JP2001105266A - マトリックス形工具マガジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単なる工具の収容工具収容庫としてではなく
システム化した工具管理庫として工具の計測等を自動で
行えるようにする。 【解決手段】 工具６を収納するための工具収納部２０
がマトリックス状に配列された工具マガジンラック１８
と、工具マガジンラック１８に沿って移動し指定された
工具収納部の工具の取り出しおよび返却を行い工具を自
動工具交換装置２との間で受け渡す工具搬送装置１６
と、新たに使用する工具および不要の工具について工具
マガジンラックに対する搬出入の段取りを行うための工
具段取り部１００と、工具段取り部１００内の所定の段
取り位置と前記工具搬送装置に受け渡すための段取り部
外の受渡し位置との間で前記工具を往復させる移動手段
と、工具段取り部１００に搬入された工具の重量を計測
する工具重量計測手段と、計測した工具重量に基づいて
最適工具搬送速度および最適工具交換速度を決定する手
段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マトリックス形工
具マガジンに係り、特に、単に自動工具交換装置に供給
する工具を収納するだけでなく、計測等のさまざまな機
能を付加したマトリックス形工具マガジンに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、工具マガジンの種類には、大きく
分けるとチェーン型工具マガジンとマトリックス型工具
マガジンとがある。チェーン型工具マガジンは、多数の
工具ポットをチェーンで無端状に繋ぎ、このチェーンを
スプロケットに巻き掛け、スプロケットをモータにより
駆動し工具ポットを移動させるようにしたものである。

【０００３】この種のチェーン型工具マガジンでは、工
具ポットがチェーンで無端状につながっている構造か
ら、ＮＣ装置から指令された一本の工具を自動工具交換
装置のチェンジャと受け渡す位置まで搬送するにも、工
具マガジン内の全ての工具を移動させなければならな
い。交換する工具は一本にもかかわらず、収納工具全体
の移動が必然的に伴うため、動力の浪費につながるばか
りでなく、工具選択動作と工具返却動作に必要な時間が
長くなる。とりわけ、多品種の部品加工に対応するため
に数百本もの工具を収納する工具マガジンでは、工具選
択、返却動作だけで数10秒もかかる場合があり、機械稼
働率低下につながる。

【０００４】これに対して、マトリックス形工具マガジ
ンは、工具搬送装置が特定の工具ポットに直接アクセス
できるため、工具選択動作と返却動作の高速化を実現で
きる利点がある。このようなマトリックス形工具マガジ
ンの従来例としては、特公平４−６４９２号公報、特開
平１０−１２８６３７号公報等を挙げることができる。

【０００５】従来の工具マガジンは、マシニングセンタ
で使用する各種工具の収納庫として位置付けされてい
る。このため、工具の高密度収納や寸法の異なる多種類
の工具の収納、あるいは工具搬送時間の短縮化などを向
上させることを課題に改良が加えられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の工具マガジン
は、マシニングセンタの工具収納庫であって、マシニン
グセンタの自動工具交換装置と受け渡す工具を受け入れ
るだけの受け身の役割を担っていたにすぎない。しか
し、マシニングセンタは、生産性の向上を限りなく追求
している。部品をより短時間で加工し生産コストを抑制
することおよび機械加工時における機械自身の消費動力
を押え、省エネ化を図ることが生産性向上につながるこ
とから、マシニングセンタでは、工具交換のあらゆる場
面での合理化、省エネ化や安全性の確保が図られてい
る。このため、工具マガジンにおいても、マシニングセ
ンタでの加工効率を向上させるには、単なる工具の収容
工具収容庫としてではなくシステム化した工具管理庫と
して役割を担って自動工具交換装置や工具搬送装置との
連携が求められている。

【０００７】そこで、本発明の第１の解決課題は、工具
マガジンへ工具を搬入する時に工具重量を自動計測でき
るようにしたマトリックス形工具マガジンを提供するこ
とにある。

【０００８】本発明の第２の解決課題は、工具を工具マ
ガジンに収納したときに自動的に工具長等を計測できる
ようにしたマトリックス形工具マガジンを提供すること
にある。

【０００９】本発明の第３の解決課題は、工具を工具マ
ガジンに返却あるいは取り出す際に自動的に工具ホルダ
のシャンク部を自動清掃できるようにしたマトリックス
形工具マガジンを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記第１の解決課題を達
成するために、本発明は、工作機械の主軸に自動工具交
換装置を介して供給する工具を収納する工具マガジンに
おいて、工具を収納するための工具収納部がマトリック
ス状に配列された工具マガジンラックと、工具マガジン
ラックに沿って移動し指定された工具収納部の工具の取
り出しおよび返却を行い工具を前記自動工具交換装置と
の間で受け渡す工具搬送装置と、新たに使用する工具お
よび不要の工具について工具マガジンラックに対する搬
出入の段取りを行うための工具段取り部と、前記工具段
取り部内の所定の段取り位置と前記搬送装置に受け渡す
ための段取り部外の受渡し位置との間で前記工具を往復
させる移動手段と、前記工具段取り部に搬入された工具
の重量を計測する工具重量計測手段と、計測した工具重
量に基づいて最適工具搬送速度および最適工具交換速度
を決定する手段とを備えることを特徴とするものであ
る。

【００１１】また、前記第２の解決課題を達成するため
に、本発明は、工作機械の主軸に自動工具交換装置を介
して供給する工具を収納する工具マガジンにおいて、工
具を収納するための工具収納部がマトリックス状に配列
された工具マガジンラックと、工具マガジンラックに沿
って移動し指定された工具収納部の工具の取り出しおよ
び返却を行い工具を前記自動工具交換装置との間で受け
渡す工具搬送装置と、前記工具搬送装置が工具を搬送す
る過程で所定位置に配置された光センサを工具が横切る
位置を検出して工具寸法を計測する工具寸法計測手段
と、を具備したことを特徴とするものである。

【００１２】また、前記第３の解決課題を達成するため
に、本発明は、前記の工具マガジンにおいてさらに、工
具搬送装置は、工具を工具マガジンに対して取り出しお
よび返却する動作に連動して工具の工具ホルダシャンク
部に向けてエアを噴出させるエアブロー手段を備えるこ
とを特徴とするものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるマトリックス
形工具マガジンの一実施形態について、添付の図面を参
照しながら説明する。図１は、本実施の形態によるマト
リックス形工具マガジン全体を示す正面図、図２は同マ
トリックス工具マガジンの平面図である。この図１、図
２は、横形のマシニングセンタに本発明を適用した実施
の形態を示し、１が工作機械、２が自動工具交換装置
（ＡＴＣ）である。工具マガジン４は、工作機械１の側
面側に配置されている。

【００１４】マシニングセンタにおける座標系は、主軸
３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軸としている。＋Ｘ軸方向が工具
マガジン４の前方である。図１では、工具マガジン４を
後側、すなわち＋Ｘ軸方向にみている。

【００１５】図２において、マシニングセンタの主軸頭
１０に配置されている主軸３には、その先端部の工具装
着部に装着される工具６をクランプ、アンクランプする
ための公知のコレット引っ張り機構方式の工具クランプ
・アンクランプ機構が内蔵されている。ＡＴＣ２は、ツ
インアームタイプの交換アーム５のフック部で工具を把
持することができる。このＡＴＣ２は、旋回動作および
軸方向への進退移動動作を組み合わせて主軸交換位置Ｐ
1にある主軸３と、待機位置Ｐ２で待機している工具キ
ャリア１２との間で工具６の受け渡しを行う。この工具
キャリア１２は、工具６を着脱自在に把持する把持機構
を内蔵しているものである。１４は、工具キャリア１２
を中継位置Ｐ3から待機位置Ｐ2の間を移動させる中継装
置である。本発明の工具マガジン４では、工具マガジン
４の各収納部に格納されている工具６は、工具キャリア
１２に入れられた状態でそれぞれ工具６について指定さ
れている格納位置と中継位置Ｐ３の間を搬送される。こ
の搬送を行うのが参照符号１６で示す工具搬送装置であ
る。

【００１６】工具マガジン４は、図１および図２に示す
ように、長方形の工具マガジンラック１８を備えてお
り、この工具マガジンラック１８には、多数の工具収納
部２０がマトリックス状に、全体として一定の間隔であ
たかも斜めに配列されているようになっている。

【００１７】工具収納部２０は、標準寸法の工具６を１
本づつ収納する専用の収納部である。この実施形態の工
具マガジン４では、４つの工具収納部２０を区画するパ
ネル２２を取り外すことで、標準寸法の工具６よりも大
径の工具の収納に対応することができるようになってい
る。それぞれ各工具収納部２０では、工具６は半月状の
グリップ２４によって、落下することなく保持されてい
る。

【００１８】図２および図３に示すように、工具搬送装
置１６は、Ｙ−Ｚ平面に平行なＬ字形のＺフレーム部４
３と、Ｙ軸方向に昇降可能にＺフレーム部４３に取り付
けられているＹフレーム部４４を備え、これらが工具マ
ガジン４に平行に移動するＹ−Ｚ移動部を構成するよう
になっている。工具マガジン４の上枠および下枠には、
工具搬送装置１６の移動を案内するためにガイドレール
４５ａ、４５ｂがＺ軸方向に設けられている。また、図
２に示すように、天井部ガイドレール４６も、これらの
ガイドレール４５ａ、４５ｂと平行に架設されている。
工具搬送装置１６をＺ軸方向に移動させるＺ軸モータが
工具マガジン４の端部に配設されている第１のサーボモ
ータ４６である。工具マガジン４の上下両端部には、タ
イミングベルト４８ａ、４８ｂが設けられており、第１
サーボモータ４６の回転を伝動軸４７を介してタイミン
グベルト４８ａ、４８ｂに伝達し、タイミングベルト４
８ａ、４８ｂと連結している工具搬送装置１６をＺ軸方
向に往復移動させることができる。

【００１９】Ｚフレーム部４３には、Ｙフレーム部４４
の昇降を案内するガイドレール４９ａ、４９ｂがＹ軸方
向に取り付けられており、ボールネジ５０が同じく平行
に配置されている。Ｙフレーム部４４は、ガイドレール
４９ａ、４９ｂに摺動自在に係合しているとともに、こ
のボールネジ５０に螺合するボールナット（図示せず）
がＹフレーム部４４に固定されている。５２は、ボール
ネジ５０を回転駆動し、Ｙフレーム部４４を昇降させる
Ｙ軸モータとしての第２サーボモータである。

【００２０】Ｘ軸移動部５６は、工具マガジン４の指定
された工具収納部２０に工具６を出し入れするために、
工具キャリア１２をＸ軸方向に移動させるもので、工具
キャリア１２を着脱可能に保持するクランプ部を内蔵
し、Ｙフレーム部４４にＸ軸方向に敷設されたガイドレ
ール５７ａ、５７ｂに摺動自在に係合している。このガ
イドレール５７ａ、５７ｂと平行にボールネジ６０が配
設され、このボールネジ６０に螺合するボールナット６
２は、Ｘ軸移動部５６に固定されている。ボールネジ６
０を回転駆動するＸ軸用のサーボモータ６４は、Ｙフレ
ーム部４４に取り付けられており、タイミングベルト６
６を介してボールネジ６０に回転を伝達するようになっ
ている。

【００２１】以上のように構成される工具搬送装置１６
では、Ｚフレーム部４３およびＹフレーム部４４は工具
マガジン４と平行なＹ−Ｚ平面に沿って移動し、工具６
を保持した工具キャリア１２あるいは空の工具キャリア
１２を指定された工具収納部２０の前まで移動させるこ
とができる。そしてＸ軸移動部５６は、指定された工具
収納部２０に対してＸ軸方向に工具キャリア１２を移動
させ、工具６の返却、取り出しを行うことができる。例
えば、図１において、中継位置Ｐ3で中継装置１４から
工具搬送装置１６に渡された工具キャリア１２は、Ｐ７
で示す工具返却位置まで移動する。ここで工具を返却し
てから、工具搬送装置１６は、空の工具キャリア１２を
Ｐ８で示す位置まで移動させてから、指令された工具を
取り出し、さらに中継位置Ｐ3まで移動させて工具キャ
リア１２を中継装置１４に工具ごと渡すようになってい
る。

【００２２】図４は、工具キャリア１２を着脱自在に保
持できるように、Ｘ軸移動部５６に組み込まれたクラン
プ部の構成を示す断面図である。７０、７０が工具キャ
リア１２の後端部のテーパ部７１に形成されたクランプ
溝７１ａに係合するクランプ部材である。このクランプ
部材７０は、ピン７２を介して揺動自在に支持され、先
端部にはフック部７０ａが形成されている。クランプ部
材７０の後端部には、クランプ力を発生する圧縮ばね７
３が当接し、その弾性力によってクランプ部材７０のフ
ック部７０ａを工具キャリア１２のクランプ溝７１に係
合する方向に付勢している。７４は工具キャリア１２を
アンクランプするための押圧部材で、この押圧部材７４
は、アンクランプシリンダ７６に連結されており、クラ
ンプ部材７０の後端部を押し出すことによって、クラン
プ部材７０がピン７２を中心に開く方向に回動させ、こ
れによりフック部７０ａがクランプ溝７１から離脱する
ことができる。

【００２３】次に、図５は、工具キャリア１２の詳細な
構造およびを示す断面図である。この工具キャリア１２
には、工具６の工具ホルダのシャンク部８が挿入された
ときに、このシャンク部８の先端のプルスタッド９を把
持する工具クランプ部が内蔵されている。一対のクラン
プリンク８０、８０がそれぞれピン８１を介して揺動自
在に支持されており、このクランプリンク８０、８０
は、工具の軸方向とは直角な方向から圧縮ばね８２、８
２の弾性力により付勢されているので、シャンク部８が
挿入されるとプルスタッド９を両側から把持することが
できる。

【００２４】一方、Ｘ軸移動部５６には、工具キャリア
１２に把持されている工具６をクランプ状態からアンク
ランプするために、次のような工具アンクランプ機構が
併設されている。８６は、工具６をアンクランプ動作を
行うベルクランクからなるアンクランパである。このア
ンクランパ８６は、ピン８７を介して回動可能に取り付
けられているとともに、ピン８８を介して工具アンクラ
ンプ用のシリンダ９０のロッドと連結されている。アン
クランパ８６は先端部９２がアンクランプ作動部として
構成されていて、シリンダ９０のロッドが伸びると、ア
ンクランパ８６が押圧部材９４を工具のプルスタッド９
に向けて押し出すことができる。このとき、押圧部材９
４は、それまでプルスタッド９を把持していたクランプ
リンク８０を圧縮ばね８２の弾性力に抗して開かせるの
で、工具６は工具キャリア１２から離脱可能なアンクラ
ンプ状態になる。

【００２５】以上のような工具キャリア１２では、工具
６をクランプ、アンクランプするときにエアを工具ホル
ダのシャンク部８に噴出させるために、エアブロー通路
９６が形成されている。このエアブロー通路９６には、
電磁弁等を含むエアブロー制御回路９８から圧縮空気が
供給されるようになっている。

【００２６】次に、図１において、１００は工具段取り
部を示している。この工具段取り部１００は、工具マガ
ジン４に必要な工具６を補充したり、使えなくなくった
工具と新たな工具を交換したり、あるいは、不要となっ
た工具を搬出するなど、工具マガジン４への工具段取り
を行うためのもので、ＡＴＣ２に近い位置に設けられ
る。段取りされる工具６は、工具キャリア１２に入れた
状態のまま工具段取り部１００内の段取り位置Ｐ５と、
工具マガジン４の端部に位置する受渡し位置Ｐ６との間
を、工具段取り部１００に設けられた移動手段によって
往復移動させることができる。

【００２７】工具段取り部１００における移動手段とし
ては、Ｚ軸と平行に架け渡されているガイドレール１０
２に案内される移動体１０４が設けられており、この移
動体１０４がガイドレール１０２に案内されて前記段取
り位置Ｐ５と受渡し位置Ｐ６の間を移動可能になってい
る。この移動体１０４を直線運動させる駆動源として
は、例えば、エアシリンダ（図示せず）が用いられる。

【００２８】次に、図６を参照しながら、工具マガジン
４への工具の搬出入や、工作機械との間での工具交換の
一連の動作を制御する制御システムについて説明する。
工作機械１は、ＮＣ装置１１０とシーケンサ１１１を備
えており、シーケンサ１１１を介してＡＴＣ２および工
具搬送装置１６が統合的に制御されるようになってい
る。ＡＴＣ２のサーボ制御装置１１２はサーボアンプ１
１３、内蔵シーケンサ１１４を備え、サーボアンプ１１
３は、交換アーム５を旋回させる旋回モータ１１５と位
置検出器１１６とで位置制御ループを構成し、交換アー
ム５を指令した角度だけ旋回させることができる。同様
に交換アーム５を工具軸方向に進退させる出入り用モー
タ１１７と位置検出器１１８は付加軸アンプ１１９によ
って位置制御ループを構成している。

【００２９】工具搬送装置１６については、Ｚフレーム
部４３とＹフレーム４４からなるＹ−Ｚ移動部用のサー
ボ制御装置１２０と、Ｘ軸移動部用のサーボ制御装置１
２２が設けられている。このうちサーボアンプ１２５
は、Ｚ軸用サーボモータ４６と位置検出器１２４とでＺ
軸についての位置制御ループを構成し、付加軸アンプ１
２６は、Ｙ軸用サーボモータ５２と位置検出器１２７と
でＹ軸についての位置制御ループを構成し、工具搬送装
置１６が工具マガジン４に平行に指令された位置へ移動
する間のＹ軸、Ｚ軸についての同時２軸制御を実行す
る。同様にして、Ｘ軸用サーボモータ６４、位置検出器
１２８およびサーボアンプ１３０はＸ軸についての位置
制御ループを構成し、指令した位置の工具収納部２０に
対して工具６を出し入れする際の位置制御を実行するよ
うになっている。なお、付加軸アンプ１３２は、工具搬
送装置１６とＡＴＣ２との間で工具の受渡しを行う中継
装置１４の旋回軸をＢ軸として、旋回用モータ１３４と
位置検出器１３５とによりＢ軸回りに指令した角度だけ
旋回させるための位置制御を実行することができる。

【００３０】以上のような制御システムでは、さらに、
工具６の重量を計測するための重量センサ１３６がシー
ケンサ１１１と接続されている。この重量センサ１３６
は、工具段取り部１００の移動台１０４に配置されてい
る。この重量計測については後述する。

【００３１】また、工具６の直径および長さを自動計測
するために光センサ１４０、１４２がそれぞれ内蔵シー
ケンサ１４４、１４６に接続されている。これらの光セ
ンサ１４０、１４２は、工具搬送装置１６によって搬送
される工具６が投射した光を横切ぎることを利用して、
後述するフローチャートの手順にしたがってその直径お
よび長さを計測するものである。また、内蔵シーケンサ
１４６には、前述したエアブロー制御回路９８の電磁弁
を後述するフローチャートの手順にしたがって開閉する
ようになっている。

【００３２】以下、図６および図７を参照ながら、工具
マガジン４への工具収納動作の具体的な手順について説
明する。まず、工具段取り部１００に工具６を搬入する
場合、作業者が移動体１０４の上に載置されている工具
キャリア１２に工具６をセットしておく（ステップＳ
１）。作業者は、工具段取り部１００に配置されている
操作パネル１５０を使って、工具６を収納しようとする
工具収納部２０を特定するラック番号と、その工具６を
識別する番号である工具番号を入力する（ステップＳ
２）。このラック番号と工具番号はシーケンサ１１１に
転送されて、ラック番号と工具番号とが１対１で対応す
るデータとしてメモリに記憶される（ステップＳ３）。
ついで、工具段取り部１００のドアを閉じてから操作パ
ネル１５０にある搬入ボタンを押すと（ステップＳ
４）、以下のようにして工具重量自動計測が開始される
（ステップＳ５）。

【００３３】図８は、工具重量自動計測におけるシーケ
ンサ１１１の処理手順を示すサブルーチンのフローチャ
ートである。まず、重量センサ１３６の出力を検出しア
ナログデータとして取り込む（ステップＳ２０）。ここ
で検出された工具重量は工具キャリア１２を含めた重量
であるから、工具６自体の重力を演算し、その重量デー
タをメモリに記憶しておく（ステップＳ２１）。

【００３４】こうして重量の計測が完了すると、工具６
の入った工具キャリア１２を載せた移動体１４を図１に
おける受渡し位置Ｐ6まで移動させ、工具の入った工具
キャリア１２をＸ軸移動部５６に受け渡せられるように
する（ステップＳ２２）。その後、工具搬送装置１６
は、そのＸ移動部５６で工具キャリア１２を保持する
（ステップＳ２３）。

【００３５】次いで、工具搬送装置１６による工具６の
該当するラック番号の工具収納部２０までの搬送が開始
され（ステップＳ２４）、サーボ制御装置１２０に指令
されたＮＣ指令にしたがってＺ軸モータ４６、Ｙ軸モー
タ５２の制御が開始される。そして、工具キャリア１２
が上昇し始めたときのＹ軸モータ５２の起動トルクが検
出される（ステップＳ２５）。この起動トルクは、付加
軸アンプ１２６からＹ軸モータ５２に供給される電流値
を内蔵シーケンサ１４４を介して検出される。続いて、
シーケンサ１１１は、計測した工具６の重量および検出
トルクに基づいて、工具６を最も速くかつ安全に搬送す
るための最適な搬送速度を演算し、また、工具交換に際
して交換アームにを旋回させるときの最適な工具交換速
度もあわせて演算し（ステップＳ２６）、これらのデー
タをメモリに記憶する（ステップＳ２７）。

【００３６】こうして、工具重量自動計測の処理が完了
すると、図７のステップＳ６に進み、算出された最適搬
送速度で指定されたラック番号の工具収納部に向かって
の工具搬送が行われる。この工具搬送の過程で、以下の
ようにして工具長、工具径の自動計測が開始される（ス
テップＳ７）。

【００３７】ここで図９は、工具長の自動計測処理のフ
ローチャートを示し、図１０は、工具長の計測に使用す
る光センサの配置を示す図である。工具長はＸ軸方向に
配置した光センサ１４２ａ、１４２ｂが用いられる。こ
の場合、光センサ１４２ａ、１４２ｂはＺフレーム部４
３側に取り付けられ、Ｚフレーム部４３とともに移動す
るようになっている。

【００３８】工具長については、工具搬送装置１６が工
具マガジン４と平行にＹ−Ｚ平面上を移動し、指定され
たラック番号の工具収納部２０の前に到着してから、Ｘ
軸方向にＸ軸移動部５６とともに工具６が前進する過程
で計測する（ステップＳ３２）。すなわち、Ｘ軸移動部
５６がＸ軸方向に前進し、工具６の先端が光センサ１４
２ａ、１４２ｂ間の光を横切ったときの座標がＸ軸モー
タ６４の位置検出器１２８のフィードバックから検出さ
れ、内蔵シーケンサ１４６はこの座標をシーケンサ１１
１に転送する。シーケンサ１１１には、基準工具につい
てあらかじめ計測しておいて座標値が記憶されており、
シーケンサ１１１はこの基準座標値との比較から工具長
を算出する（ステップＳ３３）。こうして算出された工
具長のデータはシーケンサ１１１のメモリに記憶される
（ステップＳ３４）。

【００３９】なお、工具長の計測は、工具交換を終えて
指定された工具収納部２０に工具を返却するときに随時
行うようにしてもよい。そうすれば、計測済みの工具長
と比較することで工具の破損等を検知することができ
る。

【００４０】こうして、工具長の自動計測を終了してか
ら、図７のステップＳ８に戻って、引き続いてＸ軸方向
に工具６を移動させながら、最終的に工具６を指定され
たラック番号の工具収納部２０に挿入する。そして、シ
ーケンサ１１１は、この工具６についてのラック番号、
工具長、工具重量、最適搬送速度等のこれまでに得たデ
ータをＮＣ装置１１０に転送する（ステップＳ９）。Ｎ
Ｃ装置１１０はこれらのデータを工具テーブルに登録す
る。

【００４１】続くステップＳ１０では、図５および図６
において、工具６の工具ホルダのシャンク部８のテーパ
面を清掃するためにエアブロー通路９６からエアを吹き
つける。ここでは、工具６を工具収納部２０に挿入した
後、工具キャリア１２から工具６をアンクランプする動
作と連動して以下のようにエアブローが行われる。

【００４２】すなわち、アンクランプ用シリンダ９０の
ロッドが伸びると、アンクランパ８６は、その先端部が
押圧部材９４を工具６のプルスタッド９に向けて押し出
し、それまでプルスタッド９を把持していたクランプリ
ンク８０を圧縮ばね８２の弾性力に抗して開かせるの
で、工具６は工具キャリア１２から離脱可能なアンクラ
ンプ状態になる。これと同時に、内蔵シーケンサ１４６
はエアブロー回路９８の電磁弁を開くので、工具カート
リッジ１２に開口しているエアブロー通路９６からエア
が勢いよく工具ホルダシャンク部８のテーパ面に吹き付
けられる。そして、Ｘ軸移動部５６がＸ軸方向に後退を
始めて、工具カートリッジ１２が工具ホルダシャンク部
８から逃げた所定のエアーブロー位置まで後退したこと
がＸ軸モータ６４の位置検出器１２８のフィードバック
から検知されると、内蔵シーケンサ１４６はエアブロー
回路９８の電磁弁を閉じて、エアブローを停止する。こ
のようにして、テーパ面に付着しているゴミなどは確実
に吹き飛ばされるので、工具収納部２０に収納される工
具６では、工具シャンク部８のテーパ面を常に清浄な状
態に保つことが可能となる。

【００４３】なお、工具６が切り離されて空になった工
具キャリア１２は、そのまま工具搬送装置１６によって
工具段取り部１００に返却される（ステップＳ１１）。

【００４４】以上は、工具６を収納する時の工具清掃で
あるが、工具６を工具マガジン４から取り出す際にも同
様のエアブローが行われる。すなわち、Ｘ軸移動部５６
がＸ軸方向に前進を開始し、工具キャリア１２の内部に
工具ホルダシャンク部８が掛かろうとする手前の所定の
位置エアブロー位置まで前進すると、内蔵シーケンサ１
４６は、このエアーブロー位置をＸ軸モータ６４の位置
検出器１２８のフィードバックから検知し、エアブロー
回路９８の電磁弁を開き、エアブロー通路９６からエア
を噴出させる。そして、工具キャリア１２が前進する
間、エアブローは続き、前進限にてプルスタッド９が押
圧部材９４を押し出し、圧縮ばね８２の弾性力に付勢さ
れたクランプリンク８０でプルスタッド９がクランプさ
れると同時に電磁弁が閉じてエアーブローは停止され
る。このように工具６の取り出しの際にもエアブローを
行うことでさらに工具ホルダシャンク部８のテーパ面を
確実にクリーンにできるので、以後の工具交換動作にお
いて、付着するゴミに起因するトラブルを未然に防止す
ることができる。

【００４５】以上のようにして、工具マガジン４には加
工に必要な工具が収納されるが、すべての工具について
収納時点ですでに、工具重量、工具長、工具径、最適工
具搬送速度、最適工具交換速度等のさまざまなデータが
得られ、これらのデータはＮＣ装置１１０に工具テーブ
ルとして一括記録され、その後の工具の管理に利用され
て、工具の搬送、工具交換を安全にかつ効率良く行うた
めに利用することができる。また、これらのデータは、
操作パネル１５０で必要な時に確認することができる。

【００４６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、工具マガジンへ工具を搬入する時に工具重量
や工具長、工具径等が自動計測され、さらには工具を工
具マガジンに返却あるいは取り出す際に自動的に工具ホ
ルダのシャンク部が自動清掃されるようにしてあるの
で、工具マガジンを単なる工具収納庫から工具管理ステ
ーションとして発展させ、工具の管理、工具搬送や工具
交換の安全性、効率の向上を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるマトリックス形工具マガジンの一
実施形態の正面図。

【図２】同マトリックス形工具マガジンの平面図。

【図３】本発明によるマトリックス形工具マガジンの備
える工具搬送装置の斜視図。

【図４】工具を着脱可能に保持する工具キャリアを示す
断面図。

【図５】工具キャリアをアンクランプ／クランプする機
構を示す断面図。

【図６】本発明によるマトリックス形工具マガジンの制
御系統の説明図。

【図７】工具を工具マガジンに収納する過程の手順を示
すフローチャート。

【図８】工具の搬入途中で実行される工具重量自動計測
の手順を示すフローチャート。

【図９】工具の搬入途中で実行される工具長の自動計測
の手順を示すフローチャート。

【図１０】工具長の自動計測に使用する光センサの配置
を示す図。

【符号の説明】

２ 自動工具交換装置 ３ 主軸 ５ 交換アーム ４ 工具マガジン ６ 工具 １２ 工具キャリア １４ 中継装置 １６ 工具搬送装置 １８ 工具マガジンラック ２０ 工具収納部 ４３ Ｚフレーム部 ４４ Ｙフレーム部 ５６ Ｘ軸移動部 ９６ エアブロー通路 １００ 工具段取り部 １３６ 重量センサ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】工作機械の主軸に自動工具交換装置を介し
   て供給する工具を収納する工具マガジンにおいて、 工具を収納するための工具収納部がマトリックス状に配
   列された工具マガジンラックと、 工具マガジンラックに沿って移動し指定された工具収納
   部の工具の取り出しおよび返却を行い工具を前記自動工
   具交換装置との間で受け渡す工具搬送装置と、 新たに使用する工具および不要の工具について工具マガ
   ジンラックに対する搬出入の段取りを行うための工具段
   取り部と、 前記工具段取り部内の所定の段取り位置と前記搬送装置
   に受け渡すための段取り部外の受渡し位置との間で前記
   工具を往復させる移動手段と、 前記工具段取り部に搬入された工具の重量を計測する工
   具重量計測手段と、 計測した工具重量に基づいて最適工具搬送速度および最
   適工具交換速度を決定する手段とを備えることを特徴と
   するマトリックス形工具マガジン。
2. 【請求項２】前記最適工具搬送速度を工具重量と、前記
   工具搬送装置が工具の搬送を開始したときの駆動モータ
   の起動トルクとから算出することを特徴とする請求項１
   に記載のマトリックス形工具マガジン。
3. 【請求項３】工作機械の主軸に自動工具交換装置を介し
   て供給する工具を収納する工具マガジンにおいて、 工具を収納するための工具収納部がマトリックス状に配
   列された工具マガジンラックと、 工具マガジンラックに沿って移動し指定された工具収納
   部の工具の取り出しおよび返却を行い工具を前記自動工
   具交換装置との間で受け渡す工具搬送装置と、 前記工具搬送装置が工具を搬送する過程で所定位置に配
   置された光センサを工具が横切る位置を検出して工具寸
   法を計測する工具寸法計測手段と、を具備したことを特
   徴とするマトリックス形工具マガジン。
4. 【請求項４】前記工具寸法計測手段は、工具マガジンに
   平行に工具を搬送する際に工具が横切るように工具マガ
   ジンラックに配置された工具径検出用の光センサと、工
   具マガジンの工具収納部に工具を収納する際に工具先端
   が横切るように工具搬送装置に配置された工具長検出用
   の光センサとを備えることを特徴とする請求項３に記載
   のマトリックス形工具マガジン。
5. 【請求項５】前記工具搬送装置は、工具を工具マガジン
   に対して取り出しおよび返却する動作に連動して工具の
   工具ホルダシャンク部に向けてエアを噴出させるエアブ
   ロー手段を備えることを特徴とする請求項１または３に
   記載のマトリックス形工具マガジン。