JP2022020361A - マガジンおよび工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】読み取り装置によって、工具に付随する識別子を読み取り可能で、かつ、読み取り装置が工具保持部と干渉することを防ぐことが可能なマガジンと、そのようなマガジンを備える工作機械と、を提供する。【解決手段】マガジンは、マガジン側工具交換位置Ｊとは異なる搬送位置に配置された工具ポット１１２において、識別子１１６が第１位置Ｐａに位置決めされ、マガジン側工具交換位置Ｊに配置された工具ポット１１２において、識別子１１６が第２位置Ｐｂに位置決めされるように、工具ポット１１２を回転させる第１駆動機構部１６１と、読み取り装置１２１により識別子１１６を読み取る場合に、読み取り装置１２１が第３位置Ｐｃに位置決めされ、工具ポット１１２を搬送する場合に、読み取り装置１２１が第４位置Ｐｄに位置決めされるように、読み取り装置１２１を移動させる第２駆動機構部１７１とを備える。【選択図】図８

Description

この発明は、マガジンおよび工作機械に関する。

たとえば、特開２００４－１４２０４３号公報（特許文献１）には、刃物台と、第１工具マガジンおよび第２工具マガジンと、第１工具マガジンに保持された工具、および、刃物台に装着された工具を交換する工具交換装置と、第１工具マガジン、および、第２工具マガジンの間で工具を移送する工具移送装置とを備える複合加工型旋盤が開示されている。

特開２００４－１４２０４３号公報

上述の特許文献１に開示されるように、複数の工具を格納するマガジンを備えた工作機械が知られている。このような工作機械において、工具の種類、長さもしくは直径、または、工具が用いられたワーク加工の履歴など各種の工具情報を記憶したＩＣチップ等の識別子を工具に付しておき、マガジンにおいて、読み取り装置によりその識別子から工具情報を読み取ることによって、ワーク加工または工具管理などに役立てることが行なわれている。

しかしながら、マガジン内では工具同士が近接して並ぶため、工具に付される識別子の位置によっては、読み取り装置による識別子の読み取りが困難となる場合がある。また、読み取り装置の設置においては、読み取り装置と、マガジン内で工具を保持する工具保持部との干渉を回避する必要がある。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、読み取り装置によって、工具に付随する識別子を読み取り可能で、かつ、読み取り装置が工具保持部と干渉することを防ぐことが可能なマガジンと、そのようなマガジンを備える工作機械とを提供することである。

この発明に従ったマガジンは、工具が所定軸に沿って挿入され、工具を着脱可能に保持する複数の工具保持部を有し、複数の工具保持部を搬送する搬送装置と、所定の搬送位置に搬送された工具保持部において、工具に付随する識別子を読み取るための読み取り装置と、所定の搬送位置とは異なる搬送位置に配置された工具保持部において、識別子が、第１位置に位置決めされ、所定の搬送位置に配置された工具保持部において、識別子が、第１位置から所定軸の周方向にずれた第２位置に位置決めされるように、工具保持部を所定軸を中心に回転させる第１駆動機構部と、読み取り装置により識別子を読み取る場合に、読み取り装置が、第２位置に位置決めされた識別子と対向する第３位置に位置決めされ、搬送装置により複数の工具保持部を搬送する場合に、読み取り装置が、第３位置よりも工具保持部から退避した第４位置に位置決めされるように、読み取り装置を移動させる第２駆動機構部とを備える。

このように構成されたマガジンによれば、所定の搬送位置に配置された工具保持部において、識別子が、第１位置から所定軸の周方向にずれた第２位置に位置決めされるとともに、読み取り装置が、第２位置に位置決めされた識別子と対向する第３位置に位置決めされることによって、読み取り装置により識別子を読み取ることができる。また、搬送装置により複数の工具保持部を搬送する場合に、読み取り装置が、第３位置よりも工具保持部から退避した第４位置に位置決めされることによって、読み取り装置が工具保持部と干渉することを防止できる。

また好ましくは、第１駆動機構部は、工具保持部に対して、識別子が第２位置から第１位置に向かう方向の弾性力を付与する弾性部材と、所定の搬送位置に配置された工具保持部に対して進退可能に設けられ、識別子が第１位置から第２位置に向かう方向の外力を工具保持部に対して付与するシリンダとを有する。

このように構成されたマガジンによれば、シリンダによって、識別子が第１位置から第２位置に移動するように工具保持部を回転させ、弾性部材によって、識別子が第２位置から第１位置に移動するように工具保持部を回転させることができる。

また好ましくは、第２駆動機構部は、読み取り装置を第３位置および第４位置の間で移動させるシリンダを有する。

このように構成されたマガジンによれば、シリンダによって、読み取り装置を第３位置および第４位置の間で移動させることができる。

また好ましくは、第１駆動機構部および第２駆動機構部は、所定の搬送位置に配置された工具保持部に対して進退可能に設けられ、識別子が第１位置から第２位置に向かう方向の外力を工具保持部に対して付与し、かつ、読み取り装置を第３位置および第４位置の間で移動させるシリンダを共有する。

このように構成されたマガジンによれば、シリンダが第１駆動機構部および第２駆動機構部において共有されるため、マガジンを簡易に構成することができる。

また好ましくは、複数の工具保持部は、周方向に配列される。第１位置に位置決めされた識別子は、複数の工具保持部の配列方向の接線方向を向いて配置される。第２位置に位置決めされた識別子は、複数の工具保持部の配列方向の接線方向よりも外周側を向いて配置される。

このように構成されたマガジンによれば、第１位置に位置決めされた識別子が複数の工具保持部の配列方向の接線方向を向いて配置されるため、工具を、所定軸の周方向において、識別子が付随される工具の規格に合わせた向きでマガジンに格納することができる。また、第２位置に位置決めされた識別子が複数の工具保持部の配列方向の接線方向よりも外周側を向いて配置されるため、読み取り装置を、工具保持部と干渉が生じ難い複数の工具保持部の外周側に配置することができる。

この発明に従った工作機械は、上述のいずれかに記載のマガジンと、マガジンに対して工具を搬出入する自動工具交換装置とを備える。所定の搬送位置は、マガジンが自動工具交換装置と工具を交換する工具交換位置に対応する。

このように構成された工作機械によれば、自動工具交換装置によりマガジンから搬出入される工具に対して、識別子の読み取りを行なうことができる。

また好ましくは、マガジンおよび自動工具交換装置の間における工具交換時、識別子は、第１位置に位置決めされる。

このように構成された工作機械によれば、マガジンおよび自動工具交換装置の間における工具交換時、マガジンおよび自動工具交換装置の間で所定軸の周方向における工具の向きを共通にすることができる。

また好ましくは、マガジンおよび自動工具交換装置の間における工具交換時、読み取り装置は、第４位置に位置決めされる。

このように構成された工作機械によれば、マガジンおよび自動工具交換装置の間における工具交換時に、読み取り装置が自動工具交換装置と干渉することを防止できる。

以上に説明したように、この発明に従えば、読み取り装置によって、工具に付随する識別子を読み取り可能で、かつ、読み取り装置が工具保持部と干渉することを防ぐことが可能なマガジンと、そのようなマガジンを備える工作機械とを提供することができる。

この発明の実施の形態におけるマガジンを備える工作機械を示す斜視図である。 図１中の工作機械を示す前面図である。 工具ポットの搬送時のマガジンを示す前面図である。 図３中のマガジンを機械後方から見た斜視図である。 図３中のマガジンを機械前方から見た斜視図である。 識別子の読み取り時のマガジンを示す前面図である。 図６中のマガジンを機械後方から見た斜視図である。 図６中のマガジンを機械前方から見た斜視図である。 図４中の２点鎖線ＩＸで囲まれた範囲のマガジンを示す後面図である。 図９中の工具ポットを示す断面図である。 マガジンおよび自動工具交換装置の間における工具交換の流れを示すフローチャートである。 マガジンおよび自動工具交換装置の間における工具交換時のマガジンおよび自動工具交換装置を示す斜視図である。 マガジンおよび自動工具交換装置の間における工具交換時のマガジンおよび自動工具交換装置を示す別の斜視図である。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

図１は、この発明の実施の形態におけるマガジンを備える工作機械を示す斜視図である。図２は、図１中の工作機械を示す前面図である。図中では、工作機械の外観をなすカバー体が透視されることにより、工作機械の内部構造が示されている。

図１および図２を参照して、工作機械１００は、回転するワークに工具を接触させることによって、ワーク加工を行なう旋盤である。工作機械１００には、停止するワークに回転する工具を接触させることによって、ワーク加工を行なうミーリング機能が備わっている。

工作機械１００は、コンピュータによる数値制御によって、ワーク加工のための各種動作が自動化されたＮＣ（Numerically Control）工作機械である。

本明細書においては、工作機械１００の左右方向（幅方向）に平行で、水平方向に延びる軸を「Ｚ軸」といい、工作機械１００の前後方向（奥行き方向）に平行で、水平方向に延びる軸を「Ｙ軸」といい、鉛直方向に延びる軸を「Ｘ軸」という。図１中における右方向を「＋Ｚ軸方向」といい、左方向を「－Ｚ軸方向」という。図１中における紙面の手前方向を「＋Ｙ軸方向」といい、奥方向を「－Ｙ軸方向」という。＋Ｙ軸方向が、機械前方に対応している。図１中における上方向を「＋Ｘ軸方向」といい、下方向を「－Ｘ軸方向」という。

なお、工作機械１００の構造を説明する便宜上、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を上記のとおり設定したが、これらは、旋盤で定義されるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸と必ずしも一致するものではない。

まず、工作機械１００の全体構造について説明する。工作機械１００は、ベッド１１と、主軸台２１と、刃物台５１と、マガジン１０と、自動工具交換装置（ＡＴＣ：Automatic Tool Changer）３１とを有する。

ベッド１１は、主軸台２１、刃物台５１、マガジン１０および自動工具交換装置３１等を支持するためのベース部材であり、工場などの床面に設置される。ベッド１１は、鋳鉄などの金属から形成されている。

主軸台２１は、ベッド１１に取り付けられている。主軸台２１は、ワーク主軸（不図示）を有する。ワーク主軸は、Ｚ軸に平行な回転中心軸１０１を中心に回転駆動する。ワーク主軸の先端には、ワークを着脱可能に把持するチャックが設けられている。チャックに把持されたワークは、ワーク主軸の回転駆動に伴って、回転中心軸１０１を中心に回転する。

刃物台５１は、加工エリア内に設けられている。加工エリアは、ワークの加工が行なわれる空間であり、ワーク加工に伴う切屑または切削油等の異物が加工エリアの外側に漏出しないようにカバー体により略密閉されている。刃物台５１は、複数の工具を保持可能なように構成されている。刃物台５１は、Ｚ軸に平行な旋回中心軸１０２を中心に旋回可能なタレット型刃物台である。

刃物台５１は、タレット５２と、刃物台ベース５６と、複数の工具ホルダ６１とを有する。刃物台ベース５６は、横送り台（不図示）に取り付けられている。

タレット５２は、刃物台ベース５６から、Ｚ軸方向において主軸台２１に近接する方向（－Ｚ軸方向）に突出するように設けられている。タレット５２は、旋回中心軸１０２の軸方向が厚み方向となる円盤形状を有する。タレット５２は、旋回中心軸１０２を中心に旋回可能である。

複数の工具ホルダ６１は、タレット５２に装着されている。複数の工具ホルダ６１は、ボルト等を用いて、タレット５２に接続されている。複数の工具ホルダ６１は、旋回中心軸１０２の周方向に並んで設けられている。工具ホルダ６１は、工具を着脱可能に保持する。工具ホルダ６１は、工具をクランプしたり、アンクランプしたりするためのクランプ機構部と、工具を回転させるための回転機構部とを内蔵している。

タレット５２が旋回中心軸１０２を中心に旋回することによって、工具ホルダ６１に保持された工具が旋回中心軸１０２の周方向に移動する。工具ホルダ６１は、主軸台２１のワーク主軸に保持されたワークを加工する場合、ワーク加工位置Ｗに位置決めされる。工具ホルダ６１は、後述する自動工具交換装置３１と工具交換する場合、刃物台側工具交換位置Ｋに位置決めされる。

複数の工具ホルダ６１は、第１工具ホルダ６１Ｓと、第２工具ホルダ６１Ｔとを含む。刃物台５１および自動工具交換装置３１間で工具交換される場合、第１工具ホルダ６１Ｓには、刃物台５１の旋回中心軸１０２の軸方向（Ｚ軸方向）に工具が挿入される。第１工具ホルダ６１Ｓには、刃物台５１の旋回中心軸１０２の軸方向に延びる中心軸２１０に沿って工具が挿入される。中心軸２１０は、第１工具ホルダ６１Ｓに保持される回転工具の回転中心軸と一致する。刃物台５１および自動工具交換装置３１間で工具交換される場合、第２工具ホルダ６１Ｔには、刃物台側工具交換位置Ｋにおける刃物台５１の旋回中心軸１０２の半径方向（Ｙ軸方向）に工具が挿入される。第２工具ホルダ６１Ｔには、刃物台側工具交換位置Ｋにおける刃物台５１の旋回中心軸１０２の半径方向に延びる中心軸２１１に沿って工具が挿入される。中心軸２１１は、第２工具ホルダ６１Ｔに保持される回転工具の回転中心軸と一致する。

なお、図１および図２中に示される第１工具ホルダ６１Ｓおよび第２工具ホルダ６１Ｔの配置は、一例であり、特に限定されるものではない。第１工具ホルダ６１Ｓおよび第２工具ホルダ６１Ｔは、旋回中心軸１０２の周方向においてランダムな順番で並んでもよい。

刃物台５１は、サドル５７および横送り台（不図示）を介して、ベッド１１により支持されている。サドル５７は、各種の送り機構、案内機構およびサーボモータなどによって、Ｚ軸方向に移動可能である。横送り台は、各種の送り機構、案内機構およびサーボモータなどによって、Ｚ軸に直交し、Ｘ軸およびＹ軸に対して傾斜する軸方向（「Ｘａ軸方向」という）に移動可能である。サドル５７および横送り台が、それぞれ、Ｚ軸方向およびＸａ軸方向に移動することによって、工具ホルダ６１に保持された工具によるワークの加工位置をＺ軸－Ｘａ軸平面内で移動させることができる。

マガジン１０は、加工エリア外に設けられている。マガジン１０は、刃物台５１から＋Ｚ軸方向に離れた位置に設けられている。刃物台５１は、Ｚ軸方向において、主軸台２１およびマガジン１０の間に配置されている。マガジン１０は、ベッド１１から＋Ｘ軸方向（上方）に延伸する柱部材１２に取り付けられている。なお、マガジン１０のレイアウトは、特に限定されず、たとえば、マガジン１０が刃物台５１の機械後方側に配置されてもよい。

マガジン１０は、加工目的に応じて工具を順次、加工エリアに供給するため、複数の工具を格納する装置である。マガジン１０には、刃物台５１における工具ホルダ６１（６１Ｓ，６１Ｔ）に装着されるドリル、エンドミルもしくはフライス等の回転工具、または、外径切削工具、内径切削工具もしくは溝入れ工具等の固定工具が格納されている。

マガジン１０は、搬送装置１１０と、アンクランプシリンダ１４１（図１および後出の図５を参照のこと）とを有する。搬送装置１１０は、複数の工具ポット１１２（工具保持部）を有する。工具ポット１１２は、工具を着脱可能に保持する。工具ポット１１２には、工具をクランプするクランプ機構部が内蔵されている。アンクランプシリンダ１４１は、マガジン側工具交換位置Ｊに位置決めされた工具ポット１１２において、クランプ機構部をアンクランプ動作させる。

搬送装置１１０は、複数の工具ポット１１２を搬送するように構成されている。搬送装置１１０は、支持プレート１１１と、モータ１１３（後出の図４を参照のこと）とをさらに有する。

支持プレート１１１は、Ｙ軸方向に平行な旋回中心軸１０３を中心とする円盤形状を有する。支持プレート１１１は、モータ１１３により、旋回中心軸１０３を中心にして順方向および逆方向に旋回可能である。

複数の工具ポット１１２は、支持プレート１１１によって、無端状の搬送経路に沿って一定間隔で支持されている。複数の工具ポット１１２は、旋回中心軸１０３を中心とする円周経路に沿って一定間隔で並んでいる。複数の工具ポット１１２は、支持プレート１１１の外周縁に沿って一定間隔で並んでいる。

支持プレート１１１が旋回中心軸１０３を中心に旋回することによって、工具ポット１１２が旋回中心軸１０３の周方向に搬送される。工具ポット１１２は、後述する自動工具交換装置３１と工具交換する場合、マガジン側工具交換位置Ｊに配置される。マガジン１０および自動工具交換装置３１間で工具交換される場合、工具ポット１１２には、刃物台側工具交換位置Ｋにおける刃物台５１の旋回中心軸１０２の半径方向（Ｙ軸方向）に工具が挿入される。

なお、マガジン１０が、支持プレート１１１の旋回中心軸１０３がＺ軸方向と平行となるようにレイアウトされる場合、工具ポット１１２に対する工具の挿入方向は、刃物台５１の旋回中心軸１０２の軸方向（Ｚ軸方向）であってもよい。

自動工具交換装置３１は、加工エリア内における刃物台５１と、加工エリア外におけるマガジン１０との間で工具を搬送する。自動工具交換装置３１は、刃物台５１において刃物台側工具交換位置Ｋに位置決めされた工具ホルダ６１と工具交換する。自動工具交換装置３１は、マガジン１０においてマガジン側工具交換位置Ｊに位置決めされた工具ポット１１２と工具交換する。

自動工具交換装置３１は、支持フレーム１４により支持されている。支持フレーム１４は、柱部材１２および柱部材１３の上端部に接続されている。柱部材１２および柱部材１３は、ベッド１１から＋Ｘ軸方向（上方）に延伸し、Ｚ軸方向において互いに離れて配置されている。自動工具交換装置３１は、支持フレーム１４等に設けられた各種の送り機構、案内機構およびサーボモータなどにより、Ｚ軸方向に移動可能である。

自動工具交換装置３１は、アーム部３２を有する。アーム部３２は、旋回中心軸１０４を中心に旋回可能で、かつ、旋回中心軸１０４の軸方向にスライド可能である。アーム部３２は、一対の把持部３３を有する。一対の把持部３３は、旋回中心軸１０４を挟んで１８０°ずれた位相位置に設けられている。一対の把持部３３は、工具を把持可能な爪形状を有する。把持部３３は、工具を把持したまま、マガジン側工具交換位置Ｊおよび刃物台側工具交換位置Ｋとの間で移動する。

アーム部３２は、図示しないアクチュエータ等によって、旋回中心軸１０４がＺ軸方向と平行となる第１姿勢と、旋回中心軸１０４がＹ軸方向と平行になる第２姿勢（図１および図２中に示される姿勢）との間で回動可能である。

アーム部３２は、刃物台５１において刃物台側工具交換位置Ｋに位置決めされた第１工具ホルダ６１Ｓと工具交換する場合、第１姿勢とされる。アーム部３２は、刃物台５１において刃物台側工具交換位置Ｋに位置決めされた第２工具ホルダ６１Ｔと工具交換する場合、第２姿勢とされる。アーム部３２は、マガジン１０においてマガジン側工具交換位置Ｊに位置決めされた工具ポット１１２と工具交換する場合、第２姿勢とされる。アーム部３２は、刃物台側工具交換位置Ｋおよびマガジン側工具交換位置Ｊの各位置において、把持部３３により工具を把持しつつ、旋回およびスライド動作することによって、工具交換を行なう。

なお、アーム部３２は、同時に２つの工具を把持可能なダブルアームタイプに限られず、同時に１つの工具を把持可能なシングルアームタイプであってもよい。

続いて、マガジン１０の構造について詳細に説明する。図３は、工具ポットの搬送時のマガジンを示す前面図である。図４は、図３中のマガジンを機械後方から見た斜視図である。図５は、図３中のマガジンを機械前方から見た斜視図である。図６は、識別子の読み取り時のマガジンを示す前面図である。図７は、図６中のマガジンを機械後方から見た斜視図である。図８は、図６中のマガジンを機械前方から見た斜視図である。

なお、図３、図５、図６および図８中では、マガジン側工具交換位置Ｊに位置決めされた工具ポット１１２に工具Ｔが装着されている。また、マガジン側工具交換位置Ｊとは異なる搬送位置においては、工具ポット１１２に装着された工具のシャンク部１１８（本実施の形態では、ＣＡＰＴＯシャンク）のみが示されている。

図３から図８を参照して、複数の工具ポット１１２は、旋回中心軸１０３を中心とする円周１０５上に並んでいる。マガジン側工具交換位置Ｊは、旋回中心軸１０３から水平方向（－Ｚ軸方向）に離れた位置に配置されている。

工具ポット１１２は、工具のシャンク部１１８を受け入れ可能な形状を有する。工具ポット１１２は、Ｙ軸方向に平行な中心軸１０６を中心とする円筒形状を有する。工具ポット１１２には、中心軸１０６に沿って工具が挿入される。マガジン側工具交換位置Ｊに位置決めされた工具ポット１１２に対する工具の装着時、図１および図２中のアーム部３２が旋回中心軸１０４の軸方向に沿ってスライド動作することによって、工具は、工具ポット１１２に対して中心軸１０６に沿って挿入される。

中心軸１０６は、工具ポット１１２に保持される回転工具の回転中心軸と一致する。中心軸１０６は、円周１０５上に配置される。

図５に示されるように、工具には、識別子１１６が付随して設けられている。識別子１１６は、工具のシャンク部１１８に設けられている。

識別子１１６は、ＩＣチップからなる。識別子１１６には、識別子１１６が付された工具に関する情報が読み取り可能な状態で備わっている。一例として、識別子１１６には、工具の種類、長さもしくは直径、または、工具が用いられたワーク加工の履歴が記憶されている。なお、識別子１１６は、ＩＣチップに限られず、たとえば、バーコードまたはＱＲ（Quick Response)コードであってもよい。

マガジン１０は、読み取り装置１２１をさらに有する。読み取り装置１２１は、識別子１１６を読み取り可能である。読み取り装置１２１は、識別子１１６に記憶された情報を読み取り可能である。

読み取り装置１２１は、後述するシリンダ１２６を介して、図１および図２中の柱部材１２に取り付けられている。読み取り装置１２１は、旋回中心軸１０３よりも下方に配置されている。読み取り装置１２１は、マガジン側工具交換位置Ｊに位置決めされた工具ポット１１２の中心軸１０６よりも下方に設けられている。読み取り装置１２１は、円周１０５よりも旋回中心軸１０３を中心とする半径方向外側に配置されている。

図９は、図４中の２点鎖線ＩＸで囲まれた範囲のマガジンを示す後面図である。図１０は、図９中の工具ポットを示す断面図である。図３から図１０を参照して、マガジン１０は、第１駆動機構部１６１と、第２駆動機構部１７１とをさらに有する。

図８に示されるように、第１駆動機構部１６１は、マガジン側工具交換位置Ｊとは異なる搬送位置に配置された工具ポット１１２において、識別子１１６が、第１位置Ｐａに位置決めされ、マガジン側工具交換位置Ｊに配置された工具ポット１１２において、識別子１１６が、第１位置Ｐａから中心軸１０６の周方向にずれた第２位置Ｐｂに位置決めされるように、工具ポット１１２を中心軸１０６を中心に回転させる。

図５および図８に示されるように、第２駆動機構部１７１は、読み取り装置１２１により識別子１１６を読み取る場合に、読み取り装置１２１が、第２位置Ｐｂに位置決めされた識別子１１６と対向する第３位置Ｐｃに位置決めされ、搬送装置１１０により複数の工具ポット１１２を搬送する場合に、読み取り装置１２１が、第３位置Ｐｃよりも工具ポット１１２から退避した第４位置Ｐｄに位置決めされるように、読み取り装置１２１を移動させる。

図８に示されるように、第１位置Ｐａに位置決めされた識別子１１６は、複数の工具ポット１１２の配列方向の接線方向を向いて配置されている。マガジン１０を中心軸１０６（旋回中心軸１０３）の軸方向に見て、第１位置Ｐａに位置決めされた識別子１１６は、円周１０５と重なる位置に配置されている。第１位置Ｐａに位置決めされた識別子１１６は、中心軸１０６の周方向において、互いに隣り合う工具ポット１１２同士が対向する位相位置に配置されている。

第２位置Ｐｂに位置決めされた識別子１１６は、複数の工具ポット１１２の配列方向の接線方向よりも外周側を向いて配置されている。マガジン１０を中心軸１０６（旋回中心軸１０３）の軸方向に見て、第２位置Ｐｂに位置決めされた識別子１１６は、円周１０５よりも旋回中心軸１０３を中心とする半径方向外側に配置されている。第２位置Ｐｂに位置決めされた識別子１１６は、中心軸１０６の周方向において、互いに隣り合う工具ポット１１２同士が対向する位相位置からずれた位置に配置されている。

中心軸１０６を中心とする工具ポット１１２の回転角は、０°よりも大きく９０°未満の範囲である。より好ましくは、中心軸１０６を中心とする工具ポット１１２の回転角は、０°よりも大きく６０°未満の範囲であり、さらに好ましくは、０°よりも大きく３０°未満の範囲である。

図６および図８に示されるように、第３位置Ｐｃに位置決めされた読み取り装置１２１は、マガジン側工具交換位置Ｊに配置された工具ポット１１２において第２位置Ｐｂに位置決めされた識別子１１６と対向している。第３位置Ｐｃに位置決めされた読み取り装置１２１は、識別子１１６と隙間を設けて中心軸１０６の半径方向に対向している。

図３、図５、図６および図８に示されるように、第４位置Ｐｄに位置決めされた読み取り装置１２１と、円周１０５との間の最短距離は、第３位置Ｐｃに位置決めされた読み取り装置１２１と、円周１０５との間の最短距離よりも大きい。第４位置Ｐｄに位置決めされた読み取り装置１２１と、旋回中心軸１０３との間の最短距離は、第３位置Ｐｃに位置決めされた読み取り装置１２１と、旋回中心軸１０３との間の最短距離よりも大きい。第４位置Ｐｄに位置決めされた読み取り装置１２１と、マガジン側工具交換位置Ｊに配置された工具ポット１１２との最短距離は、第３位置Ｐｃに位置決めされた読み取り装置１２１と、マガジン側工具交換位置Ｊに配置された工具ポット１１２との最短距離よりも大きい。

第４位置Ｐｄに位置決めされた読み取り装置１２１は、第３位置Ｐｃに位置決めされた読み取り装置１２１よりも下方に位置する。

読み取り装置１２１は、第３位置Ｐｃおよび第４位置Ｐｄの間において、中心軸１０６（旋回中心軸１０３）に直交する平面内（Ｘ軸－Ｚ軸平面内）で移動する。読み取り装置１２１は、第３位置Ｐｃおよび第４位置Ｐｄの間において、直線移動する。読み取り装置１２１は、第３位置Ｐｃおよび第４位置Ｐｄの間において、中心軸１０６（旋回中心軸１０３）に直交する方向に直線移動する。

第１駆動機構部１６１および第２駆動機構部１７１の構造についてより具体的に説明する。図１０に示されるように、工具ポット１１２は、ハウジング１５７と、ポット本体部１５８と、ベアリング１５６とを有する。

ハウジング１５７は、中心軸１０６を中心とする円筒形状を有する。ポット本体部１５８は、ハウジング１５７の内周側に設けられている。ポット本体部１５８は、樹脂製である。ポット本体部１５８は、工具Ｔのシャンク部１１８が挿入される開口部を画定している。ベアリング１５６は、中心軸１０６の半径方向において、ハウジング１５７および支持プレート１１１の間に介挿されている。ハウジング１５７は、ベアリング１５６により中心軸１０６を中心に回転可能なように支持されている。

図４、図７、図９および図１０に示されるように、第１駆動機構部１６１は、弾性部材１５３と、バー１５１と、バー当接部１５２と、シリンダ１２６と、押し板１３２とを有する。

弾性部材１５３は、工具ポット１１２に対して、識別子１１６が第２位置Ｐｂから第１位置Ｐａに向かう方向の弾性力を付与している。

弾性部材１５３は、コイルバネからなる。弾性部材１５３は、支持プレート１１１を挟んで、工具に付随して設けられる識別子１１６の反対側に配置されている。弾性部材１５３は、支持プレート１１１および工具ポット１１２（ハウジング１５７）に接続されている。弾性部材１５３は、工具ポット１１２に対して、中心軸１０６の周方向に沿った方向（図９中の矢印２０１に示す方向）の弾性力を付与している。

なお、本発明における弾性部材は、コイルバネに限られず、たとえば、ガススプリングであってもよい。

バー１５１は、一方端１５１ｐおよび他方端１５１ｑを有する。バー１５１は、一方端１５１ｐおよび他方端１５１ｑの間で一方向に延びている。バー１５１は、支持プレート１１１を挟んで、工具に付随して設けられる識別子１１６の反対側に配置されている。バー１５１は、工具ポット１１２（ハウジング１５７）に接続されている。バー１５１は、中心軸１０６を挟んで弾性部材１５３の反対側の位相位置に設けられている。

バー１５１は、一方端１５１ｐが円周１０５の外周側に位置し、他方端１５１ｑが円周１０５の内周側に位置するように、円周１０５を跨いで設けられている。バー１５１の一方端１５１ｐは、工具ポット１１２（ハウジング１５７）から旋回中心軸１０３の半径方向外側に向けて突出している。バー１５１の他方端１５１ｑは、工具ポット１１２（ハウジング１５７）から旋回中心軸１０３の半径方向内側に向けて突出している。

バー当接部１５２は、ボルトからなる。バー当接部１５２は、支持プレート１１１に接続されている。バー当接部１５２は、バー１５１の他方端１５１ｑと対向して設けられている。中心軸１０６を中心とする工具ポット１１２の回転動作に伴って、バー当接部１５２およびバー１５１の他方端１５１ｑの間の距離が増減する。弾性部材１５３からの弾性力を受けた工具ポット１１２は、図９中の矢印２０１に示す方向に回転しようとする。このとき、バー１５１の他方端１５１ｑがバー当接部１５２と当接することによって、工具ポット１１２の回転が規制され、識別子１１６が第１位置Ｐａに位置決めされる。

シリンダ１２６のピストンロッド１２７は、マガジン側工具交換位置Ｊに配置された工具ポット１１２に対して進退可能に設けられている。シリンダ１２６は、識別子１１６が第１位置Ｐａから第２位置Ｐｂに向かう方向の外力を工具ポット１１２に対して付与する。

シリンダ１２６は、図１および図２中の柱部材１２に取り付けられている。シリンダ１２６は、支持プレート１１１の外周上に配置されている。押し板１３２は、シリンダ１２６のピストンロッド１２７の先端に取り付けられている。

押し板１３２は、シリンダ１２６の伸張駆動に伴って、マガジン側工具交換位置Ｊに配置された工具ポット１１２に対して近接移動する。このとき、押し板１３２が、バー１５１の一方端１５１ｐと当接しながら、工具ポット１１２を中心軸１０６を中心に図９中の矢印２０２に示す方向に押す。シリンダ１２６からの外力を受けた工具ポット１１２が、中心軸１０６を中心に図９中の矢印２０２に示す方向に回転することによって、識別子１１６が第１位置Ｐａから第２位置Ｐｂに移動する。

押し板１３２は、シリンダ１２６の短縮駆動に伴って、マガジン側工具交換位置Ｊに配置された工具ポット１１２から退避する。このとき、押し板１３２から工具ポット１１２への外力の付与が解消される。弾性部材１５３からの弾性力を受けた工具ポット１１２が、中心軸１０６を中心に図９中の矢印２０１に示す方向に回転することによって、識別子１１６が第２位置Ｐｂから第１位置Ｐａに移動する。

図３、図５、図６および図８に示されるように、第２駆動機構部１７１は、シリンダ１２６と、取り付け板１３３とを有する。

シリンダ１２６は、読み取り装置１２１を第３位置Ｐｃおよび第４位置Ｐｄの間で移動させる。読み取り装置１２１は、取り付け板１３３を介して、シリンダ１２６（押し板１３２）に取り付けられている。

読み取り装置１２１は、シリンダ１２６の伸張駆動に伴って、マガジン側工具交換位置Ｊに配置された工具ポット１１２に対して近接移動する。これにより、読み取り装置１２１は、第４位置Ｐｄから第３位置Ｐｃに移動する。読み取り装置１２１は、シリンダ１２６の短縮駆動に伴って、マガジン側工具交換位置Ｊに配置された工具ポット１１２から退避する。これにより、読み取り装置１２１は、第３位置Ｐｃから第４位置Ｐｄに移動する。

本実施の形態では、第１駆動機構部１６１および第２駆動機構部１７１が、シリンダ１２６を共有している。なお、本発明における第１駆動機構部および第２駆動機構部は、別々のシリンダを有してもよい。

続いて、マガジン１０および自動工具交換装置３１の間における工具交換の流れについて説明する。図１１は、マガジンおよび自動工具交換装置の間における工具交換の流れを示すフローチャートである。図１２および図１３は、マガジンおよび自動工具交換装置の間における工具交換時のマガジンおよび自動工具交換装置を示す斜視図である。

図１１および図１２を参照して、マガジン１０において工具ポット１１２を搬送する（Ｓ１０１）。本ステップにより、後のワーク加工で必要となる工具Ｔが挿入された工具ポット１１２を、マガジン側工具交換位置Ｊに配置する。

工具ポット１１２の搬送時、読み取り装置１２１は、第４位置Ｐｄに位置決めされている。Ｚ軸方向においてマガジン側工具交換位置Ｊと隣り合う位置には、自動工具交換装置３１（アーム部３２）が待機している。アーム部３２における一方の把持部３３には、工具ｔが把持されている。

図１１および図１３を参照して、次に、シリンダ１２６を伸張駆動する（Ｓ１０２）。本ステップにより、マガジン側工具交換位置Ｊにおいて、工具ポット１１２に挿入された工具Ｔに付随する識別子１１６を第１位置Ｐａから第２位置Ｐｂに移動させる。このとき、マガジン側工具交換位置Ｊと異なる搬送位置では、識別子１１６が第１位置Ｐａに位置決めされたままである。また、読み取り装置１２１を第４位置Ｐｄから第３位置Ｐｃに移動させる。これにより、読み取り装置１２１を識別子１１６に対して対向配置する。次に、読み取り装置１２１により識別子１１６を読み取る（Ｓ１０３）。

図１１および図１２を参照して、次に、シリンダ１２６を短縮駆動する（Ｓ１０４）。本ステップにより、マガジン側工具交換位置Ｊにおいて、工具ポット１１２に挿入された工具Ｔに付随する識別子１１６を第２位置Ｐｂから第１位置Ｐａに移動させる。また、読み取り装置１２１を第３位置Ｐｃから第４位置Ｐｄに移動させる。これにより、読み取り装置１２１を工具ポット１１２から退避させる。

図１１を参照して、次に、自動工具交換装置３１を待機位置から刃物台側工具交換位置Ｋに向けて移動させる（Ｓ１０５）。本ステップにより、アーム部３２における他方の把持部３３によって、工具ポット１１２に挿入された工具Ｔを把持する。

次に、マガジン１０および自動工具交換装置３１の間で工具Ｔおよび工具ｔを交換する（Ｓ１０６）。本ステップにおいては、アーム部３２の旋回動作およびスライド動作により、アーム部３２における他方の把持部３３により把持される工具Ｔを工具ポット１１２から抜き取り、替わりに、アーム部３２における一方の把持部３３される工具ｔを工具ポット１１２に挿入する。

次に、自動工具交換装置３１を刃物台側工具交換位置Ｋから待機位置に向けて移動させる（Ｓ１０７）。本ステップにより、自動工具交換装置３１（アーム部３２）をマガジン１０から退避させる。

次に、シリンダ１２６を伸張駆動する（Ｓ１０８）。次に、読み取り装置１２１により識別子１１６を読み取る（Ｓ１０９）。次に、シリンダ１２６を短縮駆動する（Ｓ１１０）。これらのステップにより、先と同様に、マガジン側工具交換位置Ｊにおいて、新たに工具ポット１１２に挿入された工具ｔに付随する識別子１１６の読み取りを行なう。

以上のステップにより、マガジン１０および自動工具交換装置３１の間における工具交換が完了する。

ＣＡＰＴＯまたはＨＳＫ等の各種の工具ホルダにおいては、識別子１１６が設けられる位相位置が、規格により定められている。マガジン側工具交換位置Ｊにおいて第１位置Ｐａに配置された識別子１１６の向きは、この規格に準じている。

本実施の形態では、マガジン側工具交換位置Ｊに配置された工具ポット１１２において、識別子１１６が、第１位置Ｐａから中心軸１０６の周方向にずれた第２位置Ｐｂに位置決めされるとともに、読み取り装置１２１が、第２位置Ｐｂに位置決めされた識別子１１６と対向する第３位置Ｐｃに位置決めされることによって、読み取り装置１２１により識別子１１６を読み取ることができる。また、搬送装置１１０により複数の工具ポット１１２を搬送する場合に、読み取り装置１２１が、第３位置Ｐｃよりも工具ポット１１２から退避した第４位置Ｐｄに位置決めされることによって、読み取り装置１２１が工具ポット１１２と干渉することを防止できる。

なお、読み取り装置１２１による第１位置Ｐａに配置された識別子１１６の読み取りを可能とするため、マガジン側工具交換位置Ｊにおいて識別子１１６が旋回中心軸１０３の外周側を向くように、マガジン１０の全体を傾けるという考えもある。しかしながら、この場合、マガジン１０を含めた工作機械１００の全高が高くなったり、自動工具交換装置３１のアーム部３２と、マガジン１０との間に干渉が生じたりする懸念が生じる。また、互いに隣り合う工具ポット１１２同士が対向する位相位置に配置された識別子１１６に対して、読み取り装置１２１を進入させるという考えもある。しかしながら、この場合、工具ポット１１２間のピッチが大きくなり、マガジン１０が大型になってしまう。

本実施の形態では、第１駆動機構部１６１および第２駆動機構部１７１が、シリンダ１２６を共有している。このような構成により、マガジン１０の部品点数を減らして、製造コストを削減することができる。

また、マガジン１０および自動工具交換装置３１の間における工具交換時（Ｓ１０６）、識別子１１６が第１位置Ｐａに位置決めされている。このような構成により、マガジン１０および自動工具交換装置３１の間において、工具交換時の工具の向きを共通にすることができる。

また、マガジン１０および自動工具交換装置３１の間における工具交換時（Ｓ１０６）、読み取り装置１２１が第４位置Ｐｄに位置決めされている。このような構成により、マガジン１０および自動工具交換装置３１の間における工具交換時に、読み取り装置１２１が自動工具交換装置３１と干渉することを防止できる。

図１３に示されるように、取り付け板１３３には、切り欠き部１３４が設けられている。自動工具交換装置３１のアーム部３２が待機位置に位置決めされ、読み取り装置１２１が第３位置Ｐｃに位置決めされている場合に、アーム部３２における把持部３３は、切り欠き部１３４に配置されている。

このような構成により、自動工具交換装置３１の待機位置を刃物台側工具交換位置Ｋのより近傍に設定しつつ、マガジン１０および自動工具交換装置３１の相互に干渉が生じることを防止できる。

以上に説明した、この発明の実施の形態におけるマガジン１０および工作機械１００の構造についてまとめると、本実施の形態におけるマガジン１０は、工具が所定軸としての中心軸１０６に沿って挿入され、工具を着脱可能に保持する複数の工具保持部としての工具ポット１１２を有し、複数の工具ポット１１２を搬送する搬送装置１１０と、所定の搬送位置としてのマガジン側工具交換位置Ｊに搬送された工具ポット１１２において、工具に付随する識別子１１６を読み取るための読み取り装置１２１と、マガジン側工具交換位置Ｊとは異なる搬送位置に配置された工具ポット１１２において、識別子１１６が、第１位置Ｐａに位置決めされ、マガジン側工具交換位置Ｊに配置された工具ポット１１２において、識別子１１６が、第１位置Ｐａから中心軸１０６の周方向にずれた第２位置Ｐｂに位置決めされるように、工具ポット１１２を中心軸１０６を中心に回転させる第１駆動機構部１６１と、読み取り装置１２１により識別子１１６を読み取る場合に、読み取り装置１２１が、第２位置Ｐｂに位置決めされた識別子１１６と対向する第３位置Ｐｃに位置決めされ、搬送装置１１０により複数の工具ポット１１２を搬送する場合に、読み取り装置１２１が、第３位置Ｐｃよりも工具ポット１１２から退避した第４位置Ｐｄに位置決めされるように、読み取り装置１２１を移動させる第２駆動機構部１７１とを備える。

また、本実施の形態における工作機械１００は、マガジン１０と、マガジン１０に対して工具を搬出入する自動工具交換装置３１とを備える。マガジン側工具交換位置Ｊは、マガジン１０が自動工具交換装置３１と工具を交換する位置に対応している。

なお、本発明における所定の搬送位置は、マガジン側工具交換位置Ｊ以外の工具ポット１１２の搬送位置であってもよい。この場合、読み取り装置１２１による識別子１１６の読み取りは、マガジン１０および自動工具交換装置３１の間における工具交換と異なる位置で行なわれる。

また、本発明は、刃物台に装着される工具を格納するマガジンに限られず、マシニングセンタまたは複合加工機等の工具主軸に装着される工具を格納するマガジンにも適用可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、工作機械のマガジンに適用される。

１０ マガジン、１１ ベッド、１２，１３ 柱部材、１４ 支持フレーム、２１ 主軸台、３１ 自動工具交換装置、３２ アーム部、３３ 把持部、５１ 刃物台、５２ タレット、５６ 刃物台ベース、５７ サドル、６１ 工具ホルダ、６１Ｓ 第１工具ホルダ、６１Ｔ 第２工具ホルダ、１００ 工作機械、１０１ 回転中心軸、１０２，１０３，１０４ 旋回中心軸、１０５ 円周、１０６，２１０，２１１ 中心軸、１１０ 搬送装置、１１１ 支持プレート、１１２ 工具ポット、１１３ モータ、１１６ 識別子、１１８ シャンク部、１２１ 読み取り装置、１２６ シリンダ、１２７ ピストンロッド、１３２ 押し板、１３３ 取り付け板、１３４ 切り欠き部、１４１ アンクランプシリンダ、１５１ バー、１５１ｐ 一方端、１５１ｑ 他方端、１５２ バー当接部、１５３ 弾性部材、１５６ ベアリング、１５７ ハウジング、１５８ ポット本体部、１６１ 第１駆動機構部、１７１ 第２駆動機構部、Ｊ マガジン側工具交換位置，Ｋ 刃物台側工具交換位置、Ｐａ 第１位置、Ｐｂ 第２位置、Ｐｃ 第３位置、Ｐｄ 第４位置、Ｔ，ｔ 工具、Ｗ ワーク加工位置。

Claims (8)

1. 工具が所定軸に沿って挿入され、前記工具を着脱可能に保持する複数の工具保持部を有し、複数の前記工具保持部を搬送する搬送装置と、
   所定の搬送位置に搬送された前記工具保持部において、前記工具に付随する識別子を読み取るための読み取り装置と、
   前記所定の搬送位置とは異なる搬送位置に配置された前記工具保持部において、前記識別子が、第１位置に位置決めされ、前記所定の搬送位置に配置された前記工具保持部において、前記識別子が、前記第１位置から前記所定軸の周方向にずれた第２位置に位置決めされるように、前記工具保持部を前記所定軸を中心に回転させる第１駆動機構部と、
   前記読み取り装置により前記識別子を読み取る場合に、前記読み取り装置が、前記第２位置に位置決めされた前記識別子と対向する第３位置に位置決めされ、前記搬送装置により複数の前記工具保持部を搬送する場合に、前記読み取り装置が、前記第３位置よりも前記工具保持部から退避した第４位置に位置決めされるように、前記読み取り装置を移動させる第２駆動機構部とを備える、マガジン。
2. 前記第１駆動機構部は、
   前記工具保持部に対して、前記識別子が前記第２位置から前記第１位置に向かう方向の弾性力を付与する弾性部材と、
   前記所定の搬送位置に配置された前記工具保持部に対して進退可能に設けられ、前記識別子が前記第１位置から前記第２位置に向かう方向の外力を前記工具保持部に対して付与するシリンダとを有する、請求項１に記載のマガジン。
3. 前記第２駆動機構部は、
   前記読み取り装置を前記第３位置および前記第４位置の間で移動させるシリンダを有する、請求項１または２に記載のマガジン。
4. 前記第１駆動機構部および前記第２駆動機構部は、
   前記所定の搬送位置に配置された前記工具保持部に対して進退可能に設けられ、前記識別子が前記第１位置から前記第２位置に向かう方向の外力を前記工具保持部に対して付与し、かつ、前記読み取り装置を前記第３位置および前記第４位置の間で移動させるシリンダを共有する、請求項１に記載のマガジン。
5. 複数の前記工具保持部は、周方向に配列され、
   前記第１位置に位置決めされた前記識別子は、複数の前記工具保持部の配列方向の接線方向を向いて配置され、
   前記第２位置に位置決めされた前記識別子は、複数の前記工具保持部の配列方向の接線方向よりも外周側を向いて配置される、請求項１から４のいずれか１項に記載のマガジン。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のマガジンと、
   前記マガジンに対して工具を搬出入する自動工具交換装置とを備え、
   前記所定の搬送位置は、前記マガジンが前記自動工具交換装置と工具を交換する工具交換位置に対応する、工作機械。
7. 前記マガジンおよび前記自動工具交換装置の間における工具交換時、前記識別子は、前記第１位置に位置決めされる、請求項６に記載の工作機械。
8. 前記マガジンおよび前記自動工具交換装置の間における工具交換時、前記読み取り装置は、前記第４位置に位置決めされる、請求項６または７に記載の工作機械。

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