JP7545488B2 - 自動工具交換装置 - Google Patents

Description

本発明は、複合加工機の省スペース化に適した自動工具交換装置に関する。

下記特許文献１には、マシニングセンタのような加工を可能にした複合ＮＣ旋盤（複合加工機）が開示されている。この複合加工機は、工具の交換が可能な工具スピンドルと複数の交換用工具を備えた工具タレットとを有する対向２軸旋盤であり、各種形状のワークを素材から完成品まで同一機械上で効率よく加工できるようにしたものである。具体的には、同一軸線上において対向する左側主軸と右側主軸とを有し、両主軸の手前下側には左側タレット刃物台と右側タレット刃物台とが配置され、更には、両主軸の奥側上方に第３の刃物台が設けられている。そして、当該従来例の複合加工機には、第３の刃物台に使用される複数の工具を収容するツールマガジンと、その工具を刃物台との間で交換するための自動工具交換装置とが設けられている。

国際公開ＷＯ２００１／０３０５２２号公報

従来例として挙げた前記複合加工機は、左右に配置された工具タレットの刃物台に複数の工具が周方向に取り付けられ、旋回割出しによってワークに対する各種加工が可能になっている。また、第３の刃物台においても様々な加工に対応することができるようにツールマガジンが設けられ、工具スピンドルに対する交換が可能な各種工具が収納されている。そして、第３の刃物台に対する工具の交換は自動工具交換装置によって行われる。しかし、自動工具交換装置は、タレット刃物台などの各装置とともにベッド上に設けられているため、複合加工機を省スペースで設置できるようなものにするには、その配置や構成が問題であった。

例えば、前記従来例では、左右の主軸やタレット刃物台などが設けられたベッドに自動工具交換装置も搭載され、しかもベッドの左奥に配置されている。従って、第３の刃物台に対して工具交換を行うため、各装置を配置したベッド上に、その刃物台を自動工具交換装置まで移動させる構造が設けられ、その分だけ複合加工機が大きくなってしまっている。故に、従来の自動工具交換装置は、複合加工機の省スペース化を実現するものとして、適したものではなかった。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、複合加工機の省スペース化に適した自動工具交換装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様における自動工具交換装置は、対向２軸旋盤の中央に工具主軸装置を配置した複合加工機に設けられた自動工具交換装置であって、前記複合加工機の機体前面上部に配置され、前記工具主軸装置に対する交換用の複数の工具を収納したツールマガジンと、前記ツールマガジンと前記工具主軸装置に対する工具交換位置との間で工具を移動させるシフト装置と、前記シフト装置と前記工具主軸装置との間で工具を交換するツールチェンジャと、を有し、前記ツールチェンジャは、回転および上下に伸縮する出力軸に工具交換アームが固定されたものであり、前記工具交換アームは、回転軸を中心に対称的に構成された固定爪と可動爪とからなる一対のチャックを有し、前記可動爪は、チャック用バネの付勢力によって常時開状態が維持され、工具に当たって揺動することで生じる把持状態がロック機構により維持されるものである。

前記構成によれば、複合加工機の機体前面上部に配置したツールマガジンと、工具主軸装置に対する工具交換位置との間でシフト装置が工具を移動させ、ツールチェンジャによって工具主軸装置との工具の交換を行うため、従来のように工具主軸装置を移動させる必要がなく、ツールチェンジャの配置が複合加工機の機体前面上部の空間を利用したものであり、シフト装置やツールチェンジャによって工具を移動させるようにもしたので、複合加工機の省スペース化に適した自動工具交換装置とすることができる。

複合加工機の主要な構造を示した斜視図である。 複合加工機の主要な構造を示した正面図である。 複合加工機の主要な構造を示した平面図である。 複合加工機の主要な構造を示した側面図である。 工具主軸装置を示した側面図である。 複合加工機に設けられた自動工具交換装置の一実施形態を示した斜視図である。 複合加工機における自動工具交換装置の位置関係を示した側面図である。 複合加工機の外観斜視図である。 自動工具交換装置を機体裏側（図６の反対側）から示した斜視図である。 前後シフタを示した斜視図である。 前後シフタによる工具の移動を示した側面図である。 ポットクランパヘッドから工具までの着脱可能な各部品の分離状態を示した側面図である。 上下シフタの上昇動作を示し斜視図である。 上下シフタが下降動作を示し斜視図である。 上下シフタのクランプ部を示した斜視図である。 工具交換ユニットを示した斜視図である。 工具交換アームを下側から示した図である。 工具交換アームを長手方向に切った断面図である。 工具交換シャッタを示した斜視図である。

本発明に係る自動工具交換装置の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態の自動工具交換装置は、前記従来例と同様にＮＣ旋盤とマシニングセンタの両方の機能を持った工作機械である複合加工機に設けられるものである。そこで先ず、複合加工機の主要部分について説明する。図１、図２、図３および図４は、本実施形態の複合加工機の主要な構造を示した斜視図、正面図、平面図および側面図である。

複合加工機１は、把持したワークＷに回転を与える第１ワーク主軸装置３および第２ワーク主軸装置４と、ワークＷの加工に対応した複数の工具Ｔを有する第１タレット装置５および第２タレット装置６が、それぞれ左右対称に配置されている。第１ワーク主軸装置３と第２ワーク主軸装置４とは、互いのチャック機構１０１が向き合うように同軸上に配置され、それぞれに刃物台である第１タレット装置５および第２タレット装置６が設けられている。複合加工機１は、こうした対向２軸旋盤に加えて機体中央に、旋盤では難しい加工を実行するための工具主軸装置２が設けられている。

複合加工機１は、第１ワーク主軸装置３および第２ワーク主軸装置４、第１タレット装置５および第２タレット装置６および、工具主軸装置２が一つのベース７に搭載されている。それぞれの装置は、ベース７上を所定の方向に移動することができるように駆動装置を介して組み付けられている。本実施形態では各装置の移動方向（移動軸）を次のように規定して説明する。先ず、第１ワーク主軸装置３および第２ワーク主軸装置４は、主軸の中心線が機体幅方向であって、且つ水平になるよう設計されており、移動方向はその主軸と平行な方向であり、これをＺ軸とする。

次に、第１および第２タレット装置５，６と工具主軸装置２は、ともに主軸と直交する機体前後方向と機体上下方向に移動するものである。複合加工機１のベース７は、いわゆるスラントベッドタイプであって、機体前後方向の移動は、工具主軸装置２が水平であるのに対し、第１および第２タレット装置５，６は傾斜している。そこで、工具主軸装置２の移動方向である水平な機体前後方向をＹ軸とし、それに直交する鉛直な機体上下方向をＸ軸とする。更に、工具主軸装置２は、保持した工具を回転させるため、Ｙ軸に平行なその回転軸をＢ軸とする。そして、第１および第２タレット装置５，６は、Ｙ軸及びＸ軸を４５度傾けた方向が移動軸となるものであり、それぞれＹＬ軸とＸＬ軸とする。

スラントベッドタイプのベース７は、機体前方側に配置された第１および第２ワーク主軸装置３，４の搭載面が前を低くするように傾斜し、逆に機体後方側に配置された第１および第２タレット装置５，６の搭載面は後を低くするように傾斜している。そうしたベース７の前後の傾斜は、第１および第２ワーク主軸装置３，４の搭載面より第１および第２タレット装置５，６の搭載面の位置が高くなるように、機体後側が大きく形成されている。本実施形態の複合加工機１は、ベース７の搭載面を前後で傾斜させることにより、機体前後方向の寸法を抑えた構造となっている。

第１および第２ワーク主軸装置３，４（以下、両装置共通の説明する場合はワーク主軸装置３，４とする）は同じように構成され、加工対象であるワークＷを把持および解放するチャック機構１０１が設けられている。すなわち、ワーク主軸装置３，４は、円筒形状の主軸台１０２にスピンドルが回転自在に組み込まれ、そのスピンドルの先端部にチャック機構１０１が組付けられている。

ワーク主軸装置３，４のスピンドルは、スピンドルモータ１０３の回転軸と平行に配置され、各々の回転軸に固定されたプーリを介してベルトが掛け渡され、スピンドルモータの回転運動がベルトを介してスピンドルへと伝達されるよう構成されている。従って、スピンドルモータ１０３の制御により、スピンドルに組付けられたチャック機構１０１に回転が与えられ、把持されたワークＷは、加工時の位相決めが行われるほか、所定速度で回転することとなる。

ワーク主軸装置３，４は、主軸スライド１０４に搭載され、ベース７上を機体幅方向であるＺ軸に沿って移動するよう構成されている。ベース７は、前述したように手前側が低くなるように前側傾斜面１１０が形成され、Ｚ軸に平行な２本のガイドレール１０５が固定されている。前側傾斜面１１０の傾きに合わせた主軸スライド１０４の下面にはガイドブロック１０６が設けられ、ガイドレール１０５に対して摺動可能に噛み合っている。なお、ワーク主軸装置３，４は、機体前後方向に狭い前側傾斜面１１０から前方に大きく突き出ないように、主軸台１０２とスピンドルモータ１０３とが上下に位置するように、主軸スライド１０４に搭載されている。

ワーク主軸装置３，４は、ボールネジ機構によってＺ軸方向の移動を可能にしている。２本のガイドレール１０５の間にはＺ軸に平行なネジ軸１０７が軸受を介して支持されている。機体幅方向の外側にＺ軸サーボモータ１０８が設けられ、その回転軸がネジ軸１０７に連結されている。一方、主軸スライド１０４にはネジ軸１０７が通ったナット部材が固定され、Ｚ軸サーボモータ１０８の回転出力により主軸スライド１０４がＺ軸方向に直線移動するよう構成されている。

次に、第１タレット装置５および第２タレット装置６（以下、両装置共通の説明する場合はタレット装置５，６とする）は、複数の工具Ｔの中から該当する工具Ｔを旋回割出しによって選択し、ワークＷに対する切削など所定の加工を行うものである。そのタレット装置５，６は、円盤状の刃物台１１１に複数の工具Ｔが円周方向に等間隔で取り付けられ、刃物台１１１は、工具Ｔを任意の位置に着脱できるよう構成されている。タレット装置５，６は、刃物台１１１を回転制御するための割出し用サーボモータ１１２を有し、任意の工具Ｔを円周上の加工位置に位置決めできるよう構成されている。

刃物台１１１の工具Ｔは、バイトやドリルなどの先端が機体幅方向の外側を向いて取り付けられ、ワーク主軸装置３，４がＺ軸方向に移動することにより、向かってくるワークＷに対して工具Ｔが機体中央側から当てられるようになっている。タレット装置５，６は、工具Ｔを加工位置へと移動させることができるように、刃物台１１１をＺ軸に直交するＸＹ平面上で移動させる駆動装置が設けられている。特に、本実施形態における刃物台１１１の移動は、図４に示すように、水平方向および鉛直方向に対して４５度の角度をもったＹＬ軸方向とＸＬ軸方向である。従って、ベース７にはＹＬ軸に平行な後側傾斜面１２０が形成され、そこにベーススライド１１３が移動可能な状態で組付けられている。

ＹＬ軸は機体前方側に高く、逆に、ＸＬ軸は前方側つまりワーク主軸装置３，４側に向けて低くなっている。ベース７の後側斜面１２０にはＹＬ軸ガイドレール１１６が固定され、略三角形状のベーススライド１１３が摺動可能に組付けられている。ベーススライド１１３は、一辺にはＹＬ軸ガイドレール１１６に摺動可能に噛み合うガイド部１２１が設けられ、９０度で隣り合う辺にはＸＬ軸ガイドレール１２２が設けられている。タレットスライド１１５は、そのガイド部１２３がＸＬ軸ガイドレール１２２に対して摺動可能に噛み合っている。

ベーススライド１１３とタレットスライド１１５は、ともにボールネジ機構によってＹＬ軸やＸＬ軸に沿った移動が可能になっている。ＹＬ軸ガイドレール１１６とＸＬ軸ガイドレール１２２とのそれぞれに平行なネジ軸が軸受によって支持され、そのネジ軸がベーススライド１１３やタレットスライド１１５に固定されたナット部材を通っている。各々のネジ軸はＹＬ軸サーボ―モータ１１７またはＸＬ軸サーボモータ１１８の回転軸に連結され、各々の回転出力によってベーススライド１１３やタレットスライド１１５の直線移動が可能になっている。タレット装置５，６は、ＹＬ軸サーボモータ１１７とＸＬ軸サーボモータ１１８の駆動制御によって刃物台１１１のＹＬ軸およびＸＬ軸の各方向の移動制御のほか、両軸方向の移動を合成した水平方向の移動制御なども可能である。

ところで、タレット装置５，６は、割出しされた工具Ｔを加工位置まで移動させる際、刃物台１１１の回転中心とワーク主軸装置３，４における主軸の回転中心とを結んだ直線がＸＬ軸と平行になるようにＹＬ軸方向の位置調整が行われる。このとき両方の回転中心を結んだ直線を加工移動線Ｌ１とする。従って、刃物台１１１の工具Ｔは、旋回割出しによって加工移動線Ｌ１上に配置され、ＸＬ軸方向の移動によってワークＷに対する加工のための位置決めが行われるようになっている。

複合加工機１は、タレット装置５，６で行うことができないワークＷの加工にも対応できるように、工具主軸装置２が機体中央部分に設けられている。ここで、図５は、工具主軸装置２を示した側面図である。工具主軸装置２は、ワーク主軸装置３，４に把持されたワークＷに対し、旋盤加工のほかにも穴あけ加工などをすることができ、タレット装置５，６ではできない深さや角度でのワーク加工を可能にするものである。

工具主軸装置２は、タレット装置５，６と同様にＺ軸に直交するＸＹ平面上で工具Ｔを移動させる駆動装置を有し、更にＹ軸方向に水平な回転中心をもったＢ軸によって工具Ｔの角度調整が可能である。工具主軸装置２は、主軸ヘッド１３１内に主軸用サーボモータや工具スピンドルが内蔵され、その下端部に設けられた工具装着部に対して、自動工具交換装置８（図６参照）に収められた様々な工具Ｔの取り替えが可能になっている。主軸ヘッド１３１は、主軸スライド１３５に対して回転可能に取り付けられ、回転伝達機構を介してＢ軸モータ１３２の回転が伝達されるよう構成されている。

工具主軸装置２は、主軸ヘッド１３１が機体前後方向であるＹ軸方向に移動できるように、ベース７上にガイドレール１３３が固定され、そこにベーススライド１３４が摺動可能に組付けられている。ベーススライド１３４は、ガイド部１３７とレール部１３９とが９０度の角度で構成されている。ガイド部１３７は、ガイドレール１３３に対して摺動可能に噛み合い、レール部１３９には主軸スライド１３５のガイド部１３８が摺動可能に噛み合っている。

ベーススライド１３４と主軸スライド１３５は、ともにボールネジ機構によってＹ軸方向とＸ軸方向との移動が可能である。ボールネジ機構は、各軸方向に配置されたネジ軸が軸受を介して支持され、そのネジ軸がベーススライド１３４または主軸スライド１３５に固定されたナット部材を通っている。そして、各々のネジ軸にはＹ軸サーボ―モータ１４１（図３参照）またはＸ軸サーボモータ１４２が連結され、その回転出力によってベーススライド１３４や主軸スライド１３５の直線移動が可能になっている。従って、工具主軸装置２は、Ｙ軸サーボモータ１４１およびＸ軸サーボモータ１４２の駆動制御によって工具Ｔの位置決めが行われ、Ｂ軸サーボモータ１３２の駆動制御によってワークＷに対する工具Ｔの姿勢（角度）調整が可能である。

本実施形態の複合加工機１は、ワークＷがワーク自動搬送機９によって第１ワーク主軸装置３へと投入され、第２ワーク主軸装置４から排出される。また、第１ワーク主軸装置３から第２ワーク主軸装置４へのワークＷの受渡しは、両装置によって直接行われる。こうした複合加工機１では、第１ワーク主軸装置３および第２ワーク主軸装置４で同時にワークＷを加工するほか、一方でワークＷを加工している途中に他方でワークＷを搬送したり、加工中に工具主軸装置２に対する工具の交換などを同時に行うことが可能である。しかし、ワークＷの搬送および加工、更には工具主軸装置２における工具Ｔの交換が、機体前側中央部分の近い位置で行われる。そのため、各装置が、加工時に使用されるクーラントや加工によって発生する切粉や切屑などの影響を受けないようにする必要がある。

この点、複合加工機１は、図１乃至図３に示すように、２枚の分離シャッタ１４０が設けられている。分離シャッタ１４０は、ワークＷの加工を行う加工室を機体幅方向に仕切るものであり、第１ワーク主軸装置３とタレット装置５による第１加工スペース、第２ワーク主軸装置４と第２タレット装置６による第２加工スペース、そして工具主軸装置２に対して行われる工具交換スペースに分けることができる。こうした２枚の分離シャッタ１４０は、駆動装置によって機体前後方向に水平移動するよう構成されている。

複合加工機１では、次のような流れによってワークＷの加工が行われる。第１ワーク主軸装置３に把持されたワークＷが、第１タレット装置５によって第１加工が行われ、その後、第２ワーク主軸装置４へと受渡しされる。第２ワーク主軸装置４では、第１加工が行われたワークＷの反対面に第２タレット装置６による第２加工が実行される。また、第１加工や第２加工では、第１タレット装置５などのほかにも必要に応じて工具主軸装置２を使用した加工が行われる。

具体的には、入力側ストッカのワークＷがワーク自動搬送機９によって取り出され、第１ワーク主軸装置３へと運ばれてチャック機構１０１に把持される。第１タレット装置５では、刃物台１１１の駆動によって複数ある工具Ｔの中からワークＷの加工に使用する工具Ｔの旋回割出しが行われる。そして、タレットスライド１１５が第１ワーク主軸装置３へと移動し、工具ＴがワークＷに対する加工位置へと進入して位置決めされる。なお、このときのベーススライド１１３は、割出しされた工具Ｔが加工移動線Ｌ１上を移動するように、ＹＬ軸方向の位置決めが行われている。

工具Ｔが加工位置に位置決めされた後は、スピンドルモータ１０３の駆動によりチャック機構１０１に把持されたワークＷが回転し、主軸スライド１０４がガイドレール１０５に沿ってＺ軸方向に移動することにより、ワークＷに対して工具Ｔが当てられて所定の加工が行われる。例えば、ワークＷに対して中ぐり加工が行われる場合は、バイトである工具Ｔが相対的にワークＷへと向かい、回転するワークＷに形成された穴の内面に刃先が当てられた切削が行われる。

第１ワーク主軸装置３におけるワークＷの第１加工は、第１タレット装置５による加工のほか、工具主軸装置２を加えた加工、或いは工具主軸装置２のみによる加工が行われる。工具主軸装置２によってワークＷに加工が行われる場合には、刃物台１１が第１ワーク主軸装置３から離れるようにＸＬ軸方向の移動によって後退する。工具主軸装置２は、ベーススライド１３４におけるＹ軸方向の移動と、主軸スライド１３５におけるＸ軸方向の移動によって、主軸ヘッド１３１が機体前後方向と機体上下方向の位置決めが行われる。そして、主軸ヘッド１３１がＢ軸の回転により工具Ｔの角度が調整される。

ワークＷに対して所定の第１加工を終えた工具主軸装置２は、主軸ヘッド１３１がＹ軸方向とＸ軸方向との移動によって後退位置に戻される。次に、第１ワーク主軸装置３から第２ワーク主軸装置４へとワークＷを移すため、両装置が機体中央に近づき、先に停止した第１ワーク主軸装置３に対して第２ワーク主軸装置４がワークＷを取りにいき、チャック機構１０１同士によるワークＷの掴み替えが行われる。第２ワーク主軸装置４に把持されたワークＷは、第１加工が行われた裏側の二次加工面側が加工対象となる。第２加工では、第１タレット装置５と同様に、ワークＷに対して第２タレット装置６による第２加工が実行され、或いは工具主軸装置２による加工を加え、また、工具主軸装置２のみによる加工が行われる。

そして、第２加工が終了したワークＷは、ワーク自動搬送機９によって取り出されて、出力側ストッカに回収される。本実施形態の複合加工機１は、第１加工において第１タレット装置５と工具主軸装置２による加工が行われ、第２加工においても第２タレット装置６と工具主軸装置２による加工が行われるため、それぞれの加工における工数を多くすることができ、ワークＷに対して短時間で複数の加工を施すことができる。

ところで、本実施形態の複合加工機１は、第１および第２ワーク主軸装置３，４、第１および第２タレット装置５，６および工具主軸装置２が、スラントベッドタイプのベース７上にコンパクトに構成され、省スペース化を可能にしている。特に複合加工機１は、機体前後方向の寸法が抑えられているほか、各装置の移動範囲が狭くなるように設計されている。すなわち、複合加工機１の機体前側の中央部分が加工室となり、狭い空間において各装置が退避位置と加工位置との間を移動するよう構成されている。従って、工具Ｔの交換が必要な工具主軸装置２であっても、主軸ヘッド１３１が機体の前後及び上下方向の僅かな距離しか移動できない。

複合加工機１は、ワークＷの加工内容に応じて工具主軸装置２に様々な工具Ｔが使用されるため、複数の工具Ｔを収めたツールマガジンから該当する工具Ｔの自動交換が行えるようにした自動工具交換装置が必要である。ところが、省スペース化を目的とした複合加工機１は、従来例のようにベッド７上の離れた位置に自動工具交換装置を配置し、そこへ工具主軸装置２を移動させるような構成にはできない。そこで、本実施形態では、第１ワーク主軸装置３などをコンパクトに配置した複合加工機１の効果を損なわないように、工具主軸装置２に対して工具Ｔを交換しに行く構造の自動工具交換装置８が設けられている。

図６は、複合加工機１に設けられた自動工具交換装置の一実施形態を示した斜視図である。また、図７は、複合加工機１における自動工具交換装置の位置関係を示した側面図である。この自動工具交換装置８は、複合加工機１の機体前部中央に配置され、特に複数の工具Ｔを割出し可能に収納したツールマガジン１１が機体上部に設けられている。自動工具交換装置８は、工具主軸装置２に対して工具Ｔを取り替えに行くように構成されたものであり、機体上部に位置するツールマガジン１１と、それより低い位置にある主軸ヘッド１３１との間で工具Ｔを移動させるシフト装置が設けられている。

ここで、図８は、複合加工機１全体の外観斜視図である。複合加工機１は、ベース７上の第１ワーク主軸装置３などのほか、自動工具交換装置８やワーク搬送機９が、図８に示すように機体カバー１００によって覆われている。ガントリ式のワーク自動搬送機９は、機体カバー１００から上方に突き出すようにして設けられ、機体の内部では把持したワークＷを３軸方向に移動するよう構成されている。機体正面には中央に操作盤１０が設けられ、その左右両側には左正面扉１５１と右正面扉１５２とが形成されている。操作盤１０の奥には工具主軸装置２が位置し、左正面扉１５１と右正面扉１５２の奥には、第１ワーク主軸装置３および第２ワーク主軸装置４で把持したワークＷを加工するための加工室がある。そして、自動工具交換装置８は、機体前面の左右正面扉１５１，１５２よりもツールマガジン１１が前方に突き出すようにして配置され、マガジンカバー１５３によって覆われている。

図９は、自動工具交換装置８を機体裏側（図６の反対側）から示した斜視図である。自動工具交換装置８のツールマガジン１１は、複数の工具Ｔが天板１２に吊り下げられるようにして取り付けられ、該当する工具Ｔを中央に設けられた割出し位置Ｐ１１に移動させるよう構成されている。天板１２は機体幅方向に長く、その下側には長手方向の両端部に一対のスプロケットが設けられ、無端のローラチェーン１３が掛け渡されている。ツールマガジン１１は、一対のスプロケットの一方に割出し用サーボモータ１４が設けられ、その回転が減速機を介してローラチェーン１３へと伝えられるようになっている。

工具Ｔは、着脱可能な工具保持具１５（図１１参照）が取り付けられ、それによってローラチェーン１３での保持および、ツールマガジン１１と工具主軸装置２との間で搬送するシフト装置での保持が可能になっている。工具保持具１５は、工具Ｔのヘッド部分に嵌め合わせるキャップ状の部材であり、ローラチェーン１３やシフト装置において工具Ｔの取り扱いを可能にするための形状が施されている。なお、各図面で示した工具Ｔは全て円柱形状であるが、これは様々な工具Ｔを具体的に示すことなく省略して表現したに過ぎない。

ローラチェーン１３は、そうした工具保持具１５を保持するためのポットホルダ２０１（図１１参照）が一定の間隔で複数形成されている。ポットホルダ２０１は、工具保持具１５の側部を両側から上下２箇所で挟み込む爪部材であり、ローラチェーン１３の外周側に水平に突き出している。工具保持具１５は、そのポットホルダ２０１が入り込む溝形状の把持部２０２が側面に形成され、ローラチェーン１３に対して引掛けられるようになっている。よって、ツールマガジン１１に収納された複数の工具Ｔは、環状のローラチェーン１３に取り付けられて長円形の移動ラインに沿って等間隔で並べられ、円周の外側に向けて取り外しが可能となっている。

工具保持具１５が嵌められた工具Ｔは、刃先などの加工部を下にした吊下げ姿勢でローラチェーン１３に保持されている。自動工具交換装置８のシフト装置は、そうした工具Ｔを吊下げ姿勢のまま、工具主軸装置２に対する工具交換位置まで搬送するものである。シフト装置は、ローラチェーン１３に対する工具Ｔの着脱を行う前後シフタ２１と、工具Ｔを工具交換位置へと移動する上下シフタ２２とから構成されている。そして、自動工具交換装置８は、主軸ヘッド１３１と上下シフタ２２との間で工具Ｔを取り替えるため、工具交換位置にツールチェンジャ２３が設けられている。

図１０および図１１は、前後シフタ２１を示した図であり、特に図１０は天板１２に組付けた前後シフタ２１の斜視図であり、図１１は前後シフタ２１による工具Ｔの移動を示した側面図である。前後シフタ２１は、ツールマガジン１１の上部中央に組付けられている。その前後シフタ２１は、ピストンロッド２１０を機体後方（図７右側）に突き出したエアシリンダ３１が支持ブロック３８を介して天板１２に固定され、ピストンロッド２１０の先端にポットクランパヘッド３２が固定されている。エアシリンダ３１と平行な２本のガイドロッド３３が支持ブロックを貫通し、一端をポットクランパヘッド３２に固定し、他端をプレート３４に固定したガイド手段が構成されている。従って、ポットクランパヘッド３２は、エアシリンダ３１の伸縮によって前後方向に移動し、ガイドロッド３３によって移動時の姿勢が維持されるようになっている。

図１２は、ポットクランパヘッド３２から工具Ｔまでの着脱可能な各部品を示した分離状態の側面図である。各部品の着脱を可能にすることで、ツールマガジン１１と工具主軸装置２との間で工具Ｔについて行われる複数回の受渡しが可能になっている。前後シフタ２１は、ポットクランパヘッド３２に対してポットクランパ３５が着脱可能な構造になっている。ポットクランパ３５は、上面にプルボルト２０３が突き出すように固定され、ポットクランパヘッド３２は、下面部分にプルボルト２０３を着脱可能に把持するプルクランプが備えられている。

前後シフタ２１は、図１１に示すように、前後変換位置Ｐ１と上下変換位置Ｐ２との間で工具Ｔを移動させるものである。前後変換位置Ｐ１は、図９に示す割出し位置Ｐ１１であり、工具Ｔについてローラチェーン１３による周方向の移動と、前後シフタ２１による機体前後方向の移動とが切り換えられる位置である。図１０に示すように、前後変換位置Ｐ１には天板１２に切欠き部２０４が形成され、そこに配置されたポットクランパ３５が、割出しされた工具Ｔの工具保持具１５をクランプできるように、図１１の左側に示す前後変換位置Ｐ１での状態で待機している。

ポットクランパ３５は、図１２に示すように、Ｌ字形の固定ブロック２０５に対して板状の可動ブロック２０６が支持ピン２０７によって前後方向に変位可能な状態で組付けられている。固定ブロック２０５の内部ではクランプバネ２０８によって支持ピン２０７が付勢され、可動ブロック２０６が固定ブロック２０５側に常に引き寄せられている。固定ブロック２０５と可動ブロック２０６とは、対向する内側面にクランプ突起２０９が形成され、工具保持具１５の前後両側には、クランプ突起２０９が嵌るクランプ溝１５３が形成されている。従って、図１１の右側に示した上下変換位置Ｐ２では、クランプバネ２０８の付勢力により、工具保持具１５がポットクランパ３５によって掴まれるように保持される。

可動ブロック２０６は、移動方向と直交する横方向両側に係止ピン２１１が突き出し、前後変換位置Ｐ１では天板１２から下方に突き出した止めピン２１３に係止ピン２１１が当てられるようになっている。従って、図１１の左側に示した前後変換位置Ｐ１では、上下変換位置Ｐ２側から移動した場合、係止ピン２１１が止めピン２１３に当たり、可動ブロック２０６が固定ブロック２０５に近づくことができず、ポットクランパ３５の開状態がつくられる。更に、前後変換位置Ｐ１へ移動した場合には、ポットホルダ２０１が把持部２０２に嵌り込み、ローラチェーン１３に工具保持具１５を介して工具Ｔが保持された状態になる。

一方、上下変換位置Ｐ２では、搬送する工具Ｔについて、前後シフタ２１による機体前後方向の移動と、上下シフタ２２による機体上下方向の移動とが切り換えられる。この位置では前後シフタ２１と上下シフタ２２による工具Ｔの移し替えが、ポットクランパヘッド３２とポットクランパ３５との着脱によって行われる。ポットクランパ３５は、上下シフタ２２側に掴み取られるように構成されている。すなわち、ポットクランパ３５は、係止ピン２１１と同じく横方向両側に張出した把持ブロック２１２を有し、その張出し部分には、図１０に示すように、Ｕ字形の切欠き部２１５が形成されている。そして、クランプピン４３（図１５参照）が切欠き部２１５に入ることによって、上下シフタ２２によるポットクランパ３５の掴み取りが可能になっている。

図１３および図１４は、上下シフタ２２を示した斜視図であり、工具搬送における上昇位置と下降位置とが描かれている。また、図１５は、上下シフタ２２のクランプ部４０を示した斜視図である。上下シフタ２２は、昇降フレーム４１がクランプ部４０を備え、鉛直なガイドレール４２に従って上下に移動するものである。２本のガイドレール４２は、自動工具交換装置８の骨組み８５側に固定された上側ブロック５１と下側プレート５２によって支持され、昇降フレーム４１は、上下左右の４箇所に設けたスライド部２２１によってガイドレール４２を摺動するよう構成されている。クランプ部４０は、昇降フレーム４１の上梁２２２に組付けられ、保持した工具Ｔが枠内に収まるように形成されている。

クランプ部４０は、下方に突き出したクランプピン４３を有している。クランプピン４３は、前後シフタ２１によって工具Ｔが上下変換位置Ｐ２に移動した場合に、把持ブロック２１２の切欠き部２１５に対して相対的に入り込むものである。そのクランプピン４３は、上梁２２２に固定された下向きの筒状ガイド４４を貫通し、上梁２２２の上面に固定されたエアシリンダ４５に連結されている。エアシリンダ４５は、鉛直上向きに突き出したピストンロッドにブラケット４６がピン止めされ、更にそのブラケット４６の両端にクランプピン４３がピン止めされている。クランプピン４３は、下端部分が傘のように広がった円錐台形状のフランジ部２２３を有し、把持ブロック２１２の下面側にはフランジ部２２３の形状に合わせた凹部が形成されている。

上梁２２２の下側には位置決めフレーム４７が固定され、工具Ｔが上下変換位置Ｐ２へ向かう移動により、工具保持具１５の把持部２０２が嵌り込む切欠き部２２５が形成されている。従って、上下変換位置Ｐ２では、工具保持具１５が位置決めフレーム４７に嵌り込み、ポットクランパ３５の切欠き部２１５にもクランプピン４３が入り込むこととなる。この状態でエアシリンダ４５がクランプピン４３を引き上げることにより、そのフランジ部２２３と円筒ガイド４４によって把持ブロック２１２が挟み込まれ、ポットクランパ３５がクランプ部４０側に保持される。

上下シフタ２２は、ボールネジ機構によって昇降フレーム４１を昇降させるよう構成されている。そのため、回転軸を鉛直上向きに突き出した昇降用サーボモータ５３が下側プレート５２に固定され、その回転軸とネジ軸５４とが連結されている。ネジ軸５４は、その上端部が支持ブロック５５の軸受５６によって回転支持され、昇降フレーム４１に固定されたナット部材５７を貫通している。なお、支持ブロック５５も、自動工具交換装置８の骨組み８５側に固定されている。

図１３に示す昇降フレーム４１の上昇位置は、前後シフタ２１と上下シフタ２２との掴み替え位置であるため、昇降用サーボモータ５３におけるネジ軸５４の回転制御によって昇降フレーム４１を正確な高さで停止させる位置決めが行われる。支持ブロック５５にはストッパ５８が設けられ、制御に不具合などが生じたときに下梁２２６が当てられて昇降フレーム４１が止められるよう構成されている。図１４に示す下降位置でもストッパによる同様な構成が施されている。

自動工具交換装置８は、図１４に示すように、昇降フレーム４１の下降した位置が工具交換位置であり、その高さに合わせて図７および図９に示すツールチェンジャ２３が設けられている。図１６は、そのツールチェンジャ２３を示した斜視図である。ツールチェンジャ２３は、工具Ｔを把持するチャック２３１を両端部に有する工具交換アーム６５と、その工具交換アーム６５を旋回させるカム装置６３と、そのカム装置６３に回転を出力する旋回用サーボモータ６１などによって構成されている。カム装置６３は、上方に入力軸２３２が突出し、旋回用サーボモータ６１の出力軸との間に、各軸のプーリを介してタイミングベルト６２が掛け渡されている。

カム装置６３は、入力軸２３２から入力された回転により、下方に突き出した出力軸２３３から回転運動と上下運動とを出力することができるように、入力側の回転角度に従って所定の運動を出力するように設計された溝カムやグロボイダルカムなどから構成されている。出力軸２３３の上下動は、図１８に示すように、下降した左側と上昇した右側との高さの範囲を移動する。従って、ツールチェンジャ２３は、旋回用サーボモータ６１の回転制御により、工具交換アーム６５に対する旋回角度と上下方向の変位を調整することが可能である。

図１７は、工具交換アーム６５を下側から示した図であり、図１８は、工具交換アーム６５を長手方向に切った断面図である。工具交換アーム６５は、回転中心Ｏを基準に一対のチャック２３１が対称的に構成されている。なお、図１７及び図１８では、左側に工具Ｔのクランプ状態が示され、右側にはアンクランプ状態が示されている。この工具交換アーム６５は直線状の部材であり、アーム本体２４１の両端部には工具Ｔを把持するためのチャック２３１が、固定爪２３５と可動爪２３６とによって構成されている。

可動爪２３６は、固定爪２３５よりも小さく、回転中心Ｏに近い位置で支点ピン２３７によって揺動可能に支持され、その支点ピン２３７を挟んで爪先の反対側に連結ピン２３８が固定されている。また、チャック２３１は、工具Ｔを確実に把持することができるように、固定爪２３５と可動爪２３６には凸部２３９が２箇所ずつに形成され、工具Ｔの首部には凸部２３９が入り込む凹部２２８（図１５参照）が形成されている。特に、チャック２３１は、可動爪２３６が揺動することにより、凸部２３９が１８０度を超える角度θで工具Ｔを把持することができるよう構成されている。

工具交換アーム６５は、そのアーム本体２４１にガイド２４２となる内部空間が形成され、そこには長手方向に直線変位するスライド２４３が組み込まれている。スライド２４３は、端部に連結用長孔２４５が形成され、そこに可動爪２３６に固定された連結ピン２３８が入れられることで、スライド２４３の直線変位と可動爪２３６の揺動変位とを変換するリンク機構が構成されている。連結用長孔２４５は、スライド２４３の変位方向に対して直交する横方向に長く形成されている。そして、ガイド２４２内にはチャック用バネ２４６が組み込まれ、スライド２４３に対して可動爪２３６側への付勢力が作用し、通常時には可動爪２３６の開状態を維持するよう構成されている（図１７右側）。

工具交換アーム６５は、固定爪２３５と可動爪２３６とが工具Ｔを把持する際に生じる打ち付け音を小さくするよう構成されている。例えば、従来のチャックは、バネの付勢力によって工具Ｔを把持するようにした構成であるため、工具Ｔの脱落を防止するには大きな力で抑え込む必要があり、工具Ｔを把持する際に縮められたバネの反発力が大きな打ち付け音を発生させてしまっていた。この点、工具交換アーム６５は、工具Ｔを把持するためにバネを使用することなく、把持した工具Ｔを脱落させないためのロック機構が設けられている。

スライド２４３は、連結用長孔２４５とは反対の回転中心Ｏ側端部に、変位方向に沿ってロック用長孔２４７が形成され、そこにロックピン２４８が挿入されている。ロックピン２４８は、径の大きいロック部２５１と、径の小さい案内部２５２とが形成され、アーム本体２４１の下面側に固定された椀型のガイドキャップ２４９内に入れられている。ロックピン２４８は、案内部２５２がロック用長孔２４７を貫通する大きさの径であり、アーム本体２４１の上面側に固定されたガイド筒２５５を貫通して上方に突き出している。大きい径のロック部２５１は、円筒形状のガイドキャップ２４９内を摺動する円柱形状部分と、ロック用長孔２４７内に入り込むように幅を狭くしたロック部分とが形成されている。

ロックピン２４８は、下面に開けられた穴にロック用バネ２４８が入れられ、ガイドキャップ２４９に支えられて上方に付勢されている。可動爪２３６が開いた通常時のロックピン２４８は、図１７および図１８の右側に示すように、ロック用長孔２４７の位置がずれているため、ロック部２５１がスライド２４３に突き当てられている。一方、工具交換アーム６５が工具Ｔを把持する場合には、工具Ｔによって可動爪２３６が揺動し、図１７および図１８の左側に示すように、スライド２４３が回転中心Ｏ側に変位することとなる。そのため、付勢されたロックピン２４８が上昇してロック用長孔２４７内にロック部２５１の一部分が入り込み、工具Ｔを脱落させない把持状態が維持できるようになる。

把持した工具Ｔを解放する場合は、ロックピン２４８を押し下げる必要がある。この点、本実施形態では、図１８の右側に示すように、出力軸２３３が回転だけではなく上方に移動した収縮を行うため、ロックピン２４８が押当てリング６９に当たることによって相対的に押し下げられることとなる。押当てリング６９は、出力軸２３３が突き出たカム装置６３の円筒部分に、ラジアルベアリング６８によって回転可能に取り付けられている。また、工具交換アーム６５には、２本のアームガイド６６が回転中心Ｏを基準に対称的な位置を貫通し、上端部分が押当てリング６９に固定され、下端部分が連結バー６７に固定されている。

自動工具交換装置８は、図７などに示すように、ツールチェンジャ２３が加工室内において工具主軸装置２の近くに配置されている。そのため、ワークＷの加工時に発生する切粉や切屑あるいはクーラントが自動工具交換装置８側に入り込まないようにする必要がある。自動工具交換装置８は、図６及び図７に示すように、外側カバー７０と機内側カバー７１とが設けられ、その間に昇降フレーム４１が移動するように上下シフタ２２が設けられている。外側カバー７０にはガラスを嵌めた覗き窓２７１が形成されている。一方、切粉等の侵入防止のための機内側カバー７１には交換窓２７２が形成され、加工室側には工具交換に従って交換窓２７２を開閉させる工具交換シャッタ７２が設けられている。また、加工室内のツールチェンジャ２３についても切屑などから工具交換アーム６５を保護する必要がある。そこで、工具交換シャッタ７２にアーム収納ボックス７３が形成されている。

図１９は、工具交換シャッタ７２を示した斜視図であり、図９に示した加工室の外側（図７の左側）から示した図である。工具交換シャッタ７２は、立体的に形成され、その中には上部に固定したブラケット７４に折損検知センサ７５が取り付けられている。折損検知センサ７５は、高さを合わせた工具Ｔの先端部分にスイングさせたニードル２６１を当てて折損の有無を確認するものである。

工具交換シャッタ７２の内側（図面手前側）には、天井面にブラケット７６が固定され、２本のガイドレール７７の上端部分と昇降用エアシリンダ７８のピストンロッド２６３の先端部分が固定されている。そして、上昇した工具交換シャッタ７２の下側に位置するように、ベースブラケット７９が自動工具交換装置８の骨組み８５側に固定され、そこにガイドレール７７が摺動するスライド部材８１と昇降用エアシリンダ７８とが固定されている。従って、工具交換シャッタ７２は、昇降用エアシリンダ７８が伸長作動することにより、図９に実線で示す位置まで上昇し、収縮作動によって二点鎖線で示す位置まで下降して交換窓２７２が開くように構成されている。

続いて、本実施形態の自動工具交換装置８によれば、工具主軸装置２に対して次のように工具交換が行われる。複合加工機１は、第１ワーク主軸装置３および第２ワーク主軸装置４において加工が実行されている間であっても、前進した２枚の分離シャッタ１４０によって工具主軸装置２を挟み込み、加工に影響されることなく工具交換が可能である。工具主軸装置２は、ベーススライド１３４におけるＹ軸方向の移動と、主軸スライド１３５におけるＸ軸方向の移動によって、主軸ヘッド１３１が工具交換位置で待機する。

自動工具交換装置８のツールマガジン１１では、割出し用サーボモータ１４の駆動制御により、ローラチェーン１３が回転して保持されている複数の工具Ｔが一斉に周方向に移動し、該当する工具Ｔを図９に示す割出し位置Ｐ１１に移動させた割出しが行われる。割出し位置Ｐ１１は、図１１に示す前後変換位置Ｐ１であり、そこにはポットクランパ３５が開いた状態で待機している。そのため、割出しされた工具Ｔの工具保持具１５がポットクランパ３５内に入り込む。

前後変換位置Ｐ１に位置決めされた工具Ｔは、前後シフタ２１によって上下変換位置Ｐ２へと移される。前後シフタ２１では、エアシリンダ３１の伸長作動により、ポットクランパ３５を装着したポットクランパヘッド３２が前後変換位置Ｐ１から上下変換位置Ｐ２へと水平移動する。このとき係止ピン２１１が止めピン２１３の拘束から解放されるため、クランプバネ２０８の付勢力によって可動ブロック２０６が固定ブロック２０５との間で工具保持具１５を挟み込む。可動ブロック２０６と固定ブロック２０５は、それぞれのクランプ突起２０９がクランプ溝１５３に噛み合うことにより工具保持具１５を保持する。

前後シフタ２１によって上下変換位置Ｐ２に工具Ｔが移されると、把持ブロック２１２の切欠き部２１５にクランプピン４３が入り込み、位置決めフレーム４７の切欠き部２２５に工具保持具１５の把持部２０２が嵌り込む。そして、エアシリンダ４５の伸長作動によってクランプピン４３が引き上げられ、そのフランジ部２２３と円筒ガイド４４との間で把持ブロック２１２が挟み込まれる。クランプ部４０に工具Ｔが掴み取られた後は、僅かに昇降フレーム４１が下降することにより、ポットクランパ３５のプルボルト２０３がポットクランパヘッド３２から外れる。分離したポットクランパヘッド３２は、エアシリンダ３１の収縮作動によって前後変換位置Ｐ１側に退避する。こうして前後シフタ２１から上下シフタ２２への工具Ｔの移し替えが完了する。

上下シフタ２２は、昇降用サーボモータ５３の駆動によりネジ軸５４の回転が昇降フレーム４１の上下動に変換され、クランプ部４０に保持された工具Ｔが、図１３に示す高さから図１４に示す工具交換位置まで下降することになる。その工具交換位置は、図７に示す加工室側のツールチェンジャ２３に対応した高さである。また、図９に示すように、ツールチェンジャ２３の下側には交換窓２７２があり、工具交換シャッタ７２によって閉じられている。そこで、交換用の工具Ｔが降ろされたタイミングで昇降用エアシリンダ７８が収縮作動し、工具交換シャッタ７２が一点鎖線で示す位置まで下降して交換窓２７２が開けられる。

工具交換シャッタ７２の下降により、ツールチェンジャ２３の工具交換アーム６５がアーム収納ボックス７３から外に出される。このとき、工具交換アーム６５は上下シフタ２２に保持された新たな工具Ｔと、工具主軸装置２に装着された使用後の工具Ｔとの間に位置している。ツールチェンジャ２３は、図１６に示す状態の工具交換アーム６５を９０度旋回させることにより、両方の工具Ｔを一対のチャック２３１によって掴み取りに行く。このときツールチェンジャ２３は、旋回用サーボモータ６１の出力によって工具交換アーム６５が旋回するが、出力軸２３３は図１８の右側に示す収縮状態が維持されている。つまり、工具交換アーム６５は、高さが変化することなく、ロックピン２４８が押当てリング６９に当てられたままである。

工具交換アーム６５が９０度旋回した位置では、開状態のチャック２３１が工具Ｔの首部に当たり、可動爪２３６が支点ピン２３７を中心に揺動する。可動爪２３６が閉じることにより、可動爪２３６と固定爪２３５とによって工具Ｔが把持され、凸部２３９が凹部２２８に入り込む。工具Ｔを把持することによって可動爪２３６が揺動すると、連結ピン２３８を介してスライド２４３がチャック用バネ２４６の付勢力に抗して押し込まれ、ロック用長孔２４７の位置が変位する。この段階でもロックピン２４８は押当てリング６９に当てられたままである。

更に旋回用サーボモータ６１から一定角度の回転が出力されると、カム装置６３内のカム機構によって出力軸２３３および工具交換アーム６５が図１８の左側に示す高さに下降する。このとき工具交換アーム６５では、押当てリング６９の押えから解放されたロックピン２４８が、ロック用バネ２４８の付勢力によってアーム本体２４１内を上昇し、ロック用長孔２４７内にロック部２５１が入り込んでロック状態となる。また、工具Ｔを把持した工具交換アーム６５が下降することにより、上下シフタ２２では工具保持具１５から工具Ｔが外され、主軸ヘッド１３１の工具装着部からも工具Ｔが外される。

更に、旋回用サーボモータ６１から回転が出力されることにより、カム装置６３内のカム機構を介して出力軸２３３に回転が与えられ、両端に工具Ｔを掴んだ工具交換アーム６５が高さを変えることなく１８０度旋回する。こうして新たな工具Ｔと使用後の工具Ｔとの位置が入れ替わる。そして、旋回用サーボモータ６１から更に一定角度の回転が出力されると、カム装置６３内のカム機構によって出力軸２３３および工具交換アーム６５が図１８の右側に示す高さに上昇する。これによりロックピン２４８が押当てリング６９に当たってロックが解除されるとともに、上下シフタ２２では工具保持具１５に、主軸ヘッド１３１では工具装着部に、それぞれ工具交換アーム６５に把持された工具Ｔが装着される。その後、工具交換アーム６５は９０度逆方向に旋回して図１６に示す待機状態に戻る。

工具交換が行われると工具交換シャッタ７２が閉じられ、上下シフタに移された使用後の工具Ｔの刃先が折損検知センサ７５に合わせた高さ調整が行われる。そして、折損検知センサ７５のニードル２６１をスイングさせた折損確認が行われ、ニードル２６１が当たれば工具Ｔが正常と判断され、当たらない場合には折損が生じていたと判断され、警報などその後の処理が行われる。工具Ｔに折損が無ければ、上下シフタ２２の昇降フレーム４１が上昇し、ポットクランパ３５が前後シフタ２１のポットクランパヘッド３２に移し換えられて、使用後の工具Ｔがツールマガジン１１へと戻される。

以上、本実施形態によれば、第１および第２ワーク主軸装置３，４に対して第１および第２タレット装置５，６を備えた対向２軸旋盤に工具主軸装置２が設けられた複合加工機１であるが、各装置がスラントベッドタイプのベース７上に搭載され、且つ、各装置の移動範囲が狭くなるよう構成されているため、全体をコンパクトにすることができ、工場設置における省スペース化が可能となる。そして、本実施形態では、工具主軸装置２に対する自動工具交換装置８を機体前部に設けたことにより、複合加工機１を大きくすることなく省スペースでの設置を可能にする。特に、自動工具交換装置８は、機体の前面中央上部にツールマガジン１１を配置し、そのツールマガジン１１とツールチェンジャ２３との間で工具を移動させるシフト装置（前後シフタ２１および上下シフタ２２）を設けたことにより、複合加工機１全体の省スペース化に適したものとなっている。

自動工具交換装置８は、無端のローラチェーンによって機体幅方向に長い長円形の工具移動ラインを構成するツールマガジン１１としたので、多くの工具を機体幅方向にコンパクトに収めることができる。自動工具交換装置８は、周方向に工具を移動させるツールマガジン１１と下方に位置するツールチェンジャ２３との間で、前後シフタ２１と上下シフタ２２とによって方向を変えた工具の搬送が可能になっている。また、自動工具交換装置８では、工具保持具１５ポットクランパヘッド３２、ポットクランパ３５を工具Ｔに対して直接的又は間接的に着脱可能な着脱部材としたので、ツールチェンジャ２３と、前後シフタ２１および上下シフタ２２における工具Ｔの受渡しが可能になっている。

工具交換アーム６５は、チャック用バネ２４６の付勢力によって常時開状態の可動爪２３６を揺動させ、固定爪２３５との間で工具Ｔを把持した後、その把持状態をロックピン２４８からなるロック機構によって維持するようにしたため、工具Ｔを把持する際に従来のように大きな打ち付け音を発するようなことがない。また、チャック２３１は、固定爪２３５と可動爪２３６とによって１８０度を超える角度θの範囲で工具Ｔを把持し、凸部２３９が凹部２２８に入り込んでいるため、工具Ｔの把持状態を安定させることができる。

自動工具交換装置８は、工具交換シャッタ７２を設けることにより、複合加工機１の加工室内で飛び散る切粉やクーラントなどの侵入を防止することができる。また、ツールチェンジャ２３は、加工室内に配置されているが、工具交換シャッタ７２にアーム収納ボックス７３が設けられているため、ワークの加工時に発生する切粉や切屑から工具交換アーム６５を保護することができる。更に、工具交換シャッタ７２に折損検知センサ７５を設けることにより、特別な取り付け箇所を設ける必要がない。

本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、自動工具交換装置を取り付ける複合加工機は、本実施形態の構造のものに限定されるわけではない。

１…複合加工機 ２…工具主軸装置 ３…第１ワーク主軸装置 ４…第２ワーク主軸装置 ５…第１タレット装置 ６…第２タレット装置 ７…ベース ８…自動工具交換装置 ９…ワーク搬送機 １１…ツールマガジン １３…ローラチェーン １４…割出し用サーボモータ １５…工具保持具 ２１…前後シフタ ２２…上下シフタ ２３…ツールチェンジャ ３２…ポットクランパヘッド ３５…ポットクランパ ４０…クランプ部 ４１…昇降フレーム ４５…エアシリンダ ５３…昇降用サーボモータ ６１…旋回用サーボモータ ６５…工具交換アーム ６６…アームガイド ６９…押当てリング ７２…工具交換シャッタ ７３…アーム収納ボックス ７５…折損検知センサ ７８…昇降用エアシリンダ １３１…主軸ヘッド ２０１…ポットホルダ ２１０…ピストンロッド ２３１…チャック ２３５…固定爪 ２３６…可動爪 ２４３…スライド ２４６…チャック用バネ ２４８…ロックピン

Claims (9)

1. 対向２軸旋盤の中央に工具主軸装置を配置した複合加工機に設けられた自動工具交換装置であって、
   前記複合加工機の機体前面上部に配置され、前記工具主軸装置に対する交換用の複数の工具を収納したツールマガジンと、
   前記ツールマガジンと前記工具主軸装置に対する工具交換位置との間で工具を移動させるシフト装置と、
   前記シフト装置と前記工具主軸装置との間で工具を交換するツールチェンジャと、
   を有し、
   前記ツールチェンジャは、回転および上下に伸縮する出力軸に工具交換アームが固定されたものであり、
   前記工具交換アームは、回転軸を中心に対称的に構成された固定爪と可動爪とからなる一対のチャックを有し、前記可動爪は、チャック用バネの付勢力によって常時開状態が維持され、工具に当たって揺動することで生じる把持状態がロック機構により維持されるものである、
   自動工具交換装置。
2. 前記ツールマガジンは、複数の工具が着脱可能に保持された無端のローラチェーンが機体幅方向に長い長円形の工具移動ラインを構成するものであり、前記複合加工機の機体前面上部に突き出すように配置された請求項１に記載の自動工具交換装置。
3. 前記シフト装置は、前記ツールマガジンから機体前後方向に工具を移動させる前後シフタと、前記前後シフタから機体上下方向に工具を移動させる上下シフタと、を有する請求項１又は請求項２に記載の自動工具交換装置。
4. 前記前後シフタと前記上下シフタ、前記上下シフタと前記ツールチェンジャとの工具の受渡し工程で、直接的又は間接的に工具を着脱させる着脱部材を有する請求項３に記載の自動工具交換装置。
5. 前記工具交換アームは、連結用長孔と連結ピンとによって前記可動爪に連結され、前記チャック用バネによって付勢された付勢方向に変位するスライドを有し、前記ロック機構は、前記スライドに形成された変位方向に長いロック用長孔をロック用バネに付勢されたロックピンが貫通し、前記ロック用バネによって変位した前記ロックピンが前記ロック用長孔におけるロック状態を形成し、前記出力軸の上下動によって前記ロックピンが押当て部材に当たった変位によりロック解除状態となる請求項１に記載の自動工具交換装置。
6. 前記工具交換アームのチャックは、工具の首部に形成された凹部に嵌り込む凸部が前記固定爪と前記可動爪とに複数形成され、前記固定爪と前記可動爪とが１８０度の角度を超える範囲で工具を把持するものである請求項５に記載の自動工具交換装置。
7. 前記上下シフタの移動空間を前記複合加工機のワーク加工を行う加工室から分離する仕切り板に、前記加工室内側に設けられた前記ツールチェンジャによって工具を通すための交換窓および、前記交換窓を開閉する工具交換シャッタが設けられた請求項３に記載の自動工具交換装置。
8. 前記工具交換シャッタは、前記工具交換アームを保護するアーム収納ボックスを有する請求項７に記載の自動工具交換装置。
9. 工具の折損を確認するための折損検知センサが前記工具交換シャッタに設けられた請求項７又は請求項８に記載の自動工具交換装置。

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