JP5004731B2

JP5004731B2 - 工具マガジン

Info

Publication number: JP5004731B2
Application number: JP2007236964A
Authority: JP
Inventors: 智樹市川
Original assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Current assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Priority date: 2007-09-12
Filing date: 2007-09-12
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2027-09-12
Also published as: JP2009066695A

Description

本発明は、一般的に工作機械の工具マガジンに関し、特に、作業者による工具マガジンへの工具の収納及び工具マガジンからの工具の取出を容易にした工具着脱装置を備えた工具マガジンに関する。

一般に、マシニングセンタ、旋盤、研削盤等の工作機械は、ワークに種々の加工を施すために多数の工具を格納した工具マガジンを有している。近時、要求される加工プロセスの複雑化に伴い、工具マガジンに格納すべき工具の種類、大きさも多種、多様となってきており、工具マガジンに格納される工具の交換、入替えも頻繁に行われるようになっている。

工具マガジンへの工具の搬入、搬出については、一般に工具マガジンに設けた開口部または工具搬入、搬出口を通じて、作業者の手によって行われる。例えば、特許文献１には、上ドア、中間ドア、下ドアから成るマガジンドアを具備した工具マガジンが開示されている。特許文献１の発明では、マガジンドアの中間ドアが工具搭載ステーションに対応した位置に配置されており、該中間ドアを開いて工具マガジンへの工具の搬入、搬出が行えるようになっている。
また、特許文献２には、工具の搬入、搬出用の引出装置を備えた工具マガジンが開示されている。

特開２００３−８０４２７号公報特開昭６２−２６４８４１号公報

然しながら、特許文献１の工具マガジンでは、作業者は中間ドアを開いて、工具マガジン内の工具搬送装置へ工具を着脱しなければならず、工具が大型で重い場合、作業者が手操作でこれを行うことは非常に難しくなっている。

また、特許文献２の工具マガジンは、その前部と後部とが可動フラップによって閉じられており、工具の搬入、搬出に際しては、該可動フラップを開かなければならないが、可動フラップは、開いた状態では工具の搬入、搬出作業を阻害する位置に配置される問題がある。

本発明は、こうした従来技術の問題点を解決することを技術課題としており、工具マガジンへの工具の搬入、搬出の作業性を改善することを目的としている。

上述した課題を解決するために、本発明によれば、複数の工具を収納し、周囲がカバーで覆われている工具マガジンにおいて、工具を収納する工具収納部と、前記工具マガジンの側部に設けられ、前記工具を保持し前記カバーの一部と共に略水平方向に移動するスライダを有し、該スライダを工具を着脱する位置まで引出したとき、前記カバーの一部が下方に下がる工具着脱部と、前記工具収納部と前記工具着脱部との間で工具を搬送する工具搬送手段とを具備した工具マガジンが提供される。

工具収納部に収納されている工具のうち、外部へ搬出すべき工具が工具搬送手段によって工具着脱部に搬送される。作業者は、工具着脱部でその工具をスライダに載せ、スライダを工具を着脱する位置まで引き出すとともに、カバーの一部を下方に下げる。こうして工具マガジンの側部に開口部ができ、この開口部から搬出すべき工具を取り出し、新しく搬入すべき工具をスライダに載せる。作業者は、カバーの一部を持ち上げるとともに、スライダを工具マガジン内部へ押し込み、スライダ上の工具を工具着脱部に保持させる。工具搬送手段によってこの新しく搬入すべき工具は所定の工具収納部へ搬送される。

前述のように、本発明は、工具着脱部のスライダを工具を着脱する位置まで引き出したとき、カバーの一部が下方に下がって開口部を広くあけるとともに、スライダが工具マガジンの内方へ向って移動しないようにストッパの働きをする。作業者は、広くあいた開口部を通して工具の搬入、搬出作業がしやすくなる。工具が重い場合は、クレーンを用いることもできる。また、作業中に不用意にスライダを工具マガジン内方へ押すような力を与えても、開口部が閉まることはなく、大いに作業性が改善された。

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態を説明する。図１は、本発明に係る工具マガジン１１の正面図である。工具マガジン１１は、フレーム１３と、該フレーム１３に取付けられ工具マガジン１１の略直方体の内部空間を画成するカバー２７と、工具マガジン１１内に配置されるマトリックスマガジン１５と、マトリックスマガジン１５に対して、工具１７を収容可能な工具ポット１９の受渡しを行うキャリア２１とを具備している。マトリックスマガジン１５は、各々が工具ポット１９を収納できるように形成された複数のコの字状の切欠き、すなわち工具ポット収納部２３を有する。

キャリア２１は、マトリックスマガジン１５の工具ポット収納部２３に対して受渡しすべき工具ポット１９を把持する例えば油圧開閉式のポットクランパ３１と、ポットクランパ３１を移動可能に支持するキャリア本体２９とを有し、ポットクランパ３１は工具ポット１９を把持した状態で鉛直方向に移動可能に構成される。また、キャリア２１は、キャリア本体２９の上部及び下部にそれぞれリニアガイド３７及び３９を有する。リニアガイド３７及び３９は、フレーム１３に設けられて略水平、かつ、互いに平行に延びるキャリア案内部材すなわち上レール３３及び下レール３５にそれぞれ係合し、これによりキャリア本体２９は水平方向（図１の左右方向）に移動可能である。

図１に示すように、上レール３３及び下レール３５はフレーム１３よりもさらにＸ方向に突出しているので、キャリア２１は、自動工具交換装置の工具交換アーム（図示せず）と工具の受渡しを行う工具受渡し位置４１まで工具ポット１９を運ぶことができる。工具受渡し位置４１は、図示するようにフレーム１３で画定される領域の外側に位置する。尚、ポットクランパ３１の移動は、図示しない周知の位置決め可能な駆動手段が用いられている。

一方、カバー２７は、工具マガジン１１の側部の下方部分に工具１７の搬入、搬出用の開口部２７ａを有している。本実施の形態では、マトリックスマガジン１５のうち、カバー２７の開口部２７ａに隣接しているマトリックスマガジン１５′は、後述するように、キャリア２１に対する工具の受渡を可能とする工具差替え位置２５を提供するように形成されている。工具マガジン１１は、更に、カバー２７の開口部２７ａに隣接させて配置された工具着脱装置１００を具備している。工具差替え位置２５は、マトリックスマガジン１５′によって形成することなく、単に開口部２７ａに隣接した領域に、後述する工具着脱装置１００とキャリア２１との間で工具の授受が可能な空間を確保するようにしてもよい。

次に、図２〜図４を参照して工具着脱装置１００を説明する。工具着脱装置１００は、第１スライダ１０５、第２スライダ１０７、第３スライダ１０９より成るスライダ組立体である移動台１０１を具備している。第１スライダ１０５は、ローラ１０５ａによって、フレーム１３に取付けられた水平レール１０３沿いにカバー２７の開口部２７ａに接近、離反方向（図２において左右方向）に移動可能に設けられている。第２スライダ１０７は、ローラ１０７ａによって、第１スライダ１０５の上面沿いにカバー２７の開口部２７ａに接近、離反方向（図２において左右方向）に第１スライダ１０５に対して相対移動可能に設けられている。第３スライダ１０９は、ローラ１０９ａによって、第１及び第２スライダ１０５、１０７の移動方向に関して垂直な方向（図２の紙面に垂直な方向）に第２スライダ１０７に対して相対移動可能に設けられている。ここで、第１スライダ１０５と第２スライダ１０７とは周知の倍速機構で連結されており、第１スライダ１０５を引き出した距離の２倍の距離だけ第２スライダ１０７は連動して移動する。

第３スライダ１０９は、工具１７を保持するための工具保持部１０９ｂ（図４）を有している。本実施の形態では、エンドミルやドリル等のカッター又は工具本体５１を装着した工具ホルダ５３の外周面に、工具交換アーム（図示せず）に係合する工具保持溝５５が形成されており、工具保持部１０９ｂは、上記工具交換アームと同様に工具保持溝５５に係合する構造を有している。こうして、工具保持部１０９ｂは、工具保持溝５５を通じて、工具ホルダ５３及び該工具ホルダ５３に装着した工具５１を水平状態に保持する。尚、本明細書では、工具ホルダ５３及び該工具ホルダ５３に装着した工具本体５１の全体を単に工具１７と記載する。

第３スライダ１０９には、工具保持部１０９ｂに隣接させてカムフォロア１５７が取付けられており、該カムフォロア１５７は、工具着脱用カム板１５３に形成されたカム溝１５３ａに係合する。カム板１５３は、支点１５１を中心として回動可能に工具着脱装置の前カバー１４９を介して第２スライダ１０７に取付けられており、支点１５１には操作レバー１５５が連結されている。操作レバー１５５の可動範囲は、カム溝１５３ａによって、カムフォロア１５７が図４に示すようにカム溝１５３ａの一方の端部と係合する分離位置と、カムフォロア１５７がカム溝１５３ａの反対側の端部に係合する連結位置との間に限定される。

工具着脱装置１００は、更に、開口部２７ａを開閉するための下扉１１１と、上扉１１５とを具備している。下扉１１１は、支点１２１を中心として水平軸線周りに回動自在に第１スライダ１０５の両側面に取付けられた下扉用支持プレート１１９に取付けられている。下扉用支持プレート１１９にはカムフォロア１３５が取付けられており、該カムフォロア１３５は、フレーム１３に固定された下扉用カム板１３１に形成された下扉用カム溝１３３に係合している。

上扉１１５は、支点１２５を中心として水平軸線周りに回動自在にフレーム１３に取付けられた上扉用支持プレート１２３に取付けられている。上扉用支持プレート１２３には、カムフォロア１４１が取付けられており、該カムフォロア１４１は、第２スライダ１０７に取付けられたカム板１３７に形成された上扉用カム溝１３９に係合している。

工具着脱装置１００は、更に、安全カバー１１７を具備している。安全カバー１１７は、支点１２９を中心として水平軸線周りに回動自在にフレーム１３に取付けられた安全カバー用支持プレート１２７に取付けられている。安全カバー用支持プレート１２７には、カムフォロア１４７が取付けられており、該カムフォロア１４７は、上扉用カム溝１３９とは別個にカム板１３７に形成された安全カバー用カム溝１４５に係合している。

ここで、図２、３から理解されるように、下扉１１１の支点１２１は、第１スライダ１０５に固定されているので、下扉１１１は、第１スライダ１０５が移動したときに、該第１スライダ１０５と共に水平方向に移動可能となっている。下扉用カム溝１３３は、下扉１１１が水平方向に移動可能なように水平部分を有し、かつ、作業者が下扉１１１を最も手前、図２、３において最も左方向に引出したときに、下扉１１１が下方に回動するように形成されている。

上扉１１５の支点１２５は、工具マガジン１１の静止部に固定されているので、移動台１０１が移動しても、該移動台１０１と共に水平方向に移動することはできない。一方、上扉用カム溝１３９は、第２スライダ１０７に取付けられたカム板１３７に形成されているので、第２スライダ１０７と共に水平方向に移動し、かつ、第２スライダ１０７が図２においてある程度左方向に移動した後に上扉１１５を上方に回動させるように形成されている。

安全カバー１１７も上扉１１５と同様に、支点１２９が工具マガジン１１の静止部に固定されているので、該移動台１０１と共に水平方向に移動することはできない。一方、カム板１３７の安全カバー用カム溝１４５は、第２スライダ１０７が左方向に移動を開始した直後から安全カバー１１７を上方に回動させ、その後安全カバー１１７をその位置に保持するように形成されている。

以下、新たな工具１７を工具マガジン１１内に搬入する場合を例として、本実施の形態の作用を説明する。
工具マガジン１１内に新たな工具１７を搬入する場合には、先ず、工具１７を装着していない工具ポット１９を、キャリア２１によってマトリックスマガジン１５から工具差替え位置２５へ移送し、待機させておく。このとき、操作レバー１５５は、図４に示す分離位置にある。

次に、作業者が、下扉１１１のハンドル１１３と、操作レバー１５５を把持して、該下扉１１１及び操作レバー１５５を手前（図２、３において左方向）に引出す。これによって、第１スライダ１０５が水平レール１０３に沿って、図２、３において左方向に移動すると共に、第２スライダ１０７が第１スライダ１０５に対して同じく図２、３において左方向に移動する。このとき、下扉用支持プレート１１９のカムフォロア１３５が下扉用カム溝１３３に沿って移動し、これによって、下扉１１１は、作業者の手前に引出されると共に、支点１２１を中心として下方に回動する。

第２スライダ１０７が図２において左方向へ移動することによって、第２スライダ１０７に取付けられているカム板１３７もまた図２において左方向へ移動する。これによって、上扉１１５のカムフォロア１４１が上扉用カム溝１３９に沿って移動し、上扉１１５が支点１２５を中心として上方へ工具マガジン１１内に回動する。この間、安全カバー１１７のカムフォロア１４７も安全カバー用カム溝１４５に沿って移動し、これによって、安全カバー１１７が支点１２９を中心として後方へ回動する（図３参照）。

ここで、下扉、上扉、安全カバーの動作を示す線図である図５を参照すると、下扉１１１及び上扉１１５が完全に閉じられているとき（図２）、移動台１０１は図５の線図の右端（マガジン側）にある。このとき、安全カバー１１７、上扉１１５及び下扉１１１の各々は、図２に示す開位置、閉位置、閉位置にある。作業者によって、下扉１１１が手前に、図２の左方向に引出されると、先ず、安全カバー１１７が工具マガジン１１の奥側に回動し始める。下扉１１１が更に引出され、安全カバー１１７が図３に示す閉位置に完全に移動した後に、上扉１１５の上方への回動動作が開始する。更に、下扉１１１が引出されると、上扉１１５は開位置（図３）へ移動し、下扉１１１の引出ストロークの終了直前に、下扉１１１が開位置へ向けて下方へ回動する。

図３から理解されるように、下扉１１１が開位置にあるとき、下扉１１１が下方に移動する、好ましくは移動台１０１よりも下側に回動するので、作業者による工具１７の搬入、搬出作業を下扉１１１が阻害することがない。また、下扉１１１が開位置で下方に回動することによって、作業者による工具１７の工具保持部１０９ａへの着脱に際して、移動台１０１が工具マガジン１１内に移動することが防止される。すなわち、下扉１１１が下方に回動することによって、移動台１０１のストッパの働きをする。

また、上扉１１５が開位置にあるときには、上扉１１５は工具マガジン１１内に移動しているので、工具マガジン１１の外部に移動している第３スライダ１０９の上方空間が開けている。従って、工具１７の搬入、搬出に際して、チェーンブロック、ホイスト、天井クレーン等の吊下げ装置を利用して、重い工具１７も容易に操作可能となる。

更に、安全カバー１１７が後方に回動して、閉位置にあるとき、移動台１０１の配置されている空間が、該安全カバー１１７によって工具マガジン１１の内部空間から隔絶される。従って、閉位置にある安全カバー１１７によって、作業者の不注意による事故、例えば、誤って工具マガジン１１内に手を入れて動作中のキャリア２１に接触して怪我をしてしまうような事故が防止される。

こうして、移動台１０１、特に第３スライダ１０９の工具保持部１０９ｂが工具マガジン１１の外部に露出すると、次いで、作業者は、工具保持部１０９ｂに新しい工具１７の工具保持溝５５を係合させ、該新しい工具１７を水平状態で工具保持部１０９ｂに取付ける。このとき、上述したように、吊下げ装置を適宜利用することができる。

工具１７を工具保持部１０９ｂに取付けた後に、作業者は、下扉１１１のハンドル１１３を把持して、下扉１１１を上方に引き上げ、次いで、上記ハンドル１１３と操作レバー１５５とによって、下扉１１１及び第２スライダ１０７を工具マガジン１１内に押込む。これによって、工具保持部１０９ｂに工具１７が水平に保持された状態で工具マガジン１１内に収納されると共に、安全カバー１１７、上扉１１５、下扉１１１は、図５の線図の作業者側（左側）からマガジン側（右側）へ、図２に示す夫々の開位置、閉位置、閉位置に復帰する。

次に、作業者が操作レバー１５５を回転させる、図４の実施の形態では、反時計回りの方向に回転させることによってカム板１５３が回転し、該カム板１５３のカム溝１５３ａに沿って第３スライダ１０９のカムフォロア１５７が移動する。これによって、第３スライダ１０９が、工具差替え位置２５に待機している工具ポット１９へ接近（図４において左方向へ移動）し、第３スライダ１０９の工具保持部１０９ｂに保持されている工具１７、特に工具ホルダ５３のテーパー部５７が該工具ポット１９のテーパー穴（図示せず）に嵌合される。

この状態で、キャリア２１によって、工具ポット１９を上方へ移動させることによって、工具保持溝５５が工具保持部１０９ｂから脱離し、新しい工具１７が工具ポット１９と共に移動する。次いで、キャリア２１は、該新しい工具１７を工具ポット１９と共に所定の工具ポット収納部２３に収納する。

反対に、工具マガジン１１から工具１７を搬出する場合は、操作レバー１５５を連結位置に配置した状態としておく。次いで、搬出すべき工具１７をキャリア２１によって、マトリックスマガジン１５から工具差替え位置２５へ移送し、待機している第３スライダ１０９の工具保持部１０９ｂへ、工具ホルダ５３の工具保持溝５５を上方から係合させ、工具１７を工具保持部１０９ｂに装着する。次いで、操作レバー１５５を分離位置へ向けて回動させることによって、図４に示すように、第３スライダ１０９を右方向へ移動させ、工具１７を工具ポット１９から分離する。その状態で、既述したように、下扉１１１及び上扉１１５を開いて移動台１０１を工具マガジン１１の外部に引出して、工具１７を工具保持部１０９ｂから取外す。

本発明の好ましい実施の形態による工具マガジンの正面図である。図１の工具マガジンの部分拡大正面図であり、下扉及び上扉が閉位置にある工具着脱装置を示す図である。図２と同様の工具マガジンの部分拡大正面図であり、下扉及び上扉が開位置にある工具着脱装置を示す図である。図２の工具マガジンの側面図である。下扉、上扉、安全カバーの動作を示す線図である。

符号の説明

１１工具マガジン
１３フレーム
１５マトリックスマガジン
１７工具
１９工具ポット
２１キャリア
２７カバー
２７ａカバーの開口部
１００工具着脱装置
１０１移動台
１０５第１スライダ
１０７第２スライダ
１０９第３スライダ
１０９ｂ工具保持部
１１１下扉
１１５上扉
１１７安全カバー

Claims

複数の工具を収納し、周囲がカバーで覆われている工具マガジンにおいて、
工具を収納する工具収納部と、
前記工具マガジンの側部に設けられ、前記工具を保持し前記カバーの一部と共に略水平方向に移動するスライダを有し、該スライダを工具を着脱する位置まで引出したとき、前記カバーの一部が下方に下がる工具着脱部と、
前記工具収納部と前記工具着脱部との間で工具を搬送する工具搬送手段と、
を具備することを特徴とした工具マガジン。
前記カバーの一部が、前記スライダに回動自在に連結された下扉と、前記工具マガジンの静止部に回動自在に連結された上扉とを具備し、前記下扉と上扉とが、前記スライダの水平動作に連動して開閉するようになっている請求項１に記載の工具マガジン。
前記スライダを引出したときに、該スライダの水平動作に伴って、下扉が先ず水平動作を開始し、次いで、上扉が上方へ回動動作を開始し、上扉の回動動作が終了して前記スライダの水平移動の終了直前に前記下扉が下方へ回動するようにした請求項２に記載の工具マガジン。
前記下扉は、上扉と共に前記開口部を閉鎖する閉位置と、該閉位置から下方へ回動した開位置との間で回動可能となっており、前記上扉は、前記下扉と共に前記開口部を閉鎖する閉位置と、該閉位置から上方に回動し前記カバー内に収納される開位置との間で回動可能となっている請求項３に記載の工具マガジン。
前記スライダは、前記カバー内から前記開口部へ向けて略水平方向に移動可能な第１スライダと、該第１スライダの移動方向に該第１スライダに対して相対移動可能な第２スライダと、該第２スライダの移動方向に対して略垂直な水平方向に該第２スライダに対して相対移動可能な第３スライダとを具備している請求項１に記載の工具マガジン。