(57)【要約】  工具保管装置２００が、トーチ３０を保持する複数の把持部２１７を内部に配置する箱形の工具マガジン２１０と、工具マガジン２１０の外部に配設され、工具マガジン２１０を、トーチ３０を交換する交換位置とトーチ３０を保管する保管位置との間で移動させるマガジン移動装置２２０と、を備えるので、工具マガジン２１０内に、トーチ３０を移動させる可動機構が不要なため、工具マガジン２１０内で異物が発生しにくく、保管しているトーチ３０の汚染を抑制できると共に、必要に応じてトーチ３０の最大保管数を変更した工具マガジン２１０を容易に実現できる。
2020049701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具を保持する複数の工具保持部材を内部に配置する箱形の工具マガジンと、
前記工具マガジンの外部に配設され、前記工具マガジンを、前記工具を交換する交換位置と前記工具を保管する保管位置との間で移動させるマガジン移動装置と、を備える、
工具保管装置。
【請求項２】
前記工具マガジンと前記マガジン移動装置を内部に配置する保管装置カバーを、さらに備え、
前記工具マガジンは、前記保管装置カバーに面したマガジン開口部を含み、
前記保管装置カバーは、前記工具マガジンに面したカバー開口部を含み、
前記工具マガジンは、前記交換位置において、前記マガジン開口部が前記カバー開口部と重なり、前記保管位置において、前記マガジン開口部が前記カバー開口部と重ならない、
請求項１に記載の工具保管装置。
【請求項３】
前記工具マガジンは、前記マガジン移動装置によって移動させられる方向に沿って前記工具保持部材を配置する、
請求項１又は２に記載の工具保管装置。
【請求項４】
前記マガジン移動装置を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記工具マガジンを、それぞれの前記工具保持部材の位置に応じた前記交換位置に移動させるように前記マガジン移動装置を制御する、
請求項３に記載の工具保管装置。
【請求項５】
前記工具マガジンに空気を供給する空気供給装置をさらに備えている、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の工具保管装置。
【請求項６】
第一の状態で前記工具マガジンに設けたマガジン開口部の周囲と、前記工具マガジンに面した保管装置カバーとの一方から離間し、第二の状態で前記マガジン開口部の周囲と前記保管装置カバーとに当接する、密封装置を備える、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の工具保管装置。
【請求項７】
前記密封装置は、伸縮する材質で管状に形成されており、内部に流体を充填し加圧することで膨張して、前記第一の状態から前記第二の状態に遷移する膨張シールを含む、
請求項６に記載の工具保管装置。
【請求項８】
前記工具マガジンは、マガジン開口部が設けられた面と異なる面に第一のドアを備える、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の工具保管装置。
【請求項９】
前記工具マガジンと前記マガジン移動装置を内部に配置する保管装置カバーは、前記工具マガジンの前記保管位置において、前記第一のドアと重なる位置に第二のドアを備える、
請求項８に記載の工具保管装置。
【請求項１０】
前記工具は、
レーザビームを射出するレーザ射出経路と、
該レーザ射出経路においてレーザビームを集光する光学素子と、を含む、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の工具保管装置。
【請求項１１】
前記工具は、さらに前記レーザビームの照射領域に向けて金属粉末を供給する粉末供給経路を含む、
請求項１０に記載の工具保管装置。
【請求項１２】
工具を保持する複数の工具保持部材を内部に配置する箱形の工具マガジンと、前記工具マガジンの外部に配設され、前記工具マガジンを交換位置と保管位置との間で移動させるマガジン移動装置と、を含む工具保管装置と、
工具を装着して加工を行う加工ヘッドと、
前記加工ヘッドを移動する加工ヘッド移動装置と、
前記マガジン移動装置と、前記加工ヘッド移動装置を制御する工作機械の制御部と、を備える、
工作機械。
【請求項１３】
前記制御部は、前記工具マガジンを前記保管位置から前記交換位置へと移動させるように、前記マガジン移動装置を制御し、
前記制御部は、前記交換位置における前記工具マガジンの内部に、前記加工ヘッドを進入させるように前記加工ヘッド移動装置を制御する、
請求項１２に記載の工作機械。
【請求項１４】
工具を用いて加工を行う機内領域と、工具を保管する保管領域との間に配置された壁を有し、
前記壁は、カバー開口部を有し、
前記工具マガジンは、前記壁に面したマガジン開口部を含み、
前記工具マガジンは、前記交換位置において、前記マガジン開口部が前記カバー開口部と重なり、前記保管位置において、前記マガジン開口部が前記カバー開口部と重ならない、
請求項１３に記載の工作機械。
【請求項１５】
レーザ加工に用いるレーザ加工工具を保持する複数の工具保持部材を内部に配置する箱形の工具マガジンと、前記工具マガジンの外部に配設され、前記工具マガジンを交換位置と保管位置との間で移動させるマガジン移動装置と、を含む工具保管装置と、
前記レーザ加工工具を装着してレーザ加工を行う加工ヘッドと、
前記加工ヘッドを移動する加工ヘッド移動装置と、
切削加工に用いる切削工具を装着して切削加工を行う工具主軸と、
前記工具主軸を移動する工具主軸移動装置と、を備える、
複合加工機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具保管装置、工作機械及び複合加工機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザビームを用いたワークの切断、焼入れ技術や、ワークに付加材料を供給しつつレーザビームを照射することで付加材料をワークに溶融・結合させる付加製造（Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）技術が知られている。【０００３】
特許文献１には、レーザ加工工具をそれぞれ保管するツールチェンジマガジンを備えるレーザ加工機の工具ステーションが開示されている。特許文献１のレーザ加工機は、ツールチェンジマガジンに保管した集光レンズ等の光学素子を含むレーザ加工工具を、加工の状況に応じて、加工ヘッドに取り付けたレーザ加工工具と交換する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３３４９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、光学素子を含むレーザ加工工具は、保管する際、異物等により汚染されないよう保護する必要がある。特許文献１に開示されている技術によれば、ツールチェンジマガジン内で、ツールを保持するホルダを移動可能としているために、ツールチェンジマガジン内に可動部を有することとなり、その可動部から生じる異物等による汚染対策が必要とされている。【０００６】
また、従来技術においては、レーザ加工工具を保管しているそれぞれのツールチェンジマガジンへ加工ヘッドを移動させて工具を交換するため、ツールチェンジマガジンの数が加工ヘッドの可動範囲によって制限され、工具の保管能力を容易に変更できないことが課題とされていた。【０００７】
そこで、本発明の目的は、工具の汚染を抑制するとともに、工具マガジンにおける工具の保管能力を容易に変更可能な工具保管装置、工作機械及び複合加工機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の側面によれば、工具保管装置は、工具を保持する複数の工具保持部材を内部に配置する箱形の工具マガジンと、工具マガジンの外部に配設され、工具マガジンを、工具を交換する交換位置と工具を保管する保管位置との間で移動させるマガジン移動装置と、を備える。【０００９】
本発明の第２の側面によれば、工作機械は、工具を保持する複数の工具保持部材を内部に配置する箱形の工具マガジンと、工具マガジンの外部に配設され、工具マガジンを交換位置と保管位置との間で移動させるマガジン移動装置と、を含む工具保管装置と、工具を装着して加工を行う加工ヘッドと、加工ヘッドを移動する加工ヘッド移動装置と、マガジン移動装置と加工ヘッド移動装置を制御する工作機械の制御部と、を備える。【００１０】
本発明の第３の側面によれば、複合加工機械は、レーザ加工に用いるレーザ加工工具を保持する複数の工具保持部材を内部に配置する箱形の工具マガジンと、工具マガジンの外部に配設され、工具マガジンを交換位置と保管位置との間で移動させるマガジン移動装置と、を含む工具保管装置と、レーザ加工工具を装着してレーザ加工を行う加工ヘッドと、加工ヘッドを移動する加工ヘッド移動装置と、切削加工に用いる切削工具を装着して切削加工を行う工具主軸と、工具主軸を移動する工具主軸移動装置と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、工具の汚染を抑制するとともに、工具マガジンにおける工具の保管能力を容易に変更可能な工具保管装置、工作機械及び複合加工機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、複合加工機械１０を本体カバー２１の正面側を外した状態で見た斜視図である。
【図２】図２は、複合加工機械１０を本体カバー２１および保管装置カバー２２の正面側を外した状態の正面図である。
【図３】図３は、本実施形態の複合加工機械１０における工具保管装置２００の斜視図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図２のＡ−Ａ断面を右側から見た断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図２のＢ−Ｂ断面を右側から見た断面図である。
【図５】図５は、工具マガジン２１０をマガジン開口部２１０ａ側から見た斜視図である。
【図６】図６は、工具マガジン２１０をマガジン開口部２１０ａ側から見た斜視図である。
【図７】図７は、把持部２１７とトーチ３０との関係を示す図である。
【図８】図８は、図５のＣ−Ｃ断面をとって隣接する壁２２ａと共に示す拡大図である。
【図９】図９は、図５のＣ−Ｃ断面をとって隣接する壁２２ａと共に示す拡大図である。
【図１０】加工ヘッド１１１の先端にトーチ３０を取り付けた状態を示す断面図である。
【図１１】図１１は、制御部ＰＲＯＣの工具保管制御を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、加工ヘッド１１１と、工具保管装置２００の関連する動作を示す図である。
【図１３】図１３は、加工ヘッド１１１と、工具保管装置２００の関連する動作を示す図である。
【図１４】図１４は、加工ヘッド１１１と、工具保管装置２００の関連する動作を示す図である。
【図１５】図１５は、トーチ３０の受け渡し時における加工ヘッド１１１の先端を拡大して把持部２１７と共に示す斜視図である。
【図１６】図１６は、トーチ３０の受け渡し時における加工ヘッド１１１の先端を拡大して把持部２１７と共に示す斜視図である。
【図１７】図１７は、トーチ３０の受け渡し時における加工ヘッド１１１の先端を拡大して把持部２１７と共に示す斜視図であるが、加工ヘッド１１１のチャック機構は省略している。
【図１８】図１８は、加工ヘッド１１１と、工具保管装置２００の関連する動作を示す図である。
【図１９】図１９は、加工ヘッド１１１と、工具保管装置２００の関連する動作を示す図である。
【図２０】図２０は、本実施形態の変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００１４】
（複合加工機械の構成）
図１は、複合加工機械１０を本体カバー２１の正面側を外した状態で見た斜視図である。図２は、複合加工機械１０を本体カバー２１および保管装置カバー２２の正面側を外した状態の正面図であり、複合加工機械１０の内部構造を示している。図３は、本実施形態の複合加工機械１０における工具保管装置２００の斜視図である。
【００１５】
ここで、複合加工機械１０の左右方向をＺ軸方向とし、奥行き方向をＹ軸方向とし、高さ方向をＸ軸方向とする。
【００１６】
また、本明細書で用いる「付加製造」は、ワークに付加材料を供給しつつ、レーザビーム等を集中させることによって熱の発生位置を制御し、上記付加材料を選択的にワークに溶融・結合させることを意味する。
【００１７】
また、「保管位置」とは、工具を保管する工具マガジンの位置をいい、「交換位置」とは、工具の受け渡しを行うために、加工ヘッドが工具マガジンの内部にアクセス可能な工具マガジンの位置をいい、保管位置とは異なる。
【００１８】
複合加工機械１０は、基台１００と本体カバー２１で囲まれた機内領域ＩＲと、機内領域ＩＲに隣接して形成され保管装置カバー２２で囲まれた保管領域ＳＲとに区分される。機内領域ＩＲの内部は複数の領域に仕切られており、その領域の一つに、ワークＷを加工する加工領域がある。本体カバー２１は、基台１００に取り付けられ、機内領域ＩＲの正面背面両側（図１では正面側を取り外して図示）、図１で左側、及び上側を覆っている。つまり、本体カバー２１の図１で右側は開口している。
保管領域ＳＲは、機内領域ＩＲに隣接して設けられ、工具を保管する工具マガジン２１０や工具マガジン駆動機構２２０を収容している。保管装置カバー２２は、保管領域ＳＲの正面背面両側、左右両側、及び上下両側を覆っている。特に、保管装置カバー２２の一部である図１で左側の壁２２ａは、保管装置カバー２２から外方に延在して、本体カバー２１の開口を覆っている。これにより本体カバー２１と保管装置カバー２２は、それぞれ内部の領域を外部に対して遮蔽している。
【００１９】
図に示すように、複合加工機械１０は、機内領域ＩＲ内において、ワークＷを保持するワーク保持機構１０２と、ワークＷに対して付加製造を行う付加製造機構１１０と、付加製造機構１１０をワークＷに対して相対移動させる第１の移動機構（加工ヘッド移動装置ともいう）１２０と、ワークＷに対して切削加工を行う工具主軸１３０と、工具主軸１３０をワークＷに対して相対移動させる第２の移動機構（工具主軸移動装置）１４０と、工具保管装置２００と、複合加工機械１０の動作を制御する制御部（制御回路）ＰＲＯＣを備える。なお、制御部ＰＲＯＣは便宜的に図２に図示されており、図示された位置に配置される必要はなく、図１では図示を省略している。
【００２０】
基台１００上には、ワーク保持機構１０２と第２の移動機構１４０が配置されている。
【００２１】
ワーク保持機構１０２は、側面側にチャック等のワーク保持部１０３（図２）を有し、ワーク保持部１０３は、制御機構ＰＲＯＣにより駆動制御されるワーク保持機構１０２内部のワーク主軸（不図示）に連結され、ワークＷをＣ軸（図２）回りに回転自在に把持するように構成されている。
【００２２】
付加製造機構１１０は、第１の移動機構１２０のアーム１２５の一端に、Ｂ軸（図２）回りに揺動可能に取り付けられた加工ヘッド１１１と、当該加工ヘッド１１１に接続される伝送機構１１２とを含んでいる。また、第１の移動機構１２０は、加工ヘッド１１１をワークＷに対して相対移動させることができる。
【００２３】
加工ヘッド１１１は、ワークＷに例えば金属ワイヤや金属粉末等の付加材料を供給する供給部と、上記付加材料が供給されたワークＷに例えばレーザビームを照射する照射部とを内部に含むが、その図示は省略する。
【００２４】
さらに、加工ヘッド１１１の先端には、供給部から供給される付加材料を、ワークに向かって付与するとともに、照射部からのビームを集光するための光学素子を含むトーチ（工具又はレーザ加工工具）３０が脱着可能に取り付けられている。トーチ３０は、加工内容に応じてビーム径等を調節するために、複数種類が準備される。
【００２５】
また、伝送機構１１２は、内部に上記付加材料やエネルギ線、付加製造に用いる気体等を伝送する伝送路や、制御部ＰＲＯＣから駆動信号を第１の移動機構１２０に伝達する配線Ｈ１（図２）を備えるとともに、基台１００に設けたフレーム１２１に沿って取り付けられる。
【００２６】
第１の移動機構１２０は、詳細な説明は省略するが、フレーム１２１に対して、付加製造機構１１０の加工ヘッド１１１を、Ｚ軸方向、Ｙ軸方向及びＸ軸方向に移動させることにより、３次元の任意の位置に移動可能に構成されている。
【００２７】
また、加工ヘッド１１１と伝送機構１１２との間には、図示しない伝送路をアーム１２５の側面あるいは内部に設けて、付加材料、エネルギ線及び付加製造に用いる気体等を伝送できるように構成される。これにより、上記伝送路と電気系の配線等をまとめて取り扱うことが可能となり、ハンドリングやメンテナンスが容易となる。
【００２８】
一方、工具主軸１３０は、切削工具ＴＬによりワークＷを切削加工するものである。
【００２９】
ここで、「切削加工」としては、その代表的な例として、「旋削加工」、「ミーリング加工」等が含まれる。旋削加工とは、ワークをワーク保持部に取り付けて回転させながら、加工ヘッドに取り付けた旋削用工具をワークに接触させて加工するものである。また、「ミーリング加工」とは、ワークをワーク保持部に取り付けて固定あるいは角度割出した状態で、加工ヘッドに取り付けたミーリング用工具を回転させながらワークに接触させて加工するものである。本実施形態では、ミーリング加工を行うものとして、以下説明する。
【００３０】
第２の移動機構１４０は、切削工具ＴＬを取り付けた工具主軸１３０を、Ｚ軸方向、Ｙ軸方向及びＸ軸方向に移動させることにより、３次元の任意の位置に移動可能に構成されている。また、ミーリング加工時に、工具主軸１３０は、ミーリング加工用の切削工具ＴＬを回転させる。
【００３１】
（複合加工機械の動作）
次に、複合加工機械１０の加工動作の例を説明する。複合加工機械の加工は、外部と遮断された機内領域ＩＲ内で行われる。
【００３２】
付加製造機構１１０が、図２に点線で示すように、第１の移動機構１２０を用いてワークＷの近傍に移動され、ワークＷに対する付加製造が実施される。このとき、制御部ＰＲＯＣからの制御信号に応じて、加工ヘッド１１１が３次元方向に移動し、またＢ軸回りに揺動し、更にワーク保持機構１０２がワークＷをＣ軸回りに回転させることで、ワークＷの外表面における任意の位置で任意形状の付加製造を実現することができる。
【００３３】
付加製造時には、工具主軸１３０は、第２の移動機構１４０によりワークＷに対してＺ軸方向に離れた場所に移動されて待機状態となる（図１，２参照）。
【００３４】
付加製造工程が終了すると、制御部ＰＲＯＣからの制御信号に応じて、付加製造機構１１０は第１の移動機構１２０により、ワークＷに対してＺ軸方向に離れた場所に移動されて待機状態となる（図１参照）。
【００３５】
その後、切削工程を行う場合、制御部ＰＲＯＣからの制御信号に応じて、工具主軸１３０が、第２の移動機構１４０を用いてワークＷの近傍に移動され、ワークＷに対する切削加工が実施される。
【００３６】
（工作機械）
図１，２の複合加工機械１０から、工具主軸１３０および第２の移動機構１４０を省略することによって、付加製造又はレーザ加工を行う工作機械として使用することができる。
【００３７】
（工具保管装置の構成）
次に、工具保管装置２００について説明する。工具保管装置２００は、保管領域ＳＲを覆う保管装置カバー２２と、保管領域ＳＲ内に収容された工具マガジン２１０及び工具マガジン駆動機構２２０とを有する。図１〜３に示すように、機内領域ＩＲと保管領域ＳＲとは、壁２２ａを介して隔てられており、壁２２ａに設けられたアクセス開口（カバー開口部）２２ｂを介してのみ、加工ヘッド１１１は、トーチ３０交換の為に機内領域ＩＲから保管領域ＳＲへアクセス可能となっている。保管領域ＳＲは、壁２２ａを含む保管装置カバー２２により全体を覆われている。なお、本実施形態では保管装置カバー２２に壁２２ａを含めているが、例えば壁２２ａを本体カバー２１の一部としてもよい。この場合、本体カバー２１の一部である壁２２ａと、保管装置カバー２２とが共働して、保管領域ＳＲを覆うカバーを構成することとなる。
【００３８】
工具保管装置２００は、フレーム１２１に固定されたマガジン支持フレーム２２８（図２）を配置する。マガジン支持フレーム２２８の上端部は、壁２２ａの上部開口２２ｃ（図３参照）に隣接しており、フレーム１２１の端部上部に固定されたブラケット１２１ａに、上部開口２２ｃを通して接続されている。なお、上部開口２２ｃとマガジン支持フレーム２２８の上端部との間は、異物が通過することのないよう隙間なくシールしてもよい。保管領域ＳＲ側において、マガジン支持フレーム２２８は上下方向（Ｘ軸方向）に梁状に延在している。
【００３９】
図３を参照して、保管装置カバー２２の正面に取り出し開口２２ｄが設けられ、取り出し開口２２ｄは、保管装置カバー２２に蝶番付けされて枢動可能な外扉（第二のドア）２２ｅにより遮蔽又は開放可能となっている。
保管領域ＳＲ内には、詳細は後述する工具マガジン２１０が配置されている。外扉２２ｅを開放することで、工具マガジン２１０に作業者がアクセス可能である。
工具マガジン２１０に保管される工具は、特に限定されない。ただし、レーザ射出経路内に集光レンズ等の光学素子が配置された工具である場合、工具を保管する際に、光学素子が異物等により汚染される虞がある。また、後述するトーチ３０のように、レーザ射出経路の端部を保護ウインドウで覆われた工具では、保護ウインドウが汚染されることで、レーザビーム等の透過が妨げられたり、保護ウインドウ自体が破損したりする虞がある。そこで、このような工具を、移動装置を内部に有しない工具マガジン２１０に保管することにより汚染防止効果が高まる。
【００４０】
図４Ａは、図２のＡ−Ａ断面を右側から見た断面図であり、図４Ｂは、図２のＢ−Ｂ断面を右側から見た断面図である。図４Ａ，４Ｂ及び図２に示すように、工具保管装置２００は、箱形の工具マガジン２１０と、工具マガジン２１０の外部に配設され、工具マガジン２１０をＸ軸方向に沿って移動させる工具マガジン駆動機構（マガジン移動装置）２２０とを有する。さらに、工具マガジン駆動機構２２０は、工具マガジン２１０を、工具を交換する交換位置と工具を保管する保管位置との間で移動させる。外扉２２ｅ（図３）が閉じた状態で、工具マガジン２１０と工具マガジン駆動機構２２０とは、壁２２ａを含む保管装置カバー２２に覆われている。ここで、工具マガジン２１０は、工具マガジン２１０の外部に対して内部が密閉可能であってもよい。
【００４１】
図４Ａ，４Ｂにおいて、工具マガジン駆動機構２２０は、工具マガジン２１０の外側に取り付けられた連結プレート２２１と、連結プレート２２１に取り付けられＸ軸方向に延在するレール２２２と、マガジン支持フレーム２２８に固定されたスライダ２２３と、連結プレート２２１に取り付けられたボールナット２２４と、マガジン支持フレーム２２８に配置され、Ｘ軸方向に延在しボールナット２２４に螺合するねじ軸２２５と、マガジン支持フレーム２２８に固定され、ねじ軸２２５を回転駆動するサーボモータ２２６と、を有する。スライダ２２３は、レール２２２に沿ってＸ軸方向に移動可能である。サーボモータ２２６は、不図示の配線により制御部ＰＲＯＣに接続され、その制御により正回転もしくは負回転する。これにより、工具保管装置２００は、工具マガジン２１０を、工具マガジン駆動機構２２０により、レール２２２に沿って移動可能に構成される。ここで、工具保管装置２００は、工具マガジン２１０が、工具マガジン駆動機構２２０によって工具を交換する交換位置と工具を保管する保管位置との間を移動するように構成すればよい。したがって、工具マガジン２１０が工具マガジン駆動機構２２０によって移動される方向はＸ軸方向に限らず、Ｙ軸方向またはＺ軸方向、もしくはこれらを合成した方向でもよい。ただし、後述する加工ヘッド１１１が、工具交換のために工具マガジン２１０にアクセスする方向は、工具マガジン２１０の移動方向に交差する方向となる。なお、工具マガジン駆動機構２２０は、工具マガジン２１０を位置決め可能に移動すればよく、例えばラックおよびピニオン、タイミングベルトとギヤ等を用いてもよい。
【００４２】
図５は、工具マガジン２１０をマガジン開口部２１０ａ側から見た斜視図であり、マガジン扉２１０ｅを閉じた状態で示し、図６も、工具マガジン２１０をマガジン開口部２１０ａ側から見た斜視図であるが、マガジン扉２１０ｅを開いた状態で示しており、いずれもトーチ３０を内部に保管した状態で示している。図５、６において、工具マガジン２１０は略直方体の箱形であって、機内領域ＩＲ側（図５、６で左側）の面が開放して、マガジン開口部２１０ａを形成している。また、工具マガジン２１０は図６の手前側の面（マガジン開口部２１０ａが設けられた面とは異なる面）も開放しており、ここに取り出し開口２１０ｄ（図６）を形成している。取り出し開口２１０ｄは、工具マガジン２１０に蝶番付けされて枢動可能なマガジン扉（第一のドア）２１０ｅにより遮蔽又は開放可能となっている。ここで、工具マガジン２１０は、箱形であれば、略直方体でなくてもよく、その他の多面体や一部に曲面を有する形状であってもよい。
【００４３】
なお、図３に示すように、保管位置に工具マガジン２１０があるときに、マガジン扉２１０ｅは外扉２２ｅと重なっている。したがって、保管位置に工具マガジン２１０があるときに、作業者が外扉２２ｅを開放することで、マガジン扉２１０ｅにアクセスでき、マガジン扉２１０ｅを開放することで、工具マガジン２１０の内部のトーチ３０を取り出すことができる。
【００４４】
図５，６において、工具マガジン２１０の天面２１０ｂの略中央には、外部と内部とを連通する供給口２１０ｃが形成されている。供給口２１０ｃは、図２において空気供給装置ＣＡＳに点線で簡略図示するホースＨＳにより接続されている。空気供給装置ＣＡＳからホースＨＳ及び供給口２１０ｃを介してクリーンな空気が供給され、これにより工具マガジン２１０内をクリーンな環境に維持することができる。ここで、供給口２１０ｃは、天面２１０ｂの中央付近以外の場所に形成されてもよく、工具マガジン２１０の他の面に形成されてもよい。また、空気供給装置ＣＡＳは、便宜的に図２に図示されており、図示された位置に配置される必要はない。また、可撓性のあるホースＨＳは、工具マガジン２１０の移動を阻害しない。
【００４５】
また図５、６において、マガジン開口部２１０ａの上端には、そこからＸ軸方向に沿って延在する矩形状の遮蔽板２１６が取り付けられて、工具マガジン２１０と共に移動可能となっている。
【００４６】
工具マガジン２１０内部の側面には、保管するトーチ３０を把持する把持部２１７が３つ、工具マガジン２１０の移動方向に沿って、本実施形態においてはＸ軸方向すなわち複合加工機械１０の高さ方向に整列して配置されている。各把持部２１７は、互いに接近／離反自在な一対の把持爪（工具保持部材）２１７ａ、２１７ｂを上下に有しており、例えば不図示のばね機構により接近する方向に付勢されているものとする。図５、６に示す例では、中央の把持部２１７がトーチ３０を把持している。工具マガジン２１０内には、把持部２１７以外に可動部を有していないため、内部で異物が発生することを抑制できる。なお、把持部２１７の数は限定されない。また、工具保持部材としては、工具を把持する把持爪に限らず、例えば空気圧や磁力でトーチ３０を保持するものであってもよい。
【００４７】
図７は、把持部２１７とトーチ３０との関係を示す図である。トーチ３０の詳細については、後述する。図７に示すように、トーチ３０の被把持部３１ｉの外径はＤ１である。一方、把持部２１７の把持爪２１７ａ、２１７ｂの内周は円弧状であって、自由状態での最小内接円径はＤ２であり、Ｄ１＞Ｄ２の関係にある。
【００４８】
工具保管装置２００は、膨張シール２３１を含む密封装置２３０を備える。図５、６において、工具マガジン２１０のマガジン開口部２１０ａの周囲には、密封装置２３０の膨張シール２３１が全周にわたって設けられている。
【００４９】
図８は、図５のＣ−Ｃ断面をとって隣接する壁２２ａと共に示す拡大図であり、膨張シール２３１の膨張状態を示し、図９は、図５のＣ−Ｃ断面をとって隣接する壁２２ａと共に示す拡大図であり、膨張シール２３１の収縮状態を示す。図８において、マガジン開口部２１０ａの周囲には、溝２１０ｆが形成されている。ゴムまたは樹脂製の膨張シール２３１は、溝２１０ｆに取り付けられる基部２３１ａと、基部２３１ａに連結されて溝２１０ｆと壁２２ａとの間に全周にわたって位置する中空のシール部２３１ｂとからなる。シール部２３１ｂは、伸縮する素材で管状に形成されており、内部に流体（ここでは気体）を充填し加圧することで膨張可能となっている。ここで、膨張シール２３１は溝２１０ｆに取り付けられているが、溝２１０ｆを形成せず、膨張シール２３１をマガジン開口部２１０ａの周囲に固定具等によって取り付けるよう構成してもよい。また、シール部２３１ｂには、膨張時に壁２２ａに接する複数の突起（隆起部）２３１ｃが全周にわたって設けられているが、かかる突起を設けなくてもよい。
【００５０】
密封装置２３０は、図８に示すように、エアポンプＡＰおよび配管ＴＢを含む。膨張シール２３１は、基部２３１ａを貫通して工具マガジン２１０の外部へと延在する配管ＴＢを介して、エアポンプＡＰに接続される。エアポンプＡＰは、不図示の配線により制御部ＰＲＯＣ（図２）に接続され、その制御により加圧又は減圧動作する。
【００５１】
制御部ＰＲＯＣの制御に応じて、エアポンプＡＰを加圧駆動することで、配管ＴＢから空気が圧送され、図８に示すようにシール部２３１ｂが内部に充填された空気で膨張し、マガジン開口部２１０ａの周囲と、工具マガジン２１０に面した保管装置カバー２２の一部である壁２２ａとに当接することで、密封装置２３０の膨張シール２３１がマガジン開口部２１０ａの周囲と壁２２ａとの間を密封する。これにより、マガジン開口部２１０ａは外部に対して遮蔽状態となる。これを第二の状態という。
【００５２】
一方、制御部ＰＲＯＣの制御に応じて、エアポンプＡＰを減圧駆動することで、配管ＴＢ内が負圧になるので、図９に示すようにシール部２３１ｂ内の空気が吸引され、これにより密封装置２３０の膨張シール２３１が、工具マガジン２１０に面した保管装置カバー２２の一部である壁２２ａから離間する。これを第一の状態という。なお、基部２３１ａを壁２２ａ側に設けることにより、収縮した膨張シール２３１が、マガジン開口部２１０ａの周囲から離間するように構成してもよい。
【００５３】
さらに、エアポンプＡＰを空気供給装置ＣＡＳと兼用するようにしてもよい。また、シール部２３１ｂに供給する流体は、空気に限らずその他の気体や液体であってもよい。
【００５４】
図１０は、加工ヘッド１１１の先端にトーチ３０を取り付けた状態を示す断面図であり、加工ヘッド１１１とトーチ３０の分離位置を線ＰＬで示している。図１０において、加工ヘッド１１１は、筒状をなすマニホールド部１１１ａと、マニホールド部１１１ａの先端に設けられた取付部１１１ｂとを有する。
【００５５】
マニホールド部１１１ａから取付部１１１ｂにわたって、軸線Ｏに沿って延在する加工ヘッド光路１１１ｃが形成されている。取付部１１１ｂはトーチ３０側の端面１１１ｄと、端面１１１ｄに対向する環状端面１１１ｅとを有する。また、加工ヘッド光路１１１ｃは、取付部１１１ｂ内において拡径され、係合孔１１１ｆを形成している。
【００５６】
加工ヘッド光路１１１ｃ内において、係合孔１１１ｆの近傍に、光透過性の加工ヘッド保護ウインドウ１１１ｇが配置され、加工ヘッド光路１１１ｃ内に異物が進入して、その奥に設けられたレーザ光源（不図示）を汚染することがないように保護している。
【００５７】
さらに、加工ヘッド光路１１１ｃ内において、加工ヘッド保護ウインドウ１１１ｇとトーチ３０側の端面１１１ｄとの間には、加工ヘッド保護シャッター１１１ｊが開閉可能に配置されている。加工ヘッド１１１にトーチ３０が取り付ける際に、加工ヘッド保護シャッター１１１ｊが開放状態となることで、レーザビームが加工ヘッド光路１１１ｃを通過可能になる。また、加工ヘッド１１１がトーチ３０と分離する際、加工ヘッド保護シャッター１１１ｊは、加工ヘッド光路１１１ｃを保護するために閉鎖状態となる。
【００５８】
加工ヘッド光路１１１ｃに平行して、取付部１１１ｂを貫通するように加工ヘッド側粉末供給路１１１ｈが形成されている。加工ヘッド側粉末供給路１１１ｈは、環状端面１１１ｅの端部でコネクタ１１３を介して、粉末ホース１１４に接続されている。この粉末ホース１１４は、マニホールド部１１１ａと、マニホールド部１１１ａの周囲を覆う筒状遮蔽部材１１５との間の空間を通って、不図示の粉末供給源に接続されている。
【００５９】
取付部１１１ｂの端面１１１ｄには、３つ（１つのみ図示）の凹部１１１ｉが形成されており、その内部にはチャック機構１１６が配置されている。チャック機構１１６は、例えば加圧エアにより動作するものであり、トーチ３０のチャック孔３１ｈ（後述）に対して嵌着することによりトーチ３０を保持し、またチャック孔３１ｈを釈放することによりトーチ３０を離脱させることができる。チャック機構１１６についてはよく知られているので、詳細な説明は省略する。
【００６０】
トーチ３０は、ベース部３１と、ベース部３１に対して連結された略円錐状のノズル３２とを有する。ベース部３１は、取付部１１１ｂの係合孔１１１ｆに係合可能な円筒部３１ａを有する。ベース部３１とノズル３２とは、分離可能である。
【００６１】
ベース部３１内を軸線Ｏに沿って貫通する第１ツール光路３１ｂと、ノズル３２内を軸線Ｏに沿って貫通する第２ツール光路３２ａとが形成されている。第２ツール光路３２ａは、ベース部３１から離れるにしたがって小径となる先細形状を有し、ノズル３２の先端で開口している。第１ツール光路３１ｂと、第２ツール光路３２ａとで、レーザビームを射出するレーザ射出経路を形成する。
【００６２】
第１ツール光路３１ｂ内において、円筒部３１ａの先端近傍から順に、それぞれ光透過性の第１ツール保護ウインドウ３１ｃ、集光レンズ（光学素子）３３、レーザ射出経路の端部を遮蔽する第２ツール保護ウインドウ３１ｄが配置されている。
【００６３】
第１ツール保護ウインドウ３１ｃ、第２ツール保護ウインドウ３１ｄは、第１ツール光路３１ｂ内に異物が進入して、集光レンズ３３を汚染することがないように保護している。
【００６４】
さらに、第１ツール光路３１ｂ内において、第１ツール保護ウインドウ３１ｃと円筒部３１ａの先端との間には、ツール保護シャッター３１ｊが開閉可能に配置されている。加工ヘッド１１１にトーチ３０を取り付ける際、ツール保護シャッター３１ｊが開放状態となることで、加工ヘッド光路１１１ｃを通過したレーザビームが、トーチ３０の第１ツール光路３１ｂに入射可能となる。また、トーチ３０が加工ヘッド１１１と分離する際、ツール保護シャッター３１ｊは、第１ツール光路３１ｂを保護するために閉鎖状態となる。
【００６５】
第１ツール光路３１ｂに沿って、ベース部３１を貫通するようにして、第１ツール側粉末供給路３１ｇが形成されている。第１ツール側粉末供給路３１ｇは、加工ヘッド１１１の先端にトーチ３０を取り付けた際に、加工ヘッド側粉末供給路１１１ｈと連通する。
【００６６】
また、ノズル３２の先端に向かって、ノズル３２を貫通するように第２ツール側粉末供給路３２ｃが形成されている。第２ツール側粉末供給路３２ｃは、第１ツール側粉末供給路３１ｇと連通している。第１ツール側粉末供給路３１ｇと第２ツール側粉末供給路３２ｃとで、粉末供給経路を形成する。
【００６７】
ベース部３１の加工ヘッド側端面には、取付部１１１ｂの凹部１１１ｉに対応してチャック孔３１ｈが形成されている。また、ベース部３１のノズル側近傍には、ベース部３１の他の外周面からくびれている被把持部３１ｉが形成されている。
【００６８】
付加製造時には、加工ヘッド１１１内に設けられた不図示のレーザ光源から出射されたレーザビームは、マニホールド部１１１ａ内の加工ヘッド光路１１１ｃを通過して、更にトーチ３０の第１ツール光路３１ｂに入射する。ここで、集光レンズ３３により集光されたレーザビームは、更に第２ツール光路３２ａを通過して、ノズル３２の先端から、ワークＷの表面に向けて照射される。
【００６９】
一方、不図示の粉末供給源より加圧ガスと共に金属製の粉末（付加材料）が供給され、かかる粉末は粉末ホース１１４を介して、取付部１１１ｂの加工ヘッド側粉末供給路１１１ｈに供給され、更にトーチ３０の第１ツール側粉末供給路３１ｇと、第２ツール側粉末供給路３２ｃとを介して、最終的にノズル３２の先端から噴出し、レーザビームが照射されているワークＷ（図１，２）の表面（照射領域）に向かって吹き付けられる。これにより、吹き付けられた粉末がレーザビームによりワークＷに溶融付着するので、付加製造後のワークＷは工具主軸１３０（図１，２）を用いて所望の形状に切削することができる。
【００７０】
（工具保管装置の動作）
以下、工具保管装置２００の動作について、図面を参照して説明する。図１１は、制御部ＰＲＯＣの工具保管制御を示すフローチャートである。図１２〜１９は、加工ヘッド１１１と、工具保管装置２００の関連する動作を示す図である。
【００７１】
機内領域ＩＲ内で付加製造を行っている間は、図１〜４Ｂに示すように、工具マガジン駆動機構２２０により、工具マガジン２１０は、Ｘ軸方向の最下端位置Ｐ２（保管位置）に位置決めされている。このとき、壁２２ａのアクセス開口２２ｂは、マガジン開口部２１０ａと重ならない。さらに、アクセス開口２２ｂが工具マガジン２１０の遮蔽板２１６により覆われているので、機内領域ＩＲ側から保管領域ＳＲ側に異物が進入することが抑制される。一方、最下端位置Ｐ２から工具マガジン２１０が移動すれば、遮蔽板２１６はアクセス開口２２ｂから退避するので、別に開閉機構を設けることなく、アクセス開口２２ｂの開閉を自動的に行うことができる。
【００７２】
また、最下端位置Ｐ２にて密封装置２３０がマガジン開口部２１０ａを遮蔽しており、更に工具マガジン２１０内に、クリアーンエア源ＣＡＳからクリーンエアが供給されるため、工具マガジン２１０の外部より内部に異物が進入することが阻止され、工具マガジン２１０内に保管されているトーチ３０を汚染することがない。
【００７３】
付加製造工程が終了した後、加工ヘッド１１１からトーチ３０を取り外して、工具マガジン２１０に保管する場合、制御部ＰＲＯＣ（図２）は、保管指令を受信することで（図１１のステップＳ１）、以下の制御を行う。
【００７４】
まず、トーチ３０を装着した加工ヘッド１１１がホームポジションＨＰ以外の場所にある場合、制御部ＰＲＯＣはステップＳ２で加工ヘッド１１１をホームポジションＨＰに移動させる。ホームポジションＨＰとは、図１２（及び図１、２）に示すように、加工ヘッド１１１の端部がアクセス開口２２ｂに対向する位置である。
【００７５】
次いで、制御部ＰＲＯＣは、ステップＳ３でエアポンプＡＰを減圧駆動することで、密封装置２３０を壁２２ａから離間させる（図９参照）。これにより、工具マガジン２１０を移動させた際に、膨張シール２３１の磨耗を防ぐとともに、接触による抵抗を生じずスムーズな移動を実現できる。
【００７６】
更に、制御部ＰＲＯＣは、ステップＳ４でサーボモータ２２６を正方向に回転駆動させ、ねじ軸２２５の回転運動をボールナット２２４の直線運動に変更して、工具マガジン２１０をＸ軸方向に上昇させ、マガジン開口部２１０ａをアクセス開口２２ｂに対向させる（重ねる）。これにより、アクセス開口２２ｂを介して、機内領域ＩＲ側から工具マガジン２１０へのアクセスが可能になる。
【００７７】
このとき、制御部ＰＲＯＣからの制御信号には、サーボモータ２２６の回転数が含まれている。ここでは、工具マガジン２１０の最下部の把持部２１７にトーチを保管するものとする。かかる場合、制御部ＰＲＯＣからの制御により、工具マガジン駆動機構２２０が、保管位置Ｐ２にある工具マガジン２１０を、図１３に示すように、最下部の把持部２１７がアクセス開口２２ｂに対向する位置（交換位置）Ｐ１まで上昇させる。すなわち交換位置とは、加工ヘッド１１１との間でトーチ３０の受け渡しを行うことができる、工具マガジン２１０の複数の把持部２１７のいずれかに対応する位置をいう。したがって、制御部ＰＲＯＣは、工具マガジン２１０を、それぞれの把持部２１７の位置に応じた交換位置に移動させるように工具マガジン駆動機構２２０を制御する。
【００７８】
次いで、制御部ＰＲＯＣは、ステップＳ５で、第１の移動機構１２０を介して加工ヘッド１１１をＺ軸方向に移動させ（突き出し）、アクセス開口２２ｂとマガジン開口部２１０ａを通過させ、工具マガジン２１０内に進入させる（図１４参照）。
【００７９】
ここで、制御部ＰＲＯＣにより行われる、トーチ３０を把持部２１７に受け渡す制御動作について、詳細に説明する。トーチ３０を把持部２１７に把持させる場合、加工ヘッド１１１の先端を拡大して示す図１５において、把持爪２１７ａ、２１７ｂとで形成される空間の中心から外側に、トーチ３０の軸線がずれるようにして、加工ヘッド１１１を把持部２１７に向かってＺ軸方向に接近させる。
【００８０】
更に図１６に示すように、把持爪２１７ａ、２１７ｂの側方に、トーチ３０の被把持部３１ｉが到達したら、加工ヘッド１１１を停止させ、次いで把持部２１７に向かってＹ軸方向に接近させる。このとき、把持爪２１７ａ、２１７ｂの先端が被把持部３１ｉに当接するが、引き続き加工ヘッド１１１と共にトーチ３０をＹ軸方向に移動させることで、把持爪２１７ａ、２１７ｂが離間する方向に変位し、その内周が、被把持部３１ｉの外周に密着する。
【００８１】
把持爪２１７ａ、２１７ｂとで形成される空間の中心にトーチ３０の軸線が一致したら、加工ヘッド１１１を停止させる。かかる状態で、不図示のばね機構による付勢力で、把持爪２１７ａ、２１７ｂが被把持部３１ｉに向かって付勢されることで、トーチ３０が把持部２１７から脱落することが阻止される。
【００８２】
その後、制御部ＰＲＯＣが、加工ヘッド１１１のチャック機構１１６（図１０）に釈放を命令することで、加工ヘッド１１１とトーチ３０とは分離可能な状態になる。かかる状態で、図１７に示すようにトーチ３０から離間する方向に加工ヘッド１１１を移動させることで、把持部２１７に保持した状態のトーチ３０から、加工ヘッド１１１を分離することができる。ここで、トーチ３０と加工ヘッド１１１との分離動作の直前に、開放状態にあった加工ヘッド保護シャッター１１１ｊおよびツール保護シャッター３１ｊを閉じるように動作させる。尚、把持部２１７からトーチ３０を取り外す場合、以上とは逆の動作を行えばよい。
【００８３】
更に、図１８に示すように、制御部ＰＲＯＣは、図１１のステップＳ６で、第１の移動機構１２０を介して加工ヘッド１１１をＺ軸方向の逆方向に移動させる（引き込む）。トーチ３０を工具マガジン２１０に残したまま、加工ヘッド１１１はマガジン開口部２１０ａとアクセス開口２２ｂを通過して機内領域ＩＲ内へと戻る。
【００８４】
次いで、図１９に示すように、制御部ＰＲＯＣは、ステップＳ７でサーボモータ２２６を負方向に回転駆動させ、工具マガジン２１０を保管位置Ｐ２に戻す。その後、制御部ＰＲＯＣは、ステップＳ８でエアポンプＡＰを加圧駆動することで、膨張シール２３１を膨張させて密封装置２３０を壁２２ａに当接させる（図８参照）。
【００８５】
保管位置では、図３に示すように、作業者は外扉２２ｅとマガジン扉２１０ｅを開放することで、加工ヘッド１１１から取り外したトーチ３０を取り出して、点検や洗浄などを行うことができる。なお、外扉２２ｅとマガジン扉２１０ｅ（図３）にロック機構を設けておき、工具マガジン２１０が保管位置Ｐ２以外の位置にあるときは扉のロックを行い、保管位置Ｐ２に戻ったことを検出して、扉のロック解除を行うようにしてもよい。
【００８６】
また、上述した動作は、加工ヘッド１１１の装着したトーチ３０を工具マガジン２１０に保管することを目的とした。これに対し、加工ヘッド１１１の装着したトーチ３０を交換することを目的とする場合、図１１のステップＳ６とステップＳ７との間に、
「工具マガジン２１０を新たに装着すべきトーチ３０の位置まで移動」、
「加工ヘッド１１１の突出し及びトーチ３０の装着」、
「加工ヘッド１１１の引き込み」
の各制御ステップを加えればよい。
【００８７】
（本実施形態の効果およびユーザーの利点）
通常、レーザ射出経路内に集光レンズ等の光学素子が配置されたトーチ３０を保管する際に、光学素子が異物等により汚染される虞がある。また、レーザ射出経路の端部を保護ウインドウで覆っている場合であっても、保護ウインドウが汚染されることで、レーザビーム等の透過が妨げられたり、保護ウインドウ自体が破損したりする虞がある。さらに、ツール保護シャッター３１ｊが設けられている場合であっても、ツール保護シャッター３１ｊに付着した異物が、ツール保護シャッター３１ｊの開閉動作によりレーザ射出経路に入り込み、レーザ射出経路を汚染する虞がある。また、異物によってツール保護シャッター３１ｊ自体が破損したり、開閉できなくなったりする虞もある。本実施の形態によれば、工具マガジン２１０内に、トーチ３０を移動させる可動機構が不要なため、工具マガジン２１０内で異物が発生しにくく、保管しているトーチ３０の汚染を抑制できる。
【００８８】
また、工具マガジン２１０を保管位置Ｐ２と交換位置Ｐ１との間で移動させるようにしたため、加工ヘッド１１１をホームポジションＨＰに移動させることで、トーチ３０の着脱、交換を行う。さらに、工具マガジン２１０は、その内部に、工具マガジン２１０の移動方向に沿って複数の把持部２１７を設けており、複数のトーチ３０を収容する工具マガジン２１０を移動させることでトーチ３０の着脱、交換を行う。したがって、工具マガジン２１０の内部に配置する把持部２１７の数を変更することで、加工ヘッド１１１の可動範囲とは関係なく、容易にトーチ３０の保管能力、例えばトーチ３０の最大保管可能数を変更することができる。
【００８９】
また、工具マガジン２１０が交換位置まで移動するので、加工ヘッド１１１は、工具マガジン２１０の内部に加工ヘッド１１１が進入できるだけのストロークを、第１の移動機構１２０に持たせれば足り、保管位置まで加工ヘッド１１１を移動させるストロークを持たせる必要がない。したがって、第１の移動機構１２０のサイズ（特にガイドレール１２４ａ全長）は、加工に必要な最小限でよいため、複合加工機械１０を小型化でき、設置レイアウトの自由度が広がる。
【００９０】
また、本実施の形態によれば、加工が行われる機内領域ＩＲから、トーチを保管する保管領域ＳＲへのアクセスを、アクセス開口２２ｂを介してのみ行えるようにしたので、機内領域ＩＲから保管領域ＳＲへの異物の飛散を極力抑制することができる。さらに、工具マガジン２１０が交換位置に移動したときのみ、遮蔽板２１６がアクセス開口２２ｂを開放するので、アクセス開口２２ｂに開閉機構を設ける必要がなく、工具マガジン２１０の小型化やコスト低減を図れる。ただし、後述する変形例に示すように、アクセス開口２２ｂを選択的に開放／遮蔽する遮蔽板を設けてもよい。
【００９１】
さらに、工具マガジン２１０を保管位置Ｐ２と交換位置Ｐ１との間で移動させることにより、保管位置の工具マガジン２１０をアクセス開口２２ｂから更に離間させることができ、機内領域の異物がトーチ３０に付着する虞をさらに抑制することができる。
【００９２】
また、工具マガジン２１０の保管位置Ｐ２を、例えば作業者がアクセスしやすい位置に設定することで、外扉２２ｅとマガジン扉２１０ｅの開放を通じて、保管されているトーチ３０の取り出しや、新たなトーチ３０の装填を容易に行える。
これによって、トーチなどの精密工具を加工装置と別個の工具マガジンで保管していた従来の工具管理と比較すると、保管スペースの節約、管理の容易さ、工具交換の時間短縮の面で格段の改善を図ることができる。
【００９３】
また、工具マガジン２１０の移動方向は、略鉛直方向であるので、トーチ３０の保管本数に影響されずに、工具保管装置２００の設置面積を小さくすることができる。
【００９４】
さらに、制御部ＰＲＯＣが、工具マガジン２１０を、それぞれの把持部２１７の位置に応じた交換位置に移動させるように工具マガジン駆動機構２２０を制御するので、トーチ３０を交換する際は、複数のトーチ３０を収容する工具マガジン２１０を移動させることで、その交換ができるため、加工ヘッド１１１の可動範囲とは関係なく、多くのトーチ３０を保管できる。また、工具マガジン２１０に隣接するアクセス開口２２ｂを交換に必要な最小の面積で収めることができるため、異物が混入しにくくなる。
【００９５】
工具マガジン２１０は、クリーンエア源ＣＡＳから送られた空気を、供給口２１０ｃを介して内部に供給するので、その内部を常に清浄に保つとともに、工具マガジン２１０の内部から外部へ向かう空気の流れを作るため、外部からの異物の混入を防ぐことができる。
【００９６】
さらに、第一の状態でマガジン開口部２１０ａの周囲と壁２２ａの一方から離間し、第二の状態でマガジン開口部２１０ａの周囲と壁２２ａとに当接する、密封装置２３０を備えるので、工具マガジン２１０が保管位置にある間、壁２２ａと工具マガジン２１０との隙間を膨張シール２３１でふさぐことができるため、異物の混入を確実に防止するために工具マガジン内部の空気の流れ方向を制御できる。また、空気の主な出口をふさぐことで、工具マガジン２１０内の内圧を高め、より確実に異物の混入を防ぐことができる。
【００９７】
密封装置２３０は、工具マガジン２１０が保管位置にあるときに第一状態になり、保管位置以外の位置にあるときに第二状態になるので、工具マガジン２１０の移動が阻害されない。
【００９８】
工具マガジン２１０は、マガジン開口部２１０ａが設けられた面と異なる面にマガジン扉２１０ｅを備え、また工具マガジン２１０と、工具マガジン駆動機構２２０は、保管装置カバー２２により囲まれており、保管位置において、マガジン扉２１０ｅと重なる位置に外扉２２ｅを備えるので、複合加工機械または工作機械の稼動を停止することなく、保管ツールの保守や置き換えができる。
【００９９】
本実施形態の工具マガジン２１０は、より清浄な雰囲気での保管が要求される光学素子を含むトーチ３０を保管することができる。
【０１００】
図２０は、変形例にかかる工具保管装置２０１を示す図３と同様な斜視図である。図２０の工具保管装置２０１において、壁２２ａにおけるアクセス開口２２ｂの近傍に、エアシリンダＡＣが取り付けられている。エアシリンダＡＣは、不図示の加圧空気源から供給される空気により、シャフトＳＦを伸縮自在としている。シャフトＳＦの端部は、アクセス開口２２ｂを遮蔽する遮蔽板ＣＬに連結されている。エアシリンダＡＣは、制御部ＰＲＯＣからの制御信号により動作可能となっている。具体的には、制御部ＰＲＯＣから閉信号が入力されたときは、エアシリンダＡＣはシャフトＳＦを伸張するので、図２０に示すように遮蔽板ＣＬがアクセス開口２２ｂを閉じる位置へと移動する。一方、制御部ＰＲＯＣから開信号が入力されたときは、エアシリンダＡＣはシャフトＳＦを収縮させるので、図２０に示す状態から遮蔽板ＣＬをＸ軸方向上方に退避させて、アクセス開口２２ｂを開放するようになっている。
【０１０１】
本変形例によれば、制御部ＰＲＯＣが、工具マガジン２１０を保管位置にとどめている間、エアシリンダＡＣに閉信号を送信することにより、遮蔽板ＣＬがアクセス開口２２ｂを閉じたままにする。これにより機内領域ＩＲ中の異物が、アクセス開口２２ｂを介して保管領域ＳＲに進入することを抑制できる。
【０１０２】
これに対し、制御部ＰＲＯＣが、工具マガジン２１０を交換位置へと移動させたときは、エアシリンダＡＣに開信号を送信することにより、遮蔽板ＣＬがアクセス開口２２ｂを開放するので、加工ヘッド１１１が工具マガジン２１０の内部にアクセスすることが可能になる。本変形例の場合、遮蔽板２１６を設けなくてもよい。また、遮蔽板ＣＬの駆動は、エアシリンダに限らず、モータなどを用いて行ってもよい。
【０１０３】
なお、本発明は、上記した実施例の構成に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した複合加工機械に限らず、単独の付加製造装置に工具交換装置を付加することもできる。あるいは、付加製造以外の加工装置に工具交換装置を付加してもよい。
【符号の説明】
【０１０４】
１０・・複合加工機械、２２ｅ・・外扉、３０・・トーチ、１００・・基台、１０２・・ワーク保持機構、１１０・・付加製造機構、１１１・・加工ヘッド、１１２・・伝送機構、１２０・・第１の移動機構、１２１・・フレーム、１３０・・工具主軸、１４０・・第２の移動機構、２００、２０１・・工具保管装置、２１０・・工具マガジン、２１０ａ・・マガジン開口部、２１０ｄ・・取り出し開口、２１０ｅ・・マガジン扉、２１６、ＣＬ・・遮蔽板、２１７・・把持部、２１７ａ、２１７ｂ・・把持爪、２３０・・密封装置、２２０・・工具マガジン駆動機構、２２１・・連結プレート、２２２・・レール、２２３・・スライダ、２２４・・ボールナット、２２５・・ねじ軸、２２６・・サーボモータ、２２８・・マガジン支持フレーム、ＡＰ・・エアポンプ、ＣＡＳ・・空気供給装置、ＰＲＯＣ・・制御部
【図１】
2020049701.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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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【図１２】
2020049701.tif 000015
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
2020049701.tif 000021
【図１９】
2020049701.tif 000022
【図２０】
2020049701.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成31年1月29日(2019.1.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具を保持する複数の工具保持部材を内部に配置する箱形の工具マガジンと、
前記工具マガジンの外部に配設され、前記工具マガジンを、前記工具を交換する交換位置と前記工具を保管する保管位置との間で移動させるマガジン移動装置と、
前記工具マガジンと前記マガジン移動装置を内部に配置する保管装置カバーと、を備える、
工具保管装置。
【請求項２】
前記工具マガジンは、前記保管装置カバーに面したマガジン開口部を含み、
前記保管装置カバーは、前記工具マガジンに面したカバー開口部を含み、
前記工具マガジンは、前記交換位置において、前記マガジン開口部が前記カバー開口部と重なり、前記保管位置において、前記マガジン開口部が前記カバー開口部と重ならない、
請求項１に記載の工具保管装置。
【請求項３】
前記工具マガジンは、前記マガジン移動装置によって移動させられる方向に沿って前記工具保持部材を配置する、
請求項１又は２に記載の工具保管装置。
【請求項４】
前記マガジン移動装置を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記工具マガジンを、それぞれの前記工具保持部材の位置に応じた前記交換位置に移動させるように前記マガジン移動装置を制御する、
請求項３に記載の工具保管装置。
【請求項５】
前記工具マガジンに空気を供給する空気供給装置をさらに備えている、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の工具保管装置。
【請求項６】
第一の状態で前記工具マガジンに設けたマガジン開口部の周囲と、前記工具マガジンに面した保管装置カバーとの一方から離間し、第二の状態で前記マガジン開口部の周囲と前記保管装置カバーとに当接する、密封装置を備える、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の工具保管装置。
【請求項７】
前記密封装置は、伸縮する材質で管状に形成されており、内部に流体を充填し加圧することで膨張して、前記第一の状態から前記第二の状態に遷移する膨張シールを含む、
請求項６に記載の工具保管装置。
【請求項８】
前記工具マガジンは、前記マガジン開口部が設けられた面と異なる面に第一のドアを備える、
請求項２に記載の工具保管装置。
【請求項９】
前記工具マガジンと前記マガジン移動装置を内部に配置する保管装置カバーは、前記工具マガジンの前記保管位置において、前記第一のドアと重なる位置に第二のドアを備える、
請求項８に記載の工具保管装置。
【請求項１０】
前記工具は、
レーザビームを射出するレーザ射出経路と、
該レーザ射出経路においてレーザビームを集光する光学素子と、を含む、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の工具保管装置。
【請求項１１】
前記工具は、さらに前記レーザビームの照射領域に向けて金属粉末を供給する粉末供給経路を含む、
請求項１０に記載の工具保管装置。
【請求項１２】
工具を保持する複数の工具保持部材を内部に配置する箱形の工具マガジンと、前記工具マガジンの外部に配設され、前記工具マガジンを交換位置と保管位置との間で移動させるマガジン移動装置と、を含む工具保管装置と、
工具を装着して加工を行う加工ヘッドと、
前記加工ヘッドを移動する加工ヘッド移動装置と、
前記マガジン移動装置と、前記加工ヘッド移動装置を制御する工作機械の制御部と、
前記工具を用いて加工を行う機内領域と、前記工具を保管する保管領域との間に配置された壁と、を備え、
前記壁は、カバー開口部を含み、
前記工具マガジンは、前記壁に面したマガジン開口部を含み、
前記制御部は、前記工具マガジンを前記保管位置から前記交換位置へと移動させるように、前記マガジン移動装置を制御し、
前記工具マガジンは、前記交換位置において、前記マガジン開口部が前記カバー開口部と重なり、前記保管位置において、前記マガジン開口部が前記カバー開口部と重ならない、
工作機械。
【請求項１３】
前記制御部は、前記交換位置における前記工具マガジンの内部に、前記加工ヘッドを進入させるように前記加工ヘッド移動装置を制御する、
請求項１２に記載の工作機械。
【請求項１４】
レーザ加工に用いるレーザ加工工具を保持する複数の工具保持部材を内部に配置する箱形の工具マガジンと、前記工具マガジンの外部に配設され、前記工具マガジンを交換位置と保管位置との間で移動させるマガジン移動装置と、を含む工具保管装置と、
前記レーザ加工工具を装着してレーザ加工を行う加工ヘッドと、
前記加工ヘッドを移動する加工ヘッド移動装置と、
切削加工に用いる切削工具を装着して切削加工を行う工具主軸と、
前記工具主軸を移動する工具主軸移動装置と、
前記マガジン移動装置と、前記加工ヘッド移動装置を制御する制御部と、
前記レーザ加工工具を用いて加工を行う機内領域と、前記レーザ加工工具を保管する保管領域との間に配置された壁と、を備え、
前記壁は、カバー開口部を含み、
前記工具マガジンは、前記壁に面したマガジン開口部を含み、
前記制御部は、前記工具マガジンを前記保管位置から前記交換位置へと移動させるように、前記マガジン移動装置を制御し、
前記工具マガジンは、前記交換位置において、前記マガジン開口部が前記カバー開口部と重なり、前記保管位置において、前記マガジン開口部が前記カバー開口部と重ならない、
複合加工機械。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の第１の側面によれば、工具保管装置は、工具を保持する複数の工具保持部材を内部に配置する箱形の工具マガジンと、工具マガジンの外部に配設され、工具マガジンを、工具を交換する交換位置と工具を保管する保管位置との間で移動させるマガジン移動装置と、前記工具マガジンと前記マガジン移動装置を内部に配置する保管装置カバーと、を備える。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の第２の側面によれば、工作機械は、工具を保持する複数の工具保持部材を内部に配置する箱形の工具マガジンと、前記工具マガジンの外部に配設され、前記工具マガジンを交換位置と保管位置との間で移動させるマガジン移動装置と、を含む工具保管装置と、工具を装着して加工を行う加工ヘッドと、前記加工ヘッドを移動する加工ヘッド移動装置と、前記マガジン移動装置と、前記加工ヘッド移動装置を制御する工作機械の制御部と、
前記工具を用いて加工を行う機内領域と、前記工具を保管する保管領域との間に配置された壁と、を備え、前記壁は、カバー開口部を含み、前記工具マガジンは、前記壁に面したマガジン開口部を含み、前記制御部は、前記工具マガジンを前記保管位置から前記交換位置へと移動させるように、前記マガジン移動装置を制御し、前記工具マガジンは、前記交換位置において、前記マガジン開口部が前記カバー開口部と重なり、前記保管位置において、前記マガジン開口部が前記カバー開口部と重ならない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の第３の側面によれば、レーザ加工に用いるレーザ加工工具を保持する複数の工具保持部材を内部に配置する箱形の工具マガジンと、前記工具マガジンの外部に配設され、前記工具マガジンを交換位置と保管位置との間で移動させるマガジン移動装置と、を含む工具保管装置と、前記レーザ加工工具を装着してレーザ加工を行う加工ヘッドと、前記加工ヘッドを移動する加工ヘッド移動装置と、切削加工に用いる切削工具を装着して切削加工を行う工具主軸と、前記工具主軸を移動する工具主軸移動装置と、前記マガジン移動装置と、前記加工ヘッド移動装置を制御する制御部と、前記レーザ加工工具を用いて加工を行う機内領域と、前記レーザ加工工具を保管する保管領域との間に配置された壁と、を備え、前記壁は、カバー開口部を含み、前記工具マガジンは、前記壁に面したマガジン開口部を含み、前記制御部は、前記工具マガジンを前記保管位置から前記交換位置へと移動させるように、前記マガジン移動装置を制御し、前記工具マガジンは、前記交換位置において、前記マガジン開口部が前記カバー開口部と重なり、前記保管位置において、前記マガジン開口部が前記カバー開口部と重ならない。
【手続補正書】
【提出日】令和1年6月6日(2019.6.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具を保持する複数の工具保持部材を内部に配置する箱形の工具マガジンと、
前記工具マガジンの外部に配設され、前記工具マガジンを、前記工具を交換する交換位置と前記工具を保管する保管位置との間で移動させるマガジン移動装置と、
前記工具マガジンと前記マガジン移動装置を内部に配置する保管装置カバーと、を備え、
前記工具マガジンは、前記マガジン移動装置によって移動させられる方向に沿って前記工具保持部材を配置する、
工具保管装置。
【請求項２】
前記工具マガジンは、前記保管装置カバーに面したマガジン開口部を含み、
前記保管装置カバーは、前記工具マガジンに面したカバー開口部を含み、
前記工具マガジンは、前記交換位置において、前記マガジン開口部が前記カバー開口部と重なり、前記保管位置において、前記マガジン開口部が前記カバー開口部と重ならない、
請求項１に記載の工具保管装置。
【請求項３】
前記マガジン移動装置を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記工具マガジンを、それぞれの前記工具保持部材の位置に応じた前記交換位置に移動させるように前記マガジン移動装置を制御する、
請求項１又は２に記載の工具保管装置。
【請求項４】
前記工具マガジンに空気を供給する空気供給装置をさらに備えている、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の工具保管装置。
【請求項５】
第一の状態で前記工具マガジンに設けたマガジン開口部の周囲と、前記工具マガジンに面した保管装置カバーとの一方から離間し、第二の状態で前記マガジン開口部の周囲と前記保管装置カバーとに当接する、密封装置を備える、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の工具保管装置。
【請求項６】
前記密封装置は、伸縮する材質で管状に形成されており、内部に流体を充填し加圧することで膨張して、前記第一の状態から前記第二の状態に遷移する膨張シールを含む、
請求項５に記載の工具保管装置。
【請求項７】
前記工具マガジンは、前記マガジン開口部が設けられた面と異なる面に第一のドアを備える、
請求項２に記載の工具保管装置。
【請求項８】
前記工具マガジンと前記マガジン移動装置を内部に配置する保管装置カバーは、前記工具マガジンの前記保管位置において、前記第一のドアと重なる位置に第二のドアを備える、
請求項７に記載の工具保管装置。
【請求項９】
前記工具は、
レーザビームを射出するレーザ射出経路と、
該レーザ射出経路においてレーザビームを集光する光学素子と、を含む、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の工具保管装置。
【請求項１０】
前記工具は、さらに前記レーザビームの照射領域に向けて金属粉末を供給する粉末供給経路を含む、
請求項９に記載の工具保管装置。
【請求項１１】
工具を保持する複数の工具保持部材を内部に配置する箱形の工具マガジンと、前記工具マガジンの外部に配設され、前記工具マガジンを交換位置と保管位置との間で移動させるマガジン移動装置と、を含む工具保管装置と、
工具を装着して加工を行う加工ヘッドと、
前記加工ヘッドを移動する加工ヘッド移動装置と、
前記マガジン移動装置と、前記加工ヘッド移動装置を制御する工作機械の制御部と、
前記工具を用いて加工を行う機内領域と、前記工具を保管する保管領域との間に配置された壁と、を備え、
前記壁は、カバー開口部を含み、
前記工具マガジンは、前記壁に面したマガジン開口部を含み、
前記制御部は、前記工具マガジンを前記保管位置から前記交換位置へと移動させるよう
に、前記マガジン移動装置を制御し、
前記工具マガジンは、前記交換位置において、前記マガジン開口部が前記カバー開口部と重なり、前記保管位置において、前記マガジン開口部が前記カバー開口部と重ならず、
前記工具マガジンは、前記マガジン移動装置によって移動させられる方向に沿って前記工具保持部材を配置する、
工作機械。
【請求項１２】
前記制御部は、前記交換位置における前記工具マガジンの内部に、前記加工ヘッドを進入させるように前記加工ヘッド移動装置を制御する、
請求項１１に記載の工作機械。
【請求項１３】
レーザ加工に用いるレーザ加工工具を保持する複数の工具保持部材を内部に配置する箱形の工具マガジンと、前記工具マガジンの外部に配設され、前記工具マガジンを交換位置と保管位置との間で移動させるマガジン移動装置と、を含む工具保管装置と、
前記レーザ加工工具を装着してレーザ加工を行う加工ヘッドと、
前記加工ヘッドを移動する加工ヘッド移動装置と、
切削加工に用いる切削工具を装着して切削加工を行う工具主軸と、
前記工具主軸を移動する工具主軸移動装置と、
前記マガジン移動装置と、前記加工ヘッド移動装置を制御する制御部と、
前記レーザ加工工具を用いて加工を行う機内領域と、前記レーザ加工工具を保管する保管領域との間に配置された壁と、を備え、
前記壁は、カバー開口部を含み、
前記工具マガジンは、前記壁に面したマガジン開口部を含み、
前記制御部は、前記工具マガジンを前記保管位置から前記交換位置へと移動させるように、前記マガジン移動装置を制御し、
前記工具マガジンは、前記交換位置において、前記マガジン開口部が前記カバー開口部と重なり、前記保管位置において、前記マガジン開口部が前記カバー開口部と重ならず、
前記工具マガジンは、前記マガジン移動装置によって移動させられる方向に沿って前記工具保持部材を配置する、
複合加工機械。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の第１の側面によれば、工具保管装置は、工具を保持する複数の工具保持部材を内部に配置する箱形の工具マガジンと、工具マガジンの外部に配設され、工具マガジンを、工具を交換する交換位置と工具を保管する保管位置との間で移動させるマガジン移動装置と、前記工具マガジンと前記マガジン移動装置を内部に配置する保管装置カバーと、を備え、前記工具マガジンは、前記マガジン移動装置によって移動させられる方向に沿って前記工具保持部材を配置する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の第２の側面によれば、工作機械は、工具を保持する複数の工具保持部材を内部に配置する箱形の工具マガジンと、前記工具マガジンの外部に配設され、前記工具マガジンを交換位置と保管位置との間で移動させるマガジン移動装置と、を含む工具保管装置と、工具を装着して加工を行う加工ヘッドと、前記加工ヘッドを移動する加工ヘッド移動装置と、前記マガジン移動装置と、前記加工ヘッド移動装置を制御する工作機械の制御部と、
前記工具を用いて加工を行う機内領域と、前記工具を保管する保管領域との間に配置された壁と、を備え、前記壁は、カバー開口部を含み、前記工具マガジンは、前記壁に面したマガジン開口部を含み、前記制御部は、前記工具マガジンを前記保管位置から前記交換位置へと移動させるように、前記マガジン移動装置を制御し、前記工具マガジンは、前記交換位置において、前記マガジン開口部が前記カバー開口部と重なり、前記保管位置において、前記マガジン開口部が前記カバー開口部と重ならず、前記工具マガジンは、前記マガジン移動装置によって移動させられる方向に沿って前記工具保持部材を配置する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の第３の側面によれば、レーザ加工に用いるレーザ加工工具を保持する複数の工具保持部材を内部に配置する箱形の工具マガジンと、前記工具マガジンの外部に配設され、前記工具マガジンを交換位置と保管位置との間で移動させるマガジン移動装置と、を含む工具保管装置と、前記レーザ加工工具を装着してレーザ加工を行う加工ヘッドと、前記加工ヘッドを移動する加工ヘッド移動装置と、切削加工に用いる切削工具を装着して切削加工を行う工具主軸と、前記工具主軸を移動する工具主軸移動装置と、前記マガジン移動装置と、前記加工ヘッド移動装置を制御する制御部と、前記レーザ加工工具を用いて加工を行う機内領域と、前記レーザ加工工具を保管する保管領域との間に配置された壁と、を備え、前記壁は、カバー開口部を含み、前記工具マガジンは、前記壁に面したマガジン開口部を含み、前記制御部は、前記工具マガジンを前記保管位置から前記交換位置へと移動させるように、前記マガジン移動装置を制御し、前記工具マガジンは、前記交換位置において、前記マガジン開口部が前記カバー開口部と重なり、前記保管位置において、前記マガジン開口部が前記カバー開口部と重ならず、前記工具マガジンは、前記マガジン移動装置によって移動させられる方向に沿って前記工具保持部材を配置する。
【国際調査報告】
2020049701.tif 000024
2020049701.tif 000025
2020049701.tif 000026
2020049701.tif 000027