JP3894599B2 - 工作機械の自動工具交換方法および自動工具交換装置を備えた工作機械 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、工作機械の自動工具交換方法および自動工具交換装置を備えた工作機械に関する。更に、詳しくは、工作機械の自動工具交換装置に関するものであって、離間した位置にある２つの工具主軸との間で、１つの交換アームによって工具交換動作を行う工作機械の自動工具交換方法および自動工具交換装置を備えた工作機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
離間した位置に工具主軸を有し、工具交換しながら各種加工を行う工作機械に関する技術が、特開平４―２４００５６号、特開平６―１２６５７１号の従来技術の説明の項等に開示されている。しかしながら、これらの技術は、工具マガジンや工具交換装置等を工作機械の両側に配置したものであり、工具の貯蔵本数に限界がある。特に、ターニングセンタのように、回転工具と固定工具（旋削工具）を使用する工作機械では工具本数が不足する。
【０００３】
この両側に工具マガジンを配置した構造では、工具の段取りを離れた位置にある両方の工具マガジンで行う必要がある。同一の工具を両方の工具主軸で共通に使用することもできなかった。工具本数を増加させようとすると、特開平４―２４００３６号のように構成が複雑化する。
【０００４】
さらに、回転工具と旋削工具の取付け装置が別個で、しかも一本の交換アームで取付け位置に自動工具交換可能な工具取付け装置に関する技術が特開平６―１２６５７１号に記載されているが、これには自動工具交換装置に関する技術が開示されていない。特に、２つの工具主軸と交換アームとの間で、工具交換を行うときの、交換アームの把持部の把持、把持解除に関する技術に関しては全く記載されていない。
【０００５】
しかしながら、前記技術は２つの工具主軸との工具交換位置に移動したときのみ把持解除状態にし、その他の位置に移動したときには把持状態とすることにより、交換アームによる工具交換動作の高速化、すなわち、工具交換時間短縮と、工具交換動作の信頼性の向上が図れるものではない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような技術的背景に基づいてなされたものであり、下記のような目的を達する。
【０００７】
本発明の目的は、自動工具交換装置に対して離間した位置にある２つの工具主軸と、工具マガジンとの間で、１つの交換アームによって工具交換を行う工作機械の自動工具交換方法を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、自動工具交換装置に対して離間した位置にあるとともに軸線が直交する２つの工具主軸との間で、１つの交換アームによって工具交換を行う工作機械の自動工具交換方法を提供することにある。
【０００９】
本発明の更に他の目的は、自動工具交換装置に対して離間した位置にある２つの工具主軸との間で、１つの交換アームによって工具交換を行う工具交換装置を備えた工作機械を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために次の手段を採用する。
【００１１】
本発明の工作機械の自動工具交換方法は、
工具交換するために工具交換位置に移動したとき、自動工具交換装置に対して、第１の離間位置に第１の工具主軸軸線を有する第１の工具主軸と、前記第１の離間位置より所定量離れた位置にある第２の離間位置に第２の工具主軸軸線を有する第２の工具主軸とを回転自在に支持する工具主軸ヘッドと、進退移動可能な交換アームを有し、前記第１の工具主軸または第２の工具主軸との間で自動工具交換動作を行う自動工具交換装置とを有する工作機械の自動工具交換方法であって、前記第１の工具主軸との間で工具交換するときには、前記自動工具交換装置の交換アームに形成された一対の把持部を、前記第１の工具主軸との工具交換位置であり前記交換アームを縮小させた縮小把持位置に移動させ、前記交換アームが前記第１の工具主軸の軸線方向の後退位置にあるときのみ、前記一対の把持部のうち前記第１の工具主軸側の把持部を工具把持解除状態とし、前記第１の工具主軸と前記交換アームとの間で工具交換動作を行い、前記第２の工具主軸との間で工具交換するときには、前記交換アームの把持部を前記第２の工具主軸との工具交換位置であり前記交換アームを伸長させた伸長把持位置に移動させ、前記交換アームが前記第２の工具主軸軸線方向の後退位置にあるときのみ、前記一対の把持部のうち前記第２の工具主軸側の把持部を工具把持解除状態とし、前記第２の工具主軸と前記交換アームとの間で工具交換動作を行うことにより離れた位置にある二つの工具主軸に、一つの交換アームで工具交換できるようにしたことを特徴とするものである。
【００１２】
前記工作機械の自動工具交換方法において、前記第１の工具主軸との間で工具交換するときには、前記交換アームの一対の把持部を前記縮小把持位置に移動させ、前記交換アームを前記工作機械の加工領域外に設けられた待機位置より工具主軸と工具交換する工具主軸側交換位置に旋回させ、前記交換アームを前記第１の工具主軸の軸線方向と直交する径方向より前記第１の工具主軸側に移動させて、前記一対の把持部のうち工具把持解除状態の前記第１の工具主軸側の把持部を前記第１の工具主軸に装着されている工具の被把持部に係合させ、前記第１の工具主軸のクランプ・アンクランプ手段をアンクランプ状態とし、前記交換アームを前記第１の工具主軸の軸線方向に前進させて、前記工具を前記第１の工具主軸より離脱させるとともに、前記一対の把持部のうち前記第１の工具主軸側の把持部を把持状態とし、前記交換アームを交換アーム旋回軸を中心にして所定角度旋回させて、前記一対の把持部の位置を入れ替え、前記交換アームを前記第１の工具主軸軸線方向に後退させて、工具を前記第１の工具主軸に挿入するとともに、前記一対の把持部のうち前記第１の工具主軸側の把持部を工具把持解除状態とし、前記第１の工具主軸のクランプ・アンクランプ手段をクランプ状態とし、前記交換アームを前記径方向にかつ前記第１の工具主軸側より離れる方向に移動させて、前記一対の把持部のうち工具把持解除状態の前記第１の工具主軸側の把持部を前記第１の工具主軸に装着されている前記工具の被把持部により離脱させ、前記交換アームを前記待機位置に旋回させ、前記第２の工具主軸との間で工具交換するときには、前記交換アームの一対の把持部を前記縮小把持位置に移動後、前記交換アームを前記待機位置より前記工具主軸側交換位置に旋回させ、前記交換アームの一対の把持部を前記伸長把持位置に移動させ、前記交換アームを前記第２の工具主軸の軸線方向と直交する径方向の前記第２の工具主軸側に移動させて、前記一対の把持部のうち工具把持解除状態の前記第２の工具主軸側の把持部を前記第２の工具主軸に装着されている工具の被把持部に係合させ、前記第２の工具主軸のクランプ・アンクランプ手段をアンクランプ状態とし、前記交換アームを前記第２の工具主軸軸線方向に前進させて、前記工具を前記第２の工具主軸より離脱させるとともに、前記一対の把持部のうち前記第２の工具主軸側の把持部を把持状態とし、前記交換アームの一対の把持部を前記縮小把持位置に移動させ、前記交換アームを前記交換アームの旋回軸を中心にして所定角度旋回させて、前記一対の把持部の位置を入れ替え、前記交換アームの一対の把持部を前記伸長把持位置に移動させ、前記交換アームを前記第２の工具主軸軸線方向に後退させて、工具を前記第２の工具主軸に挿入するとともに、前記一対の把持部のうち前記第２の工具主軸側の把持部を工具把持解除状態とし、前記交換アームを前記径方向にかつ前記第２の工具主軸側より離れる方向に移動させて、前記一対の把持部のうち工具把持解除状態の前記第２の工具主軸側の把持部を前記第２の工具主軸に装着されている前記工具の被把持部より離脱させ、前記交換アームの一対の把持部を前記縮小把持位置に移動させ、前記交換アームを前記待機位置に旋回させることにより、離れた位置にある二つの工具主軸に、一つの交換アームで工具交換できるようにしたことを特徴とする。
【００１３】
更に、前記工作機械の自動工具交換方法は、
前記第１の工具主軸と前記第２の工具主軸とを、工具主軸軸線が直交するように設け、直交した前記第１の工具主軸と前記第２の工具主軸との間を前記交換アームが旋回可能に第２旋回手段を設け、前記待機位置で前記交換アームが把持している工具の軸線方向と直交した工具主軸との間で工具交換する場合、前記交換アームが工具主軸側に旋回した後、前記第２旋回手段で旋回動作させて、前記交換アームの把持部の向きを変更することにより、二つの位置にかつ直交した位置にある工具主軸に、一つの前記交換アームで工具交換できるようにしたことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の自動工具交換装置を備えた工作機械は、
工具交換するための工具交換位置に移動したとき、前記自動工具交換装置に対して、第１の離間位置に第１の工具主軸軸線を有する第１の工具主軸（７）と、前記第１の離間位置より所定量離れた位置にある第２の離間位置に第２の工具主軸軸線を有する第２の工具主軸（６）とを回転自在に支持する工具主軸ヘッド（Ｅ）と、前記第１の工具主軸または第２の工具主軸との間で自動工具交換動作を行う自動工具交換装置（Ｈ）とを備えた工作機械であって、前記自動工具交換装置に設けられ、工具を把持するための交換アーム基体と、前記交換アーム基体に設けられ、前記工具の被把持部を係合可能に把持する把持部（Ｈ１）と、前記交換アーム基体に設けられ、前記把持部（Ｈ１）を、前記第１の工具主軸との工具交換位置であり交換アームを縮小させた縮小把持位置と、前記第２の工具主軸との工具交換位置であり前記交換アームを伸長させた伸長把持位置とに往復移動させる第３往復運動手段（Ｈ８）と、前記自動工具交換装置の基部と前記交換アーム基体の間に跨って設けられ、前記把持部（Ｈ１）が前記縮小把持位置または前記伸長把持位置に移動するとともに前記工具主軸軸線方向に後退したとき、前記第１の工具主軸側または前記第２の工具主軸側に位置した把持部を工具把持解除状態とし、前記交換アームがその他の位置にある場合には工具把持状態とする工具把持・把持解除手段（９１ａ，８１）とを有し、二つの位置にある工具主軸に、一つの交換アームで工具交換できるようにしたことを特徴とするものである。
【００１５】
前記自動工具交換装置を備えた工作機械は、
工具マガジンまたは前記工作機械の基体に旋回自在に設けられ、前記工具主軸と工具交換する工具主軸側旋回位置と、前記工作機械の加工領域外に設けられた待機位置との間を旋回する自動工具交換装置本体（３３，３４…）と、前記工具の被把持部を係脱可能に把持する一対の把持部を両端に備えた交換アーム（Ｒ）と、前記工具交換装置本体に設けられ、前記把持部を前記工具の被把持部に前記工具の軸線方向と直交する径方向より係脱するため前記交換アームの第１往復運動体（３６，３７，３８…）を進退移動させる第１往復運動手段（Ｈ３）と、前記第１往復運動体に設けられ、前記工具主軸側旋回位置に旋回したときに前記工具主軸に装着されている工具の軸線と平行な方向に位置する交換アーム旋回軸（６３）と、前記第１往復運動体と前記交換アームの基体との間に設けられ、前記交換アームを前記交換アーム旋回軸軸線方向に進退移動させる第２往復運動手段（Ｈ５）と、前記第１往復運動体と前記交換アームとの間に設けられ、前記交換アームを前記交換アーム旋回軸軸線に対して所定角度反転させ、前記交換アームの前記一対の把持部の位置を入れ替える第３旋回手段（Ｈ６）と、前記交換アーム基体に設けられ、前記交換アームの一対の把持部を前記縮小把持位置と前記伸長把持位置に移動させる第３往復運動手段（Ｈ８）と、前記交換アーム基体と前記第１往復運動体との間に跨がって設けられ、前記交換アームが後退した位置で、かつ、前記工具主軸側旋回位置にある場合には、前記一対の把持部のうち前記第１の工具主軸側または前記第２の工具主軸側に位置した把持部を工具把持解除状態とし、前記交換アームがその他の位置にある場合には工具把持状態とする工具主軸・把持解除手段（９１ａ，８１）とからなり、二つの位置にある工具主軸に、一つの交換アームで工具交換できるようにしたことを特徴とするものである。
【００１６】
更に、前記自動工具交換装置を備えた工作機械は、
前記第１の工具主軸と前記第２の工具主軸とを工具主軸軸線が直交するように設け、第１往復運動体と前記交換アーム旋回軸との間に、直交した第１の工具主軸と第２工具主軸とのあいだを前記交換アームが旋回可能に第２旋回手段（Ｈ４）を設け、離れた位置に、かつ、直交した位置にある二つの工具主軸に、一つの交換アームで工具交換できるようにしたことを特徴とするものである。
【００１７】
更に、前記自動工具交換装置を備えた工作機械は、
前記工具把持・把持解除手段は、前記第１往復運動体または前記交換アーム旋回軸に設けられた被係合体（９１ａ）と、前記交換アームの進退動作体に平行リンク状に設けられ、前記被係合体と前記縮小把持位置および前記伸長把持位置で係合する把持解除手段（８１）とを有し、前記交換アームの一対の把持部の工具把持・把持解除を操作することを特徴とするものである。
【００１８】
更に、前記自動工具交換装置を備えた工作機械は、
前記工作機械は、前記第１の工具主軸および前記第２の工具主軸に旋削加工用工具と回転工具を装着可能な工具装着手段が設けられ、
被加工物に旋削加工と回転工具加工とを行うことができるターニングセンタであることを特徴とするものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について説明する。図１、図２及び図３は、本発明の工作機械として立型ターニングセンタに実施した実施形態１を示している。
【００２０】
全体構成
図１、図２及び図３は、本発明による立型ターニングセンタの全体構成を示し、図１はその立型ターニングセンタの平面図、図２は図１の側面図、図３は図１の正面図である。
【００２１】
本発明による立型ターニングセンタは、工作機械の本体を構成する台である機械本体１と機械本体１上に設けられている主軸ヘッドＡと、主軸ヘッドＡに回転自在に設けられている主軸Ｂと、ワークパレットを移送するための自動パレットチェンジャ（以下、ＡＰＣと記載）Ｑと、機械本体１上に垂直に固定されて設けられているコラムＤと、主軸ヘッドＡに対して３次元方向に移動自在に設けられている工具主軸ヘッドＥと、工具主軸ヘッドＥに設けられ２工具主軸を一つのモータの回転力を伝達して回転させる回転伝達機構Ｆと、工具を収納する工具マガジンＧと、２工具主軸と工具マガジンＧとの間で工具を交換するための自動工具交換装置Ｈとから概略構成されている。
【００２２】
機械本体１上に、旋削加工等を行う場合の主軸Ｂにパレット３を固定するパレット固定部２が昇降自在に設けられている。主軸Ｂは旋削加工を行う場合は所定の回転数で回転し、工具主軸に回転工具が装着された場合には、Ｃ軸として制御され、所定の割出し位置への位置決め、他の軸との補間などの制御が行なわれる。ワークはパレット３上に取付け、固定される。パレット固定部２は上昇状態でパレット搬送（パレットアンクランプ状態）が可能となり、下降状態でパレットクランプ状態となる。
【００２３】
主軸Ｂに隣接して平行にパレットガイド２ａが２組配置されている。パレットガイド２ａは、パレット固定部２ｂ上のパレット３をガイドして主軸Ｂのパレット固定部２に移動させるためのガイドである。パレット固定部２ｂは上昇状態でパレット搬送（パレットアンクランプ状態）が可能となり、下降状態でパレットクランプ状態となる。
【００２４】
２つのパレットガイド２ａ，２ａとパレット固定部２ｂ，２ｂの間にはパレット搬送手段２ｃが配置されている。パレット搬送手段２ｃの係合部（図示せず）がパレット３に設けられた被係合部（図示せず）と係脱して、所定のパレット交換位置に移動したパレット固定部２とパレット固定部２ｂ，２ｂとの間でパレット３を搬出入する。結局、２つのパレットガイド２ａ，２ａ、パレット固定部２ｂ，２ｂ及びパレット搬送手段２ｃは自動パレットチェンジャ（ＡＰＣ）Ｑを構成する。ＡＰＣＱの構造、機能は公知であり、その詳細な説明は省略する。
【００２５】
ワークが取付けられたパレット３（主軸Ｂ）は、主軸Ｂの軸心線であるＣ軸の回りに回転可能であり、かつ、Ｘ軸方向に移動可能である。コラムＤに支持されている工具主軸ヘッドＥは、Ｚ軸方向に昇降移動自在であり、コラムＤはＹ軸方向に移動可能である。Ｘ，Ｙ，Ｚは、３軸をもつ右手直交座標系となる。Ｚ軸は、垂直軸である。
【００２６】
工具主軸ヘッドＥ内に直交する２つの工具主軸６，７が設けられている。一方の工具主軸６の軸心線６ａは、Ｚ軸に平行である。他方の工具主軸７の軸心線７ａは、Ｚ軸に直交し、Ｙ軸に平行である。工具主軸６と工具主軸７は、下記する回転伝達機構Ｆにより回転が伝達されている。
回転伝達機構Ｆ：
工具主軸６と工具主軸７を回転させるための回転伝達機構Ｆが、図４に示されている。回転伝達機構Ｆは、工具主軸ヘッドＥ内に設けられている。回転伝達機構Ｆはビルインモータと伝達歯車群と、軸方向変換用の傘歯車とから構成されている。
【００２７】
工具主軸ヘッドＥの本体にステータとロータとからなるモータ１１がビルトインされており、いわゆるビルトインモータを構成する。モータ１１の出力軸１２は、垂直方向に向いている。出力軸１２は、工具主軸６と一体に形成されている。工具主軸６の下端部は、工具を保持することができる主軸端１３として形成されている。
【００２８】
工具主軸６の下端には、工具のツールシャンク１４を保持するためのテーパ穴１３ａが形成されている。また、工具主軸６内には、ツールシャンク１４にねじ込まれたプルスタッド１４ａを保持するためのドローバ１４ｃ、ドローバ１４ｃの先端側のコレット１４ｂ、クランプ力を発生させる皿バネ、コイルバネなどであるバネ部材１４ｄ等を備えている。
【００２９】
この実施形態では、コレット式引張り機構で説明を行っているが、ボール式引張り機構であってもよく、２面拘束タイプの工具クランプ機構であってもよい。ドローバ１４ｃは、バネ部材１４ｄにより常時クランプする方向、すなわち垂直方向（図示上の上方）に引っ張る方向に付勢されている。即ち、ツールシャンク１４は、主軸端１３のテーパ穴１３ａに押圧されてクランプ状態になる。ドローバ１４ｃの上方には、工具アンクランプ時に作動する公知のアンクランプ用シリンダ（図示せず）が設けられている。これらの部材で、工具クランプ、アンクランプ機構が構成されている。
【００３０】
出力軸１２の上端部に歯車１５が同軸に固定されている。一方、従動軸１６が、工具主軸ヘッドＥ内に回転自在に支持されている。従動軸１６は、出力軸１２に平行に、かつ垂直方向に向いて配置されている。従動軸１６の上端には歯車１７が同軸にキー固定されている。歯車１５と歯車１７とは、図示しない中間軸に固定されている歯車１８に噛み合っており、歯車１５から歯車１７に回転が伝達される。
【００３１】
他方の工具主軸７には、傘歯車１９により工具主軸７側に固定された傘歯車（図示せず）を介して従動軸１６より回転が伝達されている。工具主軸７は、水平向きの前記した軸心線７ａを有している。工具主軸７にも、工具主軸６と同様に工具クランプ、工具アンクランプ機構が設けられている（図示せず）。結局、工具主軸６と工具主軸７は、同一のビルトインモータであるモータ１１により回転駆動される。以上のように、２工具主軸、回転伝達手段、駆動手段から構成される連動回転のための工具主軸回転駆動系が構成されている。
【００３２】
工具主軸６、７には、回転工具のほか、旋削加工を行うための旋削工具も着脱される。旋削工具は、係合部が工具主軸ヘッドＥの端部と係合することにより固定工具となり旋削加工を行うことができる。
【００３３】
工具マガジンＧ
立型ターニングセンタの工具マガジンＧが、図５及び図６に示されている。図５は、図１の一部をより詳しく示したものであり、工具マガジンＧと自動工具交換装置Ｈの位置関係をより詳しく示している。工具マガジンＧそのものの構造、機能は、公知の技術であり、チェーン回転式、ディスク回転式、マトリックス式のものがよく知られている。
【００３４】
本例ではチェーンに、複数の工具が工具ポット等の工具保持具２３に保持されている。工具保持具２３は、図示しない工具交換位置に高精度で停止することができる。図５の紙面は、当該機械系において水平面即ちＸ―Ｙ平面に平行である。工具マガジンＧのチェーンの移動領域を含む面は、垂直面である。工具２６が、図６のように工具保持具２３に保持される。
【００３５】
自動工具交換装置Ｈ
図５には立型ターニングセンタの自動工具交換装置Ｈが、工具マガジンＧとの位置関係で示されている。自動工具交換装置Ｈは、工具マガジンＧと工具主軸６，７との間で工具を交換するためのものである。自動工具交換装置Ｈは、自動工具交換装置Ｈ全体を工具マガジンＧが配置されている側と工具主軸６，７が配置されている側との間で、旋回（揺動）させるための第１旋回手段Ｈ２を備えている。
【００３６】
自動工具交換装置Ｈは両端に工具を把持する交換アームＲを有しており、この交換アームＲの両端には工具を把持するための把持手段Ｈ１を備えている（図１０参照）。また、自動工具交換装置Ｈは、第１旋回手段Ｈ２が停止している状態で、把持手段Ｈ１を工具主軸６，７側又は工具マガジンＧ側で、工具主軸６，７に装着された工具又は工具保持具２３に保持された工具と、係脱可能な距離だけ直線上で案内して往復運動させることができる第１往復運動手段Ｈ３を備えている。
【００３７】
また、自動工具交換装置Ｈは、第１旋回手段Ｈ２及び第１往復運動手段Ｈ３が停止している状態で把持部Ｈ１を２工具主軸６，７の直交した角度だけ旋回させることができる第２旋回手段Ｈ４を備えている。この第２旋回手段Ｈ４により、９０度直交して配置された工具主軸６と工具主軸７との間の角度を揺動し、それぞれの工具交換に対応できる。
【００３８】
更に、自動工具交換装置Ｈは、把持手段Ｈ１を２つの工具主軸６，７の間の距離だけ直線移動させる第３往復運動手段Ｈ８とから構成されている。自動工具交換装置Ｈは、第２旋回手段Ｈ４及び第３往復運動手段Ｈ８を備えていることにより、９０度直交してかつ離れた距離に配置された工具主軸６と工具主軸７と、工具マガジンＧとの間での工具交換を１台の自動工具交換装置で可能としたものである。
【００３９】
更に、自動工具交換装置Ｈは、第１旋回手段Ｈ２、第１往復運動手段Ｈ３及び第２旋回手段Ｈ４が停止している状態の把持手段Ｈ１を、工具マガジンＧ側及び工具主軸６，７側で、第１旋回手段Ｈ２の旋回軸心線に直交する面上で工具マガジンＧが工具を保持する保持軸の保持軸方向及び工具主軸６，７の工具主軸６，７方向に案内してそれぞれに往復運動させることができる第２往復運動手段Ｈ５、把持手段Ｈ１、把持手段Ｈ１の位置を１８０度反転させて入れ替える第３旋回手段Ｈ６を含んでいる。
【００４０】
工具交換装置Ｈの第１旋回手段Ｈ２
図６に示すように、工具交換装置Ｈの旋回支持台３１が、工具マガジンＧの本体上に固定されている。なお、旋回支持台３１は機械本体１に固定されていてもよい。旋回支持台３１上には第１旋回中心軸３２の両端が回転自在に垂直に立ち上がって支持されている。第１旋回中心軸３２には回転腕３３が固定されており、回転腕３３には、第１回転体３４が固定されている。
【００４１】
回転腕３３の一端は、第１回転駆動手段３３ａのピストンロッドに固定されており、この第１回転駆動手段３３ａより第１回転体３４が旋回駆動される。第１回転駆動手段３３ａは、選択的に３位置に駆動しかつ位置決めできる駆動手段である。第１回転駆動手段３３ａは流体圧シリンダ３３ｂ，３３ｃから構成され、そのピストンロッドの進退動作により、工具マガジンＧ側の位置２１Ａ、中間位置である待機位置２１Ｂ、工具主軸側位置２１Ｃの三位置の中で、選択された何れかの位置に旋回位置決めが可能である。
【００４２】
工具交換装置Ｈの第１往復運動手段Ｈ３
工具交換装置Ｈの第１往復運動手段Ｈ３は、工具主軸６，７又は工具マガジンＧに保持されている工具を工具軸線と直交する方向に移動させて、かつ把持及び把持解除の状態で把持手段Ｈ１とツールシャンクのフランジ部と係脱させることができる機構である。第１往復運動手段Ｈ３は、第１回転体３４に搭載されている。
【００４３】
第１往復運動手段Ｈ３は、回転腕３３にその一端が固定された第１回転体３４と第１回転体３４に固定された線形案内体（レール）３４ａに案内され転動する転勤体を内部に含む線形被案内体（リニアベアリング）３５とから構成されている。線形案内体３４ａと線形被案内体３５は、慣用技術であるリニアベアリング（直動転がり案内）機構を形成している。
【００４４】
第１直線運動体３６には、線形被案内体３５が固定されている。ベアリングである直線被案内体３５は、第１回転体３４に設けられたレールである線形案内体（レール）３４ａに案内され転動する。結局、第１直線運動体３６は、Ｘ―Ｙ平面又は水平面に含まれる直線上で運動する。
【００４５】
第１直線運動体３６は、慣用の第１線形駆動手段（流体圧シリンダ）３５ａにより駆動される。第１往復運動手段Ｈ３は、工具主軸６，７に装着された工具又は工具保持具２３に保持された工具と係脱可能な距離だけ直線上で案内して往復運動させることができるものである。
【００４６】
第２旋回手段Ｈ４
第１直線運動体３６に、図５に示すように、第２旋回台本体３７が両側に固定され設けられている。第２旋回台本体３７に、第２回転体３８が回転（揺動、旋回ともいう。）自在に設けられている。第２回転体３８は、Ｚ―Ｙ平面又はそれに平行な面上で少なくとも９０度旋回することができ、第２回転体３８の旋回軸心線３９は水平向きであり、第１旋回手段Ｈ２で工具主軸側位置２１c に旋回させた場合（図５の状態）にはＸ軸方向に向いている。
【００４７】
図７及び図８は、第２旋回手段Ｈ４の右側面及び左側面図でありそれぞれに図５よりも更に詳しく示している。旋回軸心線３９を有する第２旋回軸４１が、第２旋回台本体３７を貫通している。第２旋回台本体３７と第２回転体３８は、第２旋回軸４１を介して回転（旋回又は揺動）可能に連結されている。
【００４８】
第２回転体３８の一部は、回転駆動端部４２として形成されている。回転駆動端部４２に第２旋回駆動手段（液体圧シリンダ）４３の駆動端部であるピストンロッドが回転自在に結合されている。第２旋回駆動手段４３の他端部は、第２旋回台本体３７に揺動軸４３ａにより揺動自在に支持されている。
【００４９】
工具交換装置Ｈの第２往復運動手段Ｈ５
第２回転体３８に対して交換アームＲが移動自在に取り付けられている。交換アームＲはスプライン軸５５に案内されており、第２線形駆動手段５２（流体圧シリンダ）により駆動される（図９参照）。交換アームＲは、旋回軸心線３９に直交する向き、即ち、スプライン軸５５の旋回軸心線５５ａ方向に移動することができる。
【００５０】
この移動距離Ｓは、図５に距離Ｓで示されている。この距離Ｓは、後述される。第２回転体３８に、第２線形駆動手段５２の不動側が固定されている。第２線形駆動手段５２の可動側（ピストンロッド）５３が交換アームＲ側に結合されている。
【００５１】
工具交換装置Ｈの第３旋回手段Ｈ６
交換アームＲは、第２回転体３８に対して旋回することもできる。この旋回は、工具マガジンＧ又は工具主軸６，７で加工完了した工具とこれから加工に使用する工具とを交換するために角度１８０度旋回させるためのものである。交換アームＲは、旋回軸心線３９に直交する向きの旋回軸心線５５ａのまわりに旋回する（図５，図９参照）。
【００５２】
図５、特に図９に示すように、第２回転体３８に第３線形駆動手段（流体圧シリンダ）６１が固定され設けられている。第２回転体３８にピニオン６２が回転可能に支持されている。ピニオン６２の回転軸心線は、旋回軸心線５５ａと一致している。ピニオン６２は、流体圧シリンダを構成している第３線形駆動手段６１により直線方向に駆動されるラック６１ａに噛み合っている。
【００５３】
ピニオン６２がキーで固定されているピニオン軸６３は、第２線形駆動手段５２の本体に係合部材（スプライン軸５５、スプライン穴）を介して係合されている。即ち、交換アームＲに旋回軸心線５５ａの軸線方向に進退移動と旋回軸心線５５ａのまわりの旋回運動とを可能にしている。
【００５４】
第３旋回手段Ｈ６には、図５、図１２に示すように、第２回転体３８と同体に回転し第２回転体３８に対しては回転しない側に取り付けられている信号伝達手段（電磁カプラ）である固定側カプラ１０１と、把持手段Ｈ７を含む交換アームＲに取り付けられている可動側カプラ１０２とが設けられている。固定側カプラ１０１は、回転軸心線５５の回りに１８０度異なった２位置に２体が設けられており、交換アームＲが１８０度旋回しても、交換アームＲ側の信号を第２回転体３８側に伝達することができる。
【００５５】
工具交換装置Ｈの把持手段Ｈ１
図１０は、第３往復運動手段Ｈ８とともに把持手段Ｈ１を示している。第３往復運動手段Ｈ８は、工具の把持手段Ｈ１を把持のために交換アームＲを伸縮する方向に駆動するためのものである。把持手段Ｈ１は、第３往復運動手段Ｈ８に取り付けられている。第３往復運動手段Ｈ８は、第４線形駆動手段（流体圧シリンダ）７４と第４線形駆動手段７４により直線方向に駆動される往復動作体７１とから構成されている。往復動作体７１は、交換アーム基体５１上に移動可能である。
【００５６】
往復動作体７１には、両端部に工具を把持するための把持部分７２Ａ，７２Ｂが形成されている。第３旋回手段Ｈ６により旋回させられる交換アーム基体５１、往復動作体７１などの旋回中心線は、同図中に示すように、旋回軸心線５５ａである。交換アーム基体５１、把持手段Ｈ１、第３往復運動手段Ｈ８で交換アームＲが形成されている。
【００５７】
把持部分７２Ａ，７２Ｂは、工具を把持するために半円状に形成されている。把持部分７２Ａ，７２Ｂには、脱落防止用爪７３Ａ，７３Ｂが設けられている。把持部分７２Ａ，７２Ｂは、工具主軸６，７及び工具マガジンＧとの間で工具を工具交換するときには、第４線形駆動手段（シリンダ）７４のピストンロッドが縮小方向に移動したＡ位置（縮小把持位置）に移動する。
【００５８】
工具主軸６の工具を工具交換するときには、ピストンロッドが伸長方向に移動したＢ位置（伸長把持位置）に移動する。この距離の差Ｌが２つの工具主軸６，７間の距離である。交換アームＲの交換アーム基体５１には、線形案内体（レール）５１ａ，５１ａが取付けられ、この線形案内体５１ａ，５１ａには線形被案内体（リニアベアリング）５１ｂ，５１ｂが案内されている。
【００５９】
線形被案内体５１ｂ，５１ｂには、各々、往復動作体７１，７１が固定されている。また、交換アーム基体５１には、第４線形駆動手段７４，７４の固定部が固定部材５１ｃを介して固定されている。第４線形駆動手段７４，７４の可動部であるピストンロッドが取付け部材７１ａを介して往復動作体７１に固定されている。すなわち、往復動作体７１は第４線形駆動手段７４の駆動により往復移動される。この往復動作体７１の先端には、把持手段Ｈ１の把持部分７２Ａ，７２Ｂが一体に形成されている。
【００６０】
図１０及び図１１（ａ），（ｂ）は、往復動作体７１上には脱落防止用爪７３Ａによる工具把持状態、すなわち工具ロックを解除する把持解除手段８１が設けられている。図１１（ａ），（ｂ）は、図１０の平面図であり、図１１（ａ）は工具マガジンＧ側の把持解除手段８１を示し、図１１（ｂ）は工具主軸側の把持解除手段である。
【００６１】
把持解除手段８１は、概略四辺形平行リンク８２により構成されている。四辺形平行リンク８２は、２点の可動軸８３，８３と２点の不動軸８４，８４により四辺形平行リンクを形成している。不動軸８４は、往復動作体７１に揺動自在に支持されている。図１０に示すように、不動軸８４は、往復動作体７１を貫通して反対側まで延びている。
【００６２】
不動軸８４を基軸として作用腕８６，８７が、把持解除手段８１の変位に対応して回転（揺動）する。作用腕８６，８７の動作端部にそれぞれに転輪（カムフォロワ）８９，９１が設けられている。一方、不動軸８４の一端部に操作腕９２が固定されている。往復動作体７１には把持解除アーム９４が揺動自在に支持されている。
【００６３】
把持解除アーム９４の一端には、把持されている工具が脱落するのを防止するための脱落防止用爪７３Ａが形成されている。把持解除アーム９４の他端は、操作腕９２の他端に係合されている。把持解除手段８１は、スプリング９５の力により通常は把持解除アーム９４を係合している位置、すなわち脱落防止用爪７３Ａが工具をロックする位置に位置している。
【００６４】
工具マガジンＧの本体側に、動作傾斜体（カム又はドッグ）９６が工具マガジンＧの所定の箇所に固定されている（図５参照）。また、第２回転体３８に動作傾斜体９１ａが固定されている。図５に示すマガジン側工具交換位置２１Ａに、交換アームＲの往復動作体７１が旋回軸心線５５ａ方向に後退するとともに第１往復手段Ｈ３により工具マガジンＧ側に旋回移動した位置では、転輪８９は動作傾斜体９６の頂部に位置する。
【００６５】
このような位置関係にあるときは、作用腕８７、可動軸８３がスプリング９５のばね力に抗して回転変位して、図１０に示すように、操作腕９２と把持解除アーム９４との係合が解除される。この状態では脱落防止用７３Ａ（または７３Ｂ）は、スプリング９４ｂのばね力で押圧されている軸体９４ａにより工具把持方向に位置している。しかしながら、スプリング９４ｂのばね力は弱くしてあるため、図１０のイ方向に把持手段Ｈ１を移動させると工具のフランジ部より容易に離脱・係合する。
【００６６】
また、工具主軸側工具交換位置２１Ｃ（図５参照）では次のようになる。工具主軸７とのあいだで工具交換する場合には、第３往復運動手段Ｈ８は両方の把持部分７２Ａ，７２Ｂを各々Ａ位置（ピストンロッドを縮小させた位置）に位置させている。この縮小状態を標準アーム状態とする。
【００６７】
図５の実線で示したような交換アーム基体５１、往復動作体７１等からなる交換アームＲが旋回軸心線５５ａ方向に後退した状態になると、動作傾斜体９１ａと作用腕８７の転輪８９とが係合し、工具主軸７側の把持部分（例えば、７２Ａ）は工具把持解除状態となり、工具主軸７の反対側の把持部分（新工具を把持した把持部分、例えば、７２Ｂ）は工具把持状態を維持している（図１１（ｂ）の状態）。すなわち、交換アームＲを高速搬送しても問題が生じない。
【００６８】
同様に、工具主軸６とのあいだで工具交換する場合には、第３往復運動手段Ｈ８は両方の把持部分７２Ａ，７２Ｂを各々Ｂ位置（ピストンロッドを伸長させた位置）に位置させている。この状態をロングアーム状態とする。往復動作体７１が旋回軸心線５５方向に後退した状態になると、動作傾斜体９１ａと作用腕８６の転輪９１とが係合し、工具主軸７側の把持部分を工具把持解除状態とし、工具主軸７の反対側の把持部分の工具把持状態を維持する（図１１（ａ）の状態）。
【００６９】
この把持解除状態は、交換アーム基体５１、往復移動体７１等からなる交換アームＲが旋回軸心線５５ａ方向に前進すると、作用腕８６の転輪９１または作用腕８７の転輪８９と、動作傾斜体９１ａとが離隔するので係合状態が解除され、把持部分７２Ａ，７２Ｂは両方ともに、スプリング９５の強力なばね力によって、操作腕９２等を介して脱落防止用爪７３Ａ，７３Ｂが把持状態となる。
【００７０】
このように、工具主軸６、工具主軸７のどちらの工具主軸とのあいだの工具交換であっても、工具把持又は解除状態とすることができる。把持解除状態のとき、脱落防止用爪７３Ａには、軸体９４ａを押圧しているばね９４ｂのばね力より大きな力をかければ、脱落防止用爪７３Ａは、解放方向に回転する。
【００７１】
したがって、動作傾斜体９６と転輪８９とが係合している場合には、工具主軸６、工具主軸７側の把持手段Ｈ７の把持部分（例えば７２Ａ）に入っている工具のフランジ部（被把持部）から把持部分７２ａが離脱又は把持することを可能にする。即ち、工具主軸６、工具主軸７側の把持手段Ｈ７は、把持解除又は把持状態になる。
【００７２】
このような位置関係にない場合、即ち、往復動作体７１が旋回軸心線５５ａの軸線方向に前進しているときなどでは、操作腕９２と把持解除アーム９４とがスプリング９５のばね力で付勢されて係合し、脱落防止用爪７３Ａを強制的に把持方向に押圧し工具の脱落を防止している。脱落防止用爪７３Ｂの作用は、脱落防止用爪７３Ａの作用に同じである。
【００７３】
往復動作体７１が図１１に示す距離Ｌだけ移動した場合にも、転輪９１が動作傾斜体９１ａの頂部に位置し、把持状態が解除される。この距離Ｌは、２工具軸６，７の間の距離に等しくなるように等しくなるように設計されている。
【００７４】
工具マガジンＧと自動工具交換装置Ｈとの工具交換動作
以上のような構造において、工具マガジンＧと自動工具交換装置Ｈとの間の工具交換動作について述べる。自動工具交換装置Ｈは、通常待機位置（自動工具交換装置原点）２１Ｂで待機している（図５参照）。第１旋回手段Ｈ２は第１回転体３４を待機位置２１Ｂに、第２旋回手段Ｈ４は第２回転体３８を水平方向に、第２往復運動手段Ｈ５は交換アーム基体５１、すなわち交換アームＲを後退位置に位置させている。また、第１往復運動手段Ｈ３の状態は、第２旋回台本体３７を工具マガジンＧ側に位置させている。
【００７５】
さらに、工具マガジン側把持部分には、工具マガジンＧに返却する旧工具（加工が完了した工具）を把持している状態とする。さらに、第３往復手段Ｈ８は把持部分７２Ａ，７２Ｂが、旋回軸心線５５ａにお互いに近づいている標準アーム状態（Ａ位置：縮小把持位置）となっている（図１０参照）。工具マガジンＧとの工具交換指令が指令されると、第２往復運動手段Ｈ５は交換アーム基体５１を介して交換アームＲを前進位置に移動させる。
【００７６】
次に、第１旋回手段Ｈ２は、第１回転体３４を介して交換アームＲを工具マガジン側工具交換位置２１Ａに旋回させる。同時に、工具マガジンＧは、返却される旧工具を保持する所定の工具ポットを工具マガジン工具交換装置に割り出す。次に、第２往復運動手段Ｈ５が、交換アームＲを後退位置に移動させ、工具ポット内に旧工具を挿入し工具マガジンＧ内のクランプ機構で保持させる。このとき、動作傾斜体９６と作用腕８７の転輪８９とが係合するので、工具マガジン側把持部分のみが工具把持解除状態となる。
【００７７】
第１往復運動手段Ｈ３によって、第２旋回台本体３７を介して交換アームＲを工具主軸側に（この状態では、工具マガジンＧより離れる方向に）移動させることにより、把持部分を旧工具の径方向に移動させ、旧工具のツールシャンクのフランジ部より工具マガジン側把持部分を離脱させる。
【００７８】
工具マガジンＧは指定された新工具を保持している所定の工具ポットを工具マガジン工具交換位置に呼び出す。第１往復運動手段Ｈ３によって、交換アームＲを工具マガジンＧ側に移動させることにより、把持部分を新工具の径方向に移動させ、新工具のツールシャンクのフランジ部（被把持部）に交換アームＲの一対の把持部分７２Ａ，７２Ｂの工具マガジン側把持部分を挿入させ係合させる。
【００７９】
第２往復運動手段Ｈ５が交換アームＲを前進位置に移動させることにより、新工具を工具の軸線方向に工具ポットより離脱させる。このとき、動作傾斜体９６より作用腕８７の転輪８９が離れるので、工具マガジン側把持部分が工具把持状態となり、高速搬送が可能となる。
【００８０】
第１旋回手段Ｈ２は第１回転体３４を介して交換アームＲを待機位置に旋回させる。旋回後、第２往復運動手段Ｈ５によって、交換アームＲを後退位置に移動させ、新工具を工具マガジン側把持部分に把持した待機状態に戻る。
【００８１】
工具主軸７と自動工具交換装置Ｈとの工具交換動作
自動工具交換装置Ｈは、待機位置（自動工具交換装置原点）２１Ｂで、工具マガジン側把持部分に新工具を把持している状態として説明を行う。また、工具主軸６、工具主軸７を支持している工具主軸ヘッドＥは工具交換位置に移動しているものとする。さらに、第３往復手段Ｈ８は把持部分７２Ａ、７２Ｂが、旋回軸心線５５にお互いに近づいている標準アーム状態（Ａ位置）となっている。
【００８２】
図示しないシャッタを開状態にし、自動工具交換装置Ｈの加工領域への移動を可能にする。第１旋回手段Ｈ２は第１回転体３４を介して交換アームＲを待機位置２１Ｂより工具主軸側位置２１Ｃに旋回させる。第１往復運動手段Ｈ３が第２旋回台本体３７を工具主軸側に移動させる。
【００８３】
このとき、動作傾斜体９１ａと工具主軸側把持部分の作用腕８７の転輪８９とが係合しているので、工具主軸側把持部分は工具把持解除状態になっている。そのために、工具主軸側把持部分は、工具主軸に装着されている旧工具のツールシャンクのフランジ部に工具の径方向より挿入され係合する。工具主軸７の工具クランプ・アンクランプ手段をアンクランプ状態にする。
【００８４】
第２往復運動手段Ｈ５が交換アーム基体５１を介して交換アームＲを前進位置に移動させ、旧工具を工具主軸７より工具主軸７の軸線方向に離脱させる。このとき、動作傾斜体９１ａより工具主軸側把持部分の作用腕８７の転輪８９が離れるので、工具主軸側把持部分は工具把持状態になり、高速搬送が可能となる。
【００８５】
第３旋回手段Ｈ６により、交換アームＲの把持手段７２Ａ，７２Ｂを１８０度旋回させ、新工具を把持している把持部分を工具主軸側に、旧工具を把持している把持部分を工具マガジン側に位置させる。すなわち、新旧工具の位置が入れ替わったのである。第２往復運動手段Ｈ５によって、交換アームＲを後退位置に位置させ、新工具を工具主軸７に工具主軸７の軸線方向に挿入する。
【００８６】
工具主軸７の工具クランプ・アンクランプ手段をクランプ状態にし、工具主軸７に新工具を装着する。また、交換アームＲが後退位置に移動したとき、動作傾斜体９１ａと工具主軸側把持部分の作用腕８７の転輪８９とが係合しているので、工具主軸側把持部分は工具把持解除状態となる。
【００８７】
第１往復運動手段Ｈ３が交換アームＲを工具マガジンＧ側に移動させ、交換アームを新工具の径方向に移動させ、新工具のツールシャンクのフランジ部より交換アームＲの工具主軸側把持部分を離脱させる。第１旋回手段Ｈ２によって、交換アームＲを工具主軸側工具交換位置より待機位置に旋回させる。シャッタが閉状態となって、加工領域が遮蔽され、新工具による加工を開始する。
【００８８】
工具主軸６と自動工具交換装置Ｈとの工具交換動作
自動工具交換装置Ｈは、待機位置（自動工具交換装置原点）２１Ｂで、工具マガジン側把持部分に新工具を把持している状態として説明を行う。また、工具主軸６は工具交換位置に移動しているものとする。さらに、第３往復運動手段Ｈ８は把持部分７２Ａ，７２Ｂが、旋回軸心線５５にお互いに近づいている標準アーム状態（Ａ位置）となっている。
【００８９】
図示しないシャッタを開状態にし、自動工具交換装置Ｈの加工領域への移動を可能にする。第１旋回手段Ｈ２は第１回転体３４を介して交換アームＲを待機位置２１Ｂより工具主軸側位置２１Ｃに旋回させる。第２旋回手段Ｈ４によって、第２回転体３８を介して交換アームＲが把持している新工具の軸線が垂直方向を向くように旋回させる。
【００９０】
また、第３往復運動手段Ｈ８により、把持部分７２Ａ，７２Ｂを、旋回軸心線５５より離れる方向に位置するロングアーム状態（Ｂ位置：伸長把持位置）とする。このとき、動作傾斜体９１ａと工具主軸側把持部分の作用腕８７の転輪８９との係合は解除されるが、ロングアーム状態となったときに、作用腕８６の転輪９１と動作傾斜体９１ａとが係合するので、工具主軸側把持部分は工具把持解除状態となる。
【００９１】
第１往復運動手段Ｈ３が第２旋回台本体３７を介して交換アームＲを工具主軸６側に移動させる。工具主軸側把持部分は、工具主軸６に装着されている旧工具のツールシャンクのフランジ部に工具の径方向より挿入され係合する。工具主軸６の工具クランプ・アンクランプ手段をアンクランプ状態にする。
【００９２】
第２往復運動手段Ｈ５が交換アームＲを前進位置に移動させ、旧工具を工具主軸６より工具主軸６の軸線方向に離脱させる。このとき、動作傾斜体９１ａより工具主軸側把持部分の作用腕８７の転輪８９が離れるので、工具主軸側把持部分は工具把持状態になり、高速搬送が可能となる。
【００９３】
第３往復運動手段Ｈ８により、把持部分７２Ａ，７２Ｂを標準アーム状態に位置させる。第３旋回手段Ｈ６により、交換アームＲの把持手段７２Ａ，７２Ｂを１８０度旋回させ、新工具を把持している把持部分を工具主軸側に、旧工具を把持している把持部分を工具マガジン側に位置させる。すなわち、新旧工具の位置が入れ替わったのである。
【００９４】
第３往復運動手段Ｈ８により、把持部分７２Ａ，７２Ｂをロングアーム状態に位置させる。第２往復運動手段Ｈ５によって、交換アームＲを後退位置に位置させ、新工具を工具主軸６に工具主軸６の軸線方向に挿入する。工具主軸６の工具クランプ・アンクランプ手段をクランプ状態にし、工具主軸６に新工具を装着する。
【００９５】
また、交換アームＲが後退位置に移動したとき、動作傾斜体９１ａと工具主軸側把持部分の作用腕８７の転輪８９とが係合しているので、工具主軸側把持部分は工具把持解除状態となる。第１往復運動手段Ｈ３が第２旋回台本体３７を介して交換アームＲを工具マガジンＧ側に移動させ、工具主軸側把持部分を新工具の径方向に移動させ、新工具のツールシャンクのフランジ部より工具主軸側把持部分を離脱させる。
【００９６】
第３往復運動手段Ｈ８により、把持部分７２Ａ，７２Ｂを標準アーム状態に位置させる。第２旋回手段Ｈ４によって、第２回転体３８を介して交換アームＲが把持している新工具の軸線が水平方向を向くように旋回させる。第１旋回手段Ｈ２によって、第１回転体３４を介して交換アームＲを工具主軸側工具交換位置２１Ｃより待機位置２１Ｂに旋回させる。
【００９７】
シャッタが閉状態となって、加工領域が遮蔽され、新工具により加工が開始させる。
【００９８】
この実施形態では、立型ターニングセンタで説明を行っているがこれに限定されない。マシニングセンタ等２つの工具主軸を有する工作機械であればよい。また、工具マガジンもマトリックス型工具マガジンであってもよい。更に、交換アームＲは、シングルアームであってもよい。
【００９９】
【発明の効果】
本発明による工作機械は、単一の自動工具交換装置で２つの工具主軸に工具交換することができる。また、２つの工具主軸とのあいだで工具交換する場合には、工具把持・把持解除手段を各主軸に対応して設けてあるので、交換アームによる高速搬送による工具交換時間短縮と、確実な工具交換動作の両立が図れる。
【０１００】
さらに、工具主軸が直交した工作機械や、ターニングセンタのように工具を多く工具マガジンに貯蔵しておく必要がある工作機械にも適用が可能であり、全体構成の簡素化による信頼性の向上、工具マガジンが一つなので段取り替えが容易であり、両方の工具主軸に同一の工具を共通に使用することができる。
【０１０１】
そのうえ、縦軸の工具主軸と横軸の工具主軸とを有し、旋削加工と回転工具加工を行えるようにしたターニングセンタでは、各種加工が効率的に行えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、立型ターニングセンタの平面図である。
【図２】図２は、図１の側面図である。
【図３】図３は、図１の正面図である。
【図４】図４は、工具主軸部分の断面図である。
【図５】図５は、図１の部分拡大図であり、自動工具交換装置部分である。
【図６】図６は、図５の正面図である。
【図７】図７は、図５の矢印VII方向からみた自動工具交換装置の右側面図である。
【図８】図８は、自動工具交換装置の一部の右側面図である。
【図９】図９は、自動工具交換装置の一部の左側面図である。
【図１０】図１０は、工具把持解除手段の平面図である。
【図１１】図１１は、工具把持解除手段の一部の背面図である。
【図１２】図１２は、図５の部分拡大図であり、自動工具交換装置のセンサーの配置を示す正面図である。
【図１３】図１３は、図５の矢印XIII方向からみた自動工具交換装置の右側面図である。
【符号の説明】
１…機械本体
６，７…工具主軸
１１…ビルトインモータ
３４…第１回転体
３６…第１直線運動体
３８…第２回転体
５１…交換アーム基体
Ｅ…工具主軸ヘッド
Ｇ…工具マガジン
Ｈ…自動工具交換装置
７１…往復動作体
Ｈ１…把持手段
Ｈ２…第１旋回手段
Ｈ３…第１往復運動手段
Ｈ４…第２旋回手段
Ｈ５…第２往復運動手段
Ｈ６…第３旋回手段
Ｈ８…第３往復運動手段

Claims (8)

1. 工具交換するために工具交換位置に移動したとき、自動工具交換装置に対して、第１の離間位置に第１の工具主軸軸線を有する第１の工具主軸と、前記第１の離間位置より所定量離れた位置にある第２の離間位置に第２の工具主軸軸線を有する第２の工具主軸とを回転自在に支持する工具主軸ヘッドと、
   進退移動可能な交換アームを有し、前記第１の工具主軸または第２の工具主軸との間で自動工具交換動作を行う自動工具交換装置とを有する工作機械の自動工具交換方法であって、
   前記第１の工具主軸との間で工具交換するときには、
   前記自動工具交換装置の交換アームに形成された一対の把持部を、前記第１の工具主軸との工具交換位置であり前記交換アームを縮小させた縮小把持位置に移動させ、
   前記交換アームが前記第１の工具主軸の軸線方向の後退位置にあるときのみ、前記一対の把持部のうち前記第１の工具主軸側の把持部を工具把持解除状態とし、
   前記第１の工具主軸と前記交換アームとの間で工具交換動作を行い、
   前記第２の工具主軸との間で工具交換するときには、前記交換アームの把持部を前記第２の工具主軸との工具交換位置であり前記交換アームを伸長させた伸長把持位置に移動させ、
   前記交換アームが前記第２の工具主軸軸線方向の後退位置にあるときのみ、前記一対の把持部のうち前記第２の工具主軸側の把持部を工具把持解除状態とし、
   前記第２の工具主軸と前記交換アームとの間で工具交換動作を行うことにより離れた位置にある二つの工具主軸に、一つの交換アームで工具交換できるようにしたことを特徴とする工作機械の自動工具交換方法。
2. 請求項１に記載の工作機械の自動工具交換方法であって、
   前記第１の工具主軸との間で工具交換するときには、
   前記交換アームの一対の把持部を前記縮小把持位置に移動させ、
   前記交換アームを前記工作機械の加工領域外に設けられた待機位置より工具主軸と工具交換する工具主軸側交換位置に旋回させ、
   前記交換アームを前記第１の工具主軸の軸線方向と直交する径方向より前記第１の工具主軸側に移動させて、前記一対の把持部のうち工具把持解除状態の前記第１の工具主軸側の把持部を前記第１の工具主軸に装着されている工具の被把持部に係合させ、
   前記第１の工具主軸のクランプ・アンクランプ手段をアンクランプ状態とし、
   前記交換アームを前記第１の工具主軸の軸線方向に前進させて、前記工具を前記第１の工具主軸より離脱させるとともに、前記一対の把持部のうち前記第１の工具主軸側の把持部を把持状態とし、
   前記交換アームを交換アーム旋回軸を中心にして所定角度旋回させて、前記一対の把持部の位置を入れ替え、
   前記交換アームを前記第１の工具主軸軸線方向に後退させて、工具を前記第１の工具主軸に挿入するとともに、前記一対の把持部のうち前記第１の工具主軸側の把持部を工具把持解除状態とし、
   前記第１の工具主軸のクランプ・アンクランプ手段をクランプ状態とし、
   前記交換アームを前記径方向にかつ前記第１の工具主軸側より離れる方向に移動させて、前記一対の把持部のうち工具把持解除状態の前記第１の工具主軸側の把持部を前記第１の工具主軸に装着されている前記工具の被把持部により離脱させ、
   前記交換アームを前記待機位置に旋回させ、
   前記第２の工具主軸との間で工具交換するときには、
   前記交換アームの一対の把持部を前記縮小把持位置に移動後、前記交換アームを前記待機位置より前記工具主軸側交換位置に旋回させ、
   前記交換アームの一対の把持部を前記伸長把持位置に移動させ、
   前記交換アームを前記第２の工具主軸の軸線方向と直交する径方向の前記第２の工具主軸側に移動させて、前記一対の把持部のうち工具把持解除状態の前記第２の工具主軸側の把持部を前記第２の工具主軸に装着されている工具の被把持部に係合させ、
   前記第２の工具主軸のクランプ・アンクランプ手段をアンクランプ状態とし、
   前記交換アームを前記第２の工具主軸軸線方向に前進させて、前記工具を前記第２の工具主軸より離脱させるとともに、前記一対の把持部のうち前記第２の工具主軸側の把持部を把持状態とし、
   前記交換アームの一対の把持部を前記縮小把持位置に移動させ、
   前記交換アームを前記交換アームの旋回軸を中心にして所定角度旋回させて、前記一対の把持部の位置を入れ替え、
   前記交換アームの一対の把持部を前記伸長把持位置に移動させ、
   前記交換アームを前記第２の工具主軸軸線方向に後退させて、工具を前記第２の工具主軸に挿入するとともに、前記一対の把持部のうち前記第２の工具主軸側の把持部を工具把持解除状態とし、
   前記交換アームを前記径方向にかつ前記第２の工具主軸側より離れる方向に移動させて、前記一対の把持部のうち工具把持解除状態の前記第２の工具主軸側の把持部を前記第２の工具主軸に装着されている前記工具の被把持部より離脱させ、
   前記交換アームの一対の把持部を前記縮小把持位置に移動させ、
   前記交換アームを前記待機位置に旋回させることにより、
   離れた位置にある二つの工具主軸に、一つの交換アームで工具交換できるようにしたことを特徴とする工作機械の自動工具交換方法。
3. 請求項１または２において、
   前記第１の工具主軸と前記第２の工具主軸とを、工具主軸軸線が直交するように設け、
   直交した前記第１の工具主軸と前記第２の工具主軸との間を前記交換アームが旋回可能に第２旋回手段を設け、
   前記待機位置で前記交換アームが把持している工具の軸線方向と直交した工具主軸との間で工具交換する場合、前記交換アームが工具主軸側に旋回した後、前記第２旋回手段で旋回動作させて、前記交換アームの把持部の向きを変更することにより、
   二つの位置にかつ直交した位置にある工具主軸に、一つの前記交換アームで工具交換できるようにしたことを特徴とする工作機械の自動工具交換方法。
4. 工具交換するための工具交換位置に移動したとき、前記自動工具交換装置に対して、第１の離間位置に第１の工具主軸軸線を有する第１の工具主軸（７）と、前記第１の離間位置より所定量離れた位置にある第２の離間位置に第２の工具主軸軸線を有する第２の工具主軸（６）とを回転自在に支持する工具主軸ヘッド（Ｅ）と、
   前記第１の工具主軸または第２の工具主軸との間で自動工具交換動作を行う自動工具交換装置（Ｈ）とを備えた工作機械であって、
   前記自動工具交換装置に設けられ、工具を把持するための交換アーム基体と、
   前記交換アーム基体に設けられ、前記工具の被把持部を係合可能に把持する把持部（Ｈ１）と、
   前記交換アーム基体に設けられ、前記把持部（Ｈ１）を、前記第１の工具主軸との工具交換位置であり交換アームを縮小させた縮小把持位置と、前記第２の工具主軸との工具交換位置であり前記交換アームを伸長させた伸長把持位置とに往復移動させる第３往復運動手段（Ｈ８）と、
   前記自動工具交換装置の基部と前記交換アーム基体の間に跨って設けられ、前記把持部（Ｈ１）が前記縮小把持位置または前記伸長把持位置に移動するとともに前記工具主軸軸線方向に後退したとき、前記第１の工具主軸側または前記第２の工具主軸側に位置した把持部を工具把持解除状態とし、前記交換アームがその他の位置にある場合には工具把持状態とする工具把持・把持解除手段（９１ａ，８１）とを有し、
   二つの位置にある工具主軸に、一つの交換アームで工具交換できるようにしたことを特徴とする自動工具交換装置を備えた工作機械。
5. 請求項４に記載の工作機械であって、
   工具マガジンまたは前記工作機械の基体に旋回自在に設けられ、前記工具主軸と工具交換する工具主軸側旋回位置と、前記工作機械の加工領域外に設けられた待機位置との間を旋回する自動工具交換装置本体（３３，３４…)と、
   前記工具の被把持部を係脱可能に把持する一対の把持部を両端に備えた交換アーム（Ｒ）と、
   前記工具交換装置本体に設けられ、前記把持部を前記工具の被把持部に前記工具の軸線方向と直交する径方向より係脱するため前記交換アームの第１往復運動体（３６，３７，３８…）を進退移動させる第１往復運動手段（Ｈ３）と、
   前記第１往復運動体に設けられ、前記工具主軸側旋回位置に旋回したときに前記工具主軸に装着されている工具の軸線と平行な方向に位置する交換アーム旋回軸（６３）と、
   前記第１往復運動体と前記交換アーム基体との間に設けられ、前記交換アームを前記交換アーム旋回軸軸線方向に進退移動させる第２往復運動手段（Ｈ５）と、
   前記第１往復運動体と前記交換アームとの間に設けられ、前記交換アームを前記交換アーム旋回軸軸線に対して所定角度反転させ、前記交換アームの前記一対の把持部の位置を入れ替える第３旋回手段（Ｈ６）と、
   前記交換アーム基体に設けられ、前記交換アームの一対の把持部を前記縮小把持位置と前記伸長把持位置に移動させる第３往復運動手段（Ｈ８）と、
   前記交換アーム基体と前記第１往復運動体との間に跨がって設けられ、前記交換アームが後退した位置で、かつ、前記工具主軸側旋回位置にある場合には、前記一対の把持部のうち前記第１の工具主軸側または前記第２の工具主軸側に位置した把持部を工具把持解除状態とし、前記交換アームがその他の位置にある場合には工具把持状態とする工具主軸・把持解除手段（９１ａ，８１）とからなり、
   二つの位置にある工具主軸に、一つの交換アームで工具交換できるようにしたことを特徴とする自動工具交換装置を備えた工作機械。
6. 請求項４または請求項５に記載の前記工作機械において、
   前記第１の工具主軸と前記第２の工具主軸とを工具主軸軸線が直交するように設け、
   第１往復運動体と前記交換アーム旋回軸との間に、直交した第１の工具主軸と第２工具主軸とのあいだを前記交換アームが旋回可能に第２旋回手段（Ｈ４）を設け、
   離れた位置に、かつ、直交した位置にある二つの工具主軸に、一つの交換アームで工具交換できるようにしたことを特徴とする自動工具交換装置を備えた工作機械。
7. 請求項４、請求項５または請求項６に記載の工作機械において、
   前記工具把持・把持解除手段は、前記第１往復運動体または前記交換アーム旋回軸に設けられた被係合体（９１ａ）と、
   前記交換アームの進退動作体に平行リンク状に設けられ、前記被係合体と前記縮小把持位置および前記伸長把持位置で係合する把持解除手段（８１）とを有し、
   前記交換アームの一対の把持部の工具把持・把持解除を操作することを特徴とする自動工具交換装置を備えた工作機械。
8. 請求項４、請求項５、請求項６または請求項７に記載の工作機械において、
   前記工作機械は、前記第１の工具主軸および前記第２の工具主軸に旋削加工用工具と回転工具を装着可能な工具装着手段が設けられ、被加工物に旋削加工と回転工具加工とを行うことができるターニングセンタであることを特徴とする自動工具交換装置を備えた工作機械。

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