JP3022522B2 - 工作機械のツールマガジン装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願は、工作機械のツールマ
ガジン装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のツールマガジン装置として本出願
人により特願平５−５４８３４で提出されたものがあ
り、これは、無端状の案内溝は水平案内面と垂直案内面
とを備え、また、ツールポットのポット本体上面に取付
けられた一対の支持ロッドに、案内溝の水平案内面に載
置案内される頭部材と、隣合うツールポット間で当接す
る当接部材とを固定し、さらに、一対の支持ロッドには
案内溝の垂直案内面に案内されるガイドローラ（ベアリ
ング）と、送り機構のスプロケットと係合する係合ロー
ラとを回転自在に支持してツールポットの案内部材を構
成し、案内溝に案内部材を介して多数のツールポットを
移動自在に支持し、隣合うツールポットを互いに当接さ
せた状態でころがり移送させるようになっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構成の
ツールマガジン装置では、案内溝に対してツールポット
がころがり案内されるように構成されているので、各ツ
ールポットにおいてガイドローラを回転自在に設ける必
要であり、コスト高となってしまう問題があった。さら
に、上記ツールマガジン装置では、各ツールポットの案
内部材は、夫々別部材である頭部材，ガイドローラ，当
接部材及び係合ローラを備えて構成されていたので、部
品点数が多くコスト高となってしまう問題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本願の請求項１では、無端状の案内溝に多数のツー
ルポットを移動自在に支持し、ツールポットを案内溝に
沿って送る送り機構を備えて成る工作機械のツールマガ
ジン装置において、前記案内溝には、水平案内面と垂直
案内面とを備え、各ツールポットの上面には、一対の案
内部材を固定的に設け、これらの案内部材には、水平案
内面に案内される頭部と、垂直案内面に案内されるガイ
ド部と、別の案内部材の当接部に当接する当接部を備え
ていることを特徴とし、請求項２では、各案内部材に送
り機構に係合可能な係合部を備えていることを特徴と
し、請求項３では、前記案内部材は、頭部とガイド部と
当接部と係合部が一体形成されていることを特徴とし、
請求項４では、前記案内部材と、案内部材を案内する案
内溝とのうち少なくとも一方の部材に、案内部材を案内
溝に沿ってすべり送り可能とする表面皮膜を形成したこ
とを特徴とし、請求項５では、前記表面皮膜を、微粒子
を混在した無電解ニッケル皮膜としたことを特徴とし、
請求項６では、前記表面皮膜を、テフロンコーティング
としたことを特徴としている。

【０００５】請求項１では、案内溝に水平案内面と垂直
案内面とを備え、各ツールポットの上面に一対の案内部
材を固定的に設け、これらの案内部材に、水平案内面に
案内される頭部と、垂直案内面に案内されるガイド部
と、別の案内部材の当接部と当接する当接部を備えてい
るので、各ツールポットにガイドローラを回転自在に設
ける必要がなくなり、案内部材を固定的に設けることで
済み、コストダウンできる。請求項２では、各案内部材
に送り機構に係合可能な係合部を備えているので、送り
機構によりツールポットを送ることができる。請求項３
では、前記案内部材のガイド部と当接部と係合部を一体
形成しているので、部品点数を少なくできてコストを低
減できる。請求項４では、案内部材と案内溝の少なくと
も一方の部材に、案内部材を案内溝に沿ってすべり送り
可能とする表面皮膜を形成しているので、案内溝の水平
案内面に案内部材の頭部が載置案内され、案内溝の垂直
案内面に案内部材のガイド部が滑り案内され、案内溝に
沿ってツールポットがすべり送りされる。

【０００６】

【発明の実施の形態】次に、本願のツールマガジン装置
を縦型マシニングセンタ１に適用した一実施例について
説明する。図１，２において、マシニングセンタ１の本
体機枠１ａには、コラム３が前後左右に移動自在に設け
られている。このコラム３には上下（主軸軸線方向）摺
動自在に主軸ヘッド５が設けられている。この主軸ヘッ
ド５に下向きに配設された主軸の近傍には、交換装置６
が設けられている。また、コラム３の側方には多数のツ
ールポット６１及びアイドラー６２が吊りさげられたツ
ールマガジン装置７が配設されている。そして、ツール
マガジン装置７が次工具Ｔを収納したツールポット６１
を割り出し、主軸ヘッド５が所定の工具交換位置まで上
昇した状態で、その次工具Ｔを交換装置Ｑが主軸に装着
された前工具Ｔと交換するようになっている。尚、交換
装置６としては任意のものを利用でき、例えば、二組の
交換腕を１８０度旋回自在に備えたダブルアームスイン
グ方式のもの（詳しくは、特開昭６３−５２９４５号公
報参照）を使用できる。

【０００７】次に、図３〜図７においてツールマガジン
装置７について説明するが、このツールマガジン装置７
は特願平５−５４８３４号で提出したツールマガジン装
置と基本構成を略同じとする。図３，５に示すように、
コラム３側面には、支持板５７及びブラケット５８を介
してマガジン本体５９の基端が固定されている。このマ
ガジン本体５９には後述の送り機構５５とポット取出機
構５６が固定されている。また、図４に示すように、マ
ガジン本体５９の下面周縁部には非円形の第１案内溝６
０が形成されている。この第１案内溝６０は、後述の切
欠部９７を除いて連続して設けられ、切欠部９７のスラ
イダ９６に設けた第２案内溝９８に接続されて、全体と
して無端状の案内溝６０Ａを形成している。これらの第
１，第２案内溝６０，８９は夫々、図１０に示すよう
に、水平案内面１０８と垂直案内面１０９とを備えてい
る。案内溝６０Ａには、後述の多数（図面上１６本）の
ツールポット６１及びアイドラー６２が交互に移動自在
に支持され、隣合うツールポット６１とアイドラー６２
とが当接した状態で送り移送されるようになっている。

【０００８】次に、図８，９，１０においてツールポッ
ト６１及びアイドラー６２について説明する。ツールポ
ット６１のポット本体６１ａには、工具Ｔのテーパシャ
ンク６４を挿入するテーパ孔６５と、工具Ｔのプルスタ
ッド６６を保持するボール６７及びバネ６８とが設けら
れている。また、ツールポット６１のポット本体６１ａ
の上面には、一対の案内部材７０，７０が螺子７１によ
り立設されている。この案内部材７０は、円形の頭部７
２，ガイド部７３，当接部７４及び係合部７５が一体形
成されて構成され、本実施例では、この案内部材７０表
面には、種々の酸化物，炭化物および金属等の微粒子
（ＢＮ，ＳｉＣ，Ａｌ₂Ｏ₃等）を混在した無電解ニッケ
ル皮膜を形成してある。このように粒子を混在した無電
解ニッケル皮膜を形成すると、案内部材７０は耐摩耗
性，摺動性が向上され、例えば、ＢＮ無電解ニッケル皮
膜を形成した場合には、ＨＶ４５０〜５００の硬度を有
し、動摩擦係数が０．０５以下となる。

【０００９】ツールポット６１の案内部材７０の頭部７
２は案内溝６０Ａの水平案内面１０８に載置され、ツー
ルポット６１を案内溝６０Ａに懸吊支持し、案内部材７
０のガイド部７３は案内溝６０Ａの垂直案内面１０９に
係合してツールポット６１をすべり移動自在に案内す
る。また、上記案内部材７０は単品でアイドラー６２を
構成している。そして、すべてのツールポット６１及び
アイドラー６２を案内溝６０Ａに支持した状態で、ツー
ルポット６１とアイドラー６２は互いの当接部７４，７
４どうしが当接し、隣合うツールポット６１のピッチ間
隔Ｓは、ツールポット６１に収納される工具Ｔがポット
本体６１ａ径より大きな大径工具ＬＴ（例えば工具径75
mm）であっても使用できる間隔となっている。また、係
合部７５は後述の送り機構５５のスプロケット８７に係
合される。

【００１０】次に、送り機構５５について説明すると、
図６に示すように、マガジン本体５９のボス部８４には
ベアリング８５を介して回転軸８６が回転自在に支持さ
れている。この回転軸８６の下端には、前記ツールポッ
ト６１及びアイドラー６２の係合部に係合するスプロケ
ット８７が固定されている。回転軸８６の上端には減速
機８８を介して正逆回転可能な割出モータ８９の駆動軸
９０が連結されている。従って、割出モータ８９の駆動
によりスプロケット８７に係合するツールポット６１及
びアイドラー６２が駆動され、隣合うツールポット６１
及びアイドラー６２の当接部７４が互いに当接した状態
で順次押し出されて案内溝６０Ａに沿って送られ、所望
の工具Ｔを備えたツールポット６１が割出位置Ｐに割り
出されるようになっている。

【００１１】次に、ポット取出機構５６について説明す
ると、図７に示すように、ポット取出機構５６のフレー
ム９２はマガジン本体５９に固定されている。このフレ
ーム９２には、主軸４側外方向に向けて開口する空間９
４が形成されている。この空間９４内で２本のガイドロ
ッド９５がマガジン本体５９の外側向かって突出するよ
うに水平に固定されている。これらのガイドロッド９５
には、スライダ９６が割出位置Ｐと交換位置Ｑとの間で
摺動自在に支持されている。このスライダ９６の下部は
マガジン本体５９の下面に設けた切欠部９７に位置され
ている。そして、スライダ９６の下部には第１案内溝６
０と同一断面形状の前述の第２案内溝９８が形成され、
この第２案内溝９８は、割出位置Ｐにおいてツールポッ
ト６１を第１案内溝６０から受け取るように第１案内溝
６０に接続されている。フレーム９２の上面には取出モ
ータ１０１が設置され、この取出モータ１０１の出力軸
１０２には旋回アーム１０３が取り付けられている。こ
の旋回アーム１０３の先端にはローラ１０４が回転自在
に支持され、このローラ１０４はスライダ９６上面に形
成した長溝１０５に嵌合している。従って、取出モータ
１０１の駆動により旋回アーム１０３が旋回して、ロー
ラ１０４と長溝１０５との係合でスライダ９６が割出位
置Ｐと交換位置Ｑとの間で移動するようになっている。

【００１２】次に、上記構成のマシニングセンタ１にお
けるツールマガジン装置７の作用について説明する。マ
シニングセンタ１の加工に先立ち、各ツールポット６１
には所定の工具Ｔが収納される。主軸工具Ｔで加工中
に、ツールマガジン装置７では、次工具Ｔの割出作業が
行われ、ここでは、割出モータ８９によりスプロケット
８７が回転駆動され、ツールポット６１とアイドラー６
２は、隣合うツールポット６１とアイドラー６２の案内
部材７０の当接部７４が互いに当接する状態で案内溝６
０Ａに沿って送られ、次に使用される次工具Ｔを収納し
たツールポット６１を所定の割出位置Ｐに割り出す。こ
のとき、ツールポット６１とアイドラー６２の案内部材
７０の頭部７２は案内溝６０Ａの水平案内面１０８によ
って滑らかにすべり案内され、また、案内部材７０のガ
イド部７３は案内溝６０Ａの垂直案内面１０９によって
滑らかにすべり案内される。

【００１３】次に、制御装置からの工具交換指令によっ
て取出モータ１０１が駆動され、スライダ９６が前進さ
れ、割出位置Ｐに位置するツールポット６１が交換位置
Ｑに取り出される。そして、これと同時に、主軸ヘッド
５がコラム３に対して工具交換位置まで上昇して、この
位置で、交換装置６により主軸４に装着された前工具Ｔ
と交換位置Ｑのツールポット６１に装着された次工具Ｔ
とが交換される。工具交換動作が終了すると、スライダ
９６が後退され、交換位置Ｑのツールポット６１が割出
位置Ｐに戻される。その後、ツールマガジン装置７は再
び次工具Ｔの割出作業を行い、次の工具交換に備える。

【００１４】以上のように上記実施例では、ツールポッ
ト６１とアイドラー６２とを交互に案内溝６０Ａに移動
自在に支持し、隣合うツールポット６１とアイドラー６
２の案内部材７０の当接部７４が互いに当接した状態で
送られるように構成したので、従来のツールマガジン装
置７の基本構成を変更することなく、隣合うツールポッ
ト６１，６１間のピッチ間隔Ｓを大きく設定でき、ポッ
ト本体６１ａ径より大きな工具径を有する工具Ｔを使用
することができる。また、上記実施例では、案内部材７
０の表面に、粒子を混在した無電解ニッケル皮膜を形成
して、案内溝６０Ａに対してツールポット６１を滑らか
にすべり送りするようにしたので、従来のように、各ツ
ールポット６１に案内溝６０Ａを転動するガイドローラ
を設ける必要がなくコストダウンとなる。さらに、上記
実施例では、案内部材７０は、頭部７２，ガイド部７
３，当接部７４及び係合部７５を一体形成して構成され
ているので、従来に比べて部品点数が少なくなりコスト
ダウンとなる。

【００１５】尚、上記実施例では、案内部材７０の表面
皮膜として、粒子を混在した無電解ニッケル皮膜を使用
したが、これに限定されることなく、動摩擦係数が０．
１５以下となるものでなら何でもよく、例えば、テフロ
ンコーティングで構成してあってもよい。また、上記実
施例では、ツールマガジン装置７は移動自在なコラム３
に設置されているが、固定型のコラムに設置してあって
もよい。また、ツールマガジン装置７を横型マシニング
センタやボーリングマシン等の工作機械に設置してあっ
てもよく、あるいは、ツールマガジン装置７を工作機械
の本体機枠から分離して別置型にしてあってもよく、本
願は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣
旨を逸脱しない範囲で各部の形状並びに構成を適宜変更
してもよい。

【００１６】

【発明の効果】以上のように本願の請求項１では、案内
溝に水平案内面と垂直案内面とを備え、各ツールポット
の上面に一対の案内部材を固定的に設け、これらの案内
部材に、水平案内面に案内される頭部と、垂直案内面に
案内されるガイド部と、別の案内部材の当接部と当接す
る当接部を備え、案内溝に沿ってツールポットの案内部
材が滑り移動自在に支持されているので、各ツールポッ
トにガイドローラを回転自在に設ける必要がなくなり、
転がり移動のためのベアリングが必要なく、案内部材を
固定的に設けることで済むので、製作コストを押えるこ
とができる。また、各案内部材に送り機構と係合可能な
係合部を備え、案内部材の頭部とガイド部と当接部と係
合部を一体形成しているので、部品点数を少なくできて
コストダウンとなる。また、案内部材と案内溝の少なく
とも一方の部材に、案内部材を案内溝に沿ってすべり送
り可能とする表面皮膜を形成しているので、案内溝の水
平案内面に案内部材の頭部が載置案内され、案内溝の垂
直案内面に案内部材のガイド部が滑り案内され、案内溝
に沿ってツールポットを円滑にすべり送りできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】マシニングセンタの平面図である。

【図２】図１の側面図である。

【図３】ツールマガジン装置の平面図である。

【図４】図３の裏面図である。

【図５】図３のV−V線断面図である。

【図６】図３のVI−VI線断面図である。

【図７】図３のVII−VII線断面図である。

【図８】一部を断面としたツールポット及びアイドラー
の側面図である。

【図９】図８のIX視図である。

【図１０】図８のX−X線断面図である。

【符号の説明】

７ ツールマガジン装置、 ５５ 送り機構、 ５９
マガジン本体、６０Ａ 案内溝、 ６１ ツールポッ
ト、 ６２ アイドラー、７０ 案内部材、 ７２ 頭
部、 ７３ ガイド部、 ７４ 当接部 １０８ 水平案内面、 １０９ 垂直案内面

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無端状の案内溝に多数のツールポットを
   移動自在に支持し、ツールポットを案内溝に沿って送る
   送り機構を備えて成る工作機械のツールマガジン装置に
   おいて、前記案内溝には、水平案内面と垂直案内面とを
   備え、各ツールポットの上面には、一対の案内部材を固
   定的に設け、これらの案内部材には、水平案内面に案内
   される頭部と、垂直案内面に案内されるガイド部と、別
   の案内部材の当接部と当接する当接部を備えていること
   を特徴とする工作機械のツールマガジン装置。
2. 【請求項２】請求項１において、各案内部材に、送り機
   構に係合可能な係合部を備えていることを特徴とする工
   作機械のツールマガジン装置。
3. 【請求項３】請求項２において、前記案内部材は、頭部
   とガイド部と当接部と係合部が一体形成されていること
   を特徴とする工作機械のツールマガジン装置。
4. 【請求項４】請求項１において、案内部材と、案内部材
   を案内する案内溝とのうち少なくとも一方の部材に、案
   内部材を案内溝に沿ってすべり送り可能とする表面皮膜
   を形成したことを特徴とする工作機械のツールマガジン
   装置。
5. 【請求項５】 前記表面皮膜を、微粒子を混在した無電
   解ニッケル皮膜としたことを特徴とする請求項４記載の
   工作機械のツールマガジン装置。
6. 【請求項６】 前記表面皮膜を、テフロンコーティング
   としたことを特徴とする請求項４記載の工作機械のツー
   ルマガジン装置。