JP2000084778A - 工具交換装置を備えた工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工具マガジン内に多数の工具を収納するよう
にした工具交換装置を備えた工作機械において、加工サ
イクルタイムを短縮する。 【解決手段】 工作機械の主軸１３に装着された工具Ｔ
と工具マガジン２０内に収納された工具は、工具交換装
置により交換される。工具交換装置は２つの工具の位置
を入れ換える少なくとも２つの入換装置を備え、そのう
ち最も主軸側となる入換装置は所定の工具交換位置Ｃと
主軸の間で工具を入れ換える最終入換装置６０であり、
残る入換装置は工具マガジン内の所望の工具が移送され
てくる入換原位置Ａと工具交換位置の間で工具を入れ換
える。上記残る入換装置は中間入換装置３０であり、両
入換装置は中央部が旋回可能に支持されて両端部に工具
を離脱可能に保持するアームを備え、旋回により各工具
の位置を入れ換えるものである。両入換装置の間には工
具の受渡しを行う受渡し装置４０を設けるのがよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工具交換装置を備
えた工作機械、特に工具マガジン内に多数の工具を収納
する場合に適したこの種の工作機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の工具交換装置を備えた工作機械
としては、例えば特開昭６２−５４６３８号公報あるい
は特公平２−２５７３８公報に開示されたものがある。
特開昭６２−５４６３８号公報に開示されたものは、工
具マガジンとＡＴＣアームの間に工具移送装置を設け、
工具着脱位置に割り出された工具マガジン内の工具を、
この工具移送装置により水平面内で９０度旋回させて工
具交換位置に移送し、ここに移送された工具をＡＴＣア
ームにより主軸に装着されていた工具と交換するように
している。また特公平２−２５７３８公報に開示された
ものは、円板形工具マガジンから第１カートリッジ案内
装置により複数の工具を収納したカートリッジを抜き出
し、このカートリッジ内の所定の工具を工具ソケット転
送装置により水平面内で９０度旋回させて工具交換位置
に転送し、ここに転送された工具を工具交換装置により
主軸に装着されていた工具と交換するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】交換されて主軸に装着
された工具による加工時間が短い場合、すなわち工具交
換の完了後次の工具交換までの時間が短い場合には、使
用済みの工具を工具マガジン内に戻し、次の工具を工具
マガジン内から取り出し工具交換位置まで移送して工具
交換が可能となる前に加工が完了することがある。この
ような場合には加工完了時から工具交換が可能となるま
での間に待ち時間が生じるので、この工作機械による加
工サイクルタイムが延びてしまう。特に１台の工作機械
で多種多様な加工を行うために工具マガジン内の工具の
収納本数を多くしている場合には、工具マガジン内の所
定の工具を工具交換位置まで移送するのに時間がかかる
ので、このような待ち時間を生じることが多くなり、加
工サイクルタイムが延びて加工能率が低下する。本発明
はこのような問題を解決することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明による工具交換装
置を備えた工作機械は、複数の工具を収納する工具マガ
ジンと、工具のひとつを装着して同工具により工作物を
加工する主軸と、主軸に装着された工具を工具マガジン
内に収納された工具と交換する工具交換装置を備えた工
作機械において、工具交換装置は２つの工具の位置を入
れ換える少なくとも２つの入換装置を備えると共にこの
各入換装置の間では直接的にまたは他の装置を介して間
接的に工具が受け渡されるようにし、この入換装置のう
ち最も主軸側となるものは所定の工具交換位置と主軸の
間で工具を入れ換える最終入換装置であり、この最終入
換装置を除く入換装置は工具マガジン内の所望の工具が
移送されてくる入換原位置と工具交換位置または前記他
の装置への受渡し原位置の間で工具を入れ換えるもので
あることを特徴とするものである。主軸に装着された工
具により加工を行っている間は、最終入換装置を除く入
換装置には少なくとも次に使用する工具とその次に使用
する工具が保持されている。従ってその加工が終了して
主軸に装着されていた工具を次の工具と交換した場合に
は、その次の工具は交換の直後から工具交換位置に保持
されている。

【０００５】前項の発明における最終入換装置を除く入
換装置は入換原位置と工具交換位置の間で工具を入れ換
える中間入換装置とし、この中間入換装置及び最終入換
装置は中央部が旋回可能に支持されると共に両端部に工
具を離脱可能に保持するアームを備え旋回により工具の
位置を入れ換えるものとし、中間入換装置に保持される
工具はその旋回軸線に対し所定角度傾斜して保持された
ものとするのがよい。このようにすれば、入換装置によ
る工具の入換え速度が向上し、また中間入換装置による
入れ換えと同時に工具の軸線の方向は変化される。

【０００６】前２項の発明は、各入換装置の間の少なく
とも１箇所に設けられて各入換装置の間で工具の受け渡
しを行う受渡し装置を更に備えたものとするのがよい。

【０００７】前項の発明の受渡し装置は、水平面内で旋
回可能に一端がブラケットにより支持されて所定角度旋
回される受渡しアームと、この受渡しアームの他端に水
平面内で旋回可能に支持されて工具を離脱可能に保持す
る保持部と、受渡しアームと並列にブラケットと保持部
を連結して受渡しアームの旋回に伴い保持部及びこれに
保持される工具を水平面内で旋回させる受渡しアームと
は長さの異なるリンクよりなるものとするのがよい。こ
のようにすれば、受渡しアームとリンクの長さ及び位置
関係を調整することにより、受け渡しに伴う工具の軸線
の方向の変化は調整される。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１〜図８は、本発明による工具
交換装置を備えた工作機械の実施の形態を示す。先ず図
１及び図２により、この実施の形態の全体構造の説明を
する。工作機械のベッド１０上にはコラム１１がガイド
レール１４を介して水平なＺ方向に移動可能に案内支持
されてＺ軸モータ１４ａにより往復移動され、コラム１
１の前面に垂直なＹ方向に移動可能に案内支持されてＹ
軸モータ（図示省略）により昇降される主軸ヘッド１２
には、Ｚ方向と平行な軸線回りに回転自在に主軸１３が
支持されて主軸モータ（図示省略）により回転駆動され
る。コラム１１の正面側となるベッド１０上にはテーブ
ル１５がガイドレール１６を介してＺ方向と直交する水
平なＸ方向に移動可能に案内支持されてＸ軸モータ１６
ａにより往復駆動され、工作物（図示省略）を支持して
テーブル１５上に取り付けられるパレット１７は、工作
物の加工が終了する都度パレットチェンジャ１８上のパ
レット１７と交換されて次の工作物の加工をするように
なっている。

【０００９】コラム１１の一側となる床面上に設置され
た工具マガジン２０内に収納された工具Ｔは、中間入換
装置３０及び受渡し装置４０により工具交換位置Ｃに移
送され、最終入換装置６０により主軸１３に装着された
工具Ｔと交換されるようになっている。この中間入換装
置３０、受渡し装置４０及び最終入換装置６０がこの実
施の形態の工具交換装置を構成している。

【００１０】主として図１及び図２に示すように、工具
マガジン２０は多数の工具Ｔを収納するものであり、こ
の実施の形態では多数の工具Ｔを保持する３個のモジュ
ール２２がマガジンフレーム２１内に取り付けられてい
る。各モジュール２２は工具ホルダＴａを備えた各４０
本の工具Ｔを取出し可能に保持するものであり、各工具
Ｔの軸線方向はＺ方向と直交する水平方向である。工具
マガジン２０内にはＺ方向及びＹ方向に移動可能な工具
取出装置２３が設けられ、各モジュール２２内の工具Ｔ
は、この工具取出装置２３により所望のものが取り出さ
れ、工具マガジン２０上部の正面側（テーブル１５側）
となる入換原位置Ａに移送される。

【００１１】工具取出装置２３はＺ方向と直交する水平
方向に設けられて工具Ｔ側に向かって延びるピストンロ
ッドを有するシリンダ装置（図示省略）を備え、ピスト
ンロッドの先端には工具Ｔの工具ホルダＴａと係合離脱
可能な工具ソケットＳ（図４参照）が取り付けられてい
る。この工具ソケットＳの取り付けは、ピストンロッド
先端に設けた把持装置（図示省略）の開閉爪が工具ソケ
ットＳの係合溝Ｓａ，Ｓｂを離脱可能に把持することに
より行われる。工具取出装置２３は図示を省略した制御
装置により制御されて、ピストンロッド先端の工具ソケ
ットＳを指定された所望の工具Ｔと同軸となる位置まで
移動し、シリンダ装置により工具ソケットＳを前進させ
てその工具Ｔの工具ホルダＴａと係止させ、Ｚ方向及び
Ｙ方向に多少移動してその工具Ｔを収納位置から取り出
してからシリンダ装置により工具Ｔを係止した工具ソケ
ットＳを後退させ、Ｚ方向及びＹ方向に大きく移動して
入換原位置Ａに移送する。

【００１２】入換原位置Ａと受渡し原位置Ｂの間で工具
Ｔを入れ換える中間入換装置３０は工具マガジン２０上
部の正面側に取り付けられている。主として図３及び図
４に示すように、工具マガジン２０に固定されたブラケ
ット３１の正面には、支持部材３１ａを介して上下に対
向する２組の半円弧状のレール３２が固定され、上下の
円弧の中心線は互いに一致した水平方向である。各レー
ル３２は複数のスペーサ３２ｄにより間をおいて互いに
平行に固定された３つのレール部材３２ａ，３２ｂ，３
２ｃにより構成されている。各レール部材３２ａ，３２
ｂ，３２ｃは共通の中心線を有する半円弧状の板であ
り、中央のレール部材３２ｂの内周縁は両側のレール部
材３２ａ，３２ｃの内周縁よりも内側に突出している。
上下の各レール３２の両端の間には、工具ソケットＳの
上下方向厚さ（係合溝Ｓａ，Ｓｂに沿った方向の厚さ）
より多少大きい幅の隙間３３が形成されている。工具マ
ガジン２０側となる隙間３３は入換原位置Ａに対応し、
反対側の隙間３３は受渡し原位置Ｂに対応する。

【００１３】モータブラケット３４及びプレート３４ａ
を介してブラケット３１に固定された油圧モータ３５は
レール３２の中心線と同心に配置され、かつレール３２
より突出している。油圧モータ３５先端から突出する回
転軸３５ａに中央部が固定された回転アーム３６は、回
転軸３５ａに対し６０度傾斜してレール３２側に向かう
１対のアーム部３６ａを有しており、各アーム部３６ａ
の先端には、工具ソケットＳの上下方向厚さより僅かに
大きい内幅の外向きコ字状の保持部材３７が固定されて
いる。各保持部材３７は、回転アーム３６が１８０度位
相の異なる２つの位置に割り出された状態（図３はその
一方の状態を示す）で、レール３２の各隙間３３と対応
する位置となり、油圧モータ３５はこの２つの位置に回
転アーム３６を回転させてそれぞれの位置で停止させる
ようになっている。

【００１４】図１及び図５に示すように、この中間入換
装置３０は、Ｚ方向に対するレール３２及び油圧モータ
３５の中心軸線の角度が６０度となるように工具マガジ
ン２０に固定されている。前述の工具取出装置２３によ
り工具Ｔが入換原位置Ａに移送された状態では、その工
具Ｔを係合した工具ソケットＳは、図３及び図４に示す
ように、工具マガジン２０側となる隙間３３と対応して
停止された回転アーム３６先端の保持部材３７のコ字状
部の内幅内に入って保持され、一方の係合溝Ｓａは中央
のレール部材３２ｂの内周縁と整列されるようになって
いる。これにより、工具Ｔを係止した工具ソケットＳは
工具取出装置２３と中間入換装置３０の間での受け渡し
が可能となる。この状態で工具ソケットＳに対する工具
取出装置２３の把持装置による把持を離脱して、油圧モ
ータ３５により回転アーム３６を回転すれば、入換原位
置Ａ側の保持部材３７内に保持された工具ソケットＳ及
びこれに係止された工具Ｔは、係合溝Ｓａがレール部材
３２ｂの内周縁と係合してレール３２により案内されて
移動し、回転アーム３６が１８０度回転して停止されれ
ば、工具ソケットＳ及び工具Ｔは受渡し原位置Ｂに割り
出される。これと同時に受渡し原位置Ｂ側の保持部材３
７に保持されていた工具ソケットＳ及び工具Ｔは入換原
位置Ａに割り出される。これにより入換原位置Ａの工具
Ｔを係止した工具ソケットＳと受渡し原位置Ｂの工具Ｔ
を係止した工具ソケットＳとは入れ換えられる。

【００１５】入換原位置Ａの工具Ｔの回転軸線は油圧モ
ータ３５の回転軸線に対し３０度傾斜しており、従って
入換原位置Ａから受渡し原位置Ｂへの割出しに伴い工具
Ｔの回転軸線は水平方向で６０度回動され、Ｚ方向に対
する傾斜角度は３０度となる。上記入換えの途中では、
各工具ソケットＳは半径方向外向きの移動が各レール部
材３２ａ，３２ｂ，３２ｃにより拘束され、内向きの移
動は保持部材３７により拘束されるので、工具ソケット
Ｓの支持が不安定となることはない。

【００１６】中間入換装置３０と最終入換装置６０の間
で工具Ｔの受渡しを仲介する受渡し装置４０は、工具マ
ガジン２０の上部に取り付けられている。主として図５
〜図７に示すように、マガジンフレーム２１のコラム１
１側側面の上部に固定されたブラケット４１の二叉部４
１ａには、軸４６を介して水平面内で旋回可能となるよ
うに受渡しアーム４２の一端が支持され、ブラケット４
１の突出部４１ｂと受渡しアーム４２の突出部４２ａの
間に設けたシリンダ装置４３の伸縮により、図６の実線
と二点鎖線に示す位置の間で旋回される。受渡しアーム
４２他端の下側に延びる二叉部４２ｂには軸４７を介し
て水平面内で旋回可能となるように保持部４４が支持さ
れ、ブラケット４１の二叉部４１ａの下側と保持部４４
の突出部４４ｃは受渡しアーム４２とは長さの異なるリ
ンク４５により連結されている。図６の実線で示す位置
と二点鎖線で示す位置との間では、受渡しアーム４２の
回動角は約６６度であるが、保持部４４の回動角はリン
ク４５の作用により３０度となり、従って保持部４４に
保持される工具Ｔの回転軸線はＺ方向と平行になる。保
持部４４の下半部には、工具ソケットＳの上下方向厚さ
より多少小さい上下幅で工具ソケットＳの係合溝Ｓａ，
Ｓｂに長手方向（上下方向）から挿入されてこれを保持
する１対の爪４４ａ，４４ｂが向かい合って形成されて
いる。

【００１７】工具ソケットＳ及びこれに係合された工具
Ｔを保持する保持部４４は、図６の実線と二点鎖線で示
す位置の間で移動して、中間入換装置３０と最終入換装
置６０の間での工具Ｔの受渡しを行う。二点鎖線で示す
位置に位置決めされた状態では、保持部４４は受渡し原
位置Ｂ側となるレール３２の隙間３３と対応して停止さ
れた回転アーム３６先端の保持部材３７のコ字状部の内
幅内に入り、一方の爪４４ａは中央のレール部材３２ｂ
の内周縁と整列されるようになり、これにより、工具Ｔ
を係止した工具ソケットＳは工具取出装置２３と中間入
換装置３０の間での受け渡しが可能となる。この状態で
油圧モータ３５により回転アーム３６を回転すれば、前
述したように、入換原位置Ａの工具Ｔを係止した工具ソ
ケットＳと受渡し原位置Ｂの工具Ｔを係止した工具ソケ
ットＳとは入れ換えられ、受渡し原位置Ｂに割り出され
た工具ソケットＳの係合溝Ｓａ，Ｓｂには保持部４４の
爪４４ａ，４４ｂが長手方向から挿入される。しかしこ
のように挿入しただけでは、保持部４４が実線の位置に
向かって移動して工具ソケットＳが回転アーム３６の保
持部材３７から外れれば工具ソケットＳ及び工具Ｔの重
量を支持することはできない。この支持のために、受渡
し原位置Ｂと工具交換位置Ｃの間には支持案内装置５０
が設けられている。

【００１８】支持案内装置５０は、図１、図５及び図８
に示すように、保持部４４の爪４４ａ，４４ｂの移動軌
跡の上下に沿って設けたガイドプレート５１〜５４を備
えており、マガジンフレーム２１に固定した固定側と、
コラム１１に固定した可動側に分かれている。固定側で
ある上下の各ガイドプレート５１，５２はそれぞれ支持
枠５５，５６を介してマガジンフレーム２１に固定され
て受渡し原位置Ｂ側に割り出された保持部材３７の近く
まで延び、可動側である上下の各ガイドプレート５３，
５４はそれぞれ支持枠５７，５８を介してコラム１１に
固定されて工具交換位置Ｃに移動された工具ソケットＳ
を支持する位置まで延びている。上下の各ガイドプレー
ト５１，５３及び５２，５４の間隔は工具ソケットＳの
上下方向幅より多少大であり、上下に対向する面には薄
い減摩材が設けられている。固定側ガイドプレート５
１，５２と可動側ガイドプレート５３，５４は、コラム
１１のＺ方向移動に伴いＺ方向に相対移動するが、工具
交換を行う所定位置にコラム１１を位置決めした状態で
は、図１及び図５に示すように整列される。

【００１９】工具交換位置Ｃと主軸１３の間で工具Ｔを
入れ換える最終入換装置６０は、主として図５及び図８
に示すように、コラム１１に取り付けられた作動装置６
１の作動軸６１ａに取り付けられてその軸線回りに回動
かつ軸線方向に移動可能な交換アーム６２を備えてお
り、交換アーム６２の両端には把持部６２ａ及び把持し
た工具Ｔの脱落を防止する押圧部材６３が設けられてい
る。最終入換装置６０の作動は、コラム１１のＺ方向位
置と主軸１３を設けた主軸ヘッド１２のＹ方向位置を工
具交換のための所定位置とした状態で行う。最終入換装
置６０は、図示の位置で交換アーム６２を回動しその各
端の把持部６２ａを工具交換位置Ｃの工具ソケットＳに
係止された工具Ｔ及び主軸１３に装着された工具Ｔの各
工具ホルダＴａの環状溝に係止して把持し、軸線方向外
向きに移動して各工具ホルダＴａと共に各工具Ｔを工具
ソケットＳ及び主軸１３から抜き出す。受渡し装置４０
から最終入換装置６０への工具Ｔの受け渡しはこのよう
にして行われる。次いで最終入換装置６０は交換アーム
６２を１８０度回動して両端に係止した工具Ｔの位置を
入れ換え、軸線方向内向きに移動して入れ換えた各工具
Ｔを主軸１３に装着すると共に工具交換位置Ｃの工具ソ
ケットＳに係止し、交換アーム６２を元の位置に回動し
て作動を終えるものである。これにより使用済みの工具
Ｔは工具ソケットＳから離脱され、次に使用する工具Ｔ
が主軸１３に装着される。

【００２０】次に以上に述べた実施の形態の全体的作動
を説明する。主軸１３に装着された１つの工具Ｔにより
パレット１７に取り付けた工作物を加工している間は、
次工具Ｔ（次に使用する工具）を係止した受渡し装置４
０の工具ソケットＳは受渡し原位置Ｂに待機しており、
入換原位置Ａには次々工具Ｔ（その次に使用する工具）
を係止した工具ソケットＳが待機している。主軸１３に
装着された工具Ｔによる加工が終了し、コラム１１が後
退して工具交換を行う所定位置に位置決めされ可動側と
固定側の各ガイドプレート５１〜５４が整列されれば、
受渡し装置４０が作動して次工具Ｔを係止した工具ソケ
ットＳは工具交換位置Ｃに移動される。工具交換位置Ｃ
に移動された次工具Ｔは、前述のように、最終入換装置
６０により主軸１３に装着された使用済みの工具Ｔと入
れ換えられて主軸１３に装着され、この工具Ｔによる加
工が直ちに開始される。工具交換位置Ｃに戻された使用
済みの工具Ｔは受渡し装置４０により工具ソケットＳと
共に受渡し原位置Ｂに移動され、この使用済み工具Ｔ及
び工具ソケットＳは中間入換装置３０により入換原位置
Ａの次々工具Ｔ及び工具ソケットＳと入れ換えられ、受
渡し原位置Ｂに入れ換えられた次々工具Ｔが新しい次工
具Ｔとなる。入換原位置Ａに戻された使用済みの工具Ｔ
は、工具取出装置２３により工具ソケットＳを除く部分
が工具マガジン２０内に戻され、工具取出装置２３は制
御装置により指定された新しい次々工具Ｔを工具ソケッ
トＳに係止して入換原位置Ａに移送する。

【００２１】以上の作動のうち受渡し原位置Ｂへの次工
具Ｔの移動は、中間入換装置３０の回転アーム３６の回
動により行われるので、速やかに完了する。従って、交
換された工具Ｔによる加工が短時間で終了した場合で
も、受渡し装置４０と最終入換装置６０の作動により直
ちに、主軸１３に装着された使用済みの工具Ｔを、受渡
し原位置Ｂにある新しい次工具Ｔと交換することがで
き、工具交換を行うまでに無駄な待ち時間が生じること
はない。従って、工作機械による加工サイクルタイムを
短縮して加工能率を向上させることができる。

【００２２】この種の工具交換装置を備えた工作機械で
は、全体的構成により入換原位置Ａと工具交換位置Ｃが
定められ、１つの入換装置だけではその間における工具
Ｔの入れ換えを行うことが困難になることが多いが、こ
の実施の形態では中間入換装置３０と受渡し装置４０に
よりその間における工具の入れ換えを行うようにしたの
で入換装置の配置の自由度が高くなり、設計が容易とな
る。また中間入換装置３０は工具Ｔの回転軸線を油圧モ
ータ３５の回転軸線に対し傾斜して支持することによ
り、受渡し原位置Ｂにおける工具Ｔの回転軸線の方向が
工具交換位置Ｃの工具Ｔの方向に近づけるようにしたの
で、受渡し装置４０の設計も容易となる。更に受渡し装
置４０は受渡しアーム４２の先端に工具ソケットＳを保
持する保持部４４を旋回可能に支持し、保持部４４とブ
ラケット４１を受渡しアーム４２とは長さの異なるリン
ク４５により連結して、受け渡しに伴う工具Ｔの回転軸
線の方向の変化が受渡しアーム４２の旋回角とは別の値
になるようにしたので、中間入換装置３０の配置の自由
度を一層高め、また受渡し装置４０それ自体及びその配
置の自由度も高めることができる。

【００２３】なお本発明は、入換原位置Ａと工具交換位
置Ｃの配置関係によっては、中間入換装置３０に対する
工具Ｔの支持をその回転軸線が油圧モータ３５の回転軸
線に対し４５度傾斜した状態となるようにし、これによ
り中間入換装置３０が工具Ｔを係止した工具ソケットＳ
を直接工具交換位置Ｃに割り出すようにして、受渡し装
置４０を省略することも可能である。このようにすれば
受渡し装置４０が省略される分だけ工具交換装置の構造
が簡略化され、また工具交換位置Ｃへの次工具Ｔの移動
も一層速やかになる。

【００２４】前述のように、上記実施の形態によれば、
交換された工具Ｔによる加工が短時間で終了した場合で
も、主軸１３に装着された使用済みの工具Ｔを、受渡し
原位置Ｂから工具交換位置Ｃに移動された新しい次工具
Ｔと直ちに交換することができ、工具交換を行うまでに
無駄な待ち時間が生じることはない。そのとき工具交換
位置Ｃに戻された使用済みの工具Ｔは直ちに受渡し原位
置Ｂに移動される。しかし先に入換原位置Ａに戻された
使用済みの工具Ｔが工具取出装置２３により工具マガジ
ン２０内に戻され、指定された新しい次々工具Ｔが入換
原位置Ａに移送されるには多少の時間がかかり、それま
では受渡し原位置Ｂに移動された使用済みの工具Ｔはそ
の位置に待機される。次々工具Ｔが入換原位置Ａに移送
されてから受渡し原位置Ｂで待機していた使用済み工具
Ｔとの入換えがなされ、受渡し原位置Ｂに割り出された
次々工具Ｔが新しい次工具Ｔとなる。この間しばらくは
受渡し原位置Ｂに次工具Ｔが不在の期間が生じるので、
短時間で加工が終了する工具Ｔの使用が２回連続する
（その頻度は比較的少ない）と、２回目の加工の終了後
に待ち時間が生じることになる。この問題は、受渡し装
置４０と最終入換装置６０の間に、別の１組の中間入換
装置３０と受渡し装置４０を直列に挿入することにより
解決され、短時間で加工が終了する工具Ｔの使用が３回
連続しない限り、待ち時間が生じることはなくなる。こ
のように挿入する中間入換装置３０及び受渡し装置４０
の組数を増やせば、短時間で加工が終了する工具Ｔの使
用が４回あるいはそれ以上連続しても待ち時間が生じな
いようにすることができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、加工が終了して主軸に
装着されていた使用済み工具を次の工具と交換した直後
から、その次の工具が工具交換位置または受渡し原位置
に保持されている。従って、交換された工具による加工
時間が短い場合でも、最終入換装置により使用済みの工
具を直ちにその次の工具と交換することができ、工具交
換動作までに無駄な待ち時間が生じることはない。この
ように無駄な待ち時間がなくなるので、工作機械による
加工サイクルタイムを短縮して加工能率を向上させるこ
とができる。

【００２６】最終入換装置を除く入換装置を中間入換装
置とし、この中間入換装置及び最終入換装置は旋回によ
り工具の位置を入れ換えるものとすれば、工具の入換え
速度が向上するので待ち時間が生じるおそれは一層少な
くなる。また中間入換装置に保持される工具を旋回軸線
に対し所定角度傾斜して保持するようにしたものによれ
ば、中間入換装置による入れ換えと同時に工具の軸線の
方向が変化されるので、主軸軸線の方向と工具マガジン
内に収納される工具の方向が異なる場合でも、その後の
工具の方向の変更を少なくし、あるいは不要とすること
ができる。

【００２７】各入換装置は配置は入換原位置と工具交換
位置により拘束されて、配置の自由度が制限されるが、
各入換装置の間の少なくとも１箇所に各入換装置の間で
工具の受け渡しを行う受渡し装置を備えたものとすれ
ば、各入換装置の配置の自由度を高めることができる。

【００２８】受渡し装置を、水平面内で旋回される受渡
しアームと、この受渡しアームの他端に水平面内で旋回
可能に支持されて工具を保持する保持部と、受渡しアー
ムと並列に設けられて受渡しアームの旋回に伴い保持部
及びこれに保持される工具を水平面内で旋回させる受渡
しアームとは長さの異なるリンクよりなるものとすれ
ば、受け渡しに伴う工具の軸線の方向の変化を受渡しア
ームの旋回角とは別の値にすることができるので、各入
換装置の配置の自由度を一層高め、また受渡し装置それ
自体の自由度も高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による工具交換装置を備えた工作機械
の一実施形態の全体平面図である。

【図２】 図１に示す実施の形態の全体左側面図であ
る。

【図３】 図１に示す実施の形態の中間入換装置部分の
拡大正面図である。

【図４】 図３の右側面図である。

【図５】 図１に示す実施の形態の要部の部分拡大平面
図である。

【図６】 図１に示す実施の形態の主として受渡し装置
の作動を示す部分拡大平面図である。

【図７】 図６に示す受渡し装置の拡大正面図である。

【図８】 図１に示す実施の形態の要部の部分拡大正面
図である。

【符号の説明】

１３…主軸、２０…工具マガジン、３０…中間入換装
置、３６…回転アーム、４０…受渡し装置、４１…ブラ
ケット、４２…受渡しアーム、４４…保持部、４５…リ
ンク、６０…最終入換装置、６２…交換アーム、Ａ…入
換原位置、Ｂ…受渡し原位置、Ｃ…工具交換位置、Ｔ…
工具。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の工具を収納する工具マガジンと、
   前記工具のひとつを装着して同工具により工作物を加工
   する主軸と、前記主軸に装着された工具を前記工具マガ
   ジン内に収納された工具と交換する工具交換装置を備え
   た工作機械において、前記工具交換装置は２つの工具の
   位置を入れ換える少なくとも２つの入換装置を備えると
   共にこの各入換装置の間では直接的にまたは他の装置を
   介して間接的に工具が受け渡されるようにし、この入換
   装置のうち最も前記主軸側となるものは所定の工具交換
   位置と前記主軸の間で工具を入れ換える最終入換装置で
   あり、この最終入換装置を除く入換装置は前記工具マガ
   ジン内の所望の工具が移送されてくる入換原位置と前記
   工具交換位置または前記他の装置への受渡し原位置の間
   で工具を入れ換えるものであることを特徴とする工具交
   換装置を備えた工作機械。
2. 【請求項２】 前記最終入換装置を除く入換装置は前記
   入換原位置と前記工具交換位置の間で工具を入れ換える
   中間入換装置であり、この中間入換装置及び前記最終入
   換装置は中央部が旋回可能に支持されると共に両端部に
   前記工具を離脱可能に保持するアームを備え旋回により
   前記工具の位置を入れ換えるものであり、前記中間入換
   装置に保持される工具はその旋回軸線に対し所定角度傾
   斜して保持されている請求項１に記載の工具交換装置を
   備えた工作機械。
3. 【請求項３】 前記各入換装置の間の少なくとも１箇所
   に設けられて各入換装置の間で工具の受け渡しを行う受
   渡し装置を更に備えてなる請求項１または請求項２に記
   載の工具交換装置を備えた工作機械。
4. 【請求項４】 前記受渡し装置は、水平面内で旋回可能
   に一端がブラケットにより支持されて所定角度旋回され
   る受渡しアームと、この受渡しアームの他端に水平面内
   で旋回可能に支持されて前記工具を離脱可能に保持する
   保持部と、前記受渡しアームと並列に前記ブラケットと
   保持部を連結して前記受渡しアームの旋回に伴い前記保
   持部及びこれに保持される工具を水平面内で旋回させる
   前記受渡しオームとは長さの異なるリンクよりなる請求
   項３に記載の工具交換装置を備えた工作機械。