WO2016203568A1 - ツールマガジン - Google Patents

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WO2016203568A1
WO2016203568A1 PCT/JP2015/067444 JP2015067444W WO2016203568A1 WO 2016203568 A1 WO2016203568 A1 WO 2016203568A1 JP 2015067444 W JP2015067444 W JP 2015067444W WO 2016203568 A1 WO2016203568 A1 WO 2016203568A1
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tool
door
opening
magazine
movable body
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PCT/JP2015/067444
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English (en)
French (fr)
Inventor
浅川和哉
Original Assignee
富士機械製造株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/155—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/08—Protective coverings for parts of machine tools; Splash guards

Definitions

  • the present invention relates to a tool magazine in which a plurality of tools are stored, and the tool feed and opening / closing of the door are interlocked when the tool is changed.
  • Patent Document 1 discloses an invention relating to a tool magazine provided with a door opening / closing mechanism.
  • the open / close door of the tool magazine has a right door and a left door so as to open on both the left and right sides, and the rotation shaft of each door is rotatably supported by a bearing.
  • a link mechanism is provided between the two doors so that when the rotation axis of one door is rotated, the rotation axis of the other door is also rotated.
  • the open / close door is opened and closed in conjunction with the movement of the spindle head for tool change, and a transmission mechanism including a cam follower is provided between the spindle head and one of the doors.
  • the conventional example is configured by a link mechanism in which a strip-shaped rotary shaft lever fixed to the rotary shaft of an opening / closing door and a strip-shaped intermediate lever supported by a pin are connected to each other by a rod-shaped link member.
  • Such an opening and closing mechanism is configured to open and close in conjunction with the movement of the spindle head, but there are problems in terms of rigidity when opening and closing at high speeds, and since rattling is likely to occur, impact noise is generated during opening and closing operations. It can also be a cause. Further, it is considered that the frequency of parts replacement due to wear or the like increases due to repeated opening and closing operations.
  • the conventional tool magazine has a configuration in which the spindle head enters the opening / closing door when changing the tool. Therefore, it is necessary to take a wide space for changing the tool, the tool magazine itself becomes large, and the machining center is downsized. It is the structure which prevents.
  • an object of the present invention is to provide a tool magazine in which opening / closing of an open / close door is interlocked with tool delivery in order to solve such a problem.
  • the tool at the replacement preparation position is linearly moved between the magazine main body and the tool replacement position set outside the opening.
  • the open / close door connected via the link member opens and closes in conjunction with the movement of the movable body. Since the transmission of force from the movable body to the open / close door has a simple configuration using the link member, the structure is strong, and rattling or the like is unlikely to occur and impact noise can be suppressed.
  • the tool magazine of the present embodiment will be described by taking as an example one incorporated in a machining center.
  • the machining center is arranged together with other machine tools such as a lathe to form a part of the processing machine line, and is configured compactly with the other machine tools.
  • workpieces are sequentially conveyed by an autoloader, and predetermined processing is executed in each machine tool.
  • various tools corresponding to various types of processing are stored in a tool magazine, and the spindle is automatically exchanged.
  • FIG. 1 and FIG. 2 are perspective views showing the internal structure of the machining center
  • FIG. 1 shows a state in which the tool magazine door is closed
  • FIG. 2 shows that the tool magazine door is opened.
  • the state is shown.
  • the machining center 1 is a vertical type
  • a machining module 2 that is a machine main body is covered with a machine body cover (not shown), thereby forming a machining chamber for a workpiece.
  • the processing module 2 is movable on the base 3 in the front-rear direction, and is assembled on a movable bed 4 having wheels.
  • the machine body longitudinal direction of the machining center 1, that is, the processing module 2 is the Y-axis direction
  • the machine body width direction is the X-axis direction
  • the machine body vertical direction is the Z-axis direction.
  • the machining module 2 is provided with a spindle head 5 for holding a tool at the front.
  • the spindle head 5 includes a spindle chuck 11 to which a tool such as a drill or an end mill is detachably attached, and a spindle motor 12 that rotates the tool held by the spindle chuck 11 is provided.
  • the rotation axis of the spindle head 5 that rotates the tool is in the vertical direction (Z-axis direction).
  • a work table 15 fixed to the rotating body 13 projects to the front side of the machine body, and a clamp mechanism for holding the work is provided on the upper surface of the work table 15.
  • the work table 15 is attached to a gantry 16 on the movable bed 4, and the spindle head 5 is attached to be movable in three axial directions by a machining drive unit configured on the gantry 16.
  • a tool magazine 6 storing a plurality of tools is provided between the gantry 16 and the machining drive unit, that is, between the work table 15 and the spindle head 5.
  • the machining module 2 has a control for driving and controlling the spindle motor 12 and the drive unit of the tool magazine 6 in addition to the spindle motor 12 and the drive motor of the rotating body 13 in addition to the movable bed 4.
  • a device 7 is mounted.
  • the machining drive unit of the spindle head 5 moves the tool held by the spindle head 5 in the Z-axis direction, the X-axis drive mechanism for moving in the X-axis direction, and the Y-axis direction.
  • a Y-axis drive mechanism is provided.
  • the module 2 is designed such that the driving mechanisms in the three axial directions are arranged in the longitudinal direction of the body, and the width of the body is reduced.
  • the Y-axis drive mechanism has the Y-axis slider 21 mounted on the magazine main body 60 so as to be movable in the Y-axis direction.
  • the X-axis drive mechanism has the X-axis slider 22 that moves the X-axis slider 22 in the X-axis direction.
  • a Z-axis slider 23 is mounted so as to be movable in the Z-axis direction with respect to the X-axis slider, and the spindle head 5 is mounted on the Z-axis slider 23.
  • Each of the Y-axis slider 21, the X-axis slider 22, and the Z-axis slider 23 is slidably fitted with a guide rail and a guide block, and is slidably assembled in each direction.
  • a nut fixed to each slider is screwed onto a screw shaft connected to the rotation shaft of the servo motor. Therefore, the rotation is converted into a linear motion by the drive control of each servo motor, and the Y-axis slider 21, the X-axis slider 22, and the Z-axis slider 23 move by a predetermined amount in each direction. Thereby, position control with respect to the workpiece
  • the tool magazine 6 is housed in a box-shaped magazine main body 60 in a removable state, and the magazine main body 60 is provided with a pair of opening / closing doors 31 at the opening on the spindle chuck 11 side. Normally, the open / close door 31 is closed as shown in FIG. 1 so that coolant, cutting waste, and the like scattered by processing of the workpiece do not adhere to the tool in the magazine main body 60.
  • the opening / closing door 31 is opened as shown in FIG. 2, and the tool magazine 6 is configured to be fed forward in conjunction with the opening / closing door 31. That is, the front end portion of the tool magazine 6 protrudes from the opening so that the tool change of the spindle head 5 is performed outside the magazine body 60.
  • FIGS. 3 to 6 are perspective views showing the relationship between the door 31 and the tool magazine 6.
  • 3 and 4 are perspective views of the tool magazine 6 as viewed from above.
  • FIG. 3 shows a state in which the tool magazine 6 is housed in the magazine main body 60.
  • FIG. A state in which the front end protrudes is shown.
  • FIGS. 5 and 6 are perspective views of the tool magazine 6 as viewed from below, and show states corresponding to FIGS. 3 and 4, respectively.
  • various types of tools T are stored in the tool magazine 6, in the drawing, specific shapes are omitted, and all are expressed in a cylindrical shape. That is, it is simply a diagram in which the arrangement of a plurality of tools T can be understood.
  • the tool magazine 6 is provided with a plurality of tool holders 32 on which the tool T can be attached and detached.
  • the tool holder 32 is configured such that the neck portion of the tool T is sandwiched between a pair of gripping claws, and the tool T stored in the tool magazine 6 is suspended in such a manner that its rotation axis is directed in the vertical direction. Retained.
  • an endless roller chain 34 is stretched around a pair of sprockets 33. Therefore, the roller chain 34 has an oval shape, and a plurality of tool holders 32 are fixed to the roller chain 34 at a constant interval.
  • the plurality of tools T are disposed close to each other and are arranged in order in the circumferential direction of the oval.
  • a tool displacement motor 35 is connected to the sprocket 33 on the door 31 side of the pair of sprockets 33. That is, the tool displacement motor 35 is disposed horizontally with its rotation axis facing the Y-axis direction, the rotation axis and the rotation axis of the sprocket 33 are orthogonal, and the bevel gear 36 fixed to each rotation axis. Are engaged. Therefore, the rotation of the sprocket 33 is transmitted to the roller chain 34 by the drive of the tool displacement motor 35, and the plurality of tools T travel around the oval path according to the rotation of the roller chain 34.
  • the tool magazine 6 is configured such that the tool displacement device including the above-described tool displacement motor 35, roller chain 34, sprocket 33, tool holder 32, and the like is assembled to the movable table 38 and can move in the magazine body 60 in the front-rear direction.
  • the movable table 38 is an oval shape corresponding to the circular movement of the plurality of tools T, and is a tray having low side walls formed on the inner and outer circumferences thereof, and can receive coolant and cutting chips falling from the tool T. It is possible.
  • a tool displacement motor 35 and a sprocket 33 are disposed on the inner peripheral side of the movable table 38.
  • a guide block 41 is fixed to the lower surface of the movable table 38, and a guide rail 42 is laid on the inner bottom surface of the magazine body 60.
  • the guide block 41 is slidably fitted to the guide rail 42, and the movable table 38 is configured to be movable in the front-rear direction (Y-axis direction).
  • a nut 43 constituting a ball screw is fixed to the movable table 38, and a screw shaft 45 connected to the rotation shaft of the moving motor 46 is screwed to the nut 43. Therefore, in this moving device, the moving motor 46 is fixed to the magazine body 60 side, and the moving motor 46 is driven to rotate the screw shaft 45, whereby the tool magazine 6 moves linearly via the nut 43, that is, It is designed to move forward and backward.
  • FIG. 7 is a plan view showing an opening / closing mechanism of the opening / closing door 31.
  • a pair of left and right open / close doors 31 is attached to the front opening of the magazine main body 60, and the movable region is reduced by opening both left and right.
  • the pair of left and right open / close doors 31 are partially overlapped at the center end and are pivotally attached to the magazine body 60 by the hinge member 51 at the outer end.
  • An opening / closing mechanism is coupled to the pair of left and right opening / closing doors 31 with a symmetrical configuration.
  • the pair of left and right opening / closing mechanisms has a door side bracket 52 fixed to an inner lower portion of the opening / closing door 31 and a driving side bracket 53 integrally attached to the movable table 38 side.
  • the door-side bracket 52 and the drive-side bracket 53 are connected to a link bar 55 that is pin-coupled to each other.
  • a support block 56 is fixed to the lower surface of the movable table 38, and a drive side bracket 53 is connected to the support block 56. That is, the bolt rod 57 penetrates the support block 56 in the front-rear direction, the tip end portion thereof is fastened to the drive side bracket 53, and the spring 58 is fitted between the head 571 of the bolt rod 57 and the support block 56.
  • the support block 56 is formed with through holes at two locations, and the two bolt rods 57 penetrate through the bushes, so that the bolt rods 57 can slide relative to the support block 56. It has become. Since the bolt rod 57 is urged rearward by a spring 58, the drive side bracket 53 is pressed against the support block 56, but between the drive side bracket 53 and the support block 56, a bolt A spacer 59 is attached to the rod 57.
  • the drive-side bracket 53 is pushed by the spacer 59 in the same direction when moving forward (when the door 31 is opened).
  • moving rearward when the door 31 is closed, it moves in the same direction as being pulled by the bolt rod 57 via the spring 58.
  • the movement in the front-rear direction of the drive-side bracket 53 is converted into the opening / closing operation of the opening / closing door 31 via the link bar 55.
  • the rotation angle by the opening / closing operation of the opening / closing door 31 and the moving position of the movable table 38 correspond one-to-one.
  • the workpiece machining performed by the machining center 1 of the present embodiment will be described.
  • the workpiece is clamped on the workpiece table 15, and the workpiece is cut by a tool such as a drill or an end mill attached to the spindle head 5, for example.
  • Rotation is given to the tool of the spindle head 5 by driving the spindle motor 12, and the rotating tool is moved relative to the workpiece by the three-axis movement control of the machining drive unit, and positioning for machining is performed.
  • exchange is suitably performed according to the processing content with respect to a workpiece
  • tool change by the spindle head 5 is automatically performed with the tool magazine 6 in the machine body.
  • the empty holder 32 not holding the tool T moves to the replacement preparation position 601 at the front end of the tool magazine 6.
  • the plurality of tools T held by the tool holder 32 move around in an elliptical path in a row.
  • the position where the tool Tx is arranged is an exchange preparation position 601 set in the tool magazine 6.
  • the tool magazine 6 moves forward via the ball screw mechanism, and at the same time, the open / close door 31 interlocked with the movement of the movable table 38 is opened.
  • the tool holder 32 shown in FIG. 4 showing the state of holding the tool Tx
  • the tool change position 610 is disposed.
  • This tool change position 610 is a tool change position with the spindle head 5 set outside the magazine body 60. Specifically, it is the position after the replacement preparation position 601 has been moved by sending out the tool magazine 6.
  • the tool T is delivered from the spindle head 5 to the empty tool holder 32 at the tool change position 610 by gripping with the spindle chuck 11. Then, the tool Tx to be exchanged moves around by the drive control of the tool displacement motor 35 and is arranged at the exchange preparation position 601 of the tool magazine 6, that is, the tool exchange position 610. The tool Tx is exchanged with the spindle chuck 11 and received by the spindle head 5. Thereafter, the tool magazine 6 is retracted by the drive control of the moving motor 46, and at the same time, the open / close door 31 is closed.
  • FIG. 8 is a plan view showing the movement of the opening / closing door 31 and its opening / closing mechanism, and shows the steps until the opening / closing door 31 is opened in three stages (A), (B), and (C).
  • the movable table 38 moves forward from the closed state shown in FIG. 7 by driving the moving motor 46
  • the pair of left and right support blocks 56 also move forward together as shown in FIG. .
  • the advance of the support block 56 is the advance of the drive side bracket 53, and the open / close door 31 is pushed from the inside via the link bar 55.
  • the pair of left and right open / close doors 31 opens in the left and right rotation directions with the hinge member 51 as a fulcrum, and stops at the fully open position shown in FIG.
  • the pair of left and right support blocks 56 are also retracted integrally so as to return to the state of FIG. 8 (A).
  • the support block 56 is retracted, the open / close door 31 is pulled inward via the link bar 55. Then, the pair of left and right open / close doors 31 rotates about the hinge member 51 as a fulcrum and stops at the fully closed position shown in FIG.
  • the rotation angle by the opening / closing operation of the opening / closing door 31 and the moving position of the movable table 38 are determined.
  • One-to-one correspondence That is, since the opening degree of the opening / closing door 31 is proportional to the moving amount of the movable table 38 by the link bar 55, the opening / closing operation of the opening / closing door 31 can be performed even when the speed of the movable table 38 is increased. It can be stabilized and does not generate unnecessary operation sound.
  • the opening / closing mechanism in which the link bar 55 is pin-coupled has a simple force transmission structure for opening / closing the opening / closing door 31. Accordingly, the opening / closing of the opening / closing door 31 is made to follow the movement of the movable table 38 at an increased speed from the closed state shown in FIG. 7 to the fully opened state shown in FIG. 8C or vice versa. Is possible.
  • the link bar 55 has few connection points by pin coupling, and its structure itself is strong. Therefore, it is possible to suppress an impact sound at the time of opening and closing caused by looseness between the respective members, and it is possible to suppress wear caused by the opening and closing operation and extend the life of the component.
  • the inertia force generated when the opening operation is stopped in the state shown in FIG. 8C in which the open / close door 31 is fully opened acts on the outer side in the width direction (X-axis direction), but between the support block 56 and the drive side bracket 53. The degree of freedom between them is sliding in the front-rear direction (Y-axis direction). Therefore, the displacement of each member stops all at once by stopping the opening operation, and the impact sound due to the inertial force is suppressed.
  • the inertia force due to the stop of the closing operation is supported by the support block 56, so that the displacement of each member is also stopped at the same time, and the impact sound due to the inertia force is suppressed. Further, in the opening / closing mechanism of the tool magazine 6, even when the door 31 collides with something when the door 31 is closed, the spring 58 is contracted to reduce the impact.
  • the tool magazine 6 of the present embodiment jumps out of the opening of the magazine main body 60 by feeding in conjunction with opening / closing of the opening / closing door 31, and the tool exchange with the spindle chuck 5 is performed outside the magazine main body 60. Yes.
  • the tool magazine 60 is configured such that a plurality of tools move through an oval path, and the width dimension is suppressed. Therefore, the tool magazine 6 and the magazine main body 60 surrounding the tool magazine 6 can be reduced in size, which contributes to reduction in size while suppressing the width dimension of the machining center 1 (processing module 2).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automatic Tool Replacement In Machine Tools (AREA)
  • Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)

Abstract

開口部に開閉扉(３１)を備えたマガジン本体(６０)内部に設けられ、保持した複数の工具(Ｔ)から一の工具を交換準備位置(６０１)に変位させる工具変位装置(３３～３６)を備え、複数の工具を保持した工具変位装置が可動体(３８)に搭載され、交換準備位置にある工具を、可動体(３８)を移動させることによりマガジン本体(６０)内部と開口部外側に設定された工具交換位置(６１０)との間で直線移動させる移動装置(４１～４６)を有し、可動体(３８)に対して直接的又は間接的にリンク部材５５の一端部がピン結合され、リンク部材(５５)の他端部は開閉扉(３１)に対してピン結合されたツールマガジン(６)。

Description

ツールマガジン
　本発明は、複数の工具が収納され、工具交換に際して工具の送り出しと開閉扉の開閉とが連動するツールマガジンに関する。
　工具の自動交換機能を備えたマシニングセンタでは、機械本体内にツールマガジンが設けられ、通常時はツールマガジンの開閉扉が閉じた状態で収納され、交換に際して開閉扉が開いて主軸ヘッドによる工具の交換が可能になる。例えば、下記特許文献１には、扉開閉機構を備えたツールマガジンに関する発明が開示されている。そのツールマガジンの開閉扉は、左右両側に開くように右扉と左扉とがあり、各扉の回転軸がベアリングによって回転可能に支持されている。そして、一方の扉の回転軸について回転が生じた場合に、他方の扉の回転軸にも回転が生じるように、両方の開閉扉の間にリンク機構が設けられている。また、工具交換を行う主軸ヘッドの移動に連動して開閉扉が開閉するようになっており、主軸ヘッドと一方の扉との間にカムフォロワからなる伝達機構が設けられている。
実開昭６２－１６５８３６号公報
　前記従来例は、開閉扉の回転軸に固定された短冊形状の回転軸レバーと、ピンで支持された短冊形状の中間レバーとが、互いに棒状のリンク部材によって連結されたリンク機構によって構成されている。このような開閉機構は、主軸ヘッドの移動に連動して開閉させる構成であるが、高速で開閉させるには剛性の点で問題があるほか、ガタが生じやすいため、開閉動作に際して衝撃音の発生原因にもなり得る。また、開閉動作の繰り返しによって、摩耗などによる部品交換の頻度も多くなってしまうと考えられる。そして、前記従来例のツールマガジンは、工具交換に際して主軸ヘッドが開閉扉内に進入する構成であるため、工具の交換スペースを広くとらなければならなくなり、ツールマガジン自体が大きくなり、マシニングセンタの小型化を妨げる構成である。
　そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、工具の送り出しに開閉扉の開閉が連動するツールマガジンを提供することを目的とする。
　本発明の一態様におけるツールマガジンは、開口部に開閉扉を備えたマガジン本体内部に設けられ、保持した複数の工具から一の工具を交換準備位置に変位させる工具変位装置を備え、複数の工具を保持した前記工具変位装置が可動体に搭載され、前記交換準備位置にある工具を、前記可動体を移動させることにより前記マガジン本体内部と前記開口部外側に設定された工具交換位置との間で直線移動させる移動装置を有し、前記可動体に対して直接的又は間接的にリンク部材の一端部がピン結合され、前記リンク部材の他端部は前記開閉扉に対してピン結合されたものである。
　本発明によれば、移動装置の駆動によって可動体を移動させることにより、交換準備位置にある工具を、マガジン本体内部と開口部外側に設定された工具交換位置との間で直線移動させる場合、リンク部材を介して連結された開閉扉が、前記可動体の移動に連動して開閉することになる。可動体から開閉扉への力の伝達がリンク部材による簡易な構成であるため、強固な構造であり、ガタなども生じにくく衝撃音を抑えることができる。
マシニングセンタの内部構造であって、ツールマガジンの開閉扉が閉じた状態を示した斜視図である。 マシニングセンタの内部構造であって、ツールマガジンの開閉扉が開いた状態を示した斜視図である。 開閉扉が閉じた状態のツールマガジンを上方から示した斜視図である。 開閉扉が開いた状態のツールマガジンを上方から示した斜視図である。 開閉扉が閉じた状態のツールマガジンを下方から示した斜視図である。 開閉扉が開いた状態のツールマガジンを下方から示した斜視図である。 開閉扉の開閉機構を示した平面図である。 開閉扉とその開閉機構の動きを示した平面図であり、開閉扉が開くまでを（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の３段階で示した図である。
　次に、本発明に係るツールマガジンの一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態のツールマガジンは、マシニングセンタに組み込まれたものを例に挙げて説明する。そのマシニングセンタは、例えば旋盤など他の工作機械とともに並べられて加工機械ラインの一部をなすものであり、他の工作機械とともにコンパクトに構成されている。加工機械ラインでは、オートローダによって順番にワークが搬送され、各工作機械において所定の加工が実行される。マシニングセンタでは、ツールマガジンに各種加工に対応する様々な工具が収納され、主軸に対する交換が自動で行われるようになっている。
　ここで、図１及び図２は、マシニングセンタの内部構造を示した斜視図であり、図１は、ツールマガジンの開閉扉が閉じた状態が示され、図２は、ツールマガジンの開閉扉が開いた状態が示されている。このマシニングセンタ１は立型であり、機械本体である加工モジュール２が不図示の機体カバーによって覆われており、ワークに対する加工室が構成されている。加工モジュール２は、ベース３上を前後方向に移動可能なものであり、車輪を備える可動ベッド４上に組み付けられている。なお、本実施形態では、マシニングセンタ１すなわち加工モジュール２の機体前後方向がＹ軸方向、機体幅方向がＸ軸方向、そして機体上下方向がＺ軸方向である。
　加工モジュール２は、工具を保持する主軸ヘッド５が前部に設けられている。主軸ヘッド５は、ドリルやエンドミル等の工具を着脱可能に取り付ける主軸チャック１１を備え、その主軸チャック１１に保持された工具を回転させる主軸用モータ１２が設けられている。工具を回転させる主軸ヘッド５の回転軸は鉛直方向（Ｚ軸方向）である。そして、主軸ヘッド５の下方には、回転体１３に固定されたワークテーブル１５が機体前方側に張り出しており、そのワークテーブル１５の上面にはワークを保持するクランプ機構が設けられている。
　ワークテーブル１５は、可動ベッド４上の架台１６に対して取り付けられ、主軸ヘッド５は、その架台１６上に構成された加工駆動部によって３軸方向に移動可能に取り付けられている。また、架台１６と加工駆動部との間、すなわちワークテーブル１５と主軸ヘッド５との間の高さには、複数の工具を収納したツールマガジン６が設けられている。更に、加工モジュール２には可動ベッド４の後方に、主軸用モータ１２や回転体１３の駆動モータのほか、主軸ヘッド５の加工駆動部及びツールマガジン６の駆動部などを駆動制御するための制御装置７が搭載されている。
　主軸ヘッド５の加工駆動部は、主軸ヘッド５が保持した工具をＺ軸方向に移動させるためのＺ軸駆動機構、Ｘ軸方向に移動させるためのＸ軸駆動機構、そしてＹ軸方向に移動させるためのＹ軸駆動機構が設けられている。特にモジュール２は、３軸方向の各駆動機構が機体前後方向に並べられ、機体の幅寸法が小さくなるように設計されている。具体的にＹ軸駆動機構は、Ｙ軸スライダ２１がマガジン本体６０上にＹ軸方向に移動自在に搭載され、Ｘ軸駆動機構は、Ｙ軸スライダ２１に対してＸ軸スライダ２２がＸ軸方向に移動自在に搭載されている。更に、Ｚ軸駆動機構は、Ｘ軸スライダに対してＺ軸スライダ２３がＺ軸方向に移動自在に搭載され、そのＺ軸スライダ２３に主軸ヘッド５が搭載されている。
　Ｙ軸スライダ２１、Ｘ軸スライダ２２及びＺ軸スライダ２３は、いずれもガイドレールとガイドブロックとが摺動可能に嵌め合され、各方向に摺動自在に組み付けられている。そして、各駆動機構は、サーボモータの回転軸に連結されたネジ軸に、各スライダに固定されたナットが螺合している。従って、各サーボモータの駆動制御により、回転が直線運動に変換され、Ｙ軸スライダ２１、Ｘ軸スライダ２２及びＺ軸スライダ２３が各方向に所定量移動することなる。これにより、主軸ヘッド５に保持された工具に対して、ワークテーブル１５上のワークに対する位置制御が行われることになる。
　ところで、マシニングセンタ１を含む複数台の工作機械からなる加工機械ラインは、互いの工作機械が幅方向に近接して配置され、全体が非常にコンパクトな設計となっている。このマシニングセンタ１も、そのコンパクト化を達成するため、Ｙ軸スライダ２１、Ｘ軸スライダ２２及びＺ軸スライダ２３がＹ軸方向に重なった配置になっており、Ｘ軸方向である幅方向の寸法が小さくなっている。そして、こうした加工駆動部の下に配置されたツールマガジン６もコンパクトな設計になっている。
　ツールマガジン６は、箱型のマガジン本体６０の内部に取り外し可能な状態で収容されており、マガジン本体６０には、主軸チャック１１側の開口部に一対の開閉扉３１が設けられている。通常、開閉扉３１は図１に示すように閉じられ、ワークの加工によって飛び散るクーラントや切削屑などがマガジン本体６０内の工具に付着しないようになっている。そして、工具の交換の際、開閉扉３１は図２に示すように開けられ、ツールマガジン６は、開閉扉３１に連動して前方に送り出されるよう構成されている。すなわち、主軸ヘッド５の工具交換がマガジン本体６０の外側で行われるように、ツールマガジン６の前端部が開口部から飛び出すようになっている。
　ここで、図３乃至図６は、開閉扉３１とツールマガジン６との関係を示した斜視図である。図３及び図４は、ツールマガジン６を上方から見た斜視図であり、図３は、マガジン本体６０内に収納された状態が示され、図４は開いた開閉扉３１からツールマガジン６の前端部が飛び出した状態が示されている。一方、図５及び図６は、ツールマガジン６を下方から見た斜視図であり、図３及び図４にそれぞれ対応した状態が示されている。なお、ツールマガジン６には様々な種類の工具Ｔが収納されるが、図面上、具体的な形状は省略して全て円筒形状で表現している。すなわち、単に複数の工具Ｔについて配置が分かるようになっている図である。
　ツールマガジン６には、工具Ｔの着脱が可能なツールホルダ３２が複数設けられている。そのツールホルダ３２は、一対の把持爪によって工具Ｔの首部を挟み込むようにしたものであり、ツールマガジン６内に収納された工具Ｔは、その回転軸が鉛直方向を向くように吊下げ姿勢で保持される。ツールマガジン６は、一対のスプロケット３３に無端のローラチェーン３４が掛け渡されている。よって、ローラチェーン３４は長円形をなし、複数のツールホルダ３２がそのローラチェーン３４に対して一定の間隔で固定されている。複数の工具Ｔは、互いに近接して配置され、長円形の周方向に順番に並んでいる。
　また、ツールマガジン６は、一対のスプロケット３３のうち、開閉扉３１側のスプロケット３３に工具変位用モータ３５が連結されている。すなわち、工具変位用モータ３５は、その回転軸がＹ軸方向を向いて水平横置きに配置され、その回転軸とスプロケット３３の回転軸とが直交し、各回転軸に固定された傘歯車３６が噛合している。よって、工具変位用モータ３５の駆動によりスプロケット３３からローラチェーン３４に回転が伝達され、複数の工具Ｔが、ローラチェーン３４の回転に従って長円形の進路を周回移動することになる。
　ツールマガジン６は、前述した工具変位用モータ３５、ローラチェーン３４、スプロケット３３及びツールホルダ３２などからなる工具変位装置が可動テーブル３８対して組み付けられ、マガジン本体６０内を前後方向に移動できるよう構成されている。可動テーブル３８は、複数の工具Ｔの周回移動に対応した長円形で、その内周と外周には低い側壁が形成された受け皿になっており、工具Ｔから落ちるクーラントや切削屑を受け取ることが可能なものである。そうした可動テーブル３８の内周側に工具変位用モータ３５やスプロケット３３が配置されている。
　可動テーブル３８には下面側にガイドブロック４１が固定され、マガジン本体６０の内部底面にはガイドレール４２が敷設されている。そして、ガイドレール４２に対してガイドブロック４１が摺動可能に嵌め合わされ、可動テーブル３８が前後方向（Ｙ軸方向）に移動自在に構成されている。その可動テーブル３８にはボールネジを構成するナット４３が固定され、そのナット４３に移動用モータ４６の回転軸に連結されたネジ軸４５が螺合している。よって、この移動装置では、移動用モータ４６がマガジン本体６０側に固定され、その移動用モータ４６が駆動してネジ軸４５が回転することにより、ナット４３を介してツールマガジン６が直線移動すなわち前進及び後退するようになっている。
　次に、マガジン本体６０の開閉扉３１は、ツールマガジン６の前進及び後退に伴い、開閉動作が連動するように構成されている。ここで、図７は、開閉扉３１の開閉機構を示した平面図である。マガジン本体６０の前方開口部には左右一対の開閉扉３１が取り付けられ、左右両開きにすることにより可動領域が小さくなっている。そうした左右一対の開閉扉３１は、中央側端部が一部重なり、外側端部がヒンジ部材５１によってマガジン本体６０に軸着されている。そして、左右一対の開閉扉３１には、対称的な構成によって開閉機構が連結されている。
　左右一対の開閉機構は、図５に示すように、開閉扉３１の内側下部に扉側ブラケット５２が固定され、可動テーブル３８側に駆動側ブラケット５３が一体的に取り付けられている。そして、扉側ブラケット５２と駆動側ブラケット５３には、互いにピン結合したリンクバー５５が連結されている。可動テーブル３８には、その下面に支持ブロック５６が固定され、駆動側ブラケット５３が支持ブロック５６に連結されている。すなわち、ボルトロッド５７が支持ブロック５６を前後方向に貫き、その先端部が駆動側ブラケット５３に締結され、ボルトロッド５７のヘッド５７１と支持ブロック５６との間にスプリング５８が嵌め込まれている。
　支持ブロック５６には２箇所に貫通孔が形成され、２本のボルトロッド５７がブシュを介して貫通しているため、支持ブロック５６に対してボルトロッド５７が相対的に摺動可能な状態になっている。そして、そのボルトロッド５７はスプリング５８によって後方側へ付勢されているため、駆動側ブラケット５３が支持ブロック５６に対して押し付けられるが、駆動側ブラケット５３と支持ブロック５６との間には、ボルトロッド５７にスペーサ５９が取り付けられている。
　よって、可動テーブル３８側に固定された支持ブロック５６が前後方向に移動した場合、駆動側ブラケット５３は、前方への移動時（開閉扉３１が開く場合）にはスペーサ５９に押されて同方向に移動し、後方への移動時（開閉扉３１が閉じる場合）にはスプリング５８を介してボルトロッド５７に引っ張られるようにして同方向に移動することになる。そして、この開閉機構では、駆動側ブラケット５３の前後方向の移動がリンクバー５５介して開閉扉３１の開閉動作に変換されるようになっている。特に、本実施形態では、開閉扉３１の開閉動作による回転角度と可動テーブル３８の移動位置とが一対一で対応するようになっている。
　続いて、本実施形態のマシニングセンタ１によって行われるワーク加工について説明する。ワーク加工では、ワークテーブル１５上にワークがクランプされ、そのワークに対して例えば主軸ヘッド５に装着されたドリルやエンドミル等の工具による切削加工が行われる。主軸ヘッド５の工具には主軸用モータ１２の駆動によって回転が与えられ、回転する工具が加工駆動部の３軸移動制御によってワークに対して移動し、加工のための位置決めが行われる。そして、ワークに対して直接加工を実行する工具については、ワークに対する加工内容に応じて適宜交換が行われる。
　マシニングセンタ１では、主軸ヘッド５による工具交換が機体内のツールマガジン６との間で自動で行われる。その際、マガジン本体６０内では、先ず工具交換に際して主軸ヘッド５から工具Ｔを受け取るため、工具Ｔを保持していない空のホルダ３２が、ツールマガジン６の前端部の交換準備位置６０１へと移動する（図３）。ツールホルダ３２に保持された複数の工具Ｔは、長円形の進路を一列になって周回移動する。そして、長円形上に配置された複数の工具Ｔのうち、長手方向一端部に位置する工具Ｔｘが、図４に示すように、工具交換の際、開口部から飛び出すことになる。工具Ｔが移動する長円形の進路のうち、この工具Ｔｘが配置された位置が、ツールマガジン６内において設定された交換準備位置６０１である。
　複数あるツールホルダ３２には、各々異なる工具Ｔが保持されているが、そうした工具Ｔの種類や空のツールホルダ３２の位置は制御装置によって管理されている。そこで、工具変位用モータ３５の駆動制御により、スプロケット３３を介してローラチェーン３４に所定の回転が与えられ、空のツールホルダ３２について交換準備位置６０１への移動制御が行われる。
　次に、移動用モータ４６の駆動制御により、ボールネジ機構を介してツールマガジン６が前進し、同時に可動テーブル３８の移動に連動する開閉扉３１が開けられる。その際、ツールマガジン６の交換準備位置６０１に配置されていたツールホルダ３２（図４では工具Ｔｘを保持した状態が示されている）は、マガジン本体６０の内側から開口部の外側へと飛び出し、工具交換位置６１０に配置される。この工具交換位置６１０は、マガジン本体６０の外側に設定された主軸ヘッド５との工具交換位置である。具体的には、ツールマガジン６の送り出しによる交換準備位置６０１の移動後の位置である。
　工具交換位置６１０にある空のツールホルダ３２には、主軸チャック１１との掴み換えにより工具Ｔが主軸ヘッド５から受け渡される。そして、工具変位用モータ３５の駆動制御により交換の対象となる工具Ｔｘが周回移動し、ツールマガジン６の交換準備位置６０１すなわち工具交換位置６１０へと配置される。その工具Ｔｘは主軸チャック１１との掴み換えが行われ、主軸ヘッド５へ受け取られる。その後、移動用モータ４６の駆動制御によりツールマガジン６が後退し、同時に開閉扉３１が閉じられる。
　ここで、図８は、開閉扉３１とその開閉機構の動きを示した平面図であり、開閉扉３１が開くまでを（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の３段階で示している。開閉機構は、図７に示す閉じた状態から、移動用モータ４６の駆動によって可動テーブル３８が前進した場合には、図８に示すように、左右一対の支持ブロック５６も一体になって前進する。支持ブロック５６の前進は、駆動側ブラケット５３の前進となり、開閉扉３１がリンクバー５５を介して内側から押される。そして、左右一対の開閉扉３１は、ヒンジ部材５１を支点に左右それぞれの回転方向に開動作し、図８（Ｃ）に示す全開位置で停止する。
　一方、移動用モータ４６の逆回転によって可動テーブル３８が後退した場合には、図８（Ｃ）から（Ａ）の状態に戻るように、左右一対の支持ブロック５６も一体になって後退する。支持ブロック５６の後退は、リンクバー５５を介して開閉扉３１が内側へ引っ張られる。そして、左右一対の開閉扉３１は、ヒンジ部材５１を支点に回転して、図７に示す全閉位置で停止する。
　以上のような開閉機構を備えた本実施形態では、図７及び図８の（Ａ）から（Ｃ）に示すように、開閉扉３１の開閉動作による回転角度と可動テーブル３８の移動位置とが一対一で対応している。すなわち、リンクバー５５により、開閉扉３１の開度が可動テーブル３８の移動量に比例する簡易な構成であるため、可動テーブル３８の速度を速めた移動であっても開閉扉３１の開閉動作を安定させることができ、不要な動作音を発生させることがない。
　また、リンクバー５５をピン結合した開閉機構は、開閉扉３１を開閉させるに当たり単純な力の伝達構造となっている。従って、開閉扉３１が図７に示す閉状態から図８（Ｃ）に示す全開状態まで、あるいはその逆において、可動テーブル３８の速度を速めた移動に対して開閉扉３１の開閉を追随させることが可能である。そして、リンクバー５５はピン結合による連結点が少なく構造自体が強固である。そのため、各部材間のガタによって生じる開閉時の衝撃音を抑えることができる他、開閉動作に伴う摩耗が抑えられ部品寿命を長くすることができる。
　また、開閉扉３１を全開させた図８（Ｃ）の状態で開動作が停止して生じる慣性力は幅方向（Ｘ軸方向）外側に作用するが、支持ブロック５６と駆動側ブラケット５３との間の自由度は前後方向（Ｙ軸方向）のスライドである。そのため、前記開動作停止によって各部材の変位は一斉に停止し、前記慣性力による衝撃音が抑えられる。一方、閉動作の停止による慣性力は支持ブロック５６が支えとなることにより、やはり各部材の変位は一斉に停止し、前記慣性力による衝撃音は抑えられる。また、ツールマガジン６の開閉機構では、開閉扉３１が閉じる際に何かに衝突したような場合でも、スプリング５８が収縮して衝撃を緩和させることができる。
　更に、本実施形態のツールマガジン６は、開閉扉３１の開閉と連動した送り出しによりマガジン本体６０の開口部から飛び出し、主軸チャック５との工具交換がマガジン本体６０の外側で行われるようになっている。しかも、ツールマガジン６０は、複数の工具が長円形の進路を通って移動するよう構成され、幅寸法が抑えられた構成になっている。従って、ツールマガジン６及びそれを囲むマガジン本体６０を小型化することができ、故にマシニングセンタ１（加工モジュール２）の幅寸法を抑えた小型化に寄与する。
　以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
　例えば、前記実施形態では、移動用モータ４６の回転をネジ軸４５及びナット４３のボールネジによって直線運動に変換し、可動テーブル３８つまりツールマガジン６を移動させるようにしたが、電動シリンダなどのアクチュエータを用いるようにしてもよい。
１…マシニングセンタ　２…加工モジュール　５…主軸ヘッド　６…ツールマガジン　７…制御装置　３１…開閉扉　３２…ツールホルダ　３３…スプロケット　３４…ローラチェーン　３５…工具変位用モータ　３６…傘歯車　３８…可動テーブル　４１…ガイドブロック　４２…ガイドレール　４３…ナット　４５…ネジ軸　４６…移動用モータ　５１…ヒンジ部材　５２…扉側ブラケット　５３…駆動側ブラケット　５５…リンクバー　５６…支持ブロック　５７…ボルトロッド　５８…スプリング　６０…マガジン本体　６０１…交換準備位置　６１０…工具交換位置
 
 
 
 
 
 

Claims (4)

  1. 　開口部に開閉扉を備えたマガジン本体内部に設けられ、保持した複数の工具から一の工具を交換準備位置に変位させる工具変位装置を備えたツールマガジンにおいて、
    　複数の工具を保持した前記工具変位装置が可動体に搭載され、前記交換準備位置にある工具を、前記可動体を移動させることにより前記マガジン本体内部と前記開口部外側に設定された工具交換位置との間で直線移動させる移動装置を有し、
    　前記可動体に対して直接的又は間接的にリンク部材の一端部がピン結合され、前記リンク部材の他端部は前記開閉扉に対してピン結合されたものであることを特徴とするツールマガジン。
  2. 　前記開閉扉は、回転軸が左右両側にあり、中央部分から左右両方向に外側へと開く右扉と左扉とを有するものであり、
    　前記リンク部材は、前記右扉と左扉との各々に設けられ、一つの前記可動体に連結されたものであることを特徴とする請求項１に記載のツールマガジン。
  3. 　前記リンク部材は、前記右扉及び左扉の開閉動作による回転角度と、前記移動装置による前記可動体の移動位置とが一対一で対応するように連結されたものであることを特徴とする請求項２に記載のツールマガジン。
  4. 　前記開閉扉に固定された扉側ブラケットと、前記可動体に固定された支持ブロックと、前記可動体の移動方向に形成された前記支持ブロックの貫通孔を摺動可能に通したボルトロッドと、前記支持ブロックより前記扉側に配置され、前記ボルトロッドに締結された駆動側ブラケットと、前記扉側ブラケットと前記駆動側ブラケットに対して端部がピン結合された前記リンク部材であるリンクバーと、前記支持ブロックに支えられた状態で前記ボルトロッドを前記開閉扉の反対側に付勢するスプリングと、前記支持ブロックと前記駆動側ブラケットとの間に設けられたスペーサとを有するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のツールマガジン。
     
     
     
     
     

     
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