JPWO2020141575A1 - 工具マガジン - Google Patents

Abstract

工具ポット（１２０）に着脱可能に装着された工具（Ｔ）を複数格納する工具マガジン（１００）が工具ローディングステーション（２００）を有しており、工具ローディングステーションが、差替え用工具収納位置と、工具マガジンの外部の引出し位置との間で往復移動可能に形成されたスライダ（３００）を有しており、スライダの工具マガジン側にポット保持部材（３０８）が設けられ、工具マガジンの反対側に工具保持部材（３１０）が設けられており、スライダが工具マガジン内にあるとき、着脱装置（３１６、３２６、３４０）が、ポット保持部材と工具保持部材（３１０）とを接近、離反させて、ポット保持部材に保持されている工具ポットから工具を分離させると共に、ポット保持部材に保持されている工具ポットに工具を装着するようにした。

Description

本発明は、工具マガジンに対して工具を搬入、搬出するように構成された工具ローディングステーションを備えた工具マガジンに関する。

マシニングセンタに付設される工具マガジンへの工具の搬入、搬出は、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たり、特許文献１に記載されているような工具の搬入、搬出用の引出装置によって行われたりする。

特開２００９−０６６６９５号公報

特許文献１に記載されているような従来の引出し装置を備えた工具マガジンでは、工具ローディングステーションの奥の工具マガジンの内部の空間で、工具ポットから工具を抜去し、工具だけを手前に引出して、工具の差替え作業を行う構成であるため、工具工具マガジン内にオペレータが入って、工具ポットの工具装着穴を清掃しなければならない。そのため、工具ポットの清掃に時間を要するのみならず、オペレータにとって危険な清掃作業となっている。

本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、容易かつ安全に工具ポットの清掃を行えるようにした工具マガジンを提供することを目的としている。

上述の目的を達成するために、本発明によれば、工具ポットに着脱可能に装着された工具を複数格納する工具マガジンにおいて、複数の工具の各々を工具ポットと共に保持するラックと、工具マガジン内で１つの工具を工具ポットと共に搬送する工具搬送装置と、工具搬送装置との間で工具を授受するように構成された工具ローディングステーションとを具備し、
工具ローディングステーションが、工具搬送装置との間で工具を授受する差替え用工具収納位置と、工具マガジンの外部の引出し位置との間で往復移動可能に形成されたスライダと、スライダの工具マガジン側に設けられ、工具ポットを保持するポット保持部材と、スライダにおいてポット保持部材に関して工具マガジンの反対側に設けられ、ポット保持部材に保持された工具ポットに装着されている工具を保持する工具保持部材と、差替え用工具収納位置において、ポット保持部材と工具保持部材とを接近、離反させて、ポット保持部材に保持されている工具ポットから工具を分離させ、ポット保持部材に保持されている工具ポットに工具を装着する着脱装置とを具備する工具マガジンが提供される。

本発明によれば、スライダを工具マガジンの外部の引出し位置へ引出した状態で、スライダ上で工具ポットから工具を分離可能であるので、工具ポットの清掃を容易かつ安全に行うことが可能となる。

本発明の好ましい実施形態による工具マガジンを示した略示図である。 工具ローディングステーションの斜視図である。 差替え用工具収納位置にある工具ローディングステーションの斜視図である。 分離位置にある工具ローディングステーションの斜視図である。 引出し位置にある工具ローディングステーションの斜視図である。 引出し位置でスライダ組立体をベース組立体に対して固定した状態で示す工具ローディングステーションの斜視図である。 引出し位置で工具が工具ホルダと共に工具ポットから抜去された状態で示す工具ローディングステーションの斜視図である。 スライダ組立体の斜視図である。 ベース組立体の斜視図である。 メインレバーの回動位置を示す正面図である。 差替え用工具収納位置にある工具ローディングステーションの要部後面図である。 差替え用工具収納位置にある工具ローディングステーションの要部側面図である。 （ａ）は、差替え用工具収納位置にある工具保持部材の斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の矢視ｂの方向に見た工具保持部材の底面図であり、カム装置の要部を示す図である。 図７の部分XIVの拡大斜視図である。 サブレバーを示す部分拡大斜視図である 工具差替え作業を説明するフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１において、本発明の好ましい実施形態による工具マガジン１００は、立形または横形マシニングセンタのような工作機械（図示せず）に隣接させて配置され、工作機械で使用するエンドミルのような複数のワーク加工用の工具を格納するようになっている。工作機械と工具マガジン１００との間には自動工具交換装置（図示せず）が配設され、該自動工具交換装置によって、工作機械と工具マガジン１００との間で工具が交換される。

工具マガジン１００は、床面１０４の上に立設された複数の支柱１０６〜１１８と、支柱１０６〜１１８を包囲するカバー１０２とを有している。該支柱１０６〜１１８の各々は、複数の工具ポット１２０を着脱可能に取り付けるように形成されている。図１では、工具ポット１２０には工具が装着されていないが、実際には各工具ポット１２０には１つの工具Ｔが工具ホルダＴＨ（図７参照）を介して装着されるようになっている。こうして、複数の支柱１０６〜１１８は、工具Ｔおよび工具ポット１２０を行列状に配列、保持するラックを形成している。

工具ホルダＴＨは、二面拘束型の工具ホルダ（ＨＳＫホルダ）や、プルスタッドを有したＢＴシャンク工具ホルダのような工具ホルダとすることができる。工具ポット１２０は、工具ホルダＴＨのテーパ部に嵌合するテーパ穴１２０ｃ（図７）を有している。工具ポット１２０は、フランジ１２０ａと、該フランジ１２０ａに形成されている断面Ｖ字形の係合溝１２０ｂ（図２〜図７参照）とを有している。また、支柱（ラック）１０６〜１１８は、工具ポット１２０の係合溝１２０ｂに係合して、工具ポット１２０を保持するポット把持部（図示せず）を有している。以下、工具Ｔと工具ホルダＴＨとを包含して工具Ｔと称する。

カバー１０２内には、工具Ｔを外部から工具マガジン１００内に搬入し、また工具マガジン１００から外部へ搬出するための工具ローディングステーション２００が配設されている。工作機械のオペレータは、工具ローディングステーション２００によって、加工に用いる工具を新たに工具マガジン１００内に搬入したり、加工で使用しなくなった工具や、損傷または摩耗した工具を工具マガジン１００から搬出することが可能となる。

カバー１０２内には、更に、工具搬送装置としてキャリア１３０が配設されている。キャリア１３０は、１つの工具ポット１２０の後端部分を着脱可能に保持する工具保持装置（図示せず）を有している。キャリア１３０は、また、不図示のキャリア駆動装置によって、少なくとも鉛直面（図１の紙面に平行な平面）内でＹ軸およびＺ軸の直交する２方向に移動可能となっている。

図１には図示されていないが、工具マガジン１００はサブアームまたはシフタを有している。キャリア１３０は、ラック１０６〜１１８から１つの工具Ｔを工具ポット１２０と共に取り外し、これをサブアームポジション１２４へ搬送する。サブアームポジション１２４において、サブアームはキャリア１３０から工具Ｔおよび工具ポット１２０を受け取り、これを自動工具交換装置の工具交換位置（図示せず）へ搬送する。また、サブアームは、サブアームが工具交換位置から受け取った工具Ｔおよび工具ポット１２０をサブアームポジション１２４へ搬送し、ここで、キャリア１３０がこの工具および工具ポット１２０を受け取り、ラック１０６〜１１８の所定位置に取り付ける。

更に、キャリア１３０は、オペレータが、工具マガジン１００のカバー１０２の側面に取り付けられている操作盤１２２を操作することによって、工具ローディングステーション２００へ任意の工具を工具ポット１２０と共に搬送することができる。より詳細に後述するように、キャリア１３０は、工具ローディングステーション２００のポット保持部材３０８に工具ポットを直接着脱するようになっている。

図２〜図１２を参照して、工具ローディングステーション２００を説明する。
工具ローディングステーション２００は、工具マガジン１００の床面１０４に固定されるベース組立体４００と、ベース組立体４００の上に載置、固定されるスライダ組立体３００とを具備している。

ベース組立体４００は、工具マガジン１００の床面１０４に固定される脚部４０２と、該脚部４０２の上端に水平に設けられた前後一対の腕部４２０、４２２の上に固定されるベース部４０４、４０６とを有している。ベース部４０６にポスト４１８が固定されている。ポスト４１８には、仕切りカバー４０８が、水平方向に回動可能に取り付けられている。仕切りカバー４０８には、一対の腕部材から成るカム４１０と、ローラ４１２が取り付けられている。また、ベース部４０４、４０６には、前後方向（図１では紙面に垂直なＸ軸方向）に延びるガイドレール４１４、４１６が固定されている。

スライダ組立体３００は、ガイドレール４１４、４１６に沿って前後方向にスライド可能なスライダ３０２を有している。スライダ３０２の後端の下面には、ガイドレール４１４、４１６上を滑動するブロック（図面には、一方のブロック３３０のみが図示されている）が取り付けられている。

スライダ３０２の前端には、平板状の閉蓋３０４が取り付けられている。閉蓋３０４の外表面には、第１のレバーとしてスライダ組立体３００のメインレバー３１６が、回動可能に取り付けられている。メインレバー３１６には、水平に前後方向に延びる連接棒３２６が結合されている。連接棒３２６の後端（マガジン側端）にはカム装置３４０（図１１〜図１４）が取り付けられており、メインレバー３１６の回動動作に連動してカム装置３４０が作動する。本実施形態では、着脱装置は、メインレバー３１６、連接棒３２６およびカム装置３４０を含んでいる。

本実施形態では、メインレバー３１６は、図１０に示すように、原点位置（ロック位置）３１６−１、アンロック位置３１６−２、および、スライダ固定位置３１６−３の３つの位置をとることができる。一例として、アンロック位置３１６−２は、原点位置３１６−１から反時計回りの方向に９０°の位置、スライダ固定位置は、アンロック位置から更に反時計回りの方向に１７°の位置とすることができる。

スライダ３０２の後方部分の上面には、ポット保持部材３０８と、工具保持部材３１０とが取り付けられている。ポット保持部材３０８は、工具ポット１２０のフランジ１２０ａを受容する凹所３０８ａと、該凹所３０８ａに設けられ工具ポット１２０の係合溝１２０ｂに篏合する篏合部３０８ｂとを有している。ポット保持部材３０８は、工具保持部材３１０よりも後端側に配置され、スライダ３０２に対して移動しないように固定されている。また、ポット保持部材３０８には、鉛直回転軸を有したローラ３１４が取り付けられている。

工具保持部材３１０は、工具ホルダＴＨのフランジ（図示せず）を受容する円弧状の凹所３１０ａと、該凹所３１０ａに設けられ工具ホルダＴＨの周溝（図示せず）に篏合する篏合部３１０ｂとを有している。工具保持部材３１０は、ポット保持部材３０８よりも前側に配置され、スライダ３０２に対して前後方向にスライド可能に取り付けられている。スライダ３０２の上面には前後方向に延びる一対のレール（一方のレール３１８（図１５）のみ図示されている）が取り付けられており、工具保持部材３１０の下面には、該一対のレール上を滑動するブロック３２０（図１５）が取り付けられている。

スライダ組立体３００には、第２のレバーとして工具保持部材３１０のサブレバー３１２が設けられている。サブレバー３１２は、ピン３３２ａによって工具保持部材３１０に回動可能に連結されたリンク部材３３２に取り付けられており、該リンク部材３３２に指部材３２４が取り付けられている。指部材３２４は、サブレバー３１２の回転角度に従い、スライダ３０２の上面に取り付けられた係止部材３２２に係合、離脱可能となっている。サブレバー３１２を工具Ｔの方へ回動させると、指部材３２４が係止部材３２２から離脱して、工具保持部材３１０が工具Ｔの軸線方向に移動可能となる。オペレータがサブレバー３１２から手を放すと、ばね（図示せず）の付勢力によって、所定位置で指部材３２４と係止部材３２２とが係合して、工具保持部材３１０はスライダ３０２にロックされる。

図１１〜図１４を参照して、差替え用工具収納位置において、工具ポット１２０に工具Ｔを着脱させる着脱装置の構成を説明する。着脱装置の主要部をなすカム装置３４０は、連接棒３２６の後端に取り付けられたリンクプレート３２８、リンクプレート３２８に連結されたロッド３４２、ロッド３４２の先端に設けられ、工具Ｔの軸線に直交する方向に敷設されたレール３４４に沿って滑動するカムフォロワ保持具３４６、カムフォロワ保持具３４６に保持されたカムフォロワ３４８、カムフォロワ３４８と係合するカム溝３５２が形成され、工具保持部材３１０の下部に取り付けられたカム板３５０を有する。

図１１において、メインレバー３１６が原点位置３６１−１にあるときのカムフォロワ保持具３４６が実線で示され、メインレバー３１６がアンロック位置３１６−２にあるときのカムフォロワ保持具３４６が二点鎖線で示されている。つまり、カムフォロワ３４８は、メインレバー３１６の回動動作に連動して、カム板３５０のカム溝３５２のロック位置３５２−１と、アンロック位置３５２−２との間を往復動作する。カムフォロワ３４８を保持するカムフォロワ保持具３４６は、レール３４４に沿って直線運動しかできないので、カムフォロワ３４８がカム溝３５２のロック位置３５２−１からアンロック位置３５２−２へ移動すると、カム板３５０と工具保持部材３１０がレール３１８に沿ってポット保持部材３０８から離反する。本発明の装置では、カム溝３５２のリフト量は２０ｍｍであり、工具Ｔはポット保持部材３０８から２０ｍｍ離反したときにアンクランプされるのである。カム溝３５２のアンクランプ位置３５２−２側は、カム溝３５２の工具Ｔの軸線方向に開いている。この形状によって、工具保持部材３１０は、スライダ３０２の引出し位置において、ポット保持部材３０８から更に前方へ移動させることができる。このとき、カムフォロワ３４８はカム溝３５２との係合が外れる（図１４参照）。

以下、図２〜図７および図１６を参照して、本実施形態による工具ローディングステーション２００の作用を説明する。
まず、オペレータが、工具ローディングステーション２００のための操作盤１２２を操作して、工具マガジン１００内に格納されている複数の工具のうち差替えるべき工具を、図３に示すように、差替え用工具収納位置で待機しているポット保持部材３０８および工具保持部材３１０の所へ移動させ（ステップＳ１０）、差替えるべき工具Ｔおよび工具ポット１２０を、夫々、工具保持部材３１０およびポット保持部材３０８に保持させる（ステップＳ１２）。

ステップＳ１２でＹの場合、オペレータは、メインレバー３１６を、図４に示すように、原点位置３１６−１からアンロック位置３１６−２へ反時計回りの方向に９０°回動させる（ステップＳ１４）。これにより、リンクプレート３２８が回転して、スライダ組立体３００は、ベース組立体４００に対して前後方向に移動可能となると共に、カム装置３４０によって工具保持部材３１０が所定距離、例えば２０ｍｍ前進して、ポット保持部材３０８から離反する。これにより、工具Ｔが工具ポット１２０から分離される。このときの工具保持部材３１０の位置を分離位置と称する。差替えるべき工具Ｔが差替え用工具収納位置へ移動していない場合（ステップＳ１２でＮの場合）、メインレバー３１６が回動しないようにインターロックを組み込むことができる。

次いで、オペレータがメインレバー３１６を手前に引くことによって、図５に示すように、共にスライダ３０２が、工具マガジン１００の外部の引出し位置へ、工具マガジン１００から引出される（ステップＳ１６）。スライダ３０２が引出される間、ポット保持部材３０８に取り付けられているローラ３１４が、仕切りカバー４０８のカム４１０に係合して、仕切りカバー４０８が図５〜図７に示す閉鎖位置へ回動する。スライダ組立体３００を工具マガジン１００から引出すための開口部が仕切りカバー４０８によって閉じることによって、工具差替え作業中のオペレータが工具マガジン１００内部から隔離され、オペレータは安全に作業を行うことが可能となる。

次いで、オペレータが、図６に示すように、アンロック位置３１６−２からスライダ固定位置３１６−３へ向けて、メインレバー３１６を更に反時計回りの方向に所定角度、例えば１７°回動させると、スライダ３０２がベース部４０４、４０６に固定される（ステップＳ１８）。次いで、オペレータがサブレバー３１２を工具Ｔの方向へ回動させることによって、サブレバー３１２がピン３３２ａを中心として回動し、指部材３２４が係止部材３２２から離脱し、工具保持部材３１０がスライダ３０２に対して移動可能となる。そこで、オペレータがサブレバー３１２を工具Ｔの方向へ回動させつつ前方向に移動することによって、工具保持部材３１０が、前方へスライダ３０２に対して相対的に移動し（ステップＳ２０）、工具Ｔが工具ポット１２０から抜去される（図７）。

次いで、オペレータがサブレバー３１２から手を放すと、ばねの付勢力で指部材３２４が係止部材３２２に係合して、工具保持部材３１０がスライダ３０２に対してロックされる。工具保持部材３１０がスライダ３０２に対してロックされた後、オペレータが工具Ｔを工具保持部材３１０から取り外す（ステップＳ２２）。工具Ｔが工具保持部材３１０から取り外されたとき、工具ポット１２０のテーパ穴１２ｃ内を清掃することが可能となる（ステップＳ２４）。

オペレータは、工具保持部材３１０から旧工具Ｔを取り外した後、新工具Ｔを装着した工具Ｔを工具保持部材３１０の篏合部３１０ｂに嵌合させ、新工具Ｔを工具保持部材３１０上に載置する（ステップＳ２６）。サブレバー３１２を工具Ｔ側に回動させて指部材３２４と係止部材３２２との係合を解除し、工具保持部材３１０を分離位置へ移動させ、サブレバー３１２を戻す（ステップＳ２８）。

次いで、オペレータが、スライダ固定位置３１６−３からアンロック位置３１６−２へ向けて、メインレバー３１６を時計回りの方向に所定の角度、本実施形態によるでは１７°回動させると、スライダ３０２のロックが外れる（ステップＳ３０）。こうして、スライダ３０２が前後方向にスライド可能となる。次いで、オペレータがメインレバー３１６を工具マガジン１００の方へ押し込むことによって、スライダ３０２全体がベース部４０４、４０６に対してスライドし、スライダ組立体３００全体が工具マガジン１００内に収納され、工具保持部材３１０およびポット保持部材３０８が差替え用工具ポット位置へ移動する（ステップ３２）。スライダ組立体３００が工具マガジン１００内に収納される間、ローラ３１４がカム４１０から離脱し、更に、仕切りカバー４０８のローラ４１２が、前後方向に延びるスライダ３０２の平坦なカム面３３４に係合して、仕切りカバー４０８が開く。

アンロック位置３１６−２から原点位置３１６−１へ向けて、メインレバー３１６を更に所定角度、本実施形態では９０°時計回りの方向に回動させ、メインレバー３１６の原点位置３１６−１へ復帰させることによって、工具保持部材３１０がポット保持部材３０８の方へ所定距離、本実施形態では２０ｍｍ移動して、工具Ｔのテーパ部が工具ポット１２０のテーパ穴１２０ｃに嵌合する。これによって、工具Ｔが工具ポット１２０にクランプされる（ステップＳ３４）。

メインレバー３１６が原点位置３１６−１へ復帰した後（ステップＳ３６でＹの場合）、オペレータは工具ローディングステーションの操作盤１２２を操作して、新工具Ｔに割り当てられているアドレスに対応したラック１０６〜１１８の所定位置に、該新工具Ｔを工具ポット１２０と共にキャリア１３０によって移送、取り付ける。メインレバー３１６が原点位置３１６−１へ完全に復帰していない場合（ステップＳ３６でＮの場合）、キャリア１３０による新工具Ｔの移送を禁止するインターロックを組み込んでもよい。

１００ 工具マガジン
１２０ 工具ポット
１２２ 操作盤
１３０ キャリア
２００ 工具ローディングステーション
３００ スライダ組立体
３０４ 閉蓋
３０８ ポット保持部材
３１０ 工具保持部材
３１２ サブレバー
３１６ メインレバー
３２６ 連接棒
３２８ リンクプレート
３４０ カム装置
４００ ベース組立体
４０８ 仕切りカバー

Claims (4)

1. 工具ポットに着脱可能に装着された工具を複数格納する工具マガジンにおいて、
   複数の工具の各々を工具ポットと共に保持するラックと、
   工具マガジン内で１つの工具を工具ポットと共に搬送する工具搬送装置と、
   工具搬送装置との間で工具を授受するように構成された工具ローディングステーションとを具備し、
   工具ローディングステーションが、
   工具搬送装置との間で工具を授受する差替え用工具収納位置と、工具マガジンの外部の引出し位置との間で往復移動可能に形成されたスライダと、
   スライダの工具マガジン側に設けられ、工具ポットを保持するポット保持部材と、
   スライダにおいてポット保持部材に関して工具マガジンの反対側に設けられ、ポット保持部材に保持された工具ポットに装着されている工具を保持する工具保持部材と、
   差替え用工具収納位置において、ポット保持部材と工具保持部材とを接近、離反させて、ポット保持部材に保持されている工具ポットから工具を分離させ、ポット保持部材に保持されている工具ポットに工具を装着する着脱装置と、
   を具備することを特徴とした工具マガジン。
2. 着脱装置が、スライダに回動可能に取り付けられたメインレバーと、該メインレバーに連結されたカム機構とを具備する請求項１に記載の工具マガジン。
3. スライダが工具引出し位置にあるとき、工具保持部材に保持されている工具の中心軸線に沿ってポット保持部材から離反する方向に、工具保持部材がポット保持部材に対して移動可能に設けられている請求項１に記載の工具マガジン。
4. スライダが引出し位置にあるとき、ポット保持部材を工具マガジンの内部の空間から隔離する仕切りカバーを具備する請求項１に記載の工具マガジン。

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