(57)【要約】【課題】クランプ装置のオーバーハング量の増大を抑えつつ、多数の工具を保持し得る工具交換装置を提供すること。【解決手段】工作機械１の工具交換装置５０は、鉛直方向に延びる中心軸Ｃを有し、該中心軸Ｃ回りに回転可能な円板状のマガジン本体５３と、マガジン本体５３の外周部において周方向に配設され、工具Ｔが着脱可能に構成された多数のチャック５４とを有する工具マガジン５２を備えている。チャック５４は、工具Ｔの着脱方向Ｍがマガジン本体５３の径方向Ｒに対して所定角度θだけ傾いている。【選択図】図２
2013208668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に延びる中心軸を有し、該中心軸回りに回転可能な円板状のマガジン本体と、前記マガジン本体の外周部において周方向に配設され、工具が着脱可能に構成された多数の工具保持部とを有する工具マガジンを備え、スピンドルとの間で工具の受け渡しを行う工作機械の工具交換装置であって、
前記工具保持部は、工具の着脱方向が、前記マガジン本体の径方向に対して所定角度だけ傾いている
ことを特徴とする工作機械の工具交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の工具交換装置に関し、特に小型化対策に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、多数の工具を保持してクランプ装置との間で工具を交換する工作機械の工具交換装置（ツールチェンジャー）が知られており、例えば特許文献１に開示されている。この工具交換装置は、鉛直方向に延びる中心軸を有する略円板状の工具マガジンを有しており、この工具マガジンの外周部に配設された多数のチャックに工具が保持されている。図４に示すように、この種の工具交換装置５００では、テーブル２７０に取り付けられたクランプ装置４００が工具マガジン５２０の中心軸Ｃへ向かって水平方向に移動する。そして、クランプ装置４００の主軸（スピンドル）と、工具マガジン５２０において交換位置にあるチャック５３０との間で、工具Ｔが受け渡しされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１０５１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した特許文献１のような工具交換装置では、工具マガジンで保持する工具の本数を増やす場合、工具マガジンの外周を大きくする必要がある。しかしながら、単に工具マガジンの外周を大きくするだけでは、工具マガジンが奥側のコラム等と接触してしまうため、工具マガジンを手前側へ移動させる必要がある。そうすると、工具マガジンの中心軸が移動した分だけクランプ装置も手前側に移動させる必要があり、その結果、例えばコラムに対するクランプ装置のオーバーハング量が大きくなり、クランプ装置を支持する部材の剛性不足を招いてしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、クランプ装置のオーバーハング量の増大を抑えつつ、できるだけ多数の工具を保持し得る工作機械の工具交換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述した目的を達成するために、工具マガジンにおいて工具保持部をオフセットして配置するようにした。
【０００７】
具体的に、本発明は、鉛直方向に延びる中心軸を有し、該中心軸回りに回転可能な円板状のマガジン本体と、前記マガジン本体の外周部において周方向に配設され、工具が着脱可能に構成された多数の工具保持部とを有する工具マガジンを備え、スピンドルとの間で工具の受け渡しを行う工作機械の工具交換装置を対象としている。そして、本発明に係る前記工具保持部は、工具の着脱方向が、前記マガジン本体の径方向に対して所定角度だけ傾いているものである。
【０００８】
上記の構成では、例えば図２に示すように、工具保持部（チャック５４）における工具Ｔの着脱方向Ｍがマガジン本体５３の径方向Ｒに対して所定角度θだけ傾くように工具保持部が構成されているため、工具マガジン５２においてコラム１２にできるだけ近い位置で工具Ｔの受け渡しを行うことが可能である（図２に示す交換位置）。つまり、本発明の構成によれば、スピンドル４１をマガジン本体５３の中心軸Ｃへ向かって移動させるような機器配置ではなく、マガジン本体５３におけるコラム１２に近い側の外周部へ向かって（即ち、円板状であるマガジン本体５３の接線方向乃至それに近い方向に）スピンドル４１を移動させるような機器配置を採ることができる。これにより、図３に示すように、工具マガジン５２において保持する工具Ｔの本数を増やすためにマガジン本体５３の外周を大きくしても、工具マガジン５２は手前側（コラム１２から遠ざかる方向）へは大きくなるがコラム１２側には殆ど大きくならない。よって、工具マガジン５２とコラム１２等との接触を回避することが可能である。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、本発明によれば、工具保持部における工具の着脱方向をマガジン本体の径方向に対して所定角度だけ傾けるようにしたため、工具マガジンがコラム等と接触することなく、工具マガジンの外径を大きくすることが可能である。そのため、スピンドルのオーバーハング量（例えば、図２および図３に示す距離Ｌ）を増大させることなく、工具マガジンにおいて保持する工具の本数を増加させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の工具交換装置を備える工作機械の構成を示す正面図である。
【図２】実施形態の工具交換装置を備える工作機械の構成を示す平面図である。
【図３】実施形態の工具交換装置を備える工作機械の構成を示す平面図である。
【図４】従来の工具交換装置の構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００１２】
図１および図２に示すように、本実施形態は、本発明に係る工具交換装置５０（ツールチェンジャー）を備えた工作機械１である。この工作機械１は、例えばＮＣ工作機械である。なお、以下の説明において、「前」および「後」はそれぞれ図２における「下側」および「上側」を意味する。
【００１３】
工作機械１は、ベッド１１と、このベッド１１の後方側で立設するコラム１２とを備えている。
【００１４】
コラム１２の前面には、一対のＺ軸リニアガイド２２が取り付けられている。Ｚ軸リニアガイド２２は、Ｚ軸テーブル２３の後面側に係合して、このＺ軸テーブル２３をＺ軸方向（鉛直方向、上下方向）に往復移動可能に案内する部材である。一対のＺ軸リニアガイド２２は、それぞれＺ軸方向に延びると共に、Ｘ軸方向に間隔を空けて並設されている。一対のＺ軸リニアガイド２２の間には、サーボモータ２１の駆動軸２０がＺ軸方向に延びるように配設されており、Ｚ軸テーブル２３の後面側において駆動軸２０とＺ軸テーブル２３とは互いに係合している。これによって、サーボモータ２１が正転、逆転駆動することに伴い、Ｚ軸テーブル２３はＺ軸方向に往復移動するようになっている。
【００１５】
Ｚ軸テーブル２３の前面には、一対のＸ軸リニアガイド２６が取り付けられている。Ｘ軸リニアガイド２６は、Ｘ軸テーブル２７の後面側に係合して、このＸ軸テーブル２７をＸ軸方向（水平方向）に往復移動可能に案内する部材である。一対のＸ軸リニアガイド２６は、それぞれＸ軸方向に延びると共に、Ｚ軸方向に間隔を空けて並設されている。一対のＸ軸リニアガイド２６の間には、サーボモータ２５の駆動軸２４がＸ軸方向に延びるように配設されており、Ｘ軸テーブル２７の後面側において駆動軸２４とＸ軸テーブル２７とは互いに係合している。これによって、サーボモータ２５が正転、逆転駆動することに伴い、Ｘ軸テーブル２７はＸ軸方向に往復移動するようになっている。
【００１６】
Ｘ軸テーブル２７の前面には、クランプ装置４０が固定されている。クランプ装置４０のスピンドル４１（主軸）はＺ軸方向に延びるように配設されており、その下端にはドリル等の工具Ｔが着脱可能に取り付けられている。上述したように、Ｚ軸テーブル２３がＺ軸方向に往復移動可能であると共に、Ｘ軸テーブル２７がＸ軸方向に往復移動可能であることから、クランプ装置４０は、サーボモータ２１，２５の正転駆動および逆転駆動に伴い、Ｘ軸方向およびＺ軸方向のそれぞれの方向について往復移動をすることが可能である。
【００１７】
ベッド１１の上面には、一対のＹ軸リニアガイド３２が取り付けられている。Ｙ軸リニアガイド３２は、Ｙ軸テーブル３１の下面側に係合して、このＹ軸テーブル３１をＹ軸方向（奥行き方向）に往復移動可能に案内する部材である。一対のＹ軸リニアガイド３２は、それぞれＹ軸方向に延びると共に、Ｘ軸方向に間隔を空けて並設されている。一対のＹ軸リニアガイド３２の間には、図示しないが、サーボモータの駆動軸が、Ｙ軸方向に延びるように配設されており、Ｙ軸テーブル３１の下面側と係合している。これによって、サーボモータが正転、逆転駆動することに伴い、Ｙ軸テーブル３１はＹ軸方向に往復移動するようになっている。Ｙ軸テーブル３１は、その上面にワークＷが載置されるワーク用テーブルである。
【００１８】
工具交換装置５０は、Ｚ軸テーブル２３よりも前方側の右側（正面から視て右側）の位置であって所定の高さに配置されている。なお、図示しないが、工具交換装置５０は架台を介してベッド１１やコラム１２等に固定支持されている。
【００１９】
工具交換装置５０は、モータ５１と工具マガジン５２を備えている。工具マガジン５２は、マガジン本体５３を有している。マガジン本体５３は、円板状に形成され、その中心軸ＣがＺ軸方向（鉛直方向）に延びるように配設されている。マガジン本体５３には、モータ５１の駆動軸が連結されている。そして、マガジン本体５３の外周部には、その周方向に多数（例えば、本実施形態では図２に示すように８個）のチャック５４が等間隔で配列されている（取り付けられている）。各チャック５４は、略Ｕ字状に形成されており、その開口側がマガジン本体５３の外方へ向くように取り付けられている。各チャック５４は、クランプ装置４０のスピンドル４１に装着する工具Ｔを着脱可能に把持（保持）する工具保持部を構成している。
【００２０】
工具マガジン５２は、モータ５１の駆動によって、図２に示すように上方から視て左回りに回転するように構成されている。具体的に、モータ５１は、多数のチャック５４のうち所定のチャック５４が工具の交換位置（図２参照）へ移動するように工具マガジン５２を回転させる、工具の割り出し用モータである。この交換位置にて、クランプ装置４０のスピンドル４１と工具マガジン５２のチャック５４との間で、工具Ｔの受け渡しが行われる。
【００２１】
そして、各チャック５４は、図２に示すように、工具Ｔの着脱方向Ｍがマガジン本体５３の径方向Ｒに対して所定角度θだけ傾くように取り付けられている。具体的に、本実施形態では、各チャック５４において工具Ｔの着脱方向Ｍは工具マガジン５２の回転方向（左回り）に傾いている。そして、工具マガジン５２は、交換位置にあるチャック５４の着脱方向Ｍと、クランプ装置４０（スピンドル４１）の移動方向とが一致するように、配置されている。つまり、Ｘ軸テーブル２７によってクランプ装置４０（スピンドル４１）が工具の交換位置まで移動して（図２に二点鎖線で示す状態）、クランプ装置４０の工具Ｔが空のチャック５４へ装着（把持）され、または、チャック５４から工具Ｔが離脱してクランプ装置４０へ装着される。
【００２２】
本実施形態の工具交換装置５０では、チャック５４における工具Ｔの着脱方向Ｍがマガジン本体５３の径方向Ｒに対して所定角度θだけ傾くようにチャック５４を取り付けることで、工具マガジン５２において工具Ｔの交換位置をコラム１２にできるだけ近い位置に配置することができる。つまり、本実施形態の構成によれば、クランプ装置４０をマガジン本体５３の中心軸Ｃへ向かって移動させるような機器配置（クランプ装置４０と工具交換装置５０の配置関係）ではなく、マガジン本体５３におけるコラム１２に近い側の外周部へ向かってクランプ装置４０を移動させるような機器配置を採ることができる。さらに言い換えれば、本実施形態によれば、円板状であるマガジン本体５３の接線方向乃至それに近い方向にクランプ装置４０を移動させ得る。
【００２３】
これにより、図３に示すように、工具マガジン５２において保持する工具Ｔの本数を増やすためにマガジン本体５３の外周を大きくしたとしても、工具マガジン５２は前方側（コラム１２から遠ざかる方向）へは大きくなるがコラム１２側へは殆ど大きくならない。そのため、工具マガジン５２が、その後方に位置するＺ軸テーブル２３やＸ軸リニアガイド２６と接触するのを防止することができる。つまり、工具マガジン５２がＸ軸リニアガイド２６等と接触することなく、工具マガジン５２の外径を大きくすることが可能である。これにより、Ｚ軸テーブル２３等を後方へずらす必要がないため、クランプ装置４０のオーバーハング量（図２および図３に示す距離Ｌ）を増大させることなく、工具マガジン５２において保持する工具Ｔの本数を増加させることが可能となる。クランプ装置４０のオーバーハング量の増大を防止できることから、クランプ装置４０を直接的または間接的に支持するＸ軸リニアガイド２６や駆動軸２４等の強度を高める必要がなくなり、それによって装置の大型化を防止することが可能である。そして、このような部材の強度不足を考慮しなくてもよいため、工具マガジン５２の設計の自由度が高まる。
【００２４】
なお、図３に示す角度θ１のように、工具マガジン５２において工具Ｔの本数が増えると、径方向Ｒに対する着脱方向Ｍの傾き角度は、隣り合うチャック５４同士が接触しないようにするために、小さくなる傾向にある。
【００２５】
また、上記実施形態では、クランプ装置４０が工具マガジン５２の交換位置まで移動して工具Ｔの受け渡しを行うようにしたが、工具マガジン５２（工具交換装置５０）がクランプ装置４０へ向かって移動する構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
以上説明したように、本発明は、工作機械において、多数の工具を保持してクランプ装置との間で工具の受け渡しを行う工具交換装置について有用である。
【符号の説明】
【００２７】
１        工作機械
４０      クランプ装置
５０      工具交換装置（ツールチェンジャー）
５２      工具マガジン
５３      マガジン本体
５４      チャック（工具保持部）
Ｃ        中心軸
Ｒ        マガジン本体の径方向
Ｍ        着脱方向
【図１】
2013208668.tif 000003
【図２】
2013208668.tif 000004
【図３】
2013208668.tif 000005
【図４】
2013208668.tif 000006