(57)【要約】【課題】主軸に固定された焼嵌めホルダに工具を低コストで正確に取付けることができる工作機械を提供する。【解決手段】鉛直方向に移動可能な主軸に固定された焼嵌めホルダと工具マガジンとの間で工具を受け渡す工具受け渡し装置と、前記焼嵌めホルダを加熱して当該焼嵌めホルダを開放する加熱装置と、を備え、前記工具受け渡し装置は、前記主軸が下降された工具受け渡し位置において、前記焼嵌めホルダとの間で工具を受け渡すようになっており、前記加熱装置は、前記主軸の下降行程の少なくとも一部において、当該主軸の下降に伴って下降する前記焼嵌めホルダを加熱しながら、当該焼嵌めホルダと共に下降する加熱部を有していることを特徴とする。【選択図】図５
2014180730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に移動可能な主軸に固定された焼嵌めホルダと工具マガジンとの間で工具を受け渡す工具受け渡し装置と、
前記焼嵌めホルダを加熱して当該焼嵌めホルダを開放する加熱装置と、
を備え、
前記工具受け渡し装置は、前記主軸が下降された工具受け渡し位置において、前記焼嵌めホルダとの間で工具を受け渡すようになっており、
前記加熱装置は、前記主軸の下降行程の少なくとも一部において、当該主軸の下降に伴って下降する前記焼嵌めホルダを加熱しながら、当該焼嵌めホルダと共に下降する加熱部を有している
ことを特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記加熱部は、前記主軸と共に下降する間に当該主軸のハウジングと当接する当接部を有している
ことを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記加熱装置は、当該工作機械の本体部に支持された支持フレームと、当該支持フレームに対して前記加熱部を弾性的に支持する加熱部支持部材と、を有している
ことを特徴とする請求項２に記載の工作機械。
【請求項４】
前記加熱部支持部材は、エアシリンダである
ことを特徴とする請求項３に記載の工作機械。
【請求項５】
前記加熱部支持部材は、バネである
ことを特徴とする請求項３に記載の工作機械。
【請求項６】
前記支持フレームには、エアが流される冷却通路と、当該冷却通路に連通されていて前記焼嵌めホルダに向けてエアを噴出する冷却ノズルと、が設けられており、
前記加熱装置は、加熱冷却装置として構成されている
ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の工作機械。
【請求項７】
前記加熱装置は、回転駆動機構によって鉛直な回転軸回りに旋回されるアーム部材を有し、
前記加熱部は、前記アーム部材に搭載されている
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の工作機械。
【請求項８】
前記工具受け渡し装置も、前記アーム部材に搭載されている
ことを特徴とする請求項７に記載の工作機械。
【請求項９】
前記主軸の回転及び移動を制御する主軸制御部と、
ワークが載置されるテーブルと、
を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の工作機械。
【請求項１０】
鉛直方向に移動可能な主軸に固定された焼嵌めホルダを備えた工作機械に設置される加熱冷却装置であって、
前記主軸の下降行程の少なくとも一部において、当該主軸の下降に伴って下降する前記焼嵌めホルダを加熱しながら、当該焼嵌めホルダと共に下降する加熱部と、
前記工作機械の本体部に支持された支持フレームと、
当該支持フレームに対して前記加熱部を弾性的に支持する加熱部支持部材と、
を備え、
前記支持フレームには、エアが流される冷却通路と、当該冷却通路に連通されていて前記焼嵌めホルダに向けてエアを噴出する冷却ノズルと、が設けられている
ことを特徴とする加熱冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械に係り、特に鉛直方向に移動可能な主軸に固定された焼嵌めホルダに工具を自動で交換できる工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、主軸と工具マガジンとの間で工具を搬送する搬送アームを備えた工作機械が記載されている。この工作機械では、主軸の先端に凹形状のホルダが設けられており、一方、工具の支持部には凸形状のホルダが設けられている。そして、主軸の凹形状のホルダが加熱されて内径が拡大された状態で、搬送アームによって工具が主軸に向けて搬送され、当該工具の凸形状のホルダが主軸の凹形状のホルダに嵌合された後、主軸の凹形状のホルダが冷却されて閉塞されることにより、工具が主軸に取付けられるようになっている。また、特許文献１には、一方のホルダに微振動を与える装置が設けられている場合には、凸状部のホルダと凹状部のホルダとの嵌合及び脱抜をスムーズに行うことができると記載されている。
【０００３】
特許文献２には、主軸に固定された焼嵌めホルダと工具マガジンとの間で工具を搬送する工具把持装置を備えた工作機械が記載されている。この工作機械では、焼嵌めホルダが加熱されて開放された状態で、工具把持装置の移動制御によって、当該工具把持装置に把持された工具が焼嵌めホルダ内に挿入されて正確に位置決めされた後、焼嵌めホルダが冷却されて閉塞されることにより、工具が焼嵌めホルダに取付けられるようになっている。
【０００４】
特許文献３には、主軸に固定された焼嵌めホルダと工具マガジンとの間で工具を搬送する工具搬送装置と、焼嵌めホルダ内からエアを吸引する吸引装置と、を備えた工作機械が記載されている。この工作機械では、焼嵌めホルダが加熱されて開放された状態で、工具搬送装置によって保持された工具が焼嵌めホルダと対向する工具受け渡し位置まで搬送され、続いて、吸引装置によって焼嵌めホルダ内からエアが吸引されることにより、工具搬送装置に保持された工具が焼嵌めホルダ内に向けて吸い上げられ、その後、焼嵌めホルダが冷却されて閉塞されることにより、工具が主軸に取付けられるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２９１２４０１号公報
【特許文献２】特許第４１６３０２０号公報
【特許文献３】特許第４４１０１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、本件発明者の知見によれば、特許文献１に記載された工作機械においては、凹形状のホルダが加熱されて内径が拡大された状態でも、当該凹形状のホルダと凸形状のホルダとの隙間が数μｍしかない。そのため、搬送アームの位置決め精度が十分であることが必要である。もし、搬送アームの位置決め精度が不十分である場合には、特許文献１の技術が採用しているように、嵌合及び脱抜をスムーズに行うために一方のホルダに微振動を与える装置が必須となり、コストが高くなってしまう。
【０００７】
また、特許文献２に記載された工作機械においても、焼嵌めホルダが加熱されて開放された状態で、当該焼嵌めホルダと工具との隙間が数μｍしかない。そのため、工具を焼嵌めホルダ内にスムーズに挿入するためには、工具把持装置の位置決め精度が十分であることが必要である。そして、十分な位置決め精度を実現するためには、例えば、特許文献２の技術が採用しているように、数μｍ以下の高精度の位置決め及び軸移動装置を工具把持装置として追加的に採用する必要があり、コストが高くなってしまう。
【０００８】
一方、特許文献３に記載された工作機械においては、焼嵌めホルダに対して工具が吸引される構成が採用されている。そのため、吸引装置によってエアを吸引する際に、切削屑などのゴミが一緒に吸引されてしまうことがある。そのようなゴミは、障害物となって、工具が所定の位置まで入らなくなったり、工具と焼嵌めホルダとの間で芯ズレが生じたりするという問題がある。
【０００９】
本発明は、以上の知見に基づいて創案されたものである。本発明の目的は、主軸に固定された焼嵌めホルダに工具を低コストで正確に取付けることができる工作機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、鉛直方向に移動可能な主軸に固定された焼嵌めホルダと工具マガジンとの間で工具を受け渡す工具受け渡し装置と、前記焼嵌めホルダを加熱して当該焼嵌めホルダを開放する加熱装置と、を備え、前記工具受け渡し装置は、前記主軸が下降された工具受け渡し位置において、前記焼嵌めホルダとの間で工具を受け渡すようになっており、前記加熱装置は、前記主軸の下降行程の少なくとも一部において、当該主軸の下降に伴って下降する前記焼嵌めホルダを加熱しながら、当該焼嵌めホルダと共に下降する加熱部を有していることを特徴とする工作機械である。
【００１１】
本発明によれば、工作機械に本来備えられている主軸用の高精度の位置決め及び軸移動装置を利用することで、主軸は工具受け渡し位置に向かって精度良く下降され得る。主軸の下降中に、当該主軸に固定された焼嵌めホルダは、当該焼嵌めホルダと共に下降する加熱装置の加熱部によって直ちに加熱されて開放され得る。そのため、工具受け渡し位置において工具が工具受け渡し装置に保持されている場合には、主軸の下降に伴って下降する焼嵌めホルダ内に当該工具がスムーズに迅速に挿入されていく。そして、主軸に固定された焼嵌めホルダが工具受け渡し位置に正確に位置決めされることにより、当該焼嵌めホルダ内に当該工具が正確に位置決めされ得る。これにより、主軸に固定された焼嵌めホルダに対して工具を低コストで正確に取付けることが可能となる。
【００１２】
好ましくは、前記加熱部は、前記主軸と共に下降する間に当該主軸のハウジングと当接する当接部を有している。このような態様によれば、主軸の下降中に当該主軸のハウジングが加熱部の当接部に当接して以降は、主軸の下降に伴って加熱部の当接部が主軸のハウジングから下向きに押されるため、加熱部を主軸に固定された焼嵌めホルダと共に容易に下降させることができる。
【００１３】
更に好ましくは、前記加熱装置は、当該工作機械の本体部に支持された支持フレームと、当該支持フレームに対して前記加熱部を弾性的に支持する加熱部支持部材と、を有している。このような態様によれば、主軸の下降中において、加熱部の当接部が主軸のハウジングから下向きに押される際に、加熱部支持部材の弾性力によって加熱部の当接部から主軸のハウジングに上向きの抵抗力が加わるため、加熱部の当接部が主軸のハウジングから離間されることが防止され、加熱部と焼嵌めホルダとの相対位置関係が一定に維持され得る。これにより、加熱部による焼嵌めホルダの加熱効率も一定に維持され得る。
【００１４】
具体的には、例えば、前記加熱部支持部材は、エアシリンダである。
【００１５】
あるいは、前記加熱部支持部材は、バネであってもよい。
【００１６】
更に好ましくは、前記支持フレームには、エアが流される冷却通路と、当該冷却通路に連通されていて前記焼嵌めホルダに向けてエアを噴出する冷却ノズルと、が設けられており、前記加熱装置は、加熱冷却装置として構成されている。このような態様によれば、冷却ノズルから噴出されたエアによって焼嵌めホルダが冷却され得るため、開放状態の焼嵌めホルダを迅速に閉塞させることができる。
【００１７】
また、好ましくは、前記加熱装置は、回転駆動機構によって鉛直な回転軸回りに旋回されるアーム部材を有し、前記加熱部は、前記アーム部材に搭載されている。このような態様によれば、主軸と工具マガジンとが平面視において異なる位置に配置されている場合であっても、アーム部材が鉛直な回転軸回りに旋回されることにより、アーム部材に搭載された加熱部を主軸と工具マガジンとの間で水平移動させることができる。
【００１８】
更に、好ましくは、前記工具受け渡し装置も、前記アーム部材に搭載されている。このような態様によれば、主軸と工具マガジンとが平面視において異なる位置に配置されている場合であっても、アーム部材が鉛直な回転軸回りに旋回されることにより、アーム部材に搭載された工具受け渡し装置も主軸と工具マガジンとの間で水平移動させることができる。
【００１９】
前記したいずれかの特徴を有する工作機械は、具体的には、例えば、前記主軸の回転及び移動を制御する主軸制御部と、ワークが載置されるテーブルと、を更に備えている。
【００２０】
また、本発明は、鉛直方向に移動可能な主軸に固定された焼嵌めホルダを備えた工作機械に設置される加熱冷却装置であって、前記主軸の下降行程の少なくとも一部において、当該主軸の下降に伴って下降する前記焼嵌めホルダを加熱しながら、当該焼嵌めホルダと共に下降する加熱部と、前記工作機械の本体部に支持された支持フレームと、当該支持フレームに対して前記加熱部を弾性的に支持する加熱部支持部材と、を備え、前記支持フレームには、エアが流される冷却通路と、当該冷却通路に連通されていて前記焼嵌めホルダに向けてエアを噴出する冷却ノズルと、が設けられていることを特徴とする加熱冷却装置である。
【００２１】
本発明によれば、主軸の下降中に、当該主軸に固定された焼嵌めホルダは、当該焼嵌めホルダと共に下降する加熱装置の加熱部によって直ちに加熱されて開放され得る。ここで、主軸の下降中において、加熱部の当接部が主軸のハウジングに当接される場合、加熱部支持部材の弾性力によって加熱部の当接部から主軸のハウジングに上向きの抵抗力が加わるため、加熱部の当接部が主軸のハウジングから離間されることが防止され、加熱部と焼嵌めホルダとの相対位置関係が一定に維持され得る。これにより、加熱部による焼嵌めホルダの加熱効率も一定に維持され得る。また、冷却ノズルから噴出されたエアによって焼嵌めホルダが冷却され得るため、開放状態の焼嵌めホルダを迅速に閉塞させることもできる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、工作機械に本来備えられている主軸用の高精度の位置決め及び軸移動装置を利用することで、主軸は工具受け渡し位置に向かって精度良く下降され得る。主軸の下降中に、当該主軸に固定された焼嵌めホルダは、当該焼嵌めホルダと共に下降する加熱装置の加熱部によって直ちに加熱されて開放され得る。そのため、工具受け渡し位置において工具が工具受け渡し装置に保持されている場合には、主軸の下降に伴って下降する焼嵌めホルダ内に当該工具がスムーズに迅速に挿入されていく。そして、主軸に固定された焼嵌めホルダが工具受け渡し位置に正確に位置決めされることにより、当該焼嵌めホルダ内に当該工具が正確に位置決めされ得る。これにより、主軸に固定された焼嵌めホルダに工具を低コストで正確に取付けることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施の形態による工作機械の概略斜視図である。
【図２】図１の工作機械が備える工具受け渡し装置と加熱装置とを拡大して示す概略斜視図である。
【図３】図１の工作機械において、工具マガジンに保持された第２工具が工具受け渡し装置に受け渡される工程を説明するための模式図である。
【図４】図１の工作機械において、工具受け渡し装置が工具受け渡し位置に移動されると共に、主軸が工具受け渡し位置と対応する上方位置に移動される工程を説明するための模式図である。
【図５】図１の工作機械において、主軸の下降中に主軸のハウジングが加熱部の当接部と当接する工程を説明するための模式図である。
【図６】図１の工作機械において、焼嵌めホルダに保持された第１工具が工具受け渡し装置内に挿入される工程を説明するための模式図である。
【図７】図１の工作機械において、焼嵌めホルダから第１工具が脱抜される工程を説明するための模式図である。
【図８】図１の工作機械において、工具受け渡し装置に保持された第１工具及び第２工具が互いの位置及び姿勢を上下反転させる工程を説明するための模式図である。
【図９】図１の工作機械において、工具受け渡し装置に保持された第２工具が焼嵌めホルダ内に挿入される工程を説明するための模式図である。
【図１０】図１の工作機械において、工具受け渡し装置から第２工具が脱抜される工程を説明するための模式図である。
【図１１】図１の工作機械において、工具受け渡し装置に保持された第１工具が工具マガジンに受け渡される工程を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施の形態による工作機械の概略斜視図であり、図２は、当該工作機械が備える工具受け渡し装置を拡大して示す概略斜視図である。
【００２６】
図１に示すように、本実施の形態による工作機械１０は、鉛直方向に移動可能な主軸１１と、当該主軸１１の回転及び移動を制御する主軸制御部（制御盤）１７と、ワークが載置されるテーブル１８と、を備えている。主軸１１には、工具１５を保持する焼嵌めホルダ１２が取付けられている。焼嵌めホルダ１２に保持される工具１５は、例えば工具径４ｍｍ以下の工具である。
【００２７】
本実施の形態では、主軸１１は水平なＸ方向に移動可能になっており、一方、テーブル１８は当該Ｘ方向に対して直角で水平なＹ方向に移動可能になっている。主軸制御部１７によって主軸１１の回転及び移動が制御されると共に、テーブル１８が水平なＹ方向に移動されることにより、焼嵌めホルダ１２に保持された工具１５は、テーブル１８上の所望の位置に相対的に移動可能になっている。これにより、テーブル１８上に載置されたワークは、回転する当該工具１５によって所望の形状に加工されるようになっている。
【００２８】
図１では、複数の予備の工具１５がセットされる工具マガジン１３がテーブル１８の外側に配置されている。すなわち、本実施の形態では、主軸１１と工具マガジン１３とが平面視において異なる位置に配置されている。
【００２９】
図１に示すように、本実施の形態による工作機械１０は、鉛直方向に移動可能な主軸１１に固定された焼嵌めホルダ１２と工具マガジン１３との間で工具１５を受け渡す工具受け渡し装置２０と、焼嵌めホルダ１２を加熱して当該焼嵌めホルダ１２を開放する加熱装置３０と、を備えている。工具受け渡し装置２０は、主軸１１が下降された工具受け渡し位置において、焼嵌めホルダ１２との間で工具１５を受け渡すようになっている。また、加熱装置３０は、主軸１１の下降行程の少なくとも一部において、当該主軸１１の下降に伴って下降する焼嵌めホルダ１２を加熱しながら、当該焼嵌めホルダ１２と共に下降する加熱部３１を有している。
【００３０】
加熱部３１の本体部は、具体的には、環状の電磁誘導式加熱コイルである。焼嵌めホルダ１２と加熱部３１の本体部とには、互いに対応する組み合わせとして販売されている市販品が使用され得る。
【００３１】
図２は、工具受け渡し装置２０と加熱装置３０とを拡大して示す概略斜視図である。
【００３２】
図２に示すように、本実施の形態では、加熱装置３０は、工作機械１０の本体部に支持された支持フレーム４１と、当該支持フレーム４１に対して加熱部３１を弾性的に支持する加熱部支持部材３３と、を有している。
【００３３】
具体的には、図２に示すように、支持フレーム４１は平板形状を有しており、工作機械１０の本体部に後述のアーム部材３４を介して水平に支持されている。また、支持フレーム４１には、加熱部３１の本体部と同軸状に貫通孔４４が設けられている。
【００３４】
一方、加熱部支持部材３３は、具体的には、エアシリンダである。エアシリンダ３３は、支持フレーム４１上において貫通孔４４を間に挟んで位置する２箇所にそれぞれ立設されている。そして、加熱部３１は、フランジ部材３９を介して、エアシリンダ３３のロッド部分に固定されている。エアシリンダ３３は、内部を一定の圧力に維持するように構成されている。そのため、エアシリンダ３３内の空気の圧力によって、加熱部３１は支持フレーム４１上で弾性的に支持されるようになっている。
【００３５】
また、支持フレーム４１上において貫通孔４４を取り囲むように位置する合計４箇所にはブシュ３７がそれぞれ設置固定されており、各々のブシュ３７内に昇降移動可能に挿通された４本のシャフト３６の上端部も、加熱部３１のフランジ部材３９にそれぞれ固定されている。４本のシャフト３６は、各々対応するブシュ３７によって直線案内されることにより、下降（及び上昇）中の加熱部３１の姿勢を常時水平に安定させるために設けられている。
【００３６】
図３に示すように、本実施の形態の支持フレーム４１には、エアが流される冷却通路４２と、当該冷却通路４２に連通されていて焼嵌めホルダ１２に向けてエアを噴出する冷却ノズル４３と、が設けられている。冷却通路４２は、支持フレーム４１の内部において貫通孔４４を取り囲むように環状に設けられていて、不図示の冷却エア供給部に接続されている。一方、冷却ノズル４３は冷却通路４２から複数個が周方向に略均等に、各々は斜め上向きに、設けられており、各冷却ノズル４３の先端は貫通孔４４の内周面に露出されている。冷却エア供給部から冷却通路４２内にエアが供給されると、供給されたエアは冷却通路４２を介して各冷却ノズル４３内に流入され、各冷却ノズル４３の先端から貫通孔４４内に斜め上向きに噴出されるようになっている。これにより、焼嵌めホルダ１２が支持フレーム４１の貫通孔４４に近接して位置する場合には、各冷却ノズル４３から噴出されたエアによって焼嵌めホルダ１２が冷却されるようになっている。
【００３７】
すなわち、本実施の形態では、加熱装置３０は、焼嵌めホルダ１２を加熱及び冷却する加熱冷却装置として構成されている。
【００３８】
図１及び図２に示すように、加熱装置３０は、回転駆動機構３８によって鉛直な回転軸回りに旋回されるアーム部材３４を有している。回転駆動機構３８は、具体的にはエアシリンダである。
【００３９】
本実施の形態では、図２に示すように、アーム部材３４は、上下一対の水平な細長部材３４ａ、３４ｂを有している。工作機械１０の本体部には鉛直な回転軸と同軸状に第１シャフト３５ａが設置されており、上下一対の細長部材３４ａ、３４ｂの基端部は、それぞれ当該第１シャフト３５ａに回転可能に支持されている。一方、上下一対の細長部材３４ａ、３４ｂの先端部は、鉛直な第２シャフト３５ｂを介して互いに接続されている。
【００４０】
そして、上方側の細長部材３４ａの先端部に、前述の支持フレーム４１が固定されている。すなわち、支持フレーム４１上に支持された加熱部３１は、当該支持フレーム４１を介してアーム部材３４に搭載されている。
【００４１】
一方、下方側の細長部材３４ｂ上には、昇降機構２５が設置されており、昇降機構２５の直線出力部に接続部材２９を介して工具受け渡し装置２０が接続されている。すなわち、工具受け渡し装置２０も、昇降機構２５を介してアーム部材３４に搭載されている。
【００４２】
昇降機構２５は、具体的にはエアシリンダである。昇降機構２５の直線出力部が直線駆動されることにより、工具受け渡し装置２０は接続部材２９と一緒に鉛直方向に直線移動されるようになっている。
【００４３】
図２に示すように、工具受け渡し装置２０は、具体的には、水平な回転軸回りに回転出力部２６を回転駆動する第２回転駆動機構２４と、回転出力部２６に結合されたハンド支持部２３と、ハンド支持部２３に支持された開閉自在の第１ハンド２１ａと、水平な回転軸線に関して第１ハンド２１ａに対して軸対称な位置及び姿勢でハンド支持部２３に支持された開閉自在の第２ハンド２１ｂと、を有している。
【００４４】
第２回転駆動機構２４は、具体的には、エアアクチュエータである。回転出力部２６が水平な回転軸回りに１８０°回転駆動されることにより、ハンド支持部２３に支持された第１ハンド２１ａ及び第２ハンド２１ｂは当該水平な回転軸に関して軸対称に上下反転されるようになっている。
【００４５】
第１ハンド２１ａ及び第２ハンド２１ｂは、具体的には、それ自体は公知の平行開閉形エアチャックであり、互いに対向して配置されて互いに対して空圧によって相対移動可能な一対の可動部材２２ａ（または２２ｂ）を有している。当該一対の可動部材２２ａ（または２２ｂ）が互いに近接される際、当該一対の可動部材２２ａ（または２２ｂ）間に位置決めされた工具１５が当該一対の可動部材２２ａ（または２２ｂ）に挟まれて把持されるようになっている。一方、当該一対の可動部材２２ａ（または２２ｂ）が互いに離間される際、当該一対の可動部材２２ａ（または２２ｂ）間に把持されていた工具１５が開放されるようになっている。
【００４６】
また、図２に示すように、昇降機構２５によって工具受け渡し装置２０が上昇されると、第１ハンド２１ａ及び第２ハンド２１ｂのうち上方側に位置するハンドの一対の可動部材２２ａ（または２２ｂ）は、支持フレーム４１に設けられた貫通孔４４の内部を通過して、支持フレーム４１の上方側に突出されるようになっている。
【００４７】
次に、以上のような本実施の形態の作用について、図３乃至図１１を参照し、焼嵌めホルダ１２内に固定された第１工具１５ａを、工具マガジン１３にセットされた第２工具１５ｂと交換する工程を一例に、説明する。
【００４８】
図３に示すように、工具受け渡し装置２０が工具マガジン１３の上方位置に配置された状態で、刃先を上向きに向けられた状態で工具マガジン１３にセットされた第２工具１５ｂが、当該工具マガジン１３の動作によって、工具受け渡し装置２０に対して工具を受け渡すための予め定められた位置に適切に位置決めされる。
【００４９】
次に、工具受け渡し装置２０の第２ハンド２１ｂが開放された状態で、昇降機構２５によって工具受け渡し装置２０が下降され、予め定められた高さ位置で不図示の公知のストッパにより静止される。このとき、工具マガジン１３にセットされた第２工具１５ｂの少なくとも一部が、第２ハンド２１ｂの一対の可動部材２２ｂ間に挿入される。そして、第２ハンド２１ｂが閉塞され、一対の可動部材２２ｂ間に挿入された第２工具１５ｂが、当該第２ハンド２１ｂに把持される。続いて、第２工具１５ｂが第２ハンド２１ｂに把持された状態で、昇降機構２５によって工具受け渡し装置２０が上昇され、工具マガジン１３から第２工具１５ｂが脱抜される。上昇中の工具受け渡し装置２０は、第１ハンド２１ａの一対の可動部材２２ａが支持フレーム４１の貫通孔４４を通過して当該支持フレーム４１の上方側に突出するような高さ位置で不図示の公知のストッパにより静止される。
【００５０】
次に、図４に示すように、回転駆動機構３８により工具受け渡し装置２０が、加熱装置３０と一緒に鉛直な回転軸回りに旋回され、焼嵌めホルダ１２に対して工具を受け渡しするための工具受け渡し位置で不図示の公知のストッパにより静止される。一方、主軸制御部１７によって主軸１１が水平移動され、工具受け渡し位置と対応する上方位置に正確に位置決めされる。
【００５１】
次に、図５に示すように、主軸１１が焼嵌めホルダ１２と一緒に下降され、主軸１１のハウジングが加熱装置３０の当接部３２に当接されると共に、焼嵌めホルダ１２が加熱部３１内に挿入される。そして、加熱部３１による焼嵌めホルダ１２の加熱が開始される。
【００５２】
次に、図６に示すように、加熱部３１による焼嵌めホルダ１２の加熱が継続された状態で、主軸制御部１７によって主軸１１が焼嵌めホルダ１２と一緒に更に下降される。主軸１１の下降に伴って加熱部３１の当接部３２が主軸１１のハウジングから下向きに押されるため、加熱部３１は主軸１１に固定された焼嵌めホルダ１２と共に容易に下降される。
【００５３】
本実施の形態では、主軸１１の下降中において、加熱部３１の当接部３２が主軸１１のハウジングから下向きに押される際に、エアシリンダ３３の弾性力によって加熱部３１の当接部３２から主軸１１のハウジングに上向きの抵抗力が加わる。このため、加熱部３１の当接部３２が主軸１１のハウジングから離間されることが防止され、加熱部３１と焼嵌めホルダ１２との相対位置関係が一定に維持される。これにより、加熱部３１による焼嵌めホルダ１２の加熱効率も一定に維持される。
【００５４】
主軸制御部１７によって主軸１１が予め定められた高さ位置で静止される。このとき、焼嵌めホルダ１２に固定された第１工具１５ａの少なくとも一部が、第１ハンド２１ａの開放された一対の可動部材２２ａ間に挿入される。そして、第１ハンド２１ａが閉塞され、一対の可動部材２２ａ間に挿入された第１工具１５ａが、当該第１ハンド２１ａに把持される。そして、加熱部３１の加熱によって焼嵌めホルダ１２が開放される。
【００５５】
次に、図７に示すように、第１工具１５ａが第１ハンド２１ａに把持された状態で、主軸制御部１７によって主軸１１が焼嵌めホルダ１２と一緒に上昇され、焼嵌めホルダ１２内から第１工具１５ａが脱抜される。
【００５６】
次に、図８に示すように、昇降機構２５によって工具受け渡し装置２０が下降され、第１ハンド２１ａに把持された第１工具１５ａが支持フレーム４１よりも下方位置に移動された後、第２回転駆動機構２４によって、ハンド支持部２３に支持された第１ハンド２１ａ及び第２ハンド２１ｂが水平な回転軸に関して軸対称に上下反転される。
【００５７】
次に、図９に示すように、昇降機構２５によって工具受け渡し装置２０が上昇され、第２ハンド２１ｂの一対の可動部材２２ｂが支持フレーム４１の貫通孔４４を通過して当該支持フレーム４１の上方側に突出されるような高さ位置で不図示の公知のストッパにより静止される。一方、主軸制御部１７によって主軸１１が焼嵌めホルダ１２と一緒に下降される。主軸１１の下降に伴って下降する焼嵌めホルダ１２内に第２ハンド２１ｂに把持された第２工具１５ｂがスムーズに迅速に挿入されていく。そして、主軸制御部１７によって主軸１１が工具受け渡し位置に正確に位置決めされることにより、第２工具１５ｂが焼嵌めホルダ１２内に正確に位置決めされる。
【００５８】
加熱部３１による焼嵌めホルダ１２の加熱を停止すると共に、各冷却ノズル４３からエアの噴出を開始する。噴出されたエアは焼嵌めホルダ１２に向かって流れて、焼嵌めホルダ１２が冷却される。これにより、開放状態の焼嵌めホルダ１２が迅速に閉塞され得る。
【００５９】
焼嵌めホルダ１２が閉塞されることにより、第２工具１５ｂは焼嵌めホルダ１２に固定される。
【００６０】
次に、図１０に示すように、第２ハンド２１ｂが開放された状態で、主軸制御部１７によって主軸１１が焼嵌めホルダ１２と一緒に上昇され、第２ハンド２１ｂから第２工具１５ｂが脱抜される。
【００６１】
次に、図１１に示すように、回転駆動機構３８により工具受け渡し装置２０が、加熱装置３０と一緒に鉛直な回転軸回りに旋回され、工具マガジン１３の上方位置において不図示の公知のストッパにより静止される。一方、工具マガジン１３の動作によって、第１工具１５ａがセットされるべき中空ポッドが、工具受け渡し装置２０に対して工具を受け渡すための予め定められた位置に適切に位置決めされる。そして、昇降機構２５によって工具受け渡し装置２０が下降され、不図示の公知のストッパにより予め定められた高さ位置で静止される。このとき、第１ハンド２１ａに把持された第１工具１５ａが、工具マガジン１３の中空ポッドに適切にセットされる。
【００６２】
その後、第１ハンド２１ａが開放された状態で、昇降機構２５によって工具受け渡し装置２０が上昇され、第１ハンド２１ａから第１工具１５ａが脱抜される。
【００６３】
以上のような本実施の形態によれば、工作機械に本来備えられている主軸用の高精度の位置決め及び軸移動装置である主軸制御部１７を利用することで、主軸１１は工具受け渡し位置に向かって精度良く下降され得る。主軸１１の下降中に、当該主軸１１に固定された焼嵌めホルダ１２は、当該焼嵌めホルダ１２と共に下降する加熱装置３０の加熱部３１によって直ちに加熱されて開放され得る。そのため、工具受け渡し位置において第２工具１５ｂが工具受け渡し装置２０に保持されている場合には、主軸１１の下降に伴って下降する焼嵌めホルダ１２内に当該第２工具１５ｂがスムーズに迅速に挿入されていく。そして、当該主軸１１が工具受け渡し位置に正確に位置決めされることにより、当該焼嵌めホルダ１２内に当該第２工具１５ｂが正確に位置決めされ得る。これにより、主軸１１に固定された焼嵌めホルダ１２に第２工具１５ｂを低コストで正確に取付けることが可能となる。
【００６４】
また、本実施の形態によれば、主軸１１の下降中に当該主軸１１のハウジングが加熱部３１の当接部３２に当接して以降は、主軸１１の下降に伴って加熱部３１の当接部３２が主軸１１のハウジングから下向きに押されるため、加熱部３１を主軸１１に固定された焼嵌めホルダ１２と共に容易に下降させることができる。
【００６５】
更に、本実施の形態によれば、主軸１１の下降中において、加熱部３１の当接部３２が主軸１１のハウジングから下向きに押される際に、加熱部支持部材３３の弾性力によって加熱部３１の当接部３２から主軸１１のハウジングに上向きの抵抗力が加わるため、加熱部３１の当接部３２が主軸１１のハウジングから離間されることが防止され、加熱部３１と焼嵌めホルダ１２との相対位置関係が一定に維持され得る。これにより、加熱部３１による焼嵌めホルダ１２の加熱効率も一定に維持され得る。
【００６６】
また、本実施の形態によれば、冷却ノズル４３から噴出されたエアによって焼嵌めホルダ１２が冷却され得るため、開放状態の焼嵌めホルダ１２を迅速に閉塞させることができる。
【００６７】
また、本実施の形態によれば、主軸１１と工具マガジン１３とが平面視において異なる位置に配置されていても、アーム部材３４が鉛直な回転軸回りに旋回されることにより、アーム部材３４に搭載された加熱部３１を主軸１１と工具マガジン１３との間で水平移動させることができる。
【００６８】
更に、本実施の形態によれば、主軸１１と工具マガジン１３とが平面視において異なる位置に配置されていても、アーム部材３４が鉛直な回転軸回りに旋回されることにより、アーム部材３４に搭載された工具受け渡し装置２０も主軸１１と工具マガジン１３との間で水平移動させることができる。
【００６９】
なお、本実施の形態では、加熱部支持部材３３はエアシリンダであったが、これに限定されず、加熱部支持部材３３はバネであってもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１０    工作機械
１１    主軸
１２    焼嵌めホルダ
１３    工具マガジン
１５    工具
１５ａ  第１工具
１５ｂ  第２工具
１６ａ  第１工具ポッド
１６ｂ  第２工具ポッド
１７    主軸制御部
１８    テーブル
２０    工具受け渡し装置
２１ａ  第１ハンド
２１ｂ  第２ハンド
２２ａ  一対の可動部材
２２ｂ  一対の可動部材
２３    ハンド支持部
２４    第２回転駆動機構
２５    昇降機構
２６    回転出力部
３０    加熱装置
３１    加熱部
３２    当接部
３３    加熱部支持部
３４    アーム部材
３４ａ、３４ｂ  一対の細長部材
３５ａ  第１シャフト
３５ｂ  第２シャフト
３６    シャフト
３７    ブシュ
３８    回転駆動機構
３９    フランジ部材
４１    支持フレーム
４２    冷却通路
４３    冷却ノズル
４４    貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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