(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環回動軌跡に沿って移動可能な、少なくとも１つの工具搬送台（１４）と、
工具（８）を保持する、複数の工具ポット（１８、１９）と、
前記工具ポットを取付可能な工具ポット取付穴（５０，５２）を複数有し、前記工具搬送台に対して、所定の回転軸（Ｔ）周りに回転可能に配設される、複数の工具保持部（１６）と、
前記循環回動軌跡の所定の位置において、前記工具保持部を前記所定の回転軸周りに回転させる旋回装置（６４）と、
前記工具ポットの位置決めを行う工具ポット停止装置（７４）とを、備えており、
前記複数の工具ポット取付穴は、
第一の工具ポット取付穴（５０）と、第二の工具ポット取付穴（５２）とを、有し、
前記複数の工具ポットは、
第一の工具ポット（１８）と、第二の工具ポット（１９）とを、有し、
前記第一の工具ポット取付穴に前記第一の工具ポットが取付けられ、前記第二の工具ポット取付穴に前記第二の工具ポットが取付けられた状態において、前記第一の工具ポット取付穴に取付けられる前記第一の工具ポットは、前記第二の工具ポット取付穴に取付けられた前記第二の工具ポットとの間で、前記所定の回転軸周りの回転方向において、所定の角度をなし、
前記工具ポット停止装置は、
前記回転方向の所定の回転位置において、前記第一の工具ポットおよび前記第二の工具ポットのうちの何れか一方を係止可能である、
ことを特徴とする工具マガジン。
【請求項２】
前記循環回動軌跡に沿って配設される、直線部分（２０Ｌ）を有する環状レール（２０）を、さらに備え、
前記所定の回転軸は、
前記直線部分を前記工具搬送台が移動する方向に対して平行である、
ことを特徴とする請求項１に記載の工具マガジン。
【請求項３】
前記工具ポット停止装置は、
前記第一の工具ポットおよび前記第二の工具ポットのうちの何れか一方を係止する、ストッパー部（７８）と、
前記ストッパー部を移動させる駆動部（７６）とを、備える、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の工具マガジン。
【請求項４】
前記工具ポットは、
前記工具ポット取付穴に対して着脱可能である、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載の工具マガジン。
【請求項５】
各前記工具ポットは、
同一の構造を有する、
ことを特徴とする請求項４に記載の工具マガジン。
【請求項６】
前記工具搬送台は、
複数であり、
各前記工具搬送台は、
前記環状レールに案内されるガイド部材（３０）と、
隣接する前記工具搬送台を連結するための連結構造とを、備える、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の工具マガジン。
【請求項７】
工具を保持する工具マガジン（１）と、
前記工具マガジンと主軸（４）との間で、工具（８）の交換を行う工具交換アーム（６）とを、備え、
前記工具マガジンは、
循環回動軌跡に沿って移動可能な、少なくとも１つの工具搬送台（１４）と、
工具（８）を保持する、複数の工具ポット（１８、１９）と、
前記工具ポットを取付けることができる工具ポット取付穴（５０，５２）を複数有し、前記工具搬送台に対して、所定の回転軸（Ｔ）周りに回転可能に配設される、複数の工具保持部（１６）と、
前記循環回動軌跡の所定の位置において、前記工具保持部を前記所定の回転軸周りに回転させる旋回装置（６４）と、
前記工具ポットの位置決めを行う工具ポット停止装置（７４）とを、備えており、
前記複数の工具ポット取付穴は、
第一の工具ポット取付穴（５０）と、第二の工具ポット取付穴（５２）とを、有し、
前記複数の工具ポットは、
第一の工具ポット（１８）と、第二の工具ポット（１９）とを、有し、
前記第一の工具ポット取付穴に前記第一の工具ポットが取付けられ、前記第二の工具ポット取付穴に前記第二の工具ポットが取付けられた状態において、前記第一の工具ポット取付穴に取付けられる前記第一の工具ポットは、前記第二の工具ポット取付穴に取付けられた前記第二の工具ポットとの間で、前記所定の回転軸周りの回転方向において、所定の角度をなし、
前記工具ポット停止装置は、
前記回転方向の所定の回転位置において、前記第一の工具ポットおよび前記第二の工具ポットのうちの何れか一方を係止可能であり、
前記所定の回転位置に係止された前記工具ポットに保持された前記工具は、前記工具交換アームによって、前記主軸との間で、工具交換が可能である、
ことを特徴とする工具交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具マガジンおよび工具交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械において、工具（たとえば、ドリルビット、リーマ、タップおよびミルなどの複数の切削工具）を使用しない間は、当該工具を格納し、必要に応じて工具主軸に当該工具を取付可能に供給する工具格納マガジン（以下、工具マガジンと称する）が知られている。工具は通常、工具ポットに取り外し可能に保持され、当該工具ポットに１本ずつ格納されている。工具を使用するとき、所望の工具を保持する工具ポットが、工具交換位置へと移動する。そして、工具交換装置は、工具ポットから所望の工具を取り外し、他の工具が主軸内に既に存在する場合には、それは工具交換装置によって同時に取り外され、所望の工具が取り外された工具ポットに格納される。【０００３】
なお、本発明に関連する従来技術として、たとえば特許文献１、特許文献２および特許文献３が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５，６８８，２１５
【特許文献２】特開昭６０−１２３２４１号公報
【特許文献３】実開昭６０−０７８２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
格納する工具の数を増加させることが可能な工具マガジンおよび当該工具マガジンを有する工具交換装置が望まれている。【０００６】
そこで、本発明は、単純な構成で、低コストで製造が可能であり、格納する工具の数を増加させることが可能な工具マガジンおよび工具交換装置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】
上記の目的を達成するために、本発明に係る工具マガジンは、循環回動軌跡に沿って移動可能な、少なくとも１つの工具搬送台と、工具を保持する複数の工具ポットと、前記工具ポットを取付可能な工具ポット取付穴を複数有し、前記工具搬送台に対して、所定の回転軸周りに回転可能に配設される、複数の工具保持部と、前記循環回動軌跡の所定の位置において、前記工具保持部を前記所定の回転軸周りに回転させる旋回装置と、前記工具ポットの位置決めを行う工具ポット停止装置とを、備えており、前記複数の工具ポット取付穴は、第一の工具ポット取付穴と、第二の工具ポット取付穴とを有し、前記複数の工具ポットは、第一の工具ポットと、第二の工具ポットとを有し、前記第一の工具ポット取付穴に前記第一の工具ポットが取付けられ、前記第二の工具ポット取付穴に前記第二の工具ポットが取付けられた状態において、前記第一の工具ポット取付穴に取付けられる前記第一の工具ポットは、前記第二の工具ポット取付穴に取付けられた前記第二の工具ポットとの間で、前記所定の回転軸周りの回転方向において、所定の角度をなし、前記工具ポット停止装置は、前記回転方向の所定の回転位置において、前記第一の工具ポットおよび前記第二の工具ポットのうちの何れか一方を係止可能である。【０００８】
また、本発明に係る工具交換装置は、工具を保持する工具マガジンと、前記工具マガジンと主軸との間で、工具の交換を行う工具交換アームとを、備え、前記工具マガジンは、循環回動軌跡に沿って移動可能な、少なくとも１つの工具搬送台と、工具を保持する、複数の工具ポットと、前記工具ポットを取付けることができる工具ポット取付穴を複数有し、前記工具搬送台に対して、所定の回転軸周りに回転可能に配設される、複数の工具保持部と、前記循環回動軌跡の所定の位置において、前記工具保持部を前記所定の回転軸周りに回転させる旋回装置と、前記工具ポットの位置決めを行う工具ポット停止装置とを、備えており、前記複数の工具ポット取付穴は、第一の工具ポット取付穴と、第二の工具ポット取付穴とを有し、前記複数の工具ポットは、第一の工具ポットと、第二の工具ポットとを有し、前記第一の工具ポット取付穴に前記第一の工具ポットが取付けられ、前記第二の工具ポット取付穴に前記第二の工具ポットが取付けられた状態において、前記第一の工具ポット取付穴に取付けられる前記第一の工具ポットは、前記第二の工具ポット取付穴に取付けられた前記第二の工具ポットとの間で、前記所定の回転軸周りの回転方向において、所定の角度をなし、前記工具ポット停止装置は、前記回転方向の所定の回転位置において、前記第一の工具ポットおよび前記第二の工具ポットのうちの何れか一方を係止可能である。さらに、前記所定の回転位置に係止された前記工具ポットに保持された前記工具は、前記工具交換アームによって、前記主軸との間で、工具交換が可能である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る工具マガジンは、循環回動軌跡に沿って移動可能な、少なくとも１つの工具搬送台と、工具を保持する複数の工具ポットと、前記工具ポットを取付可能な工具ポット取付穴を複数有し、前記工具搬送台に対して、所定の回転軸周りに回転可能に配設される、複数の工具保持部と、前記循環回動軌跡の所定の位置において、前記工具保持部を前記所定の回転軸周りに回転させる旋回装置と、前記工具ポットの位置決めを行う工具ポット停止装置とを、備えており、前記複数の工具ポット取付穴は、第一の工具ポット取付穴と、第二の工具ポット取付穴とを有し、前記複数の工具ポットは、第一の工具ポットと、第二の工具ポットとを有し、前記第一の工具ポット取付穴に前記第一の工具ポットが取付けられ、前記第二の工具ポット取付穴に前記第二の工具ポットが取付けられた状態において、前記第一の工具ポット取付穴に取付けられる前記第一の工具ポットは、前記第二の工具ポット取付穴に取付けられた前記第二の工具ポットとの間で、前記所定の回転軸周りの回転方向において、所定の角度をなし、前記工具ポット停止装置は、前記回転方向の所定の回転位置において、前記第一の工具ポットおよび前記第二の工具ポットのうちの何れか一方を係止可能である。【００１０】
したがって、単純な構成で、低コスト製造が可能であり、格納される工具の数を増加させることが可能な工具マガジンを提供することができる。たとえば、工具マガジンのどこに収納されているツールであっても、１回の所定の回転軸周りに回転する動作で、工具保管姿勢から工具交換姿勢へと変化させることができる。よって、サーボモータ等の高価なアクチュエータを使用せず、工具保管姿勢から工具交換姿勢への変化が可能となる。このように、当該工具マガジンは、高価なアクチュエータや複雑な機構を含まないので、当該工具マガジンは単純な構造となり、当該工具マガジンのメンテナンス負担が軽減され、当該工具マガジンの低コストが見込める。また、二つの工具ポット取付穴を有するので、装置のサイズを変更することなく、工具保管本数を増加させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】例示的な工具交換装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】工具マガジンの正面図である。
【図３】工具保持部を含む工具搬送台の斜視図である。
【図４】工具マガジンの下側の構成を背面側から眺めた斜視図である。
【図５】いくつかの工具搬送台の配置状態を示す図である。
【図６】工具保持部の回動を示す部分的斜視図である。
【図７】工具保持部の回動を示す部分的斜視図である。
【図８】工具保持部の回動を示す部分的斜視図である。
【図９】工具交換位置付近の工具マガジンの構成を示す斜視図である。
【図１０】工具交換位置付近の工具マガジンの構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
１つの態様によれば、工具マガジンは、対向する内面および外面を有する無端レールを含む。搬送部材は、無端レールまわりに移動するように構成されている。無端レールまわりに搬送部材を案内するために、搬送部材は、内面および外面において無端レールと係合するように構成された少なくとも１つのレールガイド部材を含む。搬送部材は、搬送部材に対して、位置を変えることができる工具保持部を有し、工具保持部は、工具を保持する工具保持部に対して、着脱可能に接続された工具ポットを含む。工具交換位置において、工具保持部の位置を変えるために、駆動装置が設けられている。駆動装置は、工具格納姿勢および工具交換姿勢から、工具保持部の位置を変えるように構成されている。ここで、工具格納姿勢では、搬送部材が、無端レールまわりに移動することができるように、工具ポットが方向付けされている。工具交換姿勢では、工具ポットによって保持された工具を取り外し、工具ポットから離れた他の工具を当該工具ポット内に配置することができるように、工具ポットが方向付けされている。
【００１３】
他の形態において、工具マガジンは、無端レールと搬送部材とを含む。搬送部材は、無端レールまわりに、当該搬送部材を案内するための、少なくとも１つのレールガイド部材を含む。それぞれ工具を保持する複数の工具ポットを含む工具保持部は、搬送部材に接続されている。工具保持部は、第一および第二の工具交換姿勢を含む複数の異なる工具交換姿勢に位置を変えることができるように、構成されている。第一の工具交換姿勢において、工具保持部の複数の工具ポットのうちの１つによって保持された工具を、そこから取り外すことができ、または、当該工具ポットに保持されていない工具を、複数の工具ポットのうちの１つに保持させることができる。工具保持部の第二の工具交換姿勢において、工具保持部の複数の工具ポットのうちの他の１つによって保持された他の工具を、そこから取り外すことができ、または、当該工具ポットに保持されていない工具を、複数の工具ポットのうちの他の１つに保持させることができる。工具保持部は、搬送部材を移動させることなく、第一および第二の工具交換姿勢へと位置を変えさせてもよい。
【００１４】
いくつかの形態において、工具マガジンについての工具搬送台は、搬送部材と、案内面に沿って搬送部材を案内するために、搬送部材に接続されたガイド部材とを含む。工具保持部は、それぞれ工具を保持するように構成された第一および第二の工具ポットを有することができる。工具保持部は、搬送部材に回転可能に接続され、第一の工具交換姿勢を含む複数の位置間で回転可能であり、工具保持部は、第一の工具が第一の工具ポットから取り外されるか、または挿入されることができるように回転され、第一の工具交換姿勢とは異なる第二の工具交換姿勢において、工具保持部は、第二の工具が第二の工具ポットから取り外されるか、または挿入されることができるように回転される。
【００１５】
他の形態において、工具マガジン用の工具搬送台は、工具マガジンのまわりに案内されるために搬送部材と、搬送部材に回転可能に接続された工具保持体とを含むことができる。複数の工具ポット取付穴は、１つ以上の工具ポットをそれに接続するために、工具保持体上に配置されている。１つ以上の工具ポットによって保持された工具を取り外すか、または１つ以上の工具ポット内に工具を配置するために、各工具ポットが、共通の工具交換位置に位置するように、複数の工具交換姿勢間において、搬送部材に対して回転するように、工具保持体は構成されている。この構成により、ユーザは、工具ポット取付穴において、工具保持部に対して１つ以上の工具ポットを取り付けることにより、工具搬送台によって保持させる工具の数を選択することができる。
【００１６】
他の形態において、工具マガジンから工具を交換する方法は、複数の工具保持部のうちの１つを、工具マガジンの所定の工具保持部シフト位置にシフトさせる工程、工具保持部を回転させるために、工具保持部シフト位置において、第一および第二の工具ポットを有する工具保持部を、駆動装置と係合させる工程、第一の工具交換姿勢または第二の工具交換姿勢へと、駆動装置により、工具保持部を回転させる工程および、工具保持部の、第一の工具ポットおよび第二の工具ポットのうちの一つから工具を取り外すか、または工具を挿入する工程のうちの、少なくとも一つを含む。ここで、第一の工具交換姿勢は、第二の工具交換姿勢とは異なる。
【００１７】
１つの形態において、工具保持部は、格納姿勢、第一の工具交換姿勢および第二の工具交換姿勢を含む３つの位置の間において、位置を変えることができる。既定の格納姿勢において、１つまたは２つの工具を、工具保持部の工具ポットによって保持・格納し、ガイドトラックのまわりに搬送できる。第一の工具交換姿勢に工具保持部を向けるために、所望の工具保持部が工具の移動位置に搬送され、工具保持部は駆動装置によって外側に回転される。これにより、第一の工具が自動工具交換装置によって取り外され、それまで主軸にあった工具と置換される。第二の工具保持部が工具保持部に存在する場合、工具保持部を、第二の工具交換姿勢まで、駆動装置によってさらに回転できる。これにより第二の工具を、第二の工具保持部から取り外すことができ、および／または、工具交換装置によって置換することができる。工具の交換が完了した後、工具保持部は格納姿勢まで回転して戻される。これにより、各搬送台を、スプロケットによって移動でき、次の所望の工具保持部を、工具移動位置まで移動することができる。本発明は、図示された実施形態に限定されるものではないが、図示された実施形態に関連してここでさらに説明される。
【００１８】
＜実施の形態＞
図１および図２は、工具マガジン１と工具交換アーム６とを含む、工具交換装置１００を示す。工具マガジン１は、主軸４において必要とされるまで、複数の工具を格納する。工具マガジン１は、複数の工具搬送台１４（図３を参照）を含む。各工具搬送台１４は、少なくとも１つの工具保持部１６を有する。また、工具保持部１６は、以下により詳説する、少なくとも１つの工具ポット１８、１９を有する。工具マガジン１は、後述から明らかなように、ガイドレール２０、工具搬送台１４、工具ポット１８，１９、工具保持部１６、工具保持部駆動装置６４および工具ポット停止装置７４を、備えている。
【００１９】
工具マガジン１は、工具交換アーム６と関連して動作するように構成されている。工具交換アーム６は、一対の工具把持部７を有し、工具マガジン１と主軸４との間で工具の交換を行う。各工具把持部７は、工具ポット１８、１９によって保持された第一の工具８を、主軸４において、第二の工具１０と交換するために、対向して工具交換アーム６に配設されている。工具は、以下さらに詳細に説明されるように、工具マガジン１の工具交換位置１２において交換される。工具マガジン１は、工具ポット１８、１９が工具交換アーム６によってアクセス可能な、工具交換位置１２で工具ポット１８、１９が回転できるように、マガジンフレーム２において開口部１３を有する。具体的に、第一の工具８を保持する工具ポットが工具交換位置１２へとシフトされたとき、工具交換アーム６は、工具マガジン１の工具交換位置１２において、工具ポット１８、１９のうちの１つから第一の工具８を取り外し（図６、図７を参照）、主軸４から第二の工具１０を取り外したのち、回転し、第一の工具８が取り外された工具ポット１８もしくは１９に第二の工具１０を取り付け、主軸４に第一の工具８を取り付ける。また、工具交換アーム６は、１つの工具を移動することもできる。すなわち、第二の工具１０を第一の工具８と交換することなく、空の工具ポット１８、１９に、第二の工具１０を移動するか、または、最初に第二の工具１０を主軸４から取り外すことなく、すなわち主軸４が最初は空である場合に、主軸４に第一の工具８を移動可能に、工具交換アーム６は構成されている。
【００２０】
他の構成も考えられるが、工具マガジン１は、トラックまたは長円経路（循環回動軌跡と把握できる）に沿って配設される無端のガイドレール２０（環状レールと把握できる）を備える。図４に示されるように、ガイドレール２０は、工具搬送台１４のガイド部材を案内するための、内側案内面２２および外側案内面２４を有する。また、図５等を参照して、ガイドレール２０の上面２６は、工具搬送台１４に対する案内または支持を提供することができる。さらに、ガイドレール２０には、工具搬送台１４のガイド部材を支持するために、ガイドレール２０の両側において、下部フランジまたはリップ２８を設けても良い（たとえば、図４参照）。
【００２１】
工具搬送台１４は、工具搬送台１４が有するガイド部材を介して、ガイドレール２０に沿って移動できるように、構成されている。ガイド部材は、一例として、一対のガイドローラ３０（ガイド部材と把握できる）である。つまり、一例として、工具搬送台１４は、一対のガイドローラ３０を有する。各ガイドローラ３０は、ガイドレール２０の両側部に位置されるように、離間して配置されている。したがって、ガイドレール２０の内側に位置するガイドローラ３０は、ガイドレール２０の内側において、内側案内面２２および下側リップ２８のうちの１つ以上によって、係合・案内され、ガイドレール２０の外側におけるガイドローラ３０は、ガイドレール２０の外側において、外側案内面２４および下側リップ２８のうちの１つ以上によって、係合・案内される。ガイドレール２０の上面２６はまた、ガイド部材に対する案内支持として機能することができる。工具マガジン１は、ガイドレール２０の代わりに、または追加して、工具搬送台１４を案内するための他の構造を含んでもよい。図５に示されるように、マガジンフレーム２は、工具搬送台１４に付加的な案内または支持を提供するために、マガジンフレーム２の全部または一部のまわりに延在する搬送台支持突起３を含んでいる。
【００２２】
図４に示されるように、一対のガイドローラ３０は、ローラ取付部３２に回転可能に接続されている。ローラ取付部３２は、ガイドレール２０に対して横方向に延在するように向けられている。また、ローラ取付部３２は、工具搬送台基部３４の下側に接続されている。各工具搬送台１４は、ガイドレール２０に沿って工具搬送台１４を滑らかに案内できるように、２つの離間されたローラ取付部３２および２対のガイドローラ３０を含む。図示されたガイドレール２０およびガイドローラ構成は、マガジンの非常に滑らかな動作を可能とし、その比較的開放された構成は、有利な効果として、堆積物や他の異物に起因する、汚損や目詰まり等が生じにくい。
【００２３】
工具搬送台１４は、ガイドレール２０に沿っていずれかの方向に工具搬送台１４を搬送する搬送システムとかみ合う構造を有する。図に例示された形態において、カムローラ３６として機能する２つの離間されたカムフォロワーは、工具搬送台基部３４の下側に、回転可能に、取り付けられている。カムローラ３６は、工具搬送台基部３４の外側コーナーの近くに取り付けられている。また、カムローラ３６は、カム（スプロケット３８）とかみ合うように構成されている。スプロケット３８は、ガイドレール２０に沿って、工具搬送台１４の位置を正確に制御するために、サーボモータ（図示しない）などのモータによって駆動されてもよい。
【００２４】
工具搬送台基部３４の各側面は、隣接する工具搬送台１４同士を連結する連結構造を、有する。工具マガジン１は、連結用プレート４２を備えている。図３に示されるように、工具搬送台基部３４は、連結用プレート４２を受ける連結部４０を有する。連結用プレート４２は、隣接する工具搬送台１４同士を連結する。隣接する工具搬送台１４を互いに連結するために、連結用プレート４２の各端部は、隣接する工具搬送台１４の隣接する連結部４０に、回転可能に支持される。連結部４０は、連結用プレート４２がある程度回転することができるように、構成されている。したがって、相互接続された工具搬送台１４が、互いに移動することができる自由度を有し、この連結構造により、相互接続された工具搬送台１４は、ガイドレール２０の湾曲部まわりを移動することができる。より具体的に、各連結用プレート４２は、各端部において貫通開口４４を含み、当該貫通開口４４を通る回動ピンまたは留め具（図示しない）が、隣接する連結部４０の貫通開口内に延在する。連結用プレート４２を介した工具搬送台１４の剛性で回転可能な接続は、工具交換位置１２における工具搬送台１４の信頼性の高い位置決めを効果的に提供し、ガイドレール２０上またはガイドレール２０沿いにおける、破片や異物によって生じる、目詰まりまたは粗い動作の防止にさらに役立つ。これは、互いに移動する工具搬送台１４の自由度に起因して、このような破片や異物を回避しうるからである。この目的のために、ガイドローラ３０は、ガイドレール２０に対していくらかの横方向シフトを可能とするように構成されても良く、さらに工具搬送台１４がガイドレール２０の湾曲部を移動することができるように、ガイドローラ３０は構成されても良い。
【００２５】
工具保持部１６および関連する構造について、さらに詳細に説明する。図３は、一台の工具搬送台１４の全体構成を示しており、当該工具搬送台１４には、二つの工具保持部１６が配設されている。１つの好ましい形態において、工具保持部１６は、工具保持体４６を有する。工具保持体４６は、支持フレーム４８に対して、回転可能に取り付けられる。支持フレーム４８は、工具搬送台基部３４の表面に接続されている。工具保持部１６は、第一の工具ポット取付穴５０および第二の工具ポット取付穴５２を有する。他の形も可能であるが、第一の工具ポット取付穴５０の開口面の法線は、第二の工具ポット取付穴５２の開口面の法線との間で、約９０度をなす。つまり、第一の工具ポット取付穴５０に取付けられる工具ポット１８は、第二の工具ポット取付穴５２に取付けられる工具ポット１９に対して、所定の回転軸（工具保持部回転軸Ｔ）周りの回転方向において、所定の角度をなす（つまり、第一の工具ポット取付穴５０に取付けられる工具ポット１８と、第二の工具ポット取付穴５２に取付けられる工具ポット１９とにより、「Ｌ」または「Ｖ」型が形成される）。各工具ポット取付穴５０、５２は、工具ポット１８、１９を受けるように、構成されている。つまり、工具保持部１６は、工具ポット取付穴５０、５２を介して、工具ポット１８，１９を取り付けることができる。図８では、第二の工具ポット１９が省略されているので、図８において、第二の工具ポット取付穴５２は、最も良好に視認できる。図３に示されるように、工具ポット１８，１９は、工具アダプタ５６を受ける円筒形状を備える工具ポット本体部５４を有する。工具アダプタ５６は、第一の工具８などの工具を保持する。各工具アダプタ５６は、工具８、１０などの様々な異なる工具を保持できるように、構成されている。しかしながら、各工具アダプタ５６は、主軸４および工具ポット１８、１９と取り外し可能な共通の外側構成を有する。これにより、工具ポット１８、１９および主軸４は、異なる工具を保持することができる。
【００２６】
工具保持体４６は、工具保持体４６の頂点付近において、貫通穴を有する。工具保持部回転軸Ｔを定義するように、シャフト６０は、貫通穴を通って延在している（図３参照）。工具保持部１６は、工具保持部回転軸Ｔ（所定の回転軸と把握できる）回りに回転することができる。工具保持部回転軸Ｔは、ガイドレール長手方向軸およびガイドレール２０の直線部分２０Ｌに沿った工具搬送台１４の移動方向に対して、略平行である。シャフト６０は、支持フレーム４８の対向するアーム６２間に延在し、かつ当該アーム６２によって支持されている。当該アーム６２は、横取付部６３で、接続されている。横取付部６３は、工具搬送台基部３４の外側端縁部に接続されている。図１０に示されるように、当接面を設けることにより、工具格納姿勢で工具保持部１６を保持できるように、対向するアーム６２の先端間にまたがる止め部６１が、設けられている。工具保持部１６が工具格納姿勢にあるとき、工具保持体４６の一部が、止め部６１に当接する。具体的に、図１０に見られるように、工具保持部１６が、工具保持部回転軸Ｔに関して反時計回り方向に、工具格納姿勢を越えて回転することを、止め部６１は防止する。以下にてさらに詳細に記載されるが、図６および図７に示されるように、工具保持部駆動装置（旋回装置と把握できる）６４によって、工具格納姿勢から工具保持部１６の第一の工具交換姿勢８２または第二の工具交換姿勢８４へとシフトされたときに、工具保持体４６および工具ポット１８、１９は、隣接するアーム６２の間の間隙６５（図３参照）において回転するように、構成されている。以上から分かるように、工具搬送台１４（具体的に、アーム６２）に対して、所定の回転軸（工具保持部回転軸Ｔ）周りに回転可能に、工具保持部１６は配設されている。図示された工具保持部１６は、各工具交換姿勢８２，８４へ所定の回転軸周りに回転するように構成されているが、工具保持部１６をシフトさせる他の方法も考えられる。
【００２７】
各工具保持部１６は、工具保持部駆動装置６４と係合するための構造を、有する。図３に示されるように、工具保持部１６は、工具保持体４６の表面４７に回転可能に取り付けられた２つの並んだカムローラ６６（図５参照）として機能する、カムフォロアを有する。カムローラ６６は、工具保持部１６の工具保持部回転軸Ｔに平行な軸周りに回転するように、取り付けられている。図５、図９および図１０に示されるように、工具保持部駆動装置６４は、複数の直線駆動シャフト６８を有し、当該直線駆動シャフト６８は、終端にＵ型フック部７２を有する。さらに、当該Ｕ型フック部７２は、当該Ｕ型フック部７２の内側において、カム面７０を有する。工具交換位置１２に所望の工具を運ぶ際は、工具保持部駆動装置６４の直線駆動シャフト６８を伸長した状態にしておくことで、工具搬送台１４をガイドレール２０に沿って移動させても、工具搬送台１４に取り付けられた工具保持部１６のそれぞれのカムローラ６６は、Ｕ型フック部７２に形成された開口部を通過することができる。
【００２８】
工具保持部駆動装置６４は、ガイドレール２０の所定の位置において、工具保持部１６を、工具保持部回転軸Ｔ周りに回転させる。つまり、所望の工具保持部１６が、工具マガジン１の工具交換位置１２に到達すると、所望の工具保持部１６のカムローラ６６は、Ｕ型フック部７２によって形成された開口部内に存在し、Ｕ型フック部７２を引っ張るために、直線駆動シャフト６８は後退する。カムローラ６６が工具保持部駆動装置６４の本体部に向かって引っ張られることにより、工具保持部回転軸Ｔに関して工具保持部１６を回転させることができる。工具保持部１６が、所望の第一の工具交換姿勢８２または第二の工具交換姿勢８４になるまで、工具保持部駆動装置６４は、直線駆動シャフト６８を後退させ、工具保持部１６を回転させ続ける。図６に示す第一の工具交換姿勢８２において、工具交換アーム６は第一の工具ポット１８にアクセスでき、当該工具交換アーム６により、第一の工具ポット１８から工具を取り外すことができ、または、第一の工具ポット１８へ工具を取り付けることができる。また、図７に示す第二の工具交換姿勢８４において、工具交換アーム６は第二の工具ポット１９にアクセスでき、当該工具交換アーム６により、第二の工具ポット１９から工具を取り外すことができ、または、第二の工具ポット１９へ工具を取り付けることができる。たとえば、図３に示される形態において、第一の工具交換姿勢８２に工具保持部１６を向けるために、工具保持部１６を約４５度回転させる。これにより、第一の工具ポット１８は工具交換位置１２に位置され、工具交換アーム６は、第一の工具ポット１８にアクセスすることができる。具体的に、第一の工具交換姿勢８２において、第一の工具ポット１８の長手方向軸は、主軸４の軸に平行である。これにより、工具交換アーム６は、主軸４からの一方の工具の取り外しと、第一の工具ポット１８からの他方の工具の取り外しを同時に行うことができ、その後、工具交換アーム６を半回転させることにより、一方の工具を第一の工具ポット１８に取り付けることができ、他方の工具を主軸４に取り付けることができる。なお、工具保持部１６が第一の工具交換姿勢８２にあるとき、第二の工具ポット１９の長手方向軸は、主軸４の軸に対して直交している。第二の工具交換姿勢８４まで工具保持部１６をシフトさせるために、工具保持部１６は、（図３に示される）初期の工具格納姿勢から工具保持部回転軸Ｔまわりに約１３５度、すなわち第一の工具交換姿勢８２からさらに約９０度回動する。これにより、第二の工具ポット１９は、図７に示される工具交換位置１２に位置される。第一および第二の工具ポット１８、１９のいずれかにおいて、工具を取り外すかまたは置き換えるための工具交換アーム６の経路を同一にするため、工具保持部１６の第一および第二の工具交換姿勢８２、８４では、工具交換アーム６および工具搬送台１４に対して同じ工具交換位置に、第一および第二の工具ポット１８、１９を配置する。他の実施形態において、第一および第二の工具ポット１８，１９は、当該工具ポット１８，１９により保持された工具を交換するために、工具交換アーム６に対して異なる位置へと移動されてもよい。
【００２９】
図９に示す工具ポット停止装置７４は、工具ポット１８，１９を係止する。確実な工具交換のための工具ポット１８，１９の正確な位置決めを目的として、工具交換位置１２における工具ポット１８，１９のいずれかを係止するために、工具ポット停止装置７４は利用される。つまり、工具ポット停止装置７４は、工具保持部回転軸Ｔ周りの回転方向の所定の回転位置（工具交換位置１２）において、第一の工具ポット１８および第二の工具ポット１９を係止することができる。工具ポット停止装置７４は、工具交換位置１２において、第一の工具ポット１８を第一の工具交換姿勢８２で停止させるために、特に有用である。なぜなら、図３から分かるように、各ポットの本体部５４に配設されたストッパー部５８により、第一の工具ポット１８は、ストッパー部５８を有することができる。図７に示されるように、第二の工具ポット１９が第二の工具交換姿勢８４まで回転されたとき、第一の工具ポット１８のストッパー部５８は、アーム６２の横取付部６３上の停止面と当接する。このため、第二の工具ポット１９が第二の工具交換姿勢８４に到達した後に、さらに工具保持部１６が回転することを防止できる。このような構成において、工具ポット停止装置７４が第一の工具ポット１８を係止めしないときには、第一の工具ポット１８が停止面に当接するまで、工具保持部１６は、第一の工具交換姿勢８２を越えて回転してしまう。また、図５に示されるように、工具保持部１６が工具格納姿勢にある間、第一の工具ポット１８のストッパー部５８が、マガジンフレーム２と当接することで、工具保持部１６は安定した姿勢を保持することができる。停止面は、工具マガジン１のマガジンフレーム２上または工具搬送台１４上に設けられていても良い。
【００３０】
たとえば図９に示すように、工具ポット停止装置７４は、リニアアクチュエータ（駆動部と把握できる）７６とストッパー部７８とを有する。図６，７に示すように、ストッパー部７８は、工具交換位置１２において、各工具ポット１８，１９を受けることができる。リニアアクチュエータ７６は、各工具ポット１８，１９の工具交換位置１２へ、ストッパー部７８を移動させる。リミッター８０は、リニアアクチュエータ７６と反対のマガジンフレーム２に、取り付けられている。図６に示されるように、第一の工具ポット１８が第一の工具交換姿勢８２を越えて回転するのを回避するために、リニアアクチュエータ７６は、リミッター８０に向かってストッパー部７８をシフトさせる（拡張位置へ移動させる）。これにより、図６に示すように、ストッパー部７８が、工具交換位置１２（第一の工具交換姿勢８２）において、第一の工具ポット１８を受けることができる。工具交換動作が完了すると、リニアアクチュエータ７６は、その後の工具交換動作のために、再度必要になるまで、リミッター８０から離れるように、ストッパー部７８を後退させる。なお、必要に応じて、ストッパー部７８は、工具保持部１６が図７に示される第二の工具交換姿勢８４にシフトする必要があるまで、拡張位置にとどまっていても良い。これにより、ストッパー部７８が、工具交換位置１２（第二の工具交換姿勢８４）において、第二の工具ポット１９を係止することができる。
【００３１】
好ましくは、工具ポット１８，１９は、工具ポット取付穴５０，５２に着脱可能に接続される。これにより、ユーザは、０個、１個または２個の工具ポット１８，１９を有するように、各工具保持部１６をカスタマイズすることができる。したがって、工具マガジン１によって保持することができる工具数は、エンドユーザによって必要とされる工具数に応じて、容易にカスタマイズすることができる。例えば、図示された実施形態において、工具マガジン１は、それぞれ２つの工具保持部１６を有する２０個の工具搬送台１４を有する。各工具保持部１６が２つの工具ポット１８，１９を有することから、各工具保持部１６は、２つの工具まで保持することができる。したがって、工具マガジン１は、０個から８０個の間の任意数の工具を保持するように構成されることができる。工具保持部１６は、工具マガジン１の容量をさらに拡張するために、３つ以上の工具を保持するように構成されることもできる。さらに、当業者にとって明らかなように、より多いまたは少ない数の工具搬送台１４を設けることができ、または、各工具搬送台１４は、工具マガジン１の容量をさらに変化させるために１つまたは３つ以上の工具保持部１６を設けることができる。
【００３２】
図８に示される１つの形態において、工具保持部１６は、第二の工具ポット取付穴５２に工具ポットを取り付けず、第一の工具ポット取付穴５０のみに工具ポット１８を備えることができる。図８に示すような構成は、エンドユーザが工具マガジン１の最大容量を工作機械の納入時に必要としない場合であって、将来の工具使用本数の拡張を見込むような場合に、利用可能である。したがって、図１および図２に図示された工具マガジン１は、８０個の工具ポット１８，１９を備えることができ、または、工具ポット１９が各工具保持部１６の各第二の工具ポット取付穴５２から取り外されている場合、工具マガジン１は、４０個の工具ポット１８を有し、したがって、４０個の工具の容量を有する。４０個または８０個の工具の容量を有する工具マガジン１に対して、全ての同じ構成要素を使用することが可能であるといった利点があり、唯一の差異は、使用される工具ポット１８，１９の数となる。このようなモジュール設計は、同一の機械設置面積を維持したまま、構成要素を付加することなく、様々な工具容量を有する工具マガジン１を構築でき、それによってコスト削減を図る。さらに、複数の工具ポット１８，１９は、同一の構造を有する。これにより、工具ポット１８，１９は、第一または第二の工具ポット取付穴５０，５２の両方において使用することができる。したがって、ユーザは、必要に応じて工具マガジン１の容量をカスタマイズするために、手元に多数の工具ポット１８，１９を保有することができる。
【００３３】
本実施の形態に係る工具交換装置１００は、工具８を保持する工具マガジン１と、工具マガジン１と主軸４との間で、工具８，１０の交換を行う工具交換アーム６とを、備えている。そして、当該工具マガジン１は、上記構成を有する、ガイドレール２０、工具搬送台１４、工具ポット１８，１９、工具保持部１６、工具保持部駆動装置６４、工具ポット停止装置７４を、備えている。また、工具保持部１６は、第一の工具ポット取付穴５０と、第二の工具ポット取付穴５２とを、有している。また、第一の工具ポット取付穴５０に取付けられた第一の工具ポット１８は、第二の工具ポット取付穴５２に取付けられた第二の工具ポット１９と、工具保持部回転軸Ｔ周りの回転方向において、所定の角度をなす。
【００３４】
したがって、単純な構成で、低コスト製造が可能であり、格納する工具の数を増加させることが可能な工具マガジン１を提供することができる。たとえば、工具マガジン１のどこに収納されている工具であっても、１回の工具保持部１６の回転軸Ｔ周りの回転により、工具保管姿勢から工具交換姿勢８２，８４へと変化させることができる。よって、サーボモータ等の高価なアクチュエータを使用せず、工具保管姿勢から工具交換姿勢８２，８４への変化が可能となる。このように、当該工具マガジン１は、高価なアクチュエータや複雑な機構を含まないので、当該工具マガジン１は単純な構造となり、当該工具マガジン１のメンテナンス負担が軽減され、当該工具マガジン１の低コストが見込める。また、二つの工具ポット取付穴５０，５２を有するので、工具マガジン１のサイズを変更することなく、工具保管本数を増加させることもできる。
【００３５】
また、マガジンまわりに工具保持部を移動させるために、チェーンまたは無端バンドを使用する工具マガジンも、想定できる。しかしながら、当該工具マガジンでは、システムに過剰な振動を生じさせ、信頼性の問題を引き起こすことがある。さらに、チェーン駆動機構を有する工具マガジンでは、適切な動作のために、当該チェーンに適切な張力を与えなければならず、適切な設定および定期的なメンテナンスを必要である。チェーンの張力は、工具保持部によって保持された工具によってもたらされる負荷などの要因に起因して、経時的に変化する。
【００３６】
本実施の形態に係る工具マガジン１では、工具搬送台１４をガイドレール２０に沿って移動させる方式を採用している。したがって、本実施の形態に係る工具マガジン１は、チェーン張力に起因する上記各問題を有さない。
【００３７】
また、本実施の形態に係る工具マガジン１では、工具搬送台１４は複数である。したがって、工具マガジン１に格納することができる工具の本数を、さらに増加させることもできる。
【００３８】
また、本実施の形態に係る工具マガジン１では、ガイドレール２０は直線部分２０Ｌを有しており、工具保持部回転軸Ｔは、当該直線部分２０Ｌを工具搬送台１４が移動する方向に対して平行である。これにより、工具保持部１６を回転軸Ｔ周りに回転させる工具保持部駆動装置６４を、工具搬送台１４の移動経路（直線部分２０Ｌ）に直交した位置において、工具マガジン１に対して固定することができる。したがって、簡単な構成で、工具搬送装置６４と移動する工具搬送台１４との干渉を避けることが可能となる。
【００３９】
また、本実施の形態に係る工具マガジン１では、工具ポット停止装置７４は、工具ポットを受けるストッパー部７８と、ストッパー部７８を、工具交換位置１２へと移動させるリニアアクチュエータ７６とを、備える。
【００４０】
したがって、リニアアクチュエータ７６により、ストッパー部７８を、工具換位置１２へ移動させることができる。よって、工具を交換する際に、工具交換位置１２において、ストッパー部７８により、工具ポット１８，１９を固定することができる。これにより、工具交換に際し、工具の正確な位置決めが可能になる。さらに、工具保持部１６が、工具ポット１８，１９に対する工具の脱着の際に生じる衝撃の影響を受けることを、防止できる。
【００４１】
また、本実施の形態に係る工具マガジン１では、工具保持部１６は複数であり、工具搬送台１４は、２つ以上の工具保持部１６を有する。また、工具ポット１８，１９は、工具ポット取付穴５０，５２に対して着脱可能である。また、工具ポット１８，１９は、同一の構造を有する。
【００４２】
したがって、工具マガジン１のサイズで、工具の収納能力を増加させ、また柔軟に変更することができる。
【００４３】
また、工具保持部が、そのまわりを移動することができる経路を提供するために、ガイド溝を使用する、工具マガジンも想定できる。そのような工具マガジンは、特に機械加工操作により飛散する切粉やガイド溝に入る他の異物に起因した、他の信頼性の問題に悩まされることがある。
【００４４】
本実施の形態に係る工具マガジンで１では、工具搬送台１４は、ガイドレール２０に案内されるガイド部材を有する。また、当該工具マガジン１は、隣接する工具搬送台１４を連結するための連結構造を、さらに備えている。
【００４５】
したがって、工具交換位置１２への工具搬送台１４の位置決め信頼性を高めることができる。また、複数の工具搬送台１４のガイドレール２０上の移動方式は、単純な構造となるので、ガイドレール２０に付着する異物等を容易に除去することもできる。
【００４６】
本発明は、好ましい実施形態に関して説明されてきたが、本発明の性質を説明するために説明および図示された部品および構成要素の詳細、材料および配置における様々な変更が本発明の原理および範囲内で当業者によって行われることができることが理解されるであろう。
【符号の説明】
【００４７】
１  工具マガジン
４  主軸
６  工具交換アーム
７  工具把持部
８，１０  工具
１２  工具交換位置
１４  工具搬送台
１６  工具保持部
１８  第一の工具ポット
１９  第二の工具ポット
２０  ガイドレール
２０Ｌ  （ガイドレールの）直線部分
２２  内側案内面
２４  外側案内面
３０  ガイドローラ
３２  ローラ取付部
３４  工具搬送台基部
３６  カムローラ
３８  スプロケット
４０  連結部
４２  連結用プレート
４６  工具保持体
４８  支持フレーム
５０  第一の工具ポット取付穴
５２  第二の工具ポット取付穴
５４  工具ポット本体部
５６  工具アダプタ
５８  ストッパー部
６０  シャフト
６１  止め部
６２  アーム
６３  横取付部
６４  工具保持部駆動装置
６６  カムローラ
６８  直線駆動シャフト
７０  カム面
７２  Ｕ型フック部
７４  工具ポット停止装置
７６  リニアアクチュエータ
７８  ストッパー部
８０  リミッター
８２  第一の工具交換姿勢
８４  第二の工具交換姿勢
１００  工具交換装置
Ｔ  工具保持部回転軸
【要約】
本発明は、単純な構成で、低コスト製造が可能であり、格納される工具の数を増加させることが可能な工具マガジンを提供する。本発明に係る工具マガジン（１）は、循環回動軌跡沿って移動可能な工具搬送台（１４）と、工具ポット（１８，１９）を取付けることができる工具保持部（１６）と、工具保持部（１６）を回転させる工具保持部駆動装置（６４）と、工具ポット（１８）の位置決めを行う工具ポット停止装置（７４）とを、備えている。工具保持部（１６）は、二つの工具ポット取付穴（５０，５２）を有しており、第一の工具ポット取付穴（５０）に第一の工具ポット（１８）が取付けられ、第二の工具ポット取付穴（５２）に第二の工具ポット（１９）が取付けられた状態において、当該第一の工具ポット（１８）は、当該第二の工具ポット（１９）との間で、所定の角度をなす。【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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