JPS63144927A - 工作機械の自動工具交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は工作機械の自動工具交換装置に関するものであ
る。

（従来の技術） 工作機械の主軸に工具を取付け、該工具でワークの加工
をおこなっている間は、交換用工具を有する工具マガジ
ンユニットを遠方に待機させ、工作機械の工具によるワ
ークの加工が終了し、工具の取換えをおこなう際に主軸
に接近して工具の直接交換をおこなう自動工具交換装置
は広く知られている。

この工具交換装置により工具を直接交換する場合、工作
機械の主軸のテーパ一孔に工具を保持する工具ホルダの
テーパーシャンク部を抜き差しして工具交換をおこなっ
ているものかおおい。この場合従来より工具ホルダのテ
ーパーシャンク部は移動させず、主軸のテーパ一孔を進
退させて工具の交）気をおこなっている。

（発明が解決しようとする問題点） 以上の従来技術では、工具等を保持する重量のある主軸
頭、又は主軸を保持するコラム等を工具交換のためにす
ばやく進退させる必要があり、工作機械に加工以外の作
業に対し大きな駆動力を必要としていた。また工作機械
の加工終了時に、工具等が他の部材と干渉するのを避け
るため、前記主軸頭又はコラム等を工作機械の最後端位
置まで移動させる必要があるが、工具交換のために前記
最後端位置よりさらに主軸頭又はコラム等を移動させる
必要があり、このために主軸頭又はコラム等をガイドす
るガイドレールやこれ等を支持する基台等を伸ばす必要
があり、結果的に工作機械全体を大形化することとなっ
ていた。

本発明は以上の如ぎ問題点を解決すべくなされたもので
、その目的とする処は、工具を工作機械に着脱するにあ
たって、交換工具を保持する比較的小型な工具マガジン
ユニットを工作機械に対して進退させて工具の交換をお
こなうことにより、装置の小型化、省エネルギー化を図
った工作ｍ械の自動工具交換装置を提供するにある：（
問題点を解決するための手段） 以上の問題点を解決するための手段は、主軸に加工用工
具を備える工作機械と、該工作機械の側方に設けられ、
この工作機械の主軸に沿って８動自在なスライドテーブ
ルと、該スライドテーブル上にスイングアームを介して
回転自在に設けられ、工具交換用の複数の工具クランパ
を有する工具マガジンユニットと、該工具マガジンユニ
ットを割り出し回転して、所定の工具クランパを前記工
作機械の工具取付部の方へ向って位置決めするインデッ
クス装置と、前記工具マガジンユニットをスイングアー
ムを介して待機位置から交換位置まで揺動させ、前記位
置決めされた工具クランパを工作機械の工具取付部の方
へ移動させると共に、工作機械の主軸の方向へ８勤させ
て、工具を工作機械の主軸に着脱させるスイングシリン
ダとから工作ｍ械の自動工具交換装置を構成したことで
ある。

（作用） 待機位置にある工具マガジンユニットの工具を保持せぬ
空の工具クランパをインデックス装置により工作機械の
工具取付部へ向けて回転位置決めし、つづいて工具マガ
ジンユニットをスイングシリンダにて交換位置に揺動さ
せ、前記空の工具クランパに工作Ｆｍ械の主軸に取り付
けられた工具を保持させる。その後工具マガジンユニッ
トを工作機械の主軸の方へ移動させ前記工具を工作機械
の主軸から離間させると共に、スイングシリンダにて工
具マガジンユニットを揺動させ元の待機位置に復帰させ
る。

次に交換すべき所定の工具を有する工具クランパをイン
デックスユニットにより工作機械の工具取付部へ向かっ
て位置決めし、前述したと同様にスイングシリンダにて
交換位置に揺動させ、所定の工具を有する工具クランパ
を工作機械の軸方向へ移動させて工具を工作機械の主軸
に装着させる。

（実施例） 次に本発明の好適一実施例を添付の第１図乃至第１３図
を参照しつつ詳述する。

第１図及び第２図はそれぞれ深穴用は工作機械（１００
）及び工具交換装置（１）の斜視図及び正面図を示すも
ので、深穴用は工作機械（１００）は、基台（１０１）
に設けられた案内テーブル（１０２）上を左右動テーブ
ル（１０３）が不図示のＸ！ｉ！モーターによって左右
方向（Ｘ方向）に移動できるようになっており、また左
右動テーブル（１０３）上をその上部にコラム（１０５
）を有する前後動テーブル　（１０４）が２軸モーター
（１０７）によって前後方向（Ｚ方向）に移動できるよ
うになっている。更にコラム（１０５）の前面に配設さ
れ、工具（Ｔ）等を保持する昇降テーブル（ｌＱ６）が
Ｙ軸子−ター（１０Ｂ）によってコラム（１０５）に対
して上下方向（Ｙ方向）に９勅できるようになっている
。従って昇降テーブル（１０６）に水平に保持される工
具（Ｔ）は工作機械（１’ｏｏ）前方に配設される不図
示のワークの方へ、Ｘ、Ｙ、Ｚ％！＋方向に移動して、
該ワークに水平な深孔加工をおこなうこととなる。

昇降テーブル（１０Ｂ）の後面側には工具（Ｔ）回転用
のスピンドルモーター（１１８）　、ガイドプロ・ツク
８勤シリンダ（１０９）　、ガイドバー保護パイプ（１
１０）　、　（１１０）等が取付けられており、昇降テ
ーブル（ｌ０６）の前面側には、工具ホルダ（ＴＨ）に
保持される前方へ細長く突出した工具（Ｔ）、該工具（
Ｔ）を案内支持して工具（Ｔ）の振れ等を防止する工具
ガイド部材（ＴＧ）、該工具ガイド部材（ＴＧ）を保持
するガイドブロック（１１４）、その先端が該ガイドプ
ロッタ（１１４）に固定され、このガイドブロック（１
１４）を工具（Ｔ）に対して前後動させる前記ガイドブ
ロックυ動シリンダ（１０９）のシリンダロッド（１０
９ａ）が取付けられている。更に昇降テーブル（１０６
）の前面側には、前記カイトブロック（１１４）による
工具ガイド部材（ＴＯ）のクランプを解除するクランプ
解除装置（１１５）や、その先端がガイドブロック（１
１４）に固定され、昇降テーブル（１０６）中を貫通し
て前記ガイドブロック（１１４）の前後動を案内する２
本のガイドバー（ｌ１６）　、　（１１６）等が取付け
られている。尚該ガイドバー（１１６３、（１１６）は
昇降テーブル（１０６）に取付けられたカイトバー保持
部材（Ｈ７）　、　（１１７）中を摺動すると共に、前
記ガイドバー保護パイプ（１１０）　、　（１１０）内
を！ｊ動する。

次に工具交換装置について説明する。

工具交換装置（１）は工作機械（１００）のＸ方向左側
に配設され、工作機械（１００）に取付けられた工具（
Ｔ）等を別の工具に交換する装置であり、第１図に示さ
れる如く基台（１０１）に固定されその段違い上部に２
方向向きのレール（２ａ）　、　（２ａ）を有するスラ
イドベース（２）と、該スライドベース（２）上をレー
ル（２ａ）　、　（２ａ）を介してスライドシリンダ（
４）によりＺ方向に摺動自在なスライドテーブル（３）
と、該スライドテーブル（３）上に固定される本体ケー
ス（５）と、該本体ケース（５）に支持されるインデッ
クスモーター（８）、減速器（７）、インデックスユニ
ット（６）、及び工具マガジンユニット（３０）等から
構成されている。これ等の取付状態は第３図に明確に示
されている。

第４図で示される如くインデックスモーター（８）の回
転は減速器（７）を介してインデックスユニット（６）
に伝えられ、該インデックスユニット（６）にて本体ケ
ース（５）内へ突出する駆動ｉ［ｈ（９）を所定角度、
即ち６０度ずつ、割り出し回転させる。本体ケース（５
）内には一端が前記駆動＠ｈ　（９）にカップリング（
ｌＯ）を介して連結され、他端が９０度回転方向を変え
る第１かさ歯車（１５）に連結される従動軸（１１）が
配設され、該従動軸（１１）の中央部はボールベアリン
グ（１２）　、　（１２）を介して回転部材（１３）に
支持されている。該回転部材（１３）はスイングアーム
支持ベアリング（１４）を介して本体ケース（５）に回
動自在に支持されており、本体ケース（５）より突出す
る回転部材（１３）の−側には上方に向かって逆り字形
をしたスイングアーム（２０）が固定されている。

スイングアーム（２０）は上方に立上がるアーム部（２
０ａ）　と該アーム部（２０ａ）と直交し、装晋前方へ
突出して工具マガジンユニット（３０）を支持する折曲
部（２０ｂ）　とからなっており、アーム部（２０ａ）
内にはボールベアリング（１９）　、　（１９）を介し
て旋回軸（１６）が上下に支持され、折曲部（２０ｂ）
内にもボールベアリング（２３）、・・・を介して回転
軸（２１）が前後に水平に支持されている。前記旋回軸
（１６）の下端には第２かさ歯車（１７）が固定され、
この第２かさ歯車（１７）と前記従動軸（１１）の第１
かさ軸（１５）が直交して噛み合い、且つ旋回軸（１６
）の上端にも第３かさ歯車（１８）が固定されていて、
前記回転軸（２１）の中間部に固定される第４かさ歯車
（２２）と直交して噛み合っている。前記第１、第２、
第３、第４かさ歯車（１５）　、　（１７）　、　（１
８）　、　（２２）の歯数はすべて等しいため、従動軸
（１１）、旋回軸（１６）、回転軸（２１）の回転数は
すべて等しく、且つ第２．第３かさ歯車（１７）　、　
（１８）は同一の旋回軸（１６）に固定されているため
、従動＠　（１１）と回転軸（２１）の回転方向も同じ
となる。

また第５図に示される如くスライドテーブル（３）には
スイングシリンダ（２４）が揺動自在に支持され、その
シリンダロッド（２４ａ）の先端が前記スイングアーム
（２０）のブラケット（２０ｃ）に枢着されて、スイン
グアーム（２０）を工作機械（ｔｏｏ）の工具（Ｔ）の
方向へ所定角度揺動自在としている。この場合スイング
アーム（２０）は回転部材（１３）とともにスイングア
ーム支点ベアリング（１４）を介して本体ケース（５）
に対して回動し、旋回！１ｔｈ（１６）や回転軸（２１
）、工具マガジンユニット（３０）等もともに回動する
こととなる。尚第４図中（２５）はインデックス検出セ
ンサであり、カップリング（１０）外周に等間隔で取付
けられた６つのインデックス検出用バー　（２６）、・
・・により工具マガジンユニット（３０）の所定の工具
クランパ（３３）を工作機械（１００）側の所定位置に
位置決め検知するものである。また（２７）はスイング
アーム角度検出センサである。

次に工具マガジンユニット（３０）について説明する。

′ 工具マガジンユニット（３０）はマガジンプレート（３
１）及び該マガジンプレート（３１）の外周部に取付け
られる６つの工具クランパ（３３）等からなっており、
交換工具ユニット（３２）を有しない空の工具クランパ
（３３ａ）にて工作機械（１００）に取付けられた工具
ユニット（３２ａ”ｌ　を把持、移動させると共に、必
要な工具ユニット（３２ｂ）を把持する工具クランパ（
３３ｂ）を工作ｉ械（１００）の方へ移動させ、この工
具ユニット（３２ｂ）を工作機械（１００）　に取り付
けんとするものである。尚工具ユニット（３２）とは第
１２図で示される如く工具（Ｔ）を保持する工具ホルダ
（ＴＨ）と、ガイドブロック（１１４）の移動によりこ
の工具ホルダ（ＴＨ）に嵌合する工具ガイド部材（ＴＧ
）とからなるものである。

マガジンプレート（３１）は前記スイングアーム（２０
）の延出部（２０ｂ）から突出する回転軸（２１）の先
端部に取付けられ、その外周部には６つの山形突部が形
成されて、全体としては星形をしており、該星形の一辺
に沿って６つの工具クランパ（３３ａ）　、・・・が周
方向に対し同じ向きで等間隔に固定されている。

工具クランパ（３３）は第７図及び第８図に示されてい
る如ぎもので、クランパ本体（３４）、ｆＪ　１５．ｌ
］ロッド（４０）、左右のグリッパ（４５）　、　（４
５）　、カムリンク（４９）等からなっている。クラン
パ本体（３４）の上部は第７図の如く左右にマガジンプ
レート（３１）への取付部（３４ａ）　、　（３４ａ）
を有し、その内部には上下に盲孔（３５）を有しており
、クランパ本体（３４）の下部は横溝（３６）によって
前後面部（３４ｂ）　、　（３４ｃ）に二叉状に分かれ
ており、それぞれの下端部にはその周方向が大円弧及び
小円弧状をし、断面突状の工具クランプ基準座（３７）
　、　（３８）が設けられている。尚クランパ本体（３
４）下部の後面部（３４ｃ）の小円弧状の工具クランプ
基準［（３８）は前面部（３４ｂ）の工具クランプ基準
座（３７）よりやや下方へ突出しており、また前、後面
部（３４ｂ）　、　（３４Ｃ）とも左右にグリッパ（４
５）　、　（４５）支持用の受部（３４ｄ）　、・・・
が設けられていると共に、中央部には前後に窓孔（３９
）。

（３９）が形成されている。

前記クランパ本体（３４）の盲孔（３５）にはコイルバ
ネ（４１）が装着されていると共に移動ロッド（４０）
が挿通して下方の横溝（３６）まで貫通し、前記コイル
バネ（４１）の上端は移動ロッド（４０）の鍔部（４０
ａ）　に係合して、移動ロット（４０）を上方へ弾圧付
勢している。９動ロツド（４０）の下端はコの字形のホ
ルダ（４２）に固定され、該ホルダ（４２）に架設固定
された支点ビン（４３）には左右にグリッパ−リンク（
４４）。

（４４）が枢支されていて、その両外端部はクランパ本
体（３４）から左右にやや突出した状態となっている。

前記グリッパ−リンク（４４）　、　（４４）の両外端
部のビン部（４４ａ）　、　（４４ａ）　　と前記クラ
ンパ本体（３４）の前後面部（３４ｂ）　、　（３４ｃ
）の各受部（３４’ｄ）　、・・・間に固定された支持
ビン（４６）、　（４６）には、２つのグリッパ（４５
）　、　（４５）がその上端部、中間部を回動自在に支
持されて対向する如く平行に取付けられている。クラン
パ本体（３４）より下方へ伸ひるグリッパ（４５）の下
部は前後に伸びる幅広部（４５ａ）　　となっており、
該唱広部（４５ａ）の下端には、前記クランパ本体（３
４）の工具クランパ基’Ｊ−ＦｊＭ　（３７）　、　（
３８）　と対向する位置に算盛土状の押えコマ（＋７ａ
）　、　（４７ｂ）が回動自在に支持されている。該抑
えコマ（４７）はグリッパ（４５）より工具クランパ（
３７）のやや内方へ突出して支持され、左右のグリッパ
（４５）　、　（４５）の押えコマ（４７ａ）　、　（
４７ｂ）　、・・・と工具クランパ基準座Ｉ７）　、　
（３８）　　とて同心径違いの円筒状物即ち工、具ユニ
ット（３２）の２箇所を３点ずつ支持して把持てきるよ
うになっている。

前記クランパ本体（３４）の上部後面側には支点ピン（
４８）を固定した支持アーム（３４ｅ）が斜め上方に伸
びており、この支点ビン（４８）にカムリンク（４９）
の中央部が枢支されている。該カムリンク（４９）は略
し旧形状をしており、その前方延出部（４９ａ）の端部
に形成された長孔（５１）には前記移動ロッド（４０）
の上端部に固定されたピン（４０ｂ）が係合しており、
その上方延出部（４９ｂ）の上端部にはローラー　（Ｓ
Ｏ）が枢支されている。

ここで工具クランパ（３７）の作用について述べると、
カムリンク（４９）の上方延出部（４９ｂ）が第８図中
左方、即ち装置前方、へ傾動すると前方延出部（４９ａ
）がスプリング（４１）の弾圧力に反して移動ロッド（
４０）を下方へ押圧８動させる。該移動ロッド（４０）
の下降により支点ビン（４３）が下降し、グリッパ−リ
ンク（４４）　、　（４４）外端部のビン部（４４ａ）
。

（４４ａ）は支点ピン（４３）回りに上方へ回動するた
め、グリッパ（４５）　、　（４９）は支持ピン（４６
ｉ）　、　（４６）回りに回動して、グリッパ（４５）
　、　（４５）下部の幅広部（４５ａ）　、　（４５ａ
）が第９図の如く外方へ開くこととなる。この状態で第
８図の如く工具ホルダ（ＴＨ）の小径溝（ＴＨ−１）及
び工具ガイド部材（ＴＧ）の大径溝（ＴＧ−１）に工具
クランプ基準座（３７）　、　（３８）を押しあてた後
、カムリンク（４９）の上方延出部（４９ｂ）へ作用す
る力を解除し、コイルバネ（４１）の弾圧力により６動
ロッド（４０）を下降させ、グリッパ（４５）　、　（
４５）の幅広部（４５ａ）、、　（４ｓａ）を内方へ閉
じさせる。そして押えコマ（４７ａ）。

（４７ｂ）　、・・・を工具ホルダ（ＴＨ）及び工具ガ
イド部材（ＴＧ）の大、小径溝（ＴＨ−１）、（ＴＧ−
１）に嵌入押圧して工具ホルダ（ＴＨ）及び工具ガイド
部材（ＴＧ）等からなる工具ユニット（３２）を一体的
に把持させるものである。

次にスイングアーム（２０）の揺動による工具クランパ
（３３）の開閉機構について述べる。

工具クランパ（３３）は第９図に示される如く、その取
付部（３４ａ）　、　（３４ａ）がボルトによりマガジ
ンプレート（３１）に固定され、該マガジンプレート（
３１）の孔部（３１ａ）からカムリンク（４９）や支持
アーム（：１４ｅ）か装置後方のスイングアーム（２０
）折曲部（２０ｂ）の方へ突出している。カムリンク（
４９）の上方延出部（４９ｂ）は回転軸（２１）側に折
曲され、そのローラー（５０）は回転軸（２１）の周方
向に向いて配設されている。

一方スイングアーム（２０）折曲部（２０ｂ）上部には
第１０図及び第１１図に示される如く回転軸（２１）に
沿ってカムシリンダ（６０）が固定され、そのロット（
６０ａ）先端にはマガジンプレート（３１）側にカム面
（６２）を形成したカム部材（６１）が固定されている
。またスイングアーム（２０）折曲部（２０ｂ）下部に
はストッパシリンダ（６３）が固定され、マガジンプレ
ート（３１）の工具クランパ（３３）、・・・側部に設
けられたストッパ孔（３１ｂ）　、・・・にそのロッド
（６３ａ）を係合させマガジンプレート（３１）のスイ
ングアーム（２０）への位置決めをおこなっている。

ここでスイングシリンダ（２４）によるスイングアーム
（２０）の揺動と工具クランパ（３３）の位置関係及び
開閉動作について説明する。

インデックスモータ（８）、インデックスモータ）−（
６）等によりマガジンプレート（３１）を回転させ工具
ユニット（３２）を保持しない空の工具クランパ（３３
ａ）を工作機械（１００）の取付工具（Ｔ）向きに位置
決めして、インデックスモータ（８）にブレーキをかけ
、駆動φ山（９）、従ユカ干山（１１）の回巾云を制動
する。その後スイングシリンダ（２４）のロッド（２４
ａ）　を進出させ、スイングアーム（２ｏ）、工具マガ
ジンユニット（３０ンを工作ｍＭ　（１００）の方へ揺
動させ、空の工具クランパ（３３ａ）を工作１ｔｉ（ｔ
ｏｏ）の取付工具（Ｔ）の方へ進出させる。この場合空
の工具クランパ（３３ａ）の工作機械（１００）の取付
工具（Ｔ）に対する向ぎが、スイングアーム（２ｏ）の
揺動によって変化しないということ、及び工具クランパ
（３３ａ）の工作機械（１００）への回動軌跡が自由に
彦根できるということと、この工具クランパ（３３ａ）
がスイングアーム（２０）の揺動によってそのグリッパ
（４５）　、　（４５）を開かせるという３つの作用効
果を生じさせる。

まず空の工具クランパ（３３ａ）の向きが変らない点に
つき第４図乃至第６図を参照しつつ説明すると、スイン
グアーム（２０）内の旋回！ｄ＋（ｉ６）は従動軸（１
１）回りにスイングアーム（２０）と同じ状態で揺動旋
回するため、第５図の待機値１（ｕ）から第６図の交換
位置（ｍ）までスイングアーム（２０）が旋回角度θだ
け時計方向に回動すると、旋回Ｍ（１Ｂ）も従動軸（１
１）回り時計方向に角度（θ）だけ公転することとなる
。この場合従動軸（１１）の回転が規制され、且つ第１
、第２かさ歯車（１５）　、　（１７）の歯数が等しい
ため旋回軸（１６）は公転とともに第゛６図で示される
如く矢印方向に角度（θ）だけ自転もすることとなる。

そして旋回軸（１６）の第２．第３かさ歯車（１７）　
、　（１８）　と回転軸（２１）の第４かさ歯車（２２
）の歯数が等しいため回転軸（２１）はマガジンプレー
ト（３１）を第６図中反時計方向に角度θだけ回転させ
るが、マガジンプレート（３１）自体はスイングアーム
（２０）の揺動により第６図中時計方向に旋回角度θだ
け回転するため、マガジンプレート（３１）は見掛は上
回転しないこととなり、従って例えば空の工具クランパ
（３３ａ）も回転せずそのままの向きで第５図中の回転
軌跡（Ｐ）の如く工作機械（１００）の取付工具（Ｔ）
の方へほぼ真横から平行に移動し、その工具ユニット（
３２）を把持することとなる。

次に工具クランパ（３３）の工作ｆｆｉ＄４（ｔｏｏ）
の方への回動軌跡が自由に選択できるという点について
述べる。所定の工具クランパ（３３ａ）を工作機械（１
００）の工具取付部の方へ移動させる場合、この工具取
付部局りに障害物があると、工具クランパ（３：ｌａ）
は工作機械（１００）の方へ移動できないこととなるが
、前記第１乃至第４かさ歯車（１５）　、　（１７）　
。

（１Ｂ）　、　（２２）の歯数の比を適切に選択すれば
第５図中（Ｐ）以外にも（Ｑ）、（Ｒ）の如く回動軌跡
を選択することができる。これは前記第１乃至第４かさ
歯車（１５）　、　（１７）　、　（１８）　、　（２
２）の各歯数比を変化させることにより、スイングアー
ム（２０）の揺動に伴うマガジンプレート（３１）の自
転回動角度を変化させることによって達成することがで
きる。

即ち回動軌跡（Ｑ）の場合はスイングアーム（２０）の
揺動によりマガジンプレート（３１）の回転角度（ｅ）
よりやや小さい角度で逆方向にマガジンプレート（３１
）を自転させた場合であり、例えば第１及び第２かさ歯
車（１５）　、　（１７）が同じ歯数の場合、第３かさ
歯車（１８）の歯数より第４かさ歯車（２２）の歯数を
多くした場合であり、第３及び第４かさ歯車（１８）　
、　（２２）が同じ歯数の場合、第１かさ歯車（１５）
の歯数より第２かさ歯車（１７）の歯数を多くした場合
である。また、回動軌跡（Ｒ）の場合はスイングアーム
（２０）の揺動によるマガジンプレート（３１）の回転
角度（θ）よりやや大きい角度で逆方向にマガジンプレ
ート（３１）を自転させた場合であり、かさ歯車の歯数
の比は前記回動軌跡（Ｑ）の場合の逆、即ち例えば第１
及び第２かぎ歯車（１５）　、　（１，７）が同じ歯数
の場合、第４かさ歯車（２２）の歯数より第３かさ歯車
（１８）の歯数を多くする等、とすればよい。尚回動軌
跡（Ｑ）、（Ｒ）いずれについても第１乃至第４かさ歯
車（１５）。

（１７）　；　（１８）　、　（２２）の噛み合ってい
る歯車どうしの一対を同じ歯数にする必要はなく、以上
述べたことを作用効果がでるようにがさ歯車（１５）　
、　（１７）　。

（１８）　、　（２２）の歯数比を選定してやればよい
。

つづいて空の工具クランパ（３３ａ）がスイングアーム
（２Ｇ）の揺動にともない、そのグリッパ（４５）。

（４５）を開かせるという点につき説明する。前述の如
くスイングアーム（２０）の時計方向への揺動に伴いマ
ガジンプレート（３１）は回転軸（２１）回りに反時計
方向に角度θだけ回転するため、マガジンプレート（３
１）とスイングアーム（２ｏ）とは相対的に角度θだけ
回転することとなる。従って第１０図の如くスイングア
ーム（２ｏ）の旋回前に空の工具クランパ（３３，１）
のカムリンク（４９）のローラー（５ｏ）の位置とスイ
ングアーｉｚ　（２０）折曲部（２ｏｂ）に固定される
カムシリンダ（６０）のカム部材（６１）の位置を回転
軸（２１）の中心から角度θだけ離し、且つ回転軸（２
１）の中心から等距離に配設しておけば、スイングアー
ム（２０）の揺動に伴いカムシリンダ（６ｏ）のカム部
材（６１）と空の工具クランパ（３３ａ）のローラー（
５ｏ）とは重なり合うこととなる。

そしてカムシリンダ（６０）のロッド（ｌｉｒａ）をマ
ガジンプレート（３１）側へ突出させておけば、カム部
材（６１）が空の工具クランパ（３３ａ）のカムリンク
（４ｇ）と係合してカムリンク（４９）を揺動させるた
め、移動ロッド（４０）は押圧され、そのグリッパ（４
５）　、　（４５）を第９図の如く開かせることとなり
、スイングアーム（２０）の揺動に伴い空の工具クラン
パ（３３ａ）は開いた状態で工作機械（１００）の工具
ユニット（３２ａ）を挟み込むこととなる。このあとカ
ムシリンダ（６０）のロッド（６０ａ）を後方へ引きカ
ム部材（６１）と工具クランパ（３３ａ）　との係合を
解除すれば、工具クランパ（３３ａ）は閉じて第８図に
示される如く工具クランパ（３３）の工具クランプ基準
座（３７）　、　（３８）及びグリッパ（４５）　、　
（４５）の押えコマ（４７）が、工具ホルダ（ＴＨ）及
び工具ガイド部材（ＴＧ）のそれぞれの大小径溝（ＴＧ
−１）、（ＴＨ−１）に係合し、工具ユニット（３２ａ
）を把持することとなる。

従ってスイングアーム（２０）の工作機械（１００）へ
の傾動前においては工作機［（１００）の方へ移動する
工具クランパ（３３）の位置がカムシリンダ（６ｏ）の
カム部材（６１）の位置から常に角度θだけ離れた位置
にくるようにインデックスモーター（８）及びインデッ
クスユニット（６）を作動させればよい。尚以上の工具
クランパ（３３）に関する３つの作用効果の説明に空の
工具クランパ（３３ａ）を用いたが、これにこだわる必
要はなく、工具ユニット（３２）を保持する工具クラン
パ（３３）であってもよいのはもちろんである。

次に装置の全体的作用について説明する。

第１図で示される如く不図示のワークにガイドブロック
（１１４）に保持される工具ガイド部材（ＴＧ）を当接
し、該工具ガイド部材（ＴＧ）の孔部から工具（Ｔ）を
加工物の方へ突出させて深孔明は加工が終了し、工具交
換をおこなう場合は、コラム（１０５）を後方所定位置
まで後退させるとともに、ガイドブロック（１１４）　
をガイドブロック移動シリンダ（１０９）によりコラム
（１０５）側に後退させる。第１２図は前記ガイドブロ
ック（１１４）がコラム（１０５）側にいりばいに後退
した状態を示すもので、昇降テーブル（１０Ｂ）にはス
ピンドルモーター（１０８）により回転駆動される主軸
（１２０）が回動自在に支持され、この前部には工具（
Ｔ）を保持する工具ホルダー（ＴＨ）の円錐状をしたテ
ーパーシャンク部（ＴＨ−２）が圧着係合されている。

前記工具ガイド部材（ＴＧ）の後部の筒部（ＴＧ−２）
が工具ホルダー（Ｔ）Ｉ）の頭部（ＴＨ−３）に嵌合し
、工具（Ｔ）、工具ホルダ（ＴＨ）、工具ガイド部材（
ＴＧ）が一体となって工具ユニット（３２ａ）を構成し
ている。そして工具ガイ１部材（ＴＧ）及び工具ホルダ
（ＴＨ）には工具クランパ（３２）の係合用の大小径溝
（ＴＧ−１）。

（ＴＨ−１）が形成されている。

また工具ガイド部材（ＴＧ）は第１３図に示す如（その
係合突部（ＴＧ−３）をガイドプロッタ（１１４）の係
合孔（１１４ａ）に係合させた後、トグル装置（１２２
＞によってガイドプロッタ（１１４）に押圧固定されて
いるが、第１２図に示す如く昇降テーブル（ｌθ６）側
にトグル解除装置（１１５）を備えそのロッド（１１５
ａ）の溝孔（ｌ１５ｂ）と、ガイドブロック（１１４）
　　と伴に後退してきたトグル装置（１２２）のピン部
（１２２ａ）とが係合するため、ロッド（１１５ａ）の
８勤によりトグル装置（１２２）の押圧腕部（１２２ｂ
）は開き工具ガイド部材（ＴＧ）のガイドブロック（１
１４）への抑圧は解除される。そして昇降テーブル（１
０６）は所定位置まで下降するとともに、コラム（１０
５）は工具交換装置（１）の方へ所定路Ｈ８ｗＪする。

一方工具交換装置（１）の工具マガジンユニット（３０
）は工具クランパ（３３）が工作ｉ［（１００）の工具
ホルダ（ＴＨ）及び工具ガイド部材（ＴＯ）の真横に位
置できるようスライドシリンダ（４）によりスライドベ
ース（２）上を移動し、インデックスモーター（８）や
インデックスユニット（６）によって工具ユニット（３
２）を有しない空の工具クランパ（３３ａ）を第５図の
如く工作機械（１００）の工具ユニット（３２ａ）に向
けて位置決めする。その後スイングシリンダ（２４）に
よりスイングアーム（２０）を工作機械（１００）の方
へ揺動させ、第６図の如く空の工具クランパ（３３ａ）
を工具ホルダ（ＴＨ）及び工具ガイド部材（ＴＧ）の大
、小径溝（ＴＧ−１）。

（ＴＨ−１）に係合保持させる。その後ドローパー　（
１２１）を前進させ工具ホルダ（ＴＨ）を装置前方へ移
動させると共に、スライドシリンダ（４）のロッドを前
進させ、工作機械（１００）の工具ユニット（３２ａ）
を保持する工具クランパ（：１３ａ）を前進させて、工
具ホルダ（ＴＨ）のテーパーシャンク部（ＴＨ−２）を
主軸（１２０）から十分に抜き取ると、スイングシリン
ダ（２４）のロッド（２４ａ）を引き込みスイングアー
ム（２０）を工作機械（ｉｏｏ）から逆方向へ揺動させ
る。

ここで工作機械（１００）　に必要な工具（Ｔ）を有す
る工具ユニット（３２ｂ）をインデックスモーター（８
）等により所定位置に割り出し回転して位置決めすると
、再度スイングアーム（２０）を工作［１（１００）の
所定位置、即ち工具クランパ（３３ｂ）の保持する工具
ユニット（３２ｂ）軸線と工作機械（１００）の主軸（
１２０）の軸線が一致する位置まで揺動旋回させる。こ
の場合カムシリンダ（６０）のロッド（６０ａ）は後方
へ引き込んであるので、カム部材（６１）とカムリンク
（４９）の係合は生じず、工具クランパ（３３ｂ）は工
具ユニット（３２ｂ）を把持したままとなっている。そ
の後、スライドシリンダ（４）により、工具クランパ（
３３ｂ）に保持される゛工具ホルダ（ＴＨ）のテーパー
シャンク部（ＴＨ−２）を工作機械（１００）の主軸（
１２０）のテーパ一孔に圧入嵌合させると、カムシリン
ダ（６０）によりカム部材（６１）と工具クランパ（３
３ｂ）のカムリンク（４９）を係合させて工具クランパ
（３３ｂ）を開かせ、再度スイングアーム（２０）を工
作機械Ｃ１００）　　より離すごとく揺動させて、トグ
ル装置（１２２）で工具ガイド部材（ＴＧ）をガイドプ
ロッタ（１１４）に固定させれば工具交換作業は終了す
る。

（発明の効果） 以上で明らかな如く本発明によれば、工作機械の主軸の
工具取付位置に工具マガジンユニットを待機位置から交
換位置まで揺動させ、所定の工具クランパを工作機械の
主軸の工具取付位置へ８勅させると共に、前記工具マガ
ジンユニットを工作機械の主軸の方向へ移動させること
により、工作機械とその工具の着脱を行ったため、工具
の着脱にあたって大型な工作機械側を８勤させる必要が
なく、比較的小型な工具マガジンユニット等を８勅させ
るだけでよく、従って装置の小型化が図れると共に、省
エネルギー化を図ることができる。

また工具マガジンユニットの工作機械の主軸へのアクセ
スも単にスイングシリンダの揺動だけでよいため、工具
交換装置自体のいっそうの小型化をも図ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は工作機械及び工具交換装置の斜視図、第２図は
第１図の正面図、第３図は工具交換装置の斜視図、第４
図は工具交換装置の上部の部分断面図、第５図は工具マ
ガジンユニットの待機位置における部分断面正面図、第
６図は工具マガジンユニットの交換位置における部分断
面正面図、第７図は工具クランパの正面図、第８図は工
具ユニットを把持した工具クランパの断面側面図、第９
図は工具クランパの取付状態を示す図、第１０図はカム
シリンダの取付状態を示す正面図、第１１図は第１０図
の部分側面図、第１２図は工作機械における工具ユニッ
ト等の取付状態を示す図、第１３図はガイドプロッタに
おける工具ガイド部材の取付状態図である。 尚、図中、（１）は工具交換装置、（３）はスライドテ
ーブル、（６）はインデックス装置、（２ｏ）はスイン
グアーム、（２４）はスイングシリンダ、（３ｏ）は工
具マガジンユニット、（３３）は工具クランパ、（１０
０）は工作機械、（１２０）は主軸、（Ｔ）は工具であ
る。 特　許　出　願　人　　本田技研工業株式会社代　理　
人　弁理士　　　下　　１）　容一部間　　　　弁理士
　　　　大　　橋　　邦　　度量　　　弁理士　　　小
　　山　　　　有量　　　弁理士　　　野　　１）　　
　茂第６図 第７図 ｓ。 第８ト４・

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 主軸に加工用工具を備える工作機械と、 該工作機械の側方に設けられ、この工作機械の主軸に沿
   って移動自在なスライドテーブルと、該スライドテーブ
   ル上にスイングアームを介して回転自在に設けられ、工
   具交換用の複数の工具クランパを有する工具マガジンユ
   ニットと、該工具マガジンユニットを割り出し回転して
   、所定の工具クランパを前記工作機械の工具取付部の方
   へ向かって位置決めするインデックス装置と、 前記工具マガジンユニットをスイングアームを介して待
   機位置から交換位置まで揺動させ、前記位置着めされた
   工具クランパを工作機械の工具取付部の方へ移動させる
   と共に、工作機械の主軸の方向へ移動させて、工具を工
   作機械の主軸に着脱させるスイングシリンダとからなる
   ことを特徴とする工作機械の自動工具交換装置。