(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具を自動交換するための自動工具交換装置と、
加工エリア内に設けられ、前記自動工具交換装置により自動交換される工具を装着する刃物台とを備え、
前記自動工具交換装置は、
ロボットアームと、
前記ロボットアームを加工エリアの内外の間で所定方向に沿って直線往復移動させる移動機構部とを備え、
前記ロボットアームは、
前記移動機構部に連結される基部と、
前記基部に回動可能に連結されるアーム部と、
前記アーム部に設けられ、工具を着脱可能に把持する把持部とを有し、
前記アーム部は、前記基部から前記把持部に向けてアーム状に延出する形状を有し、前記基部との回動軸を支点にして揺動し、
前記刃物台への工具の装着時、工具は前記刃物台に対して一方向から挿入され、
前記移動機構部は、前記刃物台に対する工具の挿入方向に平行な前記所定方向に前記ロボットアームを移動させる、工作機械。
【請求項２】
前記基部は、前記アーム部の回動軸に直交する第１回転軸を中心に回転可能に設けられる、請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記アーム部は、
前記基部に回動可能に連結される第１可動部と、
前記第１可動部に回動可能に連結される第２可動部と、
前記第２可動部に回動可能に連結され、前記把持部が設けられる第３可動部とを含み、
前記基部および前記第１可動部の間の第１回動軸と、前記第１可動部および前記第２可動部の間の第２回動軸と、前記第２可動部および前記第３可動部の間の第３回動軸とが、平行に配置される、請求項１または２に記載の工作機械。
【請求項４】
前記第２可動部は、前記第２回動軸に直交する第２回転軸の軸線方向に沿ってアーム状に延出し、前記第２回転軸を中心に回転可能に設けられ、
前記第３可動部は、前記第３回動軸に直交する第３回転軸の軸線方向に沿ってアーム状に延出し、前記第３回転軸を中心に回転可能に設けられる、請求項３に記載の工作機械。
【請求項５】
加工エリア内に設けられ、ワークを回転させる主軸台をさらに備え、
前記アーム部の回動軸は、前記主軸台におけるワークの回転軸に直交する、請求項１から４のいずれか１項に記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動工具交換装置および工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の自動工具交換装置に関して、たとえば、実開昭６０−１１７００１号公報には、ＡＴＣの動作の単純化を実現するとともに、ツールの交換時間の短縮化を図ることを目的とした、自動工具交換装置付きの数値制御旋盤が開示されている（特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に開示された数値制御旋盤は、刃物台上のタレットと、ツールマガジンとの間で工具を自動交換するための自動工具交換装置を備える。自動工具交換装置は、ツールを把持しながら、主軸の軸線方向および主軸の軸線方向に直交する方向に移動するツールキャリアを有する。
【０００４】
また、特開昭６０−１２３２４３号公報には、直線の往復移動でツールブロックを自動交換する際、各ガイド面の清掃がし易く、構造が簡単でしかも確実に操作し、さらに迅速な清掃手段を備えることを目的とした、工具交換装置付きの工作機械が開示されている（特許文献２）。
【０００５】
特許文献２に開示された工作機械は、刃物台上のタレットヘッドと、工具マガジンとの間で工具を自動交換するための交換手段を備える。交換手段は、工具を把持するグリッパを有し、タレットヘッドおよび工具マガジンの間で前進および後退可能に設けられている。
【０００６】
また、特開平６−２３８５３９号公報には、タレットに取り付けられている工具ホルダから工具ユニットをタレットの中心軸線に平行に着脱したり、直角に着脱したりすることを目的とした、工具交換装置が開示されている（特許文献３）。
【０００７】
特許文献３に開示された工具交換装置では、タレットの近傍に、駆動ボックスをタレットの中心軸線に直角方向および平行方向に移動可能に保持するＸ−Ｚステージが設けられている。駆動ボックスには、工具ユニットをつかむツールハンドを備えた工具交換ボックスが旋回可能に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実開昭６０−１１７００１号公報
【特許文献２】特開昭６０−１２３２４３号公報
【特許文献３】特開平６−２３８５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述の特許文献１〜３に開示されるように、工作機械の刃物台（タレット）に装着された工具を自動交換するための各種の自動工具交換装置（ＡＴＣ：Auto Tool Changer）が提案されている。このような自動工具交換装置においては、工作機械の肥大化を防ぐために、簡易かつコンパクトな機構により工具の自動交換を実現することが求められている。
【００１０】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、簡易かつコンパクトな機構により、工具の自動交換を実現する自動工具交換装置、およびそのような自動工具交換装置を備えた工作機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明の１つの局面に従った工作機械は、工具を自動交換するための自動工具交換装置と、加工エリア内に設けられ、自動工具交換装置により自動交換される工具を装着する刃物台とを備える。自動工具交換装置は、ロボットアームと、ロボットアームを加工エリアの内外の間で所定方向に沿って直線往復移動させる移動機構部とを備える。ロボットアームは、移動機構部に連結される基部と、基部に回動可能に連結されるアーム部と、アーム部に設けられ、工具を着脱可能に把持する把持部とを有する。アーム部は、基部から把持部に向けてアーム状に延出する形状を有し、基部との回動軸を支点にして揺動する。刃物台への工具の装着時、工具は刃物台に対して一方向から挿入される。移動機構部は、刃物台に対する工具の挿入方向に平行な所定方向にロボットアームを移動させる。
この発明に従った自動工具交換装置は、工作機械の刃物台に装着された工具を自動交換するための自動工具交換装置である。自動工具交換装置は、ロボットアームと、ロボットアームを加工エリアの内外の間で移動させる移動機構部とを備える。ロボットアームは、移動機構部に連結される基部と、基部に回動可能に連結されるアーム部と、アーム部に設けられ、工具を着脱可能に把持する把持部とを有する。アーム部は、基部から把持部に向けてアーム状に延出する形状を有し、基部との回動軸を支点にして揺動する。
【００１２】
このように構成された自動工具交換装置によれば、移動機構部によるロボットアームの移動および基部を支点としたアーム部の揺動により、把持部に把持された工具を移動させたり、工具の姿勢を変化させたりする。これにより、簡易かつコンパクトな機構により工具の自動交換を実現することができる。
【００１３】
また好ましくは、基部は、アーム部の回動軸に直交する第１回転軸を中心に回転可能に設けられる。
【００１４】
このように構成された自動工具交換装置によれば、把持部に把持された工具を移動させたり、工具の姿勢を変化させたりする際の自由度を高めることができる。
【００１５】
また好ましくは、アーム部は、基部に回動可能に連結される第１可動部と、第１可動部に回動可能に連結される第２可動部と、第２可動部に回動可能に連結され、把持部が設けられる第３可動部とを含む。基部および第１可動部の間の第１回動軸と、第１可動部および第２可動部の間の第２回動軸と、第２可動部および第３可動部の間の第３回動軸とが、平行に配置される。
【００１６】
このように構成された自動工具交換装置によれば、把持部に把持された工具を移動させたり、工具の姿勢を変化させたりする際の自由度を高めることができる。
【００１７】
また好ましくは、第２可動部は、第２回動軸に直交する第２回転軸の軸線方向に沿ってアーム状に延出し、第２回転軸を中心に回転可能に設けられる。第３可動部は、第３回動軸に直交する第３回転軸の軸線方向に沿ってアーム状に延出し、第３回転軸を中心に回転可能に設けられる。
【００１８】
このように構成された自動工具交換装置によれば、把持部に把持された工具を移動させたり、工具の姿勢を変化させたりする際の自由度を高めることができる。
【００１９】
この発明の別の局面に従った工作機械は、上述のいずれかに記載の自動工具交換装置と、加工エリア内に設けられ、自動工具交換装置により自動交換される工具を装着する刃物台とを備える。
【００２０】
このように構成された工作機械によれば、自動工具交換装置を簡易かつコンパクトな機構により構成することによって、工作機械の小型化を図ることができる。
【００２１】
また好ましくは、刃物台への工具の装着時、工具は刃物台に対して一方向から挿入される。移動機構部は、刃物台に対する工具の挿入方向に平行な方向にロボットアームを移動させる。
【００２２】
このように構成された工作機械によれば、刃物台への工具の装着時、移動機構部によるロボットアームの移動により、刃物台に対して工具を挿入することができる。
【００２３】
また好ましくは、工作機械は、加工エリア内に設けられ、ワークを回転させる主軸台をさらに備える。アーム部の回動軸は、主軸台におけるワークの回転軸に直交する。
【００２４】
このように構成された工作機械によれば、自動工具交換装置を、特にワークの回転軸に直交する方向においてコンパクトに構成することが可能となる。これにより、工作機械の使用に際して、作業者の主軸台への接近性を良好にできる。
【発明の効果】
【００２５】
以上に説明したように、この発明に従えば、簡易かつコンパクトな機構により、工具の自動交換を実現する自動工具交換装置、およびそのような自動工具交換装置を備えた工作機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の実施の形態１における工作機械を示す正面図である。
【図２】図１中のロボットアームを示す斜視図である。
【図３】図２中のロボットアームの先端部を示す側面図である。
【図４】図１中の工作機械において、下刃物台に装着された工具の自動交換時のロボットアームの第１の動きを示す側面図である。
【図５】図１中の工作機械において、下刃物台に装着された工具の自動交換時のロボットアームの第２の動きを示す側面図である。
【図６】図１中の工作機械において、下刃物台に装着された工具の自動交換時のロボットアームの第３の動きを示す側面図である。
【図７】図１中の工作機械において、下刃物台に装着された工具の自動交換時のロボットアームの第４の動きを示す側面図である。
【図８】図１中の工作機械において、下刃物台に装着された工具の自動交換時のロボットアームの第５の動きを示す側面図である。
【図９】この発明の実施の形態２における自動工具交換装置において、ロボットアームの先端部を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１における工作機械を示す正面図である。図１中には、工作機械の外観をなすカバー体を透視することにより、工作機械の内部が示されている。
【００２９】
図１を参照して、工作機械１００は、固定工具を用いた旋削機能と、回転工具を用いたミーリング機能とを有する複合加工機である。まず、工作機械１００の全体構造について説明すると、工作機械１００は、ベッド１４１と、第１主軸台１１１と、第２主軸台１１６と、工具主軸１２１と、下刃物台１３１とを有する。
【００３０】
ベッド１４１は、第１主軸台１１１、第２主軸台１１６、工具主軸１２１および下刃物台１３１を支持するためのベース部材であり、工場などの据付け面に設置されている。
【００３１】
第１主軸台１１１および第２主軸台１１６は、水平方向に延びるＺ軸方向において、互いに対向して設けられている。第１主軸台１１１および第２主軸台１１６は、それぞれ、固定工具を用いた旋削加工時にワーク（加工物）を回転させるための主軸１１２および主軸１１７を有する。主軸１１２は、Ｚ軸に平行な中心軸２０１を中心に回転可能に設けられ、主軸１１７は、Ｚ軸に平行な中心軸２０２を中心に回転可能に設けられている。主軸１１２および主軸１１７には、ワークを着脱可能に保持するためのチャック機構が設けられている。
【００３２】
工具主軸（上刃物台）１２１は、回転工具を用いたミーリング加工時に回転工具を回転させる。工具主軸１２１は、鉛直方向に延びるＸ軸に平行な中心軸２０３を中心に回転可能に設けられている。工具主軸１２１には、回転工具を着脱可能に保持するためのクランプ機構が設けられている。
【００３３】
工具主軸１２１は、図示しないコラム等によりベッド１４１上に支持されている。工具主軸１２１は、コラム等に設けられた各種の送り機構や案内機構、サーボモータなどにより、Ｘ軸方向、水平方向に延び、Ｚ軸方向に直交するＹ軸方向、およびＺ軸方向に移動可能に設けられている。工具主軸１２１に装着された回転工具による加工位置は、３次元的に移動する。工具主軸１２１は、さらに、Ｙ軸に平行な中心軸を中心に旋回可能に設けられている。
【００３４】
下刃物台１３１は、旋削加工のための複数の固定工具を装着する。下刃物台１３１は、いわゆるタレット形であり、複数の固定工具が放射状に取り付けられ、旋回割り出しを行なう。
【００３５】
より具体的には、下刃物台１３１は、旋回部１３２を有する。旋回部１３２は、Ｚ軸に平行な中心軸２０４を中心に旋回可能に設けられている。中心軸２０４を中心にその周方向に間隔を隔てた位置（本実施の形態では、１０箇所）には、固定工具を保持するための工具ホルダが取り付けられている。旋回部１３２が中心軸２０４を中心に旋回することによって、工具ホルダに保持された固定工具が周方向に移動し、旋削加工に用いられる固定工具が割り出される。
【００３６】
下刃物台１３１は、図示しないサドル等によりベッド１４１上に支持されている。下刃物台１３１は、サドル等に設けられた各種の送り機構や案内機構、サーボモータなどにより、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に移動可能に設けられている。
【００３７】
本実施の形態では、下刃物台１３１が、回転工具を回転させるためのモータを内蔵する。モータからの回転力が工具ホルダに保持された回転工具に伝達されることによって、下刃物台１３１における回転工具の使用が可能となる。
【００３８】
続いて、工作機械１００が備える自動工具交換装置（ＡＴＣ：Auto Tool Changer）１０の構造について説明する。
【００３９】
工作機械１００は、自動工具交換装置１０および工具ストッカ１５１を有する。自動工具交換装置１０は、下刃物台１３１に装着された工具を自動交換する。工具ストッカ１５１は、下刃物台１３１に装着する交換用の工具を収納する工具収納部として設けられている。
【００４０】
工作機械１００は、（ＡＴＣ用）工具ホルダ１３６を有する。工具ホルダ１３６は、下刃物台１３１（旋回部１３２）に取り付けられている。工具ホルダ１３６は、工具を着脱可能に保持するためのクランプ機構を内蔵する。自動工具交換装置１０は、下刃物台１３１に装着された複数の工具のうちの工具ホルダ１３６に保持された工具と、工具ストッカ１５１に収納された工具とを自動交換する。下刃物台１３１への工具の装着時、工具は、工具ホルダ１３６に対してＺ軸に平行な方向から挿入される。
【００４１】
なお、図１中には示されていないが、工作機械１００は、第１主軸台１１１の周辺に、工具主軸１２１に装着された工具を自動交換するための自動工具交換装置と、工具主軸１２１に装着する交換用の工具を収容する工具マガジンとを有する。
【００４２】
工作機械１００は、側面カバー１４２を有する。側面カバー１４２は、第２主軸台１１６に対して第１主軸台１１１の反対側に設けられている。側面カバー１４２により、加工エリア２００の内外が隔てられている。側面カバー１４２には、開閉可能なシャッター１４３が設けられている。工具ストッカ１５１は、加工エリア外に設けられている。
【００４３】
自動工具交換装置１０は、ロボットアーム３１および移動機構部２１を有する。ロボットアーム３１は、工具を把持可能なように設けられている。移動機構部２１は、ロボットアーム３１を加工エリア２００の内外の間で移動させる。移動機構部２１は、ロボットアーム３１を、加工エリア内の工具交換位置３１Ａと、加工エリア外の待機位置３１Ｂと、加工エリア外のストッカ位置３１Ｃとの間で移動させる。
【００４４】
移動機構部２１は、ロボットアーム３１を直線往復移動させるための機構として、ベース部材２３、リニアガイド２２、ラックピニオン２５、サーボモータ（不図示）および支柱２４を有する。
【００４５】
ベース部材２３は、プレート材からなり、ロボットアーム３１およびサーボモータが取り付けられている。リニアガイド２２およびラックピニオン２５は、支柱２４によって、工作機械１００の据え付け面から一定の高さに設けられている。リニアガイド２２は、ベース部材２３をＺ軸に平行な方向に案内する案内機構として設けられている。ラックピニオン２５は、サーボモータから出力された回転を直線運動に変換して、ベース部材２３をＺ軸方向に移動させる。
【００４６】
ワークの加工中、ロボットアーム３１は、工具を把持しない状態で、待機位置３１Ｂに待機する。ワークの加工が終了し、下刃物台１３１に装着された工具の交換が必要となると、シャッター１４３を開状態とする。ロボットアーム３１は、側面カバー１４２に生じた開口部を通じて加工エリア内に進入し、工具交換位置３１Ａまで移動する。ロボットアーム３１は、工具ホルダ１３６に保持された工具を把持する。工具ホルダ１３６は、ロボットアーム３１により工具が把持されたタイミングで、工具のクランプを解除する。工具を把持したロボットアーム３１は、工具交換位置３１Ａからストッカ位置３１Ｃまで移動する（工具搬送）。ロボットアーム３１は、下刃物台１３１から取り外した工具を工具ストッカ１５１に戻す。
【００４７】
ロボットアーム３１は、工具ストッカ１５１に準備された交換用の工具を把持し、ストッカ位置３１Ｃから工具交換位置３１Ａまで移動する（工具搬送）。ロボットアーム３１は、新たな工具を工具ホルダ１３６に挿入する。工具ホルダ１３６は、ロボットアーム３１により工具が挿入されたタイミングで、工具をクランプする。ロボットアーム３１が工具交換位置３１Ａから待機位置３１Ｂに移動し、シャッター１４３を閉状態とすることにより、自動工具交換装置１０による工具交換が完了する。
【００４８】
図２は、図１中のロボットアームを示す斜視図である。図３は、図２中のロボットアームの先端部を示す側面図である。
【００４９】
図１から図３を参照して、ロボットアーム３１の構造についてより詳細に説明すると、ロボットアーム３１は、基部３２、アーム部３３および把持部３６を有する。
【００５０】
基部３２は、移動機構部２１に連結されている。基部３２は、移動機構部２１から鉛直下方向に突出する形状を有する。アーム部３３は、基部３２に対して、回動軸２１１を中心に回動可能に連結されている。図２中において、回動軸２１１は、Ｙ軸に平行な方向に延びる。把持部３６は、アーム部３３に設けられている。把持部３６は、工具を着脱可能に把持する。把持部３６は、同時に１つの工具を把持可能なシングルアームタイプである。
【００５１】
アーム部３３は、基部３２から把持部３６に向けてアーム状に延出する形状を有する。アーム部３３の一方端および他方端には、それぞれ、基部３２および把持部３６が設けられている。アーム部３３は、回動軸２１１に直交する平面内でアーム状に延出する形状を有する。アーム部３３は、図２中の矢印２２１に示すように、回動軸２１１を支点にして揺動する。アーム部３３の揺動に伴って、把持部３６に把持された工具の位置が回動軸２１１に直交する平面内で移動する。
【００５２】
アーム部３３は、第１可動部３３Ｌ、第２可動部３３Ｍおよび第３可動部３３Ｎから構成されている。
【００５３】
第１可動部３３Ｌは、基部３２に対して、回動軸２１１（第１回動軸）を中心に回動可能に連結されている。第１可動部３３Ｌは、基部３２から、回動軸２１１に直交する方向にアーム状に延出する形状を有する。第１可動部３３Ｌは、図２中の矢印２２１に示すように、回動軸２１１を支点にして揺動する。
【００５４】
第２可動部３３Ｍは、第１可動部３３Ｌに対して、回動軸２１２（第２回動軸）を中心に回動可能に連結されている。回動軸２１２は、回動軸２１１に平行な方向に延びる。第２可動部３３Ｍは、基部３２からアーム状に延出する第１可動部３３Ｌの先端に連結されている。第２可動部３３Ｍは、第１可動部３３Ｌから、回動軸２１２に直交する方向にアーム状に延出する。第２可動部３３Ｍは、図２中の矢印２２２に示すように、回動軸２１２を支点にして揺動する。
【００５５】
第３可動部３３Ｎは、第２可動部３３Ｍに対して、回動軸２１３（第３回動軸）を中心に回動可能に連結されている。回動軸２１３は、回動軸２１１および回動軸２１２に平行な方向に延びる。第３可動部３３Ｎは、第１可動部３３Ｌからアーム状に延出する第２可動部３３Ｍの先端に連結されている。第３可動部３３Ｎは、第２可動部３３Ｍから、回動軸２１３に直交する方向にアーム状に延出する。第３可動部３３Ｎは、図２中の矢印２２３に示すように、回動軸２１３を支点にして揺動する。
【００５６】
基部３２は、図２中の矢印２２４に示すように、回転軸２１４（第１回転軸）を中心に回転可能に設けられている。回転軸２１４は、回動軸２１１に直交する方向に延びる。回転軸２１４は、鉛直方向に延びる。
【００５７】
第２可動部３３Ｍは、回転軸２１５（第２回転軸）の軸線方向に沿ってアーム状に延びている。第２可動部３３Ｍは、図２中の矢印２２５に示すように、回転軸２１５を中心に回転可能に設けられている。回転軸２１５は、回動軸２１２に直交する方向に延びる。第３可動部３３Ｎは、回転軸２１６（第３回転軸）の軸線方向に沿ってアーム状に延びている。第３可動部３３Ｎは、図２中の矢印２２６に示すように、回転軸２１６を中心に回転可能に設けられている。回転軸２１６は、回動軸２１３に直交する方向に延びる。
【００５８】
このような構成により、ロボットアーム３１は、６軸（回動軸２１１〜２１３および回転軸２１４〜２１６）を互いに独立して制御可能なロボットアームとして設けられている。
【００５９】
把持部３６は、第３可動部３３Ｎがアーム状に延びる回転軸２１６の延長上に設けられている。把持部３６は、連結部３７および爪部３８から構成されている。爪部３８は、工具に係合可能な爪形状を有する。爪部３８は、回転軸２１６を延長した軸の外周上に設けられている。連結部３７は、爪部３８をアーム部３３（第３可動部３３Ｎ）に連結するための連結機構として設けられている。
【００６０】
図４から図８は、図１中の工作機械において、下刃物台に装着された工具の自動交換時のロボットアームの動きを示す側面図である。
【００６１】
図１および図４を参照して、下刃物台１３１に装着された工具１５０の自動交換時、移動機構部２１によりロボットアーム３１をＺ軸方向に移動させ、待機位置３１Ｂから加工エリア内に進入させる。
【００６２】
ロボットアーム３１の待機位置３１Ｂから加工エリア内への進入時、アーム部３３が折り畳まれた状態とされている。具体的には、第１可動部３３Ｌが、基部３２から斜め上方向に延伸し、第２可動部３３Ｍが、第１可動部３３Ｌから斜め下方向に延伸し、第３可動部３３Ｎが、第２可動部３３Ｍから斜め上方向に延伸するように、アーム部３３の状態が制御されている。
【００６３】
図１、図５および図６を参照して、移動機構部２１によりロボットアーム３１をさらにＺ軸方向に移動させつつ、把持部３６が工具ホルダ１３６に保持された工具１５０に向けて接近するように、アーム部３３を揺動させる。
【００６４】
本実施の形態では、アーム部３３（第１可動部３３Ｌ）を回動軸２１１を支点にして揺動させ、把持部３６を、工具ホルダ１３６に保持された工具１５０と同じ高さまで移動させる。このとき、アーム部３３は、第３可動部３３Ｎの回転軸２１６がＺ軸に平行な方向に延びる姿勢とされる。第３可動部３３Ｎの回転軸２１６の延長上には、工具ホルダ１３６に保持された工具１５０が位置決めされる。
【００６５】
第３可動部３３Ｎを回転軸２１６を中心に回転させることにより、把持部３６の爪部３８の位置を工具ホルダ１３６に保持された工具１５０に対応させる。工具ごとに異なる爪部３８の位置の把握は、ツールにツールＩＤを記録したチップを設け、そのデータをロボットアーム３１により読み取ることによって行なってもよい。
【００６６】
図１および図７を参照して、アーム部３３の姿勢を保持したまま、移動機構部２１によりロボットアーム３１をさらにＺ軸方向に移動させる。把持部３６により工具ホルダ１３６に保持された工具１５０を把持する。
【００６７】
図１および図８を参照して、アーム部３３の姿勢を保持したまま、移動機構部２１によりロボットアーム３１をＺ軸方向に沿った反対方向に移動させる。これにより、工具１５０を下刃物台１３１から離脱させる。
【００６８】
ここでは、下刃物台１３１に装着された工具１５０を取り外す工程について説明したが、ロボットアーム３１は、交換用の工具を下刃物台１３１に装着する場合にも同様に動作する。
【００６９】
図１を参照して、ストッカ位置３１Ｃにおける工具交換時、ロボットアーム３１の６軸（回動軸２１１〜２１３および回転軸２１４〜２１６）を制御することにより、工具ストッカ１５１に準備された工具に対して把持部３６を適当に位置決めしたり、その姿勢を変化させたりする。
【００７０】
本実施の形態における自動工具交換装置１０においては、下刃物台１３１に装着された工具の自動交換を、加工エリア２００の内外で移動可能なロボットアーム３１により行なうため、自動工具交換装置１０を簡易かつコンパクトな機構により構成することができる。これにより、工作機械１００の肥大化を防ぐことができる。
【００７１】
また、本実施の形態では、下刃物台１３１に装着された工具の脱着時、ロボットアーム３１のアーム部３３は、加工エリア内において回動軸２１１を支点にして揺動する（図４〜図８を参照）。回動軸２１１は、第１，第２主軸台１１１，１１６におけるワークの回転軸である中心軸２０１，２０４に直交する方向（Ｙ軸方向）に延びるため、ロボットアーム３１を、特にＹ軸方向においてコンパクトな空間に収めることが可能となる。これにより、作業者のワークへの接近性を良好にできる。
【００７２】
以上に説明した、この発明の実施の形態１における自動工具交換装置１０の構造についてまとめて説明すると、本実施の形態における自動工具交換装置１０は、工作機械１００の刃物台としての下刃物台１３１に装着された工具を自動交換するための自動工具交換装置である。自動工具交換装置１０は、ロボットアーム３１と、ロボットアーム３１を加工エリア２００の内外の間で移動させる移動機構部２１とを備える。ロボットアーム３１は、移動機構部２１に連結される基部３２と、基部３２に回動可能に連結されるアーム部３３と、アーム部３３に設けられ、工具を着脱可能に把持する把持部３６とを有する。アーム部３３は、基部３２から把持部３６に向けてアーム状に延出する形状を有し、基部３２との回動軸２１１を支点にして揺動する。
【００７３】
このように構成された、この発明の実施の形態１における自動工具交換装置１０によれば、簡易かつコンパクトな機構により、下刃物台１３１に装着された工具の自動交換を実現することができる。
【００７４】
なお、本実施の形態では、移動機構部２１によるロボットアーム３１のＺ軸方向への移動と、ロボットアーム３１におけるアーム部３３（第１可動部３３Ｌ）の揺動とにより、下刃物台１３１に装着された工具の脱着を行なったが、このような構成に限られない。たとえば、図６中に示すロボットアーム３１の姿勢から、第１可動部３３Ｌ、第２可動部３３Ｍおよび第３可動部３３Ｎをそれぞれ回動軸２１１、回動軸２１２および回動軸２１３を支点にして揺動させることにより、把持部３６を、Ｘ軸方向における高さを保ちつつＺ軸方向に移動させてもよい。
【００７５】
工具ホルダ１３６に対する工具の抜き差しは、ロボットアーム３１が１つの揺動軸を備えていれば可能である。把持部３６に把持された工具は、ロボットアーム３１の揺動運動に伴って、円弧の軌跡を描きながら工具ホルダ１３６に対してアプローチする。ロボットアーム３１が１つの揺動軸を備える場合に、工具ストッカ１５１における工具交換を可能とするため、工具ストッカ１５１に工具の載置台の高さを可変とする機構が設けられてもよい。
【００７６】
また、本実施の形態では、本発明を、旋削機能とミーリング機能とを有する複合加工機に適用した場合について説明したが、工具の自動交換可能な刃物台を備えた工作機械であれば、本発明を適用することが可能である。
【００７７】
（実施の形態２）
図９は、この発明の実施の形態２における自動工具交換装置において、ロボットアームの先端部を示す側面図である。本実施の形態における自動工具交換装置は、実施の形態１における自動工具交換装置１０と比較して、基本的には同様の構造を有する。以下、重複する構造については、その説明を繰り返さない。
【００７８】
図９を参照して、本実施の形態では、把持部３６が、同時に２つの工具を把持可能なダブルアームタイプである。
【００７９】
より具体的には、ロボットアーム３１が、把持部３６Ｐおよび把持部３６Ｑと、支持プレート３９とを有する。支持プレート３９は、第３可動部３３Ｎがアーム状に延びる回転軸２１６の延長上に設けられている。把持部３６Ｐおよび把持部３６Ｑは、支持プレート３９を挟んでその両側に設けられている。
【００８０】
把持部３６Ｐおよび把持部３６Ｑの各把持部３６は、連結部３７および爪部３８から構成されている。連結部３７は、各把持部の爪部３８を支持プレート３９に連結するための連結機構として設けられている。第３可動部３３Ｎが回転軸２１６を中心に回転することにより、把持部３６Ｐおよび把持部３６Ｑの位置が反転する。
【００８１】
このような構成によれば、ロボットアーム３１を、把持部３６Ｐおよび把持部３６Ｑのいずれか一方に交換用の工具を把持した状態で、加工エリア内の工具交換位置へ向かわせることにより、工具ホルダ１３６に保持された工具の取り外しと、工具ホルダ１３６への交換用の工具の取り付けとを同時に行なうことができる。
【００８２】
このように構成された、この発明の実施の形態２における自動工具交換装置によれば、実施の形態１に記載の作用効果を同様に奏することができる。
【００８３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
この発明は、主に、自動工具交換装置を備えた工作機械に適用される。
【符号の説明】
【００８５】
１０  自動工具交換装置、２１  移動機構部、２２  リニアガイド、２３  ベース部材、２４  支柱、２５  ラックピニオン、３１  ロボットアーム、３１Ａ  工具交換位置、３１Ｂ  待機位置、３１Ｃ  ストッカ位置、３２  基部、３３  アーム部、３３Ｌ  第１可動部、３３Ｍ  第２可動部、３３Ｎ  第３可動部、３６，３６Ｐ，３６Ｑ  把持部、３７  連結部、３８  爪部、３９  支持プレート、１００  工作機械、１１１  第１主軸台、１１６  第２主軸台、１１２，１１７  主軸、１２１  工具主軸、１３１  刃物台、１３２  旋回部、１３６  工具ホルダ、１４１  ベッド、１４２  側面カバー、１４３  シャッター、１５０  工具、１５１  工具ストッカ、２００  加工エリア、２０１，２０２，２０３，２０４  中心軸、２１１，２１２，２１３  回動軸、２１４，２１５，２１６  回転軸。
【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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