JP2000005961A - 工具マガジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】大径の工具を含めより多くの工具を収容するこ
とができ、しかも工具の高速交換性を損なうことのない
工具マガジンを提供する。 【解決手段】複数の工具保持部１６を一定の間隔で備え
るとともに、各工具保持部１６を工具交換可能な位置に
順次搬送する搬送手段を備えた第１収容部１１と、第１
収容部１１の工具保持部１６とは別に設けられた工具保
持部４を有する第２収容部２とを設けて構成する。小径
工具Ｔを第１収容部１１の工具保持部１６に収容し、大
径工具Ｔを第２収容部２の工具保持部４に収容すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マシニングセンタ
等の工作機械に適用されるものであって、加工に用いら
れる複数の工具を保持することができる工具マガジンに
関する。

【０００２】

【従来の技術】マシニングセンタに付設された上記工具
マガジンの一例を図５及び図６に示す。尚、図５は、工
具マガジンが付設されたマシニングセンタの全体を示す
斜視図であり、図６は、図５における矢示Ａ方向から視
た工具マガジンを、一部破断して示す正面図である。

【０００３】図５に示すように、このマシニングセンタ
は、ベッド５１と、このベッド５１の両端に立設したコ
ラム５２と、両コラム５２の上端部に横架せしめたクロ
スビーム５３と、前記ベッド５１上に載置され、矢示Ｘ
軸方向に移動可能となった門形の移動台５４と、移動台
５４内において支持され、矢示Ｙ軸方向に移動可能とな
ったサドル５５と、サドル５５に支持され矢示Ｚ軸方向
に移動可能となったラム５６と、ラム５６により回転自
在に支持された主軸５７と、被加工物（ワーク）が載置
されるテーブル５８と、多数の工具を保持した工具マガ
ジン５０と、上記各部の作動を制御する制御装置（図示
せず）とを備えている。

【０００４】そして、図５及び図６に示すように、前記
工具マガジン５０は、後部側の面（主軸５７側の面）が
開口した筐体状のカバー１２と、このカバー１２内に設
けられた１対のスプロケット１８，１８と、いずれか一
方のスプロケット１８，１８を回転させる駆動手段（図
示せず）と、無端輪環状に形成され、スプロケット１
８，１８に巻き掛けられたチェーン１７と、このチェー
ン１７に連結された複数の工具保持部材１６と、前記カ
バー１２の側面に設けられた開口部１２ａを開閉するシ
ャッタ１３と、このシャッタ１３を上下動させるエアシ
リンダ１４と、シャッタ１３の移動を案内するガイド部
材１５とを備えてなる。

【０００５】前記工具保持部材１６は、工具Ｔの被把持
部を挟持する１対の保持フィンガ１６ａを備えており、
その開口側から挿入された工具Ｔの被把持部をこの１対
の保持フィンガ１６ａにより挟持し、逆に工具Ｔを開口
側に移動させることにより、当該１対の保持フィンガ１
６ａ間から抜き取ることができるようになっている。

【０００６】尚、この複数の工具保持部材１６は、その
開口側が外側を向き、且つ等ピッチ間隔となるように前
記チェーン１７に連結されている。また、前記駆動手段
（図示せず）は、前記制御装置（図示せず）によりその
作動が制御されるようになっており、前記スプロケット
１８を正逆に回転させることにより、チェーン１７に連
結された各工具保持部材１６を工具交換位置に移送する
ことができるようになっている。

【０００７】このマシニングセンタによれば、次のよう
にして工具交換を行うことができる。まず、スプロケッ
ト１８を駆動して、主軸５７に装着した現工具Ｔを収容
すべき空の工具保持部材１６を前記工具交換位置に移送
するとともに、エアシリンダ１４を駆動してシャッター
１３を上昇させ、カバー１２の側面の開口部１２ａを開
く一方、主軸５７をＹ軸方向に移動させてこれを工具交
換位置と同じ高さ位置とするとともに、主軸５７をＺ軸
方向に移動させて、当該主軸５７に装着された現工具Ｔ
の被把持部が工具交換位置にある保持フィンガ１６ａと
同一のＸ−Ｙ平面内に位置するようにする。

【０００８】ついで、主軸５７をＸ軸プラス方向に移動
させて、カバー１２の開口部１２ａからカバー１２内に
進入させ、図６に示すように、前記工具交換位置まで移
動させる。これにより、主軸５７に装着された現工具Ｔ
の被把持部が保持フィンガ１６ａにより挟持される。

【０００９】ついで、主軸５７の工具クランプ機構を解
除して当該現工具Ｔをアンクランプした後、主軸５７を
Ｚ軸プラス方向に移動して、主軸５７から現工具Ｔを抜
き取る。次に、再度スプロケット１８を駆動して、次に
使用する工具（次工具）Ｔを挟持した工具保持部材１６
を工具交換位置に割り出した後、主軸５７をＺ軸マイナ
ス方向に移動して次工具Ｔを装着し、しかる後工具クラ
ンプ機構を駆動して当該次工具Ｔを主軸５７にクランプ
する。

【００１０】ついで、主軸５７をＸ軸マイナス方向に移
動させる。これにより、主軸５７に装着された次工具Ｔ
が保持フィンガ１６ａから抜き取られる。そして、主軸
５７がカバー１２から外に出た後にエアシリンダ１４を
駆動してシャッタ１３を降下させ、カバー１２の開口部
１２ａを閉じる。以上により主軸に装着された現工具Ｔ
と次に使用する次工具Ｔとを交換することができる。

【００１１】ところで、従来の工具マガジンには、この
他に、上述の保持フィンガ１６ａを有する工具保持部材
１６に代えて、複数の円筒状の工具保持ポットをチェー
ン１７に等ピッチ間隔で連結したものも存在する。この
工具保持ポットはボールロック機構等の保持機構を備え
ており、この保持機構によりポット内に工具を保持する
ことができるようになっている。

【００１２】そして、この場合には、図７に示すよう
に、主軸５７に装着された現工具Ｔ１と工具保持ポット
２０に保持された次工具Ｔ１とが交換アーム２１によっ
て交換される。尚、交換アーム２１は両端に工具把持部
を備えており、矢示方向に回転自在となっているととも
に、矢示Ｂ−Ｃ方向に進退自在となっている。また、工
具交換位置にある工具保持ポット２０は矢示Ｄ−Ｅ方向
に移動可能となっている。

【００１３】この工具マガジンによれば次のようにして
工具交換が行われる。尚、交換アーム２１は水平位置に
あるものとし、現工具Ｔ２を装着した主軸５７が交換ア
ーム２１の工具把持部と同じ高さ位置にあるものとす
る。

【００１４】まず、交換アーム２１をＣ方向に後退させ
た状態で、次工具Ｔ１を保持した工具保持ポット２０を
工具交換位置に移動させた後、これを矢示Ｄ方向に移動
させるとともに、現工具Ｔ２を装着した主軸５７を矢示
Ｅ方向に移動させる。これにより、工具保持ポット２０
に保持された次工具Ｔ１が交換アーム２１の一方の工具
把持部に挟持され、主軸５７に装着された現工具Ｔ２が
交換アーム２１の他方の工具把持部に挟持される。この
後、主軸５７における現工具Ｔ２のクランプを解除す
る。

【００１５】ついで、交換アーム２１をＢ方向に進出さ
せる。これにより、交換アーム２１の各工具把持部に挟
持された次工具Ｔ１及び現工具Ｔ２がそれぞれ工具保持
ポット２０及び主軸５７から抜き取られる（図７）。こ
の後、交換アーム２１を１８０゜回転させ、しかる後再
び交換アーム２１をＣ方向に後退させる。これにより、
次工具Ｔ１が主軸５７に、現工具Ｔ２が工具保持ポット
２０にそれぞれ装着される。ついで、工具クランプ機構
を駆動して次工具Ｔ１を主軸５７にクランプした後、工
具保持ポット２０を矢示Ｅ方向に移動させると共に、主
軸５７を矢示Ｄ方向に移動させる。これにより、工具保
持ポット２０に保持された現工具Ｔ２及び主軸５７に装
着された次工具Ｔ１がそれぞれ交換アーム２１の工具把
持部から抜き取られる。

【００１６】この工具マガジンの場合には、以上のよう
にして主軸５７に装着された現工具Ｔ２と、工具保持ポ
ット２０に装着された次工具Ｔ１とが交換される。

【００１７】また、更に別の形態のものとして、上述し
た工具マガジン５０における保持フィンガ１６ａを、回
転可能に設けられた円板状の部材の外周に等ピッチ間隔
で配設したものも、従来から知られている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の工具マガジンにおいては、以下のような問題があっ
た。即ち、加工に用いられる工具の中には、加工面積の
広い工作物を面加工する場合に用いられるフェイスミル
のように径の大きいものもあり、このような大径の工具
も含めて加工に用いられる全工具を１つの工具マガジン
に収容しようとすると、収容時の隣接工具同士の干渉を
防止するために、前記工具保持部の隣接ピッチ間隔を広
くする必要があるのである。

【００１９】しかしながら、工具保持部の隣接ピッチ間
隔を広くすると、工具マガジンに収容できる工具数が減
少し、加工に必要な全ての工具を工具マガジンに収容す
ることができないという問題を生じる。一方、今日で
は、合理化の面から長時間の無人化運転が求められてお
り、このためには工具マガジンにより多くの工具を収容
できる方が好ましい。ところが、このような観点から、
より多くの工具を工具マガジンに収容しようとすると、
自ずと工具マガジンの大きさが大きくなり、工作機械全
体の大きさが大きくなって機械設置上の問題が別に生じ
る。

【００２０】また、大径の工具は一般的にその重量も重
く、これを搬送する際の慣性に伴う駆動系の負荷を考慮
すると、その加減速を極緩やかにする必要があり、その
ために工具交換位置に所定の工具を割出す際の時間が長
くなるという問題もある。

【００２１】本発明は、以上の実情に鑑みなされたもの
であって、大径の工具を含めより多くの工具を収容する
ことができ、しかも工具の高速交換性を損なうことのな
い工具マガジンの提供を目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段及びその効果】上記課題を
解決するための本発明の請求項１に係る発明は、工具を
保持する複数の工具保持部を備え、該工具保持部に保持
した工具と工作機械の主軸に装着された工具とを交換す
るように設けられた工具マガジンであって、前記複数の
工具保持部を一定の間隔で備えるとともに、該各工具保
持部を工具交換可能な位置に順次搬送する搬送手段を備
えた第１収容部と、該第１収容部の前記工具保持部とは
別に設けられた工具保持部を有する第２収容部とを設け
て構成したことを特徴とするものである。

【００２３】この発明によれば、一般的な加工に用いら
れる一般的なサイズの工具を第１収容部の工具保持部に
収容し、当該工具よりも大径の工具を第２収容部の工具
保持部に収容することができる。したがって、第１収容
部の工具保持部の隣接ピッチ間隔はこれを一般的なサイ
ズの工具に合わせたものとすることができ、第１収容部
においては工具を高密度に収容することができる。この
ように、この発明によれば、一般的なサイズの工具と大
径の工具とを別々の収容部（第１及び第２収容部）に収
容するようにしたので、一般的なサイズの工具と大径の
工具とを同一の収容部に収容する場合に比べて、より多
くの工具を収容することができる。

【００２４】また、第１収容部に収容される一般的なサ
イズの工具はその重量が軽量であるため、これを移動さ
せる際の加減速を高速に行うことができる。したがっ
て、一般的なサイズの工具と大径の工具とを同一の収容
部に収容する場合に比べて、各工具を高速に工具交換位
置に移動させることができ、工具交換の全体的な所要時
間を短いものとすることができる。

【００２５】本発明の請求項２に係る発明は、請求項１
の発明における前記第２収容部が複数の工具保持部を備
え、該工具保持部が前記第１収容部における間隔よりも
広い間隔で配設されてなるものである。

【００２６】一般的に、大径の工具は上記一般的なサイ
ズの工具に比べてその使用頻度が少ない。したがって、
工具マガジンに収容すべき大径工具の本数は、一般的な
サイズの工具に比べて、極めて少数である。しかしなが
ら、複数の大径工具を使用しなければならない場合もあ
る。この発明によれば、第２収容部に複数本の大径工具
を収容することができるので、このような加工に対応す
ることができる。

【００２７】本発明の請求項３に係る発明は、請求項２
の発明における前記第２収容部が、前記各工具保持部を
工具交換可能な位置に順次搬送する搬送手段を備えたも
のである。

【００２８】この発明によれば、搬送手段により第２収
容部の各工具保持部を工具交換可能な位置に順次搬送す
ることができるので、より多くの大径工具を保持するこ
とができ、より多くの大径工具を使用する必要のある加
工に対応することができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施形態
について添付図面に基づき説明する。図１は、本実施形
態に係る工具マガジンを一部破断して示す正面図であ
る。尚、同図に示すように、この工具マガジン１は、図
５及び図６に示した従来の工具マガジン５０を改良した
ものである。従って、従来の工具マガジン５０と同一の
構成部分については同一の番号を付し、その詳しい説明
を省略する。

【００３０】図１に示すように、この工具マガジン１
は、カバー１２と、このカバー１２内に設けられた第１
収容部１１及び第２収容部２と、カバー１２の主軸５７
側の側面に設けられた開口部１２ａを開閉するシャッタ
１３と、このシャッタ１３を駆動するエアシリンダ１４
と、シャッタ１３の移動を案内するガイド部材１５とを
備えている。尚、カバー１２，シャッタ１３，エアシリ
ンダ１４及びガイド部材１５については、上例の工具マ
ガジン５０におけるものと同じ構成であるので、上述し
たようにその詳しい説明を省略する。

【００３１】また、前記第１収容部１１は、スプロケッ
ト１８ａ，１８ｂ，１８ｃと、このスプロケット１８
ａ，１８ｂ，１８ｃのいずれかを回転させる駆動手段
（図示せず）と、無端状に形成され、スプロケット１８
ａ，１８ｂ，１８ｃに巻き掛けられたチェーン１７と、
このチェーン１７に連結された複数の工具保持部材１６
とからなるものであり、図１に示すように、スプロケッ
ト１８ａに比べてスプロケット１８ｂ，１８ｃを小径と
し、スプロケット１８ｂの右側、即ち開口部１２ａ側に
空間を形成した点が上例の工具マガジン５０における構
成と異なる他は、上例の工具マガジン５０における構成
と同じである。したがって、この第１収容部１１につい
てもその詳しい説明を省略する。尚、この第１収容部１
１には、一般的に使用される比較的小径の工具が収容さ
れる。

【００３２】前記第２収容部２は、スプロケット１８ｂ
と開口部１２ａとの間の空間に配設されるもので、上下
２箇所に設けられた工具保持部４を有する保持プレート
３からなる。工具保持部４は前記工具保持部材１６と同
様に、工具Ｔの被把持部を挟持する１対の保持フィンガ
４ａを備えており、その開口側が前記開口部１２ａと対
向するように設けられている。尚、この第２収容部２は
比較的大径の工具を収容するためのものであり、本発明
の目的を達成するためには、前記２つの工具保持部４の
配設間隔が、少なくとも前記工具保持部材１６における
配設間隔よりも広く設定されている必要があるが、具体
的な配設間隔は収容目的の大径の工具径を考慮して適宜
設定すれば足りる。また、当然のことであるが、前記工
具保持部４は主軸５７の可動範囲内に設けられている。

【００３３】以上の構成を備えた本実施形態に係る工具
マガジン１によれば、一般的なサイズの工具を第１収容
部１１に、比較的大径の工具を第２収容部２にそれぞれ
別々に収容することができる。したがって、第１収容部
１１の工具保持部材１６の隣接ピッチ間隔を一般的なサ
イズの小径工具に合わせたものとすることができ、第１
収容部１１においては工具を高密度に収容することがで
きる。これにより、一般的なサイズの小径工具とこれよ
り径の大きい大径工具とを同一の収容部に収容する場合
に比べて、より多くの工具を収容することができること
となる。

【００３４】また、第１収容部１１に収容される小径工
具は一般的にその重量が軽量であるため、これを移動さ
せる際の加減速を高速に行うことができる。したがっ
て、小径工具と大径の工具とを同一の収容部に収容する
場合に比べて、各工具を高速に工具交換位置に移動させ
ることができ、工具交換の全体的な所要時間を短いもの
とすることができる。

【００３５】尚、次に使用予定の工具（次工具）Ｔと主
軸５７に装着された工具（現工具）Ｔとを交換する基本
的な動作は上述した従来の工具マガジン５０におけると
同様であるので、その詳しい説明は省略する。

【００３６】以上、本発明の一実施形態について説明し
たが、図２に示すように、第１収容部１１を、保持フィ
ンガ１６ａを有する工具保持部材１６に代えて、上述し
た円筒状の工具保持ポット２０をチェーン１７に等ピッ
チ間隔で連結したものとして構成しても良い。尚、この
場合には、主軸５７に装着された現工具Ｔ１と工具保持
ポット２０に保持された次工具Ｔ１とを交換アーム２１
により交換するように設ける。

【００３７】また、図３に示すように、上述した第１収
容部１１を、スプロケット１８ａ，１８ｂ，１８ｃと、
駆動手段（図示せず）と、チェーン１７と、工具保持部
材１６とからなる構成に代えて、回転可能に設けられた
円板状の工具保持板３０と、この工具保持板３０の外周
に等ピッチ間隔で配設された複数対の保持フィンガ１６
ａと、工具保持板３０を矢示方向に回転させて各１対の
保持フィンガ１６ａを工具交換位置に移送する駆動手段
（図示せず）とからなる構成のものとすることもでき
る。

【００３８】また、上例では、第２収容部２を、２つの
工具保持部４を備えたものとしたが、これに限るもので
はなく、１つでも、或いは３つ以上設けたものとしても
良い。そして、多数の工具保持部４を設ける場合には、
図４に示すように、矢示方向に各工具保持部４を移送
し、各工具保持部４を工具交換位置に移送することがで
きるように設けるのが好ましい。このようにすれば、各
工具保持部４を主軸５７の可動範囲外にも配設すること
ができるので、更に多くの大径の工具を収容することが
できる。

【００３９】尚、図４に示した第２収容部２は、第１収
容部１１と同様に、回転可能に設けられた円板状の工具
保持板５と、この工具保持板５の外周に等ピッチ間隔で
配設された複数対の保持フィンガ６と、工具保持板５を
矢示方向に回転させて各１対の保持フィンガ６を工具交
換位置に移送する駆動手段（図示せず）とから構成され
ている。この他、図１又は図２に示した第１収容部１１
におけると同様に、スプロケット，駆動手段，チェーン
及び保持フィンガ又は工具保持ポット等から第２収容部
２を構成することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る工具マガジンを一部
破断して示す正面図である。

【図２】本発明の他の実施形態に係る工具マガジンを一
部破断して示す正面図である。

【図３】本発明の他の実施形態に係る工具マガジンを一
部破断して示す正面図である。

【図４】本発明の他の実施形態に係る工具マガジンを一
部破断して示す正面図である。

【図５】従来の工具マガジンを備えた工作機械を示す斜
視図である。

【図６】図５における矢示Ａ方向から視た正面図であ
り、従来の工具マガジンを一部破断して示す正面図であ
る。

【図７】従来の他の形態に係る工具マガジンについて説
明するための斜視図である。

【符号の説明】

１ 工具マガジン ２ 第２収容部 １１ 第１収容部 １２ カバー １３ シャッタ １４ エアシリンダ １６ 保持フィンガ １７ チェーン １８ スプロケット ２０ 工具保持ポット ２１ 交換アーム ３０ 工具保持板 ５７ 主軸

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具を保持する複数の工具保持部を備
   え、該工具保持部に保持した工具と工作機械の主軸に装
   着された工具とを交換するように設けられた工具マガジ
   ンであって、 前記複数の工具保持部を一定の間隔で備えるとともに、
   該各工具保持部を工具交換可能な位置に順次搬送する搬
   送手段を備えた第１収容部と、 該第１収容部の前記工具保持部とは別に設けられた工具
   保持部を有する第２収容部とを設けて構成したことを特
   徴とする工具マガジン。
2. 【請求項２】 前記第２収容部が複数の工具保持部を備
   え、該工具保持部が前記第１収容部における間隔よりも
   広い間隔で配設されてなる請求項１記載の工具マガジ
   ン。
3. 【請求項３】 前記第２収容部が、前記各工具保持部を
   工具交換可能な位置に順次搬送する搬送手段を備えたも
   のである請求項２記載の工具マガジン。