JP4580192B2

JP4580192B2 - 工作機械

Info

Publication number: JP4580192B2
Application number: JP2004211037A
Authority: JP
Inventors: 浩士庄田
Original assignee: THE SHODA COMPANY
Current assignee: THE SHODA COMPANY
Priority date: 2004-07-20
Filing date: 2004-07-20
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2024-07-20
Also published as: JP2006026834A

Description

本発明は、マガジンの任意の刃具を加工ヘッドに取り付けるとともに、取り付けられた加工ヘッドの刃具にてワークに対する任意加工を施すための工作機械に関するものである。

一般に、木工機などの工作機械は、ルータヘッドやボーリングヘッド等ワークに対して所定の加工を施すための種々加工ヘッドを有した工作機械本体と、ワークを載置するための加工テーブルとを主に有しており、クランプ手段等により加工テーブル上にワークを位置決め固定した後、工作機械本体を駆動させて、加工ヘッドを任意に移動させることにより当該加工ヘッドに取り付けられた刃具にてワークに対する切削加工が行われていた。

然るに、複数種の切削加工を自動的に連続して行わせるべく、加工ヘッドに取り付け可能な複数の刃具を収容したマガジンを工作機械近傍（例えば加工テーブルや作業領域の床面等）に固設し、所定タイミングにて刃具を自動的に交換するオート・ツール・チェンジャー（ＡＴＣ）が普及されるに至っている。尚、かかる先行技術は、文献公知発明に係るものでないため、記載すべき先行技術文献情報はない。

しかしながら、上記従来の工作機械においては、交換用の刃具を収容したマガジンが加工テーブルや作業領域の床面等に固設されているため、加工時の粉塵等がマガジン内の刃具に付着してしまう問題があった。また、刃具を交換させる際、加工ヘッドを所定位置に固設されたマガジンの位置まで移動させる必要があり、迅速な刃具の交換が行えないという問題もあった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、加工時の粉塵等がマガジン内の刃具に付着してしまうのを回避でき、且つ、迅速な刃具の交換を行うことができるとともに、マガジンを左右方向へ摺動可能な移動部材に取り付けてヘッドの上下移動とは分離することによりマガジン及び該マガジンに収容した刃具が加工テーブル上のワークと干渉してしまうのを防止することができる工作機械を提供することにある。

請求項１記載の発明は、ワークを載置可能な加工テーブルと、該加工テーブル上のワークに対し所定の加工を施すための加工ヘッドを上下動自在に保持する保持部材と、該保持部材を保持しつつ前記加工テーブルに対して左右方向へ摺動可能な移動部材と、前記加工ヘッドに取り付けられるべき複数の刃具を収容したマガジンとを具備し、前記加工テーブル、保持部材及び移動部材を選択的に摺動させることにより、前記マガジンの任意の刃具を加工ヘッドに取り付けるとともに、取り付けられた前記加工ヘッドの刃具にてワークに対する任意加工を施すための工作機械において、前記マガジンは、連結部材を介して前記移動部材に連結され、且つ、前記加工ヘッドが前記保持部材における左右方向に複数設けられ、それぞれによって同時加工可能とされるとともに、前記マガジンは、当該加工ヘッドの並びと別の並びであって平行で且つ直線状に複数取り付けられたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の工作機械において、前記マガジンは、刃具の両側面を挟持する一対の挟持部材と、該挟持部材を保持するフレームと、前記挟持部材を挟持方向に付勢する弾性部材と、前記フレームに形成され、一部を当該挟持部材に臨ませた挿通孔とを有するとともに、前記挟持部材で隠れていない前記挿通孔の開口形状に合致する断面形状の棒状部材を当該挿通孔に挿通させつつ回転させることにより前記挟持部材を前記弾性部材に抗しつつ反挟持方向に移動させ得るものであることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、マガジンが移動部材に連結されたので、加工テーブルより上方に当該マガジンが配設されることとなり、加工時の粉塵等がマガジン内の刃具に付着してしまうのを回避できる。更に、マガジンは、加工ヘッドの左右方向の動作に常時追従することとなるため、当該加工ヘッドの近傍に位置することとなり、迅速な刃具の交換を行うことができる。また、マガジンは、左右方向へ摺動可能な移動部材に取り付けられヘッドの上下移動とは分離されることによりマガジン及び該マガジンに収容した刃具が加工テーブル上のワークと干渉してしまうのを防止することができる。

更に、加工ヘッドが保持部材における左右方向に複数設けられ、それぞれによって同時加工可能とされるとともに、マガジンは当該加工ヘッドの並びと別の並びであって平行で且つ直線状に複数取り付けられたので、交換されるべき刃具の選択動作は、マガジンの直線状の摺動により行われるため、ターンテーブル等から成るマガジンに同心円状に複数刃具を収容させたものに比べ、マガジンを含む装置全体を小型化することができる。

請求項２の発明によれば、棒状部材をフレームに形成された挿通孔に挿通させつつ回転させることにより挟持部材を弾性部材に抗しつつ反挟持方向に移動させ得るので、簡易且つ安価な手段で、手作業によるマガジンの刃具の交換（例えば破損等不具合のある刃具から新しい刃具への交換等）を行わせることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係る工作機械は、数値制御により加工ヘッドを任意に移動させつつワークに対して所望の切削加工を施すとともに、自動的に刃具の交換を行い得るものであり、図１〜図３に示すように、ワークを載置可能な加工テーブル２と、工作機械本体３と、加工テーブル２上のワークに対し切削加工を施すための加工ヘッド６と、該加工ヘッド６に取り付けられるべき複数の刃具Ｃを収容したマガジン７とから主に構成されている。

加工テーブル２は、床面に固設された基台１上を図１中Ｘ方向に摺動可能とされたもので、当該基台１を跨いで門形の工作機械本体３が配設されている。かかる工作機械本体３は、図２中Ｙ方向に延びる左右レール１２に沿って摺動可能な移動部材４と、Ｚ方向に延びる上下レール１３（図１参照）に沿って摺動可能な保持部材５と、該保持部材５上を上下方向（Ｚ方向）に摺動可能な選択部材９と、該選択部材９に固定された加工ヘッド６とを有する。即ち、加工ヘッド６は、選択部材９を介して保持部材５に上下動自在に配設されるとともに、該保持部材５は左右方向（Ｙ方向）に摺動自在な移動部材４に保持されているのである。

加工ヘッド６には、所定の刃具Ｃが取り付けられるとともに、加工テーブル２、保持部材５及び移動部材４を選択的に摺動させることにより当該刃具Ｃにてワークに対する任意加工を施すよう構成されている。即ち、加工ヘッド６のワークに対するＸ方向の移動は加工テーブル２の摺動にて行われるとともに、Ｙ方向の移動は移動部材４の摺動にて行われ、ワークに対する加工が施されるのである。尚、加工ヘッド６のＺ方向の移動は図示しないモータの駆動による保持部材５の摺動にて行われる。然るに、図１及び図２中符号１１は、バランサーを示している。

また、本実施形態に係る工作機械は、加工ヘッド６を複数（具体的には４台）具備しており、これら加工ヘッド６は、保持部材５上（具体的には選択部材９上）における左右方向（Ｙ方向）に並んで配設されている。そして、それぞれの加工ヘッド６がワークに対する加工を同時に行い得るよう構成されているとともに、加工を行わせない加工ヘッド６は、他の加工ヘッド６より上方の待機位置にて支持されるようになっている。具体的には、待機させるべき加工ヘッド６に対応する選択駆動用シリンダ１０を駆動させて、その選択部材９を上方の待機位置まで摺動させるよう構成されている。

マガジン７は、所謂オート・ツール・チェンジャー（ＡＴＣ）機能のためのもので、図３に示すように、平面視コ字状に形成された連結部材８を介して移動部材４に連結され、各々の加工ヘッド６に対して交換用の刃具Ｃを３本づつ収容している。各マガジン７は、図６に示すように、刃具Ｃの両側面を挟持すべく揺動軸１９を中心に揺動可能とされた一対の挟持部材１４と、該挟持部材１４を保持するフレーム１５と、各挟持部材１４を挟持方向に付勢するスプリング２０（弾性部材）とを具備するとともに、図３に示すように、該フレーム１５を加工ヘッド６に対して近接又は離間させる近接用シリンダ１６と、フレーム１５の動作を案内するロッド１７とを有している。

また、マガジン７は、加工ヘッド６の並びと略平行（Ｙ方向）に複数（具体的には加工ヘッド６と対応させた４つ）連結部材８に取り付けられており、かかる連結部材８には、これらマガジン７を一括してＹ方向に摺動させるための駆動シリンダ１８が配設されている。駆動シリンダ１８は、２つのシリンダ１８ａ、１８ｂを直列に並べたものから成り、それぞれが加工ヘッド６に取り付けるべき刃具Ｃを任意選択し得るよう駆動制御される。

例えば、図４に示すように、マガジン７に刃具Ｃ１〜Ｃ３が収容されている場合、刃具Ｃ２の選択時には中立位置（同図に示す状態）とするとともに、刃具Ｃ１を選択する際には駆動シリンダ１８を制御（両シリンダ１８ａ、１８ｂのロッドを没入状態とする）してマガジン７を同図ａ方向へ移動させ、刃具Ｃ３を選択する際には駆動シリンダ１８を制御（両シリンダ１８ａ、１８ｂのロッドを突出状態とする）してマガジン７を同図ｂ方向へ移動させる。

そして、刃具Ｃ２を加工ヘッド６に取り付ける場合、マガジン７を図４に示す中立位置とした後、近接用シリンダ１６を駆動させて、図５に示すように、マガジン４のフレーム１５を同図ｃ方向へ移動させる。かかる状態においては、選択された刃具Ｃ２のみが加工ヘッド６の下方に位置するので、移動部材５を摺動させて加工ヘッド６を下方に移動後、刃具Ｃ２をクランプし、近接用シリンダ１６を刃具Ｃと逆方向に駆動させれば、挟持部材１４がスプリング２０の付勢力に抗して揺動して挟持が解かれ、当該加工ヘッド６に刃具Ｃ２が取り付けられることとなる。このように、マガジン７が直線状に摺動して、加工ヘッド６に取り付けるべき刃具Ｃの選択が行われるのである。

更に、挟持手段１４の近傍におけるフレーム１５には、図６に示すように、挿通孔２１が形成されており、かかる挿通孔２１は、一部を挟持部材１４に臨ませた（言い換えれば、挟持部材１４によって開口の一部が隠れている）状態とされている。この挿通孔２１には、図８に示すような棒状部材２２が挿通可能となっている。即ち、棒状部材２２の先端側（同図中下端側）には、切欠２２ａが形成されており、当該部位の断面形状が挿通孔２１の開口形状（挟持部材１４で隠れていない開口の形状）に合致するようになっているので、図６のハッチングで示した如く棒状部材２２が挿通可能とされているのである。

然るに、棒状部材２２の基端側には、略直交する方向へ延びる把持部２３が一体的に形成されており、かかる把持部２３を作業者が把持して棒状部材２２を回転させ得るようになっている。そして、棒状部材２２の先端側を挿通孔２１に挿通させた状態から把持部２３を回動させ、当該棒状部材２２を回転させると、図７に示すように、挟持部材１４の一方がスプリング２０の付勢力に抗して揺動軸１９を中心に同図中の矢印方向に揺動するので、反挟持方向に移動することとなる。

これにより、例えばマガジン７に収容された刃具に破損等不具合がある場合、新しい刃具へ交換すべく挟持部材１４による挟持を解く作業を行う際、簡易且つ安価な手段にて行うことができる。即ち、本実施形態の如く、各マガジン７に複数の挟持部材１４が隣接している場合、汎用工具等による挟持部材１４の揺動作業が困難であるのに対し、棒状部材２２によれば、その先端側に切欠２２ａを形成したものであれば足りるため、簡易且つ安価な手段で挟持部材１４による挟持を解除できるのである。

上記工作機械によれば、交換用の刃具Ｃを複数収容したマガジン７が移動部材４に連結されているため、加工テーブル２より上方に当該マガジン７が配設されることとなり、切削加工時に生じる粉塵等がマガジン７内の刃具Ｃに付着してしまうのを回避できる。更に、マガジン７は、加工ヘッド６の左右方向（Ｙ方向）の動作に常時追従することとなるため、加工ヘッド６の近傍に位置することとなり、迅速な刃具の交換を行うことができる一方、加工ヘッド６の上下方向（Ｚ方向）の動作には追従しないため、加工時において、マガジン７に収容された刃具Ｃが加工テーブル２上のワーク等に干渉してしまうのを防止することができる。

また更に、マガジン７は加工ヘッド６の並びと略平行に複数取り付けられたので、交換されるべき刃具の選択動作は、マガジン７の直線状の摺動により行われるため、ターンテーブル等から成るマガジンに同心円状に複数刃具を収容させた従来のものに比べ、マガジンを含む装置全体を小型化することができる。

以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば同時加工するための加工ヘッドを４台以外の複数具備したものとしてもよく、交換用の刃具を２つ又は４つ以上収容可能なマガジンとしてもよい。また、加工テーブル２、移動部材４、保持部材５、選択部材９又はマガジン７の駆動機構を他の汎用的なものとしてもよい。更に、本発明は、木工用或いは金属加工用など種々工作機械に適用することができる。

加工ヘッドを左右方向（Ｙ方向）に移動させる移動部材にマガジンが連結部材を介して連結され、且つ、加工ヘッドが保持部材における左右方向に複数設けられ、それぞれによって同時加工可能とされるとともに、マガジンは、当該加工ヘッドの並びと別の並びであって平行で且つ直線状に複数取り付けられた工作機械であれば、外観形状が異なるもの或いは他の機能が付加されたものにも適用することができる。

本発明の実施形態に係る工作機械を示す右側面図同工作機械を示す正面図同工作機械におけるマガジン及びその近傍の構成要素を示す平面図同工作機械におけるマガジンによる刃具の選択動作を説明するための模式図同工作機械におけるマガジンによる刃具の選択動作を説明するための図であって、当該マガジンが加工ヘッドに近接動作された状態を示す模式図同工作機械におけるマガジンの刃具の挟持部材を示す模式図同工作機械におけるマガジンの刃具の挟持部材を示す図であって、挟持部材による挟持が解除された状態を示す模式図同工作機械に適用される棒状部材を示す側面図及び底面図

符号の説明

１基台
２加工テーブル
３工作機械本体
４移動部材
５保持部材
６加工ヘッド
７マガジン
８連結部材
９選択部材
１０選択駆動用シリンダ
１１バランサー
１２左右レール
１３上下レール
１４挟持部材
１５フレーム
１６近接用シリンダ
１７ロッド
１８駆動シリンダ
１９揺動軸
２０スプリング（弾性部材）
２１挿通孔
２２棒状部材
２３把持部
Ｃ刃具

Claims

ワークを載置可能な加工テーブルと、
該加工テーブル上のワークに対し所定の加工を施すための加工ヘッドを上下動自在に保持する保持部材と、
該保持部材を保持しつつ前記加工テーブルに対して左右方向へ摺動可能な移動部材と、
前記加工ヘッドに取り付けられるべき複数の刃具を収容したマガジンと、
を具備し、前記加工テーブル、保持部材及び移動部材を選択的に摺動させることにより、前記マガジンの任意の刃具を加工ヘッドに取り付けるとともに、取り付けられた前記加工ヘッドの刃具にてワークに対する任意加工を施すための工作機械において、
前記マガジンは、連結部材を介して前記移動部材に連結され、且つ、前記加工ヘッドが前記保持部材における左右方向に複数設けられ、それぞれによって同時加工可能とされるとともに、前記マガジンは、当該加工ヘッドの並びと別の並びであって平行で且つ直線状に複数取り付けられたことを特徴とする工作機械。
前記マガジンは、刃具の両側面を挟持する一対の挟持部材と、該挟持部材を保持するフレームと、前記挟持部材を挟持方向に付勢する弾性部材と、前記フレームに形成され、一部を当該挟持部材に臨ませた挿通孔とを有するとともに、前記挟持部材で隠れていない前記挿通孔の開口形状に合致する断面形状の棒状部材を当該挿通孔に挿通させつつ回転させることにより前記挟持部材を前記弾性部材に抗しつつ反挟持方向に移動させ得るものであることを特徴とする請求項１記載の工作機械。