(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部ベッドと、この下部ベッド上の略中央区域に空間が形成さるように前記下部ベッド上に立設して設けられた上部ベッドと、この上部ベッド上に水平方向および鉛直軸線方向に移動自在に設けられた主軸ヘッドと、この主軸ヘッドに鉛直軸線を中心として回転可能に軸承され先端に工具が着脱可能に装着される主軸と、前記空間内の前記下部ベッド上に設置され前記工具を複数保持する工具マガジンと、前記空間内の前記下部ベッド上に設置され前記工具マガジンと前記主軸との間で前記工具の受け渡しを行う工具交換装置とを備えた工作機械において、前記工具マガジンを前記下部ベッドに着脱可能に固定する固定手段と、この固定手段による前記工具マガジンの前記下部ベッドに対する固定が外された状態で前記下部ベッドに対して前記工具マガジンを昇降させる昇降手段と、この昇降手段によって前記工具マガジンを降下させた際に前記下部ベッドに対して当接し、前記下部ベッド上を前記工具マガジンが前記空間から移動可能にする移動手段とを設けたことを特徴とする工作機械。
【請求項２】
請求項１において、前記空間から前記移動手段により移動された前記工具マガジンを一時的に載置するための支持部材を前記下部ベッドの側面に着脱可能に設けたことを特徴とする工作機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、工作機械に関するもので、特にベッド内に工具マガジンを設置した門形構成の工作機械に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、門型構成の工作機械で工具マガジンを設置したものには、例えば特開昭５７−１４４６３９号に記載されたものがある。
このものは、下部ベッド上にワークを支持するテーブルが移動自在に設けられ、このテーブルを跨ぐようにして下部ベッド上に上部ベッドが設置され、下部ベッドと上部ベッドとで門形のベッドを構成し、上部ベッド上に主軸ヘッドが水平方向および鉛直方向に移動自在に設けられ、この主軸ヘッドには工具が装着される主軸が鉛直軸線を中心として回転可能に軸承されている。そして、門形のベッド内には工具を複数保持した工具マガジンがテーブルの移動方向に移動自在に設置されている。
【０００３】
上記の構成において、工具交換の際には、工具マガジンを主軸側に移動させ、主軸を工具交換位置まで移動させ、主軸と工具マガジンとの間で工具交換をするようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、工具マガジンが門形のベッド内に設置されているため、作業者が工具マガジンに保持されている工具を交換する場合や工具マガジンの保守点検を行う場合に作業性が悪いという問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の工作機械は、上述した問題を解決するためになされたもので、工具マガジンを下部ベッドに着脱可能に固定する固定手段と、この固定手段による工具マガジンの下部ベッドに対する固定が外された状態で下部ベッドに対して工具マガジンを昇降させる昇降手段と、この昇降手段によって工具マガジンを降下させた際に下部ベッドに対して当接し、下部ベッド上を工具マガジンが移動可能とする移動手段とを設けたことを特徴とするものであり、また、ベッドの内部空間から取り出された工具マガジンを一時的に載置するための支持部材を下部ベッドの側面に着脱可能に設けたことを付加的な特徴とするものである。
【０００６】
【作用】
上記の構成において、工具マガジンは、昇降手段により所定量上昇されており、移動手段は下部ベッド上面から離間した状態にあり、この状態で、工具マガジンは固定手段により下部ベッドに位置決め固定されている。そして、工具マガジンの保守点検を行う際には、まず、固定手段による下部ベッドに対する工具マガジンの固定を解除し、次に、昇降手段によって工具マガジンを下降させることによって移動手段を下部ベッドに当接、すなわち、着座させる。これにより、工具マガジンは下部ベッド上を移動手段の作用により容易に移動可能となり、下部ベッドと上部ベッドが形成するベッドの内部空間から工具マガジンをベッドの外に引き出すことができるようになる。
【０００７】
好適には、ベッドの内部空間から工具マガジンをベッドの外に引き出すのに先立って、下部ベッドの側面に支持部材を装着し、移動手段の作用によって作業者が支持部材上へ工具マガジンを移動させ、次に昇降手段により所定量上昇させて昇降手段を下部ベッドの上面に着座させた状態で、つまり、支持部材上に一時適に載置した工具マガジンが移動手段の作用により容易に移動することを阻止した状態で、保守点検を行う。
【０００８】
【実施例】
本発明の実施例である立形マシニングセンタを図１乃至図４に基づいて説明する。図１、図２において、１０はベッドであり、このベッド１０は後述する工具マガジン２８および工具交換装置２９が載置される水平な支持面１１が形成された下部ベッド１０ａと、支持面１１上に空間を形成するように下部ベッド１０ａに一体的に形成された上部ベッド１０ｂとで構成されている。
【０００９】
上部ベッド１０ｂ上にはサドル１２が前後方向つまり、図２のＸ軸方向に水平移動可能に案内支持されている。このサドル１２上にはコラム１３が左右方向つまり、図１のＹ軸方向に水平移動可能に案内支持されている。そして、このコラム１３には主軸ヘッド１４が上下方向つまり、図１のＺ軸方向に昇降移動可能に案内支持され、この主軸ヘッド１４には主軸１５が鉛直軸線を中心として回転可能に軸承されている。この主軸１５の先端に工具Ｔが着脱可能に把持されるようになっている。
【００１０】
ここで、サドル１２は上部ベッド１０ｂに設けられたサドル移動モータ１６によって、コラム１３はサドル１２に設けられたコラム移動モータ１７によって、主軸ヘッド１４はコラム１３に設けられた主軸ヘッド移動モータ１８によってそれぞれ進退駆動されるようになっており、主軸１５は主軸ヘッド１４に設けられた主軸駆動モータ１９によって回転駆動されるようになっている。
【００１１】
前記下部ベッド１０ａの前方にはワークＷを搬入出するコンベア２０が設けられ、このコンベア２０によりワークＷを搬入する搬入位置にはワークＷに当接してワークＷの下端を位置決めする治具装置２１が設けられており、この治具装置２１は図略の昇降用シリンダによって上下動するようになっている。これにより、ワークＷが搬入された時に、治具装置２１が上昇し、ワークＷを一定の位置まで上昇させ水平方向および上下方向の位置決めをする。
【００１２】
そして、ワークＷを上方から押し付け固定するクランプ装置２２がコンベア２０に近接して設置されており、このクランプ装置２２は下部ベッド１０ａに取り付けられたブラケット２３に旋回可能に支持されたクランプアーム２４と、クランプアーム２４の一端に連結するロッド２５ａを有するクランプ用シリンダ２５とによって構成されており、クランプアーム２４の他端がワークＷの上面に当接されることによってワークＷを固定する。
【００１３】
図４中、２６は制御箱、２７はポンプユニットである。したがって、位置決め固定されたワークＷに対して、主軸１５を３軸制御することによって所定の加工を行うようになっている。前記ベッド１０の内部空間であって、前記下部ベッド１０ａ上には工具マガジン２８と、工具交換装置２９が設置されている。
【００１４】
工具マガジン２８のマガジンベース３０上には支柱３１が立設され、この支柱３１上にマガジンプレート３２が支持されている。このマガジンプレート３２には前記支柱３１にブラケット３３を介して取り付けられた割出し駆動モータ３４に連結された駆動用スプロケット（図示せず）が軸着され、この駆動用スプロケットと、これより離間して前記マガジンプレート３２に軸着された従動ホイール（図示せず）間に無端状のチェーン（図示せず）が懸架されている。チェーンを構成するチェーンリンク（図示せず）には等間隔に複数のソケット収納部３５が一体的に設けられ、これらソケット収納部３５に工具を着脱可能に装着した角形のソケット３６の両面に形成した係合溝が係合され、ソケットはそれぞれ放射方向に離脱可能となっている。
【００１５】
マガジンプレート３２にはソケット収納部３５を取り巻くように固定のガイドレール３７が設置され、このガイドレール３７によってソケット収納部３５からのソケット３６の脱落を防止するようになっている。
そして、上記ガイドレール３７およびマガジンプレート３２は工具取出位置Ｐにおいてソケット３６の取り出しを可能にすべく切欠かれており、この切欠き部に後述するソケット移送装置３８が設けられている。そして、工具Ｔを保持したソケット３６が割出し駆動モータ３４によって工具取出位置Ｐ１に回転割出しされた際に、ソケット移送装置３８のフック３９とソケット３６とが係合するようになっている。
【００１６】
ソケット移送装置３８は、図３、図４に示すように、上記工具取出位置Ｐ１を通過するソケット３６に係合して保持するフック３９と、このフック３９の両側面に設けられたローラ（図示せず）と、マガジンプレート３２の工具取出位置Ｐ１に設置され、前記ローラを主軸１５側であってマガジンプレート３２の斜め上方に案内する溝が形成された板カム４０と、マガジンプレート３２上に取り付けられたフック移動用シリンダ４１と、このフック移動用シリンダ４１のロッド４１ａの先端に一端が旋回可能に取り付けられ、他端がフック３９に旋回可能に取り付けられたフック移動アーム４２とから構成される。
【００１７】
したがって、ソケット３６に係合したフック３９がフック移動用シリンダ４１によってマガジンプレート３２の斜め上方に移送されることによって、工具Ｔは図３の点線で示す移送位置Ｐ２まで移送される。
工具交換装置２９は工具交換アーム４３を備え、工具交換装置２９の基部４４には工具交換駆動モータ４５と、基部４４内に設けられた図略のカム機構とが設けられており、この工具交換駆動モータ４５とカム機構とによって工具交換アーム４３は図２中Ｚ軸と平行な軸線回りの旋回およびＺ軸方向の昇降がなされるようになっている。工具交換アーム４３の両端には工具Ｔを着脱可能にクランプする把持部４３ａが設けられている。
【００１８】
したがって、工具交換時には、図３に示すように、工具交換アーム４３は上昇端位置に上昇され、主軸１５およびソケット３６に保持された工具Ｔを把持部４３ａでクランプし、このクランプした状態で、下降端位置まで下降し、そして、工具交換アーム４３は下降端位置で１８０°旋回され、次に、上昇端位置まで上昇し、工具Ｔをソケット３６および主軸１５に受け渡す。
【００１９】
上記工具マガジン２８のマガジンベース３０には図５に示すように、下部ベッド１０ａに螺合し、下部ベッド１０ａにマガジンベース３０を固定するための固定ボルト４６と、マガジンベース３０に対して螺合し、固定ボルト４６が取り外された状態で下部ベッド１０ａに対してマガジンベース３０を昇降するためのジャッキボルト４７と、下部ベッド１０ａに当接するボール４８とこのボール４８を回動自在に収納する収納部材４９とから構成されるコロ５０と、固定時に下部ベッド１０ａとマガジンベース３０間に配設されるスペーサ５１とがそれぞれ４隅に設けられている。スペーサ５１には固定ボルト４６、ジャッキボルト４７、コロ５０に対する切欠き５１ａ、５１ｂ、５１ｃがそれぞれ形成されてる。
【００２０】
ここで、固定ボルト４６は固定手段に、ジャッキボルト４７は昇降手段に、コロ５０は移動手段に相当する。
固定時は、図６に示すように、コロ５０は下部ベッド１０ａ上面から離間した状態にあり、工具マガジン２８の全荷重はスペーサ５１によって受け、マガジンベース３０は固定ボルト４６によって下部ベッド１０ａに固定されるようになっており、図略のノックピンによって工具マガジン２８は下部ベッド１０ａに対して位置決めされている。
【００２１】
同様に、上記工具交換装置２９の基部４４の下部にも固定ボルト４６、ジャッキボルト４７、コロ５０およびスペーサ５１が設けられている。図４において、５２ａ、５２ｂは下部ベッド１０ａの側面に図略の取付けボルト等によって着脱可能に取り付けられる支持部材であって、保守点検の際、支持部材５２ａ上には工具マガジン２８が、支持部材５２ｂ上には工具交換装置２９がそれぞれ一時的に載置され、これら支持部材５２ａ、５２ｂは保守点検を行わない通常時では下部ベッド１０ａから取り外されている。
【００２２】
上記の構成において、作業者が工具マガジン２８の保守点検を行う際の動作手順を説明する。
工具マガジン２８は図６に示すように下部ベッド１０ａに対して固定された状態にあり、まず、固定ボルト４６を取り外す。
次に、ジャッキボルト４７を一方向にねじ込むことにより、マガジンベース３０は下部ベッド１０ａの支持面１１に対して離間する方向つまり、Ｚ軸方向に上昇される。
【００２３】
その状態で、スペーサ５１を取り外す。（図７参照）
次に、ジャッキボルト４７を他方向にねじ込むことにより、マガジンベース３０は下降され、コロ５０のボール４８が下部ベッド１０ａに対して当接し、工具マガジン２８はコロ５０によって支持される。（図８参照）
次に、下部ベッド１０ａの側面に支持部材５２ａを取り付け、図４の矢印に示すように作業者が工具マガジン２８を支持部材５２ａ上まで移動させ、ジャッキボルト４７を一方向にねじ込むことにより、マガジンベース３０を支持部材５２ａに対して上昇させ、ジャッキボルト４７によって工具マガジン２８を支持し、工具マガジン２８の移動を拘束する。そして、この状態で工具マガジン２８の保守点検を行う。
【００２４】
保守点検終了後、ジャッキボルト４７を他方向にねじ込むことにより、再び、コロ５０を支持部材５２ａ上に当接させ、工具マガジン２８を下部ベッド１０ａに対する固定位置まで移動させ、図略のノックピンにより工具マガジン２８を下部ベッド１０ａに位置決めする。そして、ジャッキボルト４７よってマガジンベース３０を上昇させ、スペーサ５１を配設する。この時、コロ５０のボール４８は下部ベッド１０ａの支持面１１から離間された状態となる。（図７参照）
次に、シャッキボルト４７によってマガジンベース３０を下降させ、マガジンベース３０の下面をスペーサ５１の上面に当接させ、マガジンベース３０を支持させる。（図６参照）
次に、固定ボルト４６によってマガジンベース３０を下部ベッド１０ａに固定する。支持部材５２ａは保守点検終了後、取り外される。
【００２５】
工具交換装置２９の保守点検を行う場合も上記と同様に行い、この場合、ベッド１０ａの側面に支持部材５２ｂを取り付ける。
上記においては、固定手段として固定ボルト４６、昇降手段としてジャッキボルト４７、移動手段としてコロ５０を使用したので、工具マガジン２８および工具交換装置２９を簡単な構成によって、固定、昇降、移動を行うことができる。
【００２６】
さらに、通常固定時に、マガジンベース３０とベッド１０間にスペーサ５１を設けるようにしたので、ジャッキボルト４７はマガジンベース３０昇降時、一時的に工具マガジン２８の全荷重を受けるだけで良く、通常固定時はスペーサ５１で全荷重を受け、工具マガジン２８を安定した状態で固定することができる。
なお、上記実施例においては支持部材上において保守点検を行うようにしたが、工具マガジンまたは工具交換装置を支持部材上に載置した状態でクレーン等によって地面上に運送し、地面上に載置した後、ジャッキボルトで上昇させ、保守点検を行うようにしても良い。
【００２７】
さらに、上記実施例においては工具マガジンと工具交換装置を別個にベッド上に設置し、それぞれに固定手段、昇降手段、移動手段を設けたが、工具交換装置を工具マガジンに一体的に設け、工具マガジンおよび工具交換装置を一体的に固定、昇降、移動するようにしても良い。
また、さらに、上記実施例においては主軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向に移動させる立形マシニングセンタのコラム内に設置される工具マガジンおよび自動工具交換装置に適用したが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、ベッド内に形成された空間であってベッド上に設置される工具マガジンおよび工具交換装置であれば全てに適用可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の工作機械は、ベッド内に形成された空間であってベッド上に設置される工具マガジンにそれぞれベッドに対する固定手段、昇降手段、移動手段を設けることによって、作業者が保守点検等の作業を行い易い場所へ容易に移動させることができ、作業性の向上を図ることができる。さらに、ベッド側面に工具マガジンを載置する支持部材を着脱可能に取り付けるようにしたので、さらに、保守点検の際の作業がし易くなり、通常は取り外しておけるため、通常における省スペース化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す立形マシニングセンタの正面図である。
【図２】本発明の実施例を示す立形マシニングセンタの側面図である。
【図３】ベッド上の状態を示す側面図である。
【図４】ベッド上の状態を示す上面図である。
【図５】マガジンベースの上面図である。
【図６】マガジンベースの側面図である。
【図７】マガジンベースをジャッキアップした状態図である。
【図８】マガジンベースをコロによって支持した状態図である。
【符号の説明】
１０  ベッド
１０ａ  下部ベッド
１０ｂ  上部ベッド
１４  主軸ヘッド
１５  主軸
２８  工具マガジン
２９  工具交換装置
４６  固定ボルト（固定手段）
４７  ジャッキボルト（昇降手段）
５０  コロ（移動手段）
５２ａ、５２ｂ  支持部材
Ｔ  工具
【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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