔこ筒金して停止する。

このとき上記ＬＳ１０により電磁バルブＶ１４が励磁さ
れる。

この結果、油圧シリンダＣ４は作動されてアーム４０４
を１８０°正転し工具を中間工具ポット５０２上方に持
たらす。

この第２正転によりリミットスイッチＬ１１が閉成され
電磁バルブＶ１５の励磁が切られる。

この結果中間工具ポット機構５００の油圧シリンダ５０
９のピストンロッド５１０は下方位置から上昇して支持
筒体５２１が上昇し、アーム４０４に支持された工具を
受は入れる。

この筒体５２１の最上昇位置にてリミットスイッチＬ１
２が閉成され、前記電磁バルブＶ１４が消勢されてアー
ム４０４が１８００逆転される。

このアーム４０４の逆転開始時ｌζ工具は自動的にアー
ム４０４から離され、支持筒体５２１に残る。

そしてこのアーム４０４の回転終端位置にて電磁バルブ
Ｖ１６が励磁されシリンダー５１７ｈｉ７ＪＤ圧されて
支持筒体５２１、即ち工具は９０°＠方ｌこ傾倒される
。

尚、この傾倒はリミットスイッチＬ１３が閉成されたと
きに第２の工具交換機構６００のブロック６３１が電磁
バルブＶ１７並びにシリンダー６３２の作動ｌこよりあ
らカ）しめ９０°正転されリミットスイッチＬ２５ ａ
が入っていることにより可能となる。

また第１４図ｅ中シリンダーｃ５は、支持筒体５２１が
上昇位置にある時に停電等により油圧力がなくなったと
きに、シリンダ５０９のピストンロッド５１０即ち支持
筒体５２１が下降するのを阻止するため、そのピストン
ロッドが支持筒体５２１の底部に接すようになっている
。

前記支持筒体５２１、即ち中間工具ポット機構の傾倒に
よってリミットスイッチＬ１３が閉成され、電磁バルブ
Ｖ１８が励磁されて油圧モータ６０８を、駆動し、アー
ム６０１ヲ９０°正転（反時計方向）させて、アーム６
０１の一方の把持部中に送られてきた支持筒体５２１中
の新しい工具を把持する。

同時に前述したように小軸５に支持された使用ずみの工
具が他方の把持部ｌこ把持される。

このアーム６０１の正転によってリミットスイッチＬ１
４が閉成され電磁バルブＶ１９が付勢されてシリンダー
６０７が加圧される。

この７Ｊ［］圧ｌこよって、アーム６０１のストップ機
構（ストップピン６２４等）は解除されると共にクラン
プ機構が作動し、アーム６０１ｒｔ工具を把持する。

次に、前記シリンダー６０７の移動によりリミットスイ
ッチＬ１５が入り、主軸５はアーム６０１１こ工具を残
して後退する。

またほとんど同時に前記電磁バルブ１５が付勢されてシ
リンダー５０９が働いて、アーム６０１に工具を残し支
持筒体５２１は後退する。

次に、この支持筒体５２１の後退によりリミットスイッ
チＬ１６が入り、ｖ１８を消勢してモータ６０８が反転
され、アーム６０１が１８０°＋α０逆転（時計方向）
される。

このα０の逆転をリミットスイッチＬ１７が検知すると
再び電磁バルブｖ１８を介してモータ６０８は正転され
アーム６０１をα０だけ正転させて両工具の位置を１８
０°転換させる。

このアーム６０１のα０の余分の正転により、アーム６
０１の係合ピン６２５がストップ部材６４１に筒金して
アーム６０１を正シ＜水平位置ピン６２５Ｉこ停止させ
る。

このアーム６０１のα０の正転によってリミットスイッ
チＬ１４が作動され、主軸５が前進して搬送された工具
を支承すると共に、電磁バｌレブ■１５を消勢してシリ
ンダ５０９を加圧し、支持筒体５２１を前進させて使用
ずみの工具を支承する。

そしてこの支持ｆ＝Ｍ体５２１の前進によりリミットス
イッチＬ１２、電磁バルブｖｉ ｓｖ介してシリンダ６
０７を右進（第１２図参照）させクランプシュー６０２
を後退させてクランプ機構を解放すると共に、ストップ
ピン６２４を突出させてストップ機構を作動状態にする
。

続いてＬ１２により、電磁バルブｖ１８を消勢してアー
ム６０１を９０゜逆転（時計方向）させ工具を解放する
。

この際アーム６０１はストップピン６２４により正しい
鉛直位置に保持される。

上記アーム６０１の逆転により鉛直位置に復帰ＬＬ１８
が入り、電磁バルブＶ２０が励磁されシリンダー５１７
が働き、支持筒体５２１は９０゜回動され工具を鉛直に
する。

この回動ｌこよりリミットスイッチＬ１９が閉成され、
電磁バルブＶ１７を介してシリンダー６３２によりブロ
ック６３１は９０°回動して中間工具ポット機構５００
の下方に収納される。

この時にほとんど同時にリミットスイッチＬ２０が閉成
され、電磁バルブＶ１４を介してアーム４０４が１８０
°反時計方向に回転され、この抑持部で工具をつかむ。

この回転でリミットスイッチＬ１１が入り、電磁バルブ
１５は付勢されシリンダ５０９により、支持筒体５２１
は下降する。

同時ｌこ電磁バルブＶ１４、シリンダー０４を介してア
ーム４０４は１８ｏ０逆転（時計方向）される。

次に電磁バルブＶ２１が励磁されモータＭ３が回転され
てアーム４０４は下降されるが、この下降終端近くでリ
ミットスイッチＬ２１の作動による減速バルブＶ１３の
働らきで減速され、その下降終了時には別のリミットス
イッチＬ２２を閉成する。

この下降終了ｔこよりアーム４０４に把持されていた使
用ずみの工具は工具ポット３０２内に挿入される。

この結果前記電磁バルブＶ１１が消勢されてシリンダー
Ｃ３は減圧されシリンダＣ４の加圧力で０３は後退しア
ーム４０４ｆ４０°時計方向に回転させて第７図の実線
位置に戻す。

この回転終了時にリミットスイッチＬ２３が閉成され、
電磁バルブＶ２２を励磁してモータＭ２を逆転し工具キ
ャリア３０２を後退させて、使用ずみ工具を挿入した工
具キャリア３０２をマガジン１００近くに持たらす。

このコンベアの作動終了時ｌこは前記前進時と同様に減
速バルブＶ２３が動作して工具キャリア３０２は減速し
た後に停止する。

この工具キャリア３０２の停止によりリミットスイッチ
Ｌ２４が閉成し、ロータリ軸４０３用カバー並びにガイ
ドレール３０１用カバーが夫々モータＭ４並びにシリン
ダー３１０により閉じられる。

このロータリ軸４０３用カバーの閉成によりリミットス
イッチＬ２５は閉成され工具キャリア３０２の使用ずみ
の工具を前記マガジン１００に返還する準備が完了する
。

工具キャリア３０２に保持されている使用ずみの工具は
次の工具呼出指令が発せられると第］の工具交換アーム
２０１によりマガジン１００の工具ポット１０２に返さ
れる。

そして新たに選択された工具が工具ポット１０２から水
平搬送機構３００の工具キャリア３０２に移される。

そして、工具交換指令があるまでこの位置で待機してい
る。

このような工具の選択、返還動作は切削中に行なわれ、
交換時間の短縮を図っている。

なお、第１４図ａないしＣにおいて、ａ図とｂ図との制
御回路はラインＴ１．Ｔ２並びにＴ３を介して互いに接
続され、共に油圧源機構Ｓ１により作動される。

第１４図Ｃに記載された制御回路は油圧源機構８２によ
り作動される。

Ｌ２６はコンベアカバー３０８がシリンダー５０９の、
駆動によりしやへい位置に持たらされた時にこれを検知
するためのリミットスイッチである。

以上説明したように、本発明の工具自動交換装置１こお
いては、マガジン力）ら、玉軸５の近くにある工具交換
機構までシャンク部を下方ｌこ向けて工具を鉛直に支持
して搬送し、主軸５量近で始めて工具を水平にしている
ので、工具が安定した状態でしかも確実に工具を搬送す
ることができる。

ま１こ本発明を使用する大形の工作機械ｌコおいて使用
する工具（１太きいものでは６０ｋｇ以上の場合もあり
、かかる重量のある工具を比較的高い位置でクレーン等
を用いて作作業により交換することは極めて危険である
が、本発明によればこの心配は除去される。

さらに交換時間も手作業に比較して大巾に短小される利
点を有する。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の一実施例に係る工具自動交換装置を示し
、第１図は全体の正面図、第２図１１同平面図、第３図
は水平搬送機構の正面図、第３ａ図は第３図における部
分平面図、第３ｂ図は第３ａ図１こおけるＡ−Ａ断面図
、第４図は第３図の４−４線に沿う断面図、第５図は同
搬送機構のコンベアカバーを示す断面図、第６図は鉛直
搬送機構の一部切欠正面図１．第７図は第６図の７−７
線に沿う断面図、第８図は第２の工具交換機構並びにこ
れの関連機構を示す正面図、第９図は中間工具ポットの
正面図、第１０図）は第９図の１０−１０線に沿う断面
図、第１１図は第１０図１１ｉ１断面図、第１２図は第
２の工具交換機構のアームの１駆動並びに制御機構の要
部を示す分解斜視図、第１３図ａないしｆは第２の工具
交換機構の動作を順次説明する概略的斜視図、そして第
１４図ａないしＣは各機構の動作油圧回路図である。 １・・・・・・コラム、２・・・・・・主軸頭、計・・
・・・コラムベース、４・・・・・・工具ホルダー、５
・・・・・玉軸、６・・・・・・ラム、１００・・・・
・・工具貯蔵マガジン、２００・・・・・・工具交換機
構、３００・・・・・・水平搬送機構、４００・・・・
・・鉛直搬送機構、５００・・・・・・中間工具ポット
機構、６００・・・・・・工具交換、機構、３０１・・
・・・・ガイドバー、３０２・・・・・・工具キャリア
、３０３・・・・・・チェーン、３０４・・・・・・ス
プロケット、４０２・・・・・・チェーン、４０３・・
・・・・ロークリ軸、４０４・・・・・・工具移送アー
ム、４０７・・・・・エレベータカバー、４１１・・・
・・・カバー、５０１・・・・・・ガイドレール、５０
２・・・・・・中間工具ポット、５０３・・・・・・回
り止めバー、５０４・・・・・・スプリング、５０５・
・・・・・レバー、 ５０６・・・・・・スプリング、
５０７・・・・・・プレート、５０８・・・・・・スプ
リング支持体、５１１・・・・・・ツールポケット、５
１２・・・・・・ロックピン、５１３・・・・・・ホル
ダー、５１４・・・・・・ピン、５２１・・・・・・エ
レベータカバー、６０１・・・・・・工具交換アーム、
６０２・・・・・・クランプシュー、６０４・・・・・
・軸、６０５・・・・・・スプリング。 ６０６・・・・・・ピストン、６１０・・・・・・ウオ
ーム、６１１・・・・・・ウオームギヤー、６１２・・
・・・・中空軸、６１５・・・・・・ロックピン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 工具のシャンク部を下向きにして鉛直に軸承された
   工具ホルダ群を貯蔵しコラムベースに載置された工具貯
   蔵マガジンと、 同工具貯蔵マガジンカ）ら水平方向に延長し、工具のシ
   ャンク部を下向きｌこして鉛直に工具を軸承する第１の
   工具キャリアを介して工具を搬送する水平搬送機構と、 前記水平搬送機構の搬送方向と直交し、上向きに、延長
   し、工具交換準備位置１コ前記第１の工具キャリアおよ
   び後記工具ポットに対して工具を移送する機４Ｅｆ有す
   る第２の工具キャリアを介して工具を搬送する鉛直搬送
   機構と、 工具を着脱可能に軸承する中間工具ポットと同工具ポッ
   トを進退可能に案内するガイドレールと同ガイドレール
   に沿って前記工具ポットを進退せしめる駆動機構と前記
   工具ポットの進退に呼応して工具を前記ポットに対して
   固着または解放する固着機構とから構成され主軸頭の・
   〜伸側部に回動自在ｌこ枢支された中間工具ポット機構
   と、同中間工具ポット機構の工具ポット軸線が主軸軸線
   ｌこ対して直交する位置および平行な位置ｔこ前記工具
   ポット機構を回動せしめる回動機構と、工具を着脱可能
   に軸承し、主軸の軸線方向に進退可能な主軸と、 前記主軸内の工具と前記工具ポット内の工具を同時に把
   持可能とし中央部を旋回軸に固定した工具交換アームと
   、 主軸頭前面に揺動自在に支持され、前記工具交換アーム
   の旋回軸を回転可能に支持し、前記中間工具ポットと前
   記主軸の進退運動と連動して同アームを回転せしめて工
   具交換を行なう工具交換機構を内蔵したブ七ツクと、 前記工具交換アームを支持する旋回軸の軸線が主軸と平
   行となる工具交換位置および前記主軸と直交する退機位
   置の２位置に前記ブロックを揺動して位置決めする揺動
   機構とから構成した自動工具交換装置。