WO2022004484A1

WO2022004484A1 - アーム、工具マガジン及び工作機械

Info

Publication number: WO2022004484A1
Application number: PCT/JP2021/023564
Authority: WO
Inventors: 俊輔辻; 邦彦宇野
Original assignee: ブラザー工業株式会社
Priority date: 2020-06-30
Filing date: 2021-06-22
Publication date: 2022-01-06
Also published as: CN115916456A; JPWO2022004484A1; DE112021002402T5; US20230090074A1

Abstract

工具を収納するアーム同士の干渉を抑制し、且つ回転軸に平行な方向に大型化することを抑制できるアーム、工具マガジンと工作機械を提供する。　アームは工作機械の工具マガジンに設けてあり、工具を把持する。アームは、工具マガジンに固定する支持板と、該支持板の両側にて回転する二つの支持桿とを備え、前記工具マガジンの回転中心軸方向における前記二つの支持桿の工具把持側端部の位置は異なる。

Description

アーム、工具マガジン及び工作機械

　本技術は工具を把持するアーム、該アームを備える工具マガジン及び該工具マガジンを備える工作機械に関する。

　従来、工作機械は工具マガジンを備え、工具マガジンは、大径工具用アームと、小径工具用アームとを有する。大径工具用アームと小径工具用アームは隣合う。工具マガジンの回転軸に平行な方向において、大径工具用アームの位置と、小径工具用アームの位置とは異なる。故に大径工具用アームと小径工具用アームとの干渉を防止できる（例えば特許文献１参照）。

特開２０１１－２０２１１号公報

　大径工具用アーム又は小径工具用アームは前記回転軸に平行な方向に突出し、段違いである。故に工具マガジンは回転軸に平行な方向に大型化する。

　本開示はアーム同士の干渉を抑制し、且つ回転軸に平行な方向に大型化することを抑制するアーム、アームを備える工具マガジン及び工作機械を提供することを目的とする。

　本開示のアームは工作機械の工具マガジンに設け、且つ工具を把持するアームにおいて、工具マガジンに固定する支持板と、該支持板の両側にて回転する二つの支持桿とを備え、前記工具マガジンの回転軸方向における前記二つの支持桿の工具把持側端部の位置は異なる。

　故に隣合う二つのアームは回転軸に平行な方向に重ねることができる。作業者は一方のアームに対する他方のアーム全体の位置を、回転軸に平行な方向にずらす必要がない。

　本開示のアームは、前記回転中心軸方向にて、一方の前記支持桿の工具把持側端部と他方の前記支持桿の工具把持側端部は離れる。

　隣合う二つのアームにおいて、一方のアームにおける一方の支持桿の工具把持側端部と他方のアームにおける他方の支持桿の工具把持側端部が回転軸方向に重ならない。

　本開示のアームの一方の前記支持桿は、前記工具マガジンの回転軸に直交する方向に延びる第一部分と、該第一部分の一端部から前記回転軸に平行な一方向に向けて延びる第一傾斜部と、前記第一部分の他端部における前記一方向と同じ側に設けてあり、工具を把持する第一把持部とを有し、他方の前記支持桿は、前記回転軸に直交する方向に延びる第二部分と、該第二部分の一端部から回転軸に平行な他方向に向けて延びる第二傾斜部と、前記第二部分の他端部における前記他方向と同じ側に固定してあり、工具を把持する第二把持部とを有し、前記回転軸方向にて、前記第一把持部及び第二把持部は同じ位置にある。

　本開示のアームは回転軸方向において、第一傾斜部と第二傾斜部が延びる方向が反対であり、第一把持部と第二把持部の固定位置が反対であるので、第一把持部と第二把持部の固定位置は同じ位置になる。アームは同一の支持桿を互いに反対向きに配置する構成のため、別々に支持桿を作成する必要がなく、部品管理が容易である。

　本開示のアームの一方の前記支持桿は、前記回転軸に平行な方向に延びる第一枢軸を備え、前記第一枢軸に前記第一傾斜部は連結し、他方の前記支持桿は前記回転軸に平行な方向に延びる第二枢軸を備え、前記第二枢軸に前記第二傾斜部は連結し、前記回転軸に平行な方向における前記第一枢軸と第二枢軸の位置は同じであり、前記第一傾斜部と第二傾斜部の傾斜角の大きさは同じであり、前記第一傾斜部と第二傾斜部の長さは同じである。

　本開示のアームは、前記第一把持部と第二把持部を閉じる方向に付勢する付勢部材を前記二つの支持桿の間に設ける。

　本開示のアームは付勢部材の付勢力によって工具を把持する。

　本開示の工具マガジンは上記アームを備え、前記アームの一端部は前記回転盤の回転軸に交差する方向にて前記回転盤の周縁部から外向きに突出し、前記アームの長手方向にて前記アームの他端部は前記回転盤の回転軸に非対向となる位置に配置する。

　本開示のアームは、回転盤の中心を通り、回転軸の径方向に延びた線に対して交差するように配置する。故に隣合う二つのアーム夫々の少なくとも一部は重なり易い。

　本開示の工作機械は上記工具マガジンを備える。

　本開示の工作機械は上記アーム及び工具マガジンと同様な作用効果を生じる。

　本開示のアーム、工具マガジン及び工作機械は、工具マガジンの回転軸方向における二つの支持桿の工具把持側端部の位置は異なる。故に工具マガジンの周方向にアームを並べるだけで、隣合う二つのアームは回転軸に平行な方向に重なる。一方のアームに対する他方のアーム全体の位置を回転軸に平行な方向にずらす必要はない。故に工具マガジンは回転軸に平行な方向に大型化することを抑制できる。

工作機械の略示正面図。第一マガジン、第二マガジン及び工具搬送装置の略示平面図。図２に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線を切断線とした略示断面図。第二マガジン付近の背面側斜視図。左上方向から視認したアームの略示斜視図。右上方向から視認したアームの略示斜視図。アームの略示正面図。アームの平面図。アームの略示左側面図。アームの略示底面図。アーム付近の構成の略示部分拡大斜視図。工具を把持するアームの略示正面図。工具を把持するアームの略示背面図。

　以下本発明の工作機械について図面に基づいて説明する。以下の説明では、図に示す上下前後左右を使用する。

　工作機械は、基台１、ワーク保持部２、ＸＹ移動機構３、立柱４、Ｚ移動機構５、第一マガジン６、支持部７、第二マガジン８０、工具搬送装置９（図２、図３参照）、主軸ヘッド１０等を備える。

　基台１は平面視矩形をなし、前後方向に延びる。基台１の上部前側にワーク保持部２を設ける。基台１の上部にて、ワーク保持部２の後側に左右方向（Ｘ方向）と前後方向（Ｙ方向）に移動可能なＸＹ移動機構３を設ける。

　ＸＹ移動機構３の上側に立柱４を設ける。立柱４の前面に上下方向（Ｚ方向）に移動可能なＺ移動機構５を設ける。Ｚ移動機構５に主軸ヘッド１０を設ける。主軸ヘッド１０は上下に延びる主軸を備える。主軸の下端部は工具を装着する。

　主軸ヘッド１０の前側に第一マガジン６を設ける。第一マガジン６は立柱４に連結部材を介して連結する。第一マガジン６は円盤６ａとアーム６ｂを備える。円盤６ａにモータ（図示略）を連結し、円盤６ａはモータの駆動によって、その中心軸回りに回転する。円盤６ａの周縁部に複数のアーム６ｂを放射状に設ける。アーム６ｂは工具を保持する。

　円盤６ａの中心軸が前後方向に延び且つ円盤６ａが前傾姿勢となるように、第一マガジン６を配置する。第一マガジン６の下端位置は工具交換位置である。主軸に工具を装着する場合、工具交換位置に工具を把持したアーム６ｂを配置し、Ｚ移動機構５を下方に移動する。Ｚ移動機構５の下方移動に基づき、主軸はアーム６ｂが把持する工具を装着する。主軸から工具を取り外す場合、工具交換位置に空のアーム６ｂを配置し、Ｚ移動機構５を上方に移動する。Ｚ移動機構５の上方移動に基づき、アーム６ｂは主軸の工具を把持し、工具は主軸から抜ける。

　主軸に装着した工具はワーク保持部２に保持したワークを加工する。ＸＹ移動機構３はワークに対する工具（主軸）の前後左右位置を調整し、Ｚ移動機構５は工具の上下位置を調整する。

　支持部７は基台１の左部後側に設ける。支持部７は上側に延び、その先端部に第二マガジン８０を設ける。第二マガジン８０は第一マガジン６の左側且つ後側に配置する。第二マガジン８０は工具搬送装置９を備える。工具搬送装置９は、第一マガジン６のアーム６ｂと第二マガジン８０のアーム８３との間で、工具の受け渡しを行う。

　図３の切断線は支持円盤８１の中心軸に直交する。第一マガジン６はカバー６ｄを備える。カバー６ｄは各アーム６ｂの外側を覆う。カバー６ｄは回転可能であり、主軸との工具交換時にアーム６ｂと共に回転し、工具交換を妨げない。

　図４の如く、支持部７の上端部に取付部材７０を固定する。取付部材７０は、前板部７０ａ、後板部７０ｂ及び支持筒７０ｃを備える。前板部７０ａと後板部７０ｂは支持部７の上端部から右上方向に延び、且つ前後に並ぶ。支持筒７０ｃは左右方向を軸方向とし、前板部７０ａ及び後板部７０ｂの上端部に連結する。

　支持筒７０ｃの右部に減速ギア装置７１を連結する。減速ギア装置７１は、環状の内周部７２と外周部７３を有する。内周部７２は支持筒７０ｃの周縁部に固定する。外周部７３は内周部７２の周囲に、軸回りに回転可能に取り付ける。即ち内周部７２は外周部７３を回転可能に支持する。

　第二マガジン８０は、支持円盤８１、モータ８２及びアーム８３を備える。支持円盤８１は回転盤を構成する。モータ８２は支持筒７０ｃの左部に連結する。支持円盤８１は両面を左右に向けて、減速ギア装置７１の右側に配置する。支持円盤８１の右面は若干後側に向き、左面は若干前側を向く。支持円盤８１の中央部に、左右に貫通した貫通穴８１ｂ（図３参照）を設ける。支持筒７０ｃと内周部７２は軸方向に延び、貫通穴８１ｂに挿入する。外周部７３は貫通穴８１ｂの左側縁部に連結する。モータ８２の駆動によって外周部７３は回転し、支持円盤８１はその中心軸８１ａ回りに回転する。中心軸８１ａは回転軸を構成し、水平方向に延びる。

　図１の如く、第一マガジン６のアーム６ｂと、第二マガジン８０のアーム８３とは、中心軸８１ａよりも下側の位置にて、最も接近する。該最も接近した位置が第一マガジン６の工具と第二マガジン８０の工具を交換するマガジン工具交換位置Ｐとなる。以下、マガジン工具交換位置Ｐに配した第一マガジン６のアーム６ｂを交換位置アーム６ｃと称し、第二マガジン８０のアーム８３を交換位置アーム８４と称する。交換位置アーム６ｃ及び交換位置アーム８４の間で工具交換を行う。

　把持アームアーム８３の一端部８３ｆは、支持円盤８１の周縁部から径方向外向きに突出する。図３において、Ｌ１は、支持円盤８１の中心軸８１ａと、交換位置アーム８４が把持する工具５０の中心とを通る線を示し、Ｌ２は、交換位置アーム８４の長手方向に沿った線を示す。線Ｌ２は、交換位置アーム８４の中央を通る。線Ｌ１と線Ｌ２は交差し、所定角度θ（＞０）を形成する。マガジン工具交換位置Ｐに位置する各アーム８３について所定角度θを形成するように配置するので、アーム８３の他端部８３ｇは支持円盤８１の中心軸８１ａに非対向となる。

　支持円盤８１の右側に工具搬送装置９を設ける。工具搬送装置９は、モータ９ａ、ボール螺子９ｂ、ナット９ｃ、軌道９ｄ、スライダ９ｅ、ポット９ｆ、連結部９ｇを備える。貫通穴８１ｂに挿入した支持筒７０ｃと内周部７２はボール螺子９ｂと軌道９ｄを支持する。ボール螺子９ｂはモータ９ａの回転軸に連結する。ナット９ｃはボール螺子９ｂに連結する。

　図３の如く、軌道９ｄはボールねじ９ｂの隣に配置する。軌道９ｄは支持円盤８１の中心軸８１ａから外れた位置に固定する。軌道９ｄは、交換位置アーム８４の長手方向に沿って延びる。軌道９ｄの一端部は交換位置アーム８４に臨む。スライダ９ｅは軌道９ｄに摺動可能に設ける。ポット９ｆはスライダ９ｅに取り付ける。連結部９ｇは、スライダ９ｅとナット９ｃを連結する。モータ９ａの駆動によってボール螺子９ｂが回転し、ナット９ｃがボール螺子９ｂに沿って移動し、スライダ９ｅ、連結部９ｇ及びポット９ｆが軌道９ｄに沿って移動する。ポット９ｆは、交換位置アーム８４が把持する工具５０を掴み、空の交換位置アーム６ｃに渡す、又は交換位置アーム６ｃが把持する工具５０を掴み、空の交換位置アーム８４に渡す。

　図３及び図４の如く、複数のアーム８３は支持円盤８１の周縁部に沿って並ぶ。アーム８３は支持円盤８１の径方向に延びる。以下、アーム８３の構成について図５～図１３を用いて説明する。

　アーム８３は、第一支持桿８３１と第二支持桿８３２を備える。支持板８３ａ、第一支持桿８３１及び第二支持桿８３２は前後方向に延びる。支持板８３ａの前端部は後側に突出した平面視円弧状をなす。

　第一支持桿８３１と第二支持桿８３２は左右方向に離れ、支持板８３ａの左側と右側に夫々配置する。

　第一支持桿８３１の前後方向中途部は、上下方向を軸方向とした枢軸８３ｄを介して、支持板８３ａの前後方向中途部に連結する。第二支持桿８３２の前後方向中途部は、上下方向を軸方向とした枢軸８３ｅを介して、支持板８３ａの前後方向中途部に連結する。枢軸８３ｄは第一枢軸を構成する。枢軸８３ｅは第二枢軸を構成する。

　第一支持桿８３１の枢軸８３ｄよりも前側を前側部分８３１ｄと称し、枢軸８３ｄよりも後側を後側部分８３１ｅと称す。第二支持桿８３２の枢軸８３ｅよりも前側を前側部分８３２ｄと称し、枢軸８３ｅよりも後側を後側部分８３２ｅと称す。第一支持桿８３１の前側部分８３１ｄは左側に突出するように湾曲する。第二支持桿８３２の前側部分８３２ｄは右側に突出するように湾曲する。円弧状をなす支持板８３ａの前端部は、第一支持桿８３１及び第二支持桿８３２の前側部分８３１ｄ、８３２ｄの間に配置してある。

　第一支持桿８３１の後端部にバネ座８３１ｃを設ける。第二支持桿８３２の後端部にバネ座８３２ｃを設ける。二つのバネ座８３１ｃ、８３２ｃは円板状をなし、左右方向に対向する。二つのバネ座８３１ｃ、８３２ｃの間に押しばね８３ｃを設ける。押しばね８３ｃは二つのバネ座８３１ｃ、８３２ｃを二つのバネ座８３１ｃ、８３２ｃが左右方向にて相互に離れるように付勢する。ローラ８３１ｂ、８３２ｂはアーム８３の一端部８３ｆを構成し、バネ座８３１ｃ、８３２ｃ及び押しばね８３ｃはアーム８３の他端部８３ｇを構成する（図３参照）。

　第一支持桿８３１の前側部分８３１ｄは後側部分８３１ｅよりも左側に位置する。前側部分８３１ｄと後側部分８３１ｅを傾斜部８３１ａが連結する。傾斜部８３１ａは前側部分８３１ｄの後端部から後側に向かうに従って、下側に向かって延びるように傾斜する。ローラ８３１ｂは前側の部分８３１ｄの前端部下面に設ける。前側部分８３１ｄは第一部分を構成し、傾斜部８３１ａは第一傾斜部を構成する。ローラ８３１ｂは第一把持部を構成する。上下方向は、工具マガジン８０の回転軸方向に平行な方向である。

　第二支持桿８３２の前側部分８３２ｄは後側部分８３２ｅよりも右側に位置する。前側部分８３２ｄと後側部分８３２ｅは傾斜部８３２ａが連結する。傾斜部８３２ａは前側部分８３２ｄの後端部から後側に向かうに従って、上側に延びるように傾斜する。ローラ８３２ｂは前側部分８３２ｄの前端部上面に設ける。前側部分８３２ｄは第二部分を構成し、傾斜部８３２ａは第二傾斜部を構成し、ローラ８３２ｂは第二把持部を構成する。

　第一支持桿８３１と第二支持桿８３２は同一部品であり、上下が反対になっているのみである。工具マガジン８０の回転軸方向に平行な方向において、枢軸８３ｄと枢軸８３ｅの位置は同じである。傾斜部８３１ａと傾斜部８３２ａの傾斜方向は逆であり、傾斜角の大きさは同じである。傾斜部８３１ａと傾斜部８３２ａの長さは同じである。故に工具マガジンの回転軸方向に平行な方向において、ローラ８３１ｂとローラ８３２ｂの位置は同じである。

　複数のアーム８３は支持円盤８１の周縁部に沿って並ぶ。複数のアーム８３は、第一アーム８３Ａと、該第一アーム８３Ａの隣に位置する第二アーム８３Ｂを含む。第一アーム８３Ａの前側部分８３１ｄの下面は第二アーム８３Ｂの前側部分８３２ｄの上面よりも上側に位置する。前側部分８３１ｄと前側部分８３２ｄは支持円盤８１の軸方向に離れる。即ち隣合う第一アーム８３Ａ第二アーム８３Ｂにおいて、第一アーム８３Ａの前側部分８３１ｄ、及び第二アーム８３Ｂの前側の部分８３２ｄの位置は、上下方向、即ち支持円盤８１の軸方向にずれる。

　前述の如く、線Ｌ１と線Ｌ２は交差し、所定角度θを形成するので、第一アーム８３Ａと第二アーム８３Ｂ、即ち隣合う二つのアーム８３は支持円盤８１の周方向にて、少なくとも部分的に同じ位置にある。しかし前側部分８３１ｄ、８３２ｄは中心軸８１ａに平行な方向に重なる、換言すれば前側部分８３１ｄ、８３２ｄの位置は支持円盤８１の軸方向にずれるので、周方向にて隣合う二つのアーム８３は干渉しない。

　上記工作機械は、中心軸８１ａに平行な方向に重ならないように複数のアーム８３を配置する場合に比べて、支持円盤８１に設置可能なアーム８３の数を支持円盤８１を径方向に大型化することなく、増やすことができる。

　工具５０は第一支持桿８３１と第二支持桿８３２の前側の部分８３１ｄ、８３２ｄの間に装着する。ローラ８３１ｂ、８３２ｂは、押しばね８３ｃの付勢力によって、工具５０を保持する。

　実施形態の工作機械は中心軸８１ａに平行な方向において、第一支持桿８３１と第二支持桿８３２の位置、即ち中心軸８１ａの周方向におけるアーム８３の両側部分の位置が異なる。故に支持円盤８１の周方向にアーム８３を並べるだけで、隣合う二つのアーム８３を中心軸８１ａに平行な方向に重ねることができる。即ち中心軸８１ａに平行な方向において、隣合う二つのアーム８３を重ねる為に、一方のアーム８３に対する他方のアーム８３全体の位置を中心軸８１ａに平行な方向にずらす必要はなく、中心軸８１ａに平行な方向に大型化することを抑制できる。

　アーム８３は、支持円盤８１の中心を通り、中心軸８１ａの径方向に延びた線Ｌ１に対して交差するように配置する。このような配置にすることによって、隣合う二つのアーム８３夫々の少なくとも一部は重なり易くなる。

　また一方のアーム８３の第一支持桿８３１と、他方のアーム８３の第二支持桿８３２とが重なる。故にアーム８３同士の干渉と、中心軸８１ａに平行な方向への大型化の抑制を実現する。

　ローラ８３１ｂ、８３２ｂは把持部の一例であり、ローラに代えて、半球状体、ピン、またはプランジャーを使用してもよい。押しばね８３ｃは付勢部材の一例であり、押しばね８３ｃに代えて、ゴムを使用してもよい。前側の部分８３１ｄ、８３２ｄの間に付勢部材を設けてもよく、この場合、引きばねを付勢部材として使用してもよい。

　支持円盤８１の径方向において、隣合う二つのアーム８３の位置が互いにずれるようにアーム８３を配置してもよい。第一マガジン６においても、アーム６ｂ同士が干渉せず、且つ円盤６ａの中心軸に平行な方向への大型化の抑制を実現すべく、第一マガジン６の構成を第二マガジン８０と同様な構成にしてもよい。

　５０　工具
　８０　第二マガジン（工具マガジン）
　８１　支持円盤（回転盤）
　８１ａ　中心軸（回転軸）
　８３　アーム
　８３ｆ　一端部
　８３ｇ　他端部
　８３１　第一支持桿
　８３２　第二支持桿
　９　工具搬送装置

Claims

　工作機械の工具マガジンに設け、工具を把持するアームにおいて、
　工具マガジンに固定する支持板と、
　該支持板の両側にて回転する二つの支持桿と
　を備え、
　前記工具マガジンの回転中心の軸である回転中心軸方向における前記二つの支持桿の工具把持側端部の位置は異なる
　アーム。
　前記回転中心軸方向にて、一方の前記支持桿の工具把持側端部と他方の前記支持桿の工具把持側端部は離れる
　請求項１に記載のアーム。
　一方の前記支持桿は、
　前記工具マガジンの回転中心軸に直交する方向に延びる第一部分と、
　該第一部分の一端部から前記回転中心軸に平行な一方向に向けて延びる第一傾斜部と、
　前記第一部分の他端部における前記一方向と同じ側に設けてあり、工具を把持する第一把持部と
　を有し、
　他方の前記支持桿は、
　前記回転中心軸に直交する方向に延びる第二部分と、
　該第二部分の一端部から前記回転中心軸に平行な他方向に向けて延びる第二傾斜部と、
　前記第二部分の他端部における前記他方向と同じ側に固定してあり、工具を把持する第二把持部と
　を有し、
　前記回転中心軸方向にて、前記第一把持部と第二把持部は同じ位置にある
　請求項１又は２に記載のアーム。
　一方の前記支持桿は前記回転中心軸に平行な方向に延びる第一枢軸を備え、
　前記第一枢軸に前記第一傾斜部は連結し、
　他方の前記支持桿は前記回転中心軸に平行な方向に延びる第二枢軸を備え、
　前記第二枢軸に前記第二傾斜部は連結し、
　前記回転中心軸に平行な方向における前記第一枢軸と第二枢軸の位置は同じであり、
　前記第一傾斜部と第二傾斜部の傾斜角の大きさは同じであり、
　前記第一傾斜部と第二傾斜部の長さは同じである
　請求項３に記載のアーム。
　前記第一把持部と第二把持部を閉じる方向に付勢する付勢部材を前記二つの支持桿の間に設ける
　請求項４に記載のアーム。
　回転盤に設けた請求項１から５のいずれか一つに記載のアームを備え、
　前記アームの一端部は前記回転盤の回転中心軸に交差する方向にて、前記回転盤の周縁部から外向きに突出し、
　前記アームの長手方向にて、前記アームの他端部は前記回転盤の回転軸に非対向となる位置に配置する
　工具マガジン。
　請求項６に記載の工具マガジンを備える工作機械。