JP2011020211A - 工具マガジン - Google Patents

Abstract

【課題】装置全体の小型化を図ることができる工具マガジンを提供する。
【解決手段】旋回方向で隣り合うアーム１１ａ、１１ｂを、旋回軸方向で異なる位置に配置するとともに、旋回軸方向から見た際にアーム１１ａ、１１ｂの一部が重なるように並設した。したがって、同数のアームを旋回軸に直交する同一面内に並設した従来の工具マガジンと比較すると、工具マガジン１０の半径Ｒ１を小さくすることができ、装置の小型化を図ることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、たとえばマシニングセンタ等の工作機械に備えられる工具マガジンに関するものである。

従来、主軸に工具を装着して加工を行うマシニングセンタ等の工作機械には、複数種類の工具を収納可能な工具マガジンが設けられており、主軸との間で工具の交換が可能となっている（たとえば、特許文献１）。
ここで、一般的な工具マガジンについて、図４をもとに説明する。工具マガジン４１は、旋回軸（図示せず）を中心として放射状に設けられた複数のアーム４２ａ、４２ｂ・・を備えてなる。そして、アーム４２ａは小径な工具Ｔ１を、アーム４２ｂは大径な工具Ｔ２を夫々旋回軸と平行な姿勢（すなわち、アームと直交する姿勢）で把持可能となっている。この工具マガジン４１において、アーム４２ａ、４２ｂ・・は全て、旋回軸に直交する同一平面内に並設されている。したがって、各アーム４２ａ、４２ｂによる工具Ｔ１、Ｔ２の把持位置は、工具マガジン４１の半径方向から見た際、図４（ｂ）に示す如く一直線上となる。

特開平６−２１８６４５号公報

しかしながら、従来の如く全てのアーム４２ａ、４２ｂ・・を同一平面内に並設する場合、工具の受け渡し時に主軸が隣のアームに把持されている工具に干渉しないように、隣り合うアーム４２ａとアーム４２ｂとの間を大きく離隔させる必要があった。したがって、工具マガジン４１の半径Ｒ２を大きくとる必要があり、工具マガジン４１の小型化に限界があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、装置全体の小型化を図ることができる工具マガジンを提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、旋回軸と、当該旋回軸を中心として放射方向へ延びる複数の工具把持手段とを備えており、前記工具把持手段と工作機械の工具装着部との間で工具を受け渡す工具マガジンであって、少なくとも一部において隣り合う２つの工具把持手段が、前記旋回軸方向において異なる位置に設けられており、一方の工具把持手段と前記工具装着部との工具の受け渡し時に前記工具装着部が隣り合う他方の工具把持手段に把持されている工具に干渉しないことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記隣り合う２つの工具把持手段を、前記旋回軸方向から見て少なくとも一部が重なるように設けたことを特徴とする。

本発明によれば、少なくとも一部において隣り合う２つの工具把持手段が、旋回軸方向において異なる位置に設けられているため、隣り合う工具把持手段に把持されている工具への工具装着部の干渉を図った上で、両工具把持手段を近接させることができ、同数のアームを旋回軸に直交する同一面内で並設した従来の工具マガジンと比較すると、工具マガジンの半径を小さくすることができ、装置の小型化を図ることができる。また、小型化が可能となることで、製造コストの低減、組み付け作業やメンテナンス作業、搬送作業等の各種作業性の向上も図ることができる。
さらに、請求項２に記載の発明によれば、隣り合う２つの工具把持手段を、旋回軸方向から見て少なくとも一部が重なるように設けているため、両アーム間の距離を一層近接させることができ、工具マガジンの更なる小型化を図ることができる。

工具マガジンが設置された工作機械を示す説明図である。 工具マガジンを拡大して示した斜視説明図である。 工具マガジンの一部を示した説明図であり、（ａ）は旋回軸方向から見た説明図、（ｂ）は半径方向から見た説明図である。 従来の工具マガジンの一部を示した説明図であり、（ａ）は旋回軸方向から見た説明図、（ｂ）は半径方向から見た説明図である。

以下、本発明の一実施形態となる工具マガジンについて、図面にもとづき詳細に説明する。

１は、工具マガジン１０を備えてなるマシニングセンタであって、ベッド２上には、テーブル３がＹ軸方向（前後方向）へ、スライド台４がＹ軸と直交するＸ軸方向（左右方向）へ夫々スライド自在に設けられている。また、スライド台４の前面でテーブル３上方には、下面に主軸６を備えた主軸台５がＸ軸及びＹ軸と直交するＺ軸方向（上下方向）へスライド自在に設けられている。そして、テーブル３の右側方には、主軸６へ装着可能な種々の工具Ｔ１、Ｔ２・・を収納した工具マガジン１０が設置されている。尚、主軸６はＺ軸と平行なＣ軸回りで回転可能になっている。また、テーブル３やスライド台４、主軸台５のスライド動作や、主軸６の回転動作、後述するような工具マガジン１０の旋回動作は、図示しない制御装置で制御される。

工具マガジン１０は、Ｚ軸と平行なＡ軸回りで旋回可能な図示しない旋回軸と、旋回軸を中心として放射状に設けられた複数のアーム１１ａ、１１ｂ・・とを備えてなる。アーム１１ａは、小径な工具Ｔ１を把持可能となっている一方、アーム１１ｂは、大径な工具Ｔ２を把持可能となっており、アーム１１ａよりも旋回方向に幅が広くなっている。また、両アーム１１ａ、１１ｂの先端には開閉動作するグリッパが設けられており、従来同様、工具Ｔ１若しくはＴ２を旋回軸と平行な姿勢で把持可能となっている。そして、このようなアーム１１ａとアーム１１ｂとは、旋回軸方向でアーム１１ａを上段に、アーム１１ｂを下段に配置した状態で、旋回軸方向から見て両アーム１１ａ、１１ｂの一部が重なるように旋回方向へ交互に設けられている。したがって、工具マガジン１０の半径方向から見ると、アーム１１ａによる工具Ｔ１の旋回軸方向での把持位置と、アーム１１ｂによる工具Ｔ２の旋回軸方向での把持位置との間に、図３（ｂ）に示す如く段差Ｈが生じる。また、アーム１１ａ、１１ｂ間の距離はＬ１となっている。尚、工具Ｔ１は、その上端面が主軸６の先端面と同一面となるように主軸６に装着される一方、工具Ｔ２は、その上部が主軸６の先端面内に嵌り込むように主軸６に装着される。また、工具Ｔ１と工具Ｔ２とでは、工具Ｔ１、Ｔ２をアーム１１ａ、１１ｂに把持させた際、各アーム１１ａ、１１ｂからの上方への突出量が異なっている。

そして、このようにアーム１１ａとアーム１１ｂとを配置し、工具Ｔ２におけるアーム１１ｂから上方へ突出する突出部分を、工具Ｔ１の上端面よりも下方へ位置させているため、アーム１１ａ、１１ｂ間の距離を、工具Ｔ１の径（アーム１１ａの大きさ）と主軸６の大きさとから決定される距離Ｌ１に設定したとしても、工具Ｔ１の受け渡し時に、主軸６と工具Ｔ２の突出部分とが干渉する事態を避けることができる。一方、従来では、工具Ｔ１の受け渡し時に、主軸６と工具Ｔ２の突出部分とが干渉しないようにするためには、工具Ｔ２の径（アーム４２ｂの大きさ）と主軸６の大きさとから決定される距離Ｌ２がどうしても必要になる。したがって、アーム１１ａ、１１ｂ間の距離Ｌ１を従来の工具マガジン４１におけるアーム４２ａ、４２ａ間の距離Ｌ２よりも短縮することができ、旋回軸からアーム１１ａ、１１ｂのグリッパまでの距離、すなわち工具マガジン１０の半径Ｒ１は、従来の如く全てのアームを旋回軸に直交する同一平面内で重ならないように並設した図４に示す工具マガジン４１の半径Ｒ２と比べて小径に構成される。尚、アーム１１ａ、１１ｂのグリッパの位置は、旋回軸方向から見ると、旋回軸を中心とした同一円周上に位置している。また、段差Ｈは、主軸６とアーム１１ａとの間で工具Ｔ１を受け渡す際に、主軸６が隣のアーム１１ｂに把持されている工具Ｔ２に干渉しない差となっている。

上述したような工具マガジン１０を有する工作機械１では、所望のアーム１１ａ（又は１１ｂ）を所定の交換位置へ旋回割り出しし、主軸６を交換位置の上方から旋回軸と平行に下方へ送ることにより、アーム１１ａ（又は１１ｂ）と主軸６との間で工具Ｔ１（又はＴ２）を受け渡すようになっている。このとき、アーム１１ａとアーム１１ｂとでは旋回軸方向の位置が異なっているため、受け渡しの対象がアーム１１ａかアーム１１ｂかによって主軸６の送り距離は異なる。しかしながら、この送り距離は、制御装置においてアームの種類毎に予め設定されている。

以上、複数のアーム１１ａ、１１ｂ・・が放射状に設けられた工具マガジン１０によれば、旋回方向で隣り合うアーム１１ａ、１１ｂを、旋回軸方向で異なる位置に配置しているため、主軸６が工具の受け渡し時に隣り合うアームに把持されている工具へ干渉することを防止可能としたまま、隣り合うアーム１１ａ、１１ｂ間の距離Ｌ１を従来の距離Ｌ２よりも近接させることができる。したがって、同数のアームを旋回軸に直交する同一面内に並設した従来の工具マガジンと比較すると、工具マガジン１０の半径Ｒ１を小さくすることができ、装置の小型化を図ることができる。また、工具マガジン１０の小型化が可能となることで、製造コストの低減、組み付け作業やメンテナンス作業、搬送作業等の各種作業性の向上も図ることができる。特に、アーム１１ａからの突出量が小さい小径な工具Ｔ１と、アーム１１ｂからの突出量が大きい大径な工具Ｔ２とを収納する場合には、最も効果的に小型化を図ることができる。
さらに、旋回軸方向で異なる位置に配置のみならず、旋回軸方向から見た際にアーム１１ａ、１１ｂの一部が重なるように並設しているため、アーム１１ａとアーム１１ｂとを一層近接させることができ、工具マガジン１０の更なる小型化を図ることができる。

なお、本発明の工具マガジンは、上記実施形態に何ら限定されるものではなく、アームの形状や配置位置等についての構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で必要に応じて適宜変更可能である。

たとえば、上記実施形態では、旋回軸方向において上下二段としているが、三段以上にアームを設けることは当然可能である。また、アームとしては、小径な工具を把持するものと大径な工具を把持するものの二種類としているが、三種類以上としてもよい。また、アームの種類が一種類であってもよい。つまり、同種のアームに、径が同じであってもアームからの突出量が異なる工具を把持させる場合には、旋回軸方向における高さ位置を異ならせることで、実施形態に記載したようにアーム間の距離の短縮を図ることができるし、アームからの突出量が同じとなる工具を把持させるとしても、アームの一部が旋回軸方向から見て重なるように設ければ小型化を図ることができる。したがって、上記実施形態の如くアームの種類に応じて旋回軸方向においての位置を変えるのではなく、同種のアームであっても旋回軸方向において位置を変えてよいことは言うまでもない。
また、アームからの工具の突出量や主軸への工具の装着態様等は適宜変更可能であり、それらに応じて、主軸が工具の受け渡し時に隣り合う工具やアームに干渉しない範囲で、アーム間の距離が最も短くなるように段差Ｈを設定すればよい。さらにまた、主軸とアームとの間で工具を受け渡す際に、どのアームに把持されている工具に対しても主軸の先端面が同じ高さ位置で工具の受け渡しを行うように段差Ｈを設定してもよい。
さらに、上記実施形態の如く、隣り合うアーム１１ａ、１１ｂの一部を必ずしも旋回軸方向から見た際に重ならせる必要はない。

また、工具マガジンに設けられているアームのうち、少なくとも一部で隣り合うアームの旋回軸方向における位置が異なっていればよく、実施形態のように全てのアームにおいて隣り合うアーム同士で旋回軸方向における位置を異ならせる必要はない。さらに、上記実施形態では、グリッパが旋回軸を中心とした同一円周上に位置するように、アームを設けているが、必ずしも全てのアームの先端を同一円周上に位置させる必要はなく、放射方向で長さの異なる複数のアームを設けてもよい。
さらにまた、上記実施形態では、各アームにおいて工具を旋回軸と平行な姿勢で把持しているが、本発明の構成は、旋回中心から放射する方向と平行な姿勢で工具を支持する工具マガジンに対しても適用可能であり、この工具マガジンにおいても小型化を図ることができる。
加えて、本発明に係る工具マガジンを上記実施形態以外の工作機械に適用可能であることは言うまでもないし、工具マガジンを、その旋回軸が主軸と直交するような姿勢で設置することも可能である。

１・・マシニングセンタ、６・・主軸（工具装着部）、１０・・工具マガジン、１１ａ、１１ｂ・・アーム（工具把持手段）、Ｔ１、Ｔ２・・工具。

Claims (2)

1. 旋回軸と、当該旋回軸を中心として放射方向へ延びる複数の工具把持手段とを備えており、前記工具把持手段と工作機械の工具装着部との間で工具を受け渡す工具マガジンであって、
   少なくとも一部において隣り合う２つの工具把持手段が、前記旋回軸方向において異なる位置に設けられており、一方の工具把持手段と前記工具装着部との工具の受け渡し時に前記工具装着部が隣り合う他方の工具把持手段に把持されている工具に干渉しないことを特徴とする工具マガジン。
2. 前記隣り合う２つの工具把持手段を、前記旋回軸方向から見て少なくとも一部が重なるように設けたことを特徴とする請求項１に記載の工具マガジン。

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