JPH07106523B2

JPH07106523B2 - 工具交換装置

Info

Publication number: JPH07106523B2
Application number: JP61194895A
Authority: JP
Inventors: 真一人見
Original assignee: Howa Machinery Ltd
Current assignee: Howa Machinery Ltd
Priority date: 1986-08-20
Filing date: 1986-08-20
Publication date: 1995-11-15
Anticipated expiration: 2010-11-15
Also published as: JPS6352947A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は工具交換装置に関するものである。

従来の技術従来のこの種の工具交換装置は、コラム又は主軸ヘッド
に交換軸を軸線方向へ摺動可能でかつ回動可能に支持さ
せ、その交換軸に鈎形の交換腕を設け、其の交換腕にバ
ネによって把持方向へ付勢してある把持爪を備えさせ、
交換軸を駆動モータの作動によって回動させて交換腕の
凹部内に工具を位置させた後把持爪をロックしてその工
具を把持し、その後工具クランプ機構によって主軸の工
具をアンクランプし、その後交換軸を軸線方向へ摺動さ
せて工具交換を行なうようになっている。

発明が解決しようとする問題点前記従来装置にあっては、交換軸の回動により交換腕を
旋回させて工具を交換腕の凹部に嵌め込み、その後把持
爪をロックして工具を把持し、しかも把持爪によって工
具を把持した後に工具クランプ機構によって工具をアン
クランプするようにしているので、交換腕の旋回に要す
る時間や把持爪のロックの作動時及び工具クランプ機構
の作動時の信号の遅れ時間等によって工具交換時間が長
くなる問題点があった。

問題点を解決するための手段本発明は前記問題点を解決するために、工具クランプ機
構を内蔵する主軸と、複数の工具を保持し、所定の工具
を工具交換位置に位置させるようにした工具マガジンと
の間で工具交換を行うようにしたマシニングセンター等
において、工具クランプ機構によって工具をアンクラン
プした状態においてその工具を係止可能な係止手段を主
軸に設け、主軸ヘッドに主軸と平行な交換軸を軸線方向
へ往復移動可能でかつその軸線を中心にして回転可能に
設け、その交換軸の先端の軸線を挟む両側に夫々開閉可
能な一対の把持爪を互いに逆方向へ突出させて設け、そ
れらの二組の把持爪は、交換軸を工具挿入側端に位置さ
せた状態では、一方の組の把持爪が主軸に挿着の工具を
挾んだ両側に位置し他方の組の把持爪が更に主軸ヘッド
を所定の工具交換位置に位置させた状態で工具マガジン
における工具交換位置の工具を挟んだ両側に位置するよ
うに配設してあり、工具交換時において、それらの把持
爪による工具の把持動作を、工具クランプ機構による主
軸に挿着された工具のアンクランプ動作後に行うように
工具クランプ機構の動作と関連させたことを特徴として
いる。

作用主軸を回転させて加工する場合、一方の組の把持爪は主
軸の工具を挟んだ両外側で工具に近接した開放状態で待
機している。工具交換する場合は、把持爪によって主軸
の工具を把持する前に予め工具クランプ機構による主軸
の工具のクランプをアンクランプする。次に他方の把持
爪の間に交換用の工具を位置させた状態で、二組の把持
爪が閉じることによって工具を直ちに把持し、その後交
換軸が軸線方向への移動と180度の回動とを行って工具
を交換する。工具交換後は工具を主軸に挿着した把持爪
がその工具を挟んで開放状態で待機する。

実施例図面は縦型マシニングセンターに実施した例を示してお
り、第１図、第２図において、１はコラム、２はコラム
１に設けた案内レール３、３に上下動自在に取付けてあ
る主軸ヘッドで、第３図に示すように昇降用モータ４に
よって回転されるスクリュー軸５とそのスクリュー軸５
に螺合するボールねじ６によって周知のごとく上下動さ
れるようにしてある。前記主軸ヘッド２には第３図、第
４図に示すように下向き状態の主軸７がベアリング８を
介して回転自在に支承され、かつ抜止体2aによって抜止
めされている。前記主軸７には従動プーリ９が楔着さ
れ、その従動プーリ９が主軸ヘツド２に固着したブラケ
ット10に取着してある駆動モータ11の駆動プーリ12によ
ってベルト13を介して一方向へ回転されるようにしてあ
る。前記主軸７は中心部に操作孔14を有し、その操作孔
14の下端部に工具挿着用の挿着穴15が形成されている。
前記操作孔14内には挿着穴15に挿着された工具16をクラ
ンプする為の工具クランプ機構を構成するドローバー17
が上下摺動可能に嵌合されている。前記ドローバー17に
おいて、18はバー本体、19はバー本体18と一体に設けて
ある摺動部で、小径孔14aに摺動自在に嵌合されてい
る。20はバー本体18に固着してある摺動体で、大径部14
bに摺動自在に嵌合されている。この摺動体20は操作孔1
4の段部14cとの間に介在したバネ21によって上方へ付勢
されている。22は摺動体20にベアリング23を介して回転
自在に取付けてある連結片で、後述の操作アームに長孔
22aを介して連結されている。24はバー本体18に螺着し
てあるバネ性を有する一対のクランパーで、下端部に係
合部24aを有し、この係合部24aが操作孔14の逃げ孔14d
に逃げることによって挿着穴15に挿着された工具16の係
合頭16aを受入れ、係合部24aが小径孔14aに引込まれる
ことによって工具16の係合頭16aに係合して工具16をク
ランプするようにしてある。次に、25は主軸ヘッド２上
に突設してある支持腕26に枢軸27を介して枢着してある
Ｌ形の操作アームで、一方のアーム25aには前記連結片2
2の長孔22aに挿入されたピン28が突設され、他方のアー
ム25bにはローラ29が回転自在に軸支されている。この
ローラ29は主軸ヘッド２の上昇時にコラム１にブラケッ
ト30を介して位置調整自在に止着してあるカム31に当接
するようにしてある。上記支持腕26にはストッパーボル
ト26aが止着され、このストッパーボルト26aが主軸ヘッ
ド２の下降時に前記操作アーム25のバネ21による回動を
受止めるようにしてある。

次に、前記主軸７には第４図に示すように小径孔14aの
下端部に開口する収納孔32が主軸７の軸線に対して直交
する方向に形成されている。その収納孔32にはストップ
ピン33が孔軸線方向へ移動可能に嵌合されている。その
ストップピン33はバネ34によつて主軸７の中心に向けて
付勢され、自体の先端部が小径孔14aに突出した状態で
段部32aに当接されている。そのストップピン33の先端
部は丸く曲面に形成され、挿着孔15に挿脱される工具16
の係合頭16aに係脱し得るようにしてある。

次に、35は前記コラム１に工具貯蔵用の複数の工具ポッ
ト36を所定の工具交換位置Ｂへ選択的に移動させるよう
に装設してある工具マガジン装置で、第５図〜第８図に
示すように構成してある。この工具マガジン装置35にお
いて、37はコラム１に止着してあるマガジン本体で、先
端部に上下方向の回動軸38がベアリング39を介して回転
自在に取付けられている。前記マガジン本体37の下面に
は回動軸38を中心とする環状の案内溝40が形成されてい
る。この案内溝40は両側の溝縁に張出状の係止片41を夫
々備え、これらの係止片41が工具ポット36外周の係止溝
36aに夫々嵌合して工具ポット36を下向状態に吊下げて
案内するようにしてある。前記回動軸38下端部には回動
プレート42が固着されている。この回動プレート42には
周囲の等分割位置に夫々放射方向の嵌合溝42aが形成さ
れ、これらの嵌合溝42aが前記案内溝40に案内されてい
る工具ポット36の切欠部36bに夫々嵌合されている。前
記回動軸38の上端部には第６図に示すように周囲に係合
溝43aを有するゼネバ機構のゼネバ歯車43が楔着されて
いる。44はコラム１に止着してあるブラケット、45はブ
ラケット44に止着してある下向の割出用モータで、その
モータ軸45aにゼネバ機構の原動車46が固着され、その
原動車46に前記ゼネバ歯車43の係合溝43aと係合可能な
ローラ46aが回動自在に軸支されている。47は前記主軸
７の工具交換位置Ａと対向する割出位置Ｃにおいてマガ
ジン本体37に形成した放射方向の切欠溝で、前記案内溝
40を側面に開放させている。48は切欠溝47の上方位置に
おいてマガジン本体37に固着してある支持体で、下面に
前記切欠溝47と対向する収納溝49aを有する支持本体49
とその収納溝49aの両縁部から張出すように支持本体49
に固着してある案内片50とで構成してある。前記収納溝
4aと切欠溝47は案内路51を形成している。52は前記案内
路51内に放射方向へ移動自在に配設してある工具移動体
で、自体の一対の嵌合溝52aが前記案内片50に摺動自在
に嵌合されている。前記移動体52には第７図に実線で示
す後退位置において案内溝40に連続する受入溝53と係止
片41に連続する係止片54とが形成され、割出位置Ｃ工具
ポット36が割出されると係止片54がその工具ポット36の
係止溝36aに嵌合して工具ポット36を支持するようにし
てある。また工具移動体52の上面には第７図に示すよう
に長溝55が形成されている。56は支持本体49に止着して
ある移動用モータで、そのモータ軸56aにはクランク57
を固着してある。そのクランク57のクランクピン58は前
記長溝55に嵌合され、モータ軸56aが回転すると工具移
動体52を第７図に仮想線にて示す前進位置に移動させて
交換用の工具ポット36を工具交換位置Ｂに移動させるよ
うにしてある。

次に、59は前記工具交換位置Ａの主軸７と工具交換位置
Ｂの工具ポット36との間で工具交換する交換装置で、第
９図〜第16図に示すように構成してある。この交換装置
59において、60は主軸ヘッド２に設けた軸受61、61によ
って軸線方向へ摺動自在でかつ回動自在に支承されてい
る交換軸で、第１図、第２図に示すように工具交換位置
Ａの主軸７と工具交換位置Ｂの工具ポット36との中間位
置に主軸７と平行に配設されている。前記交換軸60の下
端部には交換ヘッド62が装設されている。この交換ヘッ
ド62は第９図〜第12図に示すように左右対称的に構成さ
れ、次に図面において左側のものについてのみ説明し、
右側のものには左側と対応するものに同じ符号を付して
重複説明を省略する。この交換ヘッド62において、63は
交換軸60の下端に一体的に固着してあるヘッド本体で、
収納室64と先端面に開口する爪案内孔65とが夫々形成さ
れている。またヘッド本体63には爪案内孔65の両側壁63
aに第10図に示すように貫通孔66が形成され、その貫通
孔66の外側においてヘッド本体63にバネ受部材67が止着
されている。前記爪案内孔65には一対の把持爪68、68の
基部側が挿入され、それらの把持爪68、68の基部がヘッ
ド本体63に枢軸69、69を介して開閉自在に枢着されてい
る。前記枢軸69、69は図面の右側の保持爪68、68をも同
時に枢着している。前記把持爪68、68の先端部には把持
爪70、70が止着され、これらの把持爪70、70が工具16の
切欠部16Cに嵌合して工具16を回転方向の位置決めをし
た状態で把持するようにしてある。また把持爪68、68の
中間部内側には第12図に示すようにカム部材として例示
するカム片71、71が設けられ、これらのカム片71、71に
上方に行くにつれて開閉中心線Ｙから遠ざかるように傾
斜しているカム面71a、71aが形成されている。また把持
爪68、68の中間部外側にはバネ受穴72、72が形成され、
このバネ受穴72、72と前記バネ受部材67に設けたバネ受
穴73、73間に把持バネ74、74が夫々圧縮介装されてい
る。これらの把持バネ74、74は把持爪68、68を閉じる方
向へ付勢し、前記カム面71a、71aを後述のカムフォロア
に当接させている。前記ヘッド本体63の収納室64内には
両把持爪68、68間に操作体75が上下動可能に配設されて
いる。この操作体75は交換軸60の中空孔60aに上下動自
在に嵌挿してある操作軸76に固着され、かつヘッド本体
63に止着してあるガイドピン77によって上下摺動自在に
案内されている。前記操作体75の側面にはカム部材とし
て例示する一対のカムフォロア78、78が回転自在に軸支
され、これらのカムフォロア78、78がカム面71a、71aに
当接しており、第12図に示すように操作軸76が上昇する
と把持爪68、68が閉じ、操作軸76が下降すると把持爪6
8、68が開くようにしてある。また前記操作体75の下端
部には第12図に示すように爪ロック用の一対の係合片7
9、79が一体に突設されている。それらの係合片79、79
は夫々把持爪68、68の下方に位置され、それらの先端部
上面には閉状態の把持爪68、68の外側下部と対向する位
置に上方に行くにつれて開閉中心線Ｙから遠ざかるよう
にした斜面79a、79aが形成されている。これらの斜面79
a、79aは前記開閉中心線Ｙに対して対称に形成され、操
作軸76が上昇されると斜面79a、79aが把持爪68、68に係
合して両把持爪68、68を開閉中心線Ｙを中心とする閉位
置にロックするようにしてある。上記操作軸76の上端部
にはバネ受座80が固着され、このバネ受座80と交換軸60
間にバネ81が圧縮介装されている。150は切粉の侵入を
防止する為の遮蔽板である。

次に、82は前記交換軸60を昇降させる為の昇降装置で、
第９図、第13図、第14図に示すように構成されている。
この昇降装置82において、83は主軸ヘッド２の上面に止
着してある中空の支持ブラケットで、下方部は主軸ヘッ
ド２上面の孔84を通して主軸ヘッド２内に収容されてい
る。85は支持ブラケット83にベアリング86、86を介して
回転自在に支持させてある上下方向の回転軸で、上端部
は、支持ブラケット83上に止着してある駆動モータ87の
モータ軸87aに一体回転するように連結されている。前
記回転軸85の中間部には外周面にカム溝88aを有する円
筒カム機構の円筒カム88が一体的に楔着され、この円筒
カム88が支持ブラケット83の４本の脚部83a、83b、83
c、83d間に位置されている。前記支持ブラケット83の後
方の脚部83aには円筒カム機構のカムレバー89の基部が
枢軸90を介して上下揺動自在に枢着されている。そのカ
ムレバー89の先端部にはローラ91が回転自在に軸支さ
れ、このローラ91が前記交換軸60の上端部に固着してあ
る係合体92の環状溝92aに係合されている。また、カム
レバー89の中間部には前記カム溝88aに係合されている
カムフォロア93が回転自在に軸支されている。前記カム
溝88aは円筒カム88の１回転によってカムレバー89を第
９図に仮想線で示す位置まで１回揺動させて交換軸60を
一時的に所定量下降させるように形成してある。

次に、94は前記交換軸60を回転させる為の回転装置で、
第９図、第14図〜第16図に示すように構成されている。
この回転装置94において、95は前記支持ブラケット83の
下面に固着してある支軸120やベアリング121を介して回
転自在に取付けられている中間歯車、96は中間歯車95と
一体に設けてあるゼネバ機構のゼネバ歯車で、周囲には
第15図に示すように複数の係合溝96aを備えている。97
は回転軸85の下端部に楔着してあるゼネバ機構の原動車
で、前記ゼネバ歯車96の係合溝96aと係合可能なローラ9
8が回転自在に軸支されている。99は前記交換軸60の中
間部に楔着してある従動歯車で、交換軸60が前記昇降装
置82によって最下降された状態において前記中間歯車95
に噛合し、交換軸60が下降端から上昇された状態ではそ
の中間歯車95との噛合が外れるようにしてある。前記従
動歯車99と中間歯車95との歯数比率は前記回転軸85の矢
印方向への１回転によって交換軸60が矢印方向へ半回転
するように設定してある。100は主軸ヘッド２に止着し
てある回動阻止片で、第16図に示すように交換軸60側の
面に従動歯車99の１つの歯溝と係合可能な突条100aが形
成され、交換軸60が下降端から上昇された状態では従動
歯車99の歯溝と係合して従動歯車99の自由回動を阻止す
るようにしてある。

101は前記操作軸76を軸線方向へ移動させて把持爪68、6
8を開閉操作する爪開閉装置で、第９図、第13図、第14
図に示すように構成されている。この爪開閉装置101に
おいて、102は中間部を前記脚部83bに枢軸103を介して
上下揺動自在に枢着してある端面カム機構のカムレバー
で、前端部102aにはねじ孔104が形成され、そのねじ孔1
04に操作軸76の上端部に当接可能な当接ボルト105が螺
合されてナット10によって固定されている。前記カムレ
バー102の後端部102bにはカムフォロア107が回転自在に
枢着され、そのカムフォロア107が前記円筒カム88の上
側端面に形成してある端面カム機構の端面カム108のカ
ム面108aに前記バネ81のバネ力によって圧接されてい
る。前記端面カム108のカム面108aは通常はカムフォロ
ア93を押上げることによって把持爪68、68を開放させて
おり、回転軸85が回転されるとその中間回動領域におい
てカムフォロア93の下降を許容して把持爪68、68を閉じ
るように形成してある。109は把持爪68、68が開放状態
にあることを検出する検出器で、カムレバー102に突設
してある検出ピン110を検出するようにしてある。上記
昇降装置82、回転装置94及び爪開閉装置101の作動は第1
7図に示すタイムチャート図に示すように互いに関連さ
れている。なお、図面上、111は加工テーブルである。

次に、上記構成の作動について説明する。先ず、加工作
業に先立ち工具マガジン装置35の各工具ポット36には所
定の種類の工具16が夫々挿着され、また主軸７の挿着穴
15にも所定の種類の工具16が挿着されている。次に加工
テーブル111上の加工物Ｍを加工する場合には、昇降用
モータ４を作動させてスクリュー軸５を回転させ、この
スクリュー軸５の回転によって主軸ヘッド２を最上昇端
の工具交換位置Ａから下方の加工領域に下降させる。上
記主軸ヘッド２が工具交換位置Ａから下降されると、操
作アーム25のローラ29がカム31から離れて操作アーム25
がバネ21によって第３図において時計方向へ回動されて
ストッパーボルト26aに当接される。これによりドロー
バー17は上昇されてクランパー24の係合部24aが挿着穴1
5内の工具16の係合頭16aを係止して小径孔14a内に引き
込め、その工具16をクランプした状態に維持する。また
上記工具交換位置Ａからの下降によって主軸ヘッド２が
第３図に示すように工具16のクランプを完了する位置迄
下降されると、そのことを図示しない検出器によって検
出して駆動モータ11を作動させ、その結果駆動プーリ12
が回転して従動プーリ９を回転させ、主軸７を矢印方向
へ回転させる。この状態で主軸ヘッド２が加工領域内で
昇降し、主軸２に挿着されている工具16によって加工物
Ｍの加工を行なう。なお上記加工作業を行なう場合に
は、交換装置59の駆動モータ87は停止されており、円筒
カム88は第９図の状態で停止されている。従って、昇降
装置82のカムレバー89は上方へ回動され、交換軸60を第
９図に示すように上昇端に位置させている。この場合回
転装置94の従動歯車99は中間歯車95との噛合が外れて上
昇されているが、その従動歯車99の歯溝が回動阻止片10
0の突条100aに係合して自由回動が阻止されている。ま
た爪開閉装置101のカムレバー102が第９図において反時
計方向へ回動され、当接ボルト105が操作軸76をバネ81
に抗して押下げている。この操作軸76の押下げによって
交換ヘッド62の操作体75を下降させ、この操作体75の下
降によって係合片79、79が下降して把持爪68、68の把持
位置へのロックを解除し、またカムフォロア78、78が第
12図に実線で示すようにカム片71、71のカム面71a、71a
を押し、把持爪68、68を夫々把持バネ74、74に抗して開
放させており、これにより一方側の把持爪68、68は主軸
７の工具16を挟む位置に位置されている。

一方、前記加工作業を行なっている間に、工具マガジン
装置35においては割出用モータ45が作動してモータ軸45
aが回動軸38及び回動プレート42を回動させ、主軸７の
工具16と次に交換すべき工具16を保持している工具ポッ
ト36を割出位置Ｃに割出す。その割出位置Ｃに工具ポッ
ト36が割出されると、その工具ポット36の上部が移動体
52の受入溝53に入って工具ポット36の係止溝36aが係止
片54に係合する。その後移動用モータ56が作動してクラ
ンク57を一方向へ半回転させ、これによりクランクピン
58が工具移動体52を主軸７方向へ前進移動させ、前記工
具ポット36の工具16を第11図に示す工具交換位置Ｂに移
動させ、その工具16を主軸７と平行な下向状態に位置保
持する。

次に、主軸７の工具16による加工が終了し、次の加工の
為に工具交換指令が発信されると、先ず昇降用モータ４
が作動してスクリュー軸５を回転させ、そのスクリュー
軸５が主軸ヘッド２を最上昇端の工具交換位置Ａに向け
て上昇させる。この主軸ヘッド２の上昇によってその主
軸ヘッド２が加工領域より上昇されると、そのことを検
出器が検出して駆動モータ11の作動を停止し、これによ
り主軸７及び工具16の回転が停止される。また前記主軸
ヘッド２が工具交換位置Ａに上昇されると、操作アーム
25のローラ29がカム31に当接して第３図において反時計
方向へバネ21に抗して回動され、これにより操作アーム
25のピン28がドローバー17を押下げる。このドローバー
17の押下げによってクランパー24が下降され、その結果
係合部24aが小径孔14aから抜け出して逃げ孔14d内に位
置され、これにより係合部24aが工具16の係合頭16aから
離脱して工具16のクランプを解除する。この場合主軸７
にはストップピン33が設けてあり、そのストップピン33
がバネ34によって工具16の係合頭16aに係合しているの
で、挿着穴15に挿着されている工具16はクランプ状態が
維持され、その工具16が挿着穴15から抜け落ちることは
ない。また前記のように主軸ヘッド２が上昇されると、
第11図に示すように開放状態の他方側の把持爪68、68が
工具交換位置Ｂの交換用の工具16を両側から挟む位置に
上昇される。主軸ヘッド２が工具交換位置Ａに上昇され
ると、次に駆動モータ87が作動されてモータ軸87aが矢
印方向へ１回転される。前記モータ軸87aの回転によっ
て回転軸85及び円筒カム88が回転され、その円筒カム88
の回転によって先ず端面カム108が第17図に示すように
カムフォロア107を下降させ、これによりカムレバー102
がバネ81によって回動されると共に操作軸76がバネ81に
よって上昇される。この操作軸76の上昇によって操作体
75、カムフォロア78、78及び係合片79、79が夫々上昇さ
れ、そのカムフォロア78、78の上昇によって把持爪68、
68が把持バネ74、74のバネ力によって閉じられ、その結
果両側の把持爪68、68の把持片70、70は主軸７と工具ポ
ット36の工具16の切欠部16c、16cに嵌合してその工具16
を把持バネ74、74のバネ力によって把持する。また係合
片79、79の上昇によって係合片79、79の斜面79a、79aが
閉状態の把持爪68、68の外側角部に係合してそれらの把
持爪68、68を閉鎖側へ引寄せて両把持爪68、68が開閉中
心線Ｙに対して対称な位置となるようにセンタリングす
ると共にそれらの把持爪68、68を工具把持状態にロック
する。その後、円筒カム88が更に回動されるとカム溝88
aがカムレバー89のカムフォロア93を下降させてカムレ
バー89を下方へ回動させ、これによりカムレバー89が交
換軸60を最下降させ、その結果前記一方側の把持爪68、
68は主軸７の挿着穴15から工具16を完全に抜取り、他方
側の把持爪68、68は工具ポット36の挿着穴36cから工具1
6を完全に抜取る。前記挿着穴15から工具16を抜取る場
合、工具16の係合頭16aはストップピン33をバネ34に抗
して押下げることによって係合が離脱される。また交換
軸60が下降されると、従動歯車99が中間歯車95に噛合さ
れるが、この場合従動歯車99の自由回動が回動阻止片10
0によって阻止されているので、従動歯車99は中間歯車9
5の歯に確実に噛合される。また交換軸60が下降される
と、操作軸76の上端が当接ボルト105から離れ、操作軸7
6はバネ81によって引上状態に維持される。その後、回
転軸85の回転によって原動車97のローラ98がゼネバ歯車
96の係合溝96aに係合してゼネバ歯車96及び中間歯車95
を所定量回動させる。この中間歯車95の回動によってこ
れと噛合する従動歯車99を半回転させ、その結果前記主
軸７から抜取られた工具16を工具交換位置Ｂに位置する
工具ポット36の挿着穴36cの直下に対向させ、前記工具
ポット36から抜取られた工具16を主軸７の挿着穴15の直
下に対向させる。前記円筒カム88が更に回動されると、
カム溝88aがカムフォロア93を今後は上昇させてカムレ
バー89を上方へ回動させ、そのカムレバー89が交換軸60
を上昇させる。これにより前記主軸７から抜取られた工
具16は工具ポット36の挿着穴36cに挿入され、工具ポッ
ト36から抜取られた工具16は主軸７の挿着穴15に挿入さ
れる。前記挿着穴15に工具16が挿入されると、工具16の
係合頭16aがストップピン33をバネ34に抗して押戻して
ストップピン33に係合する。また挿着穴36cに工具16が
挿入されると、工具16の係合頭16aが図示しない係合手
段によって抜止めされる。その後円筒カム88が更に回動
されると、端面カム108のカム面108aがカムフォロア107
を押上げてカムレバー102を回動させ、これによりカム
レバー102の当接ボルト105が操作軸76を押下げる。この
操作軸76の押下げによって操作体75が下降し、これによ
り係合片79、79が下降して把持爪68、68のロックを解除
すると共にカムフォロア78、78が下降して把持爪68、68
を開放させ、両側の把持爪68、68は工具16の把持を解除
する。この場合、挿着穴15、36cに挿入されている工具1
6は前記のようにストップピン33に係合しているので抜
落ちることは無い。その後、再び主軸ヘッド２が前記加
工領域に下降され、挿着穴15内の工具16が前記のように
クランパー24によってクランプされた後所定の加工が行
なわれる。また工具マガジン装置35においては、移動用
モータ56が作動してクランク57を再び半回転させて移動
体52を割出位置Ｃに後退させる。その後割出用モータ45
が作動して回動プレート42を回動させ、次に交換すべき
工具16を有する工具ポット36を割出位置Ｃに割出し、そ
の工具ポット36を前記のように工具交換位置Ｂに移動さ
せて次の工具交換に備える。前記のように主軸ヘッド２
が工具交換位置Ａに上昇された後直ちに駆動モータ87が
作動して工具交換動作を開始するようにしたので、工具
交換を極めて短時間（例えば0.8秒程度）に行なうこと
ができる。

前記実施例では縦型マシニングセンターに実施した場合
について示したが、本願にあっては横型マシニングセン
ターやボーリングマシンの工具交換装置にも同様に実施
できる。

発明の効果本発明にあっては、工具クランプ機構を内蔵する主軸
と、複数の工具を保持し、所定の工具を工具交換位置に
位置させるようにした工具マガジンとの間で工具交換を
行うようにしたマシニングセンター等において、工具ク
ランプ機構によって工具をアンクランプした状態におい
てその工具を係止可能な係止手段を主軸に設け、主軸ヘ
ッドに主軸と平行な交換軸を軸線方向へ往復移動可能で
かつその軸線を中心にして回転可能に設け、その交換軸
の先端の軸線を挟む両側に夫々開閉可能な一対の把持爪
を互いに逆方向へ突出させて設け、それらの二組の把持
爪は、交換軸を工具挿入側端に位置させた状態では、一
方の組の把持爪が主軸に挿着の工具を挾んだ両側に位置
し他方の組の把持爪が更に主軸ヘッドを所定の工具交換
位置に位置させた状態で工具マガジンにおける工具交換
位置の工具を挟んだ両側に位置するように配設してあ
り、工具交換時において、それらの把持爪による工具の
把持動作を、工具クランプ機構による主軸に装着された
工具のアンクランプ動作後に行うように工具クランプ機
構の動作と関連させたので、加工中には、主軸工具を挟
んで常に一方の組の把持爪がその近傍で開放状態で待機
しており、これに加えて主軸ヘッドが所定の工具交換位
置となると他方の把持爪の間に工具マガジンの工具交換
位置にある次工具が位置してこれらの工具を把持するの
で、把持爪による工具把持、開放の為の動作量が極めて
小さく、爪開閉の時間が短くなる。しかも、工具把持の
前に、主軸の工具をアンクランプしているので、把持後
にアンクランプする従来の場合に比べ、工具を把持する
と直ちに工具を抜き取る動作に移ることができ、前記爪
開閉量が小さいことと合わせて、工具交換時間を大幅に
短縮できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本願の実施例を示すもので、第１図は正面図、第
２図は平面図、第３図はIII−III線拡大断面図、第４図
は第３図の要部拡大図、第５図はＶ−Ｖ線拡大断面図、
第６図は第５図の平面図、第７図は第６図を断面にして
示す部分図、第８図はVIII−VIII線拡大断面図、第９図
はIX−IX線拡大断面図、第10図はＸ−Ｘ線拡大断面図、
第11図はXI−XI線断面図、第12図はXII−XII線拡大断面
図、第13図は一部を破断して示すXIII−XIII線断面図、
第14図はXIV−XIV線断面図、第15図はXV−XV線断面図、
第16図はXVI−XVI線断面図、第17図はタイムチャート図
である。１……コラム、２……主軸ヘッド、７……主軸、16……
工具、17……ドローバー（工具クランプ機構）、60……
交換軸、68……把持爪、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】工具クランプ機構を内蔵する主軸と、複数
の工具を保持し、所定の工具を工具交換位置に位置させ
るようにした工具マガジンとの間で工具交換を行うよう
にしたマシニングセンター等において、工具クランプ機
構によって工具をアンクランプした状態においてその工
具を係止可能な係止手段を主軸に設け、主軸ヘッドに主
軸と平行な交換軸を軸線方向へ往復移動可能でかつその
軸線を中心にして回転可能に設け、その交換軸の先端の
軸線を挟む両側に夫々開閉可能な一対の把持爪を互いに
逆方向へ突出させて設け、それらの二組の把持爪は、交
換軸を工具挿入側端に位置させた状態では、一方の組の
把持爪が主軸に挿着の工具を挾んだ両側に位置し他方の
組の把持爪が更に主軸ヘッドを所定の工具交換位置に位
置させた状態で工具マガジンにおける工具交換位置の工
具を挟んだ両側に位置するように配設してあり、工具交
換時において、それらの把持爪による工具の把持動作
を、工具クランプ機構による主軸に挿着された工具のア
ンクランプ動作後に行うように工具クランプ機構の動作
と関連させたことを特徴とする工具交換装置。