JPH038895B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動工具交換装置に関するものであ
る。

マシニングセンタ等工作機械に於いて複数のツ
ールを収納し得るツールマガジンと、該ツールマ
ガジンと主軸との間でツールを搬送し交換するツ
ール移動装置とから成る自動工具交換装置を使用
する場合、ツールマガジンは多数のツールを収納
可能とするために工作機械のフレーム上に又は工
作機械本体とは別置式に固定して設けられること
が多い。一方この種の工作機械に於いて主軸ヘツ
ドは移動自在に設けられるから、一連の加工作業
でツールを交換する都度主軸ヘツドとツールマガ
ジンとの相対的位置関係が一定しない。そこでツ
ールマガジンもしくはツール移送装置あるいはこ
れの両者を、主軸ヘツドもしくは主軸中心の移動
方向に摺動可能な可動台に載置するとともに、主
軸ヘツドの加工動作中においても前記可動台を主
軸ヘツドの移動に追従させる追従式自動工具交換
装置により、加工動作が終了すれば直ちに工具交
換が行えるようにする従来技術は既に特公昭46−
25666号公報に開示されている。然しながら、こ
の従来技術にあつては、次に使用されるツール
は、工具転送アームが回動動作を行なうだけで該
ツールを主軸まで移動せしめ得る位置に於いて待
機しなければならない。従つてこのようなツール
の待機位置と主軸との距離は、工具転送アームの
作業回転半径により定まるべき比較的短かいもの
である。そこで工具転送アームの長さとの相対関
係で大型のワークを加工する場合には、加工中該
ワークを主軸に対し相対的に位置を変化せしめる
と、該ワークと待機中のツールとが干渉する虞が
ある。この干渉の虞を回避するため工具転送アー
ムを主軸から離して、次に使用するツールが主軸
から遠い位置で待機する様にすればよいが、主軸
に装着されているツールによる加工動作の終了後
待機中のツールとの入替え動作に要する時間が長
くなるという欠点がある。この様に従来の追従式
の自動工具交換装置は、加工すべきワークの大型
化に十分適応し難いものであつた。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであ
り、その目的は加工動作中次に使用すべきツール
をワークと干渉する虞のない定位置（待機位置）
にて待機せしめ、該加工動作が終了した後、ツー
ルを交換するときは待機中のツールを更に主軸に
近い位置（主軸ヘツド側ツール受け渡し位置）に
移動せしめる自動工具交換装置を提供して、特に
大型ワークの加工作業に於ける能率を向上するこ
とにある。

而して本発明はこの目的を達成するため、マシ
ニングセンタにおいて垂直なコラムに水平方向に
跨がつて配設されたクロスレールと、工具を保持
し加工作業を行う主軸を有し前記クロスレール上
に水平方向移動自在に設けられた主軸ヘツドと、
前記クロスレール上に前記主軸ヘツド側と工具マ
ガジン側との間を水平方向移動自在に設けられ工
具交換可能な主軸ヘツド近接位置又は前記主軸ヘ
ツドより所定距離離れた工具交換の待機位置に停
止可能なツールキヤリアと、該シールキヤリアに
設けられ使用予定工具と主軸の使用済工具とを交
換する工具交換腕と、前記ツールキヤリアを駆動
する駆動手段と、前記主軸ヘツドに設けられ流体
圧により前記ツールキヤリア方向に出没自在な押
圧手段と、前記主軸ヘツドに設けられ前記押圧手
段の出没動作の切換えを行う第１の切換手段と、
前記ツールキヤリアに設けられ該ツールキヤリア
が前記クロスレール上を移動して前記主軸ヘツド
の押圧手段に当接するとき該当接により前記駆動
手段の駆動方向を変える第２切換手段と、前記第
１の切換手段および第２の切換手段を切換制御す
る制御装置とからなり、前記第１の切換手段によ
り押圧手段がツールキヤリア側へ出たとき該押圧
手段に前記ツールキヤリアが当接し第２の切換手
段により駆動手段が制御されツールキヤリアが主
軸ヘツドに追従して水平方向移動をなすように構
成したことを特徴とする自動工具交換装置の構成
をとるものである。

以下本発明の実施例に就いて添付図面を参照し
ながら説明すると、図示の実施例は、マシニング
センタの一例として、第１図の正面図に示す如き
五面加工のできる門形工作機械１に於いて、自動
工具交換装置２を使用した例を示す。前記門形工
作機械１は左コラム３及び右コラム４の頂辺をト
ツプビーム５で連結して門形となし、左右コラム
３，４に沿つて上下移動するクロスレール６に対
し主軸ヘツド７のサドル８を左右移動自在に設
け、更にサドル８に上下移動自在に設けられ且つ
主軸モータ９を有する主軸ラム１０に旋回ヘツド
１１を装着し、該旋回ヘツド１１が具備する横主
軸１２及び立主軸１３のいずれか一方に取り付け
られたツールＴを使用して、前記左右コラム３，
４間に於いてベツド１４に対し摺動自在に設けた
テーブル１５上に載置したワークＷの上面及び四
つの側面を、制御装置１６（第５図）によつて数
値制御で順次加工することにより、ワークＷの段
取り替えを要せずに五つの面加工を行なうもので
ある。

自動工具交換装置２（第１図）はツールマガジ
ン１７と、シングルアーム１８付きのエレベータ
１９及びツールキヤリア２０から成るツール搬送
装置２１とを有し、ツールマガジン１７とツール
搬送装置２１とは、前記制御装置１６（第５図）
により後に詳述する如く上記加工の制御と連動的
に数値制御される。まずツールマガジン１７は門
形工作機械１の本体とは別置式に設けられ、その
構造は、多数のツール収納用のツールポツト２２
を水平面上で周回自在に張設されたローラチエン
２３にて連結し、各ツールポツト２２又はツール
ポツト２２に収納されたツールＴに付された番地
により、前記制御装置１６からの呼出し指令に応
じて、所望のツールＴを収納するツールポツト２
２をエレベータ１９のシングルアーム１８のツー
ルを受け渡す所定位置Ａ迄呼出して位置させるこ
とができるものである（第６図参照）。而してこ
の実施例に於いてツールマガジン１７は門形工作
機械１による加工作業に必要な各種ツールＴを収
納し且つ所望のツールＴをシングルアーム１８に
受け渡す構成であれば、その設定位置、配置台
数、種類等を限定されることなく、公知の構成に
係るツールマガジンを使用することも可能であ
る。

次にエレベータ１９は、ツールマガジン１７か
ら上方に延設される。エレベータ１９に付設され
たシングルアーム１８は、アームの開閉によりツ
ールＴを保持し又はこれを解放し得る構造にし
て、エレベータ１９に沿つて昇降動自在であり、
且つツールポツト２２又は後に詳述するツール受
け渡し用のツールポツト２７との干渉を回避する
ため所定角度範囲でエレベータ１９の軸線を中心
として水平回動自在に設けられている。そこでシ
ングルアーム１８は、ツールマガジン１７の呼出
されたツールポツト２２との間でツールＴを受け
渡すべき所定位置Ａから、ツールポツト２７に対
応する位置Ｂまで、上昇動作又は復帰のための下
降動作を行なうことができる（第６図参照）。シ
ングルアーム１８は上記位置Ａ又はＢに於いて、
ツールポツト２２，２７に対しツールＴを挿脱す
るための限定された寸法範囲内での上下運動と、
ツールポツト２２，２７との干渉を回避するため
の所定角度範囲での水平回動運動と、ツールＴを
保持し又はこれを解放するためのアームの開閉運
動とを組合わせて、ツールポツト２２又はツール
ポツト２７に対しツールＴを渡し若しくはツール
Ｔを受け取る如く、ツールの受け渡し動作をな
す。

次にツールキヤリア２０は、第２図の左側面
図、第３図の正面図、及び第４図の平面図に示す
如く、搬送台２４、上下移動台２５、左右移動台
２６、ツール受け渡し用の前記ツールポツト２
７、横主軸用交換アーム（以下「横アーム」と称
する。）２８、立主軸用交換アーム２９（以下
「立アーム」と称する。）などを有する。搬送台２
４は、第２図に示す様に該搬送台２４に装着され
たピニオン３０を、クロスレール６に固定的に延
設されたラツク３１に噛合し、前記ピニオン３０
を駆動手段である回転モータ３２にて駆動するこ
とにより、クロスレール６に沿い左右に移動する
ことができる。搬送台２４には上下移動台２５が
シリンダ（図示せず）の作動にて上下移動自在に
設けられる。上下移動台２５には左右移動台２６
がガイドバー３４に案内されてシリンダ３５の作
動にて左右移動自在に設けられる。更に上下移動
台２５には工具交換腕を構成する横アーム２８が
アーム進退用シリンダ３６及びアーム旋回用シリ
ンダ３７の作動により進退及び旋回自在に装着さ
れ、また横アーム２８とともに工具交換腕を構成
する立アーム２９もアーム進退用シリンダ３８及
びアーム旋回用シリンダ３９の作動により進退及
び旋回自在に装着される。一方左右移動台２６に
は前記したツールポツト２７が水平軸線回りに旋
回自在に取付けられてレデイステーシヨンをな
し、左右移動台２６に回動軸40回りにトラニオン
形式にて支持されたシリンダ４１のロツド４２が
伸縮作動をすることにより、ツールポツト２７は
前記横アーム２８に対応する横位置Ｃ（第２図鎖
線）と、前記立アーム２９及びシングルアーム１
８に対応する立位置Ｄ（第２図実線）とをとり得
る。尚ツールポツト２７に装入されたツールが不
用意に脱落しないようにするには、ツールポツト
２７に於いてツールのプルスタツドに対してばね
力により付勢されたロツドの先端を押圧する構造
としても良いが、ツールポツト２７が上記の如く
横位置Ｃと立位置Ｄとの間で回動する際ツールが
遠心力にて抜け出す傾向にあることに鑑み、ツー
ルの脱落をより確実に防止するには、ツールロツ
ク用のシリンダ４３のロツド４４に取付けた扇形
のカツプリング４５に押圧用のロツド４６を摺接
せしめて、ロツド４４を伸長作動させることによ
り、ロツド４６をツールのプルスタツドに所定圧
にて圧接する構造をとることができる。

ツールキヤリア２０は、上記に説明した構造を
具備することにより、搬送台２４がクロスレール
６に沿いエレベータ１９に接近した位置に左行し
且つ左右移動台２６が上下移動台２５に対し左行
した位置にあるツールマガジン側ツール受け渡し
位置Ｅ（第１図）と、上下移動台２５が横アーム
２８又は立アーム２９を横主軸１２又は立主軸１
３に同位相ならしめる如く下行した位置にあり且
つ搬送台２４がクロスレール６に沿い主軸ヘツド
７に接近した位置に右行した主軸ヘツド側ツール
受け渡し位置Ｆ（第３図鎖線）とをとり得るが、
ツールキヤリア２０は更に前記ツールマガジン側
ツール受け渡し位置Ｅから前記主軸ヘツド側ツー
ル受け渡し位置Ｆに至る経路の途中に於いて主軸
による加工動作が終了する迄ワークとの干渉を避
けながら待機するための待機位置Ｇ（第３図実線）
をとることに本発明の重大な特徴がある。そこで
待機位置Ｇには、主軸ヘツド７が加工手順に従い
クロスレール６に沿つて左右に移動するに連れて
左右に移動する追従性を有する必要があり、しか
も主軸ヘツド７の仕様及び作動範囲や対象となる
各種ワークＷの形状、寸法、加工位置等に応じて
定まるべきツールキヤリア２０又はツールキヤリ
ア２０に保持されるツールＴとワークＷとが干渉
する虞がある空間の外域に於いて、ツールマガジ
ン側ツール受け渡し位置Ｅから主軸ヘツド側ツー
ル受け渡し位置Ｆに至る経路上の主軸ヘツド側ツ
ール受け渡し位置Ｆに可及的に近い位置にあるこ
とが望ましい。

而して第５図はツールキヤリア２０が待機位置
Ｇとして上記の如き主軸ヘツド７に対する相対位
置関係を維持しながら主軸ヘツド７に追従するよ
う移動するためにとる構成の１例を示す回路図で
ある。同図中主軸ヘツド７にはツールキヤリア２
０の追従距離設定用の押圧手段であるシリンダ４
７がシリンダ４７とともに押圧手段を構成するそ
のピストンロツド４８をツールキヤリア２０に向
ける如く取付けられ、該シリンダ４７には第１の
切換手段である電磁切換弁４９を介して圧力源５
０により作動用空気が送られる。電磁切換弁４９
はＨ位置及びＩ位置をとり得る構造であつて、門
形工作機械１の前記制御装置１６により次の様に
制御される。即ち、制御装置１６は、主軸ヘツド
７による加工動作が終了すると主軸ヘツド側ツー
ル受け渡し指令５２を発し、主軸ヘツド７による
加工動作が行なわれている間は主軸ヘツド側ツー
ル受け渡し指令５２を解除すべき指令を発する。
制御装置１６から主軸ヘツド側ツール受け渡し指
令５２が発せられると、ソレノイド５３が付勢さ
れ、電磁切換弁４９がソレノイド５３の作用によ
りＩ位置をとり、従つてシリンダ４７のピストン
ロツド４８は第５図に鎖線で示す如く縮小状態Ｋ
となる。この場合主軸ヘツド側ツール受け渡し指
令５２によりソレノイド５３が付勢される他に、
主軸の回転を停止する動作と、横主軸１２又は立
主軸１３と横アーム２８又は立アーム２９との高
さ位置関係を一致させるべくツールキヤリア２０
の搬送台２４に対して上下移動台２５を所定距離
だけ下降させる動作と、横主軸１２又は立主軸１
３と横アーム２８又は立アーム２９との間でツー
ルの受け渡しを行なう一連の動作を行なう。また
制御装置１６から主軸ヘツド側ツール受け渡し指
令５２を解除すべき指令が発せられると、ソレノ
イド５３が消勢され、電磁切換弁４９がスプリン
グ５４の作用によりＨ位置に復し、従つてシリン
ダ４７のピストンロツド４８は第５図の実線で示
す伸長状態Ｊとなる。ピストンロツド４８が伸長
状態Ｊから縮小状態Ｋに至る変位量Ｌは、ツール
キヤリア２０が待機位置Ｇから主軸ヘツド側ツー
ル受け渡し位置Ｆに至る間にクロスレール６の方
向即ち左右方向に移動するべき量に等しい。尚５
５，５６はシリンダ４７の作動速度を調整するた
め電磁切換弁４９の排気側に接続された可変絞り
弁である。

一方、第５図中ツールキヤリア２０には前記回
転モータ３２が取付けられ、回転モータ３２には
第２の切換手段であるトレーサ弁５７を介して圧
力源５８の作動により作動油が送られる。回転モ
ータ３２は、作動油が管路６０から該回転モータ
３２に供給され管路６１に排出されるときツール
キヤリア２０をクロスレール６に沿い右に、即ち
主軸ヘツド側ツール受け渡し位置Ｆに近づく向き
に移動せしめるよう駆動し、また作動油が管路６
１から該回転モータ３２に供給され管路６０に排
出されるときツールキヤリア２０をクロスレール
６に沿い左に、即ちツールマガジン側ツール受け
渡し位置Ｅに近づく向きに移動せしめるよう駆動
する。トレーサ弁５７は、ツールキヤリア２０に
固定的に取付けられてＭ、Ｎ、Ｐの各作動位置を
とる電気油圧式サーボ弁を、前記シリンダ４７の
ピストンロツド４８の先端に向けて突出する如く
該トレーサ弁５７に取付けられた突当て棒６２
と、スプリング６３及びソレノイド６４の作用に
より切換える構造である。即ち突当て棒６２が前
記シリンダ４７のピストンロツド４８の先端に当
接して押し込まれるとトレーサ弁５７は作動位置
がＭ位置からＮ位置、Ｐ位置に順次切換えられる
傾向にあり、ソレノイド６４が付勢されるとトレ
ーサ弁５７はＰ位置に切換えられ、ソレノイド６
４が付勢されていないときトレーサ弁５７は突当
て棒６２の押し込み状態が許容する範囲でスプリ
ング６３の付勢力によりＰ位置からＮ位置、Ｍ位
置に順次切換えられる傾向にある。なお、突当て
棒６２の突出長は、ツールキヤリア２０が主軸ヘ
ツド７に対する待機位置Ｇをとり且つシリンダ４
７のピストンロツド４８が伸長状態Ｊをとると
き、突当て棒６２がシリンダ４７のピストンロツ
ド４８により押し込まれてトレーサ弁５７がＮ位
置をとるような長さになつている。

回転モータ３２は、トレーサ弁５７がＭ位置を
とるとき、作動油が管路６０から該回転モータ３
２に供給され管路６１に排出される向きに流れる
から、ツールキヤリア２０をクロスレール６に沿
い主軸ヘツド側ツール受け渡し位置Ｆに近づく向
きに移動せしめるよう駆動する状態となる。また
回転モータ３２は、トレーサ弁５７がＰ位置をと
るとき、作動油が管路６１から該回転モータ３２
に供給され管路６０に排出される向きに流れるか
ら、ツールキヤリア２０をクロスレール６に沿い
ツールマガジン側ツール受け渡し位置Ｅに近づく
向きに移動せしめるように駆動する状態となる。
更に回転モータ３２は、トレーサ弁５７がＮ位置
をとるとき、作動油が該回転モータ３２に流れな
いから、主軸ヘツド側ツール受け渡し位置Ｆとツ
ールマガジン側ツール受け渡し位置Ｅとの間での
ツールキヤリアの移動を停止する状態となる。な
お６５はトレーサ弁５７がＰ位置をとるときトレ
ーサ弁５７からの戻り管路となる管路６６の途中
に設けられたデセラレーシヨン弁を全体的に示
す。デセラレーシヨン弁６５はローラ６７により
制御される切換弁６８と、可変絞り弁６９と、逆
止弁７０とからなり、ツールキヤリア２０がクロ
スレール６に沿つてツールマガジン側ツール受け
渡し位置Ｅに近づく向きに移動する動作の最終段
階に於いて、ローラ６７が、クロスレール６に対
する所定位置に取付けられたドツグ７１に係合す
ることにより、切換弁６８が切換わつて可変絞り
弁６９の絞り作用でツールキヤリア２０の移動が
減速される。また７２は油圧ポンプ５８からトレ
ーサ弁５７に至る管路７３の分岐管７４に設けた
アンロード付きの源圧弁である。

トレーサ弁５７は門形工作機械１の制御装置１
６により次の様に制御される。即ち、制御装置１
６からツールマガジン側ツール受け渡し指令７５
が発せられると、ソレノイド６４が付勢され、ト
レーサ弁５７がソレノイド６４の作用によりＰ位
置をとり、従つてツールキヤリア２０はクロスレ
ール６に沿いツールマガジン側ツール受け渡し位
置Ｅに近づく向きに移動する。またツールキヤリ
ア２０がツールマガジン側ツール受け渡し位置Ｅ
にあるときツールマガジン側ツール受け渡し指令
７５を解除すべき指令が発せられると、ソレノイ
ド６４が消勢され、トレーサ弁５７がスプリング
６３の作用によりＭ位置をとり、従つて、ツール
キヤリア２０はクロスレール６に沿い主軸ヘツド
側ツール受け渡し位置Ｆに近づく向きに移動する
が、主軸ヘツド７による下降動作が終了しないう
ちは主軸ヘツド側ツール受け渡し指令５２が解除
された状態にあるのでシリンダ４７のピストンロ
ツド４８は前述の如く伸長状態Ｊにあり、従つ
て、主軸ヘツド側ツール受け渡し位置Ｆに近づく
向きに移動するツールキヤリア２０は、突当て棒
６２が伸長状態Ｊのピストンロツド４８の先端に
当接して所定寸法だけ押し込まれトレーサ弁５７
がＮ位置をとることにより、クロスレール６に沿
う移動を停止する。ツールキヤリア２０がこのよ
うにして停止した位置が、主軸ヘツド７に対する
待機位置Ｇである。主軸ヘツド７による加工動作
が終了しないうちに、主軸ヘツド７がクロスレー
ル６に沿つて右に即ちツールキヤリア２０から離
れる向きに移動する動作を行なうと、ピストンロ
ツド４８が突当て棒６２から一時に遠去かる向き
に移動するから、トレーサ弁５７がＭ位置をと
り、従つてツールキヤリア２０が回転モータ３２
によりクロスレール６に沿つて主軸ヘツド７に近
付く向きに駆動され、ツールキヤリア２０が主軸
ヘツド７に対する待機位置Ｇに至ると、トレーサ
弁５７がＮ位置に戻ることによりクロスレール６
に沿うツールキヤリア２０の移動が停止する。ま
た主軸ヘツド７による加工動作が終了しなういう
ちに、上記とは反対に主軸ヘツド７がクロスレー
ル６に沿つて左に即ちツールキヤリア２０に近付
く向きに移動する動作を行なうと、ピストンロツ
ド４８が突当て棒６２を更に押込むから、トレー
サ弁５７がＰ位置をとり、従つてツールキヤリア
２０が回転モータ３２によりクロスレール６に沿
つて主軸ヘツド７から遠去かる向きに駆動され、
ツールキヤリア２０が主軸ヘツド７に対する待機
位置Ｇに至ると、トレーサ弁５７がＮ位置に戻る
ことによりクロスレール６に沿うツールキヤリア
２０の移動が停止する。このようにしてツールキ
ヤリア２０は、主軸ヘツド７による加工動作の終
了するまで主軸ヘツド７が移動しても主軸ヘツド
７に対する待機位置Ｇを維持することができる。
次いで主軸ヘツド７による加工動作が終了した後
制御装置１６から主軸ヘツド側ツール受け渡し指
令５２が発せられると、シリンダ４７のピストン
ロツド４８は前述の如く縮小状態Ｋになるので、
トレーサ弁５７がＭ位置をとり、従つてツールキ
ヤリア２０が回転モータ３２によりクロスレール
６に沿つて主軸ヘツド７に近付く向きに駆動さ
れ、突当て棒６２がピストンロツド４８にて所定
寸法だけ押し込まれトレーサ弁５７がＮ位置をと
ることにより、ツールキヤリア２０はクロスレー
ル６に沿う移動を停止する。ツールキヤリア２０
がこのようにして停止した位置が主軸ヘツドツー
ル受け渡し位置Ｆである。

次に上述した自動工具交換装置２によりツール
Ｔの交換をする手順を説明する。主軸ヘツド７が
ツール交換を終えた時点から説明を始めると、制
御装置１６からツールマガジン側ツール受け渡し
指令７５が発せられ、故にツールキヤリア２０
は、クロスレール６に沿いツールマガジン側ツー
ル受け渡し位置Ｅに近づく向きに移動し、デセラ
レーシヨン弁６５の作用で減速されながら、図示
しない位置決め手段によりツールマガジン側ツー
ル受け渡し位置Ｅに到着して停止する。ツールキ
ヤリア２０がこの様に移動動作をしている間にワ
ーク等との干渉を生ずる虞がない領域に出ると、
主軸ヘツド７とワークとの相対的位置決め動作を
経て、主軸ヘツド７が加工動作を開始する。ツー
ルキヤリア２０が横アーム２８又は立アーム２９
にて横主軸１２又は立主軸１３から受け取つた使
用済みのツールは、ツールキヤリア２０が上記の
如くツールマガジン側ツール受け渡し位置Ｅに向
けて移動動作をしている間に、横位置Ｃ又は立位
置Ｄをとるツールポツト２７に渡される。尚ツー
ルポツト２７は、横位置Ｃにて斯様にしてツール
を受け取つた場合は、ツールキヤリア２０がツー
ルマガジン側ツール受け渡し位置Ｅに到着するま
でに立位置Ｄをとる様に回動される。一方エレベ
ータ１９のシングルアーム１８はツールを保持し
ない状態で既に位置Ｂ迄上昇している。そこで上
記の如くツールマガジン側ツール受け渡し位置Ｅ
に到着したツールキヤリア２０は、ツールポツト
２７にて保持するツールを位置Ｂのシングルアー
ム１８に渡す。シングルアーム１８はこのツール
を保持した状態で位置Ａまで下降して、該ツール
をツールマガジン１７の所定番地であるツールポ
ツト２２に戻し又はツールマガジン１７の空いて
いるツールポツト２２に戻してこれに所定番地を
付する。その後主軸ヘツド７に於いて次の加工に
使用するべきツールを収納するツールポツト２２
が呼出され、シングルアーム１８はツールポツト
２２からツールを受け取つて、このツールを保持
した状態で位置Ｂまで上昇し、ツールマガジン側
ツール受け渡し位置Ｅに停止しているツールキヤ
リア２０のツールポツト２７に該ツールを渡す。
ツールキヤリア２０が斯様にしてツールを受け取
ると、制御装置１６からツールマガジン側ツール
受け渡し指令７５を解除する指令が発せられ、故
にツールキヤリア２０は、クロスレール６に沿い
主軸ヘツド側ツール受け渡し位置Ｆに近づく向き
に移動し、主軸ヘツド７による加工動作が終了す
るまで待機位置Ｇにて待機する。ツールキヤリア
２０がツールポツト２７にてシングルアーム１８
から受け取つた次に使用すべきツールは、ツール
キヤリア２０が上記の如く主軸ヘツド側ツール受
け渡し位置Ｆに向けて移動動作をしている間に、
立アーム２９に渡され又はツールポツト２７が横
位置Ｃに回動した後横アーム２８に渡される。ま
たツールキヤリア２０が待機位置にある間に、主
軸ヘツド７が加工の必要上クロスレール６に沿つ
てその位置を移動するときは、ツールキヤリア２
０も第５図に基づいて説明した如く主軸ヘツド７
の移動に追従しながらクロスレール６に沿つて移
動し、故にツールキヤリア２０は常に主軸ヘツド
７に対する待機位置Ｇを維持する。然る後主軸ヘ
ツド７による加工動作が終了すると、制御装置１
６から主軸ヘツド側ツール受け渡し指令５２が発
せられ、故にツールキヤリア２０はクロスレール
６に沿つて主軸ヘツド側ツール受け渡し位置Ｆに
移動して該位置Ｆで停止する。斯様にツールキヤ
リア２０が主軸ヘツド側ツール受け渡し位置Ｆに
ある状態に於いて、横アーム２８又は立アーム２
９が横主軸１２又は立主軸１３に装着されている
ツールを掴持して後、横アーム２８又は立アーム
２９が伸長動作と180度旋回動作と縮小動作とを
順次行なうことにより、次に使用すべきツールを
横主軸１２又は立主軸１３が保持し且つ既に使用
の済んだツールを横アーム２８又は立アーム２９
が保持することとなる。次いで制御装置１６から
ツールマガジン側ツール受け渡し指令７５が発せ
られ、一方主軸ヘツド側受け渡し指令５２を解除
すべき指令が発せられると共に主軸ヘツド７が新
たに装着されたツールによる加工動作を開始す
る。以後上記と同様の手段を繰り返す如く制御装
置１６にて制御を行なうことにより、自動的にツ
ールを交換しながら横主軸１２及び立主軸１３を
使いわけて連続的な加工動作によりワークＷの五
面加工を行なうことができる。然かもツール交換
後主軸ヘツド７に於いて加工動作を行なう間ツー
ルキヤリア２０が主軸ヘツド７で次に使用すべき
ツールを保持した状態で待機位置をとりながら主
軸ヘツド７の移動に追従することができ、前のツ
ール交換後ツールキヤリア２０が斯様に待機位置
をとるまでに行なわれるべき諸動作は通例の場合
主軸ヘツド７に於いて加工動作を行なつている間
に終了するから、この加工動作が終つた後次の加
工動作を開始するまでに工具交換動作に要する時
間は、主軸ヘツド７に於いて加工動作が終つた後
ツールキヤリア２０が待機位置Ｇから主軸ヘツド
側ツール受け渡し位置Ｆに移動しまたツールキヤ
リア２０が主軸ヘツド７との間でツールの受け渡
しを行なうに要する時間で足りる。特に待機位置
Ｇをワークの形状、大きさその他の条件に応じツ
ールキヤリア２０がワークと干渉しない範囲で可
及的に主軸ヘツド側ツール受け渡し位置Ｆに近い
位置とすることができるから、上記の主軸ヘツド
７に於いて加工動作が終わつた後ツールキヤリア
２０が待機位置Ｇから主軸ヘツド側ツール受け渡
し位置Ｆに移動するに要する時間も可及的に短時
間とすることができる。また待機位置Ｇはワーク
の大きさや主軸ヘツド７の形状などに応じてツー
ルキヤリア２０を主軸ヘツド７に対する干渉の虞
のない相対位置に定めるべき位置とすることがで
きるから、大型のワークを加工する工作機械に本
発明を適用してツールキヤリア２０がワークと干
渉することなく安全に、ツールの交換に要する時
間を短縮することが可能である。

以上本発明をその実施例に基づいて説明した
が、本発明の構成要素中若干のものについて実施
例との対応関係を説明すれば、ツール受け渡し時
切換手段は、図示の実施例に於いてはソレノイド
６４を具備するトレーサ弁５７と、該トレーサ弁
５７の突当て棒６２に当接すべきピストンロツド
４８を具備するシリンダ４７と、該ピストンロツ
ド４８を縮小させる電磁切換弁４９及び圧力源５
０である。また待機時追従手段は、図示の実施例
に於いてはＭ、Ｎ、Ｐの３位置を突当て棒６２と
スプリング６３との作用で切換えるトレーサ弁５
７である。而して本発明は特許請求の範囲に記載
されたツールキヤリアや駆動手段と、ツール受け
渡し時切換手段と待機時追従手段との組合わせに
より主軸ヘツドに於ける加工動作中にツールキヤ
リアが主軸と干渉しない待機位置をとりながら主
軸ヘツドに追従しうる点に特徴があり、この特徴
を失わない範囲で、上記実施に例示された具体的
構成に限定されることなく種々変更しうるもので
ある。

以上詳細に説明した様に本発明はツールの交換
による加工時間の遅れを短縮して生産性の向上を
図るとともに、工具交換腕と主軸ヘツドとを別動
式に構成し、両者を離れた待機位置で待機させる
ことにより、特に大型ワークの加工中でも工具交
換腕がワークに干渉することが全くなくなつたの
で、大型ワークを対象とする工作機械の自動工具
交換装置にも適用可能な頗る利用効果の高い発明
である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を表わし、第１図は本発
明に係る自動工具交換装置を装備した門形工作機
械を示す正面図、第２図はツールキヤリア付近を
表わす左側面図、第３図は部分正面図、第４図は
部分平面図、第５図は回路図、第６図は自動工具
交換装置の各部の動作方向を示す斜視図である。 １……門形工作機械、２……自動工具交換装
置、７……主軸ヘツド、１６……制御装置、１７
……ツールマガジン、２０……ツールキヤリア、
３２……回転モータ（駆動手段）、４７……シリ
ンダ、４８……ピストンロツド（押圧手段）、４
９……電磁切換弁（第１の切換手段）、５０……
圧力源、５２……主軸ヘツド側ツール受け渡し指
令、５３……ソレノイド、５７……トレーサ弁
（第２の切換手段）、６２……突当て棒、６３……
スプリング、６４……ソレノイド、７５……ツー
ルマガジン側ツール受け渡し指令、Ｅ……ツール
マガジン側ツール受け渡し位置、Ｆ……主軸ヘツ
ド側ツール受け渡し位置、Ｇ……待機位置、Ｔ…
…ツール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ マシニングセンタにおいて垂直なコラムに水
   平方向に跨がつて配設されたクロスレールと、工
   具を保持し加工作業を行う主軸を有し前記クロス
   レール上に水平方向移動自在に設けられた主軸ヘ
   ツドと、前記クロスレール上に前記主軸ヘツド側
   と工具マガジン側との間を水平方向移動自在に設
   けられ工具交換可能な主軸ヘツド近接位置又は前
   記主軸ヘツドより所定距離離れた工具交換の待機
   位置に停止可能なツールキヤリアと、該シールキ
   ヤリアに設けられ使用予定工具と主軸の使用済工
   具とを交換する工具交換腕と、前記ツールキヤリ
   アを駆動する駆動手段と、前記主軸ヘツドに設け
   られ流体圧により前記ツールキヤリア方向に出没
   自在な押圧手段と、前記主軸ヘツドに設けられ前
   記押圧手段の出没動作の切換えを行う第１の切換
   手段と、前記ツールキヤリアに設けられ該ツール
   キヤリアが前記クロスレール上を移動して前記主
   軸ヘツドの押圧手段に当接するとき該当接により
   前記駆動手段の駆動方向を変える第２の切換手段
   と、前記第１の切換手段および第２の切換手段を
   切換制御する制御装置とからなり、前記第１の切
   換手段により押圧手段がツールキヤリア側へ出た
   とき該押圧手段に前記ツールキヤリアが当接し第
   ２の切換手段により駆動手段が制御されツールキ
   ヤリアが主軸ヘツドに追従して水平方向移動をな
   すように構成したことを特徴とする自動工具交換
   装置。