JP4889763B2

JP4889763B2 - 工具マガジン

Info

Publication number: JP4889763B2
Application number: JP2009136436A
Authority: JP
Inventors: 清孝矢後
Original assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Current assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Priority date: 2003-08-15
Filing date: 2009-06-05
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2024-03-25
Also published as: JP2009220271A

Description

本発明は、フライス盤やマシニングセンタなどの工具を貯蔵する工具マガジンや放電加工機の工具電極を貯蔵する工具電極マガジンに関する。以下本明細書では、工具電極を含めて工具といい、工具電極マガジンを含めて工具マガジンという。

マシニングセンタや放電加工機の工具マガジンは、円盤の外周部に工具を把持する複数のグリッパを配置した円盤状の工具マガジン（特許文献１参照）と、複数のグリッパを無端チェーン状に連結した連鎖状の工具マガジン（特許文献２参照）が提案されている。特許文献１に記載の技術（第１の従来技術）は、円盤状の工具マガジンで、設置スペースを拡大しないで工具の収納本数を多くするために、工具マガジンを多段にしたものである。特許文献２に記載の技術（第２の従来技術）は、連鎖状の工具マガジンを用いた工具交換装置で、工具マガジンは開閉式の把持爪をもったグリッパが長円状に無端チェーン状に連結されたものである。

上記工具マガジンで使用される従来のグリッパの一例として、いわゆる洗濯挟み式の開閉爪を有したグリッパが挙げられる。このグリッパでは、開閉爪が開閉するとき、隣のグリッパと接触しないようにグリッパの配置を広げて取付けなければならない。

特開平６−１１４６６６号公報特開２００３−８０４２９号公報

前述の第１の従来技術は、工具収納本数を増やすため工具マガジンを多段にしたので、工具交換のための装置が複数段にアクセスしなければならず、装置が複雑でコストが高くなるという問題があった。前述の第２の従来技術は、複数のグリッパを連鎖状に連結した工具マガジンであり、グリッパがばねにより開閉する、いわゆる洗濯挟み式のものであるため、グリッパの爪が開閉したとき、グリッパの爪が隣のグリッパと接触しないようにグリッパの取り付け間隔を広くとらなければならず、工具収納本数を増やすと工具マガジンが大きくなるという問題があった。

本発明は前述の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、小さい設置スペースに多くの工具を収納することができる工具マガジンで、しかも装置が簡単で安価な工具マガジンを提供することである。

前述の目的を達成するため、Ｕ字状の固定爪部材を有するグリッパを複数備え、工具の中心軸線が工具脱着軸線に沿って移動するように水平方向から工具のフランジ部を前記固定爪部材内に進入させることにより、工具を吊下げた状態で前記グリッパに収納する工具マガジンであって、前記グリッパは一対の保持部材をさらに備え、前記一対の保持部材は、それぞれ前記工具脱着軸線の両側で前記グリッパの基端部から前記フランジ部を越える位置まで工具のフランジ部の上方を前記フランジ部の外径より狭い間隔をあけて延びるアーム部と、前記アーム部の先端から下方に延び前記固定爪部材内に工具のフランジ部が進入したとき前記フランジ部の外周に当接するロック部とを含み、前記固定爪部材内に工具のフランジ部を進入させるとき、前記アーム部の旋回又は撓みにより前記ロック部の間隔が拡がるようになっている工具マガジンが提供される。

グリッパの把持爪がＵ字状の固定爪部材で形成されていることから、把持爪の開閉のためのスペースが不要で、かつ、グリッパの外側寸法を小さくすることができるので、グリッパの配置間隔を小さくすることができる。その上、工具脱着軸線を挟んだ両側でフランジ部を越える位置までフランジ部の外径より狭い間隔をあけて延びる一対のアーム部の先端からロック部が下方に延びているので、通常、ロック部同士の間はフランジ部の外径より狭くなり、ロック部に妨げられて工具のフランジ部が固定爪部材内から外部へ滑り出すことを防げる。グリッパは外側（工具マガジンの外周側）が水平面に対して持ち上る方向に傾斜していない水平にしたタイプでも、一対の保持部材が工具のフランジ部を保持しているので、遠心力による工具が飛び出すことはない。さらに、固定爪部材に対する工具の脱着時には、ロック部は工具フランジ部の外周面に沿って拡がるので、ロック部はアーム部又はロック部の厚さ分だけ工具フランジ部の外側へ突出する状態になるに過ぎない。しかも、アーム部は工具フランジ部の上方に位置しているので、アーム部が隣りの工具フランジ部に干渉することはない。したがって、従来のグリッパと比較してより少ない設置スペースしか必要としなくなるので、より多くの工具を工具マガジンに収容することが可能となる。

なお、本願明細書中で使用される「工具脱着軸線」とは、グリッパの固定爪部材のＵ字状開口の中心線のことであり、工具フランジ部を固定爪部材に脱着する際に、工具の中心が通る軸線を意味するものとする。

以上説明したように本発明によれば、グリッパの把持爪を開閉しない固定爪にしたので、把持爪の開閉のためのスペースが不要となり、グリッパを接近させて配置することができ、小さな設置スペースに多くの工具を収納することができる。グリッパの把持爪を開閉しないＵ字状の固定爪にしたので、装置が簡単で安価な工具マガジンが得られた。また、工具脱着軸線を挟んだ両側でフランジ部を越える位置までフランジ部の外径より狭い間隔をあけて延びる一対のアーム部の先端からロック部が下方に延びているので、通常、ロック部同士の間はフランジ部の外径より狭くなり、ロック部に妨げられて工具のフランジ部がＵ字状の固定爪部材から外部へ滑り出すことを防げる。さらに、固定爪部材に対する工具の脱着時に、ロック部は、工具フランジ部の外周面に沿って拡がり、アーム部又はロック部の厚さ分だけ工具フランジ部の外側へ突出した位置までしか側方に移動しないので、隣接するグリッパ間には最小限のスペースしか必要とせず、従来のグリッパと比較してより多くの工具を工具マガジンに収容することが可能となる。このアーム部とロック部とで成る一対の保持部材は、グリッパの外側（工具マガジンの外周側）が水平面に対して持ち上る方向に傾斜していてもいなくても有効である。

本発明の連鎖状の工具マガジンの概略を示す平面図である。本発明の工具マガジンのグリッパに工具を装着した側面図である。本発明の工具マガジンのグリッパを配置した平面図である。本発明の工具マガジンで使用し得るグリッパの第２の実施形態を示す平面図である。図４に示されているグリッパの側面図である。比較のために板ばねを用いたグリッパを用いる場合にグリッパに工具を挿入する様子を示した平面図である。従来の工具マガジンの開閉式のグリッパ部分を示す平面図である。

本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の連鎖状の工具マガジンの概略を示す平面図、図２は本発明の連鎖状の工具マガジンのグリッパに工具を装着した状態を示す側面図、図３は本発明の連鎖状の工具マガジンのグリッパを接近させて配置した状態を示す平面図、図４は本発明の工具マガジンで使用し得るグリッパの第２の実施形態を示す平面図、図５は図４に示されているグリッパの側面図、図６は比較のために板ばねを用いたグリッパを用いる場合にグリッパに工具を挿入する様子を示した平面図、図７は従来の工具マガジンの開閉式のグリッパを示す平面図、である。

図１は工具を把持する複数のグリッパを無端チェーン状に連結した連鎖状の工具マガジンの概要を示した平面図である。図示しないフレームに鉛直軸線回りに回転可能に設けられたスプロケット１、３には、無端チェーン５が掛けられている。スプロケット１は駆動車で図示しないモータにより駆動され、スプロケット３は従動車で無端チェーン５に張力を与えて取り付けられている。工具７を把持するグリッパ１７は連結板２１に固定されている。所望の工具７を把持したグリッパ１７は、工具交換のため所定の位置に図示しない駆動装置により位置決めされる。工具マガジンはグリッパ１７を鉛直軸線回りに周回可能に設けられているが、その周回とは、円盤状の工具マガジンの場合は円盤が鉛直軸線回りに回転することであり、連鎖状の工具マガジンの場合は無端チェーン状に連結したグリッパ１７が鉛直軸線回りに長円形状に周回することである。

図２及び図３は工具７をグリッパ１７に装着した状態を示した側面図と平面図である。工具７は切刃の軸部９をクランプしているホルダ１１とフランジ部１３とテーパシャンク部１５からなっている。図２に示すように、グリッパ１７は連結板２１に取り付けられている。グリッパ１７は外側（工具マガジンの外周側）が水平面に対して持ち上がる方向に傾斜して取り付けられている。傾斜の角度は３度ないし１５度が適当で、本実施の形態では図２に示すように５度の傾斜で取り付けられている。工具７は工具マガジン内で下向き末広がりの状態で保持される。傾斜板２３は勾配を有しており、グリッパ１７の外側（工具マガジンの外周側）が持ち上がるように傾斜させて、グリッパ１７を連結板２１に取り付けるためのものである。なお、傾斜板２３を使わずに、グリッパ１７を直接連結板２１に傾斜させて取り付けてもよい。

グリッパ１７を外側（工具マガジン外周側）が持ち上がるように傾斜させて取り付けているので、工具７には自重で工具マガジンの中心に向かう求心力が発生する。工具７を後述する固定爪部材１９のＵ字形状爪１９ａ上に載せておくだけで、工具７が工具マガジンの中心に向かってグリッパ１７に押付けられるので、従来のグリッパのように工具７を把持爪で力強くクランプする必要がない。グリッパ１７を傾斜させて取り付けたので、工具７の把持力が零又は非常に小さくとも、工具マガジンを回転させたとき、工具７がグリッパ１７から外れて飛び出すことはない。なお、更なる安全のためにグリッパ１７の把持爪を板ばね部材などを用いて軽く把持する構成にしてもよい。

図３に示すように、グリッパ１７は工具７のフランジ部１３を保持するため、先端にＵ字形状爪を有した固定爪部材１９で形成されている。従来のグリッパの把持爪は図７に示されているように洗濯挟みのような可動爪であるが、本実施形態のグリッパ１７は可動しない固定爪である。固定爪部材１９のＵ字形状爪１９ａは工具７を把持するものではなく、Ｕ字形状爪に工具７のフランジ部１３を載せる又は係合させるためだけのものである。Ｕ字形状の固定爪部材１９の外側寸法を工具７のフランジ部１３の外形寸法と同程度の寸法にすれば、グリッパ１７の配置間隔を小さくすることができる。特に細い工具を多数使用する機械の工具マガジンにおいては、グリッパ１７の配置間隔を小さくすることができるので、工具マガジンがコンパクトにできる。

グリッパ１７の固定爪部材１９の先端に把持爪（すなわち、保持部材）として板ばね部材を設け、把持爪の開閉量が小さく、しかも工具７を軽く押える程度の小さい把持力を付与できるようにしてもよい。この板ばね部材２９により、工具７のフランジ部１３を押え、Ｕ字形状爪内に保持することが可能となる。板ばね２９は工具７のフランジ部１３の外径部分を押えるように取り付けられているが、フランジ部１３の上面部分を押えるように取り付けてもよい。無端チェーン５は連結板２１とリンク２５により構成され、リンク２５は連結板２１の上下にあり、ピン２７により連結板２１を無端チェーン状に連結している。無端チェーン５は一対のスプロケット１、３に係合している。工具マガジンは図示しない駆動装置により駆動され、所望の工具７を装着したグリッパ１７を工具交換のために所定の位置に位置決めする。

図７は従来のグリッパの一例を示したものであり、いわゆる洗濯挟み式の開閉爪を有したグリッパである。把持爪５１はピン５３を支点として、ばね５５の反発力によって工具７をクランプするものである。工具７を着脱する場合は、把持爪５１が開き２点鎖線５７の状態になる。このグリッパでは把持爪５１が開閉したとき、隣のグリッパと接触しないように、グリッパの配置間隔を広げて取り付けなければならない。そのため工具マガジンをコンパクトにすることができないという問題がある。

本発明の工具マガジンで使用し得るグリッパの他の実施形態について説明する。本実施形態は、保持部材でフランジ部の外径部を押えてグリッパの固定爪部材のＵ字形状爪内に工具７を保持する必要がある場合に、図３に示されているグリッパ１７よりも配置間隔を狭くすることを可能にさせるものである。

図４及び図５に示されている工具マガジンのグリッパ３１は、先端部にＵ字形状爪３３ａを有した固定爪部材３３と、工具７のフランジ部１３を押えてＵ字形状爪３３ａ内にフランジ部１３を保持するための一対の保持部材３５とを備える。固定爪部材３３は、水平に設置されており、工具７の中心軸線３７が工具脱着軸線３９に沿って移動するように水平方向から工具７をＵ字形状爪３３ａ内に進入させることによって、Ｕ字形状爪３３ａに工具７のフランジ部１３の頸部を係合させ、工具７を吊下げた状態でグリッパ３１の固定爪部材３３に保持できるようになっている。もちろん、図２及び図３に示されている固定爪部材１９のように水平面に対して傾けて設置してもよい。この場合には、工具脱着軸線も水平面に対して傾けられることになる。

各保持部材３５は、コイル状部３５ａからアーム部３５ｂが直線状に延びているねじりコイルばねにより形成されており、コイル状部３５ａが固定ピン４１により固定爪部材３３の基端部（工具マガジン内周側端部）に固定されている。保持部材３５のアーム部３５ｂは、固定爪部材３３の基端部（工具マガジン内周側端部）から工具７のフランジ部１３を越える位置まで工具７のフランジ部１３の上方を延びている。また、一対の保持部材３５のアーム部３５ｂはフランジ部１３の外径より狭い間隔をあけて延びており、各アーム部３５ｂの先端からはロック部３５ｃが鉛直方向下方に延びている。したがって、一対のロック部３５ｃは、アーム部３５ｂと同じく工具７のフランジ部１３より狭い間隔でＵ字形状爪３３ａの開口部の先に垂下した状態となり、Ｕ字形状爪３３ａ内に収容された工具７のフランジ部１３がＵ字形状爪３３ａ内から外れて飛び出すことを防止するようになっている。

一方、グリッパ３１に対して工具７を脱着するときには、工具７に水平方向の力を付与しながらロック部３５ｃに工具７のフランジ部１３を押し当てることにより、保持部材３５を形成するねじりコイルばねのアーム部３５ｂが固定ピン４１を中心に旋回して又は撓んで、ロック部３５ｃが工具７のフランジ部１３の外周面に沿って広がり、工具７のフランジ部１３が一対のロック部３５ｃの間を通過することが可能になる。ロック部３５ｃがアーム部３５ｂから鉛直方向に垂下しておりアーム部３５ｂから内側に突出していないことから、この通過のとき、アーム部３５ｂの先端及びロック部３５ｃは、隣接するグリッパ３１に向かって側方に、最大でも工具７のフランジ部１３の外周面からアーム部３５ｂの先端部又はロック部３５ｃの厚さ分だけ突出した位置までしか拡がらない（図４の上側のグリッパ３１を参照）。さらに、保持部材３５はフランジ部１３の外周面よりグリッパ３１の内側に位置しているので、保持部材３５のアーム部３５ｂ及びロック部３５ｃは、側方に拡がった場合にも、隣接するグリッパ３１の保持部材３５と干渉することはない。しかも、アーム部３５ｂはフランジ部１３の上方に位置しているので、保持部材３５のアーム部３５ｂは、側方に拡がっても、隣接するグリッパ３１に収容されている工具７のフランジ部１３と干渉することもない。

したがって、工具マガジン内にグリッパ３１を最小の間隔で配置し、工具マガジンを最大限コンパクトにすることが可能となる。

フランジ部１３の外周面を押えてグリッパの固定爪部材のＵ字形状爪内に工具７を保持するために、図３や図６に示されているようにグリッパ１７、１７′に板ばね２９、２９′を設けた場合、板ばね２９、２９′の先端部をアーム部よりも内側に湾曲させ、工具７のフランジ部１３の外側（工具マガジンの外周側）に周りこむようにさせる必要がある。しかしながら、このように板ばね２９、２９′の先端部がフランジ部１３の脱着経路上に突出していると、板ばね２９、２９′の先端部の間を工具７のフランジ部１３が通過するときに、図７に２点鎖線で示されているように、板ばね２９の先端部が工具７のフランジ部１３の側方に退避する必要が生じ、工具７のフランジ部１３の通過経路の両側部に、板ばね２９の先端部がアーム部から内側に突出している分だけ退避させる余分なスペースを確保する必要が生じる。そこで、図４及び図５に示されている実施形態のグリッパ３１はこの余分なスペースの必要性を最小限に抑えることで、最小間隔でのグリッパ配置を可能とさせている。

本発明のさらに他の実施形態の円盤状の工具マガジンについて説明する。円盤状の工具マガジンの図面は添付していないが、従来の円盤状の工具マガジンは、例えば前述の特許文献１の図１に開示されている。本発明の円盤状の工具マガジンは、円盤の外周部に複数のグリッパ１７、３１を取り付けたものである。特に、図３に示されているグリッパ１７を用いる場合には、図２に示すように、円盤の外周部にグリッパ１７を水平面に対して外側（工具マガジン外周側）が持ち上がる方向に３度ないし１５度の傾斜をもって取り付ける。円盤状の工具マガジンの他の構成は、円盤状であるか連鎖状であるかは相違するが、前述の連鎖状の工具マガジンで説明した内容と同様である。

１スプロケット
５無端チェーン
７工具
１３フランジ部
１７グリッパ
１９固定爪部材
１９ａＵ字形状爪
２１連結板
２３傾斜板
２５リンク
２９板ばね
３１グリッパ
３３固定爪部材
３３ａＵ字形状爪
３５保持部材
３５ａコイル状部
３５ｂアーム部
３５ｃロック部
３７中心軸線
３９脱着軸線

Claims

Ｕ字状の固定爪部材を有するグリッパを複数備え、工具の中心軸線が工具脱着軸線に沿って移動するように工具のフランジ部を前記固定爪部材内に進入させることにより、工具を吊下げた状態で前記グリッパに収納する工具マガジンであって、
前記グリッパは一対の保持部材をさらに備え、前記一対の保持部材は、それぞれ前記工具脱着軸線の両側で前記グリッパの基端部から前記フランジ部を越える位置まで工具のフランジ部の上方を前記フランジ部の外径より狭い間隔をあけて延びるアーム部と、前記アーム部の先端から下方に延び前記固定爪部材内に工具のフランジ部が進入したとき前記フランジ部の外周に当接するロック部とを含み、前記固定爪部材内に工具のフランジ部を進入させるとき、前記アーム部の旋回又は撓みにより前記ロック部の間隔が拡がるようになっていることを特徴とした工具マガジン。