JP3042597B2 - 工作機械の工具交換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工具交換位置に割
り出された主軸側の工具と工具マガジン側の工具とを相
互に交換する工作機械の工具交換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、無端チェーンに連結された複
数の工具ポットを介して水平方向に工具を収納し、チェ
ーンを回動させることにより任意の工具を工具受渡位置
に割り出す大型の工具マガジンを機械側面に配置して、
工具マガジンに収納する工具本数の増大化、工具マガジ
ンの省スペース化、工具マガジンへの工具収納の容易化
を図っている。このような工具マガジンを機械側面に配
置した場合には、主軸の移動方向と工具の収納方向とが
相違することが多いために主軸と工具マガジンとの間で
直接的に工具交換を行うことが難しい。

【０００３】そのため、例えば主軸が水平方向に支持さ
れた横形マシニングセンタでは、工具を把持する工具交
換アームを先端に有し垂直軸線回りに揺動可能な揺動ア
ームを工具マガジンに設け工具マガジンの工具受渡位置
に割り出された工具を工具交換アームにより把持し、揺
動アームを垂直軸線回りに９０°揺動させ工具ポットか
ら工具を分離するようにして工具交換位置に転送し、工
具交換位置にて工具交換アームにより主軸に装着されて
いる工具との間で工具交換を行うようにしている。

【０００４】一方、主軸が垂直方向に支持された立形マ
シニングセンタにおいて、既述のような工具マガジンを
機械側面に配置した場合には、機械の構成上から横形マ
シニングセンタのように工具マガジンに収納された工具
を工具ポットから分離するようにして工具交換位置に転
送し、工具交換アームにより主軸との間で工具交換を行
うことが困難である。そのために工具マガジンとの間に
工具転送装置を介在させ、工具マガジンの工具受渡位置
に割り出された工具を工具転送装置により工具ポットご
と工具マガジンから引き抜き水平状態から垂直状態へ姿
勢を変換するように工具交換位置へ転送し、工作機械上
に設けられた工具交換装置の工具交換アームにより主軸
に装着されている工具との間で工具交換を行うようにし
ている。

【０００５】立形マシニングセンタにおいて、工具転送
装置により工具マガジンから工具交換位置に工具ポット
ごと転送された工具を、工具交換装置の工具交換アーム
により主軸に装着されている工具との間で工具交換を行
うためには、工具交換装置に以下のような動作を行わさ
せなければならない。 （１）工具交換位置に転送された工具および主軸に装着
されている工具を把持する工具交換アームのグリッパ部
の開閉動作。 （２）工具ポットおよび主軸から工具を抜去するための
工具交換アームの下降動作。 （３）工具交換位置に転送された工具および主軸に装着
されている工具とを交換するための工具交換アームの旋
回動作。 （４）工具ポットおよび主軸に工具を装着クランプする
ための工具交換アームの上昇動作。

【０００６】よって、工具交換装置には工具把持〜抜去
〜旋回〜装着の各動作に応じたシリンダおよびモータ等
のアクチュエータがそれぞれ必要となり工具交換装置が
大型化してコストアップに繋がってしまう。また、工具
把持〜抜去〜旋回〜装着の各動作はそれぞれのアクチュ
エータが正しく作動したことを確認してから次の動作が
実行されるので、各動作に応じたアクチュエータを同期
させて作動させることが困難であり、工具把持〜抜去〜
旋回〜装着の各動作を順次に実行しなければならず、工
具交換に要する時間が長くならざるを得ない。

【０００７】こうした問題点を解決する従来技術とし
て、実公平４−１７３１２号公報に開示されているカム
式自動工具交換装置がある。この装置は、工具交換アー
ムを有するアーム軸と、垂直方向に回転可能に設けられ
た軸に、アーム軸の回りに環状に設けられたフランジ部
と係合するローラギアカムと、アーム軸に設けられたフ
ランジ部と係合するカム溝を有するカムとが取り付けら
れ、モータにてローラギアカムおよびカムを回転させる
ことにより工具交換アームに対して工具把持〜抜去〜旋
回〜装着に必要な一連の動作を実行させようとするもの
である。また、工具交換アームへの工具の把持は工具交
換アームを旋回移動して係合切欠と工具とを係合させ係
合部材をスプリングにて押し込むことにより行われる。
よって、ローラギアカムおよびカムの回転により工具交
換アームに対して工具交換に必要な旋回移動および上下
往復動を行わせることができ、工具交換に必要なアクチ
ュエータが最小限で済むために工具交換装置が簡単な構
造となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】近年、加工時間の短縮
の一環として工具交換時間の短縮化が望まれているが、
そのために、主軸からの工具のアンクランプ動作と工具
交換アームによる工具把持〜抜去〜旋回〜装着動作との
タイミングを調節する、言い換えれば工具交換位置に主
軸が移動する直前に工具をアンクランプする先行アンク
ランプ方式の工具交換が行われている。

【０００９】ここで、特公平４−１７３１２号公報に開
示されている工具交換装置は、工具交換位置に転送され
た工具および主軸に装着されている工具を工具交換アー
ムを旋回させることにより、工具を把持する方式を採用
しているため、先行アンクランプ方式の工具交換を行う
には、工具把持のための工具交換アームの旋回移動、工
具交換位置への主軸の移動、主軸からの工具のアンクラ
ンプの３つの動作のタイミングを合せる必要があり、工
具交換の動作制御が非常に複雑になってしまう。また、
先行アンクランプ方式の工具交換を行うとすれば主軸に
工具の仮保持装置等を設ければよいが、それではなおさ
ら構造が複雑となる。加えて、工具ポットおよび主軸に
工具を装着するために工具交換アームを上昇させる動作
は、カムとカムフォロアとによりレバーを上昇させるこ
とで行われているが、これではカムおよびカムフォロア
に相当の負荷がかかる問題がある。

【００１０】また、工具交換時間を短縮化するために
は、工具交換アームによる工具把持〜抜去〜旋回〜装着
の動作を高速化する必要がある。然しながら、特公平４
−１７３１２号公報に開示されている工具交換装置は、
工具交換アームへの工具の把持はスプリングの力のみで
行われているので、工具交換位置に転送された工具と主
軸に装着されている工具とを交換するために工具交換ア
ームを高速で旋回させると、遠心力により工具交換アー
ムに把持されている工具が抜け落ちる危惧がある。

【００１１】こうした問題点を解決する従来技術とし
て、特開昭６４−５１２４７号公報に開示された工具交
換装置がある。この装置は、既述した横形マシニングセ
ンタにおける工具交換装置であり、工具交換位置におい
て工具マガジンから転送され工具交換アームに把持され
た工具を主軸に装着する際、爪に回動々作を行わせるシ
ャフトに取り付けられたローラを回転軸に取り付けられ
たカムの内周面に形成された凹部に係合させてシャフト
を爪に向かって移動させ、爪の開動作を許容するように
している。また、工具交換アームが旋回移動している間
は、シャフトを爪に向かって移動させないようにして爪
の開動作を阻止するようにしたものである。

【００１２】然しながら、特開昭６４−５１２４７号公
報に開示された工具交換装置は、工具交換アームが旋回
移動している間だけ爪の開動作を阻止するものであり、
工具交換時の短縮化を図るためには工具交換アームの旋
回移動はもちろん、旋回アームの旋回移動も高速化する
必要があり、旋回アームを高速で移動させると工具交換
アームに把持された工具が抜け落ちる危惧がある。

【００１３】本発明は、工具交換時間の短縮化を図ると
ともに、工具交換動作時に工具交換アームでの工具把持
を確実に行える工作機械の工具交換装置を提供すること
を目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明によれば、工具交換アーム、すなわち、工
具を把持する一対のグリッパを有し、垂直軸線に沿って
延設されたアーム軸に設けられ、前記アーム軸とともに
垂直軸線回りに回転および垂直軸線方向へ往復移動する
工具交換アームを備えた工具交換装置が提供される。前
記工具交換装置には、前記工具交換アームが垂直軸線回
りに回転および垂直軸線方向に往復移動するときに把持
された工具の落下を防止するグリッパロック手段が具備
される。該グリッパロック手段は、以下に説明するよう
に前記アーム軸に平行に設けられた一対の棒部材と、該
棒部材と係合可能に前記一対のグリッパに設けられた係
合部材とを具備している。

【００１５】すなわち、前記アーム軸は工作機械の固定
部に取り付けられたハウジングから上方に立設されてお
り、前記一対の棒部材は工具交換アームと前記ハウジン
グとの間で前記アーム軸の軸線回りに公転運動できるよ
うに配設されている。該棒部材には凹溝が形成されてお
り、前記グリッパの係合部材は前記凹溝と係合可能に設
けられている。更に詳細には、前記係合部材は前記工具
交換アームの前記一対のグリッパが前記工具を把持する
ために開くときに前記凹溝と係合し、かつ前記工具交換
アームが垂直軸線回りに回転および垂直軸線方向に往復
移動するときに前記棒部材の外周面と係合する。

【００１６】更に、本発明は、前記工具交換位置に割り
出された前記工具を相互に交換する工作機械の工具交換
装置において、前記工作機械の固定部に設けられたハウ
ジングと、前記ハウジングに垂直軸線回りに回転可能に
支持されたスリーブと、前記ハウジングに支持され回転
駆動手段により回転する駆動軸と、前記スリーブと係合
し垂直軸線方向に前記スリーブに対して相対移動可能な
アーム軸と、前記駆動軸に固定されたギアカム部と前記
スリーブに固定され前記ギアカム部に係合する第１のカ
ムフォロアとから成り、前記駆動軸の軸線回りの回転を
前記アーム軸の垂直軸線回りの回転に変換するアーム軸
回転手段と、前記駆動軸に固定された溝カム部と前記溝
カム部に係合する第２のカムフォロアと前記アーム軸に
係合するシフタとから成り、前記駆動軸の軸線回りの回
転を前記アーム軸の垂直軸線方向の往復移動に変換する
アーム軸往復移動手段と、前記工具を把持する一対のグ
リッパを有し、前記アーム軸に設けられ前記アーム軸と
ともに垂直軸線回りに回転および垂直軸線方向へ往復移
動する工具交換アームと、前記工具交換アームと前記ハ
ウジングとの間に前記アーム軸の軸線回りに回転可能に
設けられ外周部に凹溝が形成された一対の棒部材と、前
記工具交換アームの前記一対のグリッパが前記工具を把
持、開放するときに前記棒部材の外周部に形成された凹
溝と係合し、前記工具交換アームが垂直軸線回りの回転
および垂直軸線方向へ往復移動するときに前記棒部材の
外周面と係合する係合部材とから成るグリッパロック手
段とを具備した工作機械の工具交換装置を要旨とする。
前記ハウジングと前記工具交換アームとの間に前記回転
駆動手段の負荷軽減用の弾性手段を更に設けてもよい。

【００１７】

【作用】工具マガジン側の工具交換位置に工具ポットご
と転送された工具と、主軸に装着されている工具とを、
アーム軸の上端に設けられた工具交換アームの一対のグ
リッパにより把持し、アーム軸回転手段およびアーム軸
往復移動手段で工具交換アームを上下往復移動および旋
回動作させることにより工具交換が行われる。

【００１８】具体的には、ハウジングに支持された駆動
軸を回転駆動手段により回転させると、駆動軸に固定さ
れたギアカム部が水平軸線回りに回転し、ギアカム部と
係合する第１のカムフォロアによりギアカム部の水平軸
線回りの回転がスリーブを介してアーム軸の垂直軸線回
りの回転に変換される。

【００１９】また、ハウジングに支持された駆動軸を回
転駆動手段により回転させると駆動軸に固定された溝カ
ム部が水平軸線回りに回転し、溝カム部と係合する第２
のカムフォロアにより溝カム部の水平軸線回りの回転が
シフタの水平軸線回りの揺動に変換されるとともに、シ
フタがアーム軸の環状溝と係合していることから、アー
ム軸が垂直軸線回りの回転を許容されながらシフタの揺
動がアーム軸の垂直軸線方向の往復移動に変換される。

【００２０】こうした工具交換動作中に工具を工具交換
アームの一対のグリッパにより把持、開放する時、工具
交換アームとハウジングとの間に設けられた棒部材の外
周部に形成された凹溝と係合部材とが係合して、一対の
グリッパの開動作が許容される。その後、工具交換アー
ムを垂直軸線回りの回転および垂直軸線方向へ往復移動
させ工具ポットおよび主軸から工具を抜去する際、棒部
材の外周面と係合部材が係合し一対のグリッパが閉動作
となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態を説明する。先ず、図５を参照すると、本発
明の実施形態による工具交換装置１０が、立形マシニン
グセンタ４０と工具マガジン７０との間に配設されてい
る。立形マシニングセンタ４０は、工場等の床面に設置
されるベッド４２と、ベッド４２の上面に固定されたコ
ラムベース４４とを具備し、コラムベース４４の上面に
はコラム４６がＸ軸方向、すなわち図５において左右方
向に往復動作可能に設けられている。また、ベッド４２
上にはワークを載置するテーブル５２が図５の紙面に対
して垂直な方向（Ｙ方向）に往復移動可能に設けられて
いる。コラム４６の前面には主軸頭４８が取り付けられ
ており、該主軸頭４８は主軸５０を垂直軸線を中心とし
て回転自在に支持し、かつ垂直軸線方向すなわちＺ軸方
向に往復動作可能となっている。更に、主軸５０の先端
には工具ホルダ７６を介して工具７８が装着される。

【００２２】工具マガジン７０は、立形マシニングセン
タ４０のベッド４２の左端面に鉛直に取り付けられたマ
ガジンベース７２を有する立形の工具マガジンであり、
マガジンベース７２の上下の両端部に一対のスプロケッ
ト（図示せず）が回転自在に取り付けられており、該一
対のスプロケットにチェーン８０が張り渡されている。
また、チェーン８０には複数のホルダ８２が連結されて
おり、個々のホルダ８２には工具７８が工具ポット７４
を介して保持される。好ましくは、マガジンベース７２
の下端側に取り付けられたスプロケットが、工具マガジ
ン駆動モータ（図示せず）の回転軸と連結されており、
チェーン８０を介して一連の工具をマガジンベース７２
の周囲で正逆両方向に回転させ、工具受渡位置Ａに所望
の工具を割り出すように構成されている。

【００２３】工具転送装置１００は、工具マガジン７０
の工具７８の収納方向に対して垂直な方向、すなわち図
５において紙面に垂直な方向に往復動作可能にマガジン
ベース７２に取り付けられた板カム１０２と、該板カム
１０２に垂直に固着された回転軸１０６と、該回転軸１
０６を中心として図５において矢印Ｒで示す方向に回動
自在に取り付けられた概ねＬ字状のブラケット１０４と
を具備している。該ブラケット１０４は図５に示すよう
に直線状に延びる案内レール１０４ａが取り付けられ、
工具ポット７４を把持可能に設けられたポットグリッパ
１０８に案内レール１０４ａと係合するガイド１０８ｂ
が取り付けられ、案内レール１０４ａに沿ってブラケッ
ト１０４に対して往復動作可能に設けられている。

【００２４】板カム１０２にはカム溝１０２ａが形成さ
れており、ポットグリッパ１０８にはカム溝１０２ａと
係合するローラ状の施回用カムフォロア１０８ａが回転
自在に取り付けられている。Ｌ字状のブラケット１０４
の案内レール１０４ａの反対側の端部に施回用シリンダ
１１０が取り付けられ、施回用シリンダ１１０のピスト
ン棒は案内レール１０４ａに平行に延びてポットグリッ
パ１０８に取り付けられている。

【００２５】工具受渡位置Ａに割り出された工具７８
は、図５に示すように工具転送装置１００のポットグリ
ッパ１０８により工具ポット７４ごと把持される。次い
で、施回用シリンダ１１０が伸長するとポットグリッパ
１０８は、施回用カムフォロア１０８ａと板カム１０２
のカム溝１０２ａとの係合によりブラケット１０４とと
もに矢印Ｒの方向に施回しながら、案内レール１０４ａ
とガイド１０８ｂとの係合によりブラケット１０４に対
して相対的に直線動作して工具交換位置Ｂへ移動する。
これにより、工具７８は、工具ポット７４に装着された
状態で工具交換位置Ｂへ転送される。

【００２６】工具交換位置Ｂに配設された工具交換装置
１０は、立形マシニングセンタ４０のベッド４２に取り
付けられたハウジングとしてのベース１２と、該ベース
１２に立設されたアーム軸１８と、該アーム軸１８の先
端にアームベース２８を介して取り付けられた一対のグ
リッパ３０とを具備している。アーム軸１８は、詳細に
後述するように、図５において矢印ＺＺで示す垂直方向
に往復動作可能に、かつ矢印ＲＲで示すように長手方向
の軸線を中心として回転自在に設けられている。

【００２７】工具転送装置１００により工具交換位置Ｂ
に転送された工具７８は、工具交換装置１０のグリッパ
３０に保持され、立形マシニングセンタ４０側の工具交
換動作の開始まで待機する。

【００２８】立形マシニングセンタ４０側の工具交換動
作が開始すると、立形マシニングセンタ４０のコラム４
６が図５に示す状態から工具交換装置１０の工具７８を
保持していないグリッパの３０上方までＸ軸に沿って左
方向に移動するとともに、主軸５０がＺ軸方向に下動
し、主軸５０の先端部に装着された工具７８が工具交換
位置Ｂへ向けて搬送される。この動作により、主軸５０
の先端に装着された工具７８が工具交換装置１０の他方
のグリッパ３０に保持される。次いで、アーム軸１８が
矢印ＲＲの方向に回転するとともにＺＺ方向に上下動し
て、旧工具７８が主軸５０の先端部から抜去され、かつ
新工具７８が主軸５０に装着されて工具交換が行われ
る。

【００２９】次に、図１から図４を参照して本実施形態
による工具交換装置１０を更に詳細に説明する。なお、
図１は図２のＩ−Ｉに沿う正面断面図を示している。本
実施形態による工具交換装置１０は、立形マシニングセ
ンタ４０のベッド４２の上面に固定用ボルト１２ｄによ
り取り付けられた中空状の部材により成るベース１２を
具備し、ベース１２はブッシュ１２ｇ、調節用ボルト１
２ｅ、ナット１２ｆによりベッド４２に対して位置を微
調節可能に取り付けられている。

【００３０】ベース１２は上壁部に開口部１２ｃを有し
ており、該開口部１２ｃには概ね円筒形の中空状に形成
された下ベアリングケース２０が取り付けられ、下ベア
リングケース２０の内周面の上下端部に配設された一対
のボールベアリング２０ａ、２０ｂにより垂直方向に延
びるアーム軸１８がスリーブ３２を介して回転自在に支
持されている。アーム軸１８は下方部外周面にスプライ
ン部１８ａが形成されており、スリーブ３２の内周面に
はこれに嵌合するスプライン部３２ｂが形成されてい
る。これによりアーム軸１８はスリーブ３２とともに回
転し、かつスリーブ３２に対して相対的に垂直方向に往
復動作することが可能となる。図示するように、アーム
軸１８は中空状の概ね円筒部材にて形成されており、内
部にアーム軸１８を上方に付勢するためのスプリング１
８ｃが配設され、アーム軸１８の上端開口部はブッシュ
１８ｂにより閉塞されており、一方、下端開口部はアー
ム軸１８内へ摺動自在に挿入されるようにベース１２の
内部空間１２ａの底面から立設されたスプリング固定軸
１８ｅにより閉塞されている。このスプリング１８ｃに
よりアーム軸１８が上動するときにシフタ１６に負荷さ
れる荷重が軽減される。

【００３１】下ベアリングケース２０上には、中空状の
概ね円錐台形状の上ベアリングケース２２が取り付けら
れている。上ベアリングケース２２とアーム軸１８との
間にはスリーブベアリング２４ａが配設されており、ア
ーム軸１８の軸線回りの回転および軸線方向への摺動が
可能なように、上ベアリングケース２２に対してアーム
軸１８の上方部を支持している。上ベアリングケース２
２の上方部にはボールベアリング２２ａを介して、上端
面から左右一対のロッド２６が立設、固定されているロ
ッドベース２４が回転自在に支持されている。また、ロ
ッド２６は概ね円柱状の部材より成り、上方部に環状の
凹溝２６ａが形成されている。

【００３２】アーム軸１８の上端部近傍には、アームベ
ース２８を取付、固定するためのフランジ部１８ｅが形
成され、図２を参照して理解されるように、アームベー
ス２８は概ね矩形状の板部材より成り、両端部に左右一
対の把持部として工具ホルダ７６の係合部と係合可能な
グリッパ３０が配設されている。一対のグリッパ３０の
各々は、アームベース２８に立設、固定されたグリッパ
軸２８ａを中心として回転自在に取り付けられた一対の
グリッパ爪３０ａを具備している。一対のグリッパ３０
の各々のグリッパ爪３０ａの後端部の間には、把持用ス
プリング３０ｄが配設され、把持用スプリング３０ｄに
よりグリッパ爪３０ａは、その先端部が接近するように
付勢される。更に、グリッパ爪３０ａの各々の後端部に
は、概ね水平に設けられた係合ピン３０ｃが突設され、
回転自在に設けられた係合ローラ３０ｂがロッド２６の
外周面と係合可能に取り付けられている。また、グリッ
パ爪３０ａの間には、工具７８をグリッパ３０で把持す
るときに工具ホルダ７６との位置決めをするガイドキー
２８ｂが固着されている。工具７８は一対のグリッパ３
０の各々に対して図２において矢印Ｓで示す方向から進
入し、工具ホルダ７６に形成された環状の溝より成る係
合部とグリッパ爪３０ａとの係合によりグリッパ３０に
保持される。

【００３３】図１、３を参照すると、ベース１２ａの内
部空間１２ａにはローラギアカム１４が両端部をボール
ベアリング１４ｃを介してベース１２に対し回転自在に
支持された水平な回転軸１４ａとともに回転するように
取り付けられている。スリーブ３２の下端部にはローラ
ギアカム１４と係合する複数のカムフォロア３２ａが配
設されており、ローラギアカム１４の回転がカムフォロ
ア３２ａとの係合によりスリーブ３２に伝達される。好
ましくは、ローラギアカム１４は該ローラギアカム１４
が一回転する間にスリーブ３２が垂直軸線回りに１／２
回転、すなわち１８０°回転するように形成されてい
る。回転軸１４ａの一端にはウォームホイール３６ｂが
取り付けられており、該ウォームホイール３６ｂと噛合
するウォーム３６ａが駆動モータ３４の駆動軸３４ａに
取り付けられている。ローラギアカム１４の一方の端面
には、以下に説明するように、アーム軸１８を垂直方向
に往復移動させるために環状のカム溝１４ｂが形成され
ている。

【００３４】図１、４を参照すると、ベース１２の側壁
から内部空間１２ａへ向けてシフタ軸１６ａが水平に突
設されており、板状の部材より成るシフタ１６がスリー
ブベアリング１６ｄを介してシフタ軸１６ａに回転自在
に支持されている。シフタ１６においてローラギアカム
１４に対向する面に、ローラカムギア１４のカム溝１４
ａと係合する往復移動用カムフォロア１６ｂが回転自在
に取り付けられている。ローラギアカム１４のカム溝１
４ｂと往復移動用カムフォロア１６ｂとの係合により、
ローラギアカム１４が一回転する間に、シフタ１６はそ
の先端部がシフタ軸１６ａを中心として上下方向に円弧
を描きながら一往復するように回動する。更に、シフタ
１６において、シフタ軸１６ａと反対側の端部にはシフ
タローラ１６ｃが回転自在に取り付けられ、アーム軸１
８の下端部に配設された環状溝１８ｄと係合している。
従って、シフタローラ１６ｃと環状溝１８ｄとの係合、
およびスリーブ３２の下端部に配設されたカムフォロア
３２ａとローラギアカム１４との係合により、ローラギ
アカム１４が一回転する間にアーム軸１８は、垂直軸線
方向に一往復するとともに垂直軸線の回りに１８０°回
転する。

【００３５】前述のようにして、工具マガジン７０によ
り工具受渡位置Ａに割り出された工具７８は、工具ポッ
ト７４に装着された状態でポットグリッパ１０８により
把持される。次いで、工具転送装置１００の施回用シリ
ンダ１１０のピストン棒が伸長して、ポットグリッパ１
０８に取り付けられた施回用カムフォロア１０８ａと板
カム１０２のカム溝１０２ａとの係合、およびポットグ
リッパ１０８のガイド１０８ｂとブラケット１０４の案
内レール１０４ａとの係合により、ブラケット１０４お
よびポットグリッパ１０８が回転軸１０６を中心として
図５において矢印Ｒで示す方向に施回し、かつポットグ
リッパ１０８がブラケット１０４に対して相対的に直線
動作することにより、工具７８は工具交換位置Ｂに転送
される。

【００３６】このとき、工具交換装置１０は、アーム軸
１８が図１に示すように最も高い位置に上動した状態に
あり、左右一対のグリッパ３０の係合ローラ３０ａとロ
ッド２６の凹溝２６ａとが係合している。このときにグ
リッパ爪３０ａは、グリッパ軸２８ａを中心として各々
の先端部が互いに離反する方向に回動する。上述のよう
に、グリッパ３０の係合ローラ３０ａがロッド２６の凹
溝２６ａの位置にあるので、グリッパ３０ａは係合ロー
ラ３０ａが凹溝２６ａの表面に接触するまで回動するこ
とが可能となっている。工具７８が工具交換位置Ｂに移
送されると、工具交換装置１０において工具マガジン７
０側のグリッパ３０、すなわち図５において左側のグリ
ッパ３０内に図２の矢印Ｓで示す方向に進入する。

【００３７】次いで、モータ３４が回転して、この回転
がウォーム３６ａとウォームホイール３６ｂとを介して
ローラギアカム１４へ伝達される。上述のように、ロー
ラギアカム１４が一回転する間に、アーム軸１８が１８
０°回転しながら垂直方向に下動し次いで上動して一往
復し、工具７８を工具ポット７４から抜去する。アーム
軸１８が下動すると係合ローラ３０ｂはロッド２６の凹
溝２６ａから外れてロッド２６の円筒外周面と係合し、
グリッパ爪３０ａがグリッバ軸２８ａを中心として回動
して工具７８を把持する。よって、アーム軸１８の回転
動作に基づく遠心力により工具７８がグリッパ３０から
抜け落ちることが防止される。

【００３８】ローラギアカム１４が二回転すると、アー
ム軸１８は３６０°回転しながら垂直方向に二往復して
図５に示す位置に復帰する。上述のプロセスは立形マシ
ニングセンタ４０の加工プロセスを実行している間に行
われ、次のプロセスで使用する新工具７８を工具交換装
置１０の工具マガジン７０側のグリッパ３０に把持させ
た状態で、立形マシニングセンタ４０の工具交換動作の
開始まで待機しているようにしてもよい。

【００３９】立形マシニングセンタ４０の工具交換動作
が開始されると、上述のようにして使用済みの旧工具７
８が工具交換位置Ｂに転送され、工具交換装置１０の立
形マシニングセンタ４０側のグリッパ３０に装着され
る。このとき、グリッパ爪３０ａの後端部に配設された
係合ローラ３０ａとロッド２６の凹溝２６ａとが係合
し、グリッパ爪３０ａはグリッパ軸２８ａを中心として
互いに離反する方向に回動した状態になり、旧工具７８
がグリッパ３０に進入することができる。

【００４０】次いで、モータ３４が回転して、この回転
がウォーム３６ａとウォームホイール３６ｂとを介して
ローラギアカム１４へ伝達され、ローラギアカム１４が
一回転してアーム軸１８が１８０°回転しながら、垂直
軸線に沿って下動、上動の一往復動作をなす。アーム軸
１８が上動して図１において実線で示す位置に戻る前
に、工具転送装置１００は工具交換位置Ｂへ施回、移動
しており、アーム軸１８が下動することによりグリッパ
３０が工具７８を把持するとともに、立形マシニングセ
ンタ４０の主軸５０に装着されていた旧工具７８該主軸
５０から抜去され、アーム軸１８が１８０°回転するこ
とにより新旧の工具７８が入れ代わり、再びアーム軸１
８が上動することにより新工具７８が立形マシニングセ
ンタ４０の主軸５０に装着され、旧工具７８が工具転送
装置１００のポットホルダ１０８に保持されている工具
ポット７４内に装着されて工具交換が行われる。

【００４１】添付図面に基づいて本発明の一実施形態を
説明したが、これは単に一例として示すものであり、本
発明がこの実施形態に限定されないことは言うまでもな
い。 （１）例えば、既述の実施形態において、工具交換装置
１０のグリッパ３０は、一対のグリッパ爪３０ａから成
る概ねＵ字形状をしていたが、施回することにより工具
７８を把持するように概ねＣ字形状としてもよい。 （２）既述の実施形態では本発明の工具交換装置を適用
する工作機械として立形マシニングセンタ４０を述べた
が、横形マシニングセンタであってもよい。 （３）既述の実施形態では、カム溝１４ｂはローラギア
カム１４の側面に該ローラギアカム１４と一体的に形成
されていたが、カム溝１４ｂはローラギアカム１４とは
別部材にて形成してもよい。

【００４２】

【発明の効果】工具交換時に工具交換アームが下降し始
めると工具を把持するグリッパにロック機構が作用し
て、工具交換アームが１８０°施回して上昇した瞬間に
グリッパがアンロックとなるように、工具交換動作その
ものでグリッパをロック、アンロックするので工具を確
実に把持できるためグリッパから工具が落下することを
防止でき、工具交換動作の信頼性および安全性が高くな
った。加えて、工具交換時間の短縮化も図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施形態の工作機械の工具交換装置を示
す正面断面図である。

【図２】本発明実施形態の工作機械の工具交換装置の工
具交換アームを示す、図１の矢視II−IIに沿う平面断面
図である。

【図３】本発明実施形態の工作機械の工具交換装置にお
けるギアカム部とアーム軸との関係を示す図１のIII −
III に沿う平面断面図である。

【図４】本発明実施形態の工作機械の工具交換装置にお
けるシフタおよび溝カム部とアーム軸との関係を示す図
１のIV−IVに沿う平面断面図である。

【図５】本発明実施形態の工具交換装置を備えた工作機
械の正面図である。

【符号の説明】

１０…工具交換装置 １２…ベース １４…ローラギアカム １４ａ…回転軸 １４ｂ…カム溝 １６…シフタ １６ｂ…往復移動カムフォロア １８…アーム軸 １８ｃ…スプリング ２６…ロッド ２６ａ…凹溝 ２８…アームベース ３０…グリッパ ３０ａ…グリッパ爪 ３０ｂ…係合ローラ ３０ｃ…係合ピン ３２…スリーブ ３２ａ…カムフォロア ３４…モータ ４０…立形マシニングセンタ ４２…ベッド ７０…工具マガジン ７８…工具 １００…工具転送装置 Ａ…工具受渡位置 Ｂ…工具交換位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23Q 3/157

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具交換位置に割り出された工具を相互
   に交換する工作機械の工具交換装置において、 前記工作機械の固定部に設けられたハウジングと、 前記ハウジングに垂直軸線回りに回転可能に支持された
   スリーブと、 前記ハウジングに支持され回転駆動手段により回転する
   駆動軸と、 前記スリーブと係合し垂直軸線方向に前記スリーブに対
   して相対移動可能なアーム軸と、 前記駆動軸に固定されたギアカム部と前記スリーブに固
   定され前記ギアカム部に係合する第１のカムフォロアと
   から成り、前記駆動軸の軸線回りの回転を前記アーム軸
   の垂直軸線回りの回転に変換するアーム軸回転手段と、 前記駆動軸に固定された溝カム部と前記溝カム部に係合
   する第２のカムフォロアと前記アーム軸に係合するシフ
   タとから成り、前記駆動軸の軸線回りの回転を前記アー
   ム軸の垂直軸線方向の往復移動に変換するアーム軸往復
   移動手段と、 前記工具を把持する一対のグリッパを有し、前記アーム
   軸に設けられ前記アーム軸とともに垂直軸線回りに回転
   および垂直軸線方向へ往復移動する工具交換アームと、 前記工具交換アームと前記ハウジングとの間に前記アー
   ム軸の軸線回りに回転可能に設けられ外周部に凹溝が形
   成された一対の棒部材と、前記工具交換アームの前記一
   対のグリッパが前記工具を把持、開放するときに前記棒
   部材の外周部に形成された凹溝と係合し、前記工具交換
   アームが垂直軸線回りの回転および垂直軸線方向へ往復
   移動するときに前記棒部材の外周面と係合する係合部材
   とから成るグリッパロック手段と、 を具備したことを特徴とする工作機械の工具交換装置。
2. 【請求項２】 前記ハウジングと前記工具交換アームと
   の間に前記回転駆動手段の負荷軽減用の弾性手段をさら
   に具備した請求項１に記載の工作機械の工具交換装置。