(57)【要約】【課題】複数の工具把持部の工具マガジンからの突出量を調整し、工具マガジンから突出している上端部の高さを自動交換が行い易いようにする。【解決手段】工具（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）が挿入される複数の工具挿入口（９ａ、９ｂ，９ｃ，９ｄ）と、工具の柄を利用して水平方向に位置決めする位置決め部（６５ａ、６５ｂ，６５ｃ，６５ｄ）を備え、工具のテーパー部（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ）を当接させ工具を支持する先端保持部材（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ）の位置を可変としたことを特徴とする工具マガジン。【選択図】図４
2012206209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具が挿入される複数の工具挿入口と、
前記工具挿入口の内部に設けられ前記工具の柄を水平方向に位置決めする位置決め部と、
前記工具のテーパー部を当接させ前記工具を支持する先端保持部材とを有し、
前記先端保持部材の位置を変更可能としていることを特徴とする工具マガジン。
【請求項２】
前記先端保持部材の位置決めを行う先端板と、
前記先端板を着脱可能な溝を備え、
前記先端保持部材の位置を前記先端板を前記溝に嵌め合わせることで決定することを特徴とした請求項１に記載の工具マガジン。
【請求項３】
前記先端保持部材の位置決めを行うねじ部材と、
前記ねじ部材を嵌めあわせるらせん状溝を備え、
前記先端保持部材の位置を前記ねじ部材を前記らせん状溝に嵌め合わせることで決定することを特徴とした請求項１に記載の工具マガジン。
【請求項４】
前記位置決め部と前記先端保持部材を一体に構成した移動部材を備え、
前記移動部材により、前記位置決め部と前記先端保持部材の位置を決定す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５】
取り付けられた工具を回転させる主軸と、
前記主軸に工具を取り付ける把持機構に該工具の自動交換機構を備えた加工装置において、
前記工具を保持する前記工具マガジンが、請求項１から４の何れか１項に記載の工具マガジンであることを特徴とする加工装置。
【請求項６】
前記工具の自動交換機構は、一つの前記加工対象に自動加工を行う動作中において、工具交換を行う高さが一定であることを特徴とする請求項５記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具を交換して加工を行う工具マガジン及び加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加工装置は、無人運転で効率良く加工を進めて行くことが求められ、そのための一つとして工具の自動工具交換機能が用いられている。加工開始から所望の形状へ加工する過程においては、さまざまな種類の工具が使用されるため多数の工具を収納するマガジンが求められる。
【０００３】
工具マガジンの工具を保持する技術としては特許文献１のような工具保持装置が提案されている。
【０００４】
これは、工具を保持するブロックに工具が挿入される貫通穴が設けられ、貫通穴の内側には工具テーパー部だけに接触する突起部と工具のシャンク部を押し付ける突き当て部が設けられている。また、突き当て部と対向する横方向の貫通穴から、サイドロックピンを用いて押さえつけることにより位置決めする工具保持装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１４２８３８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、特許文献１のような工具保持装置は工具の垂直方向の位置決めをテーパー部で行っているため、複数の多様な工具を用いる場合、工具の種類によって工具端の把持位置にばらつきがでる。工具の端の位置をセンサーなどで、感知し自動調整をすることも実施し得るが、機構や検出手段が必要になる。そのため自動工具交換においては、工具交換の把持位置を一定にすることにより、工具掴み動作の制御や機構を簡略化できる。
【０００７】
しかし、工具交換における工具の掴み位置を一定に定めて置くと、主軸の内部に挿入できる工具の量は定められているため、工具の全長次第で工具交換の際に工具が工具掴み動作を行う位置に工具が存在しない場合が考えられる。本発明は、所定の高さで工具の把持を行う工具交換機構を備えた加工装置において、多様な長さの工具に対応し、工具交換機構が工具の把持を行いにくい長さで工具マガジンに収納されている可能性を軽減する工具マガジン及び加工装置を提供するものである。また、本発明は、主軸や、工具交換用のアームなどの自動工具交換機構が、工具マガジンから工具を取り出し易い工具マガジン及び加工装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために工具が挿入される複数の工具挿入口と、前記工具挿入口の内部に設けられ前記工具の柄を利用して水平方向に位置決めする位置決め部と、前記工具のテーパー部を当接させ前記工具を支持する先端保持部材とを有し、前記先端保持部材の位置を可変としていることを特徴とする工具マガジンを用いる。
【発明の効果】
【０００９】
以上のような方法を用いれば、工具マガジンから工具を取り出し易い工具マガジン及び加工装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る加工装置及び工具マガジンの斜視図
【図２】本発明の実施形態に係る工具マガジンの概観図
【図３】本発明の実施形態に係る工具マガジンのカバーを取り外した正面図。
【図４】本発明の実施形態に係る工具マガジンの横断面図。
【図５】本発明の実施形態に係る工具マガジンから主軸が工具を取り出すときの拡大図。
【図６】本発明の実施形態に係る工具マガジンの第２の実施例における拡大断面図。
【図７】本発明の実施形態に係る工具マガジンの第３の実施例における拡大断面図。
【図８】本発明の実施形態に係る工具マガジンの第４の実施例における拡大断面図。
【図９】本発明の実施形態に係る工具マガジンの第５の実施例における拡大断面図。
【図１０】本発明の実施形態に係る工具マガジンの第６の実施例における拡大断面図。
【図１１】他の工具交換方法に係る加工装置の構成を示す斜視図。
【図１２】他の工具交換方法に係る加工装置の主軸が工具取り付け開始位置にあるときの斜視図。
【図１３】他の工具交換方法に係る加工装置の主軸が工具取り付け開始位置にあるときの拡大図。
【図１４】他の工具交換方法に係る加工装置の把持部が開いているときの斜視図。
【図１５】他の工具交換方法に係る加工装置の把持部が開いているときの主軸の拡大図。
【図１６】他の工具交換方法に係る加工装置に工具が取り付けられた斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜第一の実施形態＞
本発明の実施形態に係る加工装置１の斜視図を図１に示す。図１は工具１０を備えていない状態である。本実施形態における加工装置１を簡単に説明する。加工装置１は、枠体１１と、枠体１１を構成する載置面に対して垂直に設けられた１対の側壁に架橋された２本１対のＸ軸シャフト２２からなる。Ｘ軸シャフト２２は、主軸１０を加工装置１の載置面に対して水平方向に案内する。
【００１２】
Ｘ軸シャフト２２に平行な方向を本発明の実施の形態におけるＸ軸とし、加工装置１の載置面に対して水平方向で、Ｘ軸に直角な方向をＹ軸、Ｘ軸及びＹ軸に対して垂直な方向をＺ軸と呼ぶ。
【００１３】
Ｘ軸シャフト２２に平行に設けられたＸ軸駆動軸２３、によってＸ軸駆動モータ２１を駆動させ、１対のＸ軸シャフト２２及びＸ軸駆動軸２３に組みつけられたＸ軸スライダ２０が移動する。Ｘ軸スライダ２０の移動に伴いＸ軸スライダ２０に組みつけられた主軸１０は、加工装置１の載置面に対して水平方向に移動する。
【００１４】
Ｚ軸駆動モータ２５の駆動力が不図示の駆動軸及び連結部によって伝わり、主軸５０は、Ｚ軸スライダ２４に沿って、加工装置１の載置面に対して垂直方向に移動する。Ｘ軸駆動モータ２１やＺ軸駆動モータ２５は駆動力によって主軸５０と連結する部材により主軸５０を移動させる移動手段として機能する。これによって、主軸５０は三次元上２軸方向へ移動可能となっている。
【００１５】
枠体１１の底から下方に突出して床面に当接する複数本の脚部５が設けられる。載置場所において、加工装置１は、これら脚部５によって枠体１１の底部に組みつけられた加工台２と加工台２に固定された加工対象であるワーク３に対して安定した工作動作を得る。Ｘ軸スライダ２０にはＺ軸スライダ２４が組付けられＺ軸スライダ２４はＺ軸駆動モータ２５によって主軸１０を垂直方向に移動可能な状態になっている。主軸１０は１対のＸ軸シャフト２２に支えられ安定した工作動作を得る。
【００１６】
加工装置１の枠体１１内には、工具マガジン３０が組みつけられている工具マガジン３０は隔壁によって工具１０の加工によるワーク３の切粉が入り込まないようにすることが好ましい。工具１０は、交換を行い加工するため工具マガジン３０に複数備えられている。
【００１７】
図２から図４を用いて、本発明の実施形態の工具マガジンを説明する。図２は、工具マガジン３０の拡大図である。工具マガジン３０は外装カバー３５により保護されており、工具１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）が各々異なる長さ、形状の工具が工具挿入口９（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）、に挿入されている。工具１０は工具挿入口９内部で固定され工具１０の垂直方向に伸びている上端部の高さが複数の工具１０で略一致している。
【００１８】
図３は外装カバー３５を取り外した図である。図４は、工具１０を挿入した状態での工具マガジン３５の横断面図である。工具１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）が、工具マガジン３０の工具挿入口９（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）に挿入されている。工具挿入口部９では、工具１０各々の刃先の切先に至るまでに縮径しているテーパー部１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ）が円筒形の貫通口を有する先端保持部材４０（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）に当接している。工具１０の刃先が先端保持部材４０の貫通口内に挿入され、先端保持部材４０がテーパー部１５に当接することによって刃先を傷つけないように支持している。工具１０の水平方向は工具挿入口９に設けられた工具１０の柄に当接し、位置決めを行う位置決め部６５によって位置決めされている。
【００１９】
また、工具マガジン３０に設けられた複数の溝部４１には工具１０の長さに適した位置に先端板４５（４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄ）がはめ込まれ、先端保持部材４０を介して垂直方向に位置決めされている。先端板４５を溝４１から着脱可能とし、はめ込む溝４１を複数の高さで備えることで工具１０の上端部の高さを変更可能としている。工具の種類によって、工具マガジン３５の溝部４１にはめ込む先端板４５の垂直方向の位置を変更することかできる。そのため、工具１０の全長が異なっていても工具１０の把持機構５５が把持を行う上端部近辺の把持部が一定量工具マガジン３０から突出するようになっている。図３のように工具マガジン３０は正面を開放し、先端保持部材４０を備えた先端板４５を取り付けやすくなっている。また、正面が開放されていることで、どの程度先端保持部材４０を調整できるかも分かり易い。
【００２０】
図１の状態から加工プログラムにより工具１０の把持が指示されると、Ｘ軸駆動モータ２１を駆動させる。Ｘ軸スライダ２０に案内され主軸５０を移動する。主軸５０は、把持機構５５に工具１０を把持し回転させることで、加工台２に固定されたワーク３に対して加工を行うものである。加工プログラムにより工具１０の把持が指示されると、予め定められた動作で主軸５０と工具マガジン３０に挿入された工具１０の同軸が一致する。
【００２１】
次に主軸５０に設けられた把持機構５５が開き、図５に示すように主軸５０が工具マガジン３０の垂直方向の予め定められた位置へ移動し、主軸５０に工具マガジン３０の工具１０が挿入される。この時、工具１０の全長が異なっていても上端部の被把持部の突出量は一定に保たれているので、主軸５０に工具１０が挿入されないことを防止できる。
【００２２】
挿入された位置で把持機構５５を閉じ工具１０を掴み、主軸５０がプログラムで指示された加工位置に移動し工具１０の把持を完了し、加工動作を始める。このとき、主軸５０が動作し、工具マガジン３０から工具１０を把持する場合を説明したが、可動アームなどが、工具マガジン３０から工具１０を取り出し一定高さの位置に保持して主軸１０が取りに来る場合なども応用可能である。自動交換機構としては、主軸５０が担う場合と、他の簡単な工具受け渡し具が所定高さに工具上端部を保持する場合が考えられる。
特に、本発明は、主軸５０が所定高さで工具１０の上端部の把持を行うように定められて工具１０の自動交換機構が、一つの加工対象３に自動加工を行う動作中において、工具交換を行う高さが一定である場合に好適に用いることができる。
【００２３】
把持機構や駆動機構は、上記に限定されず、ラック、ピニオン機構、ねじ機構をウォームホイル機構，カム機構などに伝達して各移動体に動作をさせる公知の機構を用いることができる。把持機構としては、３爪チャック、４爪チャック、コレットチャックなど、工具をクランプ・アンクランプするチャックや把持機構であれば各種変更が可能である。油圧式や空圧式などの方式も用いることができる。
【００２４】
＜第二の実施形態＞
図６に第二の実施形態を示す。第二の実施形態は先端保持部材６０にねじ部材を用いた。図６に示すように、工具マガジン３０に雌ねじ部と溝部４１の変形例であるらせん状溝を設けて、工具の突出量をねじ部材６０の嵌合度合いに応じて工具１０のテーパー部１５を支持する高さを決定できるようにした。これによって、より高さを揃える精度を向上させることができる。
【００２５】
＜第三の実施形態＞
図７に第三の実施形態を示す。第三の実施形態は先端保持部材７０に圧入部材を用いた。図７に示すように、溝を設けることなく必要な工具１０のテーパー部１５を支持する高さに圧入部材を圧入することで、工具の突出量を決定できるようにした。
【００２６】
＜第四の実施形態＞
図８に第四の実施形態を示す。第四の実施形態は先端保持部材７５に吸着盤を有する先端部材を用いた、図８に示すように、溝を設けることなく工具１０のテーパー部１５を支持する高さに吸着盤である先端保持部材７５を吸着させることで、工具１０の突出量決を定できるようにした。また吸着盤であるため、取り付け位置の変更が行い易い。
【００２７】
＜第五の実施形態＞
図９に第五の実施形態を示す。第五の実施形態は、先端保持部材８０として、先端保持部と位置決め部６５を一体に形成した移動部材９０を備える。移動部材９０は一対の掴み部８１ａ、８１ｂを工具挿入口方向に掴むことで、工具１０のテーパー部１５を支持する先端保持部材８０に設けられた複数の段部８２ａ、８２ｂが工具マガジン３０の段部から取り外され、上下に動かして段部８２ａ、８２ｂ，を嵌め合わすことで垂直方向の位置決めを行うことができる。
【００２８】
＜第六の実施形態＞
図１０に第六の実施形態を示す。第六の実施形態は先端保持部材８５に中空円筒形状の支持部材８６を下方に設け、伸縮支持部材８６を上下動させる先端駆動モータ８７を備える。支持部材８６を可動させることで、工具１０のテーパー部１５を支持する先端保持部材８５を自由に位置決めできる。また、モータ８７は加工装置の制御部によって動作させることもできる。図１０に示すように、溝を設けることなく伸縮支持部材８６をモータ８７で必要な高さに先端保持部材８５を上昇させることで、工具の突出量を決定できるようにした。
モータ８７は、加工装置１の制御装置から使用する工具に合わせて高さを設定することも可能である。
【００２９】
＜他の実施形態＞
本発明は、第二の実施形態や第六の実施形態を組み合わせて、モータでねじを回して、先端位置を決めるなど各種変形が可能である。また、工具マガジン３０の複数の工具に対応して、これら実施形態を複数の工具挿入口９内で各々異なる形式を組み合わせて、垂直方向高さ合わせを行っても良い。また、工具マガジン３０に横から取り付けるような形式の場合は、図３に示すように、工具マガジン３０は先端保持部材を取り付ける側面が少なくとも一面が開放されていると支持部材の着脱が行い易い。
【００３０】
＜他の工具交換方法に係る実施形態＞
図１１は、本発明の他の工具交換方法に係る実施形態の加工装置概略構成を示す斜視図である。また、図１２は、他の工具交換形態における実施形態に係る加工装置が工具取り付け開始位置にあるときの斜視図である。
【００３１】
図１１に示すように、本実施形態における加工装置１Ａは、加工台１１１を固定する固定台１１２と、この固定台１１２の両端部に垂直に立設された一対の支持体（側壁）１１３ａ，１１３ｂと、これら対向する各枠体１１３ａ，１１３ｂを上部側で連結する２本のＸ軸シャフト１１４とを備えている。ここで、Ｘ軸方向は、Ｘ軸シャフト１１４の軸方向である。
【００３２】
また、加工装置１Ａは、Ｘ軸シャフト１１４に沿って移動可能に設けられた可動スライダ１２０を有する。具体的には、可動スライダ１２０は、支持体１１３ｂの一方に設けられたＸ軸駆動モータ１３０からの動力を受けて、Ｘ軸シャフト１１４に沿ってスライド移動可能に設けられている。例えば、本実施形態では、一対のＸ軸シャフト１１４の間には、支持体１１３ａ，１１３ｂを繋ぐようにボールねじ等からなるＸ軸駆動案内軸１３１が設けられている。このＸ軸駆動案内軸１３１は、一対のＸ軸シャフト１１４と平行に設けられている。そして、Ｘ軸駆動モータ１３０は、このＸ軸駆動案内軸１３１の一端部（支持体１１３ｂ側の端部）に連結され、Ｘ軸駆動案内軸１３１を回転させる。これにより、本実施形態では、回転するＸ軸駆動案内軸１３１に螺合された可動スライダ１２０が一対のＸ軸シャフト１１４に沿ってスライド移動できる。
【００３３】
このような可動スライダ１２０は、加工台１１１に装着される加工対象物Ａを加工する工具Ｔが着脱可能な主軸１４０を保持している。この主軸１４０は、加工台１１１に対向する側の先端部１４１で工具Ｔを着脱自在に把持する。なお、図１１では、主軸１４０に工具Ｔを装着していない状態を図示している。
【００３４】
また、主軸１４０は、加工台１１１に接近又は退避する方向（鉛直方向であるＺ軸方向）に単独で移動可能に保持されている。詳細には、Ｚ軸駆動モータ１５０が可動スライダ１２０の鉛直方向上部側の端部に設けられている。そして、このＺ軸駆動モータ１５０の駆動力は、不図示の駆動軸及び連結部によって主軸１４０に伝達され、これによって、主軸１４０は、Ｚ軸方向に単独で移動できる。なお、主軸１４０は、可動スライダ１２０を介して一対のＸ軸シャフト１２２に支えられているため、安定した工作動作を実現し得る。
【００３５】
一方、上述した主軸１４０に対向する加工台１１１は、加工台１１１の下部に設けられた不図示の加工台駆動手段（Ｙ軸駆動モータ）上に設けられている。すなわち、加工台１１１は、上面側に加工対象物Ａが取り付けられた状態で、不図示の加工台駆動手段により、主軸１４０の移動方向と交差するＹ軸方向に移動可能に設けられている。ここで、Ｙ軸方向とは、Ｘ軸シャフト１１４と直交する水平方向である。
【００３６】
そして、上述した構成の加工装置１Ａにおいては、可動スライダ１２０自体がＸ軸シャフト１１４に沿って主軸１４０と一体的にＸ軸方向に移動可能である。また、主軸１４０は、Ｚ軸駆動モータ１５０によって単独でＺ軸方向に移動可能である。さらに、加工台１１１は、可動スライダ１２０及び主軸１４０とは別に、独立してＹ軸方向に移動可能である。
【００３７】
したがって、本実施形態の加工装置１Ａは、主軸１４０を備えた可動スライダ１２０及びその移動機構（Ｘ軸駆動モータ１３０及びＺ軸駆動モータ１５０）を含む加工手段側でのＸＺ方向への移動と、加工台１１１側でのＹ軸方向への移動とを相対的に制御できる三次元加工装置となる。つまり、Ｘ軸駆動モータ１３０やＺ軸駆動モータ１５０は、加工台１１１に対して主軸１４０を移動させる主軸移動手段として機能する。一方、Ｙ軸駆動モータ１３０は、主軸１４０に対して加工台１１１を移動させる加工台移動手段として機能する。なお、加工手段側と加工台１１１とでＸＹＺ軸の移動方向の組み合わせは、上述したものに特に限定されず、例えば、加工台１１１をＺ軸方向、あるいはＸ軸方向に移動させ、これに対応させて加工手段側を所定の方向に移動させるようにしてもよい。以下の説明では、図１に示すＸ軸シャフト１１４の軸方向（Ｘ軸シャフト１１４に平行な方向）をＸ軸とし、加工装置１Ａの載置面に対して水平方向でＸ軸に直角な（直交する）方向をＹ軸、Ｘ軸及びＹ軸に対して垂直な方向（鉛直方向）をＺ軸と呼ぶ。
【００３８】
なお、上述した構成の加工装置１Ａの各支持体１１３ａ、１１３ｂの下端部には、装置安定化のために、床面（装置設置面）に接地する複数の脚部１１３ｃが装置の四隅に対応して設けられる。これにより、加工装置１Ａは、加工対象物Ａを加工している状態であっても、各脚部１３ｃによって装置全体が安定した状態で加工動作を実現し得る。
【００３９】
ここで、上述した本実施形態の加工装置１Ａは、主軸１４０に対する工具Ｔの取り付けが自動化されている。以下、図１１〜図１３を参照して、本実施形態の加工装置１Ａにおける工具取り付け構造について説明する。なお、図１３は、本実施に係る加工装置の工具交換の要部拡大図を示す（図１３（ａ）は主軸の先端部を示し、図１３（ｂ）は主軸のＡ−Ａ断面図を示す）。
【００４０】
具体的には、図１１、図１２、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、主軸１４０の先端部１４１には、工具Ｔを着脱自在に把持する把持部１４２が設けられている。この把持部１４２には、工具Ｔを把持するための開口部を開閉するための開閉レバー１４３が連結されている。すなわち、把持部１４２は、開閉レバー１４３の動作に連動して、工具Ｔが装着される開口部を開状態又は閉状態に変形させる。一方、主軸１４０の移動経路（又はその近傍）、すなわち、主軸１４０の可動範囲又はその近傍には、開閉部となる開閉レバー４３を衝突させるための被衝突部材１６０が配置されている（図１及び図２参照）。例えば、本実施形態では、この被衝突部材１６０は、主軸１４０に対向する側の支持体１１３ｂの内側面に固定されている。
【００４１】
そして、図１１に示すように、被衝突部材１６０には、開閉レバー１４３が挿入されて主軸１４０の移動に伴って摺動するカム溝１６１が設けられている。具体的には、被衝突部材１６０には、主軸１４０に対向する端面にカム溝１６１が設けられている。このカム溝６１は、例えば、本実施形態では湾曲した長穴形状に設けたが、これに限定されず、開閉レバー１４３の移動経路に合わせて螺旋形状等、適宜整合させればよい。一方、主軸１４０は、図１３（ｂ）に示すように、その軸中心周りに円筒部１４０ａを有し、その円筒部１４０ａの内方には開閉レバー１４３の胴体部１４３ａが回動可能に保持されている。また、開閉レバー１４３の胴体部１４３ａからは、主軸１４０の円筒部１４０ａに設けられたスリット１４０ｂからレバー部１４３ｂが突設されている。
【００４２】
そして、このような構成の開閉レバー１４３は、主軸１４０と一体的に設けられている。つまり、開閉レバー１４３は、主軸１４０と共に一体的に移動する際、主軸１４０の移動経路内において、レバー部１４３ｂが被衝突部材１６０のカム溝１６１に挿入され、その状態で当該カム溝１６１に沿って摺動される。例えば、本実施形態では、図１４に示すように、開閉レバー１４３は、カム溝１６１に沿った摺動により、主軸１４０の円筒部１４０ａ内で回動する。これにより、把持部１４２の開口部は、開閉レバー１４２の動作に連動して開状態又は閉状態に変形する。詳細には、本実施形態では、把持部１４２の開口部は、回動する開閉レバー１４２の一部で開口が小さく塞がれるようにした。このため、このような把持部１４２の開閉動作にあわせて工具Ｔを把持部１４２の開口部に挿入することで、把持部１４２と開閉レバー１４３との間で工具Ｔを挟んで、主軸１４０への工具Ｔの取り付けを自動で行うことができる。
【００４３】
なお、本発明において開閉レバー１４３を被衝突部材１６０に衝突させるとは、開閉レバー１４３を被衝突部材１６０に接触させることで開閉レバー１４３に衝撃等の動力を与え、その動力によって開閉レバー１４３自体を動作させることを意味する。また、開閉レバー１４３を動作させるとは、主軸１４０の開口部（工具を保持する部分）の開閉動作をさせるために必要な間接動作をいう。この間接動作においては、本実施形態で示したように、開閉レバー１４３をカム溝１６１に摺動させ、主軸１４０の軸中心周りに回転させる以外にも各種の構成を適用可能である。
【００４４】
すなわち、加工装置の主軸が加工台の移動機構（ＸＹＺ方向の少なくともいずれか一つの移動機構）を用いて、主軸にある開閉部と被衝突部材とを相互に作用させて、主軸による工具の着脱を行うようにすればよい。
【００４５】
開閉部と被衝突部材とを相互作用させるためには、開閉部の把持部の開閉構造に合わせて、被衝突部材の構成を適宜変形させればよい。
【００４６】
例えば、主軸１４０の移動方向として本実施形態では、ＸＺ軸方向を示したが、移動手段の構成によっては、主軸１４０の移動可能な方向として、ＸＹＺ軸方向の三次元方向とすることもできる。主軸の移動方向として、ＸＹＺ軸方向の複数もしくは少なくとも一方向の移動を行い、開閉部を被衝突部材に衝突させ、把持部を開状態または閉状態に変化させればよい。また、被衝突部材を移動可能な構成とすることもできる。例えば、被衝突部材をＸ軸方向に移動させることによって、カム溝から開閉部を出し入れするように構成することもできる。この場合、主軸に対して、被衝突部材を移動させて、カム溝に開閉部が挿入された後に、開閉部により把持部を開閉させるように主軸をＺ軸方向へ移動させればよい。
【００４７】
また、被衝突部材の開閉部を摺動する構成として、カム溝に限らず被衝突部材を棒状とすることもできる。開閉部を案内するスリットも各種変形可能であり主軸に主軸方向に形成されたスリットに被衝突部材の棒状部を嵌合させ主軸の移動に伴って、開閉部を押し上げ、押し下げする構造など各種の構成を適用可能である。例えば、開閉部を押し上げるには、開閉部の下側のスリットに被衝突部材を挿入して、主軸をＺ軸方向下方に移動させればよく、開閉部を押し下げるには、開閉部の上側のスリットに被衝突部材を挿入して、主軸をＺ軸方向上方に移動させればよい。
【００４８】
ここで、このような主軸１４０の把持部１４２に対して、工具Ｔを自動的に供給するための機構について詳細に説明する。
【００４９】
詳細には、上述した本実施形態の加工装置１Ａは、図１２に示すように、主軸４０に装着させるための複数の工具Ｔを収容する工具マガジン１７０と、工具を保持するアーム１７１と、このアーム１７１を鉛直方向（Ｚ軸方向）に昇降させる昇降装置１７２とが加工台１１１の外側であって、且つ被衝突部材１６０の鉛直方向下方側に配置されている。
【００５０】
アーム１７１の駆動手段となる昇降装置１７２は、アーム１７１を水平方向にも旋回可能に保持している。すなわち、アーム１７１は、主軸１４０への工具Ｔの取り付け位置と、工具マガジン１７０で工具Ｔを掴む位置との間を相互に移動できるようになっている。
【００５１】
また、このようなアーム１７１は、図示しない工具固定板ばねが組付けられ、この工具固定板ばねの弾性変形を利用して工具Ｔを保持できる状態としている。すなわち、アーム１７１は、工具マガジン１７０に収納された工具Ｔを保持することができる工具保持手段として機能する。昇降装置１７２は、アーム１７１で保持した工具Ｔの工具移動手段として機能する。
【００５２】
なお、これら工具マガジン１７０、アーム１７１、昇降装置１７２等の工具供給機構の周囲には、加工作業に伴って発生する切粉が舞い散る領域を仕切る隔壁（カバー）を設け、工具Ｔの加工による加工対象物Ａの切粉による悪影響を排除するのが好ましい。
【００５３】
次に、本実施形態における加工装置１への工具の取り付け方法及びその際の動作について説明する。
【００５４】
まず、図１１の状態から工具取付プログラムの実行により、加工装置１Ａに対して工具Ｔの取り付けが指示されると、加工装置１Ａ（実際には加工装置の制御部）は、Ｘ軸駆動モータ１３０の駆動により可動スライダ１２０をＸ軸方向、すなわち、支持体１１３ｂ側に移動させる。これにより、主軸１４０は、可動スライダ１２０と共に被衝突部材１６０に向かって移動する。そして、主軸１４０は、所定の工具取付開始位置（具体的には被衝突部材１６０が設置された位置）に移動する。ここでいう工具取付開始位置とは、主軸１４０の開閉レバー１４３（レバー部１４３ｂ）が被衝突部材１６０のカム溝１６１に挿入された位置のことをいう。ここでは、カム溝１６１の上端部に開閉レバー１４３のレバー部１４３ｂを挿入した位置を工具取付開始位置としている。
【００５５】
次に、加工装置１Ａは、Ｚ軸駆動モータ１５０を駆動して主軸１４０の位置をＺ軸方向、すなわち、加工台１１側に向けて降下させる。このとき、主軸１４０の開閉レバー１４３は、上述したようにカム溝６１に挿入されているので、主軸１４０の降下移動に伴って、カム溝６１の内部に沿って摺動、本実施形態では主軸１４０の中心軸周りに約９０度回動する。このときの状態を図１５に示す。これにより、開閉レバー１４３の回動に連動して主軸１４０の把持部１４２（開口部）が全開し、主軸１４０の先端部側から工具Ｔが挿入できる状態になる。
【００５６】
続いて、加工装置１Ａは、主軸１１０が降下すると、その位置でアーム１７１に保持された工具Ｔが把持部１４２内に挿入される。このときの状態を図１４（ａ）に示す。
【００５７】
次に、加工装置１Ａは、主軸１４０をＺ軸方向に工具取付開始位置まで上昇させる。この際、工具Ｔを保持したアーム１７１を昇降装置１７２によって主軸１４０の移動方向に追従させる。そして、主軸４０を工具取付開始位置まで上昇させ、主軸１４０の開閉レバー１４３を回動させることにより、主軸１４０の把持部１４２と開閉レバー１４３とで工具Ｔを挟み、把持部１４２を閉状態として工具Ｔを主軸１４０に取り付ける。この状態を図１４（ｂ）及び図１６に示す。なお、その後は、アーム１７１での工具Ｔの保持状態を解除（開放）し、昇降装置１３３を上昇前の規定位置へ下降させる。これにより、工具Ｔの取り付けが完了する。なお、工具Ｔの把持部１４２を移動させる機構としては、公知の様々な機構を組み合わせて用いることができる。
【００５８】
一方、主軸１４０から工具Ｔを取り外す場合には、工具Ｔを備えた主軸１１０を工具取付開始位置に移動させ、開閉レバー１４３を衝突部材１６０のカム溝１６１の下端部に挿入させる。次に、昇降装置１７２を上昇させアーム１７１で工具Ｔを把持する。その状態から、主軸１４０を下降させるのと連動（または同期）、すなわち、追従させて昇降装置１７２も下降させる。これにより、開閉レバー１４３は、被衝突部材１６０のカム溝１６１に沿って摺動し、把持部１４２での工具把持状態を開放する。これにより、アーム１７１のみが工具Ｔを保持した状態になる。なお、この状態から、主軸１４０を上昇させる、もしくは昇降装置１７２を下降させて主軸１４０から工具Ｔを取り外す。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態の加工装置１Ａは、加工対象物Ａを加工する工具Ｔを把持する把持部１４２及び当該把持部１４２を開閉する開閉レバー１４３を有する主軸１１４０と、主軸１４０を移動させる可動スライダ１２０等の移動手段と、主軸１４０の移動経路（又はその近傍）に設けられて主軸１４０の移動に伴って開閉レバー１４３を衝突させる被衝突部材６０とを備えるようにした。そして、本実施形態では、開閉レバー１４３を被衝突部材１６０に衝突（具体的にはカム溝１６１に摺動）させることで、把持部１４２を開状態又は閉状態に切り替えられるようにした。これにより、比較的簡単な構成で工具Ｔの取替え等が可能であり、生産性を向上することができ、低コスト化を図ることができる。特に、主軸１４０の先端部への工具Ｔの供給についても自動化したことで、工具Ｔを保持する主軸１４０の構造を簡略化することができる。
【００６０】
また、本実施形態において、工具移動手段として昇降装置１７２と工具保持手段としてアーム１７１を用いたが、主軸に対して工具の供給を行う構成であれば各種の構成を適用可能である。例えば、工具交換取り付け位置に工具マガジンを配置し、工具マガジンの工具保持部下方に貫通口を設けて、保持部に保持された工具先端下方から昇降動作を行う押し上げピンを工具先端に押し当て、工具を移動させる構成としてもよい。これらの実施形態及び、変形例により所定の高さに配置された工具から自動交換を行う加工装置において、本発明の工具マガジンを用いることができる。このように、工具の供給高さを変更可能とし高さを調整可能としたことで、工具交換を円滑に行うことができる。
【符号の説明】
【００６１】
１  加工装置
２  加工台
３  加工対象
５  脚部
９  挿入口
１０  工具
１１  枠体
２０  Ｘ軸スライダ
２１  Ｘ軸駆動モータ
２２  Ｘ軸シャフト
２３  Ｘ軸駆動軸
２４  Ｚ軸スライダ
３０  工具マガジン
４１  溝部
４０  先端保持部材
４５  先端板
５０  主軸
５５  把持機構
６０  先端保持部材
６５  位置決め部
７０  先端保持部材
７５  先端保持部材
８０  先端保持部材
８５  先端保持部材
８７  モータ
９０  移動部材
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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