(57)【要約】【課題】部材の破損を防止し、信頼性の高い工具交換機能を有する工作機械を提供する。【解決手段】  工具を着脱自在に取り付ける主軸と、主軸に対してワークを水平方向に移動させるためのワーク取付けテーブルと、ワーク取付けテーブルに対して上下動可能に配置された複数の工具を収納可能な工具マガジンと、工具マガジン内の前記複数の工具のうち所望の工具を工具マガジンの上方に突出するように押し上げる押込み部材と、工具と押込み部材との間に介するように工具マガジン内に配置された中間部材と、を有する工作機械であって、中間部材は、工具との接触面について、工具の先端形状を回避するような形状を有しており、また工具の交換時の衝撃を和らげるための弾性体を備える。また、工作機械は、押込み部材を工具マガジンへと案内するガイドを有する。【選択図】図４
2010131738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具を回転させるための主軸と、
該主軸に対してワークを水平方向に移動させるためのワーク取付けテーブルと、
該ワーク取付けテーブルに配置され、複数の前記工具を収納可能な工具マガジンと、
前記ワーク取付けテーブルを水平方向に移動可能に支持する支持手段と、
該支持手段上に配置され、前記主軸により前記ワーク取付けテーブルに上下動可能に配置された前記工具マガジンが下方に押し下げられることにより、
前記工具マガジン内の前記複数の工具のうち所望の工具を前記工具マガジンの上方に突出するように押し上げる押込み部材と、
前記工具と前記押込み部材との間に介するように前記工具マガジン内に配置された中間部材と、を備える工作機械であって、
前記中間部材は、前記工具との接触面について、前記工具の先端形状を回避するような形状を有するとともに、
前記工具の交換時の衝撃を和らげるための弾性体を備えることを特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記押込み部材は、該押込み部材の前記工具マガジン内への移動を案内する中間部材ガイドを有することを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転工具や接触子を複数搭載し、それらを自動交換して切削加工を行う工作機械に関するもので、特に工具交換に係る構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工作機械は無人運転で効率良く加工を行うことが求められ、そのための一つとして工具の自動交換は必須である。このような工具自動交換機能を有する工作機械においては、構成を複雑化することなく、省スペースで多くの本数の工具を収納できることがより好ましく求められている。  
【０００３】
これらの要求を満たし得る技術として、下記特許文献１のような工具自動交換機能を持った工作機械が提案されている。これは、ワークを搭載する加工テーブル上に工具マガジンを設け、工具マガジン内に複数の工具と、工具を保持するプッシュピン（中間部材と同義）を配置している。工具交換の際には、工具を取り付ける主軸、工具、プッシュピンおよび、Ｙ軸テーブルに固定された固定ピン（押込み部材と同義）の中心軸が同軸になるように、工具マガジンがＸＹ軸方向に移動される。これらが同軸上になった状態で工具マガジンが固定ピンに向かって移動することで、固定ピンが工具マガジン内のプッシュピンを押し上げて、プッシュピンが工具を持ち上げるようになっている。このような構成によって、工具の交換を、工作機械に備わっているテーブル動作のみで行う方式である。
【特許文献１】特開平２００４−１３０４１９号  公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記従来例においては、工具は、工具マガジン内のプッシュピン上に工具の先端で保持されているため、小径の工具になると、工具自体の自重や工具交換時の衝撃に耐え切れず、工具を破損させてしまう恐れがあった。
【０００５】
また、工具交換時の工具マガジンの移動動作によって、特に、工具の径が比較的大きなものに交換する場合に、プッシュピンと固定ピンとの軸のずれが起こることがあった。そのため固定ピンがプッシュピンを正常に押し上げられずに、いずれか剛性の弱い方が変形してしまったり、これにより工具交換に失敗することがあった。
【０００６】
したがって、本発明は上記課題に鑑み、工具の大きさ等による影響を低減し、工具交換機能を有する機構を構成する部材や工具の破損を防止して、より信頼性を向上した工作機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明による工作機械は、工具を回転させるための主軸と、該主軸に対してワークを水平方向に移動させるためのワーク取付けテーブルと、該ワーク取付けテーブルに配置され、複数の前記工具を収納可能な工具マガジンと、前記ワーク取付けテーブルを水平方向に移動可能に支持する支持手段と、該支持手段上に配置され、前記主軸により前記ワーク取付けテーブルに上下動可能に配置された前記工具マガジンが下方に押し下げられることにより、前記工具マガジン内の前記複数の工具のうち所望の工具を前記工具マガジンの上方に突出するように押し上げる押込み部材と、前記工具と前記押込み部材との間に介するように前記工具マガジン内に配置された中間部材と、を備える工作機械であって、
前記中間部材は、前記工具との接触面について、前記工具の先端形状を回避するような形状を有するとともに、前記工具の交換時の衝撃を和らげるための弾性体を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、工具交換機能を有する機構の部材や工具の破損を防止することができる。また、これによって工具交換失敗のトラブルを防止し、信頼性の高い工作機械を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の工作機械の一実施形態を図面を参照しながら説明する。図１に本発明の本実施形態における切削加工装置の正面図、図２にその側面図を示す。
【００１０】
図１、図２において、工具マガジン１４は、工作機械のＹ軸テーブル１５（本実施例における支持手段）上にＸ軸方向に移動自在に配置された、加工対象ワークが着脱自在に取り付けられるワーク取付けテーブル２０（Ｘ軸テーブル）上に、着脱自在に取り付けられている。ワーク取付けテーブル２０は、Ｙ軸テーブル１５内に配置された不図示のＸ軸駆動機構によりＸ軸方向に駆動される。
【００１１】
なお、Ｙ軸テーブル１５は、工作機械の基台１０に固定されたＹ軸駆動機構２１によりＹ軸方向に駆動される。また、基台１０にはコラム１１が固定されており、主軸１２はコラム１１に対してＺ軸方向にスライド可能なＺ軸スライダ１３に取り付けられている。
【００１２】
本実施形態における工具マガジン等の構成等について説明する。図３は工具マガジンの正面図、図４は工具マガジンの断面図、図５はプッシュピン周辺を抽出拡大した断面図、図６はプッシュピンガイドの断面図を示す。
【００１３】
図３より、工具マガジン１４は、ワーク取付けテーブル２０上にマガジン付勢ばね５３ａ、５３ｂを組み込んで設置されたマガジン保持部材１６に、着脱可能に嵌合して保持されている。マガジン保持部材１６は、マガジン付勢ばね５３ａ、５３ｂにより、ワーク取付けテーブル２０から持ち上げられる方向に付勢されており、上から下に向けて押されることにより、マガジン付勢ばね５３ａ、５３ｂの付勢力に抗して下方に移動することができる。
【００１４】
また図４より、工具マガジン１４には、内部に複数の工具を収容する複数のブロック６５が形成されており、各ブロックには、複数の回転工具が安定的に収容されるとともに、回転工具を下方から支持するプッシュピン５１（本実施例における中間部材）が備えられている。また、各ブロックにはさらに、プッシュピン付勢ばね６１（本実施例における弾性体）がプッシュピン５１に組みつけられている。
【００１５】
プッシュピン５１はプッシュピン付勢バネ６１によってブロック６５内を持ち上げられる方向に付勢されることにより、回転工具４２を図に示す収納時の保持位置に保つように支持している。プッシュピン５１は、後述の固定ピン５２によって下から押し上げられることにより、ブロック６５の壁を案内として、工具マガジン１４に対して相対的に上方に移動することができる。
【００１６】
また図５より、本実施例におけるプッシュピン５１は、一般的にシャンク部から刃先にかけてテーパー形状で先細りの形状をしている回転工具４２の刃先を回避するように、筒状の形を有している。これによって、特に工具刃先が小径の場合などに起こりやすい回転工具４２の自重による破損を防いでいる。また、回転工具４２が接するプッシュピン５１の端面についても、テーパー形状を形成することにより、回転工具４２のプッシュピン５１への嵌まり込みを防いでいる。
【００１７】
次に図４、図６より、Ｙ軸テーブル１５に固定された固定ピン５２（本実施例における押込み部材）は、プッシュピンガイド６２を有している。プッシュピンガイド６２は、プッシュピンガイド付勢ばね６３により固定ブロック６４から持ち上げられる方向に付勢されており、工具マガジン１４との相対的な接近、押圧によって上から下に向けて押されることによりプッシュピンガイド付勢ばね６３の付勢力に抗して下方に移動することができる。プッシュピンガイド６２は、後述するプッシュピン５１の固定ピン５２への移動を案内する。
【００１８】
次に、図２、および図７から図９を用いて本実施例の工具マガジン１４による工具交換方法を説明する。
【００１９】
加工プログラムにより工具交換が指示されると、図７のように回転工具４２、主軸１２、固定ピン５２の中心軸が同軸になるように、工具マガジン１４がＸＹ軸方向に移動され位置決めされる。工具マガジン１４の移動は、ワーク取付けテーブル２０をＸ軸駆動機構によりＹ軸テーブル１５に対してＸ軸方向に移動させると共に、Ｙ軸テーブル１５をＹ軸駆動機構２１によりＹ軸方向に移動させることにより行われる。
【００２０】
ＸＹ軸の位置決めが完了した後に、Ｚ軸スライダ１３が図８の位置まで降下する。Ｚ軸スライダ１３の降下に従い、工具マガジン１４が主軸１２によりマガジン付勢バネ５３ａ、５３ｂの不勢力に抗して押し下げられる。この時、工具マガジン１４と固定ピン５２との相対的な移動によって、固定ピン５２は、プッシュピンガイド付勢ばね６３を圧縮しつつ工具マガジン１４の所望のブロックへと進入する。固定ピン５２はプッシュピン５１を押し上げ、これにより工具マガジン１４内の回転工具４２は工具マガジン１４に対して相対的に上昇され、回転工具４２のシャンク部が工具マガジン１４から押し出される。
【００２１】
そして、主軸１２の工具チャック４１は回転工具４２のシャンク部を把持し、図９の位置までＺ軸スライダ１３が上昇して回転工具４２の主軸１２への装着が完了する。
【００２２】
プッシュピン付勢バネ６１は、主軸の工具チャック４１が回転工具に勘合するときや、回転工具４２を工具マガジン１４へ格納する際などに、プッシュピン付勢バネ６１が伸縮することによって、回転工具４２の工具交換時のショックを吸収している。
【００２３】
次にプッシュピンガイド６２について説明する。まず主軸１２は工具交換の際、工具チャック４１を開いた状態で工具マガジン１４を押し下げる。このとき、工具チャック４１の開き径に対して、回転工具の径が嵌合するのに比較的余裕のある場合、主軸１２は、回転工具４２を工具チャック４１内に嵌合させつつ工具マガジン１４を正常に押し下げて上述のように工具交換ができる。ところが、工具チャック４１の開き径に対して、嵌合するのにあまり余裕のない比較的大きめな径を有する回転工具４０の場合、主軸１２による工具マガジン１４の押し下げの際、工具チャック４１に回転工具４０が嵌まらずに、主軸１２が回転工具４０を押し下げることがある。これにより回転工具４０がプッシュピン５１を押し下げてしまい、プッシュピン５１が工具マガジン１４の下方から突出してしまうことがあった。
【００２４】
また、工具マガジン１４は、ワーク取付けテーブル２０にマガジン付勢ばね５３ａ、５３ｂを介して保持されているため、工具マガジン１４の押し下げの際、固定ピン５２に対する位置がわずかに斜めに傾くときがあった。このように、工具マガジン１４が固定ピン５２に対して傾いた状態で、上述のようにプッシュピン５１が工具マガジン１４の下方から突出していると、工具マガジン１４の降下の際のプッシュピン５１と固定ピン５２との軸がずれてしまうことがあった。この状態で固定ピン５２がプッシュピン５１に接触してしまうと、固定ピン５２がプッシュピン５１を正確に押し上げられず、いずれかの部材を変形させてしまったり、工具交換に失敗することがあった。
【００２５】
そのため、本実施形態では、固定ピン５２に上述のようなプッシュピンガイド６２を設けた。これによって、工具マガジン１４の下方からプッシュピン５１が突出した場合であっても、プッシュピン５１はプッシュピンガイド６２のテーパー形状に案内され、固定ピン５２に対して同軸上に直される。そのため、固定ピン５２はプッシュピン５１を正確に押し上げることができて、プッシュピン５１は回転工具４０を押し上げることができる。そして、回転工具４０は固定ピン５２とプッシュピン５１との押し上げによって工具チャック４１内に摺り入って嵌合、把持され、あとは上述と同様に工具交換が行われる。その後、主軸１２の押し込みから解放されたプッシュピン５１はプッシュピン付勢バネ６１の付勢力により、もとの位置に戻ることができる。
【００２６】
以上のような構成によって、工具マガジンに小径工具が収納されても工具を破損することを防止でき、また、工具交換の際にプッシュピンと固定ピンの同時がずれた場合に、固定ピンに設けた案内機構によってずれを修正することができる。このような工作機械によって交換部材やマガジンの破損を防止したり、工具交換のミスを防止できて、安価で信頼性の高い工具交換機能を実現できる。
【００２７】
尚、本発明は上述の実施例に限定されるものではなくさまざまな形態が考えられる。また、上述した実施形態における事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のない構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係わる工具マガジンを装着した工作機械の正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係わる工具マガジンを装着した工作機械の側面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係わる工具マガジンおよび工具交換装置の正面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係わる工具マガジンおよび工具交換装置の断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係わるプッシュピンの拡大断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係わるプッシュピンガイドの拡大断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係わる工具交換の説明図１である。
【図８】本発明の一実施形態に係わる工具交換の説明図２である。
【図９】本発明の一実施形態に係わる工具交換の説明図３である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  基台
１１  コラム
１２  主軸
１３  Ｚ軸スライダ
１４  工具マガジン
１５  Ｙ軸テーブル
１６  工具マガジンガイド
２０  ワーク取付けテーブル（Ｘ軸テーブル）
２１  Ｙ軸駆動機構
４０  径の大きい回転工具
４１  工具チャック
４２  回転工具      
５１  プッシュピン
５２  固定ピン
６２  プッシュピンガイド
【図１】
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【図２】
2010131738.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010131738.tif 000006
【図５】
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【図６】
2010131738.tif 000008
【図７】
2010131738.tif 000009
【図８】
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【図９】
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