WO2016163144A1

WO2016163144A1 - 工具装着方法、及び、チェーン式工具マガジン

Info

Publication number: WO2016163144A1
Application number: PCT/JP2016/053514
Authority: WO
Inventors: 昌直加藤; 得詞北脇
Original assignee: Amada Machine Tools Co Ltd; Amada Holdings Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd; Amada Machine Tools Co Ltd
Priority date: 2015-04-10
Filing date: 2016-02-05
Publication date: 2016-10-13
Anticipated expiration: 2017-10-10
Also published as: JP2016198853A; JP5956010B1

Abstract

　工作機械の工具装着部への工具装着方法では、（１）エンドレスチェーンの内リンクプレートと外リンクプレートとを枢支連結する中空軸の中空部に対して軸方向に着脱自在な工具ポットを、中空部から離脱させ、（２）工具ポットに着脱自在に備えられた工具を、工具ポットから離脱させ、（３）離脱された工具の装着部を、工具装着部に装着する。

Description

工具装着方法、及び、チェーン式工具マガジン

　本発明は、例えば、マシニングセンタなどの工作機械[working machine]の主軸[main spindle]（工具装着部[tool attaching portion]）に工具を装着する工具装着方法と、複数の工具を着脱自在に支持するチェーン式工具マガジン[chain-type tool magazine]とに関する。

　各種工作機械においては、複数の工具を着脱交換自在に備えた工具マガジンと工作機械の主軸（工具装着部）との間に備えられた工具自動交換装置[automatic tool changer]（ＡＴＣ）によって工具が自動的に交換される。種々の工具マガジンがあるが、下記特許文献１及び２は、多くの工具を着脱自在に支持するチェーン式工具マガジン（工具ポット分離型チェーン[separable-type tool pod chain]）を開示している。

日本国特開２００３－２７５９３４号公報日本国特開２００１－３８５５９号公報

　上記特許文献１は、工具ポット分離型チェーンを備えた工具マガジンを開示している。この工具ポット分離型チェーンは、チェーンの走行平面内において、チェーンの移送方向に対して直交する外方に開口された開口部を各リンクプレートに備えている。開口部には、外方から工具ポットを着脱することができる（上記特許文献１の図２参照）。従って、工具ポット分離型チェーンは、チェーンと側方に開口された開口部とを備えているので、その幅が大きい。また、チェーンを湾曲させるために湾曲する案内部材が必要なので、工具マガジンの構成が複雑化する（特許文献１の図３に示された案内部材１２～１５参照）。

　また、上記特許文献２も、工具ポット分離型チェーンを開示している。この工具ポット分離型チェーンは、平行に設けられた、案内レールとポット規制レールによって案内される。また、チェーンに保持された工具ポットは、側方に着脱される。従って、上述した特許文献１に開示された工具マガジンと同様に、工具マガジンの構成が複雑化する（特許文献２の図１に示されたレール１６及び１７参照）。

　なお、上記特許文献１は、チェーンのリンクプレートを枢支連結する中空リンク内に工具ポットが支持される構成も開示している（上記特許文献１の図６及び図７参照：この構成は「工具ポット分離型」ではない）。この構成によれば、上述した案内部材は不要であり、工具マガジンの構成簡素化や省スペース化が可能である。しかし、中空リンク内に設けられた工具ポットと工具とが強固にテーパ嵌合したり、工具ポットに設けられたボールプランジャなどの係止部材によって工具が強固に係止されたりした場合には、工具ポッドをチェーンから分離できないので工具の取り外しが困難である。

　従って、本発明の目的は、工具自動交換装置（ＡＴＣ）などを用いて工具を交換する際に、工具を容易に交換することのできる、工具装着方法及びチェーン式工具マガジンを提供することにある。また、本発明の他の目的は、構成を簡素化できるチェーン式工具マガジンを提供することにある。

　本発明の第１の特徴は、工作機械における工具装着部への工具装着方法であって、エンドレスチェーンにおける内リンクプレートと外リンクプレートとを枢支連結する中空軸の中空部に対して軸方向に着脱自在な工具ポットを、前記中空軸の前記中空部から離脱させた後、この工具ポットに着脱自在に備えられた工具を、上記工具ポットから離脱させ、この離脱した工具の装着部を、工作機械に備えた工具装着部へ装着する、工具装着方法を提供する。

　前記中空軸からの工具ポットの離脱は、前記エンドレスチェーンに対して接近離反自在で、かつ、前記中空軸の軸方向に移動自在に設けられた第１アームによって行なわれ、前記工具ポットからの工具の離脱は、前記工作機械の工具装着部に対応する位置と前記工具ポットの待機位置との間を往復動自在なＡＴＣアームによって行なわれる、ことが好ましい。

　本発明の第２の特徴は、複数の工具を着脱自在なチェーン式工具マガジンであって、内リンクプレートと外リンクプレートとを枢支連結する中空軸を備え、工具を着脱自在に備えた工具ポットを嵌合離脱自在な中空部を前記中空軸に備え、前記工具ポットに備えた係止部材を係止自在な係止部を前記中空部に備えている、チェーン式工具マガジンを提供する。

　前記中空軸の前記中空部が、ストレートの深穴として形成されている、ことが好ましい。

　上記第１の特徴及び上記第２の特徴によれば、エンドレスチェーンの内リンクプレートと外リンクプレートとが中空軸によって枢支連結されており、中空軸の中空部に対して軸方向に着脱自在な工具ポットに工具を着脱自在である。このため、チェーン式工具マガジンの構成簡素化や省スペース化が可能である。また、中空軸の中空部から脱離された工具ポットから工具を離脱させ、その後に工作機械の工具装着部に工具が装着される。このため、工具のチェーン式工具マガジンからの取り外しと、工作機械への装着を容易に行うことができる。

実施形態に係るチェーン式工具マガジンの断面図である。チェーン式工具マガジンにおけるエンドレスチェーン（工具ポッド）及び工具ホルダ、並びに、工具を示す側面図である。

　図１に示されるように、実施形態に係るチェーン式工具マガジン１は、一般的なチェーン式工具マガジンと同様に、エンドレスチェーン３を備えている。エンドレスチェーン３は、一対の内リンクプレート５と一対の外リンクプレート７とを、中空軸[hollow shaft]９によって無端状に枢支連結することで構成されている。即ち、内リンクプレート５の端部と外リンクプレート７の端部とは、中空軸９を介して互いに相対的に回動可能に連結されている。例えば、図１中の中央の中空軸９に関して、左方へと延在する内リンクプレート５の右端と右方へと延在する外リンクプレート７の左端とが、当該中空軸９によって互いに相対的に回動可能に連結されている。

　中空軸９には、その軸心と平行に中空部１１が形成されている。中空部１１は、その上端部付近からその下端部付近にかけて等しい直径を有するストレートの深穴（中空部１１の直径にほぼ等しい深さ、又は、直径以上の深さ、を有する穴）である。中空部１１には、工具ポット１５が着脱交換自在に嵌合（嵌入）されている。工具ポット１５は、工具ホルダ１３を着脱交換自在に備えている。工具ホルダ１３は、適宜の工具を備えている。工具ポット１５は、の深穴としての中空部１１の内周面１７と、その全長にかけて嵌合するストレート軸部[straight shaft portion]１９を長く備えている。ストレート軸部１９の下端側には、ボールプランジャなどの係止部材２１が設けられている。

　複数の係止部材２１が、ストレート軸部１９の周方向に等間隔に設けられている。各係止部材２１は、ストレート軸部１９に内装されたコイルスプリングなどの弾性部材２３によって、常に外方（放射外方）に突出するように付勢されている。なお、ストレート軸部１９には、係止部材２１の抜け落ちを防止するストッパ（図示せず）が設けられている。中空部１１の内周面１７の下端側の全周にわたって、係止部材２１との係止部としての段差部２５が形成されている。

　工具ポット１５のストレート軸部１９を中空軸９の中空部１１内に上から挿入し、係止部材２１が段差部２５に達すると、係止部材２１は、弾性部材２５によってストレート軸部１９の外周面から突出されて、段差部（係止部）２５と係止される。即ち、工具ポット１５が中空部１１から安易に抜け出ることが防止される。

　また、工具ポット１５が係止部材２１を支点として中空軸９に対して傾斜したとしても、深穴として形成された中空部１１に嵌入されたストレート軸部１９の全長が中空部１１の内周面１７と摺接するので、中空軸９に対する工具ポット１５の傾斜は効果的に抑制される。

　係止部材２１としてのボールプランジャと係止部としての段差部２５との関係は相対的なものである。従って、内周面１７から突出自在な複数の係止部材２１を中空軸９の周方向に設け、かつ、係止部材２１と係止自在な周溝を係止部としてストレート軸部１９の外周面に設けてもよい。即ち、係止部材２１は、中空軸９及びストレート軸部１９の一方に設けられ、係止部は、それらの他方に設けられればよい。

　工具ポット１５の上端部には、上方に開口された環状の係合凹部２７が上端面上に形成されている。係合凹部２７の内側には、上方に突出する筒状部[cylindrical portion]２９が設けられている。筒状部２９の周方向に沿って、ボールなどの複数の係止部材３１が筒状部２９に設けられている。各係止部材３１は、筒状部２９の径方向（放射方向）に移動自在で、その一部が筒状部２９から外部に突出自在に設けられている。ストレート軸部１９の軸心部に設けられた収容穴３３内には、係止部材３１を放射外方向に押圧する押圧部材３５が収容されている。押圧部材３５は、その上部にテーパ面を有しており、収容穴３３内で上下動自在である。

　収容穴３３の底部には、コイルスプリングなどの弾性部材３９が、押圧部材３５と上下動可能なスプリング座[spring seat]３７との間に弾装されている。弾性部材３９の上方への付勢力を調節するために、スプリング座３７の上下位置を調節するための調節ねじ４１がストレート軸部１９に螺合されている。なお、係止部材３１が嵌合されている穴は、テーパ状に形成されており、係止部材３１が筒状部２９から外方に抜け出ないように係止部材３１を規制している。

　工具ポット１５の上部には、中空軸９の上面と当接自在な大径部４３が形成されている。大径部４３の外周面には、中空軸９に工具ポット１５を軸方向（上下方向）に着脱する際に使用される第１アームＲＡ（図２参照）によって保持される保持凹部４５が形成されている。

　第１アームＲＡは、後述する機能を備えていれば十分であり、ロボットハンドや自動工具交換装置のＡＴＣアーム等である。即ち、第１アームＲＡは、工具ポット１５の着脱交換位置に位置決めされた中空軸９に工具ポット１５を装着したり、工具ポット１５の着脱交換位置に位置決めされた中空軸９から工具ポット１５を分離したりする機能を備えている。また、工作機械の主軸などの工具装着部ＳＰ（図２参照）に対して工具交換を行うＡＴＣアームＡＡ（図２参照）が所定位置（待機位置）に位置決めされたときに、第１アームＲＡは、当該所定位置のＡＴＣアームＡＡに保持された工具ホルダ１３を、それ自身が保持している工具ポット１５に相対的に着脱する機能を備えている。

　即ち、第１アームＲＡは、工具ポット１５の着脱交換位置に位置決めされた中空軸９に工具ポット１５を装着したり、着脱交換位置に位置決めされた中空軸９から工具ポット１５を分離したりする機能と、所定位置に位置決めされたＡＴＣアームＡＡと協働して、工具ポット１５に工具ホルダ１３を装着したり、工具ポット１５から工具ホルダ１３を分離したりする機能とを備えている。即ち、第１アームＲＡは、エンドレスチェーン３に対して接近離反自在であり、かつ、エンドレスチェーン３に設けられた中空軸９の軸方向に移動自在である。また、第１アームＲＡは、ＡＴＣアームＡＡと協働して工具ホルダ１３を交換する待機位置へ移動位置決め自在である。

　ＡＴＣアームＡＡは、工作機械の工具装着部ＳＰに工具（工具ホルダ１３）を装着したり、工具装着部ＳＰから工具（工具ホルダ１３）を分離したりするために、工具装着部ＳＰに対応する位置に位置決め自在である。また、ＡＴＣアームＡＡは、工具マガジンに対して工具の着脱交換を行うために、工具マガジンに対応する位置に位置決め自在である。

　また、工具マガジンに工具を装着したり、工具マガジンから工具を分離したりする中間アーム（第１アームＲＡに相当）を介して工具交換を間接的に行う場合には、ＡＴＣアームＡＡは、中間アームと工具交換を行う待機位置と、工具装着部ＳＰに対応する位置とに位置決め自在である。

　本実施形態においては、工具ポット１５が中空軸９から離脱された後に、工具ポット１５に保持されている工具ホルダ１３が工具ポット１５から離脱され、離脱された工具ホルダ１３が工作機械の工具装着部ＳＰに装着される。従って、ＡＴＣアームＡＡは、第１アームＲＡに保持された工具ポット１５から工具ホルダ１３を離脱させるために、工具ポット１５の待機位置（上述した所定位置）と工作機械の工具装着部ＳＰに対応する位置との間を往復動自在である。工具ポット１５の待機位置は、第１アームＲＡによって中空軸９から離脱された工具ポット１５からＡＴＣアームＡＡによって工具ホルダ１３を離脱させるための位置である。

　なお、工具ポット１５に対して工具ホルダ１３の着脱を行うために、工具ホルダ１３の基端部には、図１に示されるように、工具ポット１５の係合凹部２７に対して嵌合離脱自在な装着部として環状係合部４７が設けられている。環状係合部４７の外周面は僅かなテーパ面を形成されている。環状係合部４７が係合凹部２７と嵌合するときには、両者はテーパ嵌合する。また、環状係合部４７の内周面の全周に亘って、筒状部２９に設けられた係止部材３１と係止するテーパ状の係止段部４９が形成されている。

　従って、環状係合部４７が係合凹部２７と嵌合した状態では、環状係合部４７の外周面と係合凹部２７の内周面とがテーパ嵌合する。また、弾性部材３９の付勢力によって上方に押圧付勢されている押圧部材３５のテーパ面によって外方へ移動された係止部材３１が係止段部４９を係止する。この結果、工具ホルダ１３が工具ポット１５に固定される。

　工具ポット１５から工具ホルダ１３を離脱するには、工具ポット１５から工具ホルダ１３を上方に引き抜く。この際、係止部材３１を、弾性部材３９の付勢力に抗して、筒状部２９の内方に押圧する必要がある。従って、工具ポット１５から工具ホルダ１３を引き抜くには大きな力を要する。

　一方、中空軸９の中空部１１から工具ポット１５を引き抜き離脱するときには、係止部材２１を、弾性部材２３の付勢力に抗して、ストレート軸部１９内に没入させる。ストレートの穴である中空部１１にストレート軸部１９が嵌合されているので、工具ポット１５を中空軸９から容易に離脱させることができる。この際、第１アームＲＡによって工具ポット１５の保持凹部４５が保持されて、工具ポット１５が、中空軸９の軸心に平行に移動される。従って、工具ポット１５の離脱は容易に行うことができる。

　中空軸９の中空部１１と工具ポット１５のストレート軸部１９とは全長にかけてストレートに嵌合するので、例えば手で工具ポット１５を中空軸９から離脱するとき、工具ポット１５を傾斜させることなく離脱できる。従って、隣接した工具ポット１５が互いに干渉するようなことがない。また、中空軸９のピッチをより小さくすることができる。即ち、より多くの中空軸９を設けることができる。

　また、長いストレートな穴である中空部１１に工具ポット１５の長いストレート軸部１９が嵌合されるので、中空軸９の軸心に対して工具ポット１５の軸心が傾斜するのを抑制できる。従って、中空軸９と工具ポット１５との位置的関係を常に正確に維持できる。さらに、係止部材２１の付勢力は比較的小さくてよいので、手で工具ポット１５を中空軸９に対して容易に着脱でき、第１アームＲＡによっても工具ポット１５を中空軸９に対して正確かつ容易に着脱できる。

　工具ホルダ１３には、ＡＴＣアームＡＡによって自動交換される一般的な工具と同様に、ＡＴＣアームＡＡによって保持されるアーム係合部５１が設けられている。工具ポット１５に対する工具ホルダ１３の着脱、及び、工作機械の主軸などの工具装着部ＳＰに対する工具ホルダ１３の着脱は、ＡＴＣアームＡＡによって行われる。従って、第１アームＲＡによって中空軸９から工具ポット１５を離脱するには、ＡＴＣアームＡＡによって、第１アームＲＡに保持されている工具ポット１５に対して工具ホルダ１３を着脱する。

　本実施形態によれば、エンドレスチェーン３の内リンクプレート５と外リンクプレート７とを枢支連結する中空軸９の中空部１１に対する工具ポット１５の着脱は、中空部１１の軸心に平行な方向に行なわれる。そして、中空部１１から離脱された工具ポット１５に対する工具ホルダ１３の着脱は、中空軸９から離れた位置で行われる。従って、工具ポット１５と工具ホルダ１３とが強固に嵌合していても、内リンクプレート５及び外リンクプレート７や中空軸９に悪影響を与えることなく、工具ポット１５から工具ホルダ１３を離脱させることができる。

　また、エンドレスチェーン３に対して接近離反する方向に移動自在で、かつ、中空軸９の軸心と平行な方向に移動自在な第１アームＲＡによって、中空軸９から工具ポット１５が離脱される。そして、第１アームＲＡによって保持されている工具ポット１５の待機位置と工具装着部ＳＰに対応する位置との間を往復動自在なＡＴＣアームＡＡによって、工具ポット１５に保持されている工具ホルダ１３を保持して、工具ホルダ１３を工具ポット１５から離脱させる。従って、工具ポット１５と工具ホルダ１３とが強固に嵌合していても、工具ポット１５からの工具ホルダ１３を容易に離脱させることができる。

　また、エンドレスチェーン３の内リンクプレート５と外リンクプレート７とを枢支連結する中空軸９の中空部１１に、係止部２５が設けられているので、チェーン式工具マガジンの構成を簡素化できる。

　なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されず、適宜変形して他の形態で実施し得る。例えば、上記実施形態では、工具ポット１５は、エンドレスチェーン３の中空軸９に上下方向に着脱された。しかし、工具ポット１５の着脱方向（中空軸９の軸方向）は水平方向又は斜め方向でもよい。

　本発明の特徴は以下のように定義することもできる。
　１．チェーン式工具マガジンから工作機械の工具装着部への工具装着方法であって、
　チェーン式工具マガジンのエンドレスチェーンの内リンクプレートと外リンクプレートとを枢支連結する中空軸の中空部に対して当該中空軸の軸方向に着脱自在な工具ポットを、前記中空部から離脱させ、
　前記中空部から離脱された前記工具ポットに着脱自在に備えられた工具を、上記工具ポットから離脱させ、
　前記工具ポットから離脱された前記工具を、前記工具装着部に装着する、工具装着方法。
　２．　上記１に記載の工具装着方法であって、
　前記中空軸からの前記工具ポットの離脱が、前記エンドレスチェーンに対して接近離反自在で、かつ、前記軸方向に移動自在に設けられた第１アームによって行なわれ、
　前記工具ポットからの前記工具の離脱が、前記工具装着部の位置と前記工具ポットの待機位置との間を往復動自在なＡＴＣアームによって行なわれる、工具装着方法。
　３．　複数の工具を着脱自在なチェーン式工具マガジンであって、
　複数の内リンクプレート及び複数の外リンクプレートが連結されて形成されたエンドレスチェーンと、
　前記複数の内リンクプレートのそれぞれと前記外リンクプレートのそれぞれとを枢支連結する中空軸と、
　前記中空軸に着脱可能で、工具が着脱される工具ポットとを備えており、
　前記工具ポットを着脱自在な中空部が前記中空軸に設けられ、
　前記工具ポットを係止自在な係止部が前記中空部に設けられている、チェーン式工具マガジン。
　４．　上記３に記載のチェーン式工具マガジンであって、
　前記中空部が、ストレートの深穴として形成されている、チェーン式工具マガジン。

　日本国特許出願第２０１５－８０７５０号（２０１５年４月１０日出願）の全ての内容は、ここに参照されることで本明細書に援用される。本発明の実施形態を参照することで上述のように本発明が説明されたが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、請求の範囲に照らして決定される。

Claims

　工作機械における工具装着部への工具装着方法であって、
　エンドレスチェーンの内リンクプレートと外リンクプレートとを枢支連結する中空軸の中空部に対して軸方向に着脱自在な工具ポットを、前記中空軸の前記中空部から離脱させた後、
　この工具ポットに着脱自在に備えられた工具を、上記工具ポットから離脱させ、
　この離脱した工具の装着部を、工作機械に備えた工具装着部へ装着する、工具装着方法。
　請求項１に記載の工具装着方法であって、
　前記中空軸からの工具ポットの離脱は、前記エンドレスチェーンに対して接近離反自在で、かつ、前記中空軸の軸方向に移動自在に設けられた第１アームによって行なわれ、
　前記工具ポットからの工具の離脱は、前記工作機械の工具装着部に対応する位置と前記工具ポットの待機位置との間を往復動自在なＡＴＣアームによって行なわれる、工具装着方法。
　複数の工具を着脱自在なチェーン式工具マガジンであって、
　内リンクプレートと外リンクプレートとを枢支連結する中空軸を備え、
　工具を着脱自在に備えた工具ポットを嵌合離脱自在な中空部を前記中空軸に備え、
　前記工具ポットに備えた係止部材を係止自在な係止部を前記中空部に備えている、チェーン式工具マガジン。
　請求項３に記載のチェーン式工具マガジンであって、
　前記中空軸の前記中空部が、ストレートの深穴として形成されている、チェーン式工具マガジン。