JP2006136951A - 工具マガジンの交換方法及び工具マガジン - Google Patents

Abstract

【課題】
マガジンをキャスターで移動するようにしてワークに応じた工具をマガジンごと交換する。
【解決手段】
キャスターが付いたフレームに複数の工具ポットを有するマガジンを架設した工具マガジンを、各工具ポットに所定の工具を収容して複数用意し、選択された所定のマガジンを工作機械側までキャスターで移動して工作機械側部材に結合することを特徴とする工具マガジンの交換方法。
【選択図】
図３

Description

本発明は、工具マガジンの交換方法及びこの方法に使用して好適な工具マガジンに関するものである。

最近の工作機械では、工具を自動交換できるようになっており、交換用の工具は、工具マガジンに収容されている。工具マガジンには、種々の形態をしたものがあるが、マガジン及び交換アームの構造や挙動を簡単にできることから、垂直面内又は水平面内で回転して割り出しできるドラムマガジンを採用している場合が多い。この場合、工具交換を正確、かつ確実に行なうためには、工具マガジンを工作機械に対して所定の位置に据え付ける必要がある。

ドラムマガジンから工具を抜き出したり、挿入するには、ドラムの一定のポジションで行なう必要がある。したがって、ドラムマガジンに工具をセットするには、加工しようとするワークに応じて工具割出しの時間ができるだけ短くなるような配置にする。一方、ワークは、次々と段取り替えされるため、その都度、工具の配置替えをする必要があり、こに伴って、煩雑な操作を強いられる。そこで、この煩雑さを避けるため、マガジンを複数備えたものがある（特許文献１）。しかし、この先行例のものは、複数のマガジンを常設していることから、それだけ大きなスペースを要するとともに、マガジン交換に複雑な構造が必要になる。

一方、特許文献２には、マガジン自体を移動できるようにしているものが示されているが、これは、本来的には汎用型の工具マガジンというべきもので、工具マガジンを所定の位置に位置決めするために、工具交換装置の傍にプラットフォームを設置し、工具マガジンをこのプラットフォームに位置合わせをして固定するようにしている。したがって、プラットフォームが余分に必要になるとともに、その操作も煩雑化する。
特開昭５９−２０１７３９号公報 特開昭５６−１２６５５２号公報

本発明は、このような課題に対処したものであり、マガジンを大型化したり、複数設けたりするのではなく、マガジンを支持するフレームにキャスターを取り付け、簡単に移動できるようにしてマガジンごと交換できるようにしたものである。そして、このときの位置の正確さと操作の簡単化を期すために、工作機械に対して所定の位置決めができるようにしたものである。

以上の課題の下、本発明は、請求項１に記載した、キャスターが付いたフレームに複数の工具ポットを有するマガジンを架設した工具マガジンを、各工具ポットに所定の工具を収容して複数用意し、選択された所定のマガジンを工作機械側までキャスターで移動して工作機械側部材に結合することを特徴とする工具マガジンの交換方法を提供するとともに、これにおいて、請求項２に記載した、マガジンがフレームに水平に支架されるドラム軸に嵌着されるドラムマガジンであり、ドラムマガジンをドラム軸に並設してその数を任意に調整できるようにした手段を提供したものである。

加えて、本発明は、請求項３に記載した、キャスターが付いたフレームと、フレームに支架されたドラム軸と、ドラム軸に嵌着される複数の工具ポットを有するドラムマガジンとからなる工具マガジンであり、フレームをキャスターで移動して工作機械側部材の所定の位置に結合することを特徴とする工具マガジンを提供するとともに、これにおいて、請求項４に記載した、ドラム軸にドラムマガジンを並設できるようにするとともに、フレームの大きさをドラムマガジンの数に応じたものにした手段、請求項５に記載した、工作機械側部材に複数の突起を突設し、フレームにこの突起に嵌入する凹陥ポットを取り付け、凹陥ポットを突起に嵌入して位置決めをする手段を提供したものである。

請求項１の手段によると、各ワークの加工形態に応じた工具を各工具ポットに配置した複数のマガジンを用意しておき、ワークが変わると、それに対応したマガジンに取り替えればよいから、時間のかかる工具の配置換えも必要ないし、大きな容量を有するマガジンや複数のマガジンを設備しておかなくてもよい。一方、請求項２の手段によれば、各マガジンの貯蔵工具の本数を調整できるものとなる。

請求項３の手段によれば、このような方法を実行できる工具マガジンを簡単に具現できるし、請求項４の手段によれば、各マガジンの貯蔵工具の本数を調整できる。また、請求項５の手段によれば、工具マガジンを工作機械に対して精度良く、しかも簡単に結合できる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明が適用される一例としての工作機械の各要素のレイアウト図であるが、この工作機械は複合旋盤を主体としたもので、スラントタイプのベッド１の左端に第１主軸台２が据えられ、右端に第２主軸台３が据えられるデュアルヘッドタイプのものである。また、両主軸台２、３の手前側にタレット型の刃物台４が設けられている。一方、ベッド１の背後に水平な第２ベッド５が設けられており、これに工具主軸台６が載せられている。なお、説明において、位置や方向を指称しているが、これは、作業者が立つベッド１の手前を基準にしている。

以上の各要素はＮＣで制御され、第１主軸台２は、ベッド１に固定されて主軸の回転制御がＣ１軸制御としてなされる。第２主軸台３は、ベッド１上を左右に移動できるようになっており、その制御がＡ軸制御であり、主軸の回転制御がＣ２軸制御である。刃物台４は、左右及び前後に移動できるようになっており、前者がＺ１軸制御、後者がＸ２軸制御となっている。工具主軸台６は、第２ベッド５に載せられて左右に移動するキャリッジ７に背後側が高い傾斜摺動面を前面に有するコラム８に摺動可能に設けられている。したがって、キャリッジ７の左右移動はＺ１軸制御、コラム８の前後移動はＹ軸制御、工具主軸台６の上下移動はＸ１軸制御ということになる。

工具主軸台６は、ヘッド９を有しており、ヘッド９には工具主軸１０が回転可能に収納されている。そして、このヘッド９は、コラム８の傾斜摺動面に直角な軸を中心に回動できるようになっており、この回動がＢ軸制御ということになる。この点で、この工作機械は、９軸制御ということになる（工具主軸１０の回転制御も加えると１０軸制御ということになる）。

工具主軸１０に取り付けられる工具は、工具交換装置によって工具交換できるようになっている。図２は工具交換装置の正面図、図３は平面図、図４は左側面図であるが、この工具交換装置は、工具マガジン１１と工具移送装置１２とで構成される。工具マガジン１１は、第１主軸台２を交わしたベッド１の左方に設けられており、フレーム１３に左右に水平なドラム軸１４を軸架してドラム軸１４にドラムマガジン１５を取り付けたもので構成されている。ドラムマガジン１５の円周には、工具ポット１６が等分に配されており、この工具ポット１６に工具１７が保持されている。ドラム軸１４は、割出しモータ１８で割出し回転できるようになっており、交換しようとする工具１７を所定の割出しポジションＡに割り出す。

本例のドラムマガジン１５は、工具ポット１６が３０個設けられるものであり、この数の工具が貯蔵できるようになっている。また、ドラムマガジン１５は、ドラム軸１４に２個並列して設けられており、都合６０本の工具が貯蔵できるようになっている。なお、ドラムマガジン１５の取付数は任意に調整できるようになっており、必要に応じてその数を調整する。一方、フレーム１３は、ベッド１の左端に位置決めして結合できるようになっており、さらに、本例のフレーム１３にはキャスター１８が設けられていて工具マガジン１１ごと移動して交換ができるようになっている。

工具移送装置１２は、工具マガジン１１と第１主軸台２の背後上方空間１９との間に亘って架設されるレール２０と、レール２０に沿って移動する交換アーム２１とからなる。これにおいて、背後上方空間１９の右端には、第１主軸台２の主軸２２付近から背後に向かって右方空間を仕切る切削油飛散防止のスプラッシュガード２３が設けられており、スプラッシュガード２３を堺にして左方が背後上方空間１９となる非加工エリア、右方が加工エリアに仕切られる。また、スプラッシュガード２３には窓２４が設けられており、この窓２４は、シリンダ２５によって開閉されるシャッター２６で覆われている。

本例の交換アーム２１は、本体部２７と、本体部２７に対して伸長可能で、かつ旋回できるほぼ真っ直ぐ向いたグリッパ２８ａと、これより９０°下に向いたグリッパ２８ｂとからなるもので、真っ直ぐ向いたグリッパ２８ａでドラムマガジン１５の工具１７を抜き出して９０°上に向いた状態に旋回する。そして、この状態で、交換アーム２１は、背後上方空間１９まで移動してそこで待機している。なお、交換アーム２１の移動は、装備した油圧モータ２９等を駆動してレール２０を走行する。

工具交換の指令が発せられると、工具主軸台６は、第１主軸台２側に寄せられる。このときの工具主軸１０の姿勢は、特に限定されるものではないが、ヘッド９をＢ軸制御によって回動させて工具主軸１０が左右に水平、すなわち、Ｚ軸方向に向けられるのが、窓２４を小さくできて好ましい。この状態で工具主軸台６が第１主軸台２側に移動して来ると、工具主軸１０に取り付けられた工具３０が窓２４を通って（このとき、シャッター２６は開いている）背後上方空間１９に突入して来る。そこで、交換アーム２１は、ドラムマガシン１５（これが並設されている場合は所定のドラムマガジン１５）から抜き取られて既に移送されて来ている工具１７と工具主軸１０の工具３０とを交換する。この交換は、旋回して真っ直ぐ向いた空のグリッパ２８ｂで工具主軸９の工具３０を抜き出して上に向いているグリッパ２８ａを９０°下に回して把持している工具１７を工具主軸９に取り付ける。

以上が終了すると、再度加工が始まるが、このとき、工具移送装置１２は、交換した工具３０を工具マガジン１１に運び、ドラムマガジン１５から次に使用する工具１７を抜き出して背後上方空間１９まで運んで待機している。以上の操作をより簡単で確実にするため、ドラムマガジン１５の工具ポッド１６の交換ポジション（割出しポジション）Ａと、突入姿勢における工具主軸１０の軸芯Ｂとは同芯に設定されている。なお、グリッパ２８ａ、２８ｂによる工具１７、３１の把持や解放は、従来公知のスプリング式によればよいし、工具主軸１０等には、これも従来公知のクランプ機構等が設けられている。

工具マガジン１１について更に説明すると、フレーム１３は、４本の脚３１を有する枠体であり、その上の左右にブラケット３２が設けられ、これにドラム軸１４がベアリングで支持されている。そして、脚３１の下面にはジャッキボルト３３が設けられているとともに、前方側（右端側）の左右２カ所にキャスター１８が設けられている。工具マガジン１１を移動するには、ジャッキボルト３３を引っ込めてキャスター１８で移動させ、据付けるときには、ジャッキボルト３３を出してレベルを出す。

工具マガジン１１を工作機械に結合するには、脚３１の右端面をベッド１の左端面に直付けする。図５はこのときの結合構造を示す要部の断面図であるが、ベッド１の左端面には、先細をした円柱形の突起３４を取り付けており、脚３１の右端面には、この突起３４が嵌入できる凹陥ポット３５が取り付けてある。結合に際しては、工具マガジン１１をベッド１に接近させて凹陥ポット３５を突起３４に嵌入させ、凹陥ポット３５側から締結ボルト３６を挿入して突起３４に形成したねじ孔にねじ込んで結合する。このときの突起３４と凹陥ポット３５の組は４組設けられており、これにより正確な位置決めと強固な結合が可能になる。

さらに、ドラムマガジン１５は、必要に応じてドラム軸１４に並設されることは上述したが、このとき、ドラム軸１４やフレーム１３は共通にしてドラムマガジン１５を必要な数だけ取り付けてもよいが、ドラムマガジン１５が１個で足りるときには、ドラム軸１４やフレーム１３を短いものにする方が効率的である。すなわち、ドラムマガジン１５の数に応じた大きさのフレーム１３にするのである。無駄なスペースを排して部材が省略できるからである。

複合工作機械の各要素のレイアウト図である。 工具交換装置の正面図である。 工具交換装置の平面図である。 工具交換装置の左側面図である。 工具マガジンとベッドとの結合を示す要部の断面図である。

符号の説明

１ ベッド
２ 第１主軸台
３ 第２主軸台
４ 刃物台
５ 第２ベッド
６ 工具主軸台
７ キャリッジ
８ コラム
９ ヘッド
１０ 工具主軸
１１ 工具マガジン
１２ 工具移送装置
１３ フレーム
１４ ドラム軸
１５ マガジンドラム
１６ 工具ポット
１７ 工具
１８ キャスター
１９ 背後上方空間
２０ レール
２１ 交換アーム
２２ 主軸
２３ スプラッシュガード
２４ 窓
２５ シリンダ
２６ シャッター
２７ 本体部
２８ａ グリッパ
２８ｂ グリッパ
２９ 油圧モータ
３０ 工具
３１ 脚
３２ ブラケット
３３ ジャッキボルト
３４ 突起
３５ 凹陥ポット
３６ 締結ボルト

Claims (5)

1. キャスターが付いたフレームに複数の工具ポットを有するマガジンを架設した工具マガジンを、各工具ポットに所定の工具を収容して複数用意し、選択された所定のマガジンを工作機械側までキャスターで移動して工作機械側部材に結合することを特徴とする工具マガジンの交換方法。
2. マガジンがフレームに水平に支架されるドラム軸に嵌着されるドラムマガジンであり、ドラムマガジンをドラム軸に並設してその数を任意に調整できるようにした請求項１の工具マガジンの交換方法。
3. キャスターが付いたフレームと、フレームに支架されたドラム軸と、ドラム軸に嵌着される複数の工具ポットを有するドラムマガジンとからなる工具マガジンであり、フレームをキャスターで移動して工作機械側部材の所定の位置に結合することを特徴とする工具マガジン。
4. ドラム軸にドラムマガジンを並設できるようにするとともに、フレームの大きさをドラムマガジンの数に応じたものにした請求項３の工具マガジン。
5. 工作機械側部材に複数の突起を突設し、フレームにこの突起に嵌入する凹陥ポットを取り付け、凹陥ポットを突起に嵌入して位置決めをする請求項３又は４の工具マガジン。