JP2007069338A - 工具格納装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 工具格納装置において、簡素かつ汎用性に優れた構成により種々の形態の工具を安定して出し入れと保持とを行うことができるようにする。
【解決手段】 工具６０のツールシャンク部を覆ってそれぞれ個別に収容する複数のツールポット５０を保持する柱状ラックと、ツールポット搬送機構とを備え、柱状ラックが、ツールポット５０を開口から配列面に沿う方向に出し入れするとともに配列面に沿う方向で開口の斜め下方に係止する凹形状の第１保持部２４Ｒ、２４Ｌ、第２保持部２５Ｒ、２４Ｌとを有し、ツールポット５０が、工具を回転方向に位置決めして収容する係止凸部５２と、それらに係合される凸形状の位置決め突起などの係合部とを有し、ツールポット搬送機構により、工具６０をツールポット５０に収容した状態で搬送するようにした。
【選択図】 図８

Description

本発明は、工具格納装置に関する。例えば、マシニングセンタなどの工作機械に付属するマトリックス式工具マガジンや、工作機械本体に隣接して設置されるマトリックス式工具マガジンや、格納した工具の出し入れを自動化した工具格納棚などの工具格納装置に関する。

従来、例えば、マシニングセンタなどの工作機械では、多数の交換工具を保持した工具マガジンを、工作機械本体内、または工作機械本体に隣接して設置し、必要に応じて工具を自動交換することにより効率的な加工ができるようになっている。
工具マガジンには、工具の保持位置を位置移動可能に保持する方式として、チェーンマガジン、ドラムマガジン、リングマガジンなどが知られている。これらの工具マガジンは、保持位置を移動させるので、工具の収納数をあまり増やすことができないという問題がある。
そのため、より多くの工具の交換が必要となる場合には、保持位置を固定し、取り出しロボットなどを用いて工具を移動させるマトリックス式の工具マガジンが採用されている。
工具の保持形態は、工具に設けられたフランジＶ溝をグリッパにより直接保持する場合と、ツールシャンクをゴミ付着から保護するためにツールポットを介して保持する場合とが知られている。
例えば、特許文献１には、開口部が斜め上方に向けられたＵ字状の保持具を、柱状の支持板の鉛直方向に沿って、左右２列に配置することにより、左右両方向の斜め上方から工具ホルダーのフランジ部を着脱可能とする工具ストッカー（工具格納装置）が記載されている。保持具には、工具ホルダーのフランジＶ溝部に嵌合するＶ形凸部が設けられ、Ｖ形凸部上に、工具ホルダーのフランジ部に設けられた係止溝に係止することにより回転方向の位置決めを行うための係止部が設けられている。
特開２００３−３３９４２号公報（図６）

しかしながら、上記のような工具格納装置には、以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、工具の全長に比して幅の狭い工具ホルダーのフランジ部で保持するので、工具の大きさや長さによっては、保持姿勢が傾きやすくなり、工具の出し入れの際の把持位置が高さ方向にばらついてしまうため、例えば取り出しロボットなどにより円滑に把持できなくなる場合があるという問題がある。
また工具ホルダーの回転方向の位置決めを行うために、保持具のＶ形凸部上に係止部を設け、工具ホルダーに設けられたキー溝に係止しているが、位置決め用のキー溝の位置などは、工作機械により異なるので、汎用性の乏しい工具格納装置となってしまうという問題がある。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、種々の形態の工具を安定して出し入れと保持とを行うことができる簡素かつ汎用性に優れた工具格納装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、複数の工具をそれらのツールシャンク部を覆ってそれぞれ個別に収容する複数のツールポットと、該複数のツールポットを鉛直方向に延びる配列面に保持する保持体と、前記工具を前記保持体と工具受け渡し位置との間で搬送する取り出し手段とを有する工具格納装置であって、前記保持体が、前記ツールポットを保持体側部の開口から前記配列面に沿う方向に出し入れするとともに前記配列面に沿う方向で前記開口の斜め下方に係止する凹形状の傾斜保持部を備え、前記ツールポットが、前記工具を回転方向に位置決めする工具位置決め部と、前記傾斜保持部に係合される凸形状の係合部とを備え、前記取り出し手段により、前記工具を前記ツールポットに収容した状態で搬送するようにした構成とする。
この発明によれば、工具位置決め部により回転方向に位置決めされた工具をツールポットに収容し、取り出し手段により工具受け渡し位置と傾斜保持部との間を搬送することができる。そして、工具が収容されたツールポットを、保持体側部の開口から斜め下方に落とし込んで、ツールポットの凸形状の係合部を傾斜保持部の凹形状に係合させるという簡素な機構により安定して保持することができる。また、取り出す際も、ロック機構などがないため、斜め上方に移動させるだけで、容易に取り出すことができる。
傾斜保持部は、ツールシャンク部を覆うツールポットの外周側を保持するので、工具ホルダのフランジ部より長いツールシャンク部の長さの範囲で、軸方向の保持幅を広くとることができるから、より安定した姿勢で保持することができる。
また、工具との位置決めをツールポットの工具位置決め部により行うので、工具の位置決め位置が変わってもそれに応じてツールポット上の工具位置決め部を変更するだけでよい。そのため工具の位置決め位置が異なる場合にも容易に対応でき、汎用性を向上することができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の工具格納装置において、前記保持体の傾斜保持部が、前記保持体側部の開口から前記配列面に沿う斜め下方向に延された傾斜案内面と前記ツールポットを係止する係止面とを有し、前記ツールポットの係合部が、前記保持溝の傾斜案内面に沿って平行移動する摺動面と、該摺動面の延びる方向に交差して設けられた被係止面とを備える構成とする。
この発明によれば、ツールポットの係合部の摺動面を保持体の傾斜保持部の傾斜案内面に沿って平行移動させ、摺動面に延びる方向に交差して設けられたツールポットの被係止面により、平行移動を阻止して保持体の傾斜保持部の係止面に係止することができる。
そのため、取り出し手段により係止位置に搬送されたツールポットは、傾斜案内面と係止面との間で、自重のみにより安定した係止状態を保つことができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の工具格納装置において、前記保持体が、前記配列面に沿って一定間隔をあけて配列された鉛直方向に延びる複数の柱状体からなり、該柱状体の隣接方向の両側に、それぞれの前記傾斜案内面が互いに交差する斜め方向に形成された前記複数の傾斜保持部がそれぞれ配置された構成とする
この発明によれば、複数の柱状体が一定間隔をあけて配列され、その隣接方向の両側に、それぞれの傾斜案内面が互いに交差する斜め方向に形成された複数の傾斜保持部が配置されているので、柱状体の両側の隙間からツールポットを保持部に出し入れすることができる。
そのため、ツールポットの搬送路が隣接する柱状体同士の間で兼用することができる。その結果、搬送路の面積を節約することができ、傾斜保持部の数に比べて配列面の面積が小さい構成とすることができる。

請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の工具格納装置において、前記ツールポットの係合部の摺動面が、前記柱状体の隣接方向の両側に設けられた前記それぞれの傾斜案内面の傾斜にそれぞれ沿うＶ字状に形成され、前記柱状体の隣接方向の両側のいずれの傾斜案内面に対しても、前記工具の回転軸回りの姿勢を一定方向に保って保持できるようにした構成とする。
この発明によれば、ツールポットの係合部の摺動面が柱状体の隣接方向の両側に設けられた傾斜案内面にそれぞれ沿うＶ字状に形成され、工具の回転軸回りの姿勢を一定方向に保って保持できるようになっているので、柱状体の隣接方向のいずれの側から出し入れする場合でもツールポットを共通化することができる。

請求項５に記載の発明では、請求項１〜４に記載の工具格納装置において、前記傾斜保持部が、前記配列面に直交する方向に離間して複数設けられ、前記ツールポットを１つ当たり複数箇所で保持するようにした構成とする。
この発明によれば、傾斜保持部がツールポットを配列面に直交する方向に離間した複数箇所で保持することができるので、それぞれの傾斜保持部の幅が狭くても、ツールポットの姿勢を水平方向に安定して保持することができる。

本発明の工具格納装置によれば、保持体側部の開口から斜め下方に設けられた凹形状の傾斜保持部にツールポットの凸形状の係合部を係合させるという簡素な機構により、ツールポットを介して工具を安定して出し入れと保持とを行うことができるとともに、工具の回転方向の位置決めを行う工具位置決め部をツールポットに備えるので、工具の位置決め形状が異なる場合でも保持体を共通使用することができて汎用性を向上することができるという効果を奏する。

以下では、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
本発明の実施形態に係る工具格納装置について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る工具格納装置の概略構成について説明するための正面図である。図２、３は、同じく右側面図、平面図である。図４は、本発明の実施形態に係る工具格納装置に格納する工具について説明するための正面図である。図５（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る工具格納装置に用いるツールポットの概略構成について説明するための左側面図および正面図である。図６は、図５（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図７は、図５（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。図８（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る工具格納装置の保持体および保持体に保持されたツールポットの様子を説明するための正面視および右側面視の部分説明図である。
なお、図中に記載したＸＹＺ座標系は、方向参照の便宜のために、各図に共通の右手直角座標系で、Ｚ軸正方向が鉛直上方向、ＸＹ平面が水平面である。

本実施形態のマトリックスマガジン１（工具格納装置）は、図１〜３に示すように、図示Ｙ軸方向に延されたマシニングセンタ１００の主軸１０１に、加工工程に応じた工具６０を自動供給するために、種々の工具６０をそれぞれツールポット５０に収容した状態で、出し入れ可能に格納するものであり、本実施形態では、マシニングセンタ１００の側方（Ｘ軸正方向）に配置されている。
マシニングセンタ１００は、マトリックスマガジン１から供給される工具６０を、工具受け渡し位置Ｐと工具交換位置Ｑとの間でツールポット５０に収容した状態で搬送するローダ３０と、ローダ３０により工具交換位置Ｑに搬送された工具６０を主軸１０１に装着された状態で工具交換位置Ｒ（図２参照）に移動された他の工具と交換する工具チェンジャ１１０を備えている。主軸１０１の移動は、主軸１０１が設けられた主軸ヘッド１０２をＸＹＺステージで移動することにより行う。

本実施形態のローダ３０は、ツールポット５０を保持して、その軸方向を水平面内で回転する回転テーブル３２と、回転テーブル３２を工具交換位置Ｑまで水平方向に移動するスライドテーブル３１とからなる。回転テーブル３２におけるツールポット５０の保持部は、後述する柱状ラック２０の傾斜保持部と同様の構成を採用することができる。
また、工具チェンジャ１１０は、ツールポット５０に収容された工具６０の工具ホルダを把持するグリップ部をそれぞれの先端に備える旋回アーム１１１Ａ、１１１Ｂを備え、それぞれの工具を把持して、工具交換位置Ｑ、Ｒの間で交換できるようになっている。

マトリックスマガジン１の概略構成は、ベース２上に設けられた複数の柱状ラック２０（保持体）、ツールポット５０およびツールポット搬送機構５（取り出し手段）からなる。
柱状ラック２０は、ツールポット５０に収容された工具６０の回転軸をＸ軸正方向に向けてＹＺ平面に平行な配列面上に、格子状の保持位置に着脱可能に保持するための柱状体である。
本実施形態では、柱状ラック２０単体は、Ｘ軸方向に隙間Ｄ（図３、図８（ｂ）参照）だけ離された状態でベース２から鉛直方向に立設された２枚の平行平板である第１ラック部２２、第２ラック部２３からなる柱状体である。そして、各柱状ラック２０は、それぞれの第１ラック部２２、第２ラック部２３が同一平面内に整列された状態で、隣接する柱状ラック２０に対して、Ｙ軸方向に隙間Ｗ（図１、３参照）をあけて配置されている。隙間Ｗは、工具６０の外径より広い幅とされる。
本実施形態では、各第１ラック部２２のＸ軸負方向側の面２２ａ（図８（ｂ）参照）が、ツールポット５０の配列面に対応する。
第１ラック部２２、第２ラック部２３の上端部は、ベース２上に構築されたフレーム３に対して支持梁２１を介して固定されている。

第１ラック部２２、第２ラック部２３には、それぞれ柱状ラック２０の隣接方向（Ｙ軸方向）の両側に、それぞれ斜め下方に延びる正面視平行四辺形状の凹形状を有する傾斜保持部である第１保持部２４Ｒ、２４Ｌ、第２保持部２５Ｒ、２５Ｌが、格納可能なツールポット５０の個数分だけ形成されている。本実施形態では、１つの柱状ラック２０に、１３×２個のツールポット５０が保持できるようになっている。
また、第１保持部２４Ｒ、２４Ｌ（第２保持部２５Ｒ、２５Ｌ）は、鉛直軸に対して左右対称に設けられている。

第１保持部２４Ｒ（２４Ｌ）の凹形状は、図７（ａ）に示すように、Ｙ軸正方向から負方向（Ｙ軸負方向から正方向）に向かうにつれて、Ｚ軸負方向に平行に傾斜する上側の上部案内面２４ｂ、下側の傾斜案内面２４ａ、および上部案内面２４ｂ、傾斜案内面２４ａの下端側を鉛直方向につなぐ側部係止面２４ｃ（係止面）により形成される。

第２保持部２５Ｒ（２５Ｌ）の凹形状は、第１保持部２４Ｒ（２４Ｌ）の上部案内面２４ｂ、側部係止面２４ｃ、傾斜案内面２４ａに対応して、それぞれ上部案内面２５ｂ、側部係止面２５ｃ（係止面）、傾斜案内面２５ａから形成される。
ただし、本実施形態では、上部案内面２５ｂと傾斜案内面２５ａとの面間距離Ｔ_２が、上部案内面２４ｂと傾斜案内面２４ａとの間の面間距離Ｔ_１に比べて狭い点が異なる。すなわち、Ｔ_１＞Ｔ_２である。

ここで、本実施形態で用いる工具６０の構成について簡単に説明する。
工具６０は、図４に示すように、切削刃などが形成された工具本体６０ａが、工具ホルダ６０ｂに固定されたものである。
工具ホルダ６０ｂは、グリッパなどにより把持するために側部の周方向に設けられたＶ字状溝６０ｄを備えるフランジ部６０ｃと、主軸１０１に取り付けるためのツールシャンク部６０ｆ、プルスタッド部６０ｇとからなる。
フランジ部６０ｃには、周方向の所定位置に工具６０の回転方向の位置決めを行うキー溝６０ｅが設けられている。
本実施形態では、工具の回転中心の鉛直下側位置が、工具取り付けの基準位置となっている。そのため、マトリックスマガジン１においてもキー溝６０ｂが、鉛直下向きの状態で格納される。

ツールポット５０は、図５〜７に示すように、中心部に、工具６０のツールシャンク部６０ｆを嵌合して収容する円錐面状のテーパ孔５０ａが貫通され、テーパ孔５０ａの中心軸に略沿って筒状に形成された部材である。
テーパ孔５０ａの大径側の端部近傍には、中心軸方向視で、略正方形のフランジ部５０ｃが設けられ、フランジ部５０ｃから大径側の端部に高さｈの位置決め突起５１（係合部）が中心軸方向に沿って突出されている。そして、反対側の端部に向けて、略８角形の断面外形を有する角柱部５０ｅが延されている。また、位置決め突起５１の中心軸方向の端面上には、工具６０のキー溝６０ｅに嵌合して工具６０の軸方向回りの回転を規制する係止凸部５２（工具位置決め部）が設けられている。

位置決め突起５１の中心軸方向視の形状は、図５（ａ）に示すように、右側摺動面５１ａ（摺動面）、被係止面５１Ｂ、右側案内面５１ｃ、左側案内面５１Ｃ、被係止面５１ｂ、左側摺動面５１Ａ（摺動面）が順次隣接してなる６角形が形成されている。
ここで、被係止面５１ｂと被係止面５１Ｂ、右側摺動面５１ａと左側案内面５１Ｃ、右側案内面５１ｃと左側摺動面５１Ａが、それぞれ対向して平行に配置されている。
右側摺動面５１ａと左側案内面５１Ｃ、右側案内面５１ｃと左側摺動面５１Ａのそれぞれの対の間の面間距離ｔ_１は、第１保持部２４Ｒ、２４Ｌのそれぞれの傾斜案内面２４ａと上部案内面２４ｂとの間の面間距離Ｔ_１よりわずかに狭い距離とされ、第１保持部２４Ｒ、２４Ｌの凹形状に対して斜め方向に沿って係合できるようになっている。

そして、右側摺動面５１ａと左側摺動面５１Ａとは、第１保持部２４Ｒ、２４Ｌの傾斜案内面２４ａ、２４ａが互いに交差する角度と同一角度をなして図示下方に向かって突出するＶ字突起を形成している。そのため、第１保持部２４Ｒ、２４Ｌのそれぞれの開口２４ｄからも中心軸回りの姿勢が同一の状態で係合し、傾斜案内面２４ａに沿って平行移動することができるようになっている。

また、被係止面５１ｂと右側摺動面５１ａとのなす角、および被係止面５１Ｂと左側摺動面５１Ａとのなす角は、それぞれ第１保持部２４Ｒ、２４Ｌの側部係止面２４ｃと傾斜案内面２４ａとのなす角に等しくなっている。
そのため、位置決め突起５１は、図７（ａ）に示すように、第１保持部２４Ｒ、２４Ｌのそれぞれの凹形状に係合され、被係止面５１ｂ、被係止面５１Ｂがそれぞれの側部係止面２４ｃに係止されるようになっている。

角柱部５０ｅは、テーパ孔５０ａの中心軸と係止凸部５２の中心位置とを結ぶ方向に直交する平面である把持部５０ｃ、５０ｃと、被係止面５１Ｂ、５１ｂにそれぞれ平行な平面である被係止面５５Ｂ、５５ｂとを備える。
角柱部５０ｅの中心軸方向の中間部のそれぞれの把持部５０ｃに、それぞれＶ字状に屈曲する下側溝部５３、上側溝部５４が形成され、図７に示すように、６角形断面の凸形状の外形が形成されている。
すなわち、係止凸部５２が形成されている方向、すなわちツールポット５０をマトリックスマガジン１に格納するときの下側方向に設けられている下側溝部５３は、屈曲した溝底面である右側摺動面５５ａ（摺動面）、左側摺動面５５Ａ（摺動面）と、溝側面５３ａ、５３ｂとからなる。また、上側溝部５４は、屈曲した溝底面である右側案内面５５ｃ、左側案内面５５Ｃと、溝側面５４ａ、５４ｂとからなる。

右側摺動面５５ａ、左側摺動面５５Ａ、右側案内面５５ｃ、左側案内面５５Ｃは、それぞれ、右側摺動面５１ａ、左側摺動面５１Ａ、右側案内面５１ｃ、左側案内面５１Ｃと平行とされる。
また、右側摺動面５５ａと左側案内面５５Ｃ、左側摺動面５５Ａと右側案内面５５ｃのそれぞれの対の間の面間距離ｔ_２は、第２保持部２５Ｒ、２５Ｌのそれぞれの傾斜案内面２５ａと上部案内面２５ｂとの間の面間距離Ｔ_２よりわずかに狭い距離とされ、第２保持部２５Ｒ、２５Ｌの凹形状に対して斜め方向に沿って係合できるようになっている。

また、下側溝部５３、上側溝部５４の溝幅は、第２ラック部２３の板厚よりわずかに広く、溝側面５３ａ、溝側面５４ａと軸方向被係止面５０ｂとの距離ｄは、第１ラック部２２と第２ラック部２３との間の距離Ｄよりわずかに短い距離とされる。
そのため、左側案内面５１Ｃ、被係止面５５ｂ、左側摺動面５５Ａ、右側摺動面５５ａ、被係止面５５Ｂ、右側案内面５５ｃが形成する６角形の凸形状は、図８（ａ）に示すように、第２保持部２５Ｒ、２５Ｌのそれぞれの凹形状に係合され、被係止面５５ｂ、被係止面５５Ｂがそれぞれの側部係止面２５ｃに係止されるようになっている。

ツールポット搬送機構５は、図１〜３に示すように、Ｙ軸方向に移動する移動フレーム６と、移動フレーム６上でＺ軸方向に移動可能に設けられた取り出しロボット９とからなり、ＹＺ面内の移動機構を構成している。そして、柱状ラック２０に対してＸ軸負方向側の領域に配置されている。

移動フレーム６は、上下方向の端部に設けられたスライダ１７によりＹ軸方向に移動可能に支持され、移動フレーム６側から駆動されるピニオン１３とフレーム３に設けられたラック１６、１６とにより駆動される。
ピニオン１３は、水平方向駆動軸１０、回転ジョイント１５からなる伝達機構によりモータ１４の回転が伝達されることにより回転駆動される。

取り出しロボット９は、移動フレーム６の上部に固定されたモータ７によりＺ軸方向に沿って移動するベルト８に、ホルダ９ａを介して固定されている。そして、先端部（Ｘ軸正方向側）にツールポット５０を把持するためのハンド部９ｂ、９ｂ（図８（ｂ）参照）を備えている。

次に、マトリックスマガジン１の動作について説明する。
主軸１０１に装着する工具６０が選択されると、ツールポット搬送機構５を移動させて、取り出しロボット９を柱状ラック２０に保持された工具６０の裏面側（Ｘ軸負方向側）の位置まで移動する。そして、図８（ｂ）に示すように、ハンド部９ｂ、９ｂにより、ツールポット５０の把持部５０ｃ、５０ｃを上下方向（Ｚ軸方向）から把持する。
そして、ツールポット５０が、格納されている傾斜案内面２４ａ、２５ａの傾斜角に沿って斜め上方向に平行移動させ（図１の矢印ａ参照）、それぞれの開口２４ｄ、２５ｄから取り出す。そして、隣接する柱状ラック２０との隙間Ｗを通って上側（Ｚ軸正方向）に移動し、さらに柱状ラック２０の上方の空間まで移動する（図１の矢印ｂ参照）。
次に、ツールポット搬送機構５をＹ軸正方向に駆動し（図１の矢印ｃ参照）、柱状ラック２０のＹ軸正方向側の最外部の横側を鉛直下方に降下させ（図１の矢印ｄ参照）、工具受け渡し位置Ｐに配置された回転テーブル３２にツールポット５０を受け渡す（図１の矢印ｅ参照）。
このような搬送によれば、柱状ラック２０間の隙間で、工具６０を軸方向（Ｘ軸方向）に移動することなく、ＹＺ面内の移動のみで搬送することができる。そのため、工具６０それぞれにより異なる軸方向長さに応じてＸ軸方向の移動量可変する、といった手間を省くことができる。また、工具６０の軸方向長さの誤認識などにより発生する可能性のある搬送時のミスを確実に防止することができる。

工具受け渡し位置Ｐでは、ツールポット５０を回転テーブル３２の所定位置に配置して、不図示の保持部によりツールポット５０を保持する。そしてハンド部９ｂによる把持を解除する。
回転テーブル３２は、工具６０の回転軸の向きが主軸１０１の向きと一致するように回転する。そして、スライドテーブル３１を駆動して、ツールポット５０に収容された状態で、工具６０を工具交換位置Ｑに移動する（図３参照）。

そして、工具チェンジャ１１０の旋回アーム１１１Ａにより、工具６０の工具ホルダ６０ｂがグリップされて、ツールポット５０から引き抜かれる。
一方、この間に、主軸ヘッド１０２がＸ軸正方向に移動されて、工具交換位置Ｒに位置づけられ、主軸１０１に装着されている工具６０が、工具チェンジャ１１０の旋回アーム１１１Ｂにより取り外され、旋回アーム１１１Ｂに保持されている。
そして、旋回アーム１１１Ａ、１１１Ｂの位置を交互に切替えて、マトリックスマガジン１から搬送された工具６０を工具交換位置Ｒの主軸１０１に、主軸１０１から取り外された工具６０を回転テーブル３２により工具交換位置Ｑに保持されたツールポット５０に、それぞれ取り付ける。

このとき、マトリックスマガジン１から搬送された工具６０は、キー溝６０ｅの向きが、主軸１０１への取り付け基準位置の向きに一致された状態でツールポット５０に収容されているので、交換する工具６０の姿勢が一致している。そのため、工具チェンジャ１１０は、各工具６０の回転方向の位置調整を行うことなく交換することができる。

回転テーブル３２上のツールポット５０に収容された工具６０は、スライドテーブル３１により工具受け渡し位置Ｐに搬送され、回転テーブル３２により、工具６０の軸方向がＸ軸方向に揃えられ、工具本体６０ａの先端がＸ軸正方向に向くように回転される。
そして、取り出しロボット９のハンド部９ｂにより把持部５０ｃが上下方向から把持され、回転テーブル３２の保持を解除する。
そして、ツールポット搬送機構５により、上記と同様に柱状ラック２０の横側、上方および柱状ラック２０間の隙間を通って、ＹＺ面内でツールポット５０を移動して、格納位置の開口２４ｄ、２５ｄの側方に位置づける。

例えば、格納位置が柱状ラック２０の右側（Ｙ軸正方向側）の場合、右側案内面５１ｃ、５５ｃ、右側摺動面５１ａ、５５ａを、開口２４ｄ、２５ｄから上部案内面２４ｂ、傾斜案内面２４ａ、および上部案内面２５ｂ、傾斜案内面２５ａが形成する凹形状に係合させて、傾斜案内面２４ａ、２５ａの傾斜角に沿って斜め下方に平行移動し、被係止面５１ｂが側部係止面２４ｃ、２５ｃに係止される位置で、ハンド部９ｂを解除する。
以上で、格納が終了する。

なお、格納位置が柱状ラック２０の左側である場合は、右側案内面５１ｃ、５５ｃ、右側摺動面５１ａ、５５ａが、左側案内面５１Ｃ、５５Ｃ、左側摺動面５１Ａ、５５Ａに代わるだけで、まったく同様に格納することができる。

このように、本実施形態のマトリックスマガジン１によれば、左右の斜め下方に向けられた平行四辺形状の凹形状に、断面六角形状の凸形状を有する係合部を係合させるという簡素な機構により、柱状ラック２０の左右の傾斜保持部にツールポット５０を出し入れと保持とを行うことができる。
また、各傾斜保持部は、ツールポット５０と平面の組合せによる簡素に係止され、工具６０の回転方向の位置決めは、ツールポット５０に設けられた係止凸部５２とキー溝６０ｅとにより行われる。したがって、キー溝６０ｅの配置方向、個数、寸法などが異なるマシニングセンタ１００に対応する場合には、ツールポット５０の係止凸部５２を変えることで、容易に対応できるため、柱状ラック２０を形状変更しなくてよい。その結果、汎用性が向上する。

なお、上記の説明では、傾斜保持部を鉛直方向に複数備えるため、保持体が柱状体の例で説明したが、傾斜保持部を水平奥行き方向に複数配列してもよく、この場合、柱状体に限るものではない。

また、上記の説明では、傾斜保持部が配列面に直交する方向に離間して複数設けられ、ツールポットを１つ当たり複数箇所で保持する例で説明した。このようにすれば、板状の保持体の離間距離を変えることで、工具やツールポットの長さに応じて安定して保持することができる利点がある。ただし、工具やツールポットの長さによって、離間距離が短くても安定して保持できる場合には、１つの傾斜保持部が配列面に直交する方向に必要な幅だけ延された構成としてもよい。この場合でも、工具ホルダのフランジ部を保持する場合と異なり、フランジ部よりも長いツールシャンク部の長さの範囲に延ばすことができるから、より安定して保持することが可能となる利点がある。

また、上記の説明では、柱状体を板部材で構成し、傾斜保持部を柱状体に直接形成した例で説明したが、傾斜保持部を別部材で作成し、それを柱部材に取り付けることにより柱状体を形成してもよい。

また、上記の説明では、ツールポットのテーパ孔５０ａが、軸方向に貫通している例で説明したが、プルスタッド部６０ｇ側に底面が形成されていてもよい。

また、上記の説明では、工具格納装置が、工作機械に隣接して配置された例で説明したが、工作機械に内蔵されていてもよいし、また工作機械から離間して配置されていてもよい。
また、単に工具を格納する工具棚であってもよい。

本発明の実施形態に係る工具格納装置の概略構成について説明するための正面図である。 本発明の実施形態に係る工具格納装置の概略構成について説明するための右側面図である。 本発明の実施形態に係る工具格納装置の概略構成について説明するための平面図である。 本発明の実施形態に係る工具格納装置に格納する工具について説明するための正面図である。 本発明の実施形態に係る工具格納装置に用いるツールポットの概略構成について説明するための左側面図および正面図である。 図５（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 図５（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の実施形態に係る工具格納装置の保持体および保持体に保持されたツールポットの様子を説明するための正面視および右側面視の部分説明図である。

符号の説明

１ マトリックスマガジン（工具格納装置）
５ ツールポット搬送機構（取り出し手段）
９ 取り出しロボット
２０ 柱状ラック（保持体）
２２ 第１ラック部
２３ 第２ラック部
２４Ｒ、２４Ｌ 第１保持部（傾斜保持部）
２４ａ、２５ａ 傾斜案内面
２４ｃ、２５ｃ 側部係止面（係止面）
２４ｄ、２５ｄ 開口
２５Ｒ、２５Ｌ 第２保持部（傾斜保持部）
３０ ローダ
３２ 回転テーブル
５０ ツールポット
５０ａ テーパ孔
５０ｃ 把持部
５１ 位置決め突起（係合部）
５１ａ、５５ａ 右側摺動面（摺動面）
５１Ａ、５５Ａ 左側摺動面（摺動面）
５１ｂ、５１Ｂ、５５ｂ、５５Ｂ 被係止面
５２ 係止凸部（工具位置決め部）
６０ 工具
６０ｅ キー溝
６０ｆ ツールシャンク部
１００ マシニングセンタ
１０１ 主軸
１０２ 主軸ヘッド
１１０ 工具チェンジャ
Ｐ、Ｑ 工具受け渡し位置
Ｒ 工具交換位置

Claims (5)

1. 複数の工具をそれらのツールシャンク部を覆ってそれぞれ個別に収容する複数のツールポットと、該複数のツールポットを鉛直方向に延びる配列面に保持する保持体と、前記工具を前記保持体と工具受け渡し位置との間で搬送する取り出し手段とを有する工具格納装置であって、
   前記保持体が、
   前記ツールポットを保持体側部の開口から前記配列面に沿う方向に出し入れするとともに前記配列面に沿う方向で前記開口の斜め下方に係止する凹形状の傾斜保持部を備え、
   前記ツールポットが、
   前記工具を回転方向に位置決めする工具位置決め部と、
   前記傾斜保持部に係合される凸形状の係合部とを備え、
   前記取り出し手段により、前記工具を前記ツールポットに収容した状態で搬送するようにしたことを特徴とする工具格納装置。
2. 前記保持体の傾斜保持部が、
   前記保持体側部の開口から前記配列面に沿う斜め下方向に延された傾斜案内面と前記ツールポットを係止する係止面とを有し、
   前記ツールポットの係合部が、
   前記保持溝の傾斜案内面に沿って平行移動する摺動面と、
   該摺動面の延びる方向に交差して設けられた被係止面とを備えることを特徴とする請求項１に記載の工具格納装置。
3. 前記保持体が、前記配列面に沿って一定間隔をあけて配列された鉛直方向に延びる複数の柱状体からなり、
   該柱状体の隣接方向の両側に、それぞれの前記傾斜案内面が互いに交差する斜め方向に形成された前記複数の傾斜保持部がそれぞれ配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載の工具格納装置。
4. 前記ツールポットの係合部の摺動面が、
   前記柱状体の隣接方向の両側に設けられた前記それぞれの傾斜案内面の傾斜にそれぞれ沿うＶ字状に形成され、
   前記柱状体の隣接方向の両側のいずれの傾斜案内面に対しても、前記工具の回転軸回りの姿勢を一定方向に保って保持できるようにしたことを特徴とする請求項３に記載の工具格納装置。
5. 前記傾斜保持部が、前記配列面に直交する方向に離間して複数設けられ、前記ツールポットを１つ当たり複数箇所で保持するようにしたことを特徴とする請求項１〜４に記載の工具格納装置。

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