(57)【要約】【課題】自動工具交換装置を用いてワークの交換を自動的に行うことを可能にした複合加工機及びワークストックホルダを提供する。【解決手段】ワークＷが装着されるワーク装着部５と、工具ホルダに装着された工具Ｔを駆動する工具駆動部２と、複数の工具Ｔを工具ホルダ１０と共に収納可能な工具マガジン３と、工具Ｔを工具ホルダ１０と共に自動的に交換する自動工具交換装置４とを備えた複合加工機１において、ワークＷを着脱可能に保持する一方で工具マガジン３に収納されるワークストックホルダ２０を備え、自動工具交換装置４により工具マガジン３と工具駆動部２との間でワークストックホルダ２０の受け渡しが行われ、ワークストックホルダ２０とワーク装着部５との間でワークＷの受け渡しが行われる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークが装着されるワーク装着部と、工具ホルダに装着された工具を駆動する工具駆動部と、複数の工具を工具ホルダと共に収納可能な工具マガジンと、前記工具を前記工具ホルダと共に自動的に交換する自動工具交換装置とを備えた複合加工機において、
ワークを着脱可能に保持する一方で前記工具マガジンに収納されるワークストックホルダを備え、前記自動工具交換装置により前記工具マガジンと前記工具駆動部との間で前記ワークストックホルダの受け渡しが行われ、前記ワークストックホルダと前記ワーク装着部との間で前記ワークの受け渡しが行われることを特徴とする複合加工機。
【請求項２】
前記ワークストックホルダが、前記ワークを保持するための保持部と、前記ワークの交換時に前記保持部に生じる衝撃を軽減するバッファ部を有することを特徴とする請求項１に記載の複合加工機。
【請求項３】
前記保持部が前記ワークを磁着する磁石から構成されることを特徴とする請求項２に記載の複合加工機。
【請求項４】
ワークを着脱可能に保持する一方で複合加工機の工具マガジンに収納されるワークストックホルダであって、前記複合加工機の工具駆動部に対して固定されるシャンクを備えたホルダ本体と、該ホルダ本体に搭載されていて前記ワークを保持する保持部とを備えることを特徴とするワークストックホルダ。
【請求項５】
前記ワークの交換時に前記保持部に生じる衝撃を軽減するバッファ部を有することを特徴とする請求項４に記載のワークストックホルダ。
【請求項６】
前記保持部が前記ワークを磁着する磁石から構成されることを特徴とする請求項５に記載のワークストックホルダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合加工機及びワークストックホルダに関し、更に詳しくは、自動工具交換装置を用いてワークの交換を自動的に行うことを可能にした複合加工機及びワークストックホルダに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属材料等の工作機械の複合加工においては、一台の機械で必要な工具を自動交換しながら工作物の複数面の複合加工を完成させてリードタイムの短縮と、省スペース、省人化を達成させる自動工具交換装置（ＡＴＣ装置）付きの複合加工機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一般に、工作機械の複合加工機におけるワーク自動交換機は、ロボットアームにより外付けのストッカーからワークを搬入し、搬出するものである。しかしながら、そのようなワーク自動交換機においては、外付けのストッカーを設置するためのスペースを確保する必要がある。また、工作機械を設置後にワーク自動交換機を導入すると、作業スペースのレイアウト変更を必要とすることがあり、導入は容易でないという問題がある。更に、従来のワーク自動交換機自体が高額であり、導入するにあたって相応の生産量が必要であって、生産量が少量（例えば、１０個程度）である場合には導入は現実的ではないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２３９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、自動工具交換装置を用いてワークの交換を自動的に行うことを可能にした複合加工機及びワークストックホルダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の複合加工機は、ワークが装着されるワーク装着部と、工具ホルダに装着された工具を駆動する工具駆動部と、複数の工具を工具ホルダと共に収納可能な工具マガジンと、前記工具を前記工具ホルダと共に自動的に交換する自動工具交換装置とを備えた複合加工機において、ワークを着脱可能に保持する一方で前記工具マガジンに収納されるワークストックホルダを備え、前記自動工具交換装置により前記工具マガジンと前記工具駆動部との間で前記ワークストックホルダの受け渡しが行われ、前記ワークストックホルダと前記ワーク装着部との間で前記ワークの受け渡しが行われることを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明のワークストックホルダは、ワークを着脱可能に保持する一方で複合加工機の工具マガジンに収納されるワークストックホルダであって、前記複合加工機の工具駆動部に対して固定されるシャンクを備えたホルダ本体と、該ホルダ本体に搭載されていて前記ワークを保持する保持部とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、ワークを着脱可能に保持する一方で工具マガジンに収納されるワークストックホルダを備え、自動工具交換装置により工具マガジンと工具駆動部との間でワークストックホルダの受け渡しが行われ、ワークストックホルダとワーク装着部との間でワークの受け渡しが行われるようにしたので、ワーク自動交換機を備えていない複合加工機においても、ワーク自動交換機を導入せずに既存の自動工具交換装置を用いてワークの交換を自動的に行うことが可能となる。このようなワークの交換作業の自動化に伴って、複合加工機の無人運転を実現することができる。また、余っている工具マガジンの工具穴をワークのストッカーとして利用することができるため、外付けストッカーを設置するためのスペースを確保する必要がない。更に、ワーク自動交換機や外付けストッカー等の追加的な設備が不要となるため、経済的にも設備的にも有益であり、特に生産量が少量の場合には有用性が高い。
【０００９】
また、本発明のワークストックホルダでは、ワークを着脱可能に保持する一方で複合加工機の工具マガジンに収納されるワークストックホルダであって、複合加工機の工具駆動部に対して固定されるシャンクを備えたホルダ本体と、ホルダ本体に搭載されていてワークを保持する保持部とを備えているので、上述した本発明の複合加工機において、自動工具交換装置により工具ホルダと同様に工具駆動部に装着され、ワークストックホルダとワーク装着部との間におけるワークの受け渡しを実施することができる。
【００１０】
本発明では、ワークストックホルダは、ワークを保持するための保持部と、ワークの交換時に保持部に生じる衝撃を軽減するバッファ部を有することが好ましい。このようにバッファ部を有することで、ワークの交換時に保持部に生じる衝撃を軽減することができ、ワーク及び複合加工機の損傷を防ぐことができる。
【００１１】
本発明では、保持部はワークを磁着する磁石から構成されることが好ましい。これにより、自動工具交換装置によるワークの自動交換を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態からなる複合加工機を概略的に示す説明図である。
【図２】本発明の実施形態からなる複合加工機に用いられる工具ホルダの一例を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態からなるワークストックホルダの断面図である。
【図４】図３のワークストックホルダのＸ−Ｘ矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の実施形態からなる複合加工機を概略的に示すものである。
【００１４】
図１に示すように、本発明の実施形態からなる複合加工機１は、工具ホルダ１０に装着された工具Ｔを駆動する工具駆動部２と、複数の工具Ｔを工具ホルダ１０と共に収納可能な工具マガジン３と、工具マガジン３と工具駆動部２との間で工具ホルダ１０又はワークストックホルダ２０を自動的に交換する自動工具交換装置４と、ワークＷが着脱可能に装着されるワーク装着部５とを備えている。
【００１５】
工具駆動部２は、工具Ｔが装着された工具ホルダ１０が着脱可能に固定される主軸２ａを備えている。この工具駆動部２は、上下左右に旋回可能に構成されていると共に、工具Ｔの移動及び回転を担持し、工具マガジン３から選択された任意の工具ＴによりワークＷに対して加工を施すように構成されている。また、工具駆動部２の主軸２ａにはワークストックホルダ２０が着脱自在になっている。そのため、工具駆動部２の主軸２ａにワークストックホルダ２０が装着された場合、工具駆動部２はワークＷの搬送手段として機能する。
【００１６】
工具マガジン３は、工具Ｔが装着された工具ホルダ１０及びワークストックホルダ２０を移送する環状の移送部３ａと、移送部３ａに所定の間隔をあけて配置された複数の工具穴３ｂとを備えている。工具穴３ｂは工具ホルダ１０及びワークストックホルダ２０を着脱可能に収納することができるように構成されている。工具穴３ｂに収納された工具Ｔ及びワークストックホルダ２０は移送部３ａにより周方向に移送される。
【００１７】
図２は本発明の実施形態からなる複合加工機１に用いられる工具ホルダ１０を示すものである。工具ホルダ１０は、主軸２ａに対して固定される金属製のホルダ本体１１を備えている。鉛直方向に延在する円筒状のホルダ本体１１は、主軸２ａに着脱自在に装着されるテーパー状をなすシャンク１２を一端側に有している。このシャンク１２に隣接するホルダ本体１１の中間部の外周側には主軸２ａに取り付けるためのボトルグリップ部１３が突設されている。ホルダ本体１１には、工具Ｔを取り付けるための工具保持部１４が設けられている。
【００１８】
工具駆動部２と工具マガジン３との間には自動工具交換装置４が配置されている。自動工具交換装置４は、軸廻りに回転自在に構成された軸部４ａと、軸部４ａに取り付けられたアーム４ｂとを備えている。アーム４ｂには、長手方向両端部には工具ホルダ１０又はワークストックホルダ２０を把持する一対の把持部４ｃ，４ｃが形成されている。
【００１９】
ワーク装着部５は、ワークＷを把持するように構成された把持部５ａを備えている。ワーク装着部５において、把持部５ａがワークＷを把持した状態で回転可能に構成されている。
【００２０】
上記複合加工機では、自動工具交換装置４により工具マガジン３と工具駆動部２との間で工具Ｔを装着した工具ホルダ１０を交換する。このような工具ホルダ１０の交換作業を繰り返しながら、ワークＷの加工を行う。
【００２１】
次に、本発明のワークストックホルダについて説明する。図３，４は本発明の実施形態からなるワークストックホルダを示すものである。ワークストックホルダ２０は、複合加工機１の工具駆動部２に対して固定される金属製のホルダ本体２１を備えている。鉛直方向に延在する円筒状のホルダ本体２１は、複合加工機１の工具駆動部２に着脱自在に装着されるテーパー状をなすシャンク２２を一端側に有している。このシャンク２２に隣接するホルダ本体２１の中間部の外周側には自動工具交換装置４に把持されるボトルグリップ部２３が突設されている。ホルダ本体２１の他端側には、ワークＷを保持する保持部２４と、ワークＷの交換時に保持部２４に生じる衝撃を軽減するバッファ部２５が設けられている。これら保持部２４とバッファ部２５の外周側はカバー２６により覆われている。
【００２２】
保持部２４は、円柱状の基部３０と、ワークＷを強固に保持する保持機構３１と、保持機構３１に隣接するように配置された円環状のリング３２とを有している。基部３０には、その中央部に円柱状にくり抜かれた空洞部３０ａと、基部３０の厚さ方向に貫通する複数の貫通孔３０ｂが形成されている。貫通孔３０ｂは、図４に示すように基部３０の周方向の３箇所に形成され、基部３０の周方向に等間隔に配置されている。保持機構３１は、図３，４の態様では磁石を使用し、磁石によりワークＷを磁着している。
【００２３】
また、保持部２４には、基部３０の径方向に貫通する複数の貫通孔３０ｃが形成されている。これら貫通孔３０ｃは長円形状を有しており、図４に示すように基部３０の周方向の２箇所に形成され、それらは対向する位置（同一直線上）に配置されている。
【００２４】
基部３０と保持機構３１とは複数本のネジ４１により固定されている。これらネジ４１は、図４に示すように基部３０の周方向の３箇所に配置され、基部３０の周方向に等間隔に並んでいる。また、基部３０とカバー２６とは複数本のネジ４２により固定されている。これらネジ４２は、図４に示すようにカバー２６の周方向の３箇所に配置され、カバー２６の周方向に等間隔に並んでいる。更に、ネジ４３によりカバー２６とリング３２とが固定されている。上述のようにネジ４１〜４３により固定されているので、基部３０、保持機構３１、リング３２及びカバー２６が一体的に移動可能なように構成されている。
【００２５】
バッファ部２５は、図３に示すように、ホルダ本体２１のボトルグリップ部２３に隣接する支持部２７と、該支持部２７を構成する支持板２８と基部３０との間に存在する所定の間隔を有する隙間ｄと、基部３０の貫通孔３０ｂ内に配置された弾性部材３３とを備えている。支持部２７は、円盤状の支持板２８と、該支持板２８の幅方向の中央部に位置し、支持板２８の厚さ方向に突出した円柱状の突出部２９とを有している。この突出部２９は、基部３０の空洞部３０ａの直径及び高さと同等の寸法を有しており、厚さ方向の中間部には突出部２９を径方向に貫通する貫通孔２９ａが形成されている。隙間ｄは、弾性部材３３の弾性力を調整することにより所望の間隔になるように構成することができる。弾性部材３３は、保持機構３１を常にワークＷ側に付勢するように構成されている。また、弾性部材３３の材質は特に限定されるものではないが、例えば、バネを採用することができる。
【００２６】
上述のように構成された保持部２４と支持部２７の２つの構成部材は、基部３０の外径と同等の長さを有する円柱状のピン３４により連結されている。このピン３４は、支持部２７の貫通孔２９ａの直径と同等の直径を有している。図３に示すように、支持部２７の突出部２９が基部３０の空洞部３０ａ内に配置され、ピン３４が支持部２７の貫通孔２９ａと基部３０の貫通孔３０ｃの双方に挿通されることにより、基部３０を含む保持部２４と支持部２７とが連結された状態となる。これにより、ピン３４が基部３０の長円形状の貫通孔３０ｃ内を上下に移動可能に構成される。ワークＷの交換時には、弾性部材３３がワークＷの交換に起因する衝撃を緩和しつつ、基部３０を含む保持部２４が隙間ｄ内を移動し、保持部２４が支持板２８に接触することを防ぐことができる。その結果、ワークＷの交換時に保持部２４に生じる衝撃を軽減することができ、ワークＷ及び複合加工機１の損傷を防ぐことが可能となる。
【００２７】
なお、ワークストックホルダ２０のシャンク２２の形状は、工具ホルダ１０のシャンク１２の形状と同一の形状を有している。これにより、ワークストックホルダ２０を工具ホルダ１０と共に工具マガジン３に収納することができる。
【００２８】
上記ワークストックホルダを用いてワークＷの自動交換を行う際の動作について説明する。まず、手作業によりワークストックホルダ２０にワークＷを取り付ける。その際、ワークストックホルダ２０に内設された保持機構３１（磁石）の磁力により、ワークＷがワークストックホルダ２０に対して強固に保持される。そして、ワークＷを保持した状態のワークストックホルダ２０を複合加工機１の工具マガジン３に収納しておく。
【００２９】
次に、工具マガジン３において、自動工具交換装置４のアーム４ｂの把持部４ｃにより、ワークＷを保持した状態のワークストックホルダ２０を工具マガジン３から取り外し、これを把持する。そして、自動工具交換装置４のアーム４ｂの把持部４ｃにより、ワークストックホルダ２０を工具駆動部２に装着する。その後、工具駆動部２とワーク装着部５とが互いに連動して、ワーク装着部５がワークストックホルダ２０からワークＷを受け取る。その際、工具駆動部２とワーク装着部５は、保持部２４の磁力よりも大きな力で離間することにより、ワークストックホルダ２０からワークＷが取り外される。次に、自動工具交換装置４が、ワークＷが取り外されたワークストックホルダ２０を工具マガジン３に収納する。
【００３０】
その後、自動工具交換装置４のアーム４ｂの把持部４ｃにより、工具Ｔを保持した状態の工具ホルダ１０を工具マガジン３から取り外して、工具ホルダ１０を工具駆動部２に装着する。このような工具ホルダ１０の交換作業を繰り返しながら、ワークＷの加工を行う。ワークＷの加工終了後、自動工具交換装置４のアーム４ｂの把持部４ｃにより、ワークＷを保持していない空の状態のワークストックホルダ２０を工具マガジン３から取り外して、ワークストックホルダ２０を工具駆動部２に装着する。そして、工具駆動部２とワーク装着部５とが互いに連動して、ワークストックホルダ２０に加工済みのワークＷを磁着させ、ワークＷを保持した状態のワークストックホルダ２０をワーク装着部５から取り外す。その後、自動工具交換装置４が、加工済みのワークＷを保持した状態のワークストックホルダ２０を工具駆動部２から取り外して、工具マガジン３に収納する。このようにして、複合加工機１において工具マガジン３と工具駆動部２との間でワークストックホルダ２０の受け渡しが自動的に行われ、ワークストックホルダ２０とワーク装着部５との間でワークＷの受け渡しが自動的に行われる。
【００３１】
上記複合加工機では、ワークＷを着脱可能に保持する一方でワークＷを保持した状態で工具マガジン３に収納されるワークストックホルダ２０を備え、自動工具交換装置４により工具マガジン３と工具駆動部２との間でワークストックホルダ２０の受け渡しが行われ、ワークストックホルダ２０とワーク装着部５との間でワークＷの受け渡しが行われるようにしたので、ワーク自動交換機を備えていない複合加工機においても、ワーク自動交換機を導入せずに既存の自動工具交換装置を用いてワークＷの交換を自動的に行うことが可能となる。このようなワークＷの交換作業の自動化に伴って、複合加工機１の無人運転を実現することができる。また、余っている工具マガジン３の工具穴３ｂをワークＷのストッカーとして利用することができるため、外付けストッカーを設置するためのスペースを確保する必要がない。更に、ワーク自動交換機や外付けストッカー等の追加的な設備が不要となるため、経済的にも設備的にも有益であり、特に生産量が少量の場合には有用性が高い。
【００３２】
なお、図３，４の態様では、保持部２４の保持機構３１として磁力を利用したマグネットチャックを採用しているが、保持機構３１は特に限定されるものではなく、例えば、ダイヤフラムチャック等を採用することもできる。ダイヤフラムチャックの場合には、通常、開閉にエアーが使用されるが、エアーの代わりに複合加工機１により供給されるクーラントを用いることもできる。上述のように構成された保持部２４を有することにより、その保持機構３１の構造に関わらず、自動工具交換装置４によるワークＷの交換時において交換作業を効率的に行うことができる。また、図２及び図３の態様では、工具ホルダ１０のシャンク１２及びワークストックホルダ２０のシャンク２２にＨＳＫ型と呼ばれる形状を採用したが、ＢＴ型等の種々の形状を採用することもできる。
【符号の説明】
【００３３】
１  複合加工機
２  工具駆動部
３  工具マガジン
４  自動工具交換装置
５  ワーク装着部
１０  工具ホルダ
１１  ホルダ本体
１２  シャンク
１３  ボトルグリップ部
１４  工具保持部
２０  ワークストックホルダ
２１  ホルダ本体
２２  シャンク
２３  ボトルグリップ部
２４  保持部
２５  バッファ部
２６  カバー
２７  支持部
２８  支持板
２９  突出部
２９ａ  貫通孔
３０  基部
３０ａ  空洞部
３０ｂ，３０ｃ  貫通孔
３１  保持機構
３２  リング
３３  弾性部材
３４  ピン
４１，４２，４３  ネジ
Ｔ  工具
ｄ  隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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