JP4831951B2

JP4831951B2 - 工具マガジン

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Publication number: JP4831951B2
Application number: JP2004277390A
Authority: JP
Inventors: 道雄出原; 誠萬代; 淳吾大恵
Original assignee: Mori Machinery Corp
Current assignee: Mori Machinery Corp
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2024-09-24
Also published as: JP2006088274A

Description

本発明は、多数の工具を収容できる工具グリッパを用いた工具マガジンに関する。

工具マガジンは、加工装置に隣接又は一体に設置された工具の保管装置で、保管位置から取り出した工具は工具マガジンの工具交換口から工具交換装置に受け渡し、この工具交換装置から加工装置へと受け渡される。この工具マガジンは、収納保持する工具の種類、数や、設置面積の大小や工具交換装置又は加工装置との兼ね合いによって、様々な構成又は構造が提案されている。特許文献１又は特許文献２に見られる工具マガジンもこうした提案の一つである。この工具マガジンは、特許文献１に見られるような多数の工具を収納保持できる工具グリッパを並設し、例えば特許文献２に見られるような縦横に移動自在な工具搬送部に工具把持部を備えている。

上記工具グリッパは、周方向に連続した溝を設けた工具のグリップ部を、前記溝の位置で嵌め込んで保持する凹部をグリッパ本体の片側又は両側に多数設けてあり、各工具保持部単位で工具を収納保持する。工具搬送部は、グリップ部を挟着保持又は解除するチャック手段、又は前記グリップ部後方に延びるシャンク部を嵌合保持又は解除するチャック手段を有し、工具グリッパに収納保持された工具を前記チャック手段で挟着保持又は嵌合保持して引き出し、工具搬送部の移動によって工具交換口へと工具を搬送する。

特許文献１又は特許文献２に見られる工具マガジンは、グリップ部に設ける溝が周方向に連続している工具を対象としているため、工具の自転方向の向きを気にすることなく、工具グリッパの工具保持部へ工具を嵌め込むことができる。しかし、旋盤等の加工装置では、工具を自転させて用いることから、例えば特許文献３に見られるように、工具外面又はホルダ外面に設ける周溝が断続している工具を用いる場合がある。こうした工具は、特に加工装置へ受け渡す場合に自転方向の向きが重要となることから、工具の自転方向の向きを修正することになる(特許文献３第11欄３行目以降)。

特開平11-221734号公報(２頁〜３頁、図１〜図３) 特開2002-052433号公報(２頁〜３頁、図１〜図４) 特開平05-200643号公報(５頁〜７頁、図１)

特許文献１又は特許文献２に見られる工具マガジンも、特許文献３に見られる周方向に断続した溝をグリップ部に設けた工具を工具保持部に収納保持させることはできる。しかし、工具保持部は工具のグリップ部を嵌め込む凹部に溝を係合させて収納保持するから、前記凹部に嵌め込む工具の向きが正しくないと工具のグリップ部を凹部に嵌め込むことができず、仮に嵌め込めても凹部の奥で溝を係合できない。特許文献１又は特許文献２に見られる工具マガジンは、非常に多数の工具を保管できる点に特徴があり、そのため工具搬送部はできる限り高速移動させる。これから、工具グリッパの各工具保持部に工具を安定して収納保持できないと、この工具保持部から工具を受け取る工具搬送部も工具を安定して保持できないことになり、移動中に工具を脱落させる虞れがある。

また、周方向に断続した溝をグリップ部に設けた工具は、その自転方向の向きが重要なことから、グリップ部の溝を周方向の所定位置に向けた装着姿勢で加工装置と工具交換装置との間で工具が受け渡しされる。ここで、前記工具の装着姿勢と、工具グリッパの工具保持部における工具の収納姿勢とが異なると、加工装置から工具グリッパの工具保持部に至る間で、工具の向きを修正する必要がある。この場合、工具グリッパの工具保持部毎に工具の向きを修正する機構を設けることが考えられるが、多数の工具を収納保持することを目的とする工具グリッパでは工具保持部相互の間隔が狭く、各工具保持部に工具の自転方向の向きを修正する機構を設けることは現実的に難しい。

そこで、最初に工具保持部の構成について再検討を加え、周方向に断続した溝をグリップ部に設けた工具を安定して保持できる工具グリッパを開発し、次いで前記工具グリッパで収納保持する工具の収納姿勢と加工装置での工具の装着姿勢とが異なる場合に、工具の姿勢を修正できる機構を工具グリッパ以外に設けることとし、周方向に断続した溝をグリップ部に設けた工具を取り扱うことのできる工具マガジンを開発することとした。

検討の結果開発したものが、周方向に断続した溝をグリップ部に設けた工具を個々に収納保持する工具グリッパで、この工具グリッパはグリッパ本体の片側又は両側に多数の工具保持部を設けてなり、この工具保持部は工具のグリップ部を嵌め込んでこの工具を収納する凹部と、この凹部に嵌め込んだグリップ部を保持する係合部とからなり、凹部はグリッパ本体の側方に開放し、工具のグリップ部外面に倣う略半円弧状の内周縁を有し、係合部は工具のグリップ部に設けた溝の間隔でグリッパ本体に設け、凹部の内周縁から工具のグリップ部に設けた溝の深さ以下で突出してこの溝に係合させた工具グリッパを用いた工具マガジンである。

従来の工具グリッパが各工具保持部を構成する凹部に直接グリップ部の溝を係合させて収納保持していたのに対し、本発明の工具グリッパは、各工具保持部の凹部はあくまでグリップ部外面に添わせるだけに留め、この凹部の内周縁に沿って溝の間隔で設けた係合部を対応する溝に係合させて、工具を収納保持する。工具は、凹部の内周縁をグリップ部外面に添わせているため、がたつくことなく各工具保持部に収納できる。また、凹部に嵌め込んだ工具は、係合部が個々の溝にそれぞれ係合するため、前記収納状態を容易に保つことができ、各工具保持部による安定した工具の収納保持を達成する。

周方向に断続した溝をグリップ部に設けた工具は、周方向に90度間隔で４条の溝をグリップ部に設けた工具が殆どである。これから、より具体的な工具グリッパは、周方向に90度間隔で４条の溝をグリップ部に設けた工具を個々に収納保持する工具グリッパであって、この工具グリッパはグリッパ本体の片側又は両側に多数の工具保持部を設けてなり、この工具保持部は工具のグリップ部を嵌め込んでこの工具を収納する凹部と、この凹部に嵌め込んだグリップ部を保持する係合部とからなり、凹部はグリッパ本体の側方に開放し、工具のグリップ部外面に倣う略半円弧状の内周縁を有し、係合部は前記凹部の内周縁の対称位置となる内周縁端それぞれでグリッパ本体に設ける一対の端係合部と、前記内周縁端の中間でグリッパ本体に設ける中間係合部とからなり、一対の端係合部及び中間係合部はそれぞれ凹部の内周縁から工具のグリップ部に設けた溝の深さ以下で突出してこの溝に係合させた構成になる。

上記工具グリッパは、凹部の内周縁の対称位置となる内周縁端それぞれで一対の端係合部を、そして前記内周縁端の中間で中間係合部をそれぞれグリッパ本体に設けることとし、合計３カ所の端係合部及び中央係合部をグリップ部の溝に係合させて、安定した収納保持を実現した。

この場合、例えば凹部の開放方向を斜め上方にすると、上側の端係合部は工具保持部に収納保持した工具の重心より内寄りに、下側の端係合部は前記重心より外寄りに位置することになり、凹部の開放方向を水平にすると、上側の端係合部と下側の端係合部とは鉛直方向に対称な位置関係に位置することになる。この場合、収納保持した工具の安定性を考慮すると、上側及び下側の各端係合部による溝の係合具合が等価になるように凹部の開放方向は水平にし、各溝を上下方向及び左右方向に向けて工具保持部に収納保持させることが好ましい。

すなわち、工具保持部は、工具のグリップ部を水平方向から嵌め込んでこの工具を収納する凹部と、この凹部に嵌め込んだグリップ部を鉛直方向に保持する係合部とからなり、凹部はグリッパ本体の水平方向に開放し、略半円弧状の内周縁を有し、係合部は前記凹部の上側の内周縁端でグリッパ本体に設ける上係合部、この上係合部の鉛直方向の対称位置となる下側の内周縁端でグリッパ本体に設ける下係合部、そして上側及び下側の両内周縁端の中間でグリッパ本体に設ける中間係合部とからなる工具グリッパにするとよい。

ここで、上係合部は、工具のグリップ部に設けた溝に係合する厚みのローラから構成するとよい。上係合部は、工具保持部の凹部へ工具のグリッパを嵌め込む際、最初に溝に接触し、凹部の奥までグリップ部を押し込むまでわずかな間溝に摺接することになるため、少しでも抵抗を避けるため、回転するローラにすることが望ましい。

より好ましい上係合部は、工具のグリップ部に設けた溝に係合する厚みの上係合ローラと、工具のグリップ部外面に付勢状態で圧接する板バネとからなり、上係合ローラは工具保持部に収納保持した工具の重心より水平方向で凹部内側へ寄った位置で、板バネは前記工具の重心より水平方向で凹部外側へ寄った位置でそれぞれグリッパ本体に設ける構成である。前記上係合部は、板バネによりグリップ部を凹部内側へ押すことになり、凹部から工具が脱落することを防止する。また、工具保持部に収納保持した工具の重心を挟んで上係合ローラと板バネとを対峙させることで、工具のがたつきを防止する。

同様に、下係合部は、工具のグリップ部に設けた溝に係合する厚みの下係合ローラから構成するとよい。また、より好ましい下係合部は、工具のグリップ部に設けた溝に係合する厚みの内側下係合ローラ及び外側下係合ローラからなり、内側下係合ローラは工具保持部に収納保持した工具の重心より水平方向で凹部内側へ寄った位置で、外側下係合ローラは前記工具の重心より水平方向で凹部外側へ寄った位置でそれぞれグリッパ本体に設け、鉛直方向上側の内側下係合ローラ及び外側下係合ローラの倣い接線を水平、好ましくは凹部奥に向けてわずかに下り勾配にする構成である。下係合部は、工具保持部に収納保持した工具の重心を挟んで内側下係合ローラ及び外側下係合ローラを対峙させることで、工具のがたつきを防止する。特に、下係合部はグリップ部の溝に係合するほか、工具を下方から支持する部材であることから、本発明の下係合部では、弾性を有する板バネではなく、剛性を有する外側下係合ローラを用いている。また、工具を安定して支持するには、外側下係合ローラを内側下係合ローラより大径にするとよい。

このほか、中間係合部は、工具のグリップ部に設けた溝に係合する厚みで、垂直方向に延在する係合板から構成するとよい。中間係合部は、上係合部又は下係合部と異なり、凹部に嵌め込まれた工具の収納完了時点で初めて対応するグリップ部の溝に係合する。このため、上係合部又は下係合部のようにローラで構成する必要はなく、むしろ収納保持した工具の姿勢＝収納姿勢を保持するため、きっちりと溝全体にわたって係合する板材から構成することが好ましい。

上記工具グリッパを用いた工具マガジンは、周方向に断続した溝をグリップ部に設けた工具を個々に収納保持する工具グリッパと、この工具グリッパと工具交換口との間で工具を搬送する工具搬送部とを備えた工具マガジンであって、工具グリッパは工具マガジン内に立設したグリッパ本体の片側又は両側に、グリップ部の溝を周方向の所定位置に向けた収納姿勢で工具を保持する工具保持部を多数設け、工具搬送部は工具マガジン内を縦横に移動する搬送ステージに、グリップ部の溝を前記収納姿勢とは異なる位置に向けた装着姿勢で工具を保持する工具把持部を設けてなり、この工具把持部は装着姿勢及び収納姿勢の間でこの工具を周方向に自転させる姿勢切替手段を設けた工具マガジンである。

周方向に断続した溝をグリップ部に設けた工具は、特に工具を回転させながら使用する加工装置に多用されており、前記加工装置から受け渡される工具の姿勢＝装着姿勢は、加工装置での装着状態に依存する。このため、装着姿勢は工具保持部への工具の収納姿勢に適さない場合が多い。そこで、本発明の工具マガジンでは、工具グリッパはあくまで工具の安定した収納保持を実現する収納姿勢で各工具把持部に工具を保持させるようにし、加工装置から受け渡された工具の装着姿勢を、工具搬送部において修正できるようにしたわけである。ここで、装着姿勢及び収納姿勢のずれは工具の種類を問わず一定であり、かつどの工具も必ず工具搬送部を用いて移動させることから、特定位置、例えば加工装置側交換アームとの工具の受け渡し位置＝工具交換口に工具搬送部がいる時に、工具把持部が工具の装着姿勢及び収納姿勢を切り換えるようにすると、工具把持部の制御が簡単になる。

より具体的な工具マガジンは、多用される工具に合わせ、周方向に90度間隔で４条の溝をグリップ部に設けた工具を個々に収納保持する工具グリッパと、この工具グリッパと工具交換口との間で工具を搬送する工具搬送部とを備えた工具マガジンであって、工具グリッパは工具マガジン内に立設したグリッパ本体の片側又は両側に、グリップ部の溝を上下方向及び左右方向に向けた収納姿勢で工具を保持する工具保持部を多数設け、工具搬送部は工具マガジン内を縦横に移動する搬送ステージに、グリップ部の溝を上下方向及び左右方向から45度傾けた装着姿勢で工具を保持する工具把持部を設けてなり、この工具把持部は装着姿勢及び収納姿勢の間でこの工具を周方向に45度自転させる姿勢切替手段を設けた構成になる。

工具把持部は、工具のグリップ部後方に延びるシャンク部を嵌合保持又は解除するチャック手段を有し、姿勢切替手段は前記チャック手段を自転させる構成を示すことができる。シャンク部を嵌合保持又は解除するチャック手段は、工具のシャンク部に応じて従来公知の各種手段を用いることができる。例えば、周方向に90度間隔で４条の溝をグリップ部に設けた工具では、シャンク部が断面略三角形状のテーパを有し、内部に環状溝が刻設されており、チャック手段はシャンク部外面に密着するホルダのほか、シャンク部内に挿入して半径方向内側から前記環状溝に嵌合するストッパ(ボール等)を押し出して係合させる構成を例示できる。姿勢切替手段は、こうしたチャック手段を工具の中心軸で工具と一体に自転させるものであればよく、例えばチャック手段を設けた回転シリンダを示すことができる。

本発明により、周方向に断続した溝をグリップ部に設けた工具、特に周方向に90度間隔で４条の溝をグリップ部に設けた工具を個々に収納保持する工具グリッパ、そしてこの工具グリッパと姿勢切替手段を有する工具搬送部とを備えた工具マガジンを提供できるようになる。本発明の工具グリッパは、周方向に断続した溝をグリップ部に設けた工具を安定して収納保持できる点に最大の効果がある。ここで、工具保持部に設ける係合部は、前記周方向に断続した溝と個々に係合するが、前記係合部は周方向に連続した溝にも係合することができる。すなわち、本発明の工具グリッパは、工具の種類を問わず利用できる付随的効果をも有する。

工具マガジンは、上述の工具グリッパに対して正しい収納姿勢で工具を収納保持させるために必要な工具の姿勢切替を、工具搬送部の工具把持部で実現することにより、工具の姿勢切替を容易かつ確実にしている。これは、工具グリッパを多数有する工具マガジンにおいて、工具の交換速度を犠牲にしない効果をもたらす。グリッパ本体の片側又は両側に多数の工具交換部を設けた工具グリッパからなる工具マガジンは、工具搬送部の高速化によって、収納保持できる工具の数に比して工具交換に要する時間が短い特長を有する。本発明は、こうした工具マガジンの利点を損ねることなく、周方向に断続した溝をグリップ部に設けた工具を収納保持できる工具マガジンを構築できた点に最大の効果を有する。

以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。図１は本発明を適用した工具マガジン１の正面図、図２は同工具マガジン１の側面図である。本例同種の工具マガジンは、通常全体をケースで覆っているが、説明の便宜上、各図では前記ケースの図示を省略している。

まず、工具マガジン１の全体構成について説明する。本例の工具マガジン１は、図１及び図２に見られるように、フレーム構成のマガジン本体11内に、６基の工具グリッパ３を垂直姿勢で配設している。各工具グリッパ３は、マガジン本体11のベースフレーム部111と、マガジン本体11の前面フレーム部112から後方に向けて突出した支持フレーム部113とに架け渡すようにして、位置固定されている。これにより、各工具グリッパ３の後方及び上方に工具搬送部の移動空間が確保されている。各工具グリッパ３の配設位置は固定ではなく、前記ベースフレーム部111及び支持フレーム部113の任意の位置を選択できる。これにより、各工具グリッパ３に収納保持する工具４の大きさに応じて工具グリッパ３,３相互の間隔を設定できる。例えば本例では、中間に位置する工具グリッパ３,３相互の間隔を広く、両側に位置する工具グリッパ３,３相互の間隔を狭くしている。

工具グリッパ３は、板状のグリッパ本体31の両側にそれぞれ15基、合計30基の工具保持部32を設けた構成である。各工具保持部32は、図１中紙面手前に刃部（図示略）を向けて工具４を収納保持する。本例の工具グリッパ３はすべて同仕様であり、上述のように６基配設しているので、工具マガジン１として最大180の工具４を収納保持できることになる。複数の工具グリッパ３を配設する場合、工具４の取扱いの面からはすべて同じ仕様であることが好ましいが、例えば各工具グリッパ３における工具保持部32の大きさ又は数等を異ならせてもよい。

工具搬送部２は、マガジン本体11の左右方向及び上下方向に移動自在な搬送ステージ21に工具把持部22を設けている。搬送ステージ21は、上下に延びる垂直レール23上を上下方向に移動し、この垂直レール23は左右に延びる水平レール24,25に沿って左右方向に移動する。これにより、搬送ステージ21は工具マガジン１内を縦横自在に移動できる。水平レール24,25は、ベースフレーム部111に沿って左右方向に架設した下水平レール24と、トップフレーム部114に沿って左右方向に架設した上水平レール25とに架け渡されている。水平レール24,25に対する垂直レール23の移動手段や、垂直レール23に対する搬送ステージ21の移動手段は、従来公知の各種手段を用いることができ、例えば駆動プーリ及び従動プーリに架け回した駆動ベルトを垂直レール23又は搬送ステージ21に接続する構成を例示できる。

工具マガジン１における工具搬送部２は、工具グリッパ３と工具交換口12との間で工具４を搬送する役割のほか、収納保管する工具４の交換、回収又は新規搬入のため、工具グリッパ３と手動工具出入部13との間でも工具を搬送する役割を持っている。本例の工具マガジン１では、工具交換口12に移動した工具搬送部２から工具交換装置(図示略)が工具４を受け取って加工装置(図示略)へ工具を渡し、逆に加工装置から工具４を受け取った工具交換装置が工具交換口12で待機する工具搬送部２に工具４を渡す。また、手動工具出入部13に移動した工具搬送部２から前記手動工具出入部13が工具４を受け取って手動工具出入口14の所定位置に工具４を載置し、逆に手動工具出入口14に載置した工具４を手動工具出入部13が待機する工具搬送部２へ工具４を渡す。こうした工具４の受け渡しは、従来同種の工具マガジンと変わりはない。

本発明は、周方向に断続した溝41をグリップ部42に設けた工具４の取扱いを可能とするため、まず周方向に断続した溝41をグリップ部42に設けた工具４を個々に収納保持する工具グリッパ３を開発し、次いでこの工具グリッパ３に工具４を収納する収納姿勢と加工装置への受け渡しに求められる装着姿勢との姿勢切替を担う工具搬送部２を開発した点に特徴がある。そこで、次に工具グリッパ３の詳細と、工具搬送部２の詳細とについて説明し、最後に工具グリッパ３の各工具保持部32への工具４の収納過程を説明する。

図３は工具グリッパ３における一部の工具保持部32の拡大正面図、図４は同工具保持部32の拡大背面図、図５は上方から見た同工具保持部32の水平断面図であり、図６は工具保持部32の垂直断面図である。本例の工具グリッパ３は、各図に表される左右一対の工具保持部32がグリッパ本体31の延在方向に沿って上下に15段並んだ構成であり、各工具保持部32の仕様はすべて同じである。本例の工具保持部32は、周方向に90度間隔で４条の溝41をグリップ部42に設けた工具４を対象とし、各溝41が上下左右の直交方向を向く姿勢を収納姿勢として工具４を収納保持する。

工具保持部32は、図３〜図６に見られるように、工具４のグリップ部42を嵌め込んでこの工具４を収納する凹部33と、この凹部33に嵌め込んだグリップ部42を保持する上係合部34、下係合部35及び中間係合部36とからなる。図５中刃先部44は図中下方向、図６中は図中左方向を向いている。凹部33は、グリッパ本体31の側方に向けて水平に開放し、工具４のグリップ部42外面に倣う略半円弧状の内周縁を有している。上係合部34、下係合部35及び中間係合部36は、工具４のグリップ部42に設けた溝41の周方向間隔に合わせて前記凹部33の内周縁に沿ってグリッパ本体31の裏面側にそれぞれ取り付けた部材からなる。このほか、本例の工具グリッパ３は、グリッパ本体31の表面側には各工具保持部32に対応するナンバープレート37を取付、グリッパ本体31は裏面側で支持柱38に取り付けて支持している。

工具保持部32は、上記上係合部34、下係合部35、そして中間係合部36をそれぞれ工具４のグリップ部42に設けた溝41に係合させることで、安定した工具４の収納保持を実現している。本例の上係合部34は、工具４のグリップ部42に設けた溝41に係合する厚みの上係合ローラ341と、工具４のグリップ部42外面に付勢状態で圧接する板バネ342とからなる。上係合ローラ341は、工具保持部32に収納保持した工具４の重心より水平方向で凹部33内側へ寄った位置で回転軸343をグリッパ本体31に軸着し、板バネ342は前記工具４の重心Ｇより水平方向で凹部33外側へ寄った位置で凹部33の内周縁端を挟持するようにグリッパ本体31へ止着している。上係合ローラ341は、凹部33の内周縁から工具４のグリップ部42に設けた溝41の深さ以下で突出しており、前記溝41に係合する。板バネ342は、前記グリップ部42に接面し、凹部33の中心に向けてグリップ部42を押圧する。これにより、上係合ローラ341及び板バネ342は、工具保持部32に収納保持した工具４の重心Ｇを挟んで対峙することになり、工具４のがたつきを防止する。

下係合部35は、工具４のグリップ部42に設けた溝41に係合する厚みの内側下係合ローラ351及び外側下係合ローラ352からなる。内側下係合ローラ351は、工具保持部32に収納保持した工具４の重心Ｇ（図10以下参照）より水平方向で凹部33内側へ寄った位置で回転軸343をグリッパ本体31に軸着している。また、外側下係合ローラ352は、前記工具４の重心Ｇより水平方向で凹部33外側へ寄った位置で回転軸343をグリッパ本体31に軸着している。本例の内側下係合ローラ351及び外側下係合ローラ352は、鉛直方向上側の倣い接線Ｌを凹部33奥側に向けてわずかに下り勾配にしている。これは、両下係合ローラ351,352が一体となって、水平に延在する工具４のグリップ部42に設けた溝41に係合するためである。このほか、工具４を安定して支持するため、本例の外側下係合ローラ352は内側下係合ローラ351より大径にしている。これにより、内側下係合ローラ351及び外側下係合ローラ352は、工具保持部32に収納保持した工具４の重心Ｇを挟んで対峙することになり、工具４のがたつきを防止する。

中間係合部36は、工具４のグリップ部42に設けた溝41に係合する厚みで、垂直方向に延在する係合板361からなる。本例の中間係合部36は、必要な構造強度を保ちつつ、工具４のグリップ部42に設けた断面楔状の溝41に対して円滑に係合させるため、凹部33の内周縁から突出する部分を薄くかつ断面楔状に加工した係合板361を用いている。この中間係合部36は、上係合部34又は下係合部35に比べ、工具保持部32に収納保持する工具４の姿勢を決定し、保持する働きを強くするため、本例のように、工具４のグリップ部42に設けた溝41全体にわたって係合する係合板361が好ましい。

こうした工具保持部32は、周方向に90度間隔で４条の溝41をグリップ部42に設けた工具４を対象とし、各溝41が上下左右の直交方向を向く収納姿勢で収納保持することを前提として、各係合部34,35,36を構成及び配置している。ところが、加工装置から工具交換装置を介して工具搬送部２に受け渡される工具４は、各溝41が上下左右の直交方向から45度傾いた姿勢＝装着姿勢になっている。本発明は、この収納姿勢と装着姿勢との切替を、工具搬送部２の工具把持部22に担わせている。次に、この工具搬送部２について説明する。図７は装着姿勢の工具４を保持する状態の工具搬送部２の正面図、図８は工具４を収納姿勢に切り替えた状態の工具搬送部２の正面図であり、図９は工具搬送部２の側面図である。

本発明の工具搬送部２は、図７〜図９に見られるように、垂直レール23に沿って昇降する搬送ステージ21に補助ステージ211を取り付け、この補助ステージ211上にチャック手段及び姿勢切替手段からなる工具把持部を設けている。補助ステージ211は、搬送ステージ21に設けた前後レール212に沿って進退自在になっており、搬送ステージ21に固着した伸縮シリンダ213により前後方向（図７及び図８中図面直交方向、図９中左右方向）に進退させられる。チャック手段は、刃先部を44を手前（図７及び図８中図面手前、図９中図面左）に突出させ、工具４のシャンク部43を嵌合保持するポット部221（ツールポットT-POT）からなり、補助ステージ211上に自転自在に設けている。姿勢切替手段は、補助ステージ211上に設けた回転シリンダ222と、この回転シリンダ222の回転軸223に固着した駆動歯車224と、ポット部221に設けた従動歯車225とからなり、駆動歯車224及び従動歯車225が噛み合っている。これにより、ポット部221は、図７及び図８に見られるように、回転シリンダ222の回転に応じて45度の範囲で回動させることができる。

最後に、本例の工具グリッパ３の各工具保持部32に対する工具４の収納手順について説明する。各工具保持部32から工具４を取り出す手順は、収納手順の逆になるため、説明は省略する。図10は工具搬送部２により工具保持部32横に工具４が搬送されてきた段階を表した工具保持部32の部分拡大正面図、図11は工具搬送部２の水平移動により工具４が工具保持部32の凹部33にて嵌まり始めた状態を表した工具保持部32の部分拡大正面図であり、図12は工具搬送部２の水平移動により工具４が工具保持部32の凹部33に完全に嵌まり込んだ段階を表した工具保持部32の部分拡大正面図である。

工具交換口12から特定の工具グリッパ３の特定の工具保持部32にまで工具４を搬送する手順は次の通りである。まず、工具交換口12で工具交換装置からポット部221へ工具４を受け渡された工具搬送部２は、図１に見られるように、姿勢切替手段により前記ポット部221を45度だけ自転させ、工具４の装着姿勢を収納姿勢に切り替える。姿勢切替手段は工具搬送部２に設けていることから、工具搬送部２が工具マガジン１内のどこに位置していても姿勢切替手段を用いて工具４の装着姿勢及び収納姿勢を切り替えることができる。しかし、工具搬送部２の位置と無関係に姿勢切替手段を作動させる制御は、姿勢切替手段を作動させる要件の判断が必要になり、姿勢切替手段、ひいては工具搬送部２全体の制御を複雑にする。このため、本例のように、工具搬送部２が特定位置にある状態で姿勢切替手段を作動させ、工具４の装着姿勢及び収納姿勢を切り替えるようにするとよい。

工具４を装着姿勢から収納姿勢に切り替えた後は、その工具４を工具グリッパ３における特定の工具保持部32に収納するため、工具搬送部２を工具マガジン１内で縦横に移動させる（図１中太矢印参照）。通常、工具搬送部２が保持する工具４が工具グリッパ３と干渉しないように、工具搬送部２は、一度工具グリッパ３上方の移動空間にまで上昇し、目的の工具保持部32の凹部33が開放する工具グリッパ３,３間にまで水平移動した後、目的の工具保持部32の凹部33横にまで下降する。

収納姿勢にある工具４は、図10に見られるように、周方向に90度間隔でグリップ部42に設けた４条の溝41を、上下左右の直交方向に向けている。よって、工具搬送部２は、下降してきた位置から工具４の重心Ｇが凹部33の中心に達するまで水平移動すれば工具保持部32に工具４を収納保持させることができる。

工具４は、凹部33に向けて水平移動すると、図11に見られるように、まずグリップ部42の上側に板バネ342が摺接し、グリップ部42の下側に位置する溝41に外側下係合ローラ352が係合する。グリップ部42に設けられる溝41は、断面台形（図６参照）であり、外側下係合ローラ352はこの溝41に倣った断面形状を有しているから、工具搬送部２の水平移動に従う工具４の接近によって、容易に外側下係合ローラ352を溝41に係合させることができる。これは、内側下係合ローラ351又は上係合ローラ341と、対応する溝41との関係も同様である。工具４は、板バネ342によって若干下向きに押されるから、前記外側下係合ローラ352と溝41とは安定かつ確実に係合できる。また、この段階では、工具搬送部２の工具把持部22が工具４をしっかりと保持しているので、工具４がふらつく虞れはない。また、外側下係合ローラ352と内側下係合ローラ351の鉛直方向上側の倣い接線Ｌが凹部33奥側に向けてわずかに下り勾配であるため、工具４をそのまま水平移動させると、内側下係合ローラ351もグリップ部42の下側に位置する溝41に容易に係合できる。

上記段階から更に工具搬送部２が水平移動して工具４の重心Ｇが凹部33の中心に達すると、工具保持部32に対する工具４の収納が完了する。この段階では、グリップ部42の外面は凹部33の内周縁に略内接する状態にあり、図12に見られるように、上係合ローラ341がグリップ部42の上側に位置する溝41に係合し、外側下係合ローラ352に加えて内側下係合ローラ351がグリップ部42の下側に位置する溝41が係合するようになり、最後にグリップ部42の横側に位置する溝41に係合板361が係合する。このように、グリップ部42に設けられた４条の溝41のうち、３条が上係合ローラ341、内外側下係合ローラ351,352、そして係合板361に係合することにより、工具保持部32に収納保持した工具４は、収納姿勢を崩さずに、安定して収納保持できるわけである。

ここで、内外側下係合ローラ351,352は、工具４の重心Ｇを通る鉛直線を挟んで内外に分かれているため、内外側下係合ローラ351,352間に工具４の重心Ｇが落ち着くように、工具４を安定させることができる。また、板バネ342及び上係合ローラ341は、同じく工具４の重心Ｇを通る鉛直線を挟んで内外に分かれており、工具４を安定して支持している。板バネ342及び上係合ローラ341間に工具４の重心Ｇが落ち着くように、工具４を安定させることができる。特に、板バネ342は、凹部33の内向きに向けて工具４を押しているので、凹部33からの工具４の脱落を防止する。こうして、本発明の工具グリッパ３における工具保持部32は、周方向に断続的な溝41を設けたグリップ部42を有する工具４の安定した収納保持を実現する。

工具保持部32から工具４を取り出し、加工装置へ受け渡す手順は、上述までの逆を辿ればよい。各係合ローラ341,351,352及び係合板361は、溝41の延在直交方向に係合しているだけなので、溝41の延在方向に水平移動する工具４の取り出しに際しては問題はない。また、板バネ342も工具４の水平移動に従って変形するため、工具４の取り出しに際して抵抗にはならない。工具保持部32から取り出した工具４は収納姿勢にあるが、再び工具交換口12に達すると、姿勢切替手段によって装着姿勢に変換することができる（図１参照）。このようにして、本発明の工具マガジン１は、周方向に断続した溝41をグリップ部42に有する工具４を扱えるようになっている。

本発明を適用した工具マガジンの正面図である。工具マガジンの側面図である。工具グリッパにおける一部の工具保持部の拡大正面図である。工具保持部の拡大背面図である。上係合部上方から見た同工具補助部の水平断面図である。工具保持部の垂直断面図である。装着姿勢の工具を保持する状態の工具搬送部の正面図である。工具を収納姿勢に切り替えた状態の工具搬送部の正面図である。工具搬送部の側面図である。工具搬送部により工具保持部横に工具が搬送されてきた状態を表した工具保持部の部分拡大正面図である。工具搬送部の水平移動により工具が工具保持部の凹部にて嵌まり始めた状態を表した工具保持部の部分拡大正面図である。工具搬送部の水平移動により工具が工具保持部の凹部に完全に嵌まり込んだ状態を表した工具保持部の部分拡大正面図である。

符号の説明

１工具マガジン
11 マガジン本体
12 工具交換口
２工具搬送部
21 搬送ステージ
22 工具把持部
221 ポット部
222 回転シリンダ
３工具グリッパ
31 グリッパ本体
32 工具保持部
33 凹部
34 上係合部
341 上係合ローラ
342 板バネ
35 下係合部
351 内側下係合ローラ
352 外側下係合ローラ
36 中間係合部
361 係合板
４工具
41 溝
42 グリップ部
43 シャンク部
44 刃先部
Ｇ工具の重心
Ｌ内側下係合ローラ及び外側下係合ローラの鉛直方向上側の倣い接線

Claims

周方向に断続した溝をグリップ部に設けた工具を個々に収納保持する工具グリッパと、該工具グリッパと工具交換口との間で工具を搬送する工具搬送部とを備えた工具マガジンであって、工具グリッパは工具マガジン内に立設したグリッパ本体の片側又は両側に、グリップ部の溝を周方向の所定位置に向けた収納姿勢で工具を保持する工具保持部を多数設け、工具搬送部は工具マガジン内を縦横に移動する搬送ステージに、グリップ部の溝を前記収納姿勢とは異なる位置に向けた装着姿勢で工具を保持する工具把持部を設けてなり、該工具把持部は装着姿勢及び収納姿勢の間で該工具を周方向に自転させる姿勢切替手段を有してなる工具マガジン。
周方向に90度間隔で４条の溝をグリップ部に設けた工具を個々に収納保持する工具グリッパと、該工具グリッパと工具交換口との間で工具を搬送する工具搬送部とを備えた工具マガジンであって、工具グリッパは工具マガジン内に立設したグリッパ本体の片側又は両側に、グリップ部の溝を上下方向及び左右方向に向けた収納姿勢で工具を保持する工具保持部を多数設け、工具搬送部は工具マガジン内を縦横に移動する搬送ステージに、グリップ部の溝を上下方向及び左右方向から45度傾けた装着姿勢で工具を保持する工具把持部を設けてなり、該工具把持部は装着姿勢及び収納姿勢の間で該工具を周方向に45度自転させる姿勢切替手段を有してなる工具マガジン。
工具把持部は、工具のグリップ部後方に延びるシャンク部を嵌合保持又は解除するチャック手段からなり、姿勢切替手段は前記チャック手段を自転させる請求項１又は請求項２いずれか記載の工具マガジン。