(57)【要約】【課題】工具マガジンの回転停止の位置決めないし位置保持が可能な位置決め機構を提供する。【解決手段】工具マガジン３０の回転軸３８は、マシニングセンタのコラム側面１６Ａの軸受け４０によって回転可能に支持され、先端は減速機４２の出力側に直結されている。コラム１６内にはモータ５０が設置され、その出力軸５４の先端のプーリ５６，減速機４２の入力軸４４のプーリ４６，ベルト５８によって、モータ５０の出力が減速機４２に伝達され、回転軸３８を駆動する。プーリ５６の端面には可動側磁石６０が設けられ、それと所定間隔で対向する位置に支持体７６で支持された固定側磁石７０が配置される。可動側磁石６０と固定側磁石７０の各対向面には、Ｓ極とＮ極が放射状に交互に配置されている。可動側磁石６０と固定側磁石７０の引き合う力がトルクを上回ると、工具マガジン３０が所定の位置で停止・保持される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の工具を収容可能な工具マガジンを回転させる回転軸に、減速機を介してモータの出力を伝達する工具マガジンの停止位置決め機構であって、
前記モータの出力軸の端部と、前記減速機の入力軸の端部が、伝達機構を介して連結されるとともに、
前記モータの出力軸の端面又は前記減速機の入力軸の端面に設けられた可動側磁石と、
該可動側磁石と所定間隔で対向する位置に、支持体によって支持された固定側磁石と、
を備えたことを特徴とする工具マガジンの停止位置決め機構。
【請求項２】
複数の工具を収容可能な工具マガジンを回転させる回転軸に、減速機を介してモータの出力を伝達する工具マガジンの停止位置決め機構であって、
前記減速機の出力軸の端部と、前記工具マガジンの回転軸の端部が、伝達機構を介して連結されるとともに、
前記減速機の出力軸の端面又は前記工具マガジンの回転軸の端面に設けられた可動側磁石と、
該可動側磁石と所定間隔で対向する位置に、支持体によって支持された固定側磁石と、
を備えたことを特徴とする工具マガジンの停止位置決め機構。
【請求項３】
前記可動側磁石は、前記固定側磁石と対向する面に磁極の一方が向くように配置され、
前記固定側磁石は、前記可動側磁石の対向面に配置された磁極と異なる磁極が、前記対向面を向くように配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の工具マガジンの停止位置決め機構。
【請求項４】
前記可動側磁石及び固定側磁石は、それぞれの対向面上に、２つの磁極が並ぶように配置されたことを特徴とする請求項１又は２記載の工具マガジンの停止位置決め機構。
【請求項５】
前記２つの磁極は、前記それぞれの対向面上に、放射状に交互に配置されたことを特徴とする請求項４記載の工具マガジンの停止位置決め機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マシニングセンタのような工作機械に装備される工具マガジン（ないしツールマガジン，あるいは、旋盤などの刃物台も含む）の回転停止位置を決めるための停止位置決め機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マシニングセンタは、被加工物に多種類の加工を施すことができる数値制御工作機械であって、多種類の工具を収容した工具マガジン（ないしツールマガジン）を回転させて、使用する工具を所定の位置に割り出し、自動工具交換装置（ＡＴＣ）によって工具マガジンに収容された工具と、主軸装置との間で工具を交換する。前記工具マガジンの位置決めには、例えば、下記特許文献１に示すように、サーボモータが利用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２００５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、サーボモータを利用すると、マガジン縦レイアウト時に偏荷重による変動負荷電流がモータに常時かかる，サーボモータに連結される減速機に高減速比が求められるため減速機が高価になる，電源を切ったときに重い工具が下がってくる，などの不都合が生じる。一方、サーボモータではなく、通常のモータを利用すると、工具マガジンに収容されている複数の工具ごとの重量に違いにより、モータを停止したときに重い工具が下がってきてしまうという不都合がある。また、工具ごとの重量のばらつきが小さかったとしても、どの工具がどの位置にきたときに停止するのかが決まらないという不都合もある。従って、工具マガジンの回転停止位置を固定するための位置決め機構があれば、サーボモータを利用しなくても工具マガジンの停止位置決めが可能となる。また、サーボモータと併用することにより、偏荷重による負荷が常時モータに掛るのを低減するとともに、装置の電源を切ったときに、重い工具が下がるのを防止することができる。
【０００５】
本発明は、以上の点に着目したもので、工具マガジンの回転の停止の位置決めが可能が工具マガジンの停止位置決め機構を提供することを、その目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、複数の工具を収容可能な工具マガジンを回転させる回転軸に、減速機を介してモータの出力を伝達する工具マガジンの停止位置決め機構であって、前記モータの出力軸の端部と、前記減速機の入力軸の端部が、伝達機構を介して連結されるとともに、前記モータの出力軸の端面又は前記減速機の入力軸の端面に設けられた可動側磁石と、該可動側磁石と所定間隔で対向する位置に、支持体によって支持された固定側磁石と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
他の発明は、複数の工具を収容可能な工具マガジンを回転させる回転軸に、減速機を介してモータの出力を伝達する工具マガジンの停止位置決め機構であって、前記減速機の出力軸の端部と、前記工具マガジンの回転軸の端部が、伝達機構を介して連結されるとともに、前記減速機の出力軸の端面又は前記工具マガジンの回転軸の端面に設けられた可動側磁石と、該可動側磁石と所定間隔で対向する位置に、支持体によって支持された固定側磁石と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
主要な形態の一つは、前記可動側磁石は、前記固定側磁石と対向する面に磁極の一方が向くように配置され、前記固定側磁石は、前記可動側磁石の対向面に配置された磁極と異なる磁極が、前記対向面を向くように配置されていることを特徴とする。あるいは、前記可動側磁石及び固定側磁石は、それぞれの対向面上に、２つの磁極が並ぶように配置されたことを特徴とする。好ましくは、前記２つの磁極は、前記それぞれの対向面上に、放射状に交互に配置されたことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数の工具を収容可能な工具マガジンの回転軸に、減速機を介してモータの出力を伝達するにあたり、
(1)モータの出力軸の端部と減速機の入力軸の端部が、伝達機構を介して連結されるとともに、モータの出力軸の端面又は減速機の入力軸の端面に可動側磁石を設け、可動側磁石と所定間隔で対向する位置に、支持体によって支持された固定側磁石を設ける，あるいは、
(2)減速機の出力軸の端部と工具マガジンの回転軸の端部が、伝達機構を介して連結されるとともに、減速機の出力軸の端面又は工具マガジンの回転軸の端面に可動側磁石を設け、可動側磁石と所定の間隔で対向する位置に、支持体によって支持された固定側磁石を設ける，
こととした。このため、複数の工具に重量の偏りがあっても、モータの駆動を停止したときに、可動側磁石と固定側磁石が、それぞれの磁極の配置に応じて引き合い、工具マガジンの回転が停止する位置を決めるとともに、その停止位置を保持することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１(A)は、本発明の実施例１の位置決め機構を備えたマシニングセンタの全体構成を示す図であり、図１(B)は変形例のマシニングセンタの全体構成を示す図である。
【図２】図２(A)は、前記図１(A)を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図，図２(B-1)及び図２(C-1)は固定側磁石の磁極配置を示す図，図２(B-2)及び図２(C-2)は可動側磁石の磁極配置を示す図，図２(B-3)及び図２(C-3)は工具マガジンに収容された工具の配置を示す図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
最初に、図１(A)及び図２を参照しながら本発明の実施例１を説明する。図１(A)は、本実施例の工具マガジン（ないしツールマガジン）の停止位置決め機構（以下「位置決め機構」とする）を備えたマシニングセンタの全体構成を示す図である。なお、本発明でいう工具マガジンには、旋盤等の刃物台も含まれるものとする。図２(A)は前記図１(A)を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図，図２(B-1)及び図２(C-1)は固定側磁石の磁極配置を示す図，図２(B-2)及び図２(C-2)は可動側磁石の磁極配置を示す図，図２(B-3)及び図２(C-3)は工具マガジンに収容された工具の配置を示す平面図である。図１(A)及び図２(A)に示すように、マシニングセンタ１０は、テーブル１２上に、図示しない被加工物を載せるパレット１４を備えており、前記テーブル１２の後方には、コラム１６及び制御装置２４が設けられている。前記コラム１６の正面側の側面１６Ａには、工具によって被加工物の加工を行う主軸装置のスピンドル１８が設けられ、該スピンドル１８の側方には、自動工具交換装置のＡＴＣアーム２０と、工具マガジン３０が設けられている。前記コラム１６の内側には、前記スピンドル１８及びＡＴＣアーム２０の回転機構が設けられている。
【００１３】
本実施例では、前記工具マガジン３０として、略円形のタレット式が利用されている。該工具マガジン３０は、略円形の回転板３２の縁部近傍に複数のツールポット３４が略等間隔で複数設けられている。該ツールポット３４は、複数の工具を着脱可能に収容するもので、これら工具３６は、前記ＡＴＣアーム２０によってスピンドル１８に装着されている工具と交換される。以上のような動作は、制御装置２４によって制御されるが、このようなマシニングセンタ１０の全体構成は公知のため、詳細な説明は省略する。
【００１４】
前記工具マガジン３０の回転板３２には、回転軸３８が接続されており、該回転軸３８は、前記コラム側面１６Ａ側に設けた軸受け４０によって回転可能に支持されている。本実施例では、図２(A)に示すように、前記回転軸３８は、前記コラム１６内に設けられた減速機４２の出力側に直に接続されている。該減速機４２の入力軸４４の先端には、プーリ４６が設けられている。また、前記コラム１６内の固定板４８の台５２上には、モータ５０が設けられている。本実施例では、前記モータ５０として、サーボモータではない通常のモータが用いられる。前記モータ５０の出力軸５４の端部にはプーリ５６が設けられており、該プーリ５６と前記減速機４２の入力軸４４のプーリ４６の間には、ベルト５８が掛けられている。すなわち、モータ５０の出力が、プーリ５６，ベルト５８，プーリ４６を利用した伝達機構により減速機４２に伝達され、更に、該減速機４２を介して工具マガジン３０の回転軸３８に伝達される。
【００１５】
ところで、前記モータ５０の出力軸５４の先端のプーリ５６の端面には、略円板状の可動側磁石６０が設けられている。該可動側磁石６０は、図２(B-2)及び(C-2)に示すように、表面側，すなわち、後述する固定側磁石７０と対向する面の表面が放射状に４分割され、Ｓ極６２とＮ極６４が交互に配置された磁極配置となっている。一方、前記固定板４８には、支持体７６によって支持された略円板状の固定側磁石７０が、前記可動側磁石６０と所定間隔で対向するように設置されている。該固定側磁石７０の表面，すなわち、前記可動側磁石６０と対向する面は、図２(B-1)及び(C-1)に示すように、放射状に４分割され、Ｓ極７２とＮ極７４が交互に配置された磁極配置となっている。なお、前記図２(B-1)及び(B-2)と、図２(C-1)及び(C-2)は、対向面を見開き状態で示している。
【００１６】
前記複数の工具３６は、それぞれ重量が異なっているため、工具マガジン３０の停止位置決め機構を何ら設けていないと、モータ５０の駆動を停止して回転板３２の回転速度が徐々に遅くなり停止に近づいたときに、一番重い工具（ここでは工具３６Ａとする）が必ず一番低い位置にきて回転が停止してしまう。しかしながら、本実施例では、前記可動側磁石６０と固定側磁石７０が、それぞれの磁極の配置に応じて引き合うため、その引き合う力がトルクよりも強くなれば、可動側磁石６０のＳ極６２と固定側磁石７０のＮ極７４が対向し、可動側磁石６０のＮ極６４と固定側磁石７０のＳ極７２が対向する位置で工具マガジン３０の回転が停止する。
【００１７】
例えば、図２(B-2)及び(B-3)に示すように、工具マガジン３０及び可動側磁石６０が矢印ＦＡに示す方向に回転しており、モータ５０の停止によってトルクが低下したときの工具３６Ａの位置が、最下点に近い場合であっても、該工具３６Ａ自身の重量によって矢印ＦＢに示すように工具３６Ａが一番低い位置まで下がるように回転が戻ることはなく、図２(C-2)に示すように、可動側磁石６０のＳ極６２とＮ極６４が、固定側磁石７０のＳ極７２とＮ極７４に対向する位置まで磁力で吸引された時点で工具マガジン３０の回転が停止する。このとき、図２(B-3)に示す工具３６Ａは、矢印ＦＣに従って回転し、図２(C-3)に示すように、最下点ではない位置で停止する。この作用は、複数の工具３６の重量のばらつきが大きくないときでも同様であり、どの工具がどの位置にきたときに停止するかを決めることができる。そして、図２(C-3)に示す状態の工具マガジン３０は、モータ５０を再度駆動させ、一定のトルク以上となると、可動側磁石６０と固定側磁石７０の吸引力を上回り、再び矢印ＦＡ方向に回転を始める。
【００１８】
このように、実施例１によれば、複数の工具３６を収容可能な工具マガジン３０の回転軸３８に、減速機４２を介してモータ５０の出力を伝達するにあたり、モータ５０の出力軸５４のプーリ５６と減速機４２の入力軸４４の端部のプーリ４６との間に掛けたベルト５８を介して伝達するとともに、モータ出力軸５４の端面に可動側磁石６０を設け、該可動側磁石６０と所定間隔で対向する位置に支持体７６によって固定側磁石７０を設ける。そして、前記可動側磁石６０と固定側磁石７０の対向面のそれぞれに、放射状に２つの磁極を交互に配置することとした。このため、複数の工具３６に重量のばらつきがあっても、重い工具３６Ａが下がった位置とならないように回転停止位置を決め、その状態を保持できる。また、複数の工具３６の重量のばらつきが少ない場合も、どの工具がどの位置に来たときに停止するかを決めることができる。
【実施例２】
【００１９】
次に、図３(A)を参照しながら本発明の実施例２を説明する。なお、上述した実施例１と同一ないし対応する構成要素には同一の符号を用いることとする。前記実施例１では、減速機４２の入力側であるモータ５０の出力軸５４の先端面に可動側磁石６０を設けることとしたが、本実施例では、減速機４２の出力側（低速側）に可動側磁石６０を設けた例である。図３(A)には、本実施例の工具マガジンの断面図が示されている。工具マガジン３０の回転軸３８は、コラム側面１６Ａ側に軸受け４０によって回転可能に支持されており、該回転軸３８の先端にはプーリ８０が設けられている。また、減速機４２の出力軸８２の先端にもプーリ８４が設けられており、これらプーリ８０，８２にはベルト８６が掛けられている。減速機４２の入力側の構成は、可動側磁石が設けられていないほかは、上述した実施例１と同様である。本実施例では、前記減速機４２の出力軸８２のプーリ８４の端面に前記可動側磁石６０が設けられている。また、前記コラム１６の上面１６Ｂには、前記可動側磁石６０と所定間隔で対向するように固定側磁石７０を支持した支持体７６が固定されている。本実施例では、減速機４２の出力側，すなわち、低速側に可動側磁石６０を配置しているため、より正確に磁力による位置決めが可能となる。他の基本的な作用・効果は上述した実施例１と同様である。
【００２０】
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例では、横型のマシニングセンタ１０を示したが、これは一例であり、縦型（立型）のマシニングセンタであっても本発明は適用可能である。
(2)前記実施例で示したマシニングセンタ１０を構成する各部の構成や駆動機構についても一例であり、同様の効果を奏する範囲であれば、公知の各種の構成及び機構が適用可能である。例えば、前記実施例１では、工具マガジン３０に収容された工具３６と、スピンドル１８に装着された工具を、ＡＴＣアーム２０で交換することとしたが、マシニングセンタ１０の構造に応じて、工具マガジン３０とＡＴＣアーム２０の間に中間アームを設けてもよい。
【００２１】
(3)前記実施例では、タレット式の工具マガジン３０を例に挙げて説明したが、図１(B)に示すチェーン式の工具マガジン１００に本発明を適用してもよい。前記工具マガジン１００は、コラム側面１６Ａに回転可能に支持されたスプロケット１０２及び１０４にチェーン１０６を掛け、該チェーン１０６に工具３６を収容するツールポット１０８を設けた構成となっている。このような構成の工具マガジン１００において、前記減速機４２の入力側又は出力側に可動側磁石６０を設け、それと対向する位置に固定側磁石７０を配置することにより、前記実施例１及び２と同様の効果が得られる。また、前記工具マガジンには、旋盤等の刃物台も含まれるため、これら刃物台に本発明を適用してもよい。
【００２２】
(4)前記実施例１で示した可動側磁石６０及び固定側磁石７０の磁極配置も一例であり、必要に応じて適宜変更してよい。例えば、図３(B)に示すように、固定側磁石６０及び可動側磁石７０のそれぞれの対向面が、Ｓ極６２とＮ極６４で２分割され、Ｓ極７２とＮ極７４で２分割されるように磁極配置することも可能である。むろん、これも一例であり、対向面を６分割や８分割して各領域に異なる磁極が交互にくるように配置してもよい。放射方向における分割数が多くなるほど、細かい角度での位置補正が可能となる。あるいは、可動側磁石６０及び固定側磁石７０の対向面のそれぞれに、異なる磁極を配置するようにしてもよい。例えば、図３(C)に示すように、可動側磁石６０の対向面をＳ極６２，固定側磁石の対向面をＮ極７４とするという具合である。この場合、工具３６の停止位置の調整はできないが、磁石同士の吸引力がトルクを上回ったときに、工具マガジン３０を停止させ、その停止位置を保持することができる。
【００２３】
(5)前記実施例１では、減速機４２の入力側において、モータ５０の出力軸５４の先端のプーリ５６に可動側磁石６０を設けることとしたが、これも一例であり、減速機４２の入力軸４４のプーリ４６に可動側磁石６０を設け、該可動側磁石６０と所定間隔で対向する位置に固定側磁石７０を配置してもよい。同様に、前記実施例２では、減速機４２の出力側において、減速機４２の出力軸８２のプーリ８４に可動側磁石６０を設けることとしたが、これも一例であり、工具マガジン３０の回転軸３８のプーリ８０に可動側磁石６０を設け、それと所定間隔で対向する位置に固定側磁石７０を配置しても同様の効果が得られる。
(6)前記実施例では、通常のモータ５０を利用した場合に、本発明を適用することとしたが、サーボモータと併用することを妨げるものではない。すなわち、本発明をサーボモータに適用することにより、電源を切った時に重い工具が下がってしまうのを防止できるという利点がある。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明によれば、複数の工具を収容可能な工具マガジンの回転軸に、減速機を介してモータの出力を伝達するにあたり、
(1)モータの出力軸の端部と減速機の入力軸の端部が、伝達機構を介して連結されるとともに、モータの出力軸の端面又は減速機の入力軸の端面に可動側磁石を設け、可動側磁石と所定間隔で対向する位置に支持体によって支持された固定側磁石を設ける，あるいは、
(2)減速機の出力軸の端部と工具マガジンの回転軸の端部が、伝達機構を介して連結されるとともに、減速機の出力軸の端面又は工具マガジンの回転軸の端面に可動側磁石を設け、可動側磁石と所定の間隔で対向する位置に、支持体によって支持された固定側磁石を設ける，
こととした。このため、前記複数の工具ごとに重量が異なっていても、モータの駆動を停止したときに、可動側磁石と固定側磁石が、それぞれの磁極の配置に応じて引き合い、工具マガジンの回転が停止する位置を決める，もしくは、停止位置を保持することができるため、マシニングセンタなどの工作機械に搭載する工具マガジンの停止位置決め機構の用途に適用できる。
【符号の説明】
【００２５】
１０：マシニングセンタ
１２：テーブル
１４：パレット
１６：コラム
１６Ａ：側面
１６Ｂ：上面
１８：スピンドル
２０：ＡＴＣアーム
２４：制御装置
３０：工具マガジン（ツールマガジン）
３２：回転板
３４：ツールポット
３６，３６Ａ：工具
３８：回転軸
４０：軸受け
４２：減速機
４４：入力軸
４６：プーリ
４８：固定板
５０：モータ
５２：台
５４：出力軸
５６：プーリ
５８：ベルト
６０：可動側磁石
６２：Ｓ極
６４：Ｎ極
７０：固定側磁石
７２：Ｓ極
７４：Ｎ極
７６：支持体
８０，８４：プーリ
８２：出力軸
８６：ベルト
１００：工具マガジン
１０２，１０４：スプロケット
１０６：チェーン
１０８：ツールポット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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