(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具径が所定の径より小さい標準工具と、工具径が前記所定の径より大きい大径工具とを収納するための複数の工具収納手段がマトリックス状に配列された工作機械のマトリックス型工具マガジンにおける工具搬送方法であって、
前記標準工具を工具搬送する時には、前記標準工具の配列に対応する形状を有する標準工具把持手段を選択して前記標準工具の被把持部を着脱自在に把持し、
前記大径工具を工具搬送する時には、前記標準工具把持手段の標準工具把持部に大径工具用ハンドを着脱自在に係合させて前記大径工具の配列に対応する形状を有する大径工具把持手段を構成した後、前記大径工具用ハンドの大径工具把持部で前記大径工具の被把持部を着脱自在に把持するようになっているので、前記大径工具を工具搬送する時には、前記大径工具把持手段を選択して前記大径工具の前記被把持部を着脱自在に把持し、
前記標準工具把持手段又は前記大径工具把持手段が、それぞれ前記標準工具又は前記大径工具を前記工具収納手段に対して着脱することを特徴とするマトリックス型工具マガジンの工具搬送方法。
【請求項２】
工具搬送すべき工具の種類によって選択された前記標準工具把持手段又は前記大径工具把持手段を、前記工具マガジンの前記工具収納手段に収納された前記工具の軸線方向に進退移動させ、
前記標準工具把持手段又は前記大径工具把持手段が、それぞれ前記標準工具又は前記大径工具を前記工具収納手段に対して着脱することを特徴とする請求項１に記載のマトリックス型工具マガジンの工具搬送方法。
【請求項３】
工具径が所定の径より小さい標準工具と、工具径が前記所定の径より大きい大径工具とを収納するための複数の工具収納手段がマトリックス状に配列された工具マガジン部と、
この工具マガジン部の前記工具収納手段に収納された前記標準工具及び前記大径工具の軸線方向前方側に設けられ、前記標準工具及び前記大径工具のいずれか一方の被把持部を把持して所望の位置に搬送する工具搬送装置とを備え、
この工具搬送装置は、
前記標準工具の配列に対応する形状を有するとともに前記標準工具の前記被把持部を着脱自在に把持する標準工具把持手段と、
前記大径工具の配列に対応する形状を有するとともに前記大径工具の前記被把持部を着脱自在に把持する大径工具把持手段とを備え、
この大径工具把持手段は、前記大径工具の前記被把持部を着脱自在に把持する大径工具用ハンドの被把持部を、前記標準工具把持手段の標準工具把持部に着脱自在に係合させることにより構成されることを特徴とするマトリックス型工具マガジン。
【請求項４】
前記工具搬送装置は、工具搬送すべき前記工具の種類に対応して選択された前記標準工具把持手段及び前記大径工具把持手段のいずれか一方を、前記工具収納手段に対して前記工具を着脱させるために、前記工具収納手段に収納された前記工具の軸線方向に進退移動させる進退移動手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載のマトリックス型工具マガジン。
【請求項５】
前記大径工具用ハンドが前記標準工具把持手段の前記標準工具把持部に係合されていない時、前記工具マガジン部の所定の大径工具用ハンド収納位置に前記大径工具用ハンドを収納保持させる大径工具用ハンド保持手段を、前記工具マガジン部に設けたことを特徴とする請求項３又は４に記載のマトリックス型工具マガジン。
【請求項６】
前記標準工具把持手段と前記大径工具用ハンドとの間には、前記工具マガジン部の所定の前記大径工具用ハンド収納位置で、前記大径工具用ハンドの前記被把持部を前記標準工具把持手段の前記標準工具把持部に着脱する時にアンロック状態となり、その他の時にはロック状態となるロック・アンロック手段が設けられていることを特徴とする請求項５に記載のマトリックス型工具マガジン。
【請求項７】
工具径が所定の径より小さい標準工具と、工具径が前記所定の径より大きい大径工具とを収納するための複数の工具収納手段がマトリックス状に配列された工具マガジン部と、
この工具マガジン部の前記工具収納手段に収納された前記標準工具及び前記大径工具の軸線方向前方側に設けられ、前記標準工具及び前記大径工具のいずれか一方の被把持部を把持して所望の位置に搬送する工具搬送装置とを備え、
この工具搬送装置は、
前記標準工具の配列に対応する形状を有するとともに前記標準工具の前記被把持部を着脱自在に把持する標準工具把持手段と、
前記大径工具の配列に対応する形状を有するとともに前記大径工具の前記被把持部を着脱自在に把持する大径工具把持手段とを備え、
前記工具搬送装置は、工具搬送すべき前記工具の種類に対応して選択された前記標準工具把持手段及び前記大径工具把持手段のいずれか一方を、前記工具収納手段に対して前記工具を着脱させるために、前記工具収納手段に収納された前記工具の軸線方向に進退移動させる進退移動手段を備え、
前記標準工具把持手段と前記大径工具把持手段とを別体にするとともに、把持する前記標準工具又は前記大径工具の種類に合わせてそれぞれ前記標準工具把持手段又は前記大径工具把持手段を選択し、この標準工具把持手段又はこの大径工具把持手段を、前記進退移動手段の後部位置に着脱自在に且つ交換可能に取付けるようにしたことを特徴とするマトリックス型工具マガジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械に設けられたマトリックス型工具マガジンの工具搬送方法及びマトリックス型工具マガジンに係り、特に、工具径が所定の径より小さい標準的な工具である標準工具と、工具径が所定の径より大きい大径工具とがマトリックス状に配列されたマトリックス型工具マガジンにおける工具搬送方法と工具マガジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
マシニングセンタ（以下、ＭＣと記載）など工作機械は自動工具交換装置（以下、ＡＴＣと記載）を備えており、このＡＴＣにより、工作機械の主軸と、複数の工具を貯蔵する工具マガジン又は中間保持手段（中間ポット）との間で工具交換を行う。
工具マガジンには、工具径が所定の径（例えば、ツールシャンクのシャンク部外径寸法＋（数ｍｍ乃至数十ｍｍ）の径）より小さい標準的な工具（以下、標準工具と記載）と、工具径が所定の径より大きい大径工具とをマトリックス状に配列して収納する構成のマトリックス型工具マガジン（以下、工具マガジンと記載）がある。
この工具マガジンには、工具搬送装置が、貯蔵用の工具ポットと所定の工具交換位置の工具ポットとの間を移動して、工具を各工具ポットに対して着脱することにより工具の搬送が行われるタイプのものがある。
【０００３】
ＡＴＣには、工具交換アーム（以下、交換アームと記載）が工具を把持して、工具マガジンと主軸との間、又はこれらと中間の待機位置との間を揺動することにより、主軸と工具マガジンとの間で工具の移送を行うものがある。
このタイプのＡＴＣでは、交換アームが待機位置から主軸側工具交換位置へ揺動する動作と、主軸に対する新旧工具の工具交換動作とを行って、主軸と交換アームとの間で工具交換を行う。
また、交換アームが、待機位置から工具マガジン側工具交換位置へ揺動する動作と、工具マガジンに対する新旧工具の工具交換動作とを行って、工具マガジンと交換アームとの間で工具交換を行う。
【０００４】
例えば、特開平４−３２２９３７号公報及び実用新案登録第３００２６２５号公報にはそれぞれ工具マガジンが開示されているが、いずれの場合も、工具を貯蔵する工具マガジン部の後方側に工具搬送装置を設けて、工具を後方から把持して後方に引き抜く構造になっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この構造では、工具マガジン部とその後方の工作機械との間の狭いスペースに工具搬送装置を設ける必要があるので、設置スペースに制約があり、工具の長さも制限され、工具搬送装置の運転管理や点検修理などメンテナンス作業が困難になる恐れがある。
そのため、工具マガジン部の前方側に工具搬送装置を設けて工具を前方に抜き出すタイプのものもある。このタイプの工具マガジンにおける工具の高収納密度化を図った技術が既にいくつか提案されている。
【０００６】
例えば、特公平４−６４９２号公報には、ツールラックをそれぞれ移動させてツールラック間隔を可変とする工具マガジンが開示されている。しかしながら、この場合には、ツールラックを移動させる装置が必要になり、工具マガジン全体が大掛かりで複雑な構造になっていた。
【０００７】
特開昭６３−５７１３４号公報には、カセットストッカから工具収納カセットを一列引き出して、この工具収納カセットを工具マガジン側工具交換位置に移動させる工具マガジンが開示されている。
ところが、この場合には工具収納カセットを引き出すための構成が必要になり、全体的に構造が複雑になっていた。
【０００８】
特開昭６２−１０２９４１号公報には、工具収納棚の工具ポットの軸線をトラバーサの移動方向に対して所定の角度傾斜させる工具マガジンが開示されている。
ところが、この場合には、傾斜した工具を搬送するためのトラバーサを設ける必要があり、装置全体が複雑化していた。しかも、標準工具と大径工具など二種類の工具を貯蔵するための配慮はなされていない。
特開平４−３１０３４１号公報には、工具を保持するホルダの工具装着口が互いに反対方向に開口した工具マガジンが開示されているが、この場合も二種類の工具の貯蔵を考慮した構成ではない。
【０００９】
本発明は、斯かる課題を解決するためになされたもので、通常の標準工具の他に大径工具を収納できるマトリックス型工具マガジンにおける工具の高収納密度化を図って、工具マガジンを小型化するとともに収納可能工具数を増やすことができる工具マガジンの工具搬送方法及びマトリックス型工具マガジンを提供することを目的とする。
また、本発明の別の目的は、マトリックス型工具マガジンの全体をコンパクトで簡単な構造にすることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明に係る工具搬送方法は、工具径が所定の径より小さい標準工具と、工具径が前記所定の径より大きい大径工具とを収納するための複数の工具収納手段がマトリックス状に配列された工作機械のマトリックス型工具マガジンにおける工具搬送方法であって、前記標準工具を工具搬送する時には、前記標準工具の配列に対応する形状を有する標準工具把持手段を選択して前記標準工具の被把持部を着脱自在に把持し、前記大径工具を工具搬送する時には、前記標準工具把持手段の標準工具把持部に大径工具用ハンドを着脱自在に係合させて前記大径工具の配列に対応する形状を有する大径工具把持手段を構成した後、前記大径工具用ハンドの大径工具把持部で前記大径工具の被把持部を着脱自在に把持するようになっているので、前記大径工具を工具搬送する時には、前記大径工具把持手段を選択して前記大径工具の前記被把持部を着脱自在に把持し、前記標準工具把持手段又は前記大径工具把持手段が、それぞれ前記標準工具又は前記大径工具を前記工具収納手段に対して着脱する。
【００１１】
なお、工具搬送すべき工具の種類によって選択された前記標準工具把持手段又は前記大径工具把持手段を、前記工具マガジンの前記工具収納手段に収納された前記工具の軸線方向に進退移動させ、前記標準工具把持手段又は前記大径工具把持手段が、それぞれ前記標準工具又は前記大径工具を前記工具収納手段に対して着脱するのが好ましい。
【００１２】
前記工具搬送方法を実現するためのマトリックス型工具マガジンは、工具径が所定の径より小さい標準工具と、工具径が前記所定の径より大きい大径工具とを収納するための複数の工具収納手段がマトリックス状に配列された工具マガジン部と、この工具マガジン部の前記工具収納手段に収納された前記標準工具及び前記大径工具の軸線方向前方側に設けられ、前記標準工具及び前記大径工具のいずれか一方の被把持部を把持して所望の位置に搬送する工具搬送装置とを備えている。
そして、この工具搬送装置は、前記標準工具の配列に対応する形状を有するとともに前記標準工具の前記被把持部を着脱自在に把持する標準工具把持手段と、前記大径工具の配列に対応する形状を有するとともに前記大径工具の前記被把持部を着脱自在に把持する大径工具把持手段とを備えている。
この大径工具把持手段は、前記大径工具の前記被把持部を着脱自在に把持する大径工具用ハンドの被把持部を、前記標準工具把持手段の標準工具把持部に着脱自在に係合させることにより構成される。
【００１３】
なお好ましくは、前記工具搬送装置は、工具搬送すべき前記工具の種類に対応して選択された前記標準工具把持手段及び前記大径工具把持手段のいずれか一方を、前記工具収納手段に対して前記工具を着脱させるために、前記工具収納手段に収納された前記工具の軸線方向に進退移動させる進退移動手段を備えている。
【００１４】
さらに、前記大径工具用ハンドが前記標準工具把持手段の前記標準工具把持部に係合されていない時、前記工具マガジン部の所定の大径工具用ハンド収納位置に前記大径工具用ハンドを収納保持させる大径工具用ハンド保持手段を、前記工具マガジン部に設けるのが好ましい。
【００１５】
なお、前記標準工具把持手段と前記大径工具用ハンドとの間には、前記工具マガジン部の所定の前記大径工具用ハンド収納位置で、前記大径工具用ハンドの前記被把持部を前記標準工具把持手段の前記標準工具把持部に着脱する時にアンロック状態となり、その他の時にはロック状態となるロック・アンロック手段が設けられているのが好ましい。
【００１６】
なお、本発明のマトリックス型工具マガジンにおける他の実施態様としては、工具径が所定の径より小さい標準工具と、工具径が前記所定の径より大きい大径工具とを収納するための複数の工具収納手段がマトリックス状に配列された工具マガジン部と、この工具マガジン部の前記工具収納手段に収納された前記標準工具及び前記大径工具の軸線方向前方側に設けられ、前記標準工具及び前記大径工具のいずれか一方の被把持部を把持して所望の位置に搬送する工具搬送装置とを備え、この工具搬送装置は、前記標準工具の配列に対応する形状を有するとともに前記標準工具の前記被把持部を着脱自在に把持する標準工具把持手段と、前記大径工具の配列に対応する形状を有するとともに前記大径工具の前記被把持部を着脱自在に把持する大径工具把持手段とを備え、前記工具搬送装置は、工具搬送すべき前記工具の種類に対応して選択された前記標準工具把持手段及び前記大径工具把持手段のいずれか一方を、前記工具収納手段に対して前記工具を着脱させるために、前記工具収納手段に収納された前記工具の軸線方向に進退移動させる進退移動手段を備え、前記標準工具把持手段と前記大径工具把持手段とを別体にするとともに、把持する前記標準工具又は前記大径工具の種類に合わせてそれぞれ前記標準工具把持手段又は前記大径工具把持手段を選択し、この標準工具把持手段又はこの大径工具把持手段を、前記進退移動手段の後部位置に着脱自在に且つ交換可能に取付けるようにしてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における実施の形態の一例を図１乃至図１６を参照しながら説明する。
図１及び図２はそれぞれ、本発明の一実施形態に係る工作機械のマトリックス型工具マガジンの正面図及び平面図である。
図１及び図２に示すように、本実施形態は工作機械として横形のＭＣ（マシニングセンタ）の場合を示しているが、立形のＭＣ，ターニングセンタなど他の種類の工作機械であってもよい。
【００１８】
工作機械本体１の側部には自動工具交換装置（以下、ＡＴＣと記載）２が設置されており、工作機械本体１とＡＴＣ２とによりＡＴＣ付きＭＣ３を構成している。
工作機械本体１の側部には、工具を貯蔵するマトリックス型工具マガジン（以下、工具マガジンと記載）４が設けられ、ＡＴＣ２は工具交換アーム（以下、交換アームと記載）５を備えている。
【００１９】
ＡＴＣ２は、交換アーム５を介して、工作機械本体１の主軸６と工具マガジン４との間で、主軸６に装着されるとともに工具径が所定の径より小さい標準的な工具（以下、標準工具と記載）７と、工具径が所定の径より大きい大径工具８の工具交換を行う。標準工具７と大径工具８は、主軸６の工具装着部に着脱自在に装着される同一形状のツールシャンクを有している。
ＭＣ３において使用される工具のうち、通常は、標準工具７の方が大径工具８より工具の種類が多く使用頻度も高いので、工具マガジン４には多数の標準工具７と少数の大径工具８とが貯蔵されている。
【００２０】
工作機械本体１の主軸頭９には主軸６が回転自在に支持されており、主軸６は、標準工具７又は大径工具８を着脱自在に装着して主軸駆動モータにより回転駆動される。
主軸６には、標準工具７又は大径工具８を、皿ばね，コイルばね等ばね部材とアンクランプ用シリンダとによりクランプ・アンクランプする、公知のボール式引っ張り機構方式又はコレット式引っ張り機構方式等の工具クランプ・アンクランプ機構が内蔵されている。
主軸６に対向する位置には、ワーク（工作物）を取付けるためのテーブル１０が工作機械本体１に設けられており、主軸６に対してテーブル１０が少なくとも直交座標系の三軸方向に相対移動自在になっている。
【００２１】
テーブル１０，コラム及び主軸頭９等を、ＮＣ装置（数値制御装置）に制御されるサーボモータとボールねじとによって駆動位置決め制御することにより、テーブル１０上のワークと、主軸６に装着された標準工具７又は大径工具８とを、相対的に移動させてワークを切削加工する。かかる駆動位置決め機構はリニアモータ等であってもよい。
なお、主軸６の軸線方向をＺ軸とし、これに直交して直交座標系をなす各方向をＸ軸，Ｙ軸とし、−Ｘ軸方向（図２の下方）を工具マガジン４の前方として説明する。
【００２２】
ＡＴＣ２は、標準工具７及び大径工具８を着脱自在に把持するとともに、主軸６と工具マガジン４に対して標準工具７及び大径工具８の受け渡しを行うツインアームタイプの交換アーム５と、交換アーム５を旋回動作，進退移動動作させる駆動手段（図示せず）と、交換アーム５を、主軸側の工具交換位置Ｓ１ ，待機位置Ｓ２ ，及び工具マガジン４側の工具交換位置Ｓ３ に揺動させて位置決めする揺動手段（図示せず）とを備えている。
【００２３】
工具マガジン４は、標準工具７及び大径工具８を収納するための複数の工具ポット１２がマトリックス状に配列された工具マガジン部１３と、工具マガジン部１３の工具ポット１２に収納された標準工具７，大径工具８の軸線方向前方側に設けられた工具搬送装置１４とを備えている。
工具マガジン部１３は、Ｙ，Ｚ軸平面方向に広がるマガジンスタンド２０を有しており、工具ポット１２は、マガジンスタンド２０にマトリックス状に縦横方向に配列して設けられている。
【００２４】
工具搬送装置１４は、マガジンスタンド２０上のマトリックスの交点即ち各工具ポット１２の場所に自在に移動動作をする。
工具搬送装置１４は、標準工具７と大径工具８のツールシャンクの被把持部（フランジのＶ溝部）１５ａ，１５ｂを把持し、工具ポット１２から貯蔵中の標準工具７，大径工具８を前方に抜き出し、貯蔵用の工具ポット１２と工具マガジン側工具交換位置Ｓ３ の工具ポット１２との間を移動して、標準工具７，大径工具８を所望の位置に搬送して各工具ポット１２に対して着脱する。
主軸６の工具装着部に装着できるように、標準工具７と大径工具８の各ツールシャンクの形状と、被把持部１５ａ，１５ｂの形状は、全部の工具でそれぞれ同一になっている。
【００２５】
工具マガジン４側の工具交換位置Ｓ３ の下方隣の交点が、工具交換をしない時に工具搬送装置１４が待機する移動原位置（以下、原位置と記載）Ｓ４ である。
原位置Ｓ４ の近傍（例えば、下方の近傍）に大径工具用ハンド収納位置Ｓ５ が設定され、工具マガジン４に対する工具の段取りを行う工具段取り位置Ｓ６ が別の場所（例えば、下方左側）に設定されている。
工具マガジン部１３には、これらの位置Ｓ３ 乃至Ｓ６ が一箇所ずつ準備されている。
【００２６】
図１の符号Ｂで示す場所（即ち、標準工具貯蔵部Ｂ）には多数の標準工具７が貯蔵され、符号Ｃで示す場所（即ち、大径工具貯蔵部Ｃ）には複数（例えば、４本）の大径工具８が貯蔵されている。
工具マガジン４の上部及び下部には、それぞれ上部ガイド２１及び下部ガイド２２が、左右方向（Ｚ軸方向）を向き且つ互いに平行に配設されている。上部，下部のガイド２１，２２には、縦方向（Ｙ軸方向）に立設されて工具搬送装置１４を支持する支柱部材２３が案内支持されている。
支柱部材２３は、その下部に設けられた水平移動用サーボモータ２４に駆動されて、上部，下部のガイド２１，２２に案内されながら、ラック２２ａ及びピニオン（図示せず）を介してＺ軸方向に往復移動する。
【００２７】
工具搬送装置１４は、支柱部材２３にＹ軸方向に向けて設けられたねじ部材２５に係合している。ねじ部材２５は、支柱部材２３の上部に設けられた昇降用サーボモータ２６により、ベルト２７，プーリを介して正逆方向に回転する。
支柱部材２３には、ねじ部材２５と平行な一対の昇降用ガイド２８，２８が縦方向（Ｙ軸方向）に設けられており、工具搬送装置１４は、昇降移動自在に昇降用ガイド２８，２８に係合案内されている。
【００２８】
したがって、昇降用サーボモータ２６がねじ部材２５を回転させると、工具搬送装置１４は昇降用ガイド２８に案内されながら上下方向に昇降移動する。
なお、水平移動用サーボモータ２４，昇降用サーボモータ２６は、ステッピングモータ，リニアモータなど他の駆動モータ（制御モータ）であってもよい。要するに、マトリックス状の所定の工具授受位置に後述する標準工具用ハンド３０，９０と大径工具用ハンド３３，９１を位置決め・駆動できるものであればよい。
【００２９】
図３は工具搬送装置１４の拡大正面図、図４は図３に示す工具搬送装置１４の平面断面図、図５は工具搬送装置１４の一部拡大正面図、図６は図５のVI−VI線断面図である。
図７は工具搬送装置１４の標準工具把持手段の内部構造図、図８は図７のVIII−VIII線平面断面図、図９は図７のIX−IX線拡大断面図、図１０は標準工具用ハンドと大径工具用ハンドとを一体化した状態の正面図、図１１は図１０のXI−XI線矢視図、図１２は図１０のXII−XII線断面図、図１３は図１０のXIII−XIII線断面図である。
【００３０】
図３乃至図５に示すように、工具搬送装置１４は、標準工具７の被把持部１５ａを着脱自在に把持する標準工具把持手段（標準工具用ハンド）３０と、大径工具８の被把持部１５ｂを着脱自在に把持する大径工具把持手段３１と、進退移動手段３２とを備えている。
進退移動手段３２は、工具搬送すべき工具の種類（即ち、標準工具７又は大径工具８）に対応して選択された標準工具把持手段３０又は大径工具把持手段３１を、工具マガジン部１３にマトリックス状に配列された工具ポット１２に対して工具を着脱させるために、工具ポット１２に収納された貯蔵中の前記工具と工具との間のスペースを通して、図１の紙面と直交する方向である前後方向（Ｘ軸方向、即ち貯蔵中の工具の軸線方向）に進退移動させる。
【００３１】
標準工具用ハンド３０は標準工具７の配列に対応する形状を有しており、大径工具把持手段３１は大径工具８の配列に対応する形状を有している。
大径工具把持手段３１は、大径工具８を把持する大径工具用ハンド３３の被把持部７２を、標準工具把持手段を構成する標準工具用ハンド３０の標準工具把持部３４に着脱自在に係合させて一体化させることにより構成される。
大径工具用ハンド３３には、大径工具８の被把持部１５ｂを着脱自在に把持する大径工具把持部３５が設けられている。
【００３２】
工具搬送装置１４の本体４０は、昇降用ガイド２８に昇降自在に案内されるとともにねじ部材２５にねじ込まれているナット（図示せず）が固定されて、ねじ部材２５の回転動作により昇降移動する。本体４０には、一対の水平移動用ガイド４１が前後方向を向いて平行に且つ上下に並んで取付けられている。
水平移動用ガイド４１には、本体４０に対して前後方向に相対移動可能なフレーム４２が水平移動自在に係合案内されている。
【００３３】
工具搬送装置本体４０には、第１のシリンダ４３が前後方向に向けて水平に取付けられている。フレーム４２は、水平移動用ガイド４１に案内されながら、第１のシリンダ（流体圧シリンダ）４３に駆動されて所定のストロークで前後方向に往復移動する。
フレーム４２のこの移動動作は、工具搬送装置本体４０に取付けられた近接スイッチ４４と、フレーム４２に取付けられたドッグ４４ａとにより検出される。
フレーム４２には、標準工具用ハンド３０をフレーム４２に対して相対的に前後方向に往復移動させるための第２のシリンダ（流体圧シリンダ）４５が、前後方向に向けて水平に取付けられている。第１，第２のシリンダ４３，４５は、圧縮空気又は圧力油など圧力流体の供給により駆動される。
【００３４】
フレーム４２には第１，第２の軸部材４６，４７が往復移動自在に支持され、第１，第２の軸部材４６，４７は、前後方向に向けて水平に且つ平行に設けられている。第１，第２の軸部材４６，４７の後端部４６ａ，４７ａには標準工具用ハンド３０が締結固定されている。
第１，第２の軸部材４６，４７は、フレーム４２に取付けられた第１，第２の筒状部材４６ｂ，４７ｂ内に、ころがりガイド部材，オイレスメタル等のすべりガイド部材等のガイド部材４６ｃ，４７ｃを介して嵌合して、軸方向に移動自在に支持されている。
第１の軸部材４６は、第２のシリンダ４５に駆動されて前後方向に往復移動可能になっている。
したがって、第１の軸部材４６が第２のシリンダ４５に駆動されると、第１，第２の軸部材４６，４７及び標準工具用ハンド３０が一体的に前後方向に往復移動する。この移動動作は、フレーム４２に設けられた近接スイッチ４８，４９により検出される。
【００３５】
標準工具用ハンド３０を前後方向に移動させる場合、本実施形態の進退移動手段３２においては、まず第一段階として、第１のシリンダ４３で、フレーム４２，第１，第２の筒状部材４６ｂ，４７ｂ，第１，第２の軸部材４６，４７，標準工具用ハンド３０の全体を移動させる。
次いで第二段階として、第２のシリンダ４５で第１の軸部材４６を動かして、標準工具用ハンド３０をフレーム４２に対して相対的に前後方向に移動させている。
このような二段階の移動動作により、工具搬送装置本体４０に対して標準工具用ハンド３０を前後方向に移動させる。
【００３６】
これにより、標準工具用ハンド３０は、ストローク前端位置とストローク後端位置との間を長いストロークで往復移動することができることになるので、標準工具７及び大径工具８が軸方向に長い形状の場合であっても工具搬送が可能である。
なお、工具の軸方向寸法が短い場合には、ストローク長が短かくてもよいので、第１のシリンダ４３を省略して第２のシリンダ４５のみの一段階の往復動作をするようにしてもよい。
【００３７】
図８に示すように、工具ポット１２には、工具保持手段１２ａと、工具７，８の回転方向を規制して位置決めする回転方向規制部材１２ｂとが設けられている。
工具保持手段１２ａは、一つ又は複数（例えば、３個）のボール１２ｃを工具７，８のプルスタッドに着脱自在に係合させ、圧縮ばね１２ｄのばね力によりボール１２ｃを付勢して工具７，８を保持するように構成されている。工具ポット１２と工具保持手段１２ａにより工具収納手段が構成されている。
なお、工具保持手段１２ａにおいて、工具７，８のプルスタッドを板ばね，ゴムなど弾性部材の弾性力により着脱自在に把持するように構成してもよい。また、工具ポットに収納された状態の工具軸線を上下方向に対して傾斜させ、工具の自重で工具ポットに収納されるものであってもよい。
【００３８】
次に、標準工具用ハンド３０について説明する。
図５及び図７に示すように、標準工具用ハンド３０が工具ポット１２に対して標準工具７を着脱する時には、標準工具用ハンド３０は、マトリックス状に並んだ貯蔵中の標準工具７と標準工具７との間のスペースを通って、前後方向即ち貯蔵中の標準工具７の軸線方向に進退移動することになる。
【００３９】
標準工具用ハンド３０のこの進退移動動作時と着脱動作時に、標準工具用ハンド３０や第１，第２の軸部材４６，４７等が、貯蔵中の標準工具７と干渉することを防止する必要がある。
そこで、標準工具把持部３４の把持部中心Ｏ１ を所要位置の工具ポット１２の中心位置にＸ軸方向で一致させた時と、標準工具用ハンド３０が工具ポット１２に対して標準工具７を着脱する時に、貯蔵中の他の標準工具７に標準工具用ハンド３０が衝突しないような形状に、標準工具用ハンド３０は形成されている。
【００４０】
図４，図５，図７乃至図９に示すように、標準工具用ハンド３０の上面には標準工具把持部３４が形成されている。
標準工具把持部３４は、標準工具７の被把持部１５ａに着脱自在に係合して標準工具７を把持するようになっている。
標準工具用ハンド３０には、標準工具把持部３４で把持した標準工具７が脱落しないように、標準工具７の被把持部１５ａを係合離脱自在に係止する標準工具把持爪５０が、支持軸５１により所定角度で揺動自在に取付けられている。
【００４１】
標準工具把持爪５０は、第１のロック・アンロック機構５２により、ロック，アンロックされる。
即ち、第１のロック・アンロック機構５２は、標準工具７が標準工具把持爪５０により把持された状態で標準工具用ハンド３０が移動する時は、ロック状態になって標準工具７が脱落しないようにする。
標準工具用ハンド３０が最も後方（即ち、ストローク後端位置）に移動して、標準工具把持爪５０が工具ポット１２に対して標準工具７を装着又は抜き取りをする時のみは、第１のロック・アンロック機構５２をアンロック状態にする必要がある。
【００４２】
そこで、第２の軸部材４７は、標準工具用ハンド３０に締結固定された外方軸５３と、外方軸５３内に嵌合して軸方向に相対的に摺動可能で、且つ矢印Ｄ（図４）に示すように後方に付勢された内方軸５４とにより構成されている。
内方軸５４の前端部には、外方軸５３より径の大きい係止部材５５が取付けられている。外方軸５３を軸方向に摺動自在に支持するスリーブ５６が、係止部材５５より後方に位置してフレーム４２（又は、第２の筒状部材４７ｂ）に取付けられている。
スリーブ５６の前方端はストッパ部５７になっている。ストッパ部５７は、第２の軸部材４７がフレーム４２に対して相対的に後方に移動して、工具ポット１２に対して工具を着脱する時に、係止部材５５に当接するようになっている。
【００４３】
図５，図７及び図９に示すように、標準工具用ハンド３０の内部に形成された嵌合孔５８内には、連結棒５９が、嵌合孔５８の軸方向（矢印Ｈ方向）に往復移動自在に嵌合し、且つ回転規制部材６２ａにより回転しないように規制されている。
支持軸５１により揺動自在に支持された標準工具把持爪５０において、支持軸５１より上方には爪部６０があり、支持軸５１より下部６１が、連結棒５９の一方の端部６２に接触離脱自在に当接している。
【００４４】
第２の軸部材４７の内方軸５４の後端部（図９の下端部）近傍には、内方軸５４の軸線方向に対して傾斜した斜面６３と、斜面６３に連通し、内方軸５４の端面側に位置した凹部６４とが形成されている。
連結棒５９の他方の端部６５は、内方軸５４の斜面６３に係合可能で且つ凹部６４内に没入可能になっている。
【００４５】
したがって、図４，図７及び図９に示すように、標準工具用ハンド３０が標準工具７の着脱を行わない時、即ち標準工具用ハンド３０が前後方向の後端位置にいない時には、外方軸５３及び内方軸５４は一体的に前後方向に移動するので、この時は、内方軸５４の斜面６３が連結棒５９に接触している。
その結果、連結棒５９が、標準工具把持爪５０の下部６１を矢印Ｈに沿って図７，図９の右方に押すので、標準工具把持爪５０は、図７の反時計回り方向（矢印Ｅ方向）に揺動した状態でロックされる。
【００４６】
一方、工具ポット１２に標準工具７を着脱する時、即ち標準工具用ハンド３０が前後方向の後端位置に位置した時には、標準工具用ハンド３０が、前記二段階の移動動作により、フレーム４２に対して相対的に後方側のストローク端に移動する。
標準工具用ハンド３０が後方側ストローク端に到着する直前に、内方軸５４と一体的な係止部材５５がスリーブ５６のストッパ部５７に当接するので、内方軸５４の後退動作が止まる。
ところが、外方軸５３は、第２のシリンダ４５に駆動されてさらに僅かに後退した状態で止まる。
【００４７】
その結果、外方軸５３と標準工具用ハンド３０は、矢印Ｆ（図９）に示すように、内方軸５４に対して相対的に僅かの距離だけ後退することになる。
したがって、標準工具把持爪５０が支持軸５１を中心に揺動すると、連結棒５９の他方の端部６５が内方軸５４の凹部６４内に没入し、連結棒５９は把持爪下部６１から離れる。
標準工具把持爪５０は、アンロック状態になって所定角度で揺動自在になり、標準工具用ハンド３０を昇降方向に移動させた時、標準工具把持部３４に被把持部１５ａ等の挿入，離脱を行うことができる。
標準工具把持爪５０に形成された係合部５０ａ，５０ｂは、標準工具把持爪５０が被把持部１５ａ等を把持した時に、被把持部１５ａ等に形成されたキー部（キー溝）１５ｋと係合して、標準工具７等の回転方向の位置を定めるためのものである。
【００４８】
次に、大径工具用ハンド３３を有する大径工具把持手段３１について説明する。
図５は、標準工具用ハンド３０に大径工具用ハンド３３を装着する直前の状態を示しており、図１０乃至図１３は、大径工具用ハンド３３を標準工具用ハンド３０に装着して互いに一体化した状態を示している。
【００４９】
図１，図５，図６，図１０乃至図１３に示すように、大径工具用ハンド３３は、大径工具８を工具搬送する時に標準工具用ハンド３０に把持された状態で使用されるので、標準工具７を工具搬送する時には、工具マガジン部１３の大径工具用ハンド収納位置Ｓ５ に収納されている（図６参照）。
大径工具用ハンド収納位置Ｓ５ におけるマガジンスタンド２０には、大径工具用ハンド保持手段７０が取付けられている。
【００５０】
工具マガジン部１３に設けられた大径工具用ハンド保持手段７０は、大径工具用ハンド３３が標準工具用ハンド３０の標準工具把持部３４に係合されていない時、大径工具用ハンド収納位置Ｓ５  に大径工具用ハンド３３を収納保持するためのものである。
大径工具用ハンド保持手段７０は、大径工具用ハンド３３の本体７１を係合離脱自在に保持するための保持体６６を有しており、保持体６６はマガジンスタンド２０から前方に突出して設けられている。
大径工具用ハンド保持手段７０においては、一つ又は複数（例えば、２個）のボール７０ａを保持体６６の被係合部６７に着脱自在に係合させ、圧縮ばね７０ｂのばね力によりボール７０ａを被係合部６７側に付勢して大径工具用ハンド３３を保持するようにしている。
【００５１】
大径工具用ハンド３３は、その使用時には標準工具用ハンド３０に把持されるので、大径工具用ハンド本体７１には、標準工具７及び大径工具８の各被把持部１５ａ，１５ｂと同じ形状を有する被把持部７２が、大径工具用ハンド本体７１の下部に形成されている。
この被把持部７２が、標準工具用ハンド３０の標準工具用把持部３４に着脱自在に係合するとともに、標準工具把持爪５０により係合離脱自在に係止されるようになっている。
大径工具用ハンド本体７１の上部には大径工具把持部３５が形成されており、大径工具把持部３５に大径工具８の被把持部１５ｂが着脱自在に係合する。
【００５２】
標準工具用ハンド３０が大径工具用ハンド３３を把持する時には、標準工具用ハンド３０は、大径工具用ハンド収納位置Ｓ５ にある大径工具用ハンド３３の下方から上方に移動して、標準工具把持部３４を大径工具用ハンド３０の被把持部７２に係合させる。
標準工具把持爪５０の爪部６０には、外方に突出する係合部７３が設けられている。
【００５３】
図５及び図１２に示すように、標準工具把持爪５０の場合と同様に、係合部７３は、第３のロック・アンロック機構８１によりロック状態，アンロック状態になる。
第３のロック・アンロック機構８１において、大径工具用ハンド本体７１には、移動部材８２が、その軸方向に移動可能に且つ後方にばね８３で付勢された状態で設けられている。
【００５４】
ばね８３の一端部は、本体７１に取付けられたピン８３ａにより支持されている。また、大径工具用ハンド収納位置Ｓ５  におけるマガジンスタンド２０には、移動部材８２に当接可能なストッパ部材８４が取付けられている。
移動部材８２には、ピン８３ａに係合する長孔８２ａが形成されているので、移動部材８２は、ピン８３ａと長孔８２ａに従って軸線方向に進退移動可能になっている。
図１２中の（Ａ），（Ｂ）は、第３のロック・アンロック機構８１のロック状態，アンロック状態をそれぞれ示している。
【００５５】
図１２（Ａ）に示すように、標準工具用ハンド３０が大径工具用ハンド３３の着脱を行わない時、即ち大径工具用ハンド３３を把持している標準工具用ハンド３０が後方位置に移動していない時は、移動部材８２は、ストッパ部材８４に接触していないので後方に位置している。
この時には、移動部材８２に形成された斜面８５が係合部７３を押し付けるので、爪部６０は大径工具用ハンド３３を解放する方向に揺動することができずロック状態になる。
【００５６】
このように、係合部７３が大径工具用ハンド３３の凹部７４に係合しているので、係合後は爪部６０が後退位置にある場合でも、爪部６０を揺動しないように規制している。
また、図５に示すように、被把持部７２に固定された係合体７２ａと、標準工具把持爪５０の係合部５０ａ及び係合部５０ｂとが係合して、把持状態になった時の被把持部７２の回転方向の位置を定めている。
これにより、標準工具用ハンド３０に対して大径工具用ハンド３３がしっかりと保持される。
【００５７】
一方、図１２（Ｂ）に示すように、大径工具用ハンド３３が後方位置に移動して大径工具用ハンド収納位置Ｓ５  に達すると、ストッパ部材８４との当接によって、移動部材８２はばね８３の付勢力に抗して前進し、斜面８５と係合部７３とが離れてアンロック状態になる。
即ち、標準工具把持爪５０が解放方向に支点軸５１を支点に揺動することが可能になる。これにより、大径工具用ハンド３３の被把持部７２を軸線方向と直交する方向より着脱することが可能になる。
【００５８】
このように、標準工具用ハンド３０と大径工具用ハンド３３との間に、第１，第３のロック・アンロック機構５２，８１からなるロック・アンロック手段を設けている。
これにより、工具マガジン部１３の大径工具用ハンド収納位置Ｓ５  で、大径工具用ハンド３３の被把持部７２を標準工具用ハンド３０の標準工具把持部３４に着脱する時にアンロック状態となり、その他の時にはロック状態となる。
【００５９】
図５及び図１３に示すように、大径工具把持部３５の横には大径工具把持爪７５が設けられている。大径工具把持爪７５は、支点軸７６を中心として所定角度で揺動自在になっており、大径工具８を把持する方向に圧縮ばね７７により付勢されている。
標準工具把持爪５０の場合と同様に、大径工具把持爪７５には第２のロック・アンロック機構７８が設けられている。
【００６０】
第２のロック・アンロック機構７８において、大径工具用ハンド本体７１には、移動部材７９が、その軸方向に移動可能に且つ後方にばね７９ａで付勢された状態で設けられている。
図１３中の（Ａ），（Ｂ）は、第２のロック・アンロック機構７８のロック状態，アンロック状態をそれぞれ示している。
【００６１】
図１３（Ａ）に示すように、大径工具用ハンド３３が大径工具８の着脱を行わないとき、即ち、大径工具用ハンド３３が後方位置に移動していない時は、移動部材７９は、マガジンスタンド２０に接触していないので後方に位置して突出している。
この時には、移動部材７９に形成された斜面８０が大径工具把持爪７５を押し付けるので、大径工具把持爪７５は大径工具８を解放する方向に揺動することができずロック状態になる。
【００６２】
大径工具用ハンド３３が大径工具８を把持している時には、圧縮ばね７７により大径工具把持爪７５を大径工具８側に付勢している状態を第２のロック・アンロック機構７８は維持する。
したがって、大径工具用ハンド３３は大径工具８をしっかりと把持することができるので安全である。
大径工具把持爪７５に形成された係合部７５ａ，７５ｂは、大径工具用ハンド３３に把持された大径工具８の回転方向の位置を定めるためのものである。
【００６３】
一方、図１３（Ｂ）に示すように、大径工具用ハンド３３が後方位置に移動すると、マガジンスタンド２０との当接によって、移動部材７９はばね７９ａの付勢力に抗して前進し、斜面８０と大径工具把持爪７５とが離れてアンロック状態になる。
即ち、大径工具把持爪７５が圧縮ばね７７の付勢力に抗して解放方向に支点軸７６を支点に揺動することが可能になる。これにより、大径工具８の被把持部１５ｂを軸線方向と直交する方向より着脱することが可能になる。
【００６４】
次に、図１４乃至図１６を参照しながら、工具マガジン４による自動工具搬送方法について説明する。
図１４は本実施形態における工具搬送の手順を示すフローチャート、図１５及び図１６はそれぞれ、前記フローチャートに示す工程の手順の一部を示すフローチャートである。
【００６５】
本実施形態に係る自動工具搬送方法は、標準工具７を工具搬送する時には、標準工具用ハンド（標準工具把持手段）３０を選択して、標準工具７の被把持部１５ａを着脱自在に把持する。
一方、大径工具８を工具搬送する時には、標準工具用ハンド３０に大径工具用ハンド３３を装着して構成した大径工具把持手段３１を選択して、大径工具８の被把持部１５ｂを着脱自在に把持する。
そして、標準工具用ハンド３０又は大径工具把持手段３１が、標準工具７又は大径工具８を各工具ポット１２に対して着脱するようにしている。
【００６６】
即ち、工具の種類によって選択された標準工具用ハンド３０又は大径工具把持手段３１が、工具マガジン４の工具ポット１２に収納された工具と工具との間のスペースを通って工具の軸線方向に進退移動し、貯蔵用の工具ポット１２と工具マガジン側工具交換位置Ｓ３ の工具ポット１２との間を移動して、標準工具７又は大径工具８の着脱を行う。
【００６７】
交換アーム５は、待機位置Ｓ２ で待機している時は、ＭＣ３の加工動作の邪魔にならないように、加工領域外（スプラッシュガードの外方）で待機している。
この状態で、標準工具７又は大径工具８が取付けられた主軸６を主軸駆動モータにより回転駆動するとともに、テーブル１０，コラム及び主軸頭９を、ＮＣ装置に制御されるサーボモータとボールねじとによりＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に相対移動制御することにより、テーブル１０上のワークを切削加工する。
【００６８】
この加工工程の後に次工具による加工がある場合には、工具マガジン４の工具マガジン側工具交換位置Ｓ３  に工具搬送装置１４により工具搬送をし、ＡＴＣ２により次加工用の工具に自動的に工具交換する必要がある。
そこで、図１４に示すように、所望の工具Ｔｍｎを工具マガジン側工具交換位置Ｓ３ に呼び出して待機させるべく、ＮＣ装置から工具Ｔｍｎの工具呼出し指令が出力される（ステップ１０１）。
なお、この場合の初期条件としては、交換アーム５が待機位置Ｓ２ にあり、工具搬送装置１４が原位置Ｓ４ にあり、標準工具用ハンド３０がストローク前端位置に位置し、また、交換アーム５の工具マガジン側把持部には工具（旧工具）が把持されているものとする。
【００６９】
工具Ｔｍｎの工具番号「ｍｎ」は、工具マガジン部１３に収納された各工具の番号，又は各工具が収納されている工具ポット１２の番号であり、２桁乃至４桁の数字で表されている。
工具呼出し指令により指令工具Ｔｍｎが要求されると、交換アーム５は工具マガジン側に揺動し、工具マガジン側工具交換位置Ｓ３  の工具ポット１２に工具を返却する。
その後、工具マガジン側工具交換位置Ｓ３ の工具ポット１２にある工具を、工具マガジン部１３に返却収納する必要がある。交換アーム５は、工具返却後に待機位置Ｓ２  に戻って待機する。
【００７０】
この工具の返却収納を行うためには、まず、工具搬送装置１４が現在有している現ハンドは標準工具用ハンド３０か否かを判別する（ステップ１０２）。
工具搬送装置１４の現ハンドが標準工具用ハンド３０である場合には、工具交換位置Ｓ３ にある工具が標準工具７か大径工具８かを判別することにより、現在の標準工具用ハンド３０で把持できる工具であるか否かを判別する（ステップ１０３）。
【００７１】
ステップ１０２で、標準工具用ハンド３０に大径工具用ハンド３３が把持された状態の時には、工具が標準工具７か大径工具８かを判別して、現在の大径工具用ハンド３３で工具が把持できるか否かを判別する（ステップ１０４）。
工具が標準工具７の場合には、大径工具用ハンド３３を大径工具用ハンド収納位置Ｓ５ に戻すことになる（ステップ１０５）。
【００７２】
図１５は、大径工具用ハンド３３を戻すステップ１０５の手順を示している。
この場合には、昇降用サーボモータ２６を駆動して、工具搬送装置１４を原位置Ｓ４ からその下方の大径工具用ハンド収納位置Ｓ５ の前方中心位置に移動させる（ステップ２０１）。
大径工具用ハンド本体７１の中心Ｏ２ を大径工具用ハンド収納位置Ｓ５ の中心位置にＸ軸方向前方位置で一致させた状態で、第１，第２のシリンダ４３，４５を駆動して、標準工具用ハンド３０とともに大径工具用ハンド３３を後退させる（ステップ２０２）。
大径工具用ハンド３３を、大径工具用ハンド保持手段７０の保持体６６に係合させて、大径工具用ハンド収納位置Ｓ５ に収納する（ステップ２０３）。
【００７３】
この収納動作時には、標準工具用ハンド３０は後方のストローク端に到達するので、第３のロック・アンロック機構８１のストッパ部材８４と移動部材８２とが当接し、標準工具把持爪５０はロック状態からアンロック状態になっている。
したがって、第１のロック・アンロック機構５２と第３のロック・アンロック機構８１とがアンロック状態になっているので、標準工具用ハンド３０の下降動作で、被把持部７２からの離脱が可能になっている。
昇降用サーボモータ２６を駆動して工具搬送装置１４を所定距離下降させれば、標準工具用ハンド３０と大径工具用ハンド３３との係合が解除されて、標準工具用ハンド３０は大径工具用ハンド３３から離脱する（ステップ２０４）。
【００７４】
標準工具用ハンド３０をストローク前端位置に前進させる。その後、昇降用サーボモータ２６を駆動し、工具搬送装置１４を上昇させてその原位置Ｓ４ に戻す（ステップ２０５）。
こうして、大径工具用ハンド３３をその収納位置Ｓ５に戻す手順が終了する。
【００７５】
図１４に示すように、ステップ１０３で、現ハンドで把持できる工具が標準工具７と判断された場合と、ステップ１０５が終了して大径工具用ハンド３３をその収納位置Ｓ５に戻した場合には、工具搬送装置１４が原位置Ｓ４ に位置していることを確認する（ステップ１０６）。
標準工具用ハンド３０をストローク後端位置まで後退させたのち上方に移動させ、工具マガジン側工具交換位置Ｓ３  の工具ポット１２に収納されている標準工具７の被把持部１５ａに標準工具把持部３４を係合させて、標準工具７を把持する。
この時、第１のロック・アンロック機構５２は、内方軸５４の凹部６４に連結棒５９が没入可能となっており、標準工具用把持爪５０は、被把持部１５ａの挿入時に支持軸５１を支点に揺動する（ステップ１０７）。
【００７６】
次に、標準工具７を把持した状態の標準工具用ハンド３０を前方ストローク端に前進させる。連結棒５９が内方軸５４の斜面に係合することにより、第１のロック・アンロック機構５２はロック状態となる。
その後、水平移動用サーボモータ２４及び昇降用サーボモータ２６を駆動して、この標準工具７を返却すべき所定の工具ポット１２の中心と、返却する標準工具７の中心とが一致状態となる前方中心位置に、標準工具用ハンド３０を移動させる。この工具ポット１２は標準工具貯蔵部Ｂにある。
【００７７】
その後、標準工具用ハンド３０の把持部中心Ｏ１ を工具ポット１２の中心にＸ軸方向前方位置で一致させ、標準工具用ハンド３０をストローク後端部まで後退させて、標準工具７を工具ポット１２に返却する。この時、第１のロック・アンロック機構５２はアンロック状態になっている。
標準工具用ハンド３０を下降させて、標準工具７の被把持部１５ａより離脱させ、標準工具用ハンド３０を前進位置に移動させる（ステップ１０８）。次いで、指令工具Ｔｍｎが標準工具７か否かを判別する（ステップ１０９）。
【００７８】
一方、ステップ１０３で、工具マガジン側工具交換位置Ｓ３  で待機中の工具が大径工具８のため現ハンドで把持できないと判断した場合には、大径工具用ハンド３３を持ってくる必要がある（ステップ１１０）。
この大径工具用ハンド３３を持ってくるステップ１１０の手順は、図１６のフローチャートに示されている。
【００７９】
この場合には、まず、工具搬送装置１４を大径工具用ハンド収納位置Ｓ５ より所定量下方位置に移動させる（ステップ３０１）。
この時、標準工具用ハンド３０が、大径工具用ハンド収納位置Ｓ５ に収納中の大径工具用ハンド３３に干渉しないように所定距離下方の前進位置に移動した状態で、標準工具用ハンド３０をストローク後端位置まで後退させたのち上方に移動させる。
【００８０】
このストローク後端位置では、ストッパ部材８４と移動部材８２とが当接して、大径工具用ハンド３３の第３のロック・アンロック機構８１がアンロック状態となっている。
第１のロック・アンロック機構５２と第３のロック・アンロック機構８１とがアンロック状態になっているので、標準工具用ハンド３０の上方への移動動作で、被把持部７２に挿入可能になっている（ステップ３０２）。
【００８１】
これにより、標準工具用ハンド３０の標準工具把持部３４が、大径工具用ハンド３３の被把持部７２に係合して大径工具用ハンド３３を把持するので、大径工具用ハンド３３と標準工具用ハンド３０とが一体化する（ステップ３０３）。
次いで、標準工具用ハンド３０と大径工具用把持部３３をストローク前端位置に前進させながら、工具搬送装置１４を原位置Ｓ４ に戻す。
【００８２】
大径工具用ハンド３３が後退位置より前方に移動すると、ストッパ部材８４と移動部材８２とが離れるので、第３のロック・アンロック機構８１はロック状態となる。また、第１のロック・アンロック機構５２もロック状態となる（ステップ３０４）。
このようにして、大径工具用ハンド３３を持ってくる手順が終了する。
【００８３】
図１４に示すように、ステップ１０４で現ハンドで把持可能と判断した場合と、ステップ１１０の手順が終了した場合には、原位置Ｓ４ にある工具搬送装置１４は、大径工具用ハンド３３を有しているので大径工具８を把持できることになる。
この場合には、図１０に示すように、大径工具把持部３５の把持部中心Ｏ３ を原位置Ｓ４ の中心に一致させており、標準工具用ハンド３０は、大径工具用ハンド３３を把持していない時と比較して、標準工具用ハンド３０の把持部中心Ｏ１ と大径工具用ハンド３３の把持部中心Ｏ３ との間の距離Ｌだけ下方に位置する必要があり、この位置決めを確認する（ステップ１１１）。
【００８４】
次に、標準工具用ハンド３０と一体になった大径工具用ハンド３３を、ストローク後端位置まで後退させたのち上方に移動させれば、大径工具把持部３５が、工具マガジン側工具交換位置Ｓ３  で待機中の大径工具８の被把持部１５ｂに係合してこの大径工具８を把持する。
この時、マガジンスタンド２０への移動部材７９の当接により第２のロック・アンロック機構７８がアンロック状態になり、大径工具８の被把持部１５ｂが挿入可能になる（ステップ１１２）。
【００８５】
こうして、大径工具８を把持した状態の大径工具用ハンド３３を、ストローク前端位置まで前進させた後、返却する工具ポット１２の前方中心位置に移動させる。この工具ポット１２は大径工具貯蔵部Ｃにある。大径工具用ハンド３３を前進させることで、第２のロック・アンロック機構７８がロック状態となる。
そして、把持部中心Ｏ３ と工具ポット１２の中心とをＸ軸方向前方位置で一致させた状態で、大径工具用ハンド３３をストローク後端位置まで後退させれば、大径工具８は工具ポット１２に返却される。
【００８６】
この時、第１，第２のロック・アンロック機構５２，７８はアンロック状態になるが、第３のロック・アンロック機構８１はロック状態を維持する。したがって、標準工具用ハンド３０と大径工具用ハンド３３は一体を保ち、大径工具用ハンド３３で把持していた大径工具８から離脱可能になる。
工具ポット１２に大径工具８を返却した後の大径工具用ハンド３３は、標準工具用ハンド３０とともに所定量下方に移動して大径工具８から離れた後、ストローク前端位置まで前進する（ステップ１１３）。
【００８７】
大径工具貯蔵部Ｃでは、貯蔵中の大径工具８の工具径が大きく且つ工具間のピッチも大きいが、大径工具用ハンド３３の把持部中心Ｏ３ に対して、標準工具用ハンド３０の把持部中心Ｏ１  が距離Ｌだけさらに離れた位置にある。
これにより、大径工具用ハンド３３及び標準工具用ハンド３０は、貯蔵中の大径工具８に干渉することなく、工具と工具の間のスペースを前後方向にスムーズに移動できる。
【００８８】
次いで、指令工具Ｔｍｎが大径工具か否かを判別し（ステップ１１４）、指令工具Ｔｍｎが標準工具７の場合には、大径工具用ハンド３３を大径工具用ハンド収納位置Ｓ５ に戻す（ステップ１１５）。
ステップ１１５では、工具搬送装置１４を大径工具用ハンド収納位置Ｓ５  に移動させた後、前記ステップ１０５と同じ手順（即ち、図１５に示す手順）を行えば、大径工具用ハンド３３は大径工具用ハンド収納位置Ｓ５ に戻り、標準工具用ハンド３０は原位置Ｓ４ に戻る。
【００８９】
ステップ１０９で、指令工具Ｔｍｎが大径工具８と判断された場合には、大径工具用ハンド３３を持ってくることになる（ステップ１１６）。
この場合は、工具搬送装置１４が大径工具用ハンド収納位置Ｓ５ に移動し、その後は、ステップ１１０と同じ手順（即ち、図１６に示す手順）を行えば、標準工具用ハンド３０と大径工具用ハンド３３とを有する工具搬送装置１４は、原位置Ｓ４ に戻る。
【００９０】
一方、ステップ１０９で、指令工具Ｔｍｎが標準工具と判断された場合，及びステップ１１５の手順が終了した後には、標準工具用ハンド３０を有する工具搬送装置１４を、貯蔵中の指令工具Ｔｍｎの前方であって、この指令工具Ｔｍｎの中心より把持中心Ｏ１  が所定量下方の位置である前方位置に移動させる。
この時、指令工具Ｔｍｎの下方位置の標準工具７と標準工具用ハンド３０とが干渉しないような位置（図７の二点鎖線で示した位置）に、標準工具用ハンド３０が移動している（ステップ１１６ａ）。
【００９１】
次に、標準工具用ハンド３０をストローク後端位置まで後退させると、後端位置で第１のロック・アンロック機構５２がロック状態からアンロック状態になる。標準工具用ハンド３３を上方に移動させ、貯蔵中の標準工具７の被把持部１５ａに標準工具把持部３４を係合させて、指令工具Ｔｍｎを把持する（図７の実線で示した状態）（ステップ１１７）。
そして、標準工具用ハンド３０をストローク前端位置まで前進させる。この前進移動動作で、第１のロック・アンロック機構５２がロック状態になる（ステップ１１８）。
【００９２】
次いで、工具搬送装置１４を工具マガジン側工具交換位置Ｓ３ の前方中心位置に移動させる。
把持部中心Ｏ１ と工具交換位置Ｓ３ の工具ポット１２の中心とをＸ軸方向前方位置で一致させて、標準工具用ハンド３０をストローク後端位置まで後退させれば、第１のロック・アンロック機構５２はアンロック状態となる。
これにより、指令工具Ｔｍｎ（標準工具７）は、工具マガジン側工具交換位置Ｓ３ の工具ポット１２に装着されて待機する（ステップ１１９）。
次に、工具搬送装置１４を下方に移動させて原位置Ｓ４ に戻す（ステップ１２０）。
【００９３】
一方、ステップ１１４で、指令工具Ｔｍｎが大径工具８の場合と、ステップ１１６が終了した場合には、貯蔵中の指令工具Ｔｍｎ（即ち、大径工具８）の前方であって、工具中心より把持部中心Ｏ３  が所定量下方位置である前方位置に工具搬送装置１４が移動する（ステップ１２１）。
次いで、標準工具用ハンド３０に把持されて一体になった大径工具用ハンド３３をストローク後端位置まで後退させれば、第１，第２のロック・アンロック機構５２，７８はアンロック状態になる。
そして、大径工具用ハンド３３を上方に移動させ、貯蔵中の大径工具８の被把持部１５ｂに大径工具把持部３５を係合させて、大径工具８を把持する（ステップ１２２）。
【００９４】
その後、大径工具用ハンド３３をストローク前端位置まで前進させると、第１，第２のロック・アンロック機構５２，７８はロック状態に戻る（ステップ１２３）。
工具搬送装置１４を工具マガジン側工具交換位置Ｓ３ の前方中心位置に移動させる。把持部中心Ｏ３ を、この工具マガジン側工具交換位置Ｓ３ の工具ポット１２の中心にＸ軸方向前方位置で一致させ、大径工具用ハンド３３をストローク後端位置まで後退させる。
すると、後端位置で第１，第２のロック・アンロック機構５２，７８がアンロック状態となるので、大径工具８は工具ポット１２に装着される。
【００９５】
この時、第３のロック・アンロック機構８１はロック状態を維持しているので、大径工具用ハンド３３と標準工具用ハンド３０が一体を保って、大径工具用ハンド３３と被把持部１５ｂとが離脱する（ステップ１２４）。
その後、ステップ１２０に移行し、工具搬送装置１４を下方に移動させる。ハンドを前進させたのち原位置Ｓ４ に戻す。
【００９６】
最後に、待機位置Ｓ２  に待機している交換アーム５が、工具マガジン側工具交換位置Ｓ３ に収納されている指令工具Ｔｍｎ（標準工具７又は大径工具８）を把持する。
その後、駆動手段と揺動手段（図示せず）で、交換アーム５を工具マガジン側工具交換位置Ｓ３ から待機位置Ｓ２ に揺動させることにより、工具呼出し指令の実行が終了する（ステップ１２５）。
こうして指令工具Ｔｍｎが交換アーム５に把持されて待機位置Ｓ２ に待機すれば、工具呼出し指令による動作が完了する。
【００９７】
次に、工具交換指令Ｍ０６が出力されると、待機位置Ｓ２ に待機している交換アーム５を主軸側工具交換位置Ｓ１ に揺動させる。その後、交換アーム５に把持された新工具と、主軸６に装着されている旧工具との工具交換が、主軸側工具交換位置Ｓ１ で実行される。
【００９８】
上述のように、標準工具７と大径工具８とを収納するための複数の工具ポット１２がマトリックス状に配列され、貯蔵された標準工具７，大径工具８を前方に抜き出して工具搬送するタイプのマトリックス型工具マガジンにおいて、標準工具７と大径工具８を把持するハンドが一種類の場合には、標準工具７を工具搬送する時に、貯蔵中の標準工具７にハンドが干渉しないためには、標準工具７の工具ピッチを大径工具８の工具ピッチと同じにする必要がある。
ところが、これでは標準工具７の工具間ピッチが大きくなってしまうので、工具の収納密度が低下して工具マガジンが大型化し、収納可能工具数を増やすことも難しい。
【００９９】
これに対して、本発明では、標準工具７を把持するための標準工具把持手段と、大径工具８を把持するための大径工具把持手段３１とを選択的に使用できるようにしている。
そのために、工具マガジン４の工具搬送装置１４に、標準工具用ハンド３０と大径工具用ハンド３３とを設けている。
そして、標準工具７を工具搬送する時には標準工具用ハンド３０を単独で使用し、マトリックス状に配列された標準工具７と標準工具７との間のスペースを貯蔵工具の軸線方向に進退移動可能な標準工具用ハンド３０で標準工具７を把持して搬送する。
【０１００】
一方、大径工具８を工具搬送する時には、大径工具用ハンド３３を呼び出してこれを標準工具用ハンド３０の把持部３４に着脱自在に係合させて一体化することにより、大径工具把持手段３１を構成している。
この状態では、標準工具７を把持する時の把持部中心Ｏ１ に対して、大径工具８を把持する時の把持部中心Ｏ３ が距離Ｌだけオフセットされる。
そして、標準工具用ハンド３０と大径工具用ハンド３３とが一体になった状態で、大径工具用ハンド３３の大径工具把持部３５で大径工具８の被把持部１５ｂを着脱自在に把持し、マトリックス状に配列された大径工具８と大径工具８との間のスペースを貯蔵工具の軸線方向に進退移動して大径工具８を搬送する。
【０１０１】
このように、標準工具７の時には標準工具用ハンド３０を単独で使用し、大径工具８の時には標準工具用ハンド３０と大径工具用ハンド３３とを一体化させて使用するので、標準工具７は小さなピッチで，大径工具８は大きなピッチで、それぞれマトリックス状に配列することができる。
したがって、標準工具７の高収納密度化ができ、工具マガジン４の全体を小型化できるとともに収納可能工具数が増加する。
例えば、マトリックス型工具マガジンに同一本数の工具を貯蔵する場合には、本発明では、工具マガジン４のサイズを従来より約３０％小型化することも可能である。
【０１０２】
本発明では、従来から一般的に使用されている交換アーム５やその駆動手段及び揺動手段等を、特殊な構造にしなくともそのまま適用することができるので好都合である。
また、工具搬送装置１４を設置するためのスペース的な制約がなく、貯蔵する標準工具７，大径工具８の長さにも制限が少ない。さらに、工具搬送装置１４の運転管理や点検修理等が工具マガジン４の前方側からできるので、メンテナンス作業が容易になる。
【０１０３】
図１７は本発明の他の実施形態を示す概略構成図である。
この場合には、標準工具把持手段としての標準工具用ハンド９０と大径工具把持手段としての大径工具用ハンド９１とを別体にしている。
そして、標準工具用ハンド３０が取付けられていた前記進退移動手段３２の後部位置（即ち、第１，第２の軸部材４６，４７の後端部４６ａ，４７ａ）に、着脱自在に且つ交換可能に取付けている。
また、標準工具用ハンド９０の工具把持部９０ａと、大径工具用ハンド９１の工具把持部９１ａには、ロック・アンロック機構を有する把持爪９０ｂ，９１ｂがそれぞれ設けられている。
【０１０４】
この場合には、把持する標準工具７，大径工具８の種類に合わせて標準工具用ハンド９０と大径工具用ハンド９１を選択して取り替える作業は必要であるが、ハンドの構造が極めて簡単になる。
例えば、大径工具８の本数が少なくてハンドの取り替え回数が少ない場合等に本実施形態は有効である。
【０１０５】
図１７に示す実施形態においても、図１乃至図１６に示す前記実施形態と同様の効果を奏し、従来提案されたマトリックス型工具マガジンと比べて工具マガジン全体をコンパクトで簡単な構造にすることができる。
本発明によれば、従来のようなツールラック移動装置など大がかりな装置を設ける必要がないので、工具マガジン全体がコンパクトで簡単な構成になる。
【０１０６】
前記各実施形態では、工具の種類が標準工具７と大径工具８の二種類の場合を示したが、各工具のツールシャンクと被把持部が同一であれば、貯蔵する工具は三種類以上であってもよい。
また、工具搬送装置は、工具収納手段としての各工具ポットと工具マガジン側工具交換位置の工具ポットとの間で工具を搬送しているが、各工具ポットと中間搬送部材との間で工具を搬送する場合でもよく、各工具ポットと主軸との間で工具を直接搬送する場合であってもよい。特に、工具マガジンと主軸とが同一平面にある場合や、平行な平面にある場合等には、工具ポットと主軸との間で工具を直接搬送する方法は有効である。
更に、工具はＪＩＳＢ６３３９で規定されているツールシャンクとプルスタッドを有するものを示したが、ＨＳＫ（ホローツールシャンク）タイプの工具であってもよい。
なお、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
【０１０７】
【発明の効果】
本発明は上述のように構成したので、通常の標準工具の他に大径工具を収納できるマトリックス型工具マガジンにおける工具の高収納密度化を実現して、マトリックス型工具マガジンを小型化し且つ収納可能工具数を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１乃至図１６は本発明の実施形態の一例を示す図で、図１は工作機械のマトリックス型工具マガジンの正面図である。
【図２】  図１のマトリックス型工具マガジンの平面図である。
【図３】  前記マトリックス型工具マガジンの工具搬送装置の拡大正面図である。
【図４】  図３に示す工具搬送装置の平面断面図である。
【図５】  前記工具搬送装置の一部拡大正面図である。
【図６】  図５のVI−VI線断面図である。
【図７】  前記工具搬送装置の標準工具把持手段の内部構造図である。
【図８】  図７のVIII−VIII線平面断面図である。
【図９】  図７のIX−IX線拡大断面図である。
【図１０】  標準工具用ハンドと大径工具用ハンドとを一体化した状態の正面図である。
【図１１】  図１０のXI−XI線矢視図である。
【図１２】  図１０のXII−XII線断面図である。
【図１３】  図１０のXIII−XIII線断面図である。
【図１４】  本実施形態における自動工具搬送の手順を示すフローチャートである。
【図１５】  大径工具用ハンドを戻す手順を示すフローチャートである。
【図１６】  大径工具用ハンドを持ってくる手順を示すフローチャートである。
【図１７】  本発明の他の実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
３    マシニングセンタ（工作機械）
４    マトリックス型工具マガジン
６    主軸
７    標準工具
８    大径工具
１２    工具ポット
１３    工具マガジン部
１４    工具搬送装置
１５ａ  標準工具の被把持部
１５ｂ  大径工具の被把持部
３０，９０    標準工具用ハンド（標準工具把持手段）
３１    大径工具把持手段
３２    進退移動手段
３３    大径工具用ハンド
３４    標準工具把持部
３５    大径工具把持部
５２    第１のロック・アンロック機構（ロック・アンロック手段）
７０    大径工具用ハンド保持手段
７２    大径工具用ハンドの被把持部
８１    第３のロック・アンロック機構（ロック・アンロック手段）
９１    大径工具用ハンド（大径工具把持手段）
Ｓ３     工具マガジン側の工具交換位置（所定の工具交換位置）
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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