JP2013252573A

JP2013252573A - 工作機械

Info

Publication number: JP2013252573A
Application number: JP2012128150A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Ishibashi; 伸晃石橋; Toshisuke Tsuji; 俊輔辻
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2013-12-19
Anticipated expiration: 2032-06-05
Also published as: EP2671674B1; EP2671674A1; CN203371331U; JP5949182B2

Abstract

【課題】工具マガジンに切粉及びクーラント液が付着するのが抑制され、工具マガジンが良好に動作し、把持アーム、加工主軸部に対する工具の位置精度等が良好に保持されて、加工精度の低下が防止される工作機械を提供する。
【解決手段】工作機械１００の工具交換装置１０の工具マガジンは、工具ホルダ１１を保持する把持アームを取り付けてある複数の移動台をレールに沿って循環させる。主軸ヘッド３２は、工具ホルダ１１を装着して工具ホルダ１１が保持する工具を用いて被加工物を加工する。マガジンカバー９０は、工具マガジンの上方を覆う上板部９１と、外周側上部を覆う外板部９２と、外周側下部を覆う下板部９３と、内周側を覆う内板部９４とを備える。マガジンカバー９０により、加工時に生じる切粉等が工具ホルダ１１等に付着するのが防止される。
【選択図】図１

Description

本発明は、工具を把持し、中途部に設けた枢軸によって揺動可能な複数の把持アームを循環経路に沿って循環させる工具マガジンと、前記循環経路の内側に配され、各把持アームが把持する工具を受け取って被加工物を加工する加工主軸部とを備える工作機械に関する。

マシニングセンタ（工作機械）は、加工主軸部に装着される工具を順次交換して、フライス加工、ねじ立て等、種々の加工を実行する。工具は、工具ホルダを介して加工主軸部に装着される。加工主軸部は、端部に開口する工具装着孔を有する。工具ホルダは、嵌合部を有しており、工具は、工具ホルダの嵌合部を工具装着孔に嵌め込むことで加工主軸部に装着される。

工作機械は、工具マガジンを備える。工具マガジンは、工具ホルダを介して工具を把持し、循環経路に沿って循環移動する複数の把持アームを有する。把持アームは、制御部の指令に基づいて循環し交換位置に移動する。加工主軸部は、加工位置から上昇して交換位置に移動する。把持アームは、交換位置に移動した加工主軸部との間で工具を交換する。

このような工作機械において、工具ホルダの嵌合部は、加工位置での加工により発生する切粉が付着した状態で加工主軸部の工具装着孔に嵌め込まれる虞れがある。この場合、工具と加工主軸部との間に位置ずれが生じ、加工主軸部の回転により工具が振れ回り、高精度の低下を招来するという問題がある。この問題を解決するため、特許文献１の工作機械においては、加工主軸部への装着前の工具ホルダに洗浄液を噴射し、嵌合部に付着した切粉を洗い流すようにしている。

特開２０００−５２１８５号公報

しかしながら、加工位置で発生する切粉は、該加工位置に冷却、潤滑のために供給されるクーラント液と共に広範囲に飛散し、工具マガジンの各部に付着して、工具マガジンの動作を阻害するという問題がある。特許文献１においては、工具ホルダの嵌合部に付着する切粉を除去することはできるが、工具マガジンの各部への切粉の付着を防止することはできないという問題がある。工具マガジンの各部分に切粉及びクーラント液が付着した場合、工具マガジンの循環に支障が生じたり、把持アームの位置がずれて加工主軸部に対する工具の位置がずれたりし、加工精度が低下するおそれがある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、工具マガジンに切粉及びクーラント液が付着するのが抑制され、工具マガジンが良好に動作し、把持アーム、加工主軸部に対する工具の位置精度等が良好に保持されて、加工精度の低下が防止される工作機械を提供することを目的とする。

本発明に係る工作機械は、工具を把持し、中途部に設けた枢軸によって揺動可能な複数の把持アームを循環経路に沿って循環させる工具マガジンと、前記循環経路の内側に配され、各把持アームが把持する工具を受け取って被加工物を加工する加工主軸部とを備える工作機械において、前記循環経路の少なくとも前記加工主軸部の周囲に対応する部分で、前記把持アームの外側を覆う被覆部を備えることを特徴とする。

本発明においては、被覆部により、把持アームの加工主軸部への装着部分を含む工具マガジンの各部分に切粉及びクーラント液が付着するのが抑制される。従って、把持アームの位置精度を保持した状態で、工具マガジンが把持アームを循環させ、加工主軸部に対する工具の位置ずれが防止され、加工精度の低下が防止される。

本発明に係る工作機械は、前記被覆部は、前記循環経路の全周を覆っていることを特徴とする。

本発明においては、被覆部が全ての把持アーム全体を覆うように連続しているので、強度及び剛性が良好である。

本発明に係る工作機械は、前記循環経路の少なくとも前記加工主軸部の周囲に対応する部分で、前記把持アームの内側を覆う第２の被覆部を備えることを特徴とする。

本発明においては、第２の被覆部により、工具マガジンの加工主軸部側の部分に切粉及びクーラント液が付着するのが抑制される。

本発明に係る工作機械は、前記第２の被覆部には、前記工具を交換するための開口部を設けてあることを特徴とする。

本発明においては、把持アームに把持させる工具を支障なく交換することができる。

本発明に係る工作機械は、前記加工主軸部は上下動が可能であり、前記被覆部は、前記加工主軸部が上下動することが可能に、前記加工主軸部側における上部が開口していることを特徴とする。

本発明においては、加工主軸部が支障なく上下動を行うことができる。

本発明に係る工作機械は、前記工具マガジンを駆動するマガジン駆動部を備え、前記被覆部は、前記マガジン駆動部が駆動することが可能に、前記マガジン駆動部側における上部が開口していることを特徴とする。

本発明においては、マガジン駆動部が支障なく駆動することができる。

本発明に係る工作機械は、前記把持アームは、前記加工主軸部の上下動に追随して該加工主軸部に対し接離することが可能であり、前記被覆部は、前記把持アームが前記加工主軸部の上下動に追随して該加工主軸部に対し接離することが可能に、前記加工主軸部側における下部が開口していることを特徴とする。

本発明においては、加工主軸部がワークを加工するために加工位置まで下降する場合に、把持アームが被覆部に当接するのが防止される。

本発明に係る工作機械は、前記把持アームは、該把持アームの前記工具を把持する部分を覆う第３の被覆部を取り付けてあることを特徴とする。

本発明においては、第３の被覆部は前記工具を把持する部分に近接して備えるので、効果的に切粉の付着を防止することができる。

本発明によれば、把持アームの加工主軸部への装着部分を含む工具マガジンの各部分に切粉及びクーラント液が付着するのが抑制され、工具マガジンが良好に動作し、把持アーム、加工主軸部に対する工具の位置精度等が良好に保持されて、加工精度の低下が防止される。

本発明の実施の形態に係る工作機械の斜視図である。工作機械の正面図である。工作機械の右側面図である。工具マガジンカバーを省略した工作機械の斜視図である。工具マガジンカバーを省略した工作機械の正面図である。工具マガジンカバーを省略した工作機械の右側面図である。工具交換装置及びマガジンカバー等を省略した工作機械の斜視図である。主軸ヘッドを略示する部分断面図である。レール部を略示する斜視図である。把持アームの斜視図である。移動台及び把持アームを略示する斜視図である。把持アームから工具ホルダを外した状態を示す斜視図である。移動台及び把持アームを略示する平面図である。レールに取り付けた移動台を略示する断面図である。カム機構、把持アーム及び位置決め機構を略示する斜視図である。マガジンカバーを示す斜視図である。マガジンカバーを示す斜視図である。マガジンカバーを示す斜視図である。工具マガジンをマガジンカバーで覆った状態を示す斜視図である。工具マガジンをマガジンカバーで覆った状態を示す斜視図である。工具マガジンをマガジンカバーで覆った状態を示す斜視図である。工具マガジンをマガジンカバーで覆った状態を示す斜視図である。工具マガジンをマガジンカバーで覆った状態を示す斜視図である。工具マガジンをマガジンカバーで覆った状態を示す斜視図である。工具マガジンをマガジンカバーで覆った状態を示す正面図である。工具マガジンをマガジンカバーで覆った状態を示す側面図である。図２６のXXVII −XXVII 線断面図である。図２７のＡ部分の拡大図である。

以下、本発明をその実施の形態に係る工作機械を示す図面に基づいて詳述する。以下の説明では図において矢印で示す上下、左右及び前後を使用する。作業者は前方で工作機械を操作し、ワークの着脱を行う。
図１は本発明の実施の形態に係る工作機械１００の斜視図、図２は工作機械１００の正面図、図３は工作機械１００の右側面図、図４は工具マガジンカバー９０を省略した斜視図、図５は工具マガジンカバー９０を省略した正面図、図６は工具マガジンカバー９０を省略した右側面図、図７は工具交換装置１０及びマガジンカバー９０等を省略した斜視図である。

工作機械１００は、基台２０、Ｙ方向移動装置２２、Ｘ方向移動装置２６、コラム２８、Ｚ方向移動装置３０、主軸ヘッド３２、工具交換装置１０等を備える。基台２０は床面上に配置する。基台２０は、Ｙ方向移動装置２２、Ｘ方向移動装置２６を介してコラム２８をＸ方向（左右方向）及びＹ方向（前後方向）に移動可能に支持する。また、基台２０は、加工対象であるワークを２軸まわりに駆動して保持するワーク保持装置１２０を支持する。コラム２８は、Ｚ方向移動装置３０を介して主軸ヘッド３２をＺ方向（上下方向）に移動可能に支持する。

Ｙ方向移動装置２２は、互いに平行な１対のガイドレール２２ａ，２２ａ、複数のブロック２２ｂ，２２ｂ，・・・、Ｙ方向移動台２２ｃ、及びＹ方向駆動モータ（図示略）を備える。ガイドレール２２ａ，２２ａは、左右方向に適当な間隔を空けて基台２０の上面に前後方向に延設してある。ブロック２２ｂ，２２ｂ，・・・はガイドレール２２ａ，２２ａの夫々に前後方向に移動可能に嵌合している。Ｙ方向移動台２２ｃはブロック２２ｂ，２２ｂ，・・・上に固定してある。Ｙ方向駆動モータの駆動によって、Ｙ方向移動台２２ｃは前後方向に移動する。

Ｘ方向移動装置２６は、互いに平行な１対のガイドレール２６ａ，２６ａ、複数のブロック２６ｂ，２６ｂ，・・・、コラム台２６ｃ、及びＸ方向駆動モータ（図示略）を備える。ガイドレール２６ａ，２６ａは前後方向に適当な間隔を空けてＹ方向移動台２２ｃの上面に左右方向に延設してある。ブロック２６ｂ，２６ｂ，・・・はガイドレール２６ａ，２６ａの夫々に左右方向に移動可能に嵌合している。コラム台２６ｃはブロック２６ｂ，２６ｂ，・・・上に固定してある。Ｘ方向駆動モータの駆動によって、コラム台２６ｃを左右方向に移動する。
コラム２８は、柱状をなし、コラム台２６ｃ上に固定してある。コラム２８は、Ｙ方向移動装置２２及びＸ方向移動装置２６によって前後方向及び左右方向に移動する。

Ｚ方向移動装置３０は、互いに平行な１対のガイドレール３０ａ，３０ａ、複数のブロック３０ｂ，３０ｂ，・・・、主軸ヘッド台３０ｃ及びＺ方向駆動モータ（図示略）を備える。ガイドレール３０ａ，３０ａは、左右方向に適当な間隔を空けてコラム２８の前面に上下方向に延設してある。ブロック３０ｂ，３０ｂ，・・・はガイドレール３０ａ，３０ａの夫々に上下方向に移動可能に嵌合している。主軸ヘッド台３０ｃはブロック３０ｂ，３０ｂ，・・・の前面側に固定してある。Ｚ方向駆動モータの駆動によって、主軸ヘッド台３０ｃは上下方向に移動する。

主軸ヘッド３２は主軸ヘッド台３０ｃに固定してある。Ｘ方向駆動モータ、Ｙ方向駆動モータ、及びＺ方向駆動モータを駆動制御することで、主軸ヘッド３２は前後、左右及び上下に移動する。主軸ヘッド３２は、ワークを加工する加工位置と工具を交換する交換位置との間を移動することができる。

工具交換装置１０は工具マガジン４０を備える。工具交換装置１０は複数の円筒状の工具ホルダ１１を搬送し、主軸ヘッド３２の下部から突出した主軸３４（図８参照）の下端部に工具ホルダ１１を着脱する。工具マガジン４０は、レール部４１及びチェーン部４２を備える。レール部４１は、支持梁４１ａ，４１ａ、後述するレール台４１ｂ及びレール４１ｃ（図９参照）を備える。チェーン部４２は、複数の移動台４３，４３，・・・、複数のリンク部材４４，４４，・・・、及び複数の把持アーム７０，７０，・・・を備える。複数（例えば１１個）の移動台４３，４３，・・・は、夫々レール４１ｃによって支持され、レール４１ｃによる軌道上を移動可能としてある。リンク部材４４，４４，・・・は、隣り合う移動台４３，４３を連結する。複数の移動台４３，４３，・・・及びリンク部材４４，４４，・・・は、無端状のチェーンを形成する。複数（例えば２２個）の把持アーム７０，７０，・・・は、夫々移動台４３，４３，・・・の下部に連結してあり、工具ホルダ１１を把持する。工具マガジン４０は、移動台４３，４３，・・・をレール４１ｃの軌道に沿って循環し、把持アーム７０が保持する工具ホルダ１１を主軸３４下方の交換位置に割り出す。レール台４１ｂが水平面から略３０度傾斜して配置してあるため、工具マガジン４０の軸心方向は、鉛直線（図３及び図６参照）に対して主軸ヘッド３２側に略３０度傾斜している。

工具マガジン４０はマガジンカバー９０により覆われている。
マガジンカバー９０は、工具マガジン４０の上方を覆う上板部９１と、外周側上部を覆う外板部９２と、外周側下部を覆う下板部９３(図１６参照)と、内周側を覆う内板部９４とを備える。

図８は、主軸ヘッド３２を略示する部分断面図である。図８に示すように、主軸ヘッド３２は、前方側の内部に上下方向に延びる主軸３４を回転可能に保持している。主軸３４は、下端部で、工具を装着した工具ホルダ１１を脱着可能に保持する。主軸３４は、中空の筒形状をなし、下端部に下方に向かって内径が大きくなるテーパ穴３４ａが形成してある。工具ホルダ１１は、上部に形成したテーパ装着部１２をテーパ穴３４ａに嵌合させて主軸３４に装着する。

主軸３４には、内部のテーパ穴３４ａの上方にドローバー（図示略）が主軸３４の軸方向に移動可能に挿入してある。ドローバーは、周囲にクランプバネ（図示略）を配設している。ドローバーは、クランプバネの弾性力によって上方に付勢されている。ドローバーの下端部には、コレットチャック（図示略）が設けられている。コレットチャックは、工具ホルダ１１のテーパ装着部１２を主軸３４のテーパ穴３４ａに装着すると、テーパ装着部１２から上方に突出するプルスタッド１２ａを挟持することができる。コレットチャックは、クランプバネの弾性力によるドローバーの上方への付勢によりプルスタッド１２ａを挟持した状態で保持する。
ドローバーの上方には、ドローバーを下方に押圧する押圧機構（図示略）が設けられている。押圧機構は、ドローバーをクランプバネの弾性力に抗して下方に押し下げる。ドローバーを下方に押し下げることで、コレットチャックはプルスタッド１２ａの挟持を解除する。コレットチャックがプルスタッド１２ａの挟持を解除することで、工具ホルダ１１は主軸３４から外れる。

主軸３４は、主軸ヘッド３２の上端に設けられた主軸モータ３５に接続されている。主軸３４は、主軸モータ３５の駆動により軸心回りに回転する。主軸３４は、下端に工具ホルダ１１を装着した状態で軸心回りに回転することで、ワーク保持装置１２０に固定されたワークに対して工具により回転加工を行うことができる。

図９は、レール部４１を略示する斜視図である。工具交換装置１０は、工具マガジン４０に加えてマガジン駆動部５０を備える。マガジン駆動部５０は、ギア５１及びマガジン駆動モータ５２を備える。マガジン駆動モータ５２は、モータ回転軸がギア５１の軸に連結してあり、ギア５１を回転駆動する。
レール部４１の支持梁４１ａ，４１ａは、上側を斜辺として前方へ下方傾斜した三角形状をなす板状の構造部材であり、コラム２８の左右に片持ちに固定してある。支持梁４１ａ，４１ａは、コラム２８の左右に固定した部分から主軸ヘッド３２の両側部分まで下方傾斜して延設してある。支持梁４１ａ，４１ａの上側端面は、前方下方から後方上方へ、水平面から略３０度傾斜している。

レール台４１ｂは、長円形の環状部材であり、コラム２８及び主軸ヘッド３２を囲むように支持梁４１ａ，４１ａに固定して設けてある。レール台４１ｂは、支持梁４１ａ，４１ａの上側端面に沿って、前面側下方から後面側上方へ延設してあり、水平面から略３０度傾斜するように配してある（図３及び図６参照）。レール台４１ｂにおける後方の半円状の部分には、板状の取付台４１ｅが該半円状の周縁から延設してある。取付台４１ｅには、マガジン駆動部５０を取り付けてある。

位置決め機構８０は、レール台４１ｂの下端部に固定された基台８１を備える。レール台４１ｂの下端部が交換位置に相当する。

基台８１はレール台４１ｂ下端部の下面に固定してあり、側面視Ｌ形をなすピン受部８１ｃを備える。基台８１には回転杆８２が設けてある。回転杆８２は前側を下向きにして傾斜している。
回転杆８２の中途部に、回転杆８２に略直交した回転軸（図示せず）が設けてある。回転杆８２の後端部に位置決めカムフォロワ８３が設けてある。位置決めカムフォロワ８３は、回転軸と平行な軸回りに回転可能な円柱形のローラである。回転杆８２の前端部に軸方向に延びる杆体８５が設けてある。杆体８５及び基台８１は、ばね（図示せず）によって連結してある。回転杆８２の前端部は杆体８５の中央部に連結している。

杆体８５の両端部に下方に延びた位置決め片８６、８６が夫々設けてある。位置決め片８６、８６はブロック状をなす。両位置決め片８６、８６は互いに対向している。位置決め片８６、８６間の寸法は、後述する把持アーム７０のアーム枢軸７７の軸方向寸法と同じか又はそれよりも若干大きい。なお位置決め片８６は、前記ばねの弾性力によって、回転軸を中心として右側から見て時計回り方向に付勢されている。

図１０は把持アーム７０の斜視図、図１１は移動台４３及び把持アーム７０を略示する斜視図、図１２は把持アーム７０から工具ホルダ１１を外した状態を示す斜視図、図１３は移動台４３及び把持アーム７０を略示する平面図、図１４はレール４１ｃに取り付けた移動台４３を略示する断面図である。

把持アーム７０は、移動台４３に取り付ける取付部７３、７３を備える。取付部７３には支持杆７４が連設されており、該支持杆７４は取付部７３から下方に突出している。支持杆７４の中途部に、前記位置決め機構８０のピン受部８１ｃに当接する位置決めピン７４ａが設けられている。位置決めピン７４ａは支持杆７４から後方に突出している。

支持杆７４の各取付部７３、７３と接続する部分は二股を構成する連結部７４ｂである。各連結部７４ｂは略矩形状をなし、互いに距離を隔てている。両連結部７４ｂが向かい合う空間は開口部７４ｃとなっている。開口部７４ｃは、上部を移動台４３の基板４６に臨ませている。開口部７４ｃは、基板４６側から順に、幅が略等しい同幅部、該同幅部に連なり、漸次的に幅広になるテーパ部、該テーパ部に連なり、幅が略等しい同幅部、該同幅部に連なり、漸次的に幅狭になるテーパ部を有する。
支持杆７４の連結部７４ｂに連なる基部は、長手方向の中央部が括れた形状を有している。該基部の表面には、把持アーム７０の番号を記載した番号板７４ｄが設けられている。

支持杆７４の下端部の両側面に、後述するアーム部７６の揺動を案内する案内板７５、７５が夫々固定されている。案内板７５、７５は互いに対向している。側面視において、案内板７５は、上端部を要として下方に広がる扇状をなす。案内板７５の上端部には、後述するアーム枢軸７７を挿入するアーム軸孔７５ａが設けられている。なお前記位置決めピン７４ａは、アーム軸孔７５ａの軸方向及び上下方向に対して直交する方向に沿って支持杆７４を貫通し、支持杆７４から突出している。

両案内板７５、７５の間に、上下に延びており、略中央部分で屈曲したアーム部７６が設けられている。アーム部７６の上端部にはアーム枢軸７７が固定され、該アーム枢軸７７の両端部は、アーム部７６の上端部両側から突出している。アーム枢軸７７の両端部は、各案内板７５、７５のアーム軸孔７５ａ、７５ａに揺動可能に挿入されている。アーム部７６の下端部は二股に分かれている。二股に分かれた各先端部に把持ピンユニット７９、７９を保持する保持円筒７８、７８が形成されている。保持円筒７８は、前記アーム枢軸７７と同方向を軸方向としている。アーム部７６下部の外側部分には、アームカバー９９が固定されている。アームカバー９９の前記二股に位置する部分は穴を有し、アームカバー９９の形状は略Ｕ字状である。
把持アーム７０は、アーム枢軸７７がレール４１ｃの軌道に沿うように、移動台４３の下面に取り付けられている。

把持ピンユニット７９は、有底円筒形のホルダ７９ａと、該ホルダ７９ａに収容されたピン７９ｂとを有する。ピン７９ｂの先端部はホルダ７９ａから突出しており、ホルダ７９ａ内のばね（図示略）によって突出方向に付勢されている。ピン７９ｂの先端面は、外向きに突出した曲面状をなす。両ピン７９ｂ、７９ｂの先端面が互いに対向するように、把持ピンユニット７９、７９は夫々保持円筒７８、７８に嵌合している。両ピン７９ｂ、７９ｂは工具ホルダ１１を脱着するようにしてある。円筒状をなす工具ホルダ１１のテーパ装着部１２の下側に溝１１ａ（図１５参照）が全周に形成してある。両ピン７９ｂ、７９ｂの間に工具ホルダ１１を挿入した場合、両ピン７９ｂ、７９ｂは溝１１ａに嵌合し、工具ホルダ１１を保持する。

アーム枢軸７７の上側に前記接近カム６１に当接する第１カムフォロワ７１が設けてある。第１カムフォロワ７１は上方に突出している。第１カムフォロワ７１は円形のローラであり、アーム枢軸７７と平行な軸回りに回転する。前記アーム部７６の中途部に、前記離反カム６２に当接する第２カムフォロワ７２が設けてある。第２カムフォロワ７２は円形のローラであり、アーム枢軸７７と平行な軸回りに回転する。

移動台４３は、基板４６、内側ローラ４７，４７、外側ローラ４８，４８、及び複数のピン４９，４９，・・・を備える。基板４６は略矩形状をなし、各面を上方及び下方に向けて配してある。基板４６の下面に内側ローラ４７，４７及び外側ローラ４８，４８を夫々下面法線方向の軸まわりに回動可能に軸支している。内側ローラ４７，４７及び外側ローラ４８，４８は、本体４７ａ、４８ａが横長の円柱状をなし、上部及び下部が端部に向かってテーパ状に縮径している。

図１１に示すように、移動台４３の基板４６の上面に、６個のピン４９，４９，・・・が立設してある。移動台４３上のピン４９，４９，・・・は、レール４１ｃの軌道における半円状の部分に移動台４３が位置するときに、該半円と同心の円周上に並ぶように配置してある。複数のピン４９，４９，・・・は、上述のギア５１に噛合する。ピン４９，４９，・・・は、例えば、固定した軸体の外周に円筒状のカラーを回転可能に嵌め合わせてあり、該カラーはギア５１と噛み合って回転し、摩擦・摩耗を低減する。

一つの基板４６上に並べた６個のピン４９，４９，・・・の両端から２番目のピン上に延在して連結軸体４９ｂ，４９ｂを設けてある。リンク部材４４，４４，・・・は、連結軸体４９ｂ，４９ｂを介して移動台４３に連結している（図４参照）。把持アーム７０，７０，・・・は、移動台４３，４３，・・・の下部に、２台ずつ取り付けてある。
把持アーム７０は、工具ホルダ１１を把持する下部先端がアーム枢軸７７の軸心回りにアーム部７６が揺動することにより工具を交換する。このアーム枢軸７７の軸心方向は、長円形のレール４１ｃの半円部分における円周に沿う方向としてある。また、移動台４３が長円形のレール４１ｃの半円部分に位置するときに、工具ホルダ１１の軸線を含みアーム枢軸７７の軸心方向を法線方向とする平面は、レール４１ｃ半円部分の中心点を通るように、把持アーム７０を移動台４３に取り付けてある。

図１４に示すように、レール４１ｃは、略矩形状の断面を有しており、レール台４１ｂ上に長円形の軌道を形成する。レール４１ｃは、長円形の軌道の内周側面及び外周側面に夫々、嵌合部４１ｄ、４１ｄを有する。レール４１ｃは、略矩形状の断面において、嵌合部４１ｄ、４１ｄの上部及び下部が端部に向かって幅広になるように形成してあり、該嵌合部４１ｄ、４１ｄに内側ローラ４７、外側ローラ４８が嵌合されるようにしてある。なお、レール両側に設ける嵌合部４１ｄ、内側ローラ４７、及び外側ローラ４８の形状は上述の形状に限定されるものではなく、内側ローラ４７及び外側ローラ４８が側面にＶ溝を有し、嵌合部４１ｄが前記Ｖ溝に嵌合される鍔部を有するようにしてもよい。

図１５は、カム機構、把持アーム及び位置決め機構を略示する斜視図である。主軸ヘッド３２の前側面にカム機構６０が設けてある。カム機構６０は接近カム６１、離反カム６２及び位置決めカム６３を備える。
以下、工具ホルダ１１の交換の概略について説明する。ワークの加工を終了した時点で、主軸３４には工具を保持する工具ホルダ１１が装着してある。このとき一の把持アーム７０が交換位置にて待機している。該把持アーム７０は、工具ホルダ１１を把持していない。アーム部７６は、保持円筒７８、７８を下方に向けてアーム枢軸７７を支点にしてぶら下がっている。アーム部７６は、アーム枢軸７７を揺動中心にして前後方向に揺動可能である。第１カムフォロワ７１、第２カムフォロワ７２及び位置決めカムフォロワ８３は、カム機構６０の接近カム６１、離反カム６２及び位置決めカム６３に当接していない。アーム部７６と案内板７５、７５との間には、ロック機構（図示略）が設けてある。ロック機構は、アーム部７６が保持円筒７８、７８を下方に向けてアーム枢軸７７を支点にしてぶら下がった姿勢を維持する第１ロック状態と、後述する第２ロック状態とを有する。

主軸ヘッド３２が上昇し、位置決めカムフォロワ８３が位置決めカム６３の上側カム面に当接する。位置決め片８６、８６は、アーム枢軸７７を軸方向において挟み込むように、アーム枢軸７７の両端部に対向する。位置決め片８６がアーム枢軸７７に接触することによって、後斜め下方向への力が把持アーム７０全体に作用し、位置決めピン７４ａが、側面視Ｌ形をなすピン受部８１ｃに当接する。把持アーム７０は上下方向及び前後方向に位置決めされる。第１カムフォロワ７１は接近カム６１のカム面上に位置する。第２カムフォロワ７２は離反カム６２のカム面上に位置する。

工具ホルダ１１を装着した主軸ヘッド３２が更に上昇する。把持ピンユニット７９が工具ホルダ１１に接近する。把持ピンユニット７９のピン７９ｂは工具ホルダ１１の溝１１ａに嵌合する。把持アーム７０は工具ホルダ１１を把持する。

把持アーム７０が工具ホルダ１１を把持した後、主軸ヘッド３２は更に上昇し、工具ホルダ１１は主軸３４から離脱する。第１カムフォロワ７１、第２カムフォロワ７２及び位置決めカムフォロワ８３は接近カム６１、離反カム６２及び位置決めカム６３から離れる。前述したロック機構は、アーム部７６が保持円筒７８、７８を後方に向けてアーム枢軸７７を支点にしてぶら下がった姿勢を維持する第２ロック状態を有する（図１５に示す状態）。
その後、工具マガジン４０が回転し、他の工具ホルダ１１を把持した把持アーム７０が交換位置に搬送される。工具マガジン４０の回転によって把持アーム７０が移動しても、ロック機構によるアーム部７６のロック（第２ロック状態）は外れずに、把持アーム７０は姿勢を維持することができる。

他の工具ホルダ１１を把持した把持アーム７０が交換位置に搬送された後、主軸ヘッド３２は下降を開始する。位置決めカムフォロワ８３は位置決めカム６３の下端部に当接する。

主軸ヘッド３２は更に下降する。位置決め片８６、８６は、アーム枢軸７７を軸方向において挟み込むように、アーム枢軸７７の両端部に対向する。位置決め片８６がアーム枢軸７７に接触することによって、後斜め下方向への力が把持アーム７０全体に作用し、位置決めピン７４ａが、側面視Ｌ形をなすピン受部８１ｃに当接する。把持アーム７０は上下方向及び前後方向に位置決めされる。

位置決め終了後、主軸ヘッド３２は更に下降する。把持アーム７０に把持された工具ホルダ１１は主軸３４に装着される。第２カムフォロワ７２が離反カム６２の下端部に当接する。

主軸ヘッド３２は更に下降する。第２カムフォロワ７２は、主軸ヘッド３２の下降に伴い、離反カム６２上を上方に移動する。離反カム６２から第２カムフォロワ７２に前方への力が作用し、アーム枢軸７７を揺動中心にして把持アーム７０が時計回りに揺動する。把持ピンユニット７９は工具ホルダ１１から離脱する。このとき、前述のロック機構は、第２ロック状態でのロックが外れて第１ロック状態に向かう。

主軸ヘッド３２は工具ホルダ１１を装着した状態で更に下降し、加工位置に向けて移動する。把持アーム７０は更に時計回りに揺動し、主軸ヘッド３２から離反するので、主軸ヘッド３２に干渉しない。第１カムフォロワ７１、第２カムフォロワ７２及び位置決めカムフォロワ８３は、接近カム６１、離反カム６２及び位置決めカム６３から離れる。前述のロック機構は、第１ロック状態に戻る。
以上のように、工具マガジン４０が工具ホルダ１１を保持する複数の移動台４３をレール４１ｃに沿って循環させることにより、各工具が順次、主軸３４に装着され、ワークに順次、加工を施すことができる。

以下、マガジンカバー９０について詳述する。
図１６はマガジンカバー９０を図１における前方上側から見た状態を示す斜視図、図１７は前方下側から見た状態を示す斜視図である。図１８は後方下側から見た状態を示す斜視図である。
上述したように、マガジンカバー９０は、上板部９１、外板部９２、下板部９３、及び内板部９４を備える。

マガジンカバー９０は、複数の分体を周方向に連結してなる。
上板部９１は、全体として所定幅を有する略長円環状をなし、長手方向の両端部は台形状をなす。
上板部９１の外縁には、該外縁から斜め外向きに延びるように、外板部９２が連設されている。外板部９２の前側の中央部には窓部９８が設けられている。
外板部９２の下縁には、該下縁から内向きに折り返すように、下板部９３が連設されている。下板部９３の前側部分には、前方下側が解放した切り欠き部９７が設けられている。
内板部９４は、上板部９１の長円における２つの直線部分に沿い、かつ端部が両方の台形状端部側に延在する状態で、上板部９１の内縁に垂設されている。
内板部９４の前方の台形状端部側の下縁には、隔離部９５、９５が連設されている。隔離部９５、９５間は開口９６を形成する。隔離部９５の下端には、外向きに突出したフランジ９５ａが設けられている。

図１９は工具マガジン４０をマガジンカバー９０で覆い、前方上側から見た状態を示す斜視図、図２０は前方下側から見た状態を示す斜視図である。図２１は後方下側から見た状態を示す斜視図である。
マガジンカバー９０は、内板部９４の下縁から内側に突出した横設部９４ａをレール台４１ｂにネジ止めし、後述するように、内板部９４の上縁から外側に突出した横設部９４ｂに上板部９１をネジ止めすることにより（図２８参照）、レール部４１に取り付けられる。
工具マガジン４０の各把持アーム７０は、上方がマガジンカバー９０の上板部９１により、外周側上部が外板部９２により、外周側下部が下板部９３により、内周側の直線部分が内板部９４により、主軸ヘッド３２側の内周部分が隔離部９５により覆われている。

主軸ヘッド３２（図示略）は、前方の台形状端部側で上述した移動が可能である。後方の台形状端部側においては、マガジン駆動モータ５２が、ギア５１を回転駆動できるように構成されている。
外板部９２の窓部９８により、作業者は交換位置にある把持アーム７０の支持杆７４の番号板７４ｄに記載された番号を視認することができる。
下板部９３の切り欠き９７により、交換位置で、主軸ヘッド３２の下降に従い、把持アーム７０のアーム部７６が揺動して前方へ突出するときに、アーム部７６がマガジンカバー９０に当接することが防止されている。
隔離部９５、９５間の開口部９６により、作業者が手を差し入れて、工具ホルダ１１を横方向に引き出し、工具を付け替えることができる。

図２２は工具マガジン４０をマガジンカバー９０で覆い、前方上側から見た状態を示す斜視図、図２３は前方下側から見た状態を示す斜視図である。図２４は後方下側から見た状態を示す斜視図である。
上述したように、交換位置で、主軸ヘッド３２が下降し、アーム部７６が前方へ揺動する場合、図２２〜図２４に示すように、切り欠き部９７からアーム部７６が突出することができる。すなわち、アームカバー９９が下板部９３に干渉されることなく、アーム部７６がマガジンカバー９０の外へ突出することができる。切り欠き部９７は、アームカバー９９が切り欠き部９７の平面内に位置する場合、アームカバー９９によりほぼ塞がれる程度の大きさを有するのが好ましい。

図２５は工具マガジン４０をマガジンカバー９０で覆った状態を示す斜視図、図２６は工具マガジン４０をマガジンカバー９０で覆った状態を示す側面図、図２７は図２６のXXVII −XXVII 線断面図、図２８は図２７のＡ部分の拡大図である。
上板部９１の端部は台形状に切り欠かれ、内板部９４は、台形状端部側においては直線部分側の端部のみに設けられているので、マガジン駆動部５０のギア５１は支障なく回転して、移動台４３のピン４９，４９，・・・が該ギア５１に噛合し、把持アーム７０を循環させることができる。図２５に示すように、マガジン駆動部５０側の把持アーム７０が把持した工具ホルダ１１及びテーパ装着部１２は、取付台４１ｅにより覆われており、切粉及びクーラント液の付着が抑制されている。

図２８に示すように、支持梁４１ａにレール台４１ｂが取り付けられ、レール台４１ｂ上に内板部９４の前記横設部９４ａがネジ止めされている。内板部９４の前記横設部９４ｂに上板部９１がネジ止めされ、該上板部９１に連設された外板部９２及び下板部９３が、片持ちに取り付けられている。
以上のように構成することで、容易に、確実にマガジンカバー９０を工具マガジン４０に取り付けることができる。
工具マガジン４０が把持アーム７０を循環させ、主軸ヘッド３２に順次工具ホルダ１１を脱着することができ、かつマガジンカバー９０内の隙間を小さくすることができるように、上板部９１の寸法、並びに外板部９２及び下板部９３の傾き、寸法を決める。外板部９２及び下板部９３は円弧状に形成してもよい。

以上のように構成されているので、本実施の形態においては、主軸ヘッド３２による加工時に飛散する切粉及びクーラント液が、テーパ装着部１２を含む工具マガジンの各部分に対して内側から付着するのが、内板部９４及び隔離部９５によって抑制される。上板部９１、外板部９２、及び下板部９３により、上側、外側及び下側から切粉等が付着するのが抑制される。アームカバー９９により、下方から巻き上がる切粉等の付着も抑制される。
従って、把持アーム７０等の位置精度が良好に保持された状態で、工具マガジンが良好に動作することができる。そして、テーパ装着部１２を主軸ヘッド３２に装着した場合、主軸ヘッド３２に対する工具の位置がずれるのが防止され、加工精度の低下が防止される。

なお、本実施の形態においては、隔離部９５を主軸ヘッド３２側に設けた場合につき説明しているが、この場合に限定されるものではない。但し、隔離部９５をマガジン駆動部５０側に設ける場合、ギア５１による把持アーム７０の回転に干渉しないようにする。
把持アーム７０の工具ホルダ１１に保持する工具を交換するための開口部９６は、正面側に１箇所設ける場合に限定されるものではない。開口部を複数箇所設けることにしてもよい。例えば正面側と左右側との３箇所に設けることにしてもよい。

上板部９１、外板部９２及び下板部９３も、レール４１ｃと同心の略長円環状に設ける場合に限定されない。少なくとも工具マガジン４０の主軸ヘッド３２側、すなわち前側を覆うようにする。上板部９１、外板部９２及び下板部９３を略長円環状に連続して設けた場合、マガジンカバー９０の強度及び剛性が良好である。

以上説明した実施の形態は本発明の例示であり、本発明は特許請求の範囲に記載された事項及び特許請求の範囲の記載に基づいて定められる範囲内において種々変更した形態で実施することができる。

１００工作機械
１１工具ホルダ（工具）
２８コラム（支持部）
３２主軸ヘッド（加工主軸部）
４０工具マガジン
４１ｃレール
４１ｄ嵌合部
４２チェーン部
４３移動台
４７内側ローラ
４８外側ローラ
７０把持アーム
９０マガジンカバー
９１上板部（被覆部）
９２外板部（被覆部）
９３下板部（被覆部）
９４内板部（第２の被覆部）
９５隔離部（第２の被覆部）
９７切り欠き部
９８窓部
９９アームカバー（第３の被覆部）

Claims

工具を把持し、中途部に設けた枢軸によって揺動可能な複数の把持アームを循環経路に沿って循環させる工具マガジンと、前記循環経路の内側に配され、各把持アームが把持する工具を受け取って被加工物を加工する加工主軸部とを備える工作機械において、
前記循環経路の少なくとも前記加工主軸部の周囲に対応する部分で、前記把持アームの外側を覆う被覆部を備えることを特徴とする工作機械。
前記被覆部は、前記循環経路の全周を覆っていることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
前記循環経路の少なくとも前記加工主軸部の周囲に対応する部分で、前記把持アームの内側を覆う第２の被覆部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の工作機械。
前記第２の被覆部には、前記工具を交換するための開口部を設けてあることを特徴とする請求項３に記載の工作機械。
前記加工主軸部は上下動が可能であり、
前記被覆部は、前記加工主軸部が上下動することが可能に、前記加工主軸部側における上部が開口していることを特徴とする請求項１から４まのいずれか１項に記載の工作機械。
前記工具マガジンを駆動するマガジン駆動部を備え、
前記被覆部は、前記マガジン駆動部が駆動することが可能に、前記マガジン駆動部側における上部が開口していることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の工作機械。
前記把持アームは、前記加工主軸部の上下動に追随して該加工主軸部に対し接離することが可能であり、
前記被覆部は、前記把持アームが前記加工主軸部の上下動に追随して該加工主軸部に対し接離することが可能に、前記加工主軸部側における下部が開口していることを特徴とする請求項５又は６に記載の工作機械。
前記把持アームは、該把持アームの前記工具を把持する部分を覆う第３の被覆部を取り付けてあることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の工作機械。