(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の工具をマトリックス状に保持する保持部を有する保持部材を有し、この保持部材の背部側で左右方向、上下方向および左右−上下平面と直交する前後方向にハンド機構を位置決め可能な形式の工具マガジンにおいて、
前記保持部材は可動保持プレートおよび固定保持プレートを有し、
前記可動保持プレートは前記工具マガジンの正面側の一部に画定され前記ハンド機構に保持された工具が侵入し得る取外および装填領域から前記工具マガジンの正面側の前記ハンド機構に保持された工具の侵入領域の外部への移動が可能であり、
前記取外および装填領域内の前記保持部材を前記工具マガジンの正面側の前記ハンド機構に保持された工具を侵入領域の外部へ移動させるプレート移動機構を備え、
前記固定保持プレートおよび前記可動保持プレートにそれぞれ設けられた前記保持部が、左右方向の一端が開口するＵ字状溝であり、
前記取外および装填領域内における前記可動保持プレートを、前記プレート移動機構により上下方向に延びる軸線の周りで旋回可能に設けたことを特徴とするマトリックス式工具マガジンにおける工具取出および装着装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記可動保持プレートのＵ字状の保持溝の開口部が、旋回動作端においてマガジンの作業者が立つ正面側に向くように形成されていることを特徴とするマトリックス式工具マガジンにおける工具取出および装着装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記取外および装填領域内で前記可動保持プレートが前記固定保持プレートと左右方向に整列している状態では、前記ハンド機構が把持した工具を前記取外および装填領域内へ移動して前記可動保持プレートに保持させることを許容するが、取外および装填作業のために前記可動保持プレートが前記整列位置から移動した状態では少なくとも前記ハンド機構に把持された工具と干渉する位置に進出する可動の防護シェルを設け、
該防護シェルを前記可動保持プレートの移動に連係させる連係機構を設けたことを特徴とするマトリックス式工具マガジンにおける工具取出および装着装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記プレート移動機構を、握りと、この握りを介して上下動される可動要素と、この可動要素の上下運動に応動して防護シェルを上下移動させる前記連係機構を含む機構と、この可動要素の上下運動に応動して前記可動保持プレートを移動させるように旋回運動するレバー機構とで構成したことを特徴とするマトリックス式工具マガジンにおける工具取出および装着装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記連係機構を、前記可動要素の上下動により上下平面内で循環するチエーン機構と、前記可動要素の上下運動を拡大して前記チエーン機構のチエーンに伝える倍速機構とで構成し、
このチエーンの循環動作を前記防護シェルに伝達すると共に、前記レバー機構に伝達するようにしたことを特徴とするマトリックス式工具マガジンにおける工具取出および装着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マトリックス式工具マガジンにおける工具取出および装着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の工具マガジン（登録実用新案第３００２６２５号公報）においては、図５に示されるように工作機械の工具主軸Ａの軸線方向（Ｚ方向）と平行な左右方向に複数の櫛形工具保持プレートＰが所定間隔を有して配置され、各プレートＰには左右方向の一端が開口するＵ字状の工具保持溝Ｇが上下方向（Ｙ方向）に所定間隔で形成されている。
【０００３】
前記工具保持プレートＰの背面側には、図６に示されるようにハンドキャリアＨが、左右方向および上下方向にそれぞれサーボモータＳにより駆動される送りネジ機構Ｎにより割出し位置決め可能に案内されている。ハンドキャリアＨには、その移動平面（Ｚ−Ｙ平面）と直交するＸ方向にハンド機構が前後動可能に支持される。
【０００４】
工作機械の工具主軸Ａに装着すべき工具ＴをマガジンＭから取出す場合、ハンド機構をその工具と同心に整列するようにハンドキャリアＨがＺ−Ｙ平面内で移動され、その後ハンド機構がＸ方向に前進して、工具Ｔのシャンク部を把持する。この把持状態で、ハンドキャリアＨはＺ方向に移動されて工具Ｔを工具保持溝Ｇから釈放し、Ｘ方向に後退した後、Ｘ−Ｙ平面内で移動されて工具主軸側へ向かって移動される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の工具マガジンは、前記マガジンＭ内の保持状態において、各工具Ｔが、刃先部を前記工具保持プレートＰからＸ方向の正面側に突き出している。このため、作業者が不要となった工具Ｔを前記マガジンＭの正面側に取出し、代わりの工具ＴをマガジンＭへ装填する場合、作業者は自分に向かって突き出ている多数の刃先部の間から両手をマガジンＭ内に入れて工具Ｔの取外および装填を行っており、作業性が悪く、時として手や腕が負傷することも生じ得る。
【０００６】
作業者が工具Ｔの取外および装填作業を行っている間、工具Ｔの背面側でのハンドキャリアＨの移動は保安回路により停止されるように構成することもできるが、作業者間の連絡ミス等により各機構が予期せぬ動作をする恐れが有り、この場合、工具主軸Ａから返却された工具Ｔを把持するハンドキャリアＨが、作業者が取外および装填作業を行っている工具の貯蔵領域に侵入し、マガジンＭ内に差し入れている作業者の両腕を負傷させることも起こり得る。
【０００７】
そこで本発明者は、多数の工具をマトリックス状に保持する保持部を有する保持部材を有し、この保持部材の背部側で左右方向、上下方向および前後方向にハンド機構の位置決め可能な形式の工具マガジンにおいて、作業者による工具の取外および装填を容易かつ安全にする観点より、工具マガジンの一部に工具の取外および装填領域を設定し、工具の取外および装填を工具マガジンの前記領域の外部において行うことに着目した。
【０００８】
また本発明者は、上記着目点に基づき、前記保持部材を、前記工具マガジンの一部に画定された取外および装填領域からこの領域の外方への移動可能とし、移動機構により前記取外および装填領域内における前記保持プレートを前記領域の外方へ移動させて、前記領域の外部において前記工具の取外および装填を行うという本発明の技術的思想に着眼し、更に研究開発を重ねた結果、作業者による工具の取外および装填を容易かつ安全にするとともに、作業者が工具の取外および装填作業をしている間は、ハンド機構に把持された工具がその作業領域へ侵入することを阻止することにより、作業者が手や腕を負傷することを回避するという目的を達成する本発明に到達した。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のマトリックス式工具マガジンにおける工具取出および装着装置は、
多数の工具をマトリックス状に保持する保持部を有する保持部材を有し、この保持部材の背部側で左右方向、上下方向および前後方向にハンド機構を位置決め可能な形式の工具マガジンにおいて、
前記保持部材は、前記ハンド機構に保持された工具がし得る前記工具マガジンの一部に画定された取外および装填領域から前記工具マガジンの外方への移動が可能であり、
前記取外および装填領域内における前記保持部材を前記工具マガジンの前記取外および装填領域から外方へ移動させる移動機構を備えた
ものである。
【００１０】
本発明（請求項１に記載の第１発明）のマトリックス式工具マガジンにおける工具取出および装着装置は、
多数の工具をマトリックス状に保持する保持部を有する保持部材を有し、この保持部材の背部側で左右方向、上下方向および左右−上下平面と直交する前後方向にハンド機構を位置決め可能な形式の工具マガジンにおいて、
前記保持部材は可動保持プレートおよび固定保持プレートを有し、
前記可動保持プレートは前記工具マガジンの正面側の一部に画定され前記ハンド機構に保持された工具が侵入し得る取外および装填領域から前記工具マガジンの正面側の前記ハンド機構に保持された工具の侵入領域の外部への移動が可能であり、
前記取外および装填領域内の前記保持部材を前記工具マガジンの正面側の前記ハンド機構に保持された工具を侵入領域の外部へ移動させるプレート移動機構を備え、
前記固定保持プレートおよび前記可動保持プレートにそれぞれ設けられた前記保持部が、左右方向の一端が開口するＵ字状溝であり、
前記取外および装填領域内における前記可動保持プレートを、前記プレート移動機構により上下方向に延びる軸線の周りで旋回可能に設けた
ものである。
【００１１】
本発明（請求項２に記載の第２発明）のマトリックス式工具マガジンにおける工具取出および装着装置は、
前記第１発明において、
前記可動保持プレートのＵ字状の保持溝の開口部が、旋回動作端においてマガジンの作業者が立つ正面側に向くように形成されている
ものである。
【００１２】
本発明（請求項３に記載の第３発明）のマトリックス式工具マガジンにおける工具取出および装着装置は、
前記第１発明又は第２発明において、
前記取外および装填領域内で前記可動保持プレートが前記固定保持プレートと左右方向に整列している状態では、前記ハンド機構が把持した工具を前記取外および装填領域内へ移動して前記可動保持プレートに保持させることを許容するが、取外および装填作業のために前記可動保持プレートが前記整列位置から移動した状態では少なくとも前記ハンド機構に把持された工具と干渉する位置に進出する可動の防護シェルを設け、
該防護シェルを前記可動保持プレートの移動に連係させる連係機構を設けた
ものである。
【００１３】
本発明（請求項４に記載の第４発明）のマトリックス式工具マガジンにおける工具取出および装着装置は、
前記第３発明において、
前記プレート移動機構を、握りと、この握りを介して上下動される可動要素と、この可動要素の上下運動に応動して防護シェルを上下移動させる前記連係機構を含む機構と、この可動要素の上下運動に応動して前記可動保持プレートを移動させるように旋回運動するレバー機構とで構成した
ものである。
【００１４】
本発明（請求項５に記載の第５発明）のマトリックス式工具マガジンにおける工具取出および装着装置は、
前記第４発明において、
前記連係機構を、前記可動要素の上下動により上下平面内で循環するチエーン機構と、前記可動要素の上下運動を拡大して前記チエーン機構のチエーンに伝える倍速機構とで構成し、
このチエーンの循環動作を前記防護シェルに伝達すると共に、前記レバー機構に伝達するようにした
ものである。
【００１５】
【発明の作用および効果】
上記構成より成る本発明のマトリックス式工具マガジンにおける工具取出および装着装置は、前記移動機構によって、前記ハンド機構が把持した工具をさせる前記取外および装填領域から前記保持部材を前記領域の外方へ移動させるので、前記領域の外部において前記工具の取外および装填を行うことができるため、作業者による工具の取外および装填を容易かつ安全にするという効果を奏する。
【００１６】
上記構成より成る第１発明のマトリックス式工具マガジンにおける工具取出および装着装置は、作業者の操作により、前記プレート移動機構により、左右方向の一端が開口するＵ字状溝の前記保持部が設けられた前記可動保持プレートを上下方向に延びる前記軸線の周りに旋回させるので、前記領域の外部において前記工具の取外および装填を行うことができるため、作業者による工具の取外および装填を容易かつ安全にするという効果を奏する。
【００１７】
上記構成より成る第２発明のマトリックス式工具マガジンにおける工具取出および装着装置は、前記第１発明において、この可動保持プレートのＵ字状溝の開口部が、この可動保持プレートの旋回動作端においてマガジンの作業者が立つ正面側に向くので、作業者による工具の取外および装填を容易にするという効果を奏する。
【００１８】
上記構成より成る第３発明のマトリックス式工具マガジンにおける工具取出および装着装置は、前記第１発明又は第２発明において、連係機構によって防護シェルを前記可動保持プレートの移動に連係させるので、前記可動保持プレートが固定保持プレートと左右方向に整列している状態では、ハンド機構が把持した工具を前記取外および装填領域内へ移動して前記可動保持プレートに保持させることを許容するが、取外および装填作業のために前記可動保持プレートが前記整列位置から移動した状態では少なくとも前記ハンド機構に把持された工具と干渉する位置に前記防護シェルが進出するため、作業者が工具の取外および装填作業をしている間は、前記防護シェルによって前記ハンド機構に把持された工具がその作業領域へすることを阻止することにより、作業者が手や腕を負傷することを回避するという効果を奏する。
【００１９】
上記構成より成る第４発明のマトリックス式工具マガジンにおける工具取出および装着装置は、前記第３発明において、前記連係機構が、前記握りを介して上下動される可動要素の上下運動に応動して前記防護シェルを上下移動させるとともに、レバー機構がこの可動要素の上下運動に応動して旋回運動することにより前記可動保持プレートを旋回移動させるので、前記作業者による前記握りの操作により、前記可動要素を介して前記防護シェルを上下移動させるとともに、前記可動保持プレートを旋回移動させるため、作業者の上記簡単な操作によって前記防護シェルにより隔離された状態における工具の取外および装填を容易に実現するという効果を奏する。
【００２０】
上記構成より成る第５発明のマトリックス式工具マガジンにおける工具取出および装着装置は、前記第４発明において、前記連係機構を構成する倍速機構によって、前記可動要素の上下運動を拡大して上下平面内で循環するチエーン機構のチエーンに伝えて、該チエーンの循環動作を防護シェルに伝達すると共に、レバー機構に伝達するので、作業者による前記握りの小さな操作により、前記可動保持プレートの大きな旋回移動を実現するという効果を奏する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態につき、図面を用いて説明する。
【００２２】
（実施形態）
本実施形態のマトリックス式工具マガジンにおける工具取出および装着装置は、図１ないし図４に示されるように多数の工具１をマトリックス状に保持する保持溝を有する保持プレート２を有し、この保持プレート２の背面でハンド機構３を左右方向、上下方向および左右−上下平面と直交する前後方向に搬送位置決めする搬送装置を備えた工具マガジン４において、前記保持プレート２は、前記工具マガジン４の正面４４側の一部に画定した取外および装填領域４１から前記工具マガジンの正面側への移動が可能な可動保持プレート２２を備え、作業者の操作により、前記取外および装填領域４１内の前記可動保持プレート２２を工具マガジン４の正面側の外部へ移動させるプレート移動機構５を備えたものである。
【００２３】
本実施形態のマトリックス式工具マガジン４が適用される工作機械１０は、ワークテーブル１１が図１における上下方向に配設された一対のガイドウエイに沿ってＸ軸送りモータ１２の回転駆動によって移動可能にベッド１００上に配設されている。このワークテーブル１１の上には回転テーブル１３が回転自在に配設され、この回転テーブル１３にはワークが載置されるワークパレット１４が着脱可能に搭載されている。
【００２４】
コラム１６は、スピンドル１５および工具交換アーム装置６が配設され、Ｚ軸送りモータ１７の回転駆動によって図１における左右方向に配設された一対のガイドウエイに沿って移動可能に前記ベッド１００上に配設されている。このコラム１６には、Ｙ軸送りモータ１９の回転駆動によって工具主軸を構成するスピンドルヘッド１８およびスピンドル１５が、図１の紙面垂直方向のＹ軸方向に移動可能に配設されている。このコラム１６の工具マガジン側の一端には、前記工具交換アーム装置６が配設され、またハンドキャリア７１とアーム装置６との間を中継する中間転送機構７が設けられている。
【００２５】
前記工作機械１０の工具主軸の軸線方向（Ｚ方向）と平行な左右方向に複数の櫛形工具保持プレート２１が所定間隔を有して並置され、各プレート２１には左右方向の一端がＹ−Ｚ平面内で斜め上方に開口するＵ字状の工具保持溝２３が上下方向（Ｙ方向）に所定間隔で形成されている。
【００２６】
ハンドキャリア７１が、図１に示されるように前記工具保持プレート２１の背面側において、左右方向および上下方向に搬送装置７を構成するサーボモータにより駆動される送りネジ機構（図示せず）により、割出し位置決め可能に案内されている。前記ハンドキャリア７１には、その移動平面（Ｚ−Ｙ平面）と直交するＸ方向にハンド機構３が前後動（図１中上下方向の動き）可能に工具１を支持する。
【００２７】
前記ハンドキャリア７１は、前記工作機械の工具主軸に装着すべき工具１を工具マガジン４から取出す場合にはＺ−Ｙ平面内で移動され、前記ハンド機構３をその工具１と同心に整列し、その後ハンド機構３がＸ方向に前進して、工具１のシャンク部を把持する。この把持状態で、ハンドキャリア７１はＹ−Ｚ平面での同時２軸制御により斜め上方に移動されて前記工具１を工具保持溝２３から釈放し、上方に移動された後、工具保持プレート２１の上方位置を横断し、工具主軸側へ向かって図１の右方へ移動される。
【００２８】
前記保持プレート２は、図１ないし図３に示されるように所定間隔を有して工具マガジン４の上下面の間に立設された複数のプレート支柱４５にボルト等により取外し可能に固着され並置された前記固定保持プレート２１および前記取外および装填領域４１に揺動自在に配設された可動保持プレート２２によって構成される。該固定保持プレート２１および可動保持プレート２２は、それらの左右方向両側縁部及び右側縁部において工具のサイズに応じた所定ピッチでそれぞれ保持溝が多数設けられ、各保持溝は左右方向の一端が斜め上方に開口するＵ字状溝２３によって構成される。尚、プレート支柱４５の上端は、固定保持プレート２１の背丈とほぼ同じ背丈とされ、ハンド機構３に把持された工具がそれら固定保持プレート２１の上方位置で左右方向に横断移動することを許容している。
【００２９】
前記可動保持プレート２２は、図２および図３に示されるように前記取外および装填領域４１内において上下方向に延びるヒンジ５１の軸線の周りで前記プレート移動機構５により旋回可能に配設され、前記可動保持プレート２２のＵ字状の保持溝２３の開口部が、図３において鎖線で示す旋回動作端において工具マガジン４に対して作業者が立つ正面４４側に向けられる。
【００３０】
可動の防護シェル８は、前記可動保持プレート２２が取外および装填作業のために図３において実線で示す整列位置から鎖線位置へ揺動した状態では、少なくとも前記ハンドキャリア７１に把持された工具１と干渉する上昇位置に進出し、前記取外および装填領域４１内において前記固定保持プレート２１と左右方向に整列している状態では、前記ハンドキャリア７１がそのハンド機構３によって把持した工具１を前記取外および装填領域４１内へ移動して前記可動保持プレート２２に保持させることを許容する下降位置へ退避するように構成されている。
【００３１】
前記防護シェル８には、この防護シェル８を前記可動保持プレート２２の水平旋回移動に連係させる連係機構が設けられている。すなわち前記プレート移動機構５は、握り５２と、この握り５２を介して上下動される可動要素５３と、この可動要素の上下運動に応動して防護シェルを上下移動させる前記連係機構５４を含む機構と、前記可動要素５３の上下移動に応動して前記可動保持プレート２２を揺動させるように旋回運動する揺動機構５５とで構成される。
【００３２】
前記揺動機構５５は、前記可動要素５３の上下動により上下平面内で循環するチエーン機構５６と、前記可動要素５３の上下運動を拡大してチエーン機構５６のチエーンに伝える倍速機構５７とを含み、このチエーンの循環動作を前記連係機構５４を介して前記防護シェル８に伝達すると共に、前記可動保持プレート２２を揺動させるレバー機構５５１に伝達するように構成されている。
【００３３】
すなわち工具マガジンを構成するフレーム支柱４３が、図２ないし図４に示されるように前記工具マガジン４内に立設され、前記握り５２が配設された前記可動要素５３の上下動をガイドするリニアガイドウエイ５３４がフレーム支柱４３の右側面において上下に延在配設されるとともに、リニアガイドウエイ５３４の上部の前記フレーム支柱４３の右側面に前記チエーン機構５６を構成する第１チエーン５６１の上端を係止する係止部材５６０が固着されている。
【００３４】
前記チエーン機構５６を構成する第２のチエーン５６２が、前記フレーム支柱４３の右側面における上端および下端に回転自在に配設された上下スプロケット５６４、５６５に巻装され、この第２のチエーン５６２には、所定重量のウエイト５６５１が配設され、握り５２の上昇時及び下降時に必要な操作力が均等となるようにしている。
【００３５】
前記可動要素５３は、図２および図４に示されるように略Ｔ字状の部材５３０によって構成され、上下に前記第１チエーン５６１が略Ｓ字状に巻装される一対のスプロケット５３１、５３２を回転自在に軸支している。前記第１チエーン５６１の下端は、係止部材５３３に固定され、この係止部材５３３は、スプロケットサポート５６５′を介してフレーム支柱４３に固定されている。
【００３６】
前記可動要素５３に軸支された前記上方のスプロケット５３１は、シャフトを介して同軸的にスプロケット５６６が一体的に形成され、前記第２のチエーン５６２の左右辺が係合巻装されるので、作業者による前記握り５２を介する前記可動要素５３の上下動に応じて、この上下動しながら第１チェーン５６１上を転送する前記上方のスプロケット５３１の回転により前記第２のチエーン５６２が前記可動要素５３の上下動の２倍の移動量で周回移動する前記倍速機構５７を構成する。
【００３７】
前記下スプロケット５６５は、前記フレーム支柱４３の下端で前記スプロケットサポート５６５′上で回転自在に支持されるとともに前記第２のチエーン５６２が巻装され、さらにシャフトを介して同軸的な小径のスプロケット５６７が一体的に形成される。この小径のスプロケット５６７と前記工具マガジン４の下面板４２上に回転自在に配設された小径のスプロケット５６８と間に前記チエーン機構５６を構成する第３のチエーン５６３が巻装されている。
【００３８】
前記第３のチエーン５６２の上側辺には、前記工具マガジン４の下面板４２上で左右方向に延在配設されたリニアガイドウエイ４２１に係合する可動部材５６９が介挿されている。前記第２のチエーン５６２の上下周回動に応じて、前記小径のスプロケット５６７が回転し、この回転により前記可動部材５６９が左右（Ｚ）方向に移動する。
【００３９】
前記レバー機構５５１は、図２および図３に示されるように前記工具マガジン４の正面側の前記取外および装填領域４１内において、上下方向に延びるヒンジ５１の軸線の周りで旋回可能に配設された前記可動保持プレート２２を備えた揺動部材５０を前記プレート移動機構５により揺動させるものであって、前記ヒンジ５１と一体的に形成された突出部５７と、該突出部５７に一端がスライド可能に長穴係合して工具マガジンの下面板４２上に揺動自在に配設された略くの字状の揺動レバー５８と、この揺動レバー５８の他端に一端がスライド可能に長穴係合するとともに他端が前記可動部材５６９に突出形成された突出部に係合するレバー５９とから成る。
【００４０】
前記フレーム支柱４３の左側面にはリニアガイドレール８０が上下方向に延在形成され、前記リニアガイドレール８０に上下方向移動自在に第１のベアリングブロック８３が係合して、この第１のベアリングブロック８３に一体的に固定された前記連係機構５４としての略Ｌ字状の連結部が前記チエーン機構５６を構成する第２のチエーン５６２の左側辺に係止されている。
【００４１】
前記可動の防護シェル８は、前記リニアガイドレール８０に対して上下動自在の前記第１のベアリングブロック８３に対して係止具８３１を介して固着され下端に突出部８１１が形成されたＬ字状横断面形状の上方用の第１のカバー８１と、前記リニアガイドレール８０に対して上下動自在の前記第２のベアリングブロック８４に対して係止具８４１を介して固着され上端に突出部８２１が形成された逆Ｌ字状横断面形状の下方用の第２のカバー８２とから成る。
【００４２】
前記第１のカバー８１の下方には、前記第２のカバー８２を前記第２のベアリングブロック８４に係止するための係止具８４１との干渉を避けるために左右一対のスロット８１２が形成されている。
【００４３】
前記可動の防護シェル８は、図３に示されるように前記第１のカバー８１および第２のカバー８２の幅方向の他方の端部（図３中左上端）においてもフレーム支柱４６の右側面に配設されたリニアガイドレール４６１に沿ってベアリングブロック４６２、４６３によってガイドされるように構成され、両端にガイド機構を配設して滑らかな上下動を実現するようにされている。
【００４４】
上記構成より成る本実施形態のマトリックス式工具マガジンは、前記ハンドキャリア７１が、図１に示されるように複数並置された前記工具保持プレート２１の背面側において、前記工具マガジン４の前記取外および装填領域４１における前記可動保持プレート２２との対面位置と、複数並置された前記工具保持プレート２１との対面位置および前記工作機械の前記工具交換アーム装置６への接近位置とをカバーする範囲内において、前記ハンドキャリア７１を含む搬送装置によって左右方向および上下方向に割出し位置決め可能に案内され、前記ハンドキャリア７１に配設された前記ハンド機構３が、その移動平面（Ｚ−Ｙ平面）と直交するＸ方向に前後動して、工具１の取外、装填および交換を行うものである。
【００４５】
より具体的に述べると、固定保持プレート２１又は可動保持プレート２２から工具を取出すとき、ハンドキャリア７１は、そのハンド機構３を取出すべき工具と同心上に整列させるように移動する。この場合、ハンド機構３には工具が把持されてないので、ハンドキャリア７１は、取出すべき工具との同心位置へ向かって、保持プレート２２，２１の背面において自由な経路を通ることができ、左右方向移動と上下方向移動との同時２軸制御により前記同心位置への最短コースに沿って移動する。
【００４６】
前記同心位置への到達後、ハンドキャリア７１は、ハンド機構３を前進させてこのハンド機構３が工具のシャンク部を受け入れて把持させるようにする。把持完了と共に、図２において矢印経路に示すように、ハンドキャリア７１は、ハンド機構３を前記同心位置ＤＰから例えば１５°斜め上方に定義されるアプローチ点ＡＰへ進め、この点ＡＰから固定保持プレートの上方位置に定義される左右搬送経路ＴＣ上まで上昇させる。
【００４７】
工具を固定保持プレート２１又は可動保持プレート２２へ保持させるとき、ハンドキャリア７１は、ハンド機構３を左右搬送経路ＴＣに沿って移動させ、この経路ＴＣ上から垂直に下降させてアプローチ点ＡＰへ進め、この点ＡＰから斜め下方の前記同心位置ＤＰへ移送して、工具の環状溝部をプレート２１又は２２のＵ字状保持溝２３に着座させる。同心位置ＤＰとアプローチ点ＡＰとの間の移動は、ハンドキャリア７１の左右方向移動と上下方向移動とを同時２軸制御することにより行われる。その後、ハンドキャリア７１は、ハンド機構３を後退させて工具を保持プレート２１又は２２に置去り、次の割出し位置へ移動する。
【００４８】
このようにして、固定保持プレート２１に収納された工具は、主軸１５での使用のために工具交換アーム装置６との接近位置（工具交換準備位置）へ移送され、或いは工具マガジン４から取外すために可動保持プレート２２へ返却される。また、可動保持プレート２２に一時的に保持された工具は、工具マガジン４での使用のために固定保持プレート２１上に移送されて収納される。
【００４９】
本実施形態のマトリックス式工具マガジンにおける工具取出および装着装置は、作業者によって前記握り５２を介して前記可動要素５３が下方に移動されると、前記第２のチエーン５６２の右側辺が２倍の移動量で下方に移動するため、前記下スプロケット５６５および小径のスプロケット５６７が一体的に時計方向に回転するので、この小径のスプロケット５６７に巻装された第３のチエーン５６３の上部辺および前記可動部材５６９を図２中矢符に示すように右方向に移動する。この可動部材５６９の右方向への移動により、前記レバー５９を介して前記揺動部材５０を図２中矢符に示すように反時計方向に揺動することにより、この揺動部材５０の一端に係合する前記ヒンジ５１と一体的に形成された前記突出部５７を時計方向に揺動して、前記可動保持プレート２２を備えた揺動部材５０を前記工具マガジン４の左側面４４の外部に揺動させる。
【００５０】
この時上記のように作業者により前記握り５２を介して前記可動要素５３が下方に移動されると、前記第２のチエーン５６２の左側辺が２倍の移動量で上方に移動するため、前記第２のチエーン５６２の前記左側辺に一端が係止された連結部５４および前記第１のベアリングブロック８３を介して前記第１のカバー８１が上方に移動される。この第１のカバー８１の上方への移動により、この第１のカバー８１の下端の突出部８１１が前記第２のカバー８２の上端の突出部８２１に係合すると、前記第２のカバー８２が前記リニアガイドレール８０に沿って随伴して上方に移動して、前記工具マガジン４の前記取外および装填領域４１を固定保持プレートの設置領域ＳＴＡから隔絶し、同時に左側面４４の外部に揺動した前記可動保持プレート２２および前記揺動部材５０に対し取外し工具を把持した前記ハンドキャリア７１が接近できないようにしている。
【００５１】
ハンドキャリア７１は、取外工具を把持した状態で、取外及び装填領域４１内に接近しようと左進する時、それに把持した工具が第１及び第２カバー８１，８２の何れかと当接干渉し、それ以上の左進がカバー８１，８２により機械的に阻止される。
【００５２】
これにより、前記工具マガジン４の前記取外および装填領域４１内が前記可動の防護シェル８としての前記第１および第２のカバー８１、８２によって前記ハンドキャリア７１および工具１から隔離された状態において、前記工具マガジン４の左側面４４の外部で作業者が前記可動保持プレート２２のＵ字状溝２３から不要になった前記工具１を取外し、また必要になった工具１を前記可動保持プレート２２のＵ字状溝２３へ装填することができる。
【００５３】
すなわち、可動保持プレート２２に対し工具を取外し及び装填する作業を行っている作業者は、この作業の間中、防護シェル８により保護され、このため作業者の安全が確保される。
【００５４】
可動保持プレート２２に対し工具の取外し及び装填作業を終了すると、作業者は握り５２を介して可動要素５３を上方位置へ移動させる。これにより、第２チェーン５６２が可動要素５３の上昇移動量の２倍の量だけ反時計周りに周回移動し、第３チェーン５６３も反時計周りに周回移動する。このため、図３においてレバー５９が左進し、くの字状の揺動レバー５８が時計周り旋回され、揺動部材５０が鎖線で示す開放位置から実線で示す閉止位置へ旋回移動される。
【００５５】
この閉止位置では、揺動部材５０を構成する半割箱形形状のカバー５０ａがマガジン４の正面に固定した網目板状の正面カバー５０ｂと整合し、取外および装填領域４１内への作業者のアクセスを阻止する、つまり可動保持プレート２２を内包する半割箱形形状のカバー５０ａ内への作業者が入り込んだり、腕を挿入できないようにしている。
【００５６】
第２チェーン５６２の反時計周り旋回は、このチェーン５６２の左側辺に結合した連結部５４を介して防護シェル８の第１カバー８１を下降させ、この下降に伴って第２カバー８２も下降される。これにより、取外および装填領域４１と固定保持プレート２１の設置領域ＳＴＡが再び連結され、ハンドキャリア７１は工具を把持したまま設置領域ＳＴＡから取外および装填領域４１内へ進出できるようになり、この状態で前記したように固定保持プレート２１と可動保持プレート２２との間で工具を移送する。
【００５７】
上記作用を奏する本実施形態のマトリックス式工具マガジンにおける工具取出および装着装置は、前記工具マガジン４の正面４４側の一部に工具取外および装填領域４１を設け、この領域４１に設ける前記工具保持プレート２２を可動とし、取外および装填作業時には、前記可動保持プレート２２が前記工具マガジン４の正面４４側の外部への移動を可能にして、前記工具１の取外および装填を容易かつ確実にするとともに、作業者のこの保持プレート２２への接近性を良くするという効果を奏する。
【００５８】
また本実施形態のマトリックス式工具マガジンにおける工具取出および装着装置は、工具１の取外および装填作業を行う時のみ、前記ハンドキャリア７１に把持されて取外および装填領域４１へ侵入しようとする工具と機械的に干渉する防護シェルを設けるとともに、作業者が前記工具１の取外および装填作業をしている間は、前記防護シェル８によって前記ハンドキャリア７１に把持された工具１がその作業領域へ侵入することを阻止することにより、作業者が手や腕を負傷することを回避するという効果を奏する。
【００５９】
さらに本実施形態のマトリックス式工具マガジンにおける工具取出および装着装置は、前記握り５２を介して上下動される前記可動要素５３の上下運動に応動して前記防護シェル８を上下移動させるとともに、前記レバー機構５５１が旋回運動することにより前記可動保持プレート２２を旋回移動させるので、前記作業者による前記握り５２の操作により、前記可動要素５３を介して前記可動保持プレート２２を旋回移動させるため、上記簡単な機構によって作業者の操作による工具の取外および装填を容易に実現するという効果を奏する。
【００６０】
また本実施形態のマトリックス式工具マガジンにおける工具取出および装着装置は、前記倍速機構５７によって、前記可動要素５３の上下運動を拡大して上下平面内で循環する前記チエーン機構５６の前記第２チエーン５６２に伝えて、該第２チエーン５６２の循環動作を前記防護シェル８に伝達すると共に、前記レバー機構５５１に伝達するので、前記作業者による前記握り５２の小さな操作により、前記可動保持プレート２２の大きな旋回移動を実現するという効果を奏する。
【００６１】
上述の実施形態は、説明のために例示したもので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記載から当業者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更および付加が可能である。
【００６２】
上述の実施形態においては、工具の取外および装填領域４１を工具マガジンの左右方向の一端の正面側に配置したが、この領域４１はマガジンの左右方向の中間部に設けてもよい。この場合、防護シェル８はハンドキャリア７１の左右方向の両方向からの侵入を防止するように例えば上方から観てＵ字状に形成されることになる。
【００６３】
また可動の保持プレート２２の旋回動作および防護シェル８の上下動を、作業者が握り５２を上下動して与えるようにしているが、握り５２の操作により移動される可動要素５３０（チエーンホイール保持体）の移動方向は水平方向でもよく、また握り５２の手動操作に代えて、押しボタンスイッチ等の操作により駆動される空気シリンダにより前記可動要素５３０を移動させるようにしてもよい。なお、可動の保持プレート２２の旋回動作を、特別の駆動装置によることなく、作業者の手動動作により行うこととしても、本発明の基本的な作用及び効果を得ることができるのは当然である。
【００６４】
さらに上述の実施形態においては、一例として簡単な構成による大きな動きを可能にする観点よりプレート移動機構を揺動機構によって構成する例について説明したが、本発明としてはそれらに限定されるものでは無く、プレート移動機構を伸縮自在のスライド機構その他必要に応じた機構を採用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のマトリックス式工具マガジンにおける工具取出および装着装置を示す平面図である。
【図２】本実施形態の工具取出および装着装置の要部を示す部分拡大図である。
【図３】本実施形態の工具取出および装着装置の要部を示す図２中Ｂ−Ｂ線に沿う部分断面図である。
【図４】本実施形態の工具取出および装着装置の要部を示す一部欠截斜視図である。
【図５】従来の工具交換装置を示す側面図である。
【図６】従来の工具交換装置のハンドを示す拡大図である。
【符号の説明】
１  工具
２  保持プレート
３  ハンド機構
４  工具マガジン
５  プレート移動機構
７  搬送装置
４１  取外および装填領域
４４  正面
【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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