(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の工具を収納する工具マガジンの各工具を着脱可能に保持して割出し移動される樹脂成形材料製のツールポットを案内するツールポットガイドにおいて、精密鋳造で成形したツールポットガイドのツールポットとの摺接面を、ツールポットガイドの摺接面鋳肌素地に生成されたリン酸塩皮膜と、該リン酸塩皮膜表面にポリエステル系樹脂のパテを鋳肌面の凹凸を平滑化する程度に薄く塗布し、乾燥して形成した平滑化膜と、該平滑化膜表面に固体潤滑剤を分散した有機バインダを塗布、乾燥して形成した固体潤滑皮膜とで構成したことを特徴とするツールポットガイド。
【請求項２】
請求項１に記載のツールポットガイドにおいて、前記リン酸塩皮膜がマンガン系リン酸塩皮膜であることを特徴とする工具マガジンのツールポットガイド。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のツールポットガイドにおいて、二硫化モリブデン、グラファイト及びフッ素樹脂の少なくとも一つを前記固体潤滑剤としたことを特徴とする工具マガジンのツールポットガイド。
【請求項４】
請求項２に記載のツールポットガイドにおいて、前記固体潤滑剤を二硫化モリブデンとし、有機バインダをフラン樹脂としたことを特徴とする工具マガジンのツールポットガイド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の工具を収納する工具マガジンの各工具を着脱可能に保持するツールポットを案内するツールポットガイドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にマシニングセンタ等の工作機械の工具マガジンにおいては、割出し回転されるマガジン円板の外周に樹脂成形材料で成形した複数のツールポットを支持し、各ツールポットに工具を着脱可能に保持し、次に使用する工具を保持するツールポットを工具取出し位置で前記マガジン円板から取出して９０°旋回させ、ツールポットを工作機械の主軸と平行にした状態でツールポットと主軸との間で工具を工具交換装置により同時交換している。
【０００３】
従来、ツールポットが割出し移動されるとき、該ツールポットを案内するツールポットガイドの摺接面には、樹脂成形材料製のツールポットの摩耗を抑えるために、ポリエチレン樹脂製のパッドをボルトにより固定していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ポリエチレン樹脂は吸水して膨張するので、工具に付着したクーラント液等が掛かって膨張し、ツールポットと干渉して作動不良を起すことがあった。また、ポリエチレン樹脂は接着性が悪いので、パッドにボルト穴を設け、ツールポットガイドにボルト締めで固定していたためコスト高になる不具合があった。さらに、パッドは、ポリエチレン樹脂の素材から削り出しで作成しなければならず、曲面等の複雑な形状の摺接面を成形することができなかった。
【０００５】
本発明はかかる従来の問題点を解決するためになされたもので、吸水して膨張することがない、複雑な形状にも対応可能な摺接面を低コストで形成したツールポットガイドを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明の構成上の特徴は、複数の工具を収納する工具マガジンの各工具を着脱可能に保持して割出し移動される樹脂成形材料製のツールポットを案内するツールポットガイドにおいて、精密鋳造で成形したツールポットガイドのツールポットとの摺接面を、ツールポットガイドの摺接面鋳肌素地に生成されたリン酸塩皮膜と、該リン酸塩皮膜表面にポリエステル系樹脂のパテを鋳肌面の凹凸を平滑化する程度に薄く塗布し、乾燥して形成した平滑化膜と、該平滑化膜表面に固体潤滑剤を分散した有機バインダを塗布、乾燥して形成した固体潤滑皮膜とで構成したことである。
【０００８】
請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１に記載のツールポットガイドにおいて、前記リン酸塩皮膜がマンガン系リン酸塩皮膜であることである。
【０００９】
請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１又は請求項２に記載のツールポットガイドにおいて、二硫化モリブデン、グラファイト及びフッ素樹脂の少なくとも一つを前記固体潤滑剤としたことである。
【００１０】
請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項２に記載のツールポットガイドにおいて、前記固体潤滑剤を二硫化モリブデンとし、有機バインダをフラン樹脂としたことである。
【００１２】
【発明の作用・効果】
上記のように構成した請求項１に係る発明においては、複数の工具を収納する工具マガジンの各工具を着脱可能に保持する樹脂成形材料製のツールポットを案内するツールポットガイドにおいて、精密鋳造で成形したツールポットガイドのツールポットとの摺接面を、摺接面鋳肌素地にリン酸塩皮膜を生成し、該リン酸塩皮膜表面にポリエステル系樹脂のパテを鋳肌面の凹凸を平滑化する程度に薄く塗布し、乾燥して平滑化膜を形成し、該平滑化膜表面に固体潤滑剤を分散した有機バインダを塗布、乾燥して固体潤滑皮膜を形成することにより構成したので、摺接面が水分を吸収して膨張することがなく、複雑な形状に対応できる低コストのツールポットガイドを提供することができる。そして、ツールポットガイドを精密鋳造で成形して機械加工を行わないことによりさらに低コストとなり、鋳肌面の凹凸はパテにより平滑化されるので、ツールポットも摩耗することはない。
【００１３】
上記のように構成した請求項２に係る発明においては、請求項１又は請求項２に記載のツールポットガイドにおいて、ツールポットガイドの摺接面を形成する素地にマンガン系リン酸塩皮膜を生成するので、耐熱性、耐摩耗性に優れた摺接面を得ることができる。
【００１４】
上記のように構成した請求項３に係る発明においては、請求項１又は請求項２に記載のツールポットガイドにおいて、二硫化モリブデン、グラファイト及びフッ素樹脂の少なくとも一つを固体潤滑材として有機バインダに分散させたので、耐摩耗性に優れた摺接面を容易に作成することができる。
【００１５】
上記のように構成した請求項４に係る発明においては、請求項２に記載のツールポットガイドにおいて、固体潤滑剤をリン酸マンガン系皮膜と相性のよい二硫化モリブデンとし、有機バインダをフラン樹脂としたので、耐熱性、耐摩耗性に極めて優れた摺接面を得ることができる。
【００１６】
【実施の形態】
図１，２に基づいて本発明にかかる工具マガジンのツールポットガイドを備えた工具マガジン装置について説明する。図1において図略のベッド上には、Ｘ軸方向にコラム１０が摺動可能に案内支持され、工具交換時に図1に示す工具交換位置P2に図略のサーボモータにより移動されるようになっている。コラム１０の前面には主軸ヘッド１１が上下方向に摺動可能に案内支持され、図略のサ−ボモータにより上下移動されるようになっている。
【００１７】
主軸ヘッド１１には主軸１２がＺ軸と平行な軸心回りに回転可能に支承され、図略の主軸モータにより回転駆動されるようになっている。主軸１２の先端には、工具１３が着脱可能に装着されている。工具１３はドリル等の切削工具が工具ホルダに装着されて構成されている。前記ベッド上には、工具交換装置２０が、前記工具交換位置P2に位置決めされたコラム１０と後述する工具マガジン３０との間に設置されている。工具交換装置２０は、両端に工具１３を把持する把持部２２を有し、主軸１２と平行な軸線Ｈ回りに回転可能で軸線Ｈ方向に進退自在な工具交換アーム２１と、この工具交換アーム２１を軸線Ｈ回りで所定角度正逆回転させるとともに前進後退させるカム機構を備えた図略の駆動装置とから構成されている。
【００１８】
ベッド上に立設された固定基板３１上には、マガジンの割出し回転体であるマガジン円板３２がＸ軸と平行な水平軸線回りに割出し回転可能に支承され、割出しモータ３３により割出し回転されるようになっている。マガジン円板３２の円周上には矩形状の複数のポット収納部３４が等間隔に設けられ、工具１３を着脱可能に保持するツールポット５０に設けられた係合溝５１が、各ポット収納部３４の内側に突設された係合部３５に放射方向に離脱可能に係合されている。各ツールポットはガラス繊維強化熱可塑性樹脂成形材料、フェノール樹脂等で作成されている。
【００１９】
固定基板３１にはマガジン円板３２のポット収納部３４を取り巻くようにツールポットガイド３７として固定のガイドレール３６が設置され、ツールポット５０がポット収納部３４から離脱しないように案内している。ガイドレール３６及び固定基板３１は工具取出し位置P0において切り欠かれ、ツールポット５０をマガジン円板３２から取り出せるようになっている。
【００２０】
固定基板３１には、ツールポット５０を工具取出し位置P0から工具交換位置P1へ搬送するポット搬送装置４０が設けられている。固定基板３１には回転軸４２がブラケットを介して鉛直軸線回りに回転可能に軸承され、回転軸４２の下端には、ガイドレール３６の切欠き部（工具取出し位置P0）に対応して配置された一対のフック４１が基部４４で固定されている。フック４１には、マガジン円板３２の回転につれて工具取出し位置P0を通過するツールポット５０を両側から挟み込むようにツールポット５０に設けられたフック係合溝５２に係合して案内する案内部４３が夫々設けられている。一対のフック４１もツールポットを案内するツールポットガイド３７を構成する。回転軸４２の上端には、回転板４５が固着され、回転板４５に固定基板３１に一端がＹ軸と平行な軸線回りに回動可能に支持されたフック旋回用シリンダ４６のピストンロッドの先端がピン４８を介して枢支され、フック旋回用シリンダ４６の作動により回転軸４２とともにフック４１を９０°旋回するようになっている。ツールポット５０は工具取出し位置P0から工具交換位置P1まで搬送される際にガイドレール３６の切欠き部に設けられた上下一対のガイドプレート４７によって案内支持される。上下一対のガイドプレート４７はツールポットガイド３７を構成する。４９はフック４１に固定された可動レールで、フック４１が工具交換位置P1に旋回されたとき、ガイドレール３６の切欠き部に整列し、マガジン円板３２が割出し回転されたときツールポット５０を案内してポット収納部３４から離脱することを規制する。
【００２１】
本発明に係るツールポットガイド３７を構成する固定のガイドレール３６、一対のフック４１及び上下一対のガイドプレート４７等はロストワックス工法等の精密鋳造で成形され、取付穴のドリル加工以外は切削加工が行われない。ツールポットガイド３７のツールポット５０との摺接面３８は、図3に示すように、鋳肌素地面をマンガン系リン酸塩皮膜化成処理し、生成されたリン酸塩皮膜５５にポリエステル系パテを塗布、乾燥して鋳肌面の凹凸を平滑化する膜５６を形成し、この平滑化膜５６の上に固体潤滑剤としての二硫化モリブデンの微粒子を分散した有機バインダとしてのフラン樹脂を塗布、乾燥して固体潤滑皮膜５７を形成した３層構造となっている。
【００２２】
摺接面３８を形成するには、図4に示すように、精密鋳造して成形された金属製ツールポットガイド３７を第1工程６１で溶剤或いはアルカリなどできれいに脱脂する。第２工程６２で、脱脂したツールポットガイド３７をマンガン系リン酸塩皮膜化成処理液に浸積してツールポットガイド３７の表面にマンガン系のリン酸塩皮膜５５を生成する。次に第３工程６３で、ツールポットガイド３７のツールポット５０が摺接する摺接面鋳肌素地に生成されたリン酸塩皮膜表面にポリエステル系のパテを鋳肌面の凹凸を平滑化する程度に薄く塗布し、第４工程６４で乾燥して平滑化膜５６を形成する。第５工程６５で、平滑化膜５６をサンドペーパで磨いて表面を平坦にする。第６工程６６で、ツールポットガイド３７を炉に入れて１８０℃で１時間加熱し、第７工程６７で、炉から取出し加熱状態の平滑化膜５６の表面に２硫化モリブデンの微粒子を分散したフラン樹脂を溶剤に溶かした溶液を塗布する。この固体潤滑剤の二硫化モリブデンを分散した有機バインダのフラン樹脂を溶剤に溶かした溶液として、重量比で二硫化モリブデンを２０〜２５％、フラン樹脂を２０〜２５％、メチルイソブチルケトンを２０〜３０％、シクロヘエキサンを１０〜２０％、ダイアセトンアコールを１０〜２０％混合した溶液を使用した。次に、第８工程６８で、塗布された溶液を１０分間自然乾燥し、フラン樹脂を硬化させて固体潤滑皮膜５７を形成する。なお、第１工程の脱脂後に、２００〜３００メッシュ程度のアルミナ砥粒でサンドブラストしてもよい。
【００２３】
上記実施形態では、ツールポットガイド３７の表面に、二硫化モリブデンと相性がよく、耐熱性、耐摩耗性に優れたマンガン系リン酸塩皮膜を生成しているが、固体潤滑剤としてフッ素樹脂を使用する場合は、亜鉛系リン酸塩皮膜処理してフッ素樹脂と相性のよい亜鉛系リン酸塩皮膜を生成するとよい。
【００２５】
固体潤滑剤としては、二硫化モリブデンの他に、グラファイト、フッ素樹脂等の単体、二硫化モリブデン、グラファイト、フッ素樹脂その他の固体潤滑剤の組み合わせ、又はこれらと他の物質とを組合せたものを使用してもよい。有機バインダとしては、フラン樹脂の他に熱硬化性のエポキシ樹脂など、常温乾燥タイプのアクリル樹脂など適当なものを使用することができる。
【００２６】
鉄を精密鋳造して成形した下側ガイドレール４７の摺接面鋳肌素地にマンガン系リン酸塩皮膜を生成し、マンガン系リン酸塩皮膜５５が生成された下側ガイドレール４７のツールポット５０と摺接する上面にポリエステル系パテを凹凸がなくなる程度に薄く塗って平滑化膜を形成し、平滑化膜表面に二硫化モリブデンの微粒子を重量割合でほぼ同じ量フラン樹脂に分散した固体潤滑皮膜を１０〜２０μｍの厚さで形成した下側ガイドレール４７の摩耗を測定した結果、従来多く摩耗が発生した図５に示すＥ部の摩耗が、ツールポット５０を５万回滑らせた場合、０．０３ｍｍ、１０万回で、０．０５ｍｍ、１５万回で、０．０５ｍｍと僅かな初期摩耗以外は殆ど摩耗がみられなかった。また、鋳肌面にポリエステル系のパテを塗布して表面の凹凸を除去しているので、樹脂成形材料製のツールポットが摺接面上を摺動するとき、金属の凹凸面により摩耗されることも防止できた。
【００２７】
上記のように構成した実施形態において、主軸１２に装着された工具１３を交換するために、コラム１０は図１に示す工具交換位置P2に移動され、次ぎに使用される工具１３を保持するツールポット５０がポット搬送装置４０によって工具取出し位置Ｐ0から工具交換位置P1に搬送される。ポット搬送装置４０が工具取出し位置Ｐ0に位置するとき、マガジン円板３２が回転割出しされると、ポット収納部３４に収納されたツールポット５０が固定のガイドレール３６に形成された摺接面３８を摺動して案内されながら工具取出し位置Ｐ0に順次割出され、工具取出し位置Ｐ0に位置するフック４１に形成された摺接面３８を摺動して案内されながら通過する。この場合、次に使用する工具１３を保持するツールポット５０が工具取出し位置Ｐ0に割出されると、マガジン円板３２の割出し回転が停止され、フック４３がフック旋回用シリンダ４６によって９０度旋回される。フック４３の旋回によりツールポット５０がマガジン円板３２のポット収納部３４より離脱され、ガイドレール４７に形成された摺接面３８を摺動して案内されながら旋回される。次に、工具交換装置２０の工具交換アーム２１が反時計方向に所定角度回転し、アーム両端に設けられた工具把持部２２が、工具交換位置Ｐ1に搬送された次に使用される工具１３と、主軸１２に装着されている工具１３とを把持する。その後、工具交換アーム２１が前進して両工具１３を主軸１２先端の工具装着孔及びツールポット５０の保持孔５４から抜き出し、１８０度回転して後退することによって両工具１３を主軸１２とツールポット５０との間で交換する。
【００２８】
マガジン円板３２は、主軸１２に装着されていた工具１３を保持するツールポット５０を収納するポット収納部３４を工具取出し位置Ｐ0に割出すように割出し回転される。工具交換装置２０による工具交換が完了すると、コラム１０は、加工位置に復帰され、主軸１２に装着されていた工具１３を保持するツールポット５０は工具交換位置Ｐ1から工具取出し位置Ｐ0に戻され、この工具１３に対応するポット収納部３４に収納される。
【００２９】
この場合、固定のガイドレール３６、一対のフック４１及び上下一対のガイドプレート４７等のツールポットガイド３７の摺接面３８に工具に付着したクーラント液が掛かっても、摺接面３８が膨張することがなく、ツールポット５０が割出し移動されるとき、ツールポット５０を正確に案内することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る工具マガジンのツールポットガイドを備えた工具マガジンの断面図である。
【図２】  図１のII方向から見た側面図である。
【図３】  ツールポットガイドの摺接面を示す断面図である。
【図４】  ツールポットガイドの摺接面を形成する工程を示す図である。
【図５】  下側ガイドレールの摩耗量測定箇所を示す図である。
【符号の説明】
１３…工具、２０…工具交換装置、３０…工具マガジン、３７…ツールポットガイド（ガイドレール３６、フック４１及びガイドプレート４７等で構成）、３８…摺接面、５０・・・ツールポット、５５…リン酸塩皮膜、５６…平滑化皮膜、５７…固体潤滑皮膜。
【図１】
0003876119.tif 000002
【図２】
0003876119.tif 000003
【図３】
0003876119.tif 000004
【図４】
0003876119.tif 000005
【図５】
0003876119.tif 000006