JP3433463B2 - 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】

【産業上の利用分野】本発明は、マシニングセンタ等の
工作機械に装備される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、この種のツールマガジン装置とし
て、マガジン本体に円形の案内溝を形成し、その案内溝
に複数のツールポットを吊り下げ、各ツールポットをス
プロケットで等間隔位置に規制し、スプロケットを旋回
してツールポットを交換位置に割り出す技術が知られて
いる（例えば、特開昭６３−５２９４５号公報）。ま
た、チェーンに多数のツールポットを等間隔で固定し、
チェーンを軌道に沿って周回し、ツールポットを交換位
置に割り出す技術も公知である（例えば、特開昭６０−
２６３６３７号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前者の従来
装置によると、工具の収納本数を増やす場合に、案内溝
やスプロケットの直径が大きくなって、装置の設置スペ
ースが拡大し、ツールマガジン装置をコラムの側方に設
置する時には機械幅が大きくなり、工作機械側の設置場
所が制限される問題があった。

【０００４】後者の従来装置によると、チェーンを直進
案内する軌道やツールポットの倒れを防止する部材を設
ける必要があって装置が複雑化し、しかも、チェーンの
張力調整等の保守作業が大変面倒であった。また、ツー
ルポットをチェーンの周回軌跡から取り出すことができ
ないため、交換位置が制約されるばかりでなく、チェー
ンの設置場所によっては割出位置で工具の向きを変更す
るための中間機構をツールマガジン装置と交換装置との
間に設ける必要があった。

【０００５】そこで、本発明の課題は、小さなスペース
でより多くの工具を収納でき、装置の設置場所の自由度
を向上できるツールマガジン装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明のツールマガジン装置は、無端状の案内溝
を備えたマガジン本体と、案内溝に互いに当接する状態
で移動自在に支持された複数のツールポットと、ツール
ポットを案内溝に沿って送る送り機構とからなり、ツー
ルポットに工具のテーパシャンクが挿入されるテーパ孔
を設け、マガジン本体に案内溝をテーパ孔の軸線方向で
ツールポットに向いて開口するように設け、ツールポッ
トに案内溝の内側に嵌合する頭部と、案内溝の外側でマ
ガジン本体に摺接する当接部とをテーパ孔の軸線方向に
配設し、頭部によりツールポットを案内溝に支持し、当
接部によりツールポットの揺動を規制したことを特徴と
する。

【０００７】好ましくは、案内溝がマガジン本体の周縁
部に、ツールポットの搬送経路が非円形の無端状となる
ように設けられる。ツールポットはポット取出機構によ
り案内溝に整合する位置とそこから離れた工具交換位置
との間で移動される。また、ツールポットは規制手段に
より回転規制された状態で、送り機構によって案内溝に
沿って送られる。案内溝の一部に湾曲部を設け、ツール
ポットの搬送経路を立体的に形成してもよい。案内溝の
一部にツールポットの向きを変更する捩れ部を設けても
よい。送り機構には一部のツールポットに係合する正逆
転可能なスプロケットが設けられる。ツールポットには
スプロケットに係合する係合部がテーパ孔の軸線方向に
おいて当接部より案内溝の外側に位置するように設けら
れる。

【０００８】

【作用】本発明のツールマガジン装置によれば、複数の
ツールポットが案内溝に隙間なく支持されるので、限ら
れたスペースのマガジン本体により多くの工具が収納さ
れる。また、ツールポットが当接状態で送られるため、
ツールポット相互の間隔を決める部材等が不要になり、
送り機構が簡単に構成される。しかも、案内溝の配設形
状を長円形状等に任意に変更できるので、工作機械の余
裕空間を利用するなど、装置の設置場所の自由度が向上
する。

【０００９】特に、案内溝をマガジン本体の周縁部に、
ツールポットの搬送経路が非円形の無端状となるように
配設した場合は、工作機械の幅狭空間を利用して装置を
コンパクトに設置できるという利点がある。また、ポッ
ト取出機構を設けることにより、割出位置から交換位置
を切り離し、その交換位置のツールポットと主軸との間
で交換装置が中間機構を介さずに工具を直接的に受け渡
しできる。ツールポットを回転規制する規制手段を設け
た場合には、工具の向きが搬送途中で変わるおそれがな
くなり、交換ミスが未然に防止される。

【００１０】さらに、案内溝の一部に湾曲部を設けるこ
とにより、搬送経路を立体的に形成して、工作機械側の
スペースを有効利用できる。案内溝の一部に捩れ部を設
けた場合には、工具が交換装置を指向するようツールポ
ットの向きを自由自在に変更することが可能になる。送
り機構に正逆転可能なスプロケットを設けた場合は、そ
の回転数及び回転方向を制御することにより、所要のツ
ールポットが最短経路を経て割出位置まで迅速に搬送さ
れかつ正確に割り出される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を縦型マシニングセンタに具体
化した一実施例を図面に基づいて説明する。図１及び図
２において、１はマシニングセンタの本体機枠、２は本
体機枠１に前後左右に移動自在に設置されたコラム、３
はコラム２に昇降自在に支持された主軸ヘッド、４は主
軸ヘッド３に下向きに設けられた主軸である。５は主軸
４の近傍に配設された交換装置、６はコラム２の側方に
設置されたツールマガジン装置、７はツールマガジン装
置６に吊り下げられたツールポット、８はツールポット
７に着脱自在に挿着された工具である。

【００１２】そして、ツールマガジン装置６が次工具８
を収納したツールポット７を割り出し、主軸ヘッド３が
所定の工具交換高さ位置に上昇した状態で、その次工具
８を交換装置５が主軸４の前工具（図示省略）と交換す
るようになっている。なお、交換装置５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゜旋回
自在に備えたダブルアームスイング式のもの（詳しく
は、前掲特開昭６３−５２９４５号公報参照）を使用で
きる。

【００１３】図３〜図６に示すように、ツールマガジン
装置６のマガジン本体１０はコラム２側方の幅狭空間に
水平に配置されていて、その基端はコラム２に突設した
支持腕１１にブラケット１２を介して固定されている。
マガジン本体１０の周縁部下面には足跡形をした非円形
の案内溝１３が無端状に設けられ、この案内溝１３に多
数のツールポット７が互いに当接する状態で移動自在に
支持されている。

【００１４】マガジン本体１０の先端部にはツールポッ
ト７を案内溝１３に沿って送る送り機構１４が設置さ
れ、ここには一部のツールポット７に係合する正逆転可
能なスプロケット１５が設けられている。送り機構１４
の近傍にはポット取出機構１６が配設されていて、これ
によりツールポット７が案内溝１３に整合する割出位置
Ｐ１とそこから主軸４側へ離間した交換位置Ｐ２との間
で移動されるようになっている。

【００１５】図７及び図８に示すように、ツールポット
７のポット本体１８には、工具８のテーパシャンク８ａ
を挿入するテーパ孔１９と、工具８の凹部８ｂに嵌合す
る位置決め凸部２０と、工具８のプルスタッド８ｃを保
持するボール２１及びバネ２２とが設けられている。ポ
ット本体１８の上面には取付けボルトから成る２本のロ
ッド２３が立設され、各ロッド２３には円形の頭部２
４、案内ローラ２５、一対の当接板２６、２８、係合ロ
ーラ２７及びスペーサ２９ａ、２９ｂが取り付けられて
いる。案内ローラ２５、係合ローラ２７はベアリングを
介して回動自在に設けられている。当接板２８の下面に
設けた嵌合筒２８ａがバネ２２の受座を構成している。

【００１６】図５及び図６に示すように、頭部２４は案
内溝１３の幅広部１３ａに嵌合してツールポット７を案
内溝１３に懸吊支持し、案内ローラ２５は案内溝１３の
幅狭部１３ｂに係合してツールポット７を移動案内す
る。そして、それぞれ一対の頭部２４及び案内ローラ２
５によってツールポット７の回転を規制する規制手段が
構成されている。当接板（当接部）２６はマガジン本体
１０の下面に摺接してツールポット７の揺動を規制し、
また、図３に示すように、係合ローラ２７はスプロケッ
ト１５に係合してツールポット７を送り機構１４に連結
するようになっている。

【００１７】なお、前記規制手段としての頭部２４及び
案内ローラ２５は必ずしも一対設ける必要はなく、頭部
２４の両側面を平面状に形成すれば、１個の頭部２４に
よりツールポット７を回転規制できる。また、各ツール
ポット７の当接板２６の側面に相接合する平面部を設け
たり、ポット本体１８に案内溝１３に係合する平面部を
別に設けたりするなど、規制手段を任意に変更して構成
することができる。

【００１８】図３〜図５に示すように、送り機構１４は
スプロケット１５を間欠回転するゼネバ歯車２９と、こ
れを駆動する正逆転可能な割出モータ３０とを備えてい
る。マガジン本体１０のボス部３１にはベアリング３２
を介して回転軸３３が垂設され、その下端にスプロケッ
ト１５が、上端にゼネバ歯車２９がそれぞれ固定されて
いる。割出モータ３０はマガジン本体１０の支持台３４
上に設置され、その出力軸３５には伝達軸３６が結合さ
れている。伝達軸３６は支持台３４にベアリング３７を
介して回転可能に支持され、その下端には、ゼネバ歯車
２９の外周凹部２９ａに係合するストッパ３８と、ゼネ
バ歯車２９の放射溝２９ｂに係合する駆動ローラ３９と
が配設されている。

【００１９】これにより、割出モータ３０の回転に伴い
ゼネバ歯車２９及びスプロケット１５が一体的に間欠回
転され、スプロケット１５により割出位置Ｐ１のツール
ポット７が係合ローラ２７を介して駆動され、各ツール
ポット７が互いに当接する状態で順次押動されて案内溝
１３に沿って送られるようになっている。なお、伝達軸
３６の１回転につき、ゼネバ歯車２９が１ピッチ、スプ
ロケット１５は２ピッチ回転されて、ツールポット７が
１個送られる。このツールポット７の送り数をカウント
するために、支持台３４には非接触式の計数センサ４０
が伝達軸３６の下部に対向するように装着されている。

【００２０】図９〜図１１に示すように、ポット取出機
構１６のフレーム４２はボルト４４によりマガジン本体
１０に取り付けられている。フレーム４２には主軸４側
外方向に向けて開口する空間４２ａが形成され、その空
間４２ａ内で２本のガイドロッド４５がマガジン本体１
０の外側に向かって突出するように水平に固定されてい
る。ガイドロッド４５にはスライダ４６が割出位置Ｐ１
と交換位置Ｐ２との間で摺動自在に支持されている。ス
ライダ４６の下部はマガジン本体１０の下面に設けた切
欠部１０ａに位置され、そのスライダ４６の下部には案
内溝１３と同一断面形状の支持溝４７が形成され、割出
位置Ｐ１においてツールポット７を案内溝１３から受け
取るようになっている。また、スライダ４６の収納孔４
６ａには、ツールポット７のロッド２３に設けたレンチ
孔から成る係止凹部４８に係合するボール４９が抜止め
された状態でバネ５０と共に収納され、このボール４９
によってツールポット７が位置決めされて支持溝４７か
ら脱落しないように保持されている。

【００２１】フレーム４２の筒状台部５１には取出モー
タ５２が設置され、その出力軸５３には回転体５４が結
合されている。回転体５４はベアリング５５を介し筒状
台部５１の内側に回転可能に支持され、その下端にはロ
ーラ５６が回転体５４の軸線から偏心した位置に取着さ
れている。ローラ５６はスライダ４６の上面に刻設した
長溝５７に嵌合され、回転体５４の回転に伴いスライダ
４６を割出位置Ｐ１と交換位置Ｐ２との間で往復駆動す
るようになっている。このスライダ４６の２位置を検出
するために、筒状台部５１には１８０゜離れた位置に一
対の非接触式の位置センサ５８が回転体５４の張出部５
９と対向するように装着されている。

【００２２】次に、上記のように構成されたツールマガ
ジン装置６の作用について説明する。マシニングセンタ
の加工開始に先立ち、ツールマガジン装置６の各ツール
ポット７に所定の工具８が挿着される。主軸４の加工期
間中は、ツールマガジン装置６が次工具の割出作業を行
い、ここでは、モータ３０によりゼネバ歯車２９を介し
てスプロケット１５が間欠回転され、各ツールポット７
の上、下の当接板２６、２８が互いに当接する状態で案
内溝１３に沿って送られる。各ツールポット７は回転自
在な２つの案内ローラ２５が案内されることによって円
滑に移動される。このとき、制御装置（図示略）は次工
具８を収納しているツールポット７の現在位置に基づき
スプロケット１５の回転方向を決定するとともに、計数
センサ４０の信号に基づき割出モータ３０の回転数を制
御して、所要のツールポット７を最短距離で割出位置Ｐ
１に割り出す。割り出されたツールポット７は、ポット
取出機構１６において、スライダ４６の支持溝４７に挿
入され、ボール４９によって保持される。

【００２３】この状態で、制御装置から工具呼出し指令
が出力されると、取出モータ５２により回転体５４を介
してスライダ４６が駆動され、ツールポット７が割出位
置Ｐ１から交換位置Ｐ２に移動され、その位置が位置セ
ンサ５８によって検出される。その後工具交換指令が出
力されると、主軸ヘッド３が所定の工具交換高さ位置に
上昇して主軸４が交換位置Ｐ２の近傍に移動され、交換
装置５により主軸４の前工具とツールポット７の次工具
８とが交換される。工具交換が終了すると、スライダ４
６が後退され、ツールポット７が交換位置Ｐ２から割出
位置Ｐ１に復帰され、その位置が位置センサ５８によっ
て確認される。その後、次の工具呼出し指令に従ってツ
ールマガジン装置６は割出作業を再び実行し、次工具８
を収納したツールポット７を割出位置Ｐ１に割り出した
後、それを交換位置Ｐ２へ移動し、次の工具交換に備え
る。

【００２４】このように、本実施例のツールマガジン装
置６によれば、多数のツールポット７が案内溝１３に隙
間なく支持されているので、限られたスペースのマガジ
ン本体１０により多くの工具８を収納できるとともに、
ツールポット７を玉突き状態で送って割出位置Ｐ１へ迅
速に割り出すことができる。また、従来のチェーンによ
る場合とは異なり、ツールポット７相互の間隔を決める
部材等が不要になるため、組付けや保守を容易にでき、
しかも、送り機構１４をスプロケット１５で簡単に構成
できる。また、スプロケット１５はツールポット７の搬
送及び割出の両機能を具備するから、その回転数及び回
転方向を制御することにより、所要のツールポット７を
案内溝１３の最短通路を経て割出位置Ｐ１へ迅速に搬送
しかつ正確に割り出すことができる。

【００２５】また、本実施例のツールマガジン装置６に
おいては、案内溝１３が足跡形の非円形に配設されてい
るので、コラム２側方の幅狭空間を利用してツールマガ
ジン装置６をコンパクトに設置することができる。さら
に、ポット取出機構１６を設けたことによって交換位置
Ｐ２を割出位置Ｐ１から切り離し、そこで交換装置５が
中間機構を介さずにツールポット７との間で工具８を直
接的に受け渡しできる。この場合、ツールポット７は一
対の頭部２４によって回転規制された状態で搬送される
ため、搬送途中で工具８の向きが変わるおそれがなくな
り、交換ミスを未然に防止することができる。

【００２６】図１２及び図１３は本発明によるツールマ
ガジン装置６の別の設置例を概略的に示すものである。
図１２のツールマガジン装置６はマシニングセンタにお
ける本体機枠１のコーナ部１ａを挟んで両側面にわたっ
て設置され、コーナ部１ａと対応する部分の案内溝１３
に湾曲部６１が設けられている。こうすれば、ツールポ
ット７の搬送通路を立体的に形成して、マシニングセン
タ側のスペースを有効利用することができる。この技術
を応用することにより、コラムの側方において工具を下
向き状態に保持し、工具交換位置では工具を前向きに変
向することによって横型マシニングセンタに対応でき
る。

【００２７】図１３のツールマガジン装置６において
は、案内溝１３の一部に捩れ部６２が設けられ、その捩
れ部６２にツールポット７が下向きに支持され、その他
の部分ではツールポット７が横向きに支持されている。
こうすれば、工具８が交換装置を指向するよう一部のツ
ールポット７の向きを自由自在に変更できるため、ツー
ルマガジン装置６の設置場所が交換装置の位置によって
制約されることがなくなり、設置場所の自由度を向上す
ることができる。

【００２８】なお、上記実施例では、ツールマガジン装
置６が移動自在なコラム２に設置されているが、固定型
のコラムに設置してもよい。また、ツールマガジン装置
６を横型マシニングセンタやボーリングマシン等のその
他の工作機械に装備したり、或いは、ツールマガジン装
置６を工作機械の本体機枠から分離して別置型に構成し
たりするなど、本発明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
びに構成を適宜に変更して具体化することも可能であ
る。

【００２９】

【発明の効果】以上に詳述したように、請求項１の発明
によれば、無端状の案内溝に複数のツールポットを互い
に当接する状態で移動自在に支持したので、限られたス
ペースのマガジン本体により多くの工具を収納できると
ともに、ツールポットを迅速に割り出すことができ、し
かも、そのための機構を簡単に構成でき、かつ、装置の
設置場所の自由度を向上できるという優れた効果を奏す
る。

【００３０】請求項２の発明によれば、案内溝をマガジ
ン本体の周縁部に、ツールポットの搬送経路が非円形の
無端状となるように配設したので、工作機械の幅狭空間
を利用して装置をコンパクトに設置できるという効果が
ある。

【００３１】請求項３の発明によれば、案内溝の一部に
湾曲部を設けたので、搬送経路を立体的に形成して、工
作機械側のスペースを有効利用できるという効果があ
る。

【００３２】請求項４の発明によれば、案内溝の一部に
捩れ部を設けたので、工具が交換装置を指向するようツ
ールポットの向きを自由自在に変更できるという効果が
ある。

【００３３】請求項５の発明によれば、送り機構に正逆
転可能なスプロケットを設けたので、所要のツールポッ
トを最短通路を経て割出位置まで迅速に搬送しかつ正確
に割り出すことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すマシニングセンタの側
面図である。

【図２】図１のマシニングセンタの平面図である。

【図３】図１のマシニングセンタに装備されたツールマ
ガジン装置の断面図である。

【図４】図３のツールマガジン装置の平面図である。

【図５】図３のツールマガジン装置の下面図である。

【図６】図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図７】図３のツールマガジン装置に装備されたツール
ポットの断面図である。

【図８】図７のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図９】図３のツールマガジン装置のポット取出機構を
示す断面図である。

【図１０】図９のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

【図１１】図９のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。

【図１２】本発明のツールマガジン装置の別の設置例を
概略的に示す斜視図である。

【図１３】本発明のツールマガジン装置の他の設置例を
概略的に示す斜視図である。

【符号の説明】

１・・本体機枠、２・・コラム、３・・主軸ヘッド、４
・・主軸、５・・交換装置、６・・ツールマガジン装
置、７・・ツールポット、８・・工具、１０・・マガジ
ン本体、１３・・案内溝、１４・・送り機構、１５・・
スプロケット、１６・・ポット取出機構、２４・・頭
部、２５・・案内ローラ、２９・・ゼネバ歯車、３０・
・割出モータ、４６・・スライダ、５２・・取出モー
タ、Ｐ１・・割出位置、Ｐ２・・交換位置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭47−5792（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−176723（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−69134（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−54438（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−105329（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−78240（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23Q 3/157

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無端状の案内溝を備えたマガジン本体
   と、前記案内溝に互いに当接する状態で移動自在に支持
   された複数のツールポットと、前記ツールポットを案内
   溝に沿って送る送り機構とからなり、前記ツールポットに工具のテーパシャンクが挿入される
   テーパ孔を設け、 前記マガジン本体に案内溝を前記テー
   パ孔の軸線方向でツールポットに向いて開口するように
   設け、前記ツールポットに案内溝の内側に嵌合する頭部
   と、案内溝の外側でマガジン本体に摺接する当接部とを
   テーパ孔の軸線方向に配設し、前記頭部によりツールポ
   ットを案内溝に支持し、前記当接部によりツールポット
   の揺動を規制した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】 前記案内溝をマガジン本体の周縁部に、
   ツールポットの搬送経路が非円形の無端状となるように
   設けたことを特徴とする請求項１の工作機械のツールマ
   ガジン装置。
3. 【請求項３】 前記案内溝の一部に湾曲部を設け、ツー
   ルポットの搬送経路を立体的に形成したことを特徴とす
   る請求項１の工作機械のツールマガジン装置。
4. 【請求項４】 前記案内溝の一部にツールポットの向き
   を変更する捩れ部を設けたことを特徴とする請求項１の
   工作機械のツールマガジン装置。
5. 【請求項５】 無端状の案内溝を備えたマガジン本体
   と、前記案内溝に互いに当接する状態で移動自在に支持
   された複数のツールポットと、前記ツールポットを案内
   溝に沿って送る送り機構とからなり、前記ツールポットに工具のテーパシャンクが挿入される
   テーパ孔を設け、 前記マガジン本体に案内溝を前記テー
   パ孔の軸線方向でツールポットに向いて開口するように
   設け、前記ツールポットに案内溝の内側に嵌合する頭部
   と、案内溝の外側でマガジン本体に摺接する当接部と、
   当接部より案内溝の外側に位置する係合部とをテーパ孔
   の軸線方向に配設し、前記頭部によりツールポットを案
   内溝に支持し、前記当接部によりツールポットの揺動を
   規制し、前記送り機構に一部のツールポットの係合部に
   係合する正逆転可能なスプロケットを設けたことを特徴
   とする工作機械のツールマガジン装置。