JPH0561065B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は工作機械における工具交換装置に関
し、一層詳細にはトランスフア装置に沿つて並設
された複数台の工作機械の各加工主軸に装着され
た工具をワークの種類、加工工程の変更、あるい
は工具の疲労状態等に応じ自動的に交換すること
を可能にした工具交換装置に関する。

治具パレツトに装着されたワークを加工作業位
置まで搬送するトランスフア装置に沿つて取り付
けられ、前記ワークの加工を行う工作機械には、
その加工主軸にワークの種類、または、加工工程
に応じた工具が装着されており、当該ワークはこ
の工具によつて加工される。

ところで、この種の工作機械により加工される
ワークは、近年、その種類、加工工程等が多様化
してきている。従つて、従来のように単一種類の
ワーク、または、加工工程によつてワークを大量
に生産する要請は減少傾向にある。このように、
ワークの種類、加工工程の多様化に応えるために
は前記工作機械の加工工具を交換可能に構成して
おけばよい。そのため、この種の工作機械には、
加工主軸に装着された工具をワークの種類、加工
工程等に応じて取り外し、新しい工具と交換する
工具交換機構が取り付けられている。

然しながら、例えば、治具パレツトに装着され
たワークを搬送するためのトランスフア装置に沿
つて複数台の工作機械を並設し、これらの工作機
械によつてワークに連続的に所定の加工工程を施
す場合、前記工具交換機構は夫々の工作機械毎に
取り付けられているため、工具交換機構を含む各
工作機械が大型化し、また、相当なスペースを占
有するため、狭小な工場内の空間を有効に活用出
来ない等の難点を露呈していた。また、夫々の工
作機械毎に工具交換機構を取り付けることは、相
当な経済的負担を増加させ、従つて、それが製品
コストの上昇に直結するという不都合となつて顕
れる。また、工具交換機構を介して夫々の工作機
械に対して加工工具の交換を行う際、各工作機械
毎に交換を行うために相当な手間を要するだけで
なく、工作機械の移動率が低下し、トランスフア
装置を利用した大量生産の利点を阻害する虞れが
あつた。

本発明は前記の種々の不都合を克服するために
なされたものであつて、トランスフア装置に対
し、移動自在に工具交換機構を配設し、この工具
交換機構は夫々の工作機械の交換用工具を有し、
必要に応じて各工作機械まで自走して加工工具の
交換を行うよう構成することにより、多大な場所
を占有することがなく、装置全体としても廉価
で、しかも、工具交換機構と工作機械との間の工
具装着等を簡単且つ効率的に行うことが出来ると
共に、多種類のワーク、または、複数の加工工程
を有するワークの加工を効率的に行うことを可能
とする工作機械における工具交換装置を提供する
ことを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、複数
台連設され、工具が着脱自在に装着される加工主
軸によりワークの加工を行う工作機械において、 工具を着脱自在に保持する第１および第２工具
チヤツク部と、前記第１および第２工具チヤツク
部の位置を交換する位置交換手段とを有する工具
交換機構と、 前記工具交換機構が連設され、工具を着脱自在
に保持する複数の第３工具チヤツク部と、前記第
３工具チヤツク部を前記第１または第２工具チヤ
ツク部に対応する部位に移動させる移動手段と、
前記第１または第２工具チヤツク部を前記第３工
具チヤツク部または前記加工主軸に対して変位さ
せる変位手段とを有する工具供給機構と、 前記各工作機械間に配設され且つ前記工具交換
機構および前記工具供給機構を支持する支持手段
と、前記工具交換機構および前記工具供給機構を
前記支持手段に沿つて走行させる駆動手段とを有
する走行機構と、 を具備し、前記工具交換機構および前記工具供給
機構を所望の工作機械に対応して位置決めし、工
具の交換を行うことを特徴とする。

次に本発明に係る多工作機械における工具交換
装置について好適な実施例を挙げ、添付の図面を
参照しながら以下詳細に説明する。

第１図および第２図において、参照符号１０は
本発明に係る工具交換装置が装着され且つ複数本
の加工主軸によつて同時に多数のワークの加工を
行う多軸工作機械を示し、この場合、この工作機
械１０は、２台の多軸工作機構１２Ａ，１２Ｂを
含む。実質的には多数の加工工程を夫々分担して
時系列的に行うために多軸工作機械１０は同一直
線上に複数組配設され、夫々の多軸工作機械１０
の間には一対のガイドレール２５，２５とその中
間部分に治具パレツトをワークと共に次段の工作
工程に移送すべく、トランスフアバー２１が延在
している。なお、多軸工作機械１２Ａ，１２Ｂは
互いに対向して共通のベツド１４上に載置され、
これらの多軸工作機構１２Ａ，１２Ｂの互いに離
間する中間部には治具ベース１６が設けられ、こ
の治具ベース１６上に載置された治具パレツト１
８にはワーク２０ａ乃至２０ｆが取着される。そ
して、この多軸工作機械において所定の加工工程
が完了したワークは、次いでトランスフアバー２
１によつて治具パレツト１８と共にガイドレール
２５上を次段の工作機械側へと搬送される。

多軸工作機構１２Ａは、加工主軸装置２２Ａ
と、移動テーブル２４Ａと、工具交換機構２６Ａ
および工具供給機構２８Ａからなる工具交換装置
２９Ａとから構成される。そして、工具供給機構
２８Ａは加工主軸装置２２Ａ上に配設された支持
台３１Ａに移動可能に支持される。なお、多軸工
作機構１２Ｂは前記機構１２Ａと同一の構造で且
つ対称的に配設されるものであるために、参照符
号にＢを付してその詳しい説明を省略し、以下多
軸工作機構１２Ａについて説明する。

そこで、この場合、加工主軸装置２２Ａは治具
ベース１６上の６個のワーク２０ａ乃至２０ｆに
沿つて並設された６基の加工主軸３０ａ乃至３０
ｆと、これらの加工主軸３０ａ乃至３０ｆを駆動
するための主軸駆動用モータ３２Ａを含み、各加
工主軸３０ａ乃至３０ｆにはワーク２０ａ乃至２
０ｆの加工工程に応じた回転工具３４ａ乃至３４
ｆが取り付けられた工具ホルダ３６ａ乃至３６ｆ
が着脱自在に装着されている。この加工主軸装置
２２Ａは移動テーブル２４Ａ上のガイドレール２
３ａに沿つてＸ方向に変位自在であり、一方、前
記移動テーブル２４Ａはベツド１４上のガイドレ
ール２３ｂに沿つてＺ方向に変位自在である。す
なわち、前記移動テーブル２４Ａはサーボモータ
３８Ａの回転駆動軸に連結するボールねじ３９Ａ
によつてガイドレール２３ｂに沿いワーク２０ａ
乃至２０ｆの方向に進退移動し、加工主軸装置２
２Ａはサーボモータ４０Ａによりガイドレール２
３ａに沿つてワーク２０ａ乃至２０ｆの連設方向
に沿つて移動可能である。

工具交換機構２６Ａは加工主軸装置２２Ａの上
方に配設されており、他方の多軸工作機構１２Ｂ
に対向し、且つ各加工主軸３０ａ乃至３０ｆの上
方の対応した位置には、夫々上下両端に工具ホル
ダ３６ａ乃至３６ｆを把持するチヤツク４２ａ乃
至４２ｆ（第１工具チヤツク部）、４３ａ乃至４３
ｆ（第２工具チヤツク部）を有する６基のアーム
４４ａ乃至４４ｆが並設される。これらのアーム
４４ａ乃至４４ｆは連結部材４６Ａによつて回動
軸４８Ａに連結され、前記回動軸４８Ａはアーム
回動用モータ５０Ａ（変位交換手段）によつて第
１図に示す矢印Ａ方向に180°旋回されるように構
成されている。

次に、工具供給機構２８Ａは加工主軸３０ａ乃
至３０ｆの連設方向に沿つて配設された支持台３
１Ａ（支持手段）上に移動自在に支承される。こ
の支持台３１Ａは、第３図に示すように、並設さ
れた４台の多軸工作機械１０Ａ乃至１０Ｄ間の上
方に配設されており、その両端部は脚部４７ａ，
４７ｂによつて夫々支持されている。また、支持
台３１Ａにはその長手方向に沿つて支持台３１Ａ
を軽量化するための孔部３３Ａが複数個穿設され
ている。この場合、支持台３１Ａを各多軸工作機
械１０Ａ乃至１０Ｄの夫々の加工主軸装置２２Ａ
上に堅固に保持するため各多軸工作機械１０Ａ乃
至１０Ｄ間に脚部を配設しておくと好適である。
ここで、参照符号５４Ａは工具供給機構２８Ａを
構成するマガジンテーブルを示し、この矩形体状
のマガジンテーブル５４Ａの４つの側面５６ａ乃
至５６ｄには、夫々工具ホルダ把持用のチヤツク
５８ａ乃至５８ｆ（第３工具チヤツク部）を有す
る６基の工具保持具６０ａ乃至６０ｆが配設され
る。この場合、前記マガジンテーブル５４Ａは、
第５図に示すように、鉛直なテーブル回転軸６１
Ａに取り付けられたピニオン６３Ａと、このピニ
オン６３Ａに噛合するラツク６９Ａとによつてシ
リンダ６５Ａ（移動手段）の駆動作用下にテーブ
ル回転軸６１Ａの周囲を90°ずつ回動するように
構成される。この場合、図示しないインデツクス
装置がその回転角度の割り出し制御を行う。その
回動方向を第１図矢印Ｂで示す。

一方、支持台３１Ａ上には、その長手方向に沿
つて２本のガイドレール５１ａ，５１ｂとラツク
５２Ａが延設され、工具供給機構２８Ａのマガジ
ンテーブル５４Ａの下部に構成されたガイド部材
５３ａ，５３ｂが前記ガイドレール５１ａ，５１
ｂに夫々摺動自在に係合している。また、支持台
３１Ａ上のラツク５２Ａにはマガジンテーブル５
４Ａの内部に回転自在に軸支されたピニオン５５
Ａが噛合しており、このピニオン５５Ａはマガジ
ンテーブル５４Ａに設けられた自走用モータ５７
Ａ（駆動手段）の回転軸５９Ａに連結される。す
なわち、工具供給機構２８Ａは、走行機構を構成
する自走用モータ５７Ａから延在する回転軸５９
Ａの回転によつてラツク５２Ａに噛合したピニオ
ン５５Ａが回転し、支持台３１Ａのガイドレール
５１ａ，５１ｂに沿つて自走するように構成され
ている。その移動方向を第１図矢印Ｘにより示
す。

工具供給機構２８Ａと工具交換機構２６Ａとは
シリンダ軸６２Ａによつて連結されており、この
工具交換機構２６Ａは工具供給機構２８Ａと共に
支持台３１Ａに沿つて移動するように構成されて
いる。この場合、工具交換機構２６Ａはシリンダ
軸６２Ａにより第１図において矢印Ｙ方向に上下
移動自在である。すなわち、マガジンテーブル５
４Ａ内部には、第５図に示すように、シリンダ６
４Ａ（変位手段）が内装固定されており、このシ
リンダ６４Ａから突出するシリンダ軸６２Ａの下
端は工具交換機構２６Ａを構成するアーム回動用
モータ５０Ａの回動軸４８Ａを囲繞するように装
着した連結リング６６Ａに固定される。一方、前
記シリンダ６４Ａに平行にガイドレール６７Ａが
配設され、連結リング６６Ａはこのガイドレール
６７Ａに係合する。従つて、工具交換機構２６Ａ
はガイドレール６７Ａにガイドされた状態でシリ
ンダ６４Ａの駆動作用下に第５図の状態から距離
ａだけ下死点まで変位可能であり、一方、距離ｂ
だけ上死点までのその移動変位が確保される。

次に、前記工具交換機構２６Ａに装着されたチ
ヤツク４２ａ乃至４２ｆ，４３ａ乃至４３ｆとア
ーム４４ａ乃至４４ｆ、工具供給機構２８Ａに装
着されたチヤツク５８ａ乃至５８ｆ、および、工
具保持具６０ａ乃至６０ｆについて第６図並びに
第７図を参照しながら以下に説明する。

先ず、アーム４４ａ乃至４４ｆの上下両端部に
は２本の爪６８ａ，６８ｂが互いに対向して取り
付けられており、その一組の爪６８ａ，６８ｂに
よつてチヤツク４２ａ乃至４２ｆ、４３ａ乃至４
３ｆが構成される。そして、この爪６８ａ，６８
ｂの夫々の中央部は、第６図に示すように、アー
ムパネル７０ａ，７０ｂ間にあつてピン７２によ
つて軸支され、爪６８ａ，６８ｂの夫々の他端部
はアームパネル７０ａ，７０ｂ間において２本の
互いに回動自在なランク７４ａ，７４ｂにより連
結される。爪６８ａ，６８ｂはスプリング７６に
よつて常時閉状態となるように付勢されると共
に、リンク７４ａ，７４ｂによつて爪６８ａ，６
８ｂの離間距離を規制している。一方、爪６８
ａ，６８ｂの他端側間には、第７図ａ，ｂに示す
ように、チヤツク４２ａ乃至４２ｆ、４３ａ乃至
４３ｆに把持される工具ホルダ３６ａ乃至３６ｆ
の脱落を防止するための保持ロツク機構が設けら
れている。すなわち、爪６８ａ，６８ｂの他端側
間には互いに対向する突出片７８ａ，７８ｂが形
成されており、この突出片７８ａ，７８ｂ間には
ロツクピン８０が嵌挿されている。このロツクピ
ン８０のアームパネル７０ａ側の一端部には突出
片７８ａ，７８ｂ間よりも幅広でその側周面が他
端側に向けて傾斜した楔部８０ａが形成されてお
り、また、アームパネル７０ｂ側から突出した他
端には溝８０ｂが形成され、この溝８０ｂには円
板状の回転板８２が軸支されている。そして、こ
のロツクピン８０の楔部８０ａとアームパネル７
０ａに螺子止めされたキヤツプ８４との間にはス
プリング８６が介装され、前記スプリング８６に
よつて楔部８０ａが突出片７８ａ，７８ｂを互い
に離間するように押し開くと共に、回転板８２側
のロツクピン８０の端部がアームパネル７０ｂの
押え板８８を介して第５図に示すアーム回動用モ
ータ５０Ａ側に突出するように構成されている。

一方、加工主軸装置２２Ａの加工主軸３０ａ乃
至３０ｆの上部には、第５図に示すように、工具
交換機構２６Ａに指向して直立させた保持ロツク
機構解除用のカム部材９０ａ乃至９０ｆが取着さ
れる。なお、この場合、説明の便宜のためにカム
部材９０ｄを図示している。そこで、前記カム部
材９０ａ乃至９０ｆの上面前面には工具交換機構
２６Ａの背面側に向けて徐々に薄肉となるテーパ
部９１ａ乃至９１ｆが形成され、また、工具交換
機構２６Ａの上部に配置された工具供給機構２８
Ａ側にも同様にして保持ロツク解除用のカム部材
９２ａ乃至９２ｆが取り付けられる。この場合、
夫々のカム部材９２ａ乃至９２ｆはテーパ部９３
ａ乃至９３ｆを含む。このアーム４４ａ乃至４４
ｆの保持ロツク機構は工具交換機構２６Ａの上下
移動に伴い、ロツクピン８０の回転板８２がこれ
らカム部材９０ａ乃至９０ｆ、９２ａ乃至９２ｆ
のテーパ部９１ａ乃至９１ｆ、９３ａ乃至９３ｆ
に沿つて移動することによりロツクピン８０が押
圧され、この結果、楔部８０ａがスプリング８６
の弾発力に抗して変位し、従つて、この楔部８０
ａが突出片７８ａ，７８ｂとの係合を解くために
ロツク状態を解除するように構成されている。

次に、工具供給機構２８Ａ側の工具保持具６０
ａ乃至６０ｆは、アーム４４ａ乃至４４ｆの場合
と同じように、各側面５６ａ乃至５６ｄのチヤツ
ク５８ａ乃至５８ｆを構成する爪９４ａ，９４ｂ
の夫々の中央部がピン９６によつて保持具パネル
９８ａ，９８ｂに軸支され、爪９４ａ，９４ｂの
一方の端部には夫々回動自在なリンク１００ａ，
１００ｂが連結されている。この場合も説明の便
宜のために工具保持具６０ｄを図示する。なお、
前記リンク１００ａ，１００ｂの連結部にはロツ
ド１０４の下端部が係着されており、これらの各
構成要素によりトグル機構が構成されている。前
記ロツド１０４はケーシング１０６を介してその
上端部がベルクランク機構を構成するＬ字状のク
ランクアーム１０８の一端に軸支される。また、
ケーシング１０６内には、上端がケーシング１０
６の内壁に衝止され、且つ下端がロツド１０４に
設けられたフランジ１０７に衝止されるスプリン
グ１１０が内装される。ここで、リング１００
ａ，１００ｂおよびロツド１０４によつて構成さ
れるトグル機構は倍力機構とも称され、ロツド１
０４を前記フランジ１０７を介してこのスプリン
グ１１０の小さな弾発力で押し下げることによ
り、チヤツク５８ａ乃至５８ｆに大きな把持力を
生じさせることが可能である。このように、夫々
の工具保持具６０ａ乃至６０ｆに吸着されたクラ
ンクアーム１０８はその中間折曲部がマガジンテ
ーブル５４Ａの各側面５６ａ乃至５６ｄに第４図
に示すように軸支される。その中、各側面５６ａ
乃至５６ｄの中央部寄りのクランクアーム１０８
は第５図に示すようにその中間折曲部がマガジン
テーブル５４Ａの内部まで貫通された駆動軸１１
２ａ乃至１１２ｄによつて軸支され、前記各駆動
軸１１２ａ乃至１１２ｄは軸受１１４ａ乃至１１
４ｄによりベアリング等の滑動手段を介して支持
される。また、各工具保持具６０ａ乃至６０ｆの
夫々のクランクアーム１０８の他端は各側面５６
ａ乃至５６ｄの力伝達用のロツド１１６ａ乃至１
１６ｄに軸支されている。

一方、マガジンテーブル５４Ａ内に突出した
夫々の駆動軸１１２ａ乃至１１２ｄの端部には、
この駆動軸１１２ａ乃至１１２ｄと直交するよう
に連結されたアーム１１８が取着され、このアー
ム１１８の先端には回転軸を前記駆動軸１１２ａ
乃至１１２ｄと平行にした回転体１２０が取り付
けられる。前記マガジンテーブル５４Ａには、ま
た、シリンダ６４Ａに並設されるように、油圧シ
リンダ１２２Ａが内装固定されており、この油圧
シリンダ１２２Ａの上部からシリンダ軸１２４Ａ
が延在している。このシリンダ軸１２４Ａの上端
には張出側部１２６ａを有するキヤツプ１２６Ａ
が取着され、この張出側部１２６ａ上には、駆動
軸１１２に取り付けられた前記回転体１２０の一
つが当接される。そして、シリンダ軸１２４Ａが
上下動を行うと、前記回転体１２０が張出側部１
２６ａに追従し駆動軸１１２ａ乃至１１２ｄの１
本が回動され、ベルクランク機構およびトグル機
構を介して工具保持具６０ｄのチヤツク５８ｄが
開閉される。また、他の工具保持具６０ａ乃至６
０ｃ，６０ｅ，６０ｆも同様にロツド１１６ａ乃
至１１６ｄによつて夫々のチヤツク５８ａ乃至５
８ｃ，５８ｅ，５８ｆを一括して開閉する。

本発明に係る多軸工作機械における工具交換装
置は、基本的には以上のような構成されるもので
あり、次にその作用並びに効果について説明す
る。

加工に先立ち、ワーク２０ａ乃至２０ｆは、第
８図に示すように、治具ベース１６上の一対のパ
レツト１８ａ，１８ｂに夫々設けられたクランプ
部材１２８ａ，１２８ｂによつて固定される。こ
こで、このワーク２０ａ乃至２０ｆは、例えば、
ロツド１２９ａ乃至１２９ｆとそのキヤツプ１３
１ａ乃至１３１ｆからなるコンロツドであり、２
台の多軸工作機構１２Ａ，１２Ｂによりこれらに
結合用穴が加工形成されるものとする。クランプ
部材１２８ａ，１２８ｂに固定されたロツド１２
９ａ乃至１２９ｆ及びキヤツプ１３１ａ乃至１３
１ｆは、互いに対向する合わせ面が研削砥石等に
よつて研削加工された後、これら治具パレツト１
８ａ，１８ｂをガイドバー１３０に案内させた状
態で閉じることにより衝合される。ここで、治具
パレツト１８ａ，１８ｂは治具パレツト１８ｂに
内蔵されたロツク機構をその外面の操作部１３２
を介して動作させることにより互いに固定され
る。また、ロツド１２９ａ乃至１２９ｆとキヤツ
プ１３１ａ乃至１３１ｆとは治具パレツト１８
ａ，１８ｂに夫々設けられたカツプリング１３４
ａ，１３４ｂを係合することで正確に係合位置決
めされる。この場合、これらのロツド１２９ａ乃
至１２９とキヤツプ１３１ａ乃至１３１ｆとから
なるワーク２０ａ乃至２０ｆはトランスフア装置
によつて２台の多軸工作機構１２Ａ，１２Ｂ間に
搬送され、結合穴の加工が開始される。

以下、６組のワーク２０ａ乃至２０ｆが２台の
多軸工作機構１２Ａ，１２Ｂにより構成される４
台の多軸工作機械１０Ａ乃至１０Ｄによつて４つ
の加工工程で加工されるものとして説明する。例
えば、第１工程として座ぐりカツターによる座ぐ
り穴の穿設が第３図に示す多軸工作機械１０Ａに
よつて行われ、第２工程として段付ドリルによる
逃げ穴の形成が多軸工作機械１０Ｂによつて行わ
れ、第３工程としてドリルによる下穴の穿設が多
軸工作機械１０Ｃによつて行われ、第４工程とし
てリーマによる仕上げ加工が多軸工作機械１０Ｄ
によつて行われる。

夫々の多軸工作機械１０Ａ乃至１０Ｄの各加工
主軸３０ａ乃至３０ｆには、予め各加工工程に応
じた工具３４ａ乃至３４ｆが装着されているもの
とする。多軸工作機械１０Ａによつて座ぐり穴が
穿設された６組のワーク２０ａ乃至２０ｆはトラ
ンスフアバー２１によつてガイドレール２５上を
多軸工作機械１０Ｂに搬送され、逃げ穴が形成さ
れる。逃げ穴が形成されたワーク２０ａ乃至２０
ｆはトランスフアバー２１によつて多軸工作機械
１０Ｃに搬送され、次いで下穴が穿設される。下
穴が穿設されたワーク２０ａ乃至２０ｆは、さら
に、トランスフアバー２１によつて多軸工作機械
１０Ｄに搬送されて仕上げ加工が行われ、加工が
終了する。

一方、各多軸工作機械１０Ａ乃至１０Ｄに装着
された加工工具３４ａ乃至３４ｆを交換する工具
交換装置２９Ａ，２９Ｂは支持台３１Ａ，３１Ｂ
上の所定の位置にて待機している。そして、例え
ば、加工するワーク２０ａ乃至２０ｆの種類また
は加工工程が変更された場合、あるいは、各多軸
工作機械１０Ａ乃至１０Ｄにおける工具３４乃至
３４ｆの耐用期間が満了した場合等において、多
軸工作機械１０Ａ乃至１０Ｄ並びに工具交換装置
２９Ａ，２９Ｂに工具交換指令が発せられる。そ
こで、この工具交換装置２９Ａ，２９Ｂは所定の
多軸工作機械１０Ａ乃至１０Ｄにおける工具３４
ａ乃至３４ｆの交換を行う。すなわち、前記工具
交換指令に基づいて工具交換装置２９Ａ，２９Ｂ
の自走用モータ５７Ａが駆動され、回転軸５９Ａ
の回転によつて支持台３１Ａ，３１Ｂ上のラツク
５２Ａ，５２Ｂに噛合したピニオン５５Ａ，５５
Ｂが回転する。工具交換装置２９Ａ，２９Ｂはこ
のピニオン５５Ａ，５５Ｂの回転によつて支持台
３１Ａ，３１Ｂ上を自走し、工具交換を要する多
軸工作機械１０Ａ乃至１０Ｄ上の所定の位置に移
動する。ここで、予め、工具交換装置２９Ａ，２
９Ｂの工具供給機構２８Ａ，２８Ｂにおける各側
面５６ａ乃至５６ｄの各工具保持具６０ａ乃至６
０ｆには、交換すべき工具３４ａ乃至３４ｆを装
着した工具ホルダ３６ａ乃至３６ｆが保持されて
いる。

次に、工具交換装置２９Ａ，２９Ｂが加工主軸
装置２２Ａ，２２Ｂの所定の位置に到達して位置
決めされると、多軸工作機械１０Ａ乃至１０Ｄで
は、図示しないコントロール装置より「後退指
令」が発せられる。これによつて、加工主軸装置
２２Ａ，２２Ｂではサーボモータ３８Ａ，３８Ｂ
の駆動によつてボールねじ３９Ａを回転して、移
動テーブル２４Ａ，２４Ｂを変位させ、この結
果、移動テーブル２４Ａ，２４Ｂはワーク２０ａ
乃至２０ｆから互いに距離ｃだけ後退する。その
時の状態を第５図に示す。加工主軸装置２２Ａ，
２２Ｂが距離ｃだけ後退すると、工具交換機構２
６Ａ，２６Ｂに対してシリンダ６４Ａ，６４Ｂが
駆動され、この結果、工具交換機構２６Ａ，２６
Ｂはシリンダ軸６２Ａ，６２Ｂによつて距離ａだ
け下降する。この時、夫々のアーム４４ａ乃至４
４ｆの下方の空のチヤツク４３ａ乃至４３ｆも同
時に下降し、回転板８２は加工主軸３０ａ乃至３
０ｆに付設されたカム部材９０ａ乃至９０ｆのテ
ーパ部９１ａ乃至９１ｆに当接し、この結果、ロ
ツクピン８０がスプリング８６の弾発力に抗して
押圧される。このため、第７図ｂに示すように、
ロツクピン８０の楔部８０ａが爪６８ａ，６８ｂ
の突出片７８ａ，７８ｂ間より抜き取られて保持
ロツク機構が解除され、チヤツク４３ａ乃至４３
ｆが工具ホルダ３６ａ乃至３６ｆの把持部分４１
ａ乃至４１ｆにおいて拡開されることになる。一
方、各アーム４４ａ乃至４４ｆの上方のチヤツク
４２ａ乃至４２ｆは、後述するように、工具供給
機構２８Ａ，２８Ｂより受け取つた工具３４ａ乃
至３４ｆ、すなわち、ワーク２０ａ乃至２０ｆの
種類、加工工程等に応じた新しい工具３４ａ乃至
３４ｆが装着された工具ホルダ３６ａ乃至３６ｆ
を把持する。そして、このチヤツク４２ａ乃至４
２ｆの保持ロツク機構では、ロツクピン８０の楔
部８０ａがスプリング８６によつて爪６８ａ，６
８ｂの突出片７８ａ，７８ｂ間に押し込められロ
ツク状態が得られる。

前記のように、各アーム４４ａ乃至４４ｆがシ
リンダ６４Ａ，６４Ｂの作用下に連結リング６６
Ａ，６６Ｂを距離ａだけ下降して下死点に位置決
めされると、コントロール装置からの「下降端指
令」により加工主軸装置２２Ａ，２２Ｂがさらに
後退動作を行う。この際、回転板８２からカム部
材９０ａ乃至９０ｆが離間するため、チヤツク４
３ａ乃至４３ｆが工具ホルダ３６ａ乃至３６ｆを
把持するに至り（第７図ａ参照）、加工主軸３０
ａ乃至３０ｆより抜き取られる。次いで、各アー
ム４４ａ乃至４４ｆはアーム回動用モータ５０
Ａ，５０Ｂによつて180°旋回し、チヤツク４３ａ
乃至４３ｆに把持され加工作業の終了した工具ホ
ルダ３６ａ乃至３６ｆが工具供給機構２８Ａ，２
８Ｂ側へ移動する。そこで、チヤツク４２ａ乃至
４２ｆに把持された工具ホルダ３６ａ乃至３６ｆ
が加工主軸装置２２Ａ，２２Ｂ側へ移動する。こ
の時、上下の各チヤツク４２ａ乃至４２ｆ，４３
ａ乃至４３ｆの保持ロツク機構は回転板８２がい
ずれのカム部材９０ａ乃至９０ｆ、９２ａ乃至９
２ｆにも当接しない状態となつているため、ロツ
クピン８０の楔部８０ａが爪６８ａ，６８ｂの突
出片７８ａ，７８ｂ間に押し込められロツク状態
となる。この場合、各チヤツク４２ａ乃至４２
ｆ、４３ａ乃至４３ｆに把持された工具ホルダ３
６ａ乃至３６ｆはスプリング７６の弾発力および
ロツクピン８０の楔部８０ａの楔効果によつて強
固に把持され、アーム４４ａ乃至４４ｆの旋回に
よつて脱落する虞れはない。

次に、コントロール装置から「ターン指令」が
発せられると、加工主軸装置２２Ａ，２２Ｂは再
びワーク２０ａ乃至２０ｆ側へ前進し、チヤツク
４２ａ乃至４２ｆに把持された工具ホルダ３６ａ
乃至３６ｆが各加工主軸３０ａ乃至３０ｆに嵌入
装着される。この時、工具ホルダ３６ａ乃至３６
ｆを把持したチヤツク４２ａ乃至４２ｆの保持ロ
ツク機構は回転板８２がカム部材９０ａ乃板９０
ｆによつて押圧されることでそのロツクを解除さ
れる。工具ホルダ３６ａ乃至３６ｆの各加工主軸
３０ａ乃至３０ｆへの装着が完了すると、アーム
４４ａ乃至４４ｆはシリンダ軸６２Ａ，６２Ｂに
より再び距離ａだけ上昇し、原位置に復帰する。
このアーム４４ａ乃至４４ｆの原位置へ復帰に際
し、チヤツク４２ａ乃至４２ｆでは保持ロツク機
構のロツクが解除されているので、スプリング７
６のみの把持力に抗して工具ホルダ３６ａ乃至３
６ｆはこのチヤツク４２ａ乃至４２ｆから容易に
離脱可能である。

次いで、アーム４４ａ乃至４４ｆはシリンダ軸
６２Ａ，６２Ｂによつてさらに距離ｂだけ上昇す
る。その上方には工具供給機構２８Ａ，２８Ｂの
１つの側面５６ａ乃至５６ｄのいずれかに装着さ
れた工具保持具６０ａ乃至６０ｆが待機してい
る。この工具保持具６０ａ乃至６０ｆではチヤツ
ク５８ａ乃至５８ｆが空の状態となつており、工
具ホルダ３６ａ乃至３６ｆの工具３４ａ乃至３４
ｆ側の部分４５ａ乃至４５ｆを把持し得るように
位置決めされる。一方、他方の多軸工作機構１２
Ｂ側に面した側面５６ａ乃至５６ｄの工具保持具
６０ａ乃至６０ｆでは、アーム４４ａ乃至４４ｆ
の上昇と共に油圧シリンダ１２２Ａ，１２２Ｂの
シリンダ軸１２４Ａ，１２４Ｂが上昇して回転体
１２０を押し上げ、それに伴つてアーム１１８が
駆動軸１１２ａ乃至１１２ｄの１本を回動する。
この結果、第６図におけるクランクアーム１０８
が反時計方向に回動してロツド１１６ａ乃至１１
６ｄが移動すると共に、ロツド１０４がスプリン
グ１１０の力に抗するように上昇し、リンク１０
０ａ，１００ｂからなるトグル機構が解除されチ
ヤツク５８ａ乃至５８ｆが開状態となる。

そこで、アーム４４ａ乃至４４ｆ距離ｂだけ上
昇し上死点に達すると、アーム４４ａ乃至４４ｆ
のチヤツク４３ａ乃至４３ｆに把持された加工作
業の終了した工具ホルダ３６ａ乃至３６ｆ工具保
持具６０ａ乃至６０ｆのチヤツク５８ａ乃至５８
ｆの爪９４ａ，９４ｂ間に位置決めされる。この
時、アーム４４ａ乃至４４ｆのチヤツク４３ａ乃
至４３ｆに設けられた保持ロツク機構では、ロツ
クピン８０の回転板８２がマガジンテーブル５４
Ａ，５４Ｂに固定されたカム部材９２ａ乃至９２
ｄのテーパ部９３乃至９３ｆによつて押圧され、
そのロツクが解除され、工具ホルダ３６ａ乃至３
６ｆはチヤツク４３ａ乃至４３ｆより容易に離脱
され得る状態となる。

次に、シリンダ軸１２４Ａ，１２４Ｂが下降し
て各チヤツク５８ａ乃至５８ｆのトグル機構がス
プリング１１０の弾発力によつて動作し、工具ホ
ルダ３６ａ乃至３６ｆを強固に把持する。次い
で、アーム４４ａ乃至４４ｆは工具ホルダ３６ａ
乃至３６ｆを各工具保持具６０ａ乃至６０ｆに把
持させた状態で再び距離ｂだけ下降し、原位置に
復帰する。この間、加工主軸３０ａ乃至３０ｆに
装着された工具ホルダ３６ａ乃至３６ｆの工具３
４ａ乃至３４ｆはワーク２０ａ乃至２０ｆに所定
の加工を行う。

所定の多軸工作機械１０Ａ乃至１０Ｄで工具交
換作業を終了した工具交換装置２９Ａ，２９Ｂは
再び自走用モータ５７Ａ，５７Ｂの駆動によつて
支持台３１Ａ，３１Ｂ上を走行し、次の交換を必
要とする多軸工作機械１０Ａ乃至１０Ｄに向か
う。その走行の間、工具供給機構２８Ａ，２８Ｂ
はマガジンテーブル５４Ａ，５４Ｂがシリンダ６
５，６５Ｂによりラツク６９Ａ，６９Ｂ、およ
び、ピニオン６３Ａ，６３Ｂを介してテーブル回
転軸６１Ａ，６１Ｂの回りの所定角度旋回し、次
回の交換に要する工具３４ａ乃至３４ｆを把持し
た工具保持具６０ａ乃至６０ｆを所定の位置に位
置決めする。工具交換装置２９Ａ，２９Ｂが次の
交換を必要とする多軸工作機械１０Ａ乃至１０Ｄ
の加工主軸装置２２Ａ，２２Ｂの所定位置に到達
すると、工具交換装置２９Ａ，２９Ｂは再び上述
した手順で工具の交換を開始する。

工具交換が全て終了すると工具交換装置２９
Ａ，２９Ｂは原位置に復帰し、工具供給機構２８
Ａ，２８Ｂの工具保持具６０ａ乃至６０ｆに把持
される工具３４ａ乃至３４ｆが必要に応じて脱挿
され、新たな工具と交換される。

以上説明したように本発明によれば、複数の工
作機械の工具交換を１台の工具交換装置によつて
効率的に行うことが出来るため、経済上の負担が
大幅に削減されると共に、ワークの種類、加工工
程の変更等に応じて速やかに工具を交換すること
が可能であり、この結果、ワークの短時間且つ大
量の加工が可能となる。また、工具交換装置にお
ける工具の着脱は１個所で行うことが出来るた
め、その作業も迅速に行うことが可能となる。

しかも、トランスフア装置に並設される複数の
多軸工作機械に対し、工具交換装置は可及的に少
なくて済むために工場内の狭小な空間の有効活用
が一層促進され、且つ製品コストも一挙に削減可
能となる等種々の効果が得られる。

以上、本発明について好適な実施例を挙げて説
明したが、本発明は前期の実施例に限定されるも
のではなく、例えば、加工主軸、アーム等の数は
アームの回動域、トランスフア装置の構成等を考
慮した上で任意に設定が可能であり、また、トラ
ンスフア装置に並設される工作機械の数も任意で
ある等、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の
改良並びに設計の変更が可能なことは勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る工具交換装置が装着され
た多軸工作機械の斜視図、第２図は同機械の側面
図、第３図は本発明に係る工具交換装置を複数の
多軸工作機械に装着した平面図、第４図は本発明
に係る工具交換装置の要部正面図、第５図並びに
第６図は本発明に係る工具交換装置の夫々要部構
成図、第７図ａ，ｂは夫々保持ロツク機構のロツ
ク状態およびロツク解除状態を示す第５図の−
線断面図、第８図は本発明に係る工具交換装置
が装着された多軸工作機械により加工されるワー
クのセツテイング状態を示す平面図である。 １０Ａ〜１０Ｄ……多軸工作機械、１２Ａ，１
２Ｂ……多軸工作機構、１４……ベツド、１６…
…治具ベース、１８……治具パレツト、２０ａ〜
２０ｆ……ワーク、２２Ａ，２２Ｂ……加工主軸
装置、２４Ａ，２４Ｂ……移動テーブル、２６
Ａ，２６Ｂ……工具交換機構、２８Ａ，２８Ｂ…
…工具供給機構、２９Ａ，２９Ｂ……工具交換装
置、３０ａ〜３０ｆ……加工主軸、３１Ａ，３１
Ｂ……支持台、３２Ａ，３２Ｂ……主軸駆動用モ
ータ、３４ａ〜３４ｆ……工具、３６ａ〜３６ｆ
……工具ホルダ、３８Ａ，３８Ｂ，４０Ａ，４０
Ｂ……サーボモータ、４２ａ〜４２ｆ，４３ａ〜
４３ｆ，５８ａ〜５８ｆ……チヤツク、４４ａ〜
４４ｆ……アーム、５０Ａ，５０Ｂ……アーム回
動用モータ、５１ａ，５１ｂ……ガイドレール、
５２Ａ，５２Ｂ……ラツク、５４Ａ，５４Ｂ……
マガジンテーブル、５５Ａ，５５Ｂ……ピニオ
ン、５７Ａ，５７Ｂ……自走用モータ、６０ａ〜
６０ｆ……工具保持具、６１Ａ，６１Ｂ……テー
ブル回転軸、６４Ａ，６４Ｂ……シリンダ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数台連設され、工具が着脱自在に装着され
   る加工主軸によりワークの加工を行う工作機械に
   おいて、 工具を着脱自在に保持する第１および第２工具
   チヤツク部と、前記第１および第２工具チヤツク
   部の位置を交換する位置交換手段とを有する工具
   交換機構と、 前記工具交換機構が連設され、工具を着脱自在
   に保持する複数の第３工具チヤツク部と、前記第
   ３工具チヤツク部を前記第１または第２工具チヤ
   ツク部に対応する部位に移動させる移動手段と、
   前記第１または第２工具チヤツク部を前記第３工
   具チヤツク部または前記加工主軸に対して変位さ
   せる変位手段とを有する工具供給機構と、 前記各工作機械間に配設され且つ前記工具交換
   機構および前記工具供給機構を支持する支持手段
   と、前記工具交換機構および前記工具供給機構を
   前記支持手段に沿つて走行させる駆動手段とを有
   する走行機構と、 を具備し、前記工具交換機構および前記工具供給
   機構を所望の工作機械に対応して位置決めし、工
   具の交換を行うことを特徴とする工作機械におけ
   る工具交換装置。