(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の工具を格納する工具マガジン、複数の工具が装着されるタレット、及び前記工具マガジンに格納された工具とタレットに装着された工具とを交換する工具交換装置を備えた工作機械において、
前記工具交換装置は、工具を把持する２つの工具把持部を備え、該工具把持部を用いて、前記タレットに装着された工具同士を交換可能に構成されていることを特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記工具交換装置は、前記タレットに装着された工具の内、ｎ個の工具についてそれぞれその装着位置を変更する際に、まず、移送対象の工具から選択される１番目の工具を一方の空の工具把持部に把持して抜き取り、次に、該１番目の工具が移送される移送先の工具である２番目の工具を他方の空の工具把持部により把持して抜き取った後、前記１番目の工具をその移送先に装着する動作を実行し、以後、該動作をｎ−２回繰り返した後、ｎ番目の工具をその移送先に装着するように構成されていることを特徴する請求項１記載の工作機械。
但し、ｎは２以上の自然数である。
【請求項３】
前記工具交換装置は、前記タレットに装着された工具の内、ｎ個の工具についてそれぞれその装着位置を変更する際に、まず、移送対象の工具から選択される１番目の工具を一方の空の工具把持部に把持して抜き取った後、次に、該１番目の工具が装着されていた位置に移送する２番目の工具を他方の空の工具把持部により把持して抜き取って、前記１番目の工具が装着されていた位置に装着する動作を実行し、以後、ｉ番目の工具が装着されていた位置に移送するｉ＋１番目の工具を他方の空の工具把持部により把持して抜き取って、前記ｉ番目の工具が装着されていた位置に装着する動作をｎ−２回繰り返して実行した後、前記一方の工具把持部に把持された１番目の工具をｎ番目の工具が装着されていた位置に装着するように構成されていることを特徴する請求項１記載の工作機械。
但し、ｎは２以上の自然数であり、ｉは２〜ｎ−１の自然数である。
【請求項４】
前記工具交換装置は、前記タレットに装着された工具の内、ｎ個の工具についてそれぞれその装着位置を変更するとともに、該ｎ個の工具の内の一の工具を前記工具マガジンに格納する一方、前記工具マガジンから新たな一の工具を前記タレットに装着する際に、前記工具マガジンから前記タレットに新たに装着する工具である１番目の工具を一方の空の工具把持部に把持し、次に、該１番目の工具が移送される移送先の工具である２番目の工具を他方の空の工具把持部により把持して抜き取った後、前記１番目の工具をその移送先に装着する動作を実行し、以後、該動作をｎ−２回繰り返した後、工具マガジンに格納されるべきｎ番目の工具を前記工具マガジンに格納するように構成されていることを特徴する請求項１記載の工作機械。
但し、ｎは２以上の自然数である。
【請求項５】
前記工具交換装置は、前記２つ工具把持部を、該各工具把持部により把持された工具の長手方向と直交する回転軸を中心として、旋回可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至４記載のいずれかの工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の工具を格納する工具マガジン、複数の工具が装着されるタレット、及び工具マガジンに格納された工具とタレットに装着された工具とを交換する工具交換装置を備えた工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述した工作機械として、従来、特開昭５６−２７７５４号公報（下記特許文献１）に開示された工具交換装置付の数値制御旋盤が知られている。この旋盤は、同公報に記載されるように、本体と、この本体に搭載された主軸台と、主軸台に回転自在に組み込まれた主軸と、主軸の軸線に対し平行または直交する方向に移動する刃物台と、複数個の工具を有し、前記刃物台上で前記主軸の軸線と平行な回転軸を中心として旋回可能に軸承されたタレットと、前記刃物台上又は前記本体の近傍に配設され、内径加工用工具を保持する複数の工具保持部を有する工具貯蔵マガジン等を備えている。
【０００３】
そして、前記タレットには、内径加工用工具のみを着脱可能に保持する工具受入れ装置が設けられ、更に、このタレットの後方の刃物台上には、前記工具受入れ装置が工具交換準備位置に割出された時に、当該工具受入れ装置と同心となる工具着脱駆動装置が設けられている。そして、工具受入れ装置が工具交換準備位置に割出された状態にあるときに、この工具着脱駆動装置によって、当該工具受入れ装置に保持された内径加工用工具の着脱が可能となる。
【０００４】
また、前記工具貯蔵マガジンは、旋回自在に支持されるとともに、適宜旋回駆動装置によって旋回動作を行うように構成されており、この旋回動作によって、所望の内径加工用工具が工具交換位置に割り出されるようになっている。
【０００５】
また、前記タレットと前記工具貯蔵マガジンとの間には、工具交換アームが設けられており、この工具交換アームは、適宜駆動装置により、前記タレットの回転軸と平行な方向に前後動するとともに、このタレットの回転軸と平行な回転軸を中心として旋回動作を行うようになっている。
【０００６】
斯くして、前記駆動装置により駆動されて、前記工具交換アームが前後動作及び旋回動作を行うことによって、前記工具交換準備位置の前記工具受入れ装置に保持された内径加工用工具と、前記工具交換位置に割り出された前記工具貯蔵マガジン内の内径加工用工具とが交換される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５６−２７７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、近年では、上述した旋盤においても、多種多様な加工が行われるようになっており、このため、上記タレットには、外形加工用工具や内径加工用工具などの旋削工具に加えて、ドリル、タップやエンドミルといった回転工具も装着されるようになってきている。
【０００９】
そして、対象となるワークに応じて、即ち、当該ワークに施すべき加工に応じて必要な工具が異なるため、上述したタレットに装着されるべき工具の種類はワークに応じて異なり、また、当該工具がタレット内で配置されるべき位置もワークに応じて異なる。
【００１０】
したがって、加工すべきワークに応じて設定された工具が、前記タレットの適宜位置に配置されるように、前記工具交換装置を用いて、前記工具マガジンとタレットとの間の工具交換のみならず、当該タレット内における工具同士の入れ換えを含めて、必要な工具をタレット内で自動的に配置することができれば、当該作業の更なる合理化を図ることができて好ましい。
【００１１】
ところが、上述した従来の工具交換装置は、前記工具マガジンとタレットとの間の工具交換は実行することができるものの、タレット内において、工具同士を入れ換える工具交換については、その機能を備えていなかったため、これを実現することができなかった。このため、従来、タレット内における工具同士の入れ換えについては、オペレータの手作業に頼らざるを得ず、その合理化を図ることができなかった。
【００１２】
本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、タレット内における工具同士を入れ換えることができる工具交換装置を備えた工作機械の提供を、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するための本発明は、
複数の工具を格納する工具マガジン、複数の工具が装着されるタレット、及び前記工具マガジンに格納された工具とタレットに装着された工具とを交換する工具交換装置を備えた工作機械において、
前記工具交換装置は、工具を把持する２つの工具把持部を備え、該工具把持部を用いて、前記タレットに装着された工具同士を交換可能に構成された工作機械に係る。
【００１４】
この工作機械によれば、前記工具交換装置は、工具を把持する２つの工具把持部を備え、該工具把持部を用いて、前記タレットに装着された工具同士を交換可能に構成されている。したがって、この工具交換装置によれば、工具マガジンとタレットとの間の工具交換のみならず、当該タレット内における工具同士の入れ換えを含めた工具交換を実行することができる。そして、このように、タレット内における工具同士の入れ換えを含めた工具交換を、オペレータの手作業に頼ることなく、工具交換装置によって自動的に行うことで、当該タレットへの工具の配置作業の合理化を図ることができる。
【００１５】
本発明において、前記工具交換装置は、前記タレットに装着された工具の内、ｎ個の工具についてそれぞれその装着位置を変更する際に、まず、移送対象の工具から選択される１番目の工具を一方の空の工具把持部に把持して抜き取り、次に、該１番目の工具が移送される移送先の工具である２番目の工具を他方の空の工具把持部により把持して抜き取った後、前記１番目の工具をその移送先に装着する動作を実行し、以後、該動作をｎ−２回繰り返した後、ｎ番目の工具をその移送先に装着するように構成された態様を採ることができる。但し、ｎは２以上の自然数である。
【００１６】
この態様の工具交換装置によれば、ｎ個の工具についてそれぞれその装着位置を変更する場合（入れ換える場合）に、当該工具交換装置は、まず、移送元の任意の１番目の工具を一方の空の工具把持部に把持して抜き取った後、抜き取った１番目の工具を移送する移送先に装着された２番目の工具を他方の空の工具把持部に把持して抜き取り、この後、一方の工具把持部に把持した１番目の工具をその移送先に装着する。
【００１７】
次に、工具交換装置は、前記２番目の工具を移送するその移送先に装着された３番目の工具を前記一方の空の工具把持部に把持して抜き取り、この後、前記他方の工具把持部に把持した２番目の工具をその移送先に装着する。
【００１８】
工具交換装置は、以後同様にして、上述の入れ換え動作を必要回数繰り返した後、最後にｎ番目の工具をその移送先に装着して、タレット内における工具の入れ換え動作を終了する。
【００１９】
また、本発明において、前記工具交換装置は、前記タレットに装着された工具の内、ｎ個の工具についてそれぞれその装着位置を変更する際に、まず、移送対象の工具から選択される１番目の工具を一方の空の工具把持部に把持して抜き取った後、次に、該１番目の工具が装着されていた位置に移送する２番目の工具を他方の空の工具把持部により把持して抜き取って、前記１番目の工具が装着されていた位置に装着する動作を実行し、以後、ｉ番目の工具が装着されていた位置に移送するｉ＋１番目の工具を他方の空の工具把持部により把持して抜き取って、前記ｉ番目の工具が装着されていた位置に装着する動作をｎ−２回繰り返して実行した後、前記一方の工具把持部に把持された１番目の工具をｎ番目の工具が装着されていた位置に装着するように構成された態様を採ることができる。但し、ｎは２以上の自然数であり、ｉは２〜ｎ−１の自然数である。
【００２０】
この態様の工具交換装置によれば、ｎ個の工具についてそれぞれその装着位置を変更する場合（入れ換える場合）に、当該工具交換装置は、まず、移送対象の工具から選択される任意の１番目の工具を一方の空の工具把持部に把持して抜き取った後、次に、該１番目の工具が装着されていた位置に移送する２番目の工具を他方の空の工具把持部により把持して抜き取り、抜き取った２番目の工具を前記１番目の工具が装着されていた位置に装着する。
【００２１】
次に、工具交換装置は、２番目の工具が装着されていた位置に移送する３番目の工具を他方の空の工具把持部により把持して抜き取り、この後、２番目の工具が装着されていた位置に３番目の工具を装着する。
【００２２】
工具交換装置は、以後同様にして、ｉ番目の工具が装着されていた位置に移送するｉ＋１番目の工具を他方の空の工具把持部により把持して抜き取り、この後、ｉ番目の工具が装着されていた位置にｉ＋１番目の工具を装着する動作を必要回数繰り返して実行した後、最後に、前記一方の工具把持部に把持された１番目の工具をｎ番目の工具が装着されていた位置に装着して、タレット内における工具の入れ換え動作を終了する。
【００２３】
また、本発明において、前記工具交換装置は、前記タレットに装着された工具の内、ｎ個の工具についてそれぞれその装着位置を変更するとともに、該ｎ個の工具の内の一の工具を前記工具マガジンに格納する一方、前記工具マガジンから新たな一の工具を前記タレットに装着する際に、前記工具マガジンから前記タレットに新たに装着する工具である１番目の工具を一方の空の工具把持部に把持し、次に、該１番目の工具が移送される移送先の工具である２番目の工具を他方の空の工具把持部により把持して抜き取った後、前記１番目の工具をその移送先に装着する動作を実行し、以後、該動作をｎ−２回繰り返した後、工具マガジンに格納されるべきｎ番目の工具を前記工具マガジンに格納するように構成された態様を採ることができる。但し、ｎは２以上の自然数である。
【００２４】
この態様の工具交換装置によれば、タレットに装着された工具の内、ｎ個の工具についてそれぞれその装着位置を変更する（入れ換える）とともに、このｎ個の工具の内の一の工具を前記工具マガジンに格納し、この工具マガジンから新たな一の工具を前記タレットに装着する場合に、当該工具交換装置は、まず、前記工具マガジンから前記タレットに新たに装着する工具である１番目の工具を一方の空の工具把持部に把持し、次に、この１番目の工具が移送される移送先に装着された工具である２番目の工具を他方の空の工具把持部により把持して抜き取り、この後、１番目の工具をその移送先に装着する。
【００２５】
次に、工具交換装置は、前記２番目の工具を移送するその移送先に装着された３番目の工具を前記一方の空の工具把持部により把持して抜き取り、この後、前記他方の工具把持部に把持した２番目の工具をその移送先に装着する。
【００２６】
工具交換装置は、以後同様にして、上述の入れ換え動作を必要回数繰り返した後、最後に、工具マガジンに格納されるべきｎ番目の工具を前記工具マガジンに格納して、当該入れ換え動作を終了する。
【００２７】
また、本発明において、前記工具交換装置は、前記２つ工具把持部を、該各工具把持部により把持された工具の長手方向と直交する回転軸を中心として、旋回可能に構成された態様を採ることができる。このような構成の工具交換装置によれば、工具の入れ換え動作を効率的に行うことができる。
【発明の効果】
【００２８】
以上のように、本発明によれば、タレットに装着された工具同士について、その装着位置の入れ換えを自動的に行うことができる。したがって、この入れ換え作業に関し、オペレータの手作業に頼らざるを得なかった従来に比べて、その合理化を図ることができ、効率的な入れ換え動作を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る工作機械の概略構成を示した平面図である。
【図２】図１に示した工作機械の斜視図である。
【図３】本実施形態に係る工具マガジン及び工具交換装置を示した斜視図である。
【図４】本実施形態に係る工具交換装置の工具把持部を示した斜視図であって、図３に示したＡ部の拡大斜視図である。
【図５】本実施形態に係るタレットにおける工具の装着位置の一例を示した説明図である。
【図６】本実施形態に係る工具マガジンにおける工具の装着位置の一例を示した説明図である。
【図７】本実施形態に係る工具情報記憶部に格納されるデータテーブルの一例であって、タレット内における工具の入れ換え関係を示したデータテーブルである。
【図８】本実施形態に係る工具情報記憶部に格納されるデータテーブルの一例であって、工具マガジン内における工具の装着情報を示したデータテーブルである。
【図９】本実施形態に係る工具交換制御部における処理手順を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３１】
図１に示すように、本例の工作機械１は、制御装置４０を備え、この制御装置４０によってその動作が制御される旋盤であって、この制御装置４０の他に、相互に直交するＸ軸及びＺ軸に沿って移動可能に設けられた刃物台２、この刃物台２の前端面（Ｚ軸マイナス方向側の端面）に、前記Ｚ軸と平行な軸線を中心として矢示Ｂ−Ｃ方向に回転可能に支持されたタレット３、前記刃物台２の後方（Ｚ軸プラス方向側）に設けられた工具マガジン１０、前記タレット３及び工具マガジン１０に接続可能に設けられ、これらの間で工具Ｔを移送する工具交換装置２０を備えて構成される。
【００３２】
前記タレット３は、角柱体からなり、例えば、その外周平面に、工具Ｔを保持するための工具ホルダ４が装着される。この工具ホルダ４は、工具Ｔを前記Ｚ軸に沿って保持する態様のもの、及び工具Ｔを半径方向に沿った状態で保持する態様のものがあり、前記タレット３には、各態様の工具ホルダ４が混在した状態で装着されている。
【００３３】
そして、本例では、図２に示した位置ＣＰ１が工具ホルダ４に対する工具Ｔの着脱位置となっており、タレット３を矢示Ｂ−Ｃ方向に回転させることにより、各工具ホルダ４を着脱位置ＣＰ１に割り出すことができるようになっている。また、この着脱位置ＣＰ１において、Ｚ軸に沿って工具Ｔを保持する態様の工具ホルダ４の場合には、この工具ホルダ４に対して、Ｚ軸マイナス方向側から工具Ｔを着脱することができ、一方、半径方向に沿って工具Ｔを保持する態様の工具ホルダ４の場合には、この工具ホルダ４に対して、Ｘ軸マイナス方向側から工具Ｔを着脱することができるようになっている。
【００３４】
前記工具マガジン１０は、円形をした板材であって、前記Ｘ軸と平行な軸線を中心として矢示Ｄ−Ｅ方向に回転自在に設けられた保持板１１と、この保持板１１の周縁に、その外周に沿って等間隔に配設された保持ポット１２と、前記保持板１１を回転させる駆動モータ１３とを備えて構成される。前記保持ポット１２は、工具Ｔを保持するもので、Ｘ軸マイナス方向側に向けて突出するように前記保持板１１に取り付けられている。尚、本例では、図２に示した位置ＣＰ２が保持ポット１２に対する工具Ｔの着脱位置となっており、前記駆動モータ１３により駆動して、前記保持板１１を回転させることにより、各保持ポット１２を着脱位置ＣＰ２に割り出すことができるようになっている。
【００３５】
前記工具交換装置２０は、前記刃物台２及び前記工具マガジン１０よりも、前記Ｘ軸マイナス方向側に設けられるもので、前記Ｚ軸に沿って設けられた送り機構２１と、この送り機構２１により駆動されて、前記Ｚ軸に沿って移動する移動台３０と、この移動台３０に取り付けられた第１ハンド３４及び第２ハンド３５などから構成される。
【００３６】
前記送り機構２１は、前記Ｚ軸に沿ってこれと平行に配設されたレール保持台２３と、このレール保持台２３の下面に、前記Ｚ軸に沿って平行に取り付けられた２本のガイドレール２４と、各ガイドレール２４に係合するようにそれぞれ２個ずつ設けられたスライダ２５と、前記レール保持台２３に沿って配設されたボールねじ２６と、このボールねじ２６に螺合したボールナット２７と、ボールねじの端部に連結して、当該ボールねじ２６を軸線中心に回転させるサーボモータ２２とから構成される。そして、前記スライダ２５が前記移動台３０の上面に固設されている。
【００３７】
前記移動台３０の下面には、これから垂下するように配設されるとともに、前記Ｘ軸及びＺ軸と直交する軸線を中心として矢示Ｆ−Ｇ方向に回転自在となり、且つＸ軸に沿った方向に移動自在となるように保持部材３１が配設されている。そして、保持部材３１は、移動シリンダ３６により駆動されて前記Ｘ軸に沿って移動するとともに、ラック＆ピニオン機構などの機構を介し、駆動シリンダ３７により駆動されて、矢示Ｆ−Ｇ方向に９０°の角度範囲で旋回するように構成されている。
【００３８】
また、前記保持部材３１には、前記Ｘ軸に沿い、当該保持部材３１を貫通した状態で、且つ矢示Ｊ−Ｋ方向に回転自在となるように回転軸３３が取り付けられている。そして、この回転軸３３は、ラック＆ピニオン機構などの機構を介し、駆動シリンダ３２により駆動されて、矢示Ｊ−Ｋ方向に１８０°の角度範囲で回転するように構成されている。
【００３９】
また、前記回転軸３３のＸ軸マイナス方向側の端部には、第１ハンド３４及び第２ハンド３５が、当該回転軸３３の軸心を中心とした点対称となり、且つ上下に平行となるように取り付けられている。これら第１ハンド３４及び第２ハンド３５は同じ構成を備えるもので、第１ハンド３４は、工具Ｔを把持する一対の把持爪３４ａを有し、その開口から工具Ｔが把持爪３４ａ間に出入りすることができ、同様に、第２ハンド３５は、工具Ｔを把持する一対の把持爪３５ａを有し、その開口から工具Ｔが把持爪３５ａ間に出入りすることができるようになっている。
【００４０】
そして、前記保持部材３１が矢示Ｆ方向側の回転端にある時に、第１ハンド３４及び第２ハンド３５は、各把持爪３４ａ，３５ａが前記Ｚ軸方向に沿った姿勢となり、逆に、矢示Ｇ方向側の回転端にある時には、各把持爪３４ａ，３５ａが前記Ｘ軸方向に沿った姿勢となるように構成されている。また、本例では、前記保持部材３１が矢示Ｆ方向側の回転端にある時に、第１ハンド３４及び第２ハンド３５は、それぞれ上側に位置するとき、その把持爪３４ａ、３５ａの開口部がＺ軸プラス方向側に位置し、下側に位置するとき、把持爪３４ａ、３５ａの開口部がＺ軸マイナス方向側に位置するようになっている。
【００４１】
また、本例の工具マガジン１０では、前記工具交換装置２０の保持部材３１がＸ軸マイナス方向側の移動端（この位置を「第１Ｘ位置」という）にあり、且つ矢示Ｆ方向の回転端にある時に、前記着脱位置ＣＰ２に割り出された保持ポット１２に保持された工具Ｔを、上側に位置する第１ハンド３４又は第２ハンド３５によって把持することができるようになっている。
【００４２】
そして、例えば、上側に第１ハンド３４が位置し、その把持爪３４ａによって工具Ｔが把持され、一方、着脱位置ＣＰ２の保持ポット１２に工具Ｔが保持されていない状態にあるときには、以下の収納動作によって、第１ハンド３４に把持した工具Ｔを着脱位置ＣＰ２にある空の保持ポット１２に収納することができる。
【００４３】
即ち、前記移動台３０がタレット３と工具マガジン１０との中間位置に在るとして、まず、前記保持部材３１をＸ軸プラス方向側の移動端（この位置を「第２Ｘ位置」という）に移動させるとともに、矢示Ｆ方向の回転端に回転させた状態で、前記移動台３０をＺ軸プラス方向に移動させて、第１ハンド３４に把持した工具Ｔの軸心と、保持ポット１２の軸心とを、Ｚ軸方向で一致させる（Ｚ軸方向のこの位置を「第１Ｚ位置」という）。次に、保持部材３１をＸ軸マイナス方向に前記「第１Ｘ位置」まで移動させて、第１ハンド３４に把持した工具Ｔを着脱位置ＣＰ２にある空の保持ポット１２に装着する。次いで、前記移動台３０をＺ軸マイナス方向に所定の距離だけ移動させることにより（この位置を「第２Ｚ位置」という）、第１ハンド３４の把持爪３４ａによる工具Ｔの把持が解除される。
【００４４】
一方、例えば、上側に第１ハンド３４が位置し、その把持爪３４ａには工具Ｔが把持されておらず、着脱位置ＣＰ２の保持ポット１２に工具Ｔが保持されている状態にあるときには、以下の取出動作によって、着脱位置ＣＰ２にある保持ポット１２に装着された工具Ｔを第１ハンド３４により把持して、当該保持ポット１２から取り出すことができる。
【００４５】
即ち、前記移動台３０がタレット３と工具マガジン１０との中間位置に在るとして、まず、前記保持部材３１を前記矢示Ｆ方向の回転端に回転させた状態で、前記移動台３０を前記「第２Ｚ位置」に移動させた後、前記保持部材３１を前記「第１Ｘ位置」に移動させ、次いで、前記移動台３０を前記「第１Ｚ位置」に移動させる。これにより、着脱位置ＣＰ２にある保持ポット１２に装着された工具Ｔが、一対の把持爪３４ａの開口部から相対的に内部に侵入して、当該把持爪３４ａによって把持された状態となる。次に、保持部材３１を前記「第２Ｘ位置」に移動させる。これにより、保持ポット１２に装着された工具Ｔが、一対の把持爪３４ａにより把持された状態で、当該保持ポット１２から取り出される。
【００４６】
また、本例のタレット３では、その着脱位置ＣＰ１に割り出された工具ホルダ４が、半径方向に沿って工具Ｔを保持する態様のものである場合には、前記工具交換装置２０の保持部材３１が前記「第１Ｘ位置」にあり、且つ矢示Ｆ方向の回転端にある時に、当該工具ホルダ４に保持された工具Ｔを、下側に位置する第１ハンド３４又は第２ハンド３５によって把持することができるようになっている。
【００４７】
そして、例えば、上側に第１ハンド３４が位置し、下側に第２ハンド３５が位置している状態で、第１ハンド３４には工具Ｔが把持され、一方、第２ハンド３５には工具Ｔが把持されていない状態、且つ着脱位置ＣＰ１に割り出された工具ホルダ４に工具Ｔが保持されている状態にあるときには、以下の第１交換動作によって、第１ハンド３４に把持した工具Ｔと、着脱位置ＣＰ１の工具ホルダ４に保持された工具Ｔとを交換することができる。
【００４８】
即ち、前記移動台３０がタレット３と工具マガジン１０との中間位置に在るとして、まず、前記保持部材３１を矢示Ｆ方向の回転端に回転させるとともに、前記「第２Ｘ位置」に移動させた状態で、当該移動台３０をＺ軸マイナス方向に設定された所定位置（この位置を「第３Ｚ位置」という）まで移動させる。尚、この「第３Ｚ位置」は、前記保持部材３１を「第１Ｘ位置」に移動させたときに、下側に位置する第２ハンド３５が工具ホルダ４に保持された工具Ｔに対してＺ軸プラス方向側の位置、言い換えれば、第２ハンド３５が工具Ｔと干渉しない手前の位置である。
【００４９】
次に、前記保持部材３１を前記「第１Ｘ位置」に移動させた後、前記移動台３０をＺ軸マイナス方向に設定された所定位置（この位置を「第４Ｚ位置」という）まで移動させる。これにより、着脱位置ＣＰ１の工具ホルダ４に装着された工具Ｔが、一対の把持爪３５ａの開口部から相対的に内部に侵入して、当該把持爪３５ａによって把持された状態となる。次に、前記保持部材３１を「第２Ｘ位置」まで移動させると、工具ホルダ４に装着された工具Ｔが、一対の把持爪３５ａにより把持された状態で、当該工具ホルダ４から取り出される。
【００５０】
次に、前記駆動シリンダ３２により、回転軸３３を回転させて、第１ハンド３４と第２ハンド３５とを上下反転させて、上側に第２ハンド３５を位置させ、下側に第１ハンド３４を位置させた後、前記保持部材３１を前記「第１Ｘ位置」に移動させる。これにより、第１ハンド３４に把持された工具Ｔが着脱位置ＣＰ１の工具ホルダ４に装着される。次いで、前記移動台３０を前記「第３Ｚ位置」に移動させると、第１ハンド３４による工具Ｔの把持が解除される。斯くして、以上の第１交換動作によって、前記第１ハンド３４に把持された工具Ｔと、着脱位置ＣＰ１の工具ホルダ４に保持された工具Ｔとが交換される。尚、第２ハンド３５に把持された工具Ｔは、上述した収納動作によって、前記工具マガジン１０に収納することができる。
【００５１】
また、本例のタレット３において、その着脱位置ＣＰ１に割り出された工具ホルダ４が、工具Ｔを前記Ｚ軸に沿って保持する態様のものである場合には、前記工具交換装置２０の保持部材３１が矢示Ｇ方向の回転端にあり（即ち、図３に姿勢から矢示Ｇ方向に９０°旋回した状態にあり）、且つ前記「第１Ｘ位置」にある時に、当該工具ホルダ４に保持された工具Ｔを、下側に位置する第１ハンド３４又は第２ハンド３５によって把持することができるようになっている。
【００５２】
そして、例えば、上側に第１ハンド３４が位置し、下側に第２ハンド３５が位置している状態で、第１ハンド３４には工具Ｔが把持され、一方、第２ハンド３５には工具Ｔが把持されていない状態、且つ着脱位置ＣＰ１に割り出された工具ホルダ４に工具Ｔが保持されている状態にあるときには、以下の第２交換動作によって、第１ハンド３４に把持した工具Ｔと、着脱位置ＣＰ１の工具ホルダ４に保持された工具Ｔとを交換することができる。
【００５３】
即ち、前記移動台３０がタレット３と工具マガジン１０との中間位置に在るとして、まず、前記保持部材３１を矢示Ｇ方向の回転端に回転させるとともに、前記「第２Ｘ位置」に移動させた状態で、当該移動台３０をＺ軸マイナス方向に設定された前記「第３Ｚ位置」に移動させる。このとき、Ｚ軸方向の位置において、前記第２ハンド３５は工具ホルダ４に保持された工具Ｔを把持可能な位置となっている。
【００５４】
次に、前記保持部材３１を前記「第１Ｘ位置」に移動させる。これにより、着脱位置ＣＰ１の工具ホルダ４に装着された工具Ｔが、一対の把持爪３５ａの開口部から相対的に内部に侵入して、当該把持爪３５ａによって把持された状態となる。この後、前記保持部材３１をＺ軸マイナス方向に設定された前記「第４Ｚ位置」まで移動させると、工具ホルダ４に装着された工具Ｔが、一対の把持爪３５ａにより把持された状態で、当該工具ホルダ４から取り出される。
【００５５】
次に、前記駆動シリンダ３２により、回転軸３３を回転させて、第１ハンド３４と第２ハンド３５とを上下反転させて、上側に第２ハンド３５を位置させ、下側に第１ハンド３４を位置させた後、前記移動台３０を前記「第３Ｚ位置」に移動させる。これにより、第１ハンド３４に把持された工具Ｔが着脱位置ＣＰ１の工具ホルダ４に装着される。次いで、前記保持部材３１を前記「第２Ｘ位置」に移動させると、第１ハンド３４による工具Ｔの把持が解除される。斯くして、以上の第２交換動作によって、前記第１ハンド３４に把持された工具Ｔと、着脱位置ＣＰ１の工具ホルダ４に保持された工具Ｔとを交換される。そして、第２ハンド３５に把持された工具Ｔは、上述した収納動作によって、前記工具マガジン１０に収納することができる。
【００５６】
前記制御装置４０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを含むコンピュータから構成され、少なくともＮＣ制御部４１、工具交換制御部４２及び工具情報記憶部４３を備えて構成される。
【００５７】
前記ＮＣ制御部４１は、前記旋盤１の刃物台２及びタレット３などの運動機構部の動作を制御する。また、前記工具情報記憶部４３は、工具の入れ換えに関する情報をデータテーブルの形式で記憶する機能部であり、例えば、図７及び図８に示したデータを記憶している。この情報は、例えば、制御装置４０の外部から入力され、当該工具情報記憶部４３に格納される。
【００５８】
また、工具交換制御部４２は、前記ＮＣ制御部４１からの工具交換指令を受けて、前記工具情報記憶部４３に格納されたデータに基づいて、前記工具マガジン１０及び工具交換装置２０の動作を制御し、工具交換装置２０に、上述した取出動作、収納動作、第１交換動作及び第２交換動作を含めた工具入換動作を実行させる。
【００５９】
図７は、ワーク毎に設定されたタレット３内の工具Ｔの配置データであり、同様に、図８は、工具マガジン１０内における工具Ｔの配置データである。図７において、ＳＴ１−ＳＴ８はタレット３内における装着位置（ステーション）の番号である（図５参照）。また、Ｔ７−Ｔ９，Ｔ１３，Ｔ１４は工具番号であり、各工具について設定された固有の番号である。また、図８において、Ｐ１−Ｐ１６は、工具マガジン１０内の保持ポットの番号（固有番号）である（図６参照）。尚、図５は、タレット３内における工具Ｔの配置を模式的に示した説明図であり、図６は、前記工具マガジン１０に格納される工具Ｔの配置を模式的に示した説明図である。本例では、便宜上、各工具Ｔは同じ番号の保持ポット１２に収納されるものとする。
【００６０】
前記工具交換制御部４２は、図９に示した処理を実行する。即ち、工具交換制御部４２は、前記ＮＣ制御部４１から工具交換指令を受信して処理を開始し、まず、ＮＣ制御部４１から加工ワークの種別を認識する（ステップＳ１）。尚、本例では、加工対象が前回のワークＷ１から次のワークＷ２に切り換えられたものとする。
【００６１】
次に、工具交換制御部４２は、前記工具情報記憶部４３に格納された図７に示したデータテーブルを参照して、ワークＷ２の加工に使用される工具の種類、及びタレット３への工具Ｔの配置に関する情報を取得するとともに（ステップＳ２）、前回のワークＷ１の加工で使用された工具の種類と、今回の前記ワークＷ２の加工で使用する工具の種類とを比較することにより、新規工具の有無、収納工具の有無及び入換工具を認識する。
【００６２】
この例では、新規工具として工具Ｔ１５が認識され、収納工具として工具Ｔ１４が認識される。また、ＳＴ１の工具Ｔ７をＳＴ２に移送し、ＳＴ２の工具Ｔ８をＳＴ３に移送し、ＳＴ３の工具Ｔ９をＳＴ４に移送し、ＳＴ４の工具Ｔ１０をＳＴ５に移送し、ＳＴ５の工具Ｔ１１をＳＴ６に移送し、ＳＴ６の工具Ｔ１２をＳＴ７に移送し、ＳＴ７の工具Ｔ１３をＳＴ８に移送するとともに、ＳＴ１に工具Ｔ１５を装着し、工具Ｔ１４を工具マガジン１０に収納する。
【００６３】
次に、新規工具が有る場合には（ステップＳ３）、工具交換制御部４２は、工具マガジン１０から新規工具Ｔ１５を取り出す動作（上記取出動作）を実行し、一方、新規工具が無い場合には、ステップＳ５に進む。本例では、上記の取出し動作を実行することによって、第１ハンド３４に工具Ｔ１５を把持して取り出す。
【００６４】
そして、ステップＳ５では、タレット３内で入れ換える工具が有るか否かを確認し、入れ換える工具が有る場合には、工具入換動作を実行し（ステップＳ６）、一方、入れ換える工具が無い場合には、ステップＳ７に進む。
【００６５】
前記ステップＳ６では、工具交換制御部４２は、タレット３に装着された工具の内、ｎ個（本例では８個）の工具についてそれぞれその装着位置（ステーション）を変更するとともに、このｎ個の工具の内の一の工具（工具Ｔ１４）を前記工具マガジン１０に収納する一方、前記工具マガジン１０から新たな一の工具（工具Ｔ１５）を前記タレット３に装着する場合、以下のような入換動作を実行する。但し、ｎは２以上の自然数である。
【００６６】
即ち、工具交換制御部４２は、上記の取出動作を実行した後、１番目の工具である工具Ｔ１５が前記第１ハンド３４に把持されている状態で、上記の第１交換動作又は第２交換動作（以下、単に「交換動作」という）を実行して、工具Ｔ１５の装着先であるＳＴ１の工具Ｔ７を第２ハンド３５に把持して工具ホルダ４から取り出す一方、第１ハンド３４に把持した工具Ｔ１５をＳＴ１の工具ホルダ４に装着する。
【００６７】
次に、工具交換制御部４２は、前記交換動作を実行して、工具Ｔ７の装着先であるＳＴ２の工具Ｔ８を第１ハンド３４により把持して工具ホルダ４から取り出す一方、第２ハンド３５に把持した工具Ｔ７をＳＴ２の工具ホルダ４に装着する。
【００６８】
以後、工具交換制御部４２は、同様の交換動作をｎ−２回繰り返して、ＳＴ２の工具Ｔ８をＳＴ３に移送し、ＳＴ３の工具Ｔ９をＳＴ４に移送し、ＳＴ４の工具Ｔ１０をＳＴ５に移送し、ＳＴ５の工具Ｔ１１をＳＴ６に移送し、ＳＴ６の工具Ｔ１２をＳＴ７に移送し、ＳＴ７の工具Ｔ１３をＳＴ８に移送する。
【００６９】
次に、工具交換制御部４２は、前記ステップＳ７において、工具マガジン１０に収納する工具Ｔが有るか否かを確認し、収納する工具Ｔが有る場合には、上記の工具収納動作を実行して処理を終了する（ステップＳ８）。一方、収納する工具Ｔが無い場合にも処理を終了する。本例では、ステップＳ８において、第１ハンド３４に把持された工具Ｔ１４を、工具マガジン１０のポット番号Ｐ１４の保持ポット１２に収納する処理が実行される。
【００７０】
以上のように、本例の工作機械１によれば、工具マガジン１０とタレット３との間の工具交換のみならず、当該タレット３内における工具Ｔ同士の入れ換えを含めた工具交換を実行することができる。そして、このように、タレット３内における工具Ｔ同士の入れ換えを含めた工具交換を、オペレータの手作業に頼ることなく、工具交換装置２０によって自動的に行うことで、当該タレット３への工具Ｔの配置作業の合理化を図ることができる。
【００７１】
以上、本発明の具体的な実施の形態について説明したが、本発明が採り得る態様は、何ら、これに限定されるものではない。
【００７２】
例えば、前記工具交換制御部４２は、前記タレット３に装着された工具Ｔの内、ｎ個の工具Ｔについてそれぞれその装着位置（ステーション）を変更する（入れ換える）場合に、まず、移送対象のｎ個の工具Ｔから選択される１番目の工具Ｔを一方の空の工具把持部、例えば、前記第１ハンド３４に把持して抜き取り、次に、該１番目の工具Ｔが移送される移送先のステーションに装着された２番目の工具Ｔを他方の空の工具把持部、例えば、前記第２ハンド３５により把持して抜き取った後、前記１番目の工具をその移送先のステーションに装着する動作を実行し、以後、この動作をｎ−２回繰り返した後、ｎ番目の工具Ｔをその移送先のステーションに装着する処理を実行するように構成されていても良い。但し、ｎは２以上の自然数である。
【００７３】
或いは、前記工具交換制御部４２は、前記タレット３に装着された工具Ｔの内、ｎ個の工具Ｔについてそれぞれその装着位置（ステーション）を変更する際に、まず、移送対象のｎ個の工具Ｔから選択される１番目の工具Ｔを一方の空の工具把持部、例えば、前記第１ハンド３４に把持して抜き取った後、次に、この１番目の工具Ｔが装着されていたステーションに移送する２番目の工具Ｔを他方の空の工具把持部、例えば前記第２ハンド３５により把持して抜き取って、前記１番目の工具Ｔが装着されていたステーションに装着する動作を実行し、以後、ｉ番目の工具Ｔが装着されていたステーションに移送するｉ＋１番目の工具Ｔを前記第２ハンド３５により把持して抜き取って、前記ｉ番目の工具Ｔが装着されていたステーションに装着する動作をｎ−２回繰り返して実行した後、前記第１ハンド３４に把持された１番目の工具Ｔをｎ番目の工具Ｔが装着されていたステーションに装着する処理を実行するように構成されていても良い。但し、ｎは２以上の自然数であり、ｉは２〜ｎ−１の自然数である。
【００７４】
繰り返しになるが、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。
【符号の説明】
【００７５】
１    工作機械
２    刃物台
３    タレット
４    工具ホルダ
１０  工具マガジン
１２  保持ポット
２０  工具交換装置
２１  送り機構
３０  移動台
３１  保持部材
３４  第１ハンド
３５  第２ハンド
４０  制御装置
４１  ＮＣ制御部
４２  工具交換制御部
４３  工具情報記憶部
【要約】
【課題】タレット内における工具同士を入れ換えることが可能な工具交換装置を備えた工作機械を提供する。
【解決手段】複数の工具Ｔを格納する工具マガジン１０、複数の工具Ｔが装着されるタレット３、及び工具マガジン１０に格納された工具Ｔとタレット３に装着された工具Ｔとを交換する工具交換装置２０を備える。工具交換装置２０は、工具Ｔを把持する２つの工具把持部を備えており、工具交換制御部４２による制御の下で、工具情報記憶部４３に格納された工具情報に基づき、２つの工具把持部を用いて、タレット３に装着された工具Ｔ同士を交換する。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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