JPS6044101B2 - 工具交換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は工作機械、特に多機能を有する工作機械に関す
る。

このような工作機械は数値制御により中ぐり、きりもみ
、フライス削り、ねじ立て等の各種機械加工作業ができ
る。又このような工作機械には通常数値制御により作動
される自動工具交換部が具備され、本発明による工作機
械にも具備されている。本発明の一目的は効率および信
頼性の高い自動工具交換部を備え竪形および横形の両方
に適合しうる多機能を有した工作機械を提供することに
あ”る。

本発明の他の目的は現在市販のテーパを有したシャンク
部を持つ工具ホルダを使用できかつ既存の動力引張ボル
ト構成を用いて工具交換時に工具ホルダを保持しうる工
作機械を提供することにある。

本発明の別の目的は回動スピンドルおよび被駆動の工具
スピンドル内に工具ホルダを着脱可能に固定するコンパ
クトで迅速に作動する引張ボルト機構を備えた工作機械
および自動工具交換部を提供することにある。

本発明の更に他の目的は工具保管体および工具交換アー
ムの間にスピンドル移送部材を配設した自動工具交換部
を有する工作機械を提供することにある。

本発明の更に別の目的は回動スピンドル上および同時に
１つの工具ホルダのノッチ部と協働可能な工具交換アー
ム上に配設される工具移動装置を備えた自動工具交換部
を有する工作機械を提供することにある。

本発明の他の目的と利点は以下の説明が進むに応じ明ら
かとなろう。

以下本発明を好ましい実施例に沿つて説明する。

第１図および第２図に、自動工具交換部２１を有した本
発明による工作機械２０を示す。

工作機械２０は竪形のものてあり本実施例の場合床置形
である。本発明による工作機械２０は中ぐり、穴あけ、
フライス削り、ネジ立て作業の他、バイトの自動交換も
できかつこれら作業はすべて数値制御により実行される
。工作機械２０の水平な基部２２は好適な土台２４上に
載置されている。

前記基部２２には、基部２２の長手方向に移動可能に、
基部２２に配設された減摩ローラおよび軌道部（図示せ
ず）に支承されるサドル部材２６と、基部２２の長手方
向に対し直角方向に移動可能に、サドル部材２６に付設
された減摩ローラ（図示せず）および軌道部２９により
支承される送り台２８とが包有される。柱部材３０が送
り台２８上に立設されて固定され一ており、かつ垂直方
向に変位可能な主軸台３２を支承する垂直軌道部３１が
これに一体に形成されている。主軸台３２には減摩ベア
リングを介して枢支され垂直に配設された被駆動の工具
スピンドル３３が具備されている。

工具スピンドル３３には機械加工作業に使用される工具
ホルダのテーパを有するシャンク部と好適に嵌合するソ
ケット３４が設けられる。第１ａ図は工作機械２０に適
用される工具ホルダ３５を示す。

工具ホルダ３５は胴部３６と外周部に設けられたフラン
ジ３９とを有し、フランジ３９には半径方向に対称に一
対の駆動キー溝４０が設けられ、且胴部３６には工具と
してのバイトＴが挿入され固定される。工具ホルダ３５
には更に、工具スピンドル３３のソケット部３４に嵌合
可能に設けられ、高精度に形成されたテーパ面を有する
シャンク部４１と、動力引張ボルトの引張フィンガ装置
と協働する小テーパ面を有するノブ４４とが具備されて
いる。図示の実施例の場合、工具スピンドル３３には引
張フィンガ装置３８と連係する油圧作動の動力引張ボル
ト３７が具備される。工作機械２０の自動工具交換部２
１には、柱部材３０に装着される工具保管体４５と、前
記工具保管体４５に装着される回動スピンドル装置４６
と、主軸台３２に装着される２又の工具交換アーム４８
とが包有される。

工具交換アーム４８は工具スピンドル３３の回転軸に対
し平行に移動可能であり、かつ工具スピンドル３３の軸
線に対し直角な平面内において回転可能である。この工
具交換アーム４８は回動スピンドル装置４６と被駆動の
工具スピンドル３３との間において工具を移動するよう
機能する。給電・制御回路、油液流路網および空気流路
網ゐ各ラインは送り台２８に連結される可撓性を有する
トレーユニット４９を介し機械加工装置に接続されてい
る。

ワークテーブル５０が工作機械２０の前面に配設され、
ワークテーブル５０には工作物を固定する多数のＴ形ス
ロットが形成される。

ワークテーブル５０としては固定形又は旋回形のものを
使用できる。旋回形のワークテーブル５０が使用される
場合、工作物の各側面に対し工具を配置するように設け
ると共に、取付時間を最小限にすることのできる割出プ
ラテンを具備する。工具保管体 第１図、第２図および第６図乃至第９図参照するに工具
保管体４５は力ローセル（ＣａｒＯｖｌｓｅｌ）形のも
ので本実施例の場合４０本のバイト収容用の工具ホルダ
が具備されている。

工具保管体４５は工具箱を支承するブラケット５１を有
しており、ブラケット５１はボルト又は他の好適な装置
を介し柱部材３０に固定する大形のプレートとして形成
しうる。またブラケット５１には柱部材３０から離間し
た共通の垂直な平面内に位置する水平軸を中心に回転す
るような一対のドラム５２，５４が枢支される。合金鋼
製のバンドのような可撓性を有した担持体５５が上記ド
ラム５２，５４に張架され、ドラムの回転に伴つて移動
する。担持体は例えば一方のドラムに連結される油圧モ
ータを介し駆動される。複数の工具プラテン５［６が担
持体５５上に長手方向に離間して固定され、一方各工具
プラテン５６により工具ホルダ３５のフランジ３９と協
働する好適な工具把持装置５８が支承されている。

工具ホルダ３５は工具把持装置５８に固設されたキー部
材５９を介しドラムの円周方向に配置され冫る。工具保
管体４５のドラム間において可撓性をもつ担持体５５を
水平に支承すべく寄与するよう工具プラテン５６には溝
６０が設けられると共に、前記溝６０にはドラム間にお
いてブラケット５１に固設された水平の案内レール６１
が嵌合さ５れる。各工具把持装置５８は支承プレート６
４の一端部に対し回転可能な一対の把持フィンガ部材６
２を有し、前記支承プレー ト６４はまたはフランジ３
９と協働するように設けられている。

支承プレθ一ト６４の端部において、各把持フィンガ部
材６２には小さなりランク”ｒ−ム６５が固設され、ク
ランクアーム６５はフィンガ部材を支承するプレート６
４に摺動可能に取り付けられたバネ作動型のプランジャ
６６と協働する。プランジャ６６にかかる荷重は工具ホ
ルダから上方に離間する方向に働き、この構成により把
持フィンガ部材６２が工具ホルダの胴部３６に対し内向
きに押圧される。押圧バネ６８のバネカに抗してプラン
ジャ６６を下方に押進すると、フィンガ部材６２が外側
へ回動され工具ホルダ３５が解放される。工具交換動作
中工具交換部に配設される工具プラテン５６上のフィン
ガ部材６２を駆動するため油圧作動装置６９が具備され
ている。

油圧作業装置６９は例えば取付プレート７０を介し好適
な方法でブラケット５１に固設され、且下方に垂下する
ピストンロッド７１を有する。取付プレート７０のスロ
ット７４内に摺動可能に嵌合される解放ラッチ部材７２
が油圧作動装置６９のピストンロッド７１の下端部に固
設される。ラッチ部材７２により好適な当接プレート７
５が支承され、当接プレート７５はプランジャ６６と協
働し押圧バネ６８のバネカに抗しプランジャ６６を下方
に押圧して工具把持用のフィンガ部材６２を解放する。
逆に、ピストンロッド７１を引き込み上方に移動すると
、押圧バネ６８のバネカによりプランジャ６６が上動さ
れ、フィンガ部材６２が工具ホルダ３５と協働せしめら
れる。回動スピンドル装置 竪形の回動スピンドル装置４６（第２図乃至第５図、第
７図および第９図参照）は高速度かつ高信頼性をもつて
工具を移動するため工具保管体４５と２叉の工具交換ア
ーム４８との間に配設される。

この場合スピンドル装置４６には一対のトラニオン７９
，８０に枢支されるハウジング７８が．包有され、トラ
ニオン７９，８０自体はこれと対応する支承ブラケット
８１，８２に固設されている。支承ブラケット８１，８
２は好適な方法で支承ブラケット５１に固設される。ハ
ウジング７８には中央に大径の穴４８が設けられ、本実
施例の！場合、穴８４にはトラニオン７９，８０に近接
して穴８４の外端部へ向つて延びるプラスチック製の減
摩ライナースリーブ８５が具備されている。スピンドル
８６はハウジング７８およびライナスリーブ８５内に進
退可能に収容される。またス・ピンドル８６は外端部に
テーパ面をもつソケット部８８を有した中空円筒体でな
り、ソケット部８８には工具ホルダ３５のシャンク部４
１が挿入される。更にソケット部８８の内端部は動力引
張ボルト９１の引張フィンガ装置を収容するさら穴８９
および内径部９０と連通している。引張フィンガ装置は
外側へ変位される一連の引張フィンガ部材を有し、さら
穴８９から内径部９０に引張られる時カム作用により前
記フィンガ部材は工具ホルダ３５のシャンク部４１の、
ノブ４４と協働する。動力引張ボルト９１の引張フィン
ガ装置の反対端部にはシリンダ部９４内において摺動可
能な油ノ圧ピストン９２が配設される（第４図参照）。

動力引張ボルト９１を緩締するよう油圧が流路９５，９
６と、固定導管９８，９９および内径部１００，１０１
により区画される好適なすベリ連結部とを介しシリンダ
部９４へ流入出される。動カー引張ボルト９１は連結・
分断のいずれの場合も油圧作動され得るが、動力引張ボ
ルトに油圧が加わらない時も引張ボルトを連結状態に維
持せしめ得るようにシリンダ部９４内に強力なバネ１０
２が配設されている。またトラニオン７９，８０の軸線
に対し直角方向に工具スピンドル３３を移動し工具ホル
ダ３５を工具保管体から容易に引き出し得又工具ホルダ
３５を工具保管体へ容易に戻し得る装置が具備される。
本実施例の場合、この移動範囲は約３．８０５インチ（
約９．７ｃｍ）である。この工具ホルダ３５の移動は工
具スピンドルのハウジング７８内に組み込まれた一対の
油圧作動装置１０４，１０５により行なわれる。前記油
圧作動装置１０４，１０５は工具スピンドル３３側に位
置する大フランジ１０９に固定されたピストンロッド１
０６，１０８を介しスピンドル８６と連結されている。
この場合スピンドルのハウジング７８に対するこの工具
ホルダ３５の移動は工作機械と連係する油圧機構により
制御される。油圧機構はリミットスイッチ７３ＬＳ，７
６ＬＳを介し工具スピンドルの位置を制御し、一方前記
リミットスイッチはフランジ１０９に固設された制御ロ
ッド１１０により作動される。スピンドル８６は第４図
に示す位置から第２図および第９図に示す位置へ又は逆
に、９０度旋回され、工具保管体４５と工具交換アーム
４８との間において工具ホルダを移送する（第２図参照
）。

この移送動作は油圧作動装置１１１を介し行なわれ、油
圧作動装置１１１の上端部はブラケット５１に固設され
たハンガ部材１１２に、又前記油圧作動装置１１１の下
端部はハウジング７８に固設されたＵリンク１１４に夫
々枢支されている。油圧作動装置１１１の上端部および
下端部の近傍には夫々加工装置の油圧制御機構に連結さ
れたリミットスイッチが具備される。工具スピンドル３
３は９０度旋回する前にまず軸方向に工具保管体側又は
工具交換アーム側のいずれかに移動され工具ホルダと協
働される。この当初の移動距離は約３．４３インチ（約
８．７ｃｍ）であり、テーパ面を有するノブ４４が動力
引張ボルトの端部と連係し、引張フイビガ部材が外され
るようにシャンク部の大径部分まで工具スピンドルが移
動される。次に工具スピンドルが動力引張ボルトと協働
したとき、シャンク部がソケット部８８と好適に嵌合さ
れる。例えば、回動スピンドル装置４６が第４図に示す
位置にあり、工具保管体の工具と工具交換状態にある場
合、工具保管体の工具把持機構５８は油圧作動装置６９
およびラッチ部材７２により開放される。次に回動スピ
ンドル装置は更に０．３７５インチ（約０．９５ｃｍ）
移動され、その後スピンドル８６およびハウジング７８
全体が第９図の位置まで９０度下方に旋回される。この
時点で、工具ホルダ３５は工具交換アーム４８へ向つて
移動され工具交換アーム４８が旋回されて工具ホルダ３
５と係止される。次に制御機構により回動スピンドル装
置４６の動力引張ボルトが解放され、工具交換アーム４
８により工具ホルダ３５が第９図の点線の位置まで引き
出される。工具交換アーム４８により、使用済の古い工
具が被駆動の工具スピンドル３３から引き出され回動ス
ピンドル装置４６に挿入される。使用済の古い工具を工
具保管体へ戻す作業は以上述べた動作の直後、上述の順
序と逆の順序で行なわれる。回動スピンドル装置４６を
軸方向に移動させるため、油液が工作機械の制御機構か
らトラニオン７９に連結される導管１１５，１１６と、
油圧作動装置１０４，１０５と連通しているハウジング
７８内の好適な内部流路とを介し回動スピンドル装置４
６に対し流入出される。

同様に、動力引張ボルト９１を緩締するため、油液が工
作機械の流体圧制御機構からトラニオン８０に連結され
る導管１１８，１１９と、導管９８，９９と連通してい
るハウジング７８内の内部流路とを介し動力引張ボルト
９１に対し出入される。工具交換アーム 上述した工具交換アーム４８は２叉に設けられており、
主軸台３２の下面から垂下したシャフト１２０により支
承される（第１０図および第１２図乃至第１４図参照）
。

工具交換アーム４８は被駆動の工具スピンドル３３の軸
線と平行に垂直方向に移動し得かつ工具スピンドル３３
の軸線に対し直角な平面内において回転可能である。工
具ホルダを受容するため、工具交換アーム４８の外側両
端部には対称に設けられたポケット部１２１が形成され
ている（第１３図参照）。各ポケット部はほぼ円弧状を
なしており、その弧面に沿つて円周方向に離間し．た３
つの位置決め用のディスク１２２を有する。各ディスク
１２２はテーパ面を有しており、工具ホルダ３５のフラ
ンジ３９の外周溝に嵌合される。この場合ディスク１２
２は工具ホルダ３５と容易かつ正確に嵌合すべく調整さ
れる。固定キー部材１２４がポケット部１２１の中間点
近傍に配設されており、フランジ３９の駆動キー溝４０
と整合し工具ホルダ３５を保持すべく前記ポケット部１
２１内に突出している。位置決め用のディスク１２２お
よび固定キー部材１２４はフランジ３９の直径より僅か
に短かい位置に配設されているので、ポケット部１２１
が旋回して工具ホルダ３：５と整合しかつ工具ホルダ３
５が被駆動の工具スピンドル３３又はスピンドル８６の
いずれかに依然として把持されるように設けられている
。各ポケット部１２１内に工具ホルダ３５を着脱可能に
固定するため、ラッチプランジャ１２５がポケット部の
開口側と対面して取り付けられる。

ラッチプランジャ１２５の端部は好適なテーパ面として
設けられているので、フランジ３９の溝と・嵌合しうる
。この場合ラッチプランジャ１２５は加工装置の流体圧
制御機構により作動される。またラッチプランジャ１２
５の両端部の中間部には油圧ピストン１２６が］＝具交
換アーム内に形成された油圧シリンダ１２８内で摺動移
動可能に設けノられる。ラッチプランジャ１２５はピス
トン１２６の片側（第１２図および第１３図の左側）へ
圧縮流体を与えピストン］１２６の反対側から圧縮流体
を放出することにより解放動作する。逆にラッチプラン
ジャ１２５は圧縮流体をピストン１２６の右側に与えピ
ストン１２６の左側から放出することにより係止動作す
る。圧縮流体が与えられてない場合でもラッチプランジ
ャ１２５が確実に係止動作するよう、強力な押圧バネ１
２９をピストンの右側に配設せしめこれによりラッチプ
ランジャ１２５が係止可能位置に変位されるよう構成さ
れている。圧縮流体は流体圧機構に連結された導管１３
０，１３１を介し工具交換アーム４８に対し流入出され
る（第２図および第１２図参照）。

導管１３０，１３１はシャフト１２０に枢支されている
油圧すベリ継手１３２に固設される。油圧すベリ継手１
３２内のシャフト１２０の導管１３０，１３１との連結
部には、導管１３０，１３１の夫々と連通する環状溝が
設けられている。前記の各環状溝は夫々工具交換アーム
４８上のシリンダ１２８の端部と連通する。工具交換ア
ーム４８を被駆動の工具スピンドル３３の軸線と平行に
移動するため、油圧作動装置１３４が設けられている。

油圧作動装置１３４のピストンロッド１３５の下端部は
回転可能な継手１３６を介しシャフト１２０の上端部に
連結されている。この構成により工具交換アーム４８が
その旋回位置に関係なく軸方向に移動されうる。シャフ
ト１２０および工具交換アーム４８の軸方向の移動と工
作機械の制御機構とを連係させるため、はずしフランジ
１３８がシャフト１２０に固設されており、本実施例の
場合油圧すベリ継手１３２と回転可能な継手１３６との
間に配設されている。従つてはずしフランジ１３８によ
りリミツ．トスイツチ５２ＬＳ，６５ＬＳ，６７ＬＳ，
４６ＬＳが作動される（第２図および第１０図参照）。
これらのリミットスイッチ５２ＬＳ，６５ＬＳ，６７Ｌ
Ｓ，４６ＬＳは主軸台３２のフレームに固設された好適
なブラケットに支承されている。工具交換アーム４８を
工具スピンドル３３の軸線に対し直角な平面において回
転させるため、好適なモータ１４０（本例の場合油圧モ
ータ）が主軸台３２内に装備され（第１１図参照）かつ
ギヤ駆動装置を介しシャフト１２０に連結される。

即・ちモータ１４０は駆動ピニオン１４１に連結され、
一方ピニオン１４１は幾分直径の大きな中間ギヤ１４２
と噛み合せられている。中間ギヤ１４２はスプラインス
リーブと一体形成されている被駆動のギヤ１４４と噛み
合い、一方前記ギヤ１４４はシャフト１２０に形成され
たスプライン１４５と噛み合う。この構成により、シャ
フト１２０がスリーブ形のギヤ１４４内を軸方向に摺動
可能である反面、モータ１４０からの駆動歯車列と噛み
合わせられる。工具交換アーム４８が、２動作位置に位
置する時被駆動の工具スピンドル３３および回動スピン
ドル８６により工具交換アーム４８の工具保持用）のポ
ケット部１２１間に正確に整合維持されるよう、高精度
の位置決め装置が具備される。

前記の２動作位置の一とは、工具交換アーム４８がまず
第２図の点線で示す休止位置から、被駆動の工具スピン
ドル３３のソケット部に古い工具ホルダを・保持し新し
い工具ホルダを回動するスピンドル８６のソケット部に
保持している第２図の動作位置へと回動された時である
。前記２動作位置の他方とは、工具ホルダ３５が工具ス
ピンドル３３およびスピンドル８６から軸方向に引き出
され１８０度゛にわたり旋回され前記軸方向と反対方向
の軸方向に移動されて、新しい工具が被駆動の工具スピ
ンドル３３に、古い工具がスピンドル８６に夫々挿入さ
れた状態である。本実施例の場合、高精度の位置決め装
置は共通のシャフト１４８を介し中間ギヤ１４２に固設
されるディスク１４６を包有する（第１２図参照）。

ショットピン１５０がディスク１４６近傍のブシユ内に
摺動可能に挿入され、対をなす位置決め用のソケット部
１４９のいずれか一方に挿入される。工具交換アーム４
８が第１の作動位置にある時ショットピン４８が第１の
作動位置にある時ショットピン１５０は一方のソケット
部１４９と整合し、工具交換アーム４８が第２の作動位
置にある時にはショットピン１５０は他方のソケット部
１４９と整合するよう上記のギヤ列が構成される。ショ
ットピン１５０は油圧作動装置１５１を介し軸方向に変
位され得、前記油圧作動装置１５１のピストンロッド１
５２がショットピン１５０の上端部に連結されている。
はずしアーム１５４がピストンロッド１５２の適所に固
設されかつ前記ピストンロッド１５２から外側へ延びて
おり、これと隣接するブラケットに取り付けられた一対
のリミットスイッチ６６ＬＳ，６８ＬＳの一方を作動す
るよう機能する。即ちショットピン１５０がソケット部
１４９の一方と協働している時リミットスイッチ６６Ｌ
Ｓが作動される。一方ショットピン１５０が位置決め用
ソケット部１４９から外れると、リミットスイッチ６８
ＬＳが作動される。リミットスイッチ６６ＬＳ，６８？
からの５フィードバック信号が工作機械の制御機構へ送
られる。動作の概要（竪形工作機械の場合） 工作機械２０の自動工具交換部の動作を説明する。

まず加工装置が工具スピンドル３３の古い工１，具で完
全に一加工サイクルを終え制御装置の指令により工具交
換が行なわれるものとする。このとき、回動するスピン
ドル８６は第２図の実線で示すようにハウジング７８内
に完全に後退されている。またスピンドル８６の動力引
張ボルト９１は１非把持位置である。工具交換体を把持
するフィンガ部材は工具ホルダ３５の把持用のフランジ
３９に結合されている。しかして以下の様な動作が生じ
る。（１）工具保管体４５は好適な割出動作により移動
乏され工具交換部に新しい工具および工具ホルダが位置
せしめられる。（２）次にスピンドル８６が油圧作動装
置１０４，１０５を加圧することにより次段の工具ホル
ダのシャンク部を越え軸方向に延伸される。

スピンドル８６が軸方向にほぼ３．４３インチ（約８．
７ｃｍ）移動されると、スピンドル８６の動力引張ボル
ト９１が次段の工具ホルダの把持用のノブ４４に捕捉さ
れる。同時に制御ロッド１１０によりリミットスイッチ
７６ＬＳが作動され流体！圧が加えられ動力引張ボルト
９１と協働される。このためスピンドル８６が工具ホル
ダのシャンク部に沿つて更に０．４７インチ（約１．２
ｃｍ）前方に移動される。（３）次いでラッチ解放用の
油圧作動装置６９に流．体圧が加えられ、解放用のラッ
チ部材７２が下動しプレート７５と当接する。これによ
り、バネ付きのプランジャ６６が押圧され工具保管体を
把持するフィンガ部材６２が開かれて工具ホルダ３５が
解放される。油圧作動装置６９により上述のような動作
が行なわれると、リミットスイッチ７５？が作動され、
スピンドル８６用の作動装置１０４，１０５並びにスピ
ンドル８６が更に０．３７５インチ（約０．９５ｃｒｆ
ｔ）延伸されて、工具ホルダ３５がスピンドル８６に強
固に着座されスピンドル８６が９０度下方に旋回される
位置になる。）主軸台３２は加工位置から上動され第１
図および第２図に示す工具交換位置まで変位される。

このとき工具交換アーム４８が工具交換可能な位置に移
動され、スピンドル８６が９０度下方に旋回されて第２
図の位置に達するとスピンドル８６により工具ホルダが
交換される。この場合工具スピンドル３３は上限位置ま
で後退されるが、工具交換アーム４８は依然として休止
位置に位置する。））スピンドル８６の油圧作動装置１
１１が作動されると、スピンドル８６が下方に回動する
、すなわち第２図の仮想線および第９図の実線で示す工
具交換位置へ９０度にわたり工具スピンドル３３の軸線
と平行な平面において旋回される。

このためリミットスイッチ７２ＬＳが作動されて、工具
交換アームが工具交換位置にあることが確認される。次
に工具保管体の把持用のフィンガ部材が閉じられる。６
）工具交換アーム４８は休止位置から第１０図の反時計
方向に約４１度にわたり旋回され第１の作動位置にされ
る。

ジヨツトピン１５０の油圧作動装置１５１が付勢される
と、ショットピン１５０が位置決め用のソケット部１４
９と協働し、工具交換アーム４．８が正確な旋回位置に
保持されて、工具交換アーム４８は被駆動用の工具スピ
ンドル３３内の古い工具とスピンドル８６の新しい工具
とに夫々協働する。リミットスイッチ６５ＬＳが作動さ
れると、把持圧が工具交換アーム４８のラッチプランジ
ャ１２５に与えられる。これにより工具保管体４５が移
動し古い工具のブラケット・が待機位置に移動せしめら
れる。（７）工具スピンドル３３の動力引張ボルト３７
が駆動されて工具スピンドル内の古い工具が切離される
。

スピンドル８６の動力引張ボルト９１が駆動されてスピ
ンドル８６内の新しい工具が切離される。両動力引張ボ
ルト３７，９１が解放されると、ショットピン１５０が
位置決め用のソケット部１４９から外されるようになり
工具交換アーム４８はスピンドル３３，８６から軸方向
に離れる方向に移動し、リミツトスイツチ４６？が作動
される。（８）工具交換アーム４８は第１０図の反時計
方向に１８０度にわたつて旋回され第２の作動位置にな
る。

ショットピン１５０の油圧作動装置１５１が付勢されて
ショットピン１５０が他の位置決め用のソケット部１４
９と協働するようになる。工具交換アーム４８が軸方向
へ主軸台３２へ向つて移動され新しい工具が工具スピン
ドル３３に、又古い工具はスピンドル８６に夫々挿入さ
れる。工具スピンドル３３およびスピンドル８６の動力
引張ボルト３７，９１は夫々工具ホルダと協働する。工
具交換装置４８のラッチプランジャ１２５の把持力が解
放され、ショットピン１５０が位置決め用のソケット部
１４９から抜出され、次に工具交換アーム４８が時計方
向に旋回して第１０図に示す休止位置となる。上述した
動作は工作機械２０の制御機構を介し行なわれることは
理解されよう。

制御機構は周知なものなので説明は省略する。横形の工
作機械の場合 第１５図乃至第１８図を参照するに、本発明による横形
の工作機械２２０を示す。

横形の工作機械は多機能を備え、上述の竪形の工作機械
２０の自動工具交換部２１と同様な自動工具交換部２２
１を内包している。横形の工作機械２２０（第１５図参
照）には、好適な土台２２４上に支承される基部２２２
が包有され、基部２２２の頂部には可動軌道カバー部材
２２５が覆設され長手方向に延びる軌道部（図．示せず
）が設けられる。

サドル部材２２６が基部２２２の長手の軌道部上に摺動
可能に支承され、一方サドル部材２２６自体の頂部には
基部２２２上の軌道部に対し直角に延びる軌道部２２８
が設けられている。送り台２２９がサドル部材の軌道！
部２２８に摺動可能に支承される。垂直な柱部材２３０
が送り台２２９上に装着され、柱部材２３０には垂直方
向に変位可能な主軸台２３２を摺動可能に支承する垂直
な軌道部２３１が形成される。主軸台２３２により水平
に工具スピンドル２３４が支承され、一方工具スピンド
ル２３４は主軸台２３２のフレームの外側へ突出する延
長部２３５に付設された減摩ベアリングに周知な方法で
支承されている。工作機械の工具スピンドル２３４には
工具ホルダ３５を受容するテーパ面を有するソケット部
２３６が形成される。工具スピンドル２３４には又工具
ホルダ３５のシャンク部の内端部のテーパ面を有したノ
ブ４４と協働可能な引張フィンガ装置により油圧作動さ
れる動力引張ボルト２３８が内蔵されている。動力引張
ボルト２３８および引張フィンガ装置は上述の竪形の工
作機械２０と実質的に同様である。横形の工作機械２２
０には工具保管体２３７が包有され好適な支承ブラケッ
トを介し柱部材２２９上に装着される。

工具保管体２３７も竪形の工作機械２０の工具保管体４
５とほぼ同様てあるが、工具特機部の竪形の工作機械２
０が工具特機部に比し９０度回転した位置に配置されて
いる点が７異なつている。自動工具交換部２２１には２
又の工具交換アーム２３９（第１５図、第１６図および
第１７図参照）が包有され、工具スピンドル２３４と平
行に整合して主軸台２３２の前面に延びたシャフト２４
０により支承される。

シャフト２４０および工具交換アーム２３９は工具取出
位置更には工具交換位置へと軸方向に延出可能である。
シャフト２４０および工具交換アーム２３９は工具取出
および工具交換の際１８０度にわたり割出されて旋回さ
れ又休止位置に位置する場合９０度にわたり割出されて
旋回される。工具交換アーム２３９はキー部材により工
具を受容するポケット部１２１と被駆動のラッチプラン
ジャ１２５とを有し、これらの構成および動作は上述の
実施例の工具交換アーム４８の場合と同様てある。工具
交換アーム２３９は工具スピンドル２３４の軸線と平行
に移動可能である。また工具交換アーム２３９は工具ス
ピンドルの軸線と直角な平面内を回転可能に設けられて
いる。工具交換アーム２３９を軸方向に延伸し割出する
ため、主軸台２３２のハウジング内に比較的コンパクト
な２機構が設けられている。

工具交換用のシャフト２４０には長手方向に延びるスプ
ライン部２４１がシャフト２４０の長手方向の大部分に
わたつて形成されていることは第１７図より理解されよ
う。スプライン部２４１は主軸台２３２のハウジング内
の減摩ベアリングに枢支されるスプラインを有したハブ
２４２と噛み合う。シャフト２４０の内端部はロータリ
継手２４６を介し一対の油圧作動装置２４４，２４５に
連結される。油圧作動装置２４４は固定取付プレート２
４８と案内ロッド２５０に支承される摺動可能なブラケ
ット２４９との間に配設されかつピストンロッド２５１
を介し前記ブラケット２４９に連結されている。ブラケ
ット２４９自体は油圧作動装置２４５を介しロータリ継
手２４６に連結され、この場合油圧作動装置２４５の胴
部材がブラケット２４９に、そのピストンロッドがロー
タリ継手２４６に夫々連結される。油圧作動装置２４５
の他端部，は摺動可能なブラケット２５２を介し案内ロ
ッド２５０上に摺動可能に支承されている。リミットス
イッチ２５６と協働するカム面２５５を有した制御ロッ
ド２５４がロータリ継手２４６と制御ロッド２５４との
間のブラケット２５８を介しシャフト２４０に連結され
る。上述の構成により、油圧作動装置２４４により休止
位置から工具取出位置へ向つて工具交換アーム２３９が
延伸され、工具スピンドル２３４およびスピンドル８６
内の工具ホルダと協働する。

一方油圧作動装置２４５により工具交換アームが軸方向
に位置決めされた工具スピンドル２３４およびスピンド
ル８６内の工具が引き出され交換される。工具交換アー
ムを割出す割出機構（第１７図および第１８図参照）に
より休止位置で９０度にわたり工具交換アーム２３９が
旋回され又工具交換位置で工具交換アーム２３９が１８
０度にわたつて旋回される。

前記の割出機構にはシャフト２４０上のスプラインを有
したハブ２４２と一体形成されたピニオン２５９が包有
され、ローラ２６１，２６２上に変位可能に支承された
噛合ラック２６０により駆動される。第１および第２の
油圧作動装置２６４，２６５によりラック２６０が位置
決めされ従つて工具交換アーム２３９が割出される。第
１および第２の油圧作動装置２６４，２６５の一端部は
調整可能な支承部材２６６を介し主軸台２３２に固定さ
れる。第１の油圧作動装置２６４のピストンロッド２６
８にはピニオン２７０を枢支したヨーク２６９が固設さ
れ、ピニオン２７０はラック２６０および第２のラック
２７１と噛み合つている。ラック２７１はローラ２７２
上に変位可能に支承されかつ第２の油圧作動装置２６５
のピストンロッド２７４により駆動される。またピニオ
ン２７０はラック２６０，２７１間に配設されラック２
６０，２７１と噛合駆動される。ヨーク２６９に装着さ
れた複数のリミットスイッチ２７５により、工具交換ア
ーム２３９が割出されて移動されるに応じ各ラック２６
０，２７１の位置が検出される。油圧作動装置２６４，
２６５のピストンロッド２６８，２７４の移勤行程は等
しく、夫々完全に伸張又は後退した位置をとるよう駆動
される。

各油圧作動装置間の機械的駆動関係は、工具交換時に作
動装置２６４が作動されて工具交換アームのシャフト２
４０が１８０度旋回されるよう調整される。油圧作動装
置２６４，２６５が第１８図に示すような位置にあると
き、工具交換アーム２３９は垂直休止位置にある。自動
工具交換部２２１には回動スピンドル装置４６（第１５
図および第１６図参照）が包有され、工具交換体２３７
と２又の工具交換アーム２３９との間に配設されその間
において工具ホルダを移送するよう機能する。

■具交換部２２１の回動スピンドル装置４６の構成およ
び動作は竪形工作機械の回動スピンドル装置４６とほぼ
同様であるが、主として横形の：［作機械２２０の回動
スピンドル装置４６およびスピンドル８６が垂直平面で
なく水平平面内において旋回するよう配設される点にあ
る。本実施例の場合の水平面は工具スピンドル２３４の
軸線に対し平行をなしており第１５図に線１６−１６で
示されている。竪形の工作機械の場合のように横形の工
作機械の工具スピン）ドル装置４６は工具保管体の支承
ブラケットにより支承される。工具交換部２２１の動作
は工具交換部２１の動作と僅かに異なるが近似している
。

例えば相違点は主軸台２３２の工具交換位置は第１５図
に示す夕ように工具保管体の正面の工具スピンドル装置
４６および特機部と水平に整合されていることにある。
更に工具交換アーム２３９の軸方向移動は工具交換アー
ム４８の軸方向の移動より更に大きい。これは、第１６
図に示すように、主軸台２３θ２のハウジングに比較的
長手のスピンドルの延長部２３５が具備されていること
による。工具交換アーム２３９は工具ホルダと協働し交
換する前に延長部２３５の端部を越え移動する必要があ
る。本発明の実施態様を要約すると次の通りである。１
複数の工具を支承可能な工具保管体と、前記工具保管体
を支承するブラケットと、工具交換アームと、前記ブラ
ケットに枢支される回動スピンドルハウジングと、前記
ハウジング内に摺動可能に収容される回動スピンドルと
、被駆動の工具スピンドルの軸線と平行に９０度にわた
り前記回動スピンドルおよび前記回動スピンドルハウジ
ングを回動し前記工具保管体と前記工具交換アームとの
間において工具を移動させる装置とを備えた被駆動スピ
ンドルを有する工作機械の自動工具交換部。

２回動スピンドルのハウジングには回動スピンドルに軸
方向の移動を与える圧縮流体作動装置が内包されてなる
上記第１項記載の自動工具交換。

３回動スピンドルは、前記回動スピンドルの支軸と直角
な軸方向において工具保管体の工具ホルダと協働可能に
設けられ、且９０度にわたつて回動して工具交換アーム
ヘ工具ホルダを近接可能に設けられてなる上記第１項記
載の自動工具交換部。

４ 回動スピンドルのハウジングがトラニオン上に装置
され圧縮流体が前記トラニオンを介し前記回動スピンド
ルを駆動する作動装置へ送られるように設けられてなる
上記第２項記載の自動工具交換部。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の工作機械の第１の実施例の側面図、第
１ａ図は同部分側面図、第２図は第１図！の線２−２に
沿つて切断した部分拡大断面図、第３図は第２図の線３
−３に沿つて切断した部分拡大断面図、第４図は第３図
の線４−４に沿つて切断した部分拡大断面図、第５図は
第４図の線５−５から見た部分拡大側面図、第６図は第
２図の線５６−６から見た部分拡大側面図、第７図は第
６図の線７−７に沿つて切断した部分拡大断面図、第８
図は第７図の線８−８に沿つて切断した部分拡大断面図
、第９図は同部分拡大断面図、第１０図は第２図の線１
０−１０に沿つて切断した部分拡４大断面図、第１１図
は第１０図の線１１−１１に沿つて切断した部分拡大断
面図、第１２図は第１０図の線１２−１２に沿つて切断
した部分拡大断面図、第１３図は第２図の線１３−１３
に沿つて切断した部分拡大断面図、第１４図は第１３図
の線１４−１４に沿つて切断した部分拡大断面図、第１
５図は本発明の第２の実施例の正面図、第１６図は第１
５図の線１６−１６に沿つて切断した部分拡大断面図、
第１７図は第１５図の線１７−１７に沿つて切断した部
分拡大断面図、第１８図は第１６図の線１８−１８に沿
づＣ切断した部分拡大断面図である。 ２０・・・・・・工作機械、２１・・・・・・自動工具
交換部、２２・・・・・基部、２４・・・・・・土台、
２６・・・・サドル部材、２８・・・・・送り台、２９
・・・・・軌道部、３０・・・柱部材、３１・・・・・
垂直軌道部、３２・・・・・主軸台、３３・・・・・・
工具スピンドル、３４・・・・ソケット部、３５・・・
・・・工具ホルダ、３６・・・・・・胴部、３７・・・
・・引：張ボルト、３８・・・・・・動力引張フィンガ
装置、３９・・・・フランジ、４０・・・・・駆動キー
溝、４１・・・・ウヤンク部、４４・・・・・・ノブ、
４５・・・・・・工具保管体、４６・・・・・・回動ス
ピンドル装置、４８・・・・・・工具交換アーム、４９
・・・・・トレーユニット、５０・・・・・・ワークテ
ーブル、５１・・・・・・ブラケット、５２，５４・・
・・・・ドラム、５５・・・・・・担持体、５６・・・
・・・工具プラテン、５８・・・・・・工具把持装置、
５９・・・・・・キー部材、６０・・・・・・溝、６１
・・・・案内レール、６２・・・・フィンガ部材、６４
・・・・・・支承プレート、６５・・・・・・クランク
アーム、６６・・・・・・プランジャ、６８・・・・・
・押圧バネ、６９・・・・・油圧作動装置、７０・・・
・取付プレート、７１・・・・・ピストンロッド、７２
・・・・ラッチ部材、７４・・・・・・スロット、７５
・・・・・・プレート、７８・・・・・・ハウジング、
７９，８０・・・・・トラニオン、８１，８２・・・・
・・支承ブラケット、８４・・・・・穴、８５・・・・
・・減摩ライナースリーブ、８６・・・・・・スピンド
ル、８８・・・・ソケット部、８９・・・・・・さら穴
、９０・・・・内径部、９１・・・・・・動力引張ボル
ト、９２・・・油圧ピストン、９４・・・・ウリンダ部
、９５，９６・・・・流路、９８，９９・・・・固定導
管、１００，１０１・・・・・・内径部、１０２・・・
・・・バネ、１０４，１０５・・・・・・油圧作動装置
、１０６，１０８・・・・・ゼストンロツド、１０９・
・・・・・大フランジ、１１０・・・・・・制御ロッド
、１１１・・・・・・油圧作動装置、１１２・・・ハン
ガ部材、１１４・・・・Ｕリンク、１１５，１１６，１
１８，１１９・・・・・導管、１２０・・・・シャフト
、１２１・・・・・ポケット部、１２２・ ・・ディス
ク、１２４・・・・・・キー部材、１２５・・・・・ラ
ッチプランジャ、１２６・・・・・・ピストン、１２８
・・・・・シリンダ、１２９・・・・・・押圧バネ、１
３０，１３１・・・・・・導管、１３２・・・・・・油
圧すベリ継手、１３４・・・・・・油圧作動装置、１３
５・・・・・ゼストンロツド、１３６・・・・・・継手
、１３８・・・・・・はずしフランジ、１４０・・・・
モータ、１４１・・・・・・ピニオン、１４２・・・・
・・中間ギヤ、１４４・・・・・・ギヤ、１４５・・・
・スプライン、１４６・・・・ディスク、１４８・・・
・・・シャフト、１４９・・ソケット部、１５０・・・
・・・ショットピン、１５１・・・・・・油圧作動装置
、１５２・・・・・・ピストンロッド、１５４・・・・
・・はずしアーム、２２０・・・・・・横形の工作機械
、２２１・・・・・・自動工具交換部、２２２・・・・
・基部、２２４・・・・・・土台、２２５・・・・・・
可動軌道カバー部材、２２６・・・・・・サドル部材、
２２８・・・・・・軌道部、２２９・・・・・・送り台
、２３０・・・・・・柱部材、２３１・・・・・・軌道
部、２３２・・・・・・主軸台、２３４・・・工具スピ
ンドル、２３５・・・・・・延長部、２３６・・・・ソ
ケット部、２３７・・・・・・：Ｒ．具保管体、２３８
・・・引張ボルト、２３９・・・・・・：■具交換アー
ム、２４０・ウヤフト、２４１・ ・・スプライン部、
２４２・・・・ハブ、２４４，２４５・・・・・油圧作
動装置、２４６・・・・・・ロータリ継手、２４８・・
・・・・固定取付プレート、２４９・・・・・・ブラケ
ット、２５０・・・・・案内ロッド、２５１・・・・・
・ピストンロッド、２５２・・・・・・ブラケット、２
５４・・・・・制御ロッド、２５５・・・・・・カム面
、２５６・・・・・・リミットスイッチ、２５８・・・
ブラケット、２５９・・・・・ゼニオン、２６０・・・
・・ラック、２６１，２６２・・・・・・・ローラ、２
６４，２６５・・・・・油圧作動装置、２６６・・・・
・・支承部材、２６８・・・・・・ピストンロッド、２
６９・・・・・・ヨーク、２７０・・・・・・ピニオン
、２７１・・・・・ラック、２７２・・・ローラ、２７
４・・・・・・ピストンロッド、２７５・・・リミット
スイッチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 主軸台に枢支された工具受容用のソケット部を有し
   た被駆動の工具スピンドルと、複数の工具を支承可能な
   工具保管体と、前記主軸台に対して軸方向に移動可能に
   且回転可能に、前記主軸台に装着された工具交換アーム
   と、工具受容用のソケット部を有し且前記工具保管体と
   工具交換アームとの間を前記の被駆動の工具スピンドル
   の軸線に対し平行な平面において回動可能に装着された
   回動スピンドル装置と、前記回動スピンドル装置を弧状
   の移動路をとつて９０度の回転角にわたり回動し工具ホ
   ルダを前記工具保管体と前記工具交換アームとの間で移
   動する装置とを備え、前記回転スピンドル装置の工具受
   容用のソケット部は前記回動スピンドル装置内において
   軸方向に移動され工具ホルダを工具保管体に対し着脱可
   能に設けられ、且前記工具交換アームは回動スピンドル
   装置と主軸台の被駆動の工具スピンドルとの間において
   工具ホルダを交換可能に設けられてなる、主軸台を有し
   た工具交換装置。 ２ 被駆動の工具スピンドル並びに回動スピンドル装置
   が夫々内部において着脱可能に工具ホルダを固定する動
   力引張棒を有してなる特許請求の範囲第１項記載の工具
   交換装置。 ３ 工具保管体並びに回動スピンドル装置が同一のブラ
   ケットに支承されてなる特許請求の範囲第１項記載の工
   具交換装置。 ４ 複数の工具を支承可能な工具保管体と、前記工具保
   管体を支承するブラケットと、工具交換アームと、工具
   スピンドルの軸線に対し平行な平面において回動可能に
   前記ブラケットに枢支される回動スピンドル装置と、前
   記回動スピンドル装置内において軸方向に移動され工具
   保管体に対し工具ホルダを着脱可能に設けられた工具受
   容用のソケット部と、前記回動スピンドル装置並びに前
   記回転スピンドル装置内のソケット部を弧状の移動路を
   とつて９０度の回転角にわたり回動し工具ホルダを前記
   工具保管体と前記工具交換アームとの間で移動する装置
   とを備え、前記工具交換アームは回動スピンドル装置と
   被駆動の工具スピンドルとの間において工具ホルダを交
   換可能に設けられてなる、被駆動のスピンドルを有した
   工具交換装置。 ５ 回動スピンドル装置は、前記回転スピンドル装置内
   の工具受容用のソケット部を軸方向に移動可能な圧縮流
   体作動位置を包有してなる特許請求の範囲第４項記載の
   工具交換装置。 ６ 回動スピンドル装置はトラニオン上に装着され、圧
   縮流体が前記トラニオンを介し前記回転スピンドル装置
   内の工具受容用のソケット部の作動位置へ送られるよう
   に設けられてなる特許請求の範囲第５項記載の工具交換
   装置。 ７ 直立する柱部材と、前記柱部材に直角方向に移動可
   能に装着され、且被駆動の工具スピンドル並びに工具交
   換部を有する主軸台と、前記柱部材の一側面に外方に離
   間して装着され、前記工具スピンドルの軸線を通る垂直
   な平面に対し直角な軸線を中心に回動可能に枢支され且
   工具ホルダを前記の垂直な平面に対し直角な軸線に沿う
   弧状路において移動せしめるように設けられた少なくと
   も一のドラムを有した工具保管体と、前記工具保管体に
   支承され前記工具スピンドルの軸線と平行な平面におい
   て９０度の回転角にわたり回動可能な回動スピンドル装
   置と、工具ホルダを進退可能に受容するように前記回動
   スピンドル装置にテーパ面を有したソケット部を区画す
   る装置と、前記回転スピンドル装置内のソケット部に工
   具ホルダを着脱可能に固定する前記回動スピンドル装置
   内の動力引張棒装置と、前記工具スピンドルの軸線と平
   行に移動可能に且工具スピンドルの軸線と直角な面にお
   いて回転可能に主軸台に装着され、前記回動スピンドル
   装置のソケット部と前記主軸台の工具スピンドルとの間
   において工具ホルダを交換可能に設けられた二又の工具
   交換アームとを備えてなる工具交換装置。 ８ 工具ホルダが把持用のノブを有し且回動スピンドル
   装置の動力引張棒装置が前記の工具ホルダの把持用のノ
   ブと協働可能に設けられてなる特許請求の範囲第７項記
   載の工具交換装置。 ９ 回動スピンドル装置には枢支軸に装着されたハウジ
   ング並びに前記の枢支軸に対し直角な軸線に沿つて前記
   ハウジングに対し直線状に移動可能なソケット部が包有
   されてなる特許請求の範囲第７項又は第８項記載の工具
   交換装置。 １０ 工具スピンドルが垂直に配設されてなる特許請求
   の範囲第７項から第９項の一記載の工具交換装置。 １１ 工具スピンドルが水平に配設されてなる特許請求
   の範囲第７項から第９項の一記載の工具交換装置。