(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ツール受け渡しステーションを有し複数のツールがセットされるツールマガジンと、該ツールマガジンのツール受け渡しステーションと焼きばめ焼き抜きステーションとの間で所定のツールを受け渡しするツールチェンジャーと、工作機械のヘッドと前記焼きばめ焼き抜きステーションとの間でツールホルダーを受け渡しするホルダー受け渡し手段と、前記焼きばめ焼き抜きステーションに配置された加熱コイルに高周波電流を供給して該ステーションにセットされているツールホルダーを高周波誘導加熱する高周波誘導加熱装置と、を具備することを特徴とする工作機械用ツールの焼きばめ焼き抜き装置。
【請求項２】
前記ホルダー受け渡し手段は、工作機械の動作に関連して作動するロボットで形成されていることを特徴とする請求項１記載の工作機械用ツールの焼きばめ焼き抜き装置。
【請求項３】
前記加熱コイルは、前記焼きばめ焼き抜きステーションに予めセットされるか、もしくは該ステーションにコイル移動装置によってセットされることを特徴とする請求項１または２記載の工作機械用ツールの焼きばめ焼き抜き装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えばマシニングセンター等の工作機械において、該工作機械のヘッドに装着されるホルダーに所定のツールを焼きばめもしくは焼き抜きする工作機械用ツールの焼きばめ焼き抜き装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、ワークの加工を自動的に行うマシニングセンター等の工作機械の各種ヘッドには、ドリルを含むエンドミル等からなる多数の各種ツールを着脱するツールホルダーが設けられており、このツールホルダーとしては、ツールを焼きばめ式に装着する焼きばめホルダーが使用されている。
【０００３】
そして、従来、このような工作機械においては、多数のツールがセットされたツールマガジンから所定のツールをツールチェンシャーで取出し、このツールを所定の加熱器を有する焼きばめ装置で加熱しつつ、所定の焼きばめホルダーに焼きばめしたり、焼き抜きしているのが一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなツールの焼きばめ方法にあっては、マシニングセンターとは別体でかつ単独で作動する焼きばめ装置でツールを焼きばめホルダーに着脱するため、ツールや焼きばめホルダーの交換をロボット等で自動化したとしても、焼きばめ操作がいわゆる手動作業に近い作業となって、作業性が極めて劣り、結果としてマシニングセンターによる加工効率の向上を図ることに限度があるという問題点があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、マシニングセンター等の工作機械に装着される焼きばめホルダーに対するツールの焼きばめ焼き抜き作業を自動化して、加工効率を大幅に向上させ得る工作機械用ツールの焼きばめ焼き抜き装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、ツール受け渡しステーションを有し複数のツールがセットされるツールマガジンと、該ツールマガジンのツール受け渡しステーションと焼きばめ焼き抜きステーションとの間で所定のツールを受け渡しするツールチェンジャーと、工作機械のヘッドと前記焼きばめ焼き抜きステーションとの間でツールホルダーを受け渡しするホルダー受け渡し手段と、前記焼きばめ焼き抜きステーションに配置された加熱コイルに高周波電流を供給して該ステーションにセットされているツールホルダーを高周波誘導加熱する高周波誘導加熱装置と、を具備することを特徴とする。
【０００７】
そして、前記ホルダー受け渡し手段は、請求項２記載の発明のように、工作機械の動作に関連して作動するロボットで形成されていることが好ましく、また、前記加熱コイルは、請求項３記載の発明のように、前記焼きばめ焼き抜きステーションに予めセットされるか、もしくは該ステーションにコイル移動装置によってセットされることが好ましい。
【０００８】
このように構成することにより、ツールを例えばマシニングセンターの焼きばめホルダーに焼きばめする場合は、ツールマガシンにセットされている所定のツールが、ツール受け渡しステーションでツールチェンジャーによって取出されて焼きばめ焼き抜きステーションにセットされる。焼きばめ焼き抜きステーションには、ホルダー受け渡し手段によって所定の焼きばめホルダーがセットされており、このホルダーが高周波誘導加熱装置で誘導加熱されつつ、ツールチェンジャーで取り出されたツールが焼きばめされる。この所定のツールが焼きばめされた焼きばめホルダーが、ホルダー受け渡し手段でマシニングセンターのヘッドに装着されてそのツールでワークが加工される。焼きばめホルダーに焼きばめされているツールの焼き抜きも、焼きばめと略同様の手順で行われ、これにより、焼きばめと焼き抜きが自動化される。
【０００９】
そして、ホルダー受け渡し手段を工作機械の動作と関連して作動するロボットで形成することにより、焼きばめ焼き抜き作業がより効率化され、また、加熱コイルを焼きばめ焼き抜きステーションに予めセットするか、もしくは該ステーションにコイル移動装置によってセットすることにより、加熱コイルでツールホルダーがより効果的に誘導加熱される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１において、焼きばめ焼き抜き装置１は、多数のツール２がセットされるツールマガジン３と、このツールマガジン３のツール受け渡しステーションＳ１と焼きばめ焼き抜きステーションＳ２との間に配置されたツールチェンジャー４と、マシニングセンター等の工作機械５のヘッド５ａと焼きばめ焼き抜きステーションＳ２との間に配置されたホルダー受け渡し手段としてのロボット６と、焼きばめ焼き抜きステーションＳ２に配置された高周波誘導加熱装置７と、ツールマガシン３やツールチェンジャー４用のモータ８〜１１及び高周波誘導加熱装置７等を制御する制御装置１２等を有している。
【００１１】
ツールマガジン３は、図２に示すように、筐体１３内に多数のツール２（図では各ツール２が同一形状に示されているが実際は各ツール２の形状は異なる）が、モータ８（図１参照）の作動で走行路１４に沿って移動可能に配置され、走行路１４の一方の側部には、ツール受け渡しステーションＳ１が設けられている。なお、このツールマガジン３においては、そのツール２が水平な走行面内を走行するように形成したが、例えばツール２が垂直な走行面内で走行する構成を採用することもできる。
【００１２】
そして、このツール受け渡しステーションのＳ１部にツールチェンジャー４が配置されている。このツールチェンジャー４は、チェンジャーフレーム１５の両側にチャック１６が設けられ、このチャック１６はチェンジャーフレーム１５に対してモータ１１（図１参照、以下同じ）の作動で図の矢印イの如く進退可能に配設されている。また、チェンジャーフレーム１５は、モータ９の作動でツールマガジン３の筐体１３に対して矢印ロの如く進退可能に配設されると共に、モータ１０の作動で矢印ハの如く回転可能に配設されている。
【００１３】
前記ロボット６は、工作機械５のヘッド５ａ部分と焼きばめ焼き抜きステーションＳ２との間で移動する適宜構成のものが使用され、工作機械５（もしくはその近傍）のラック等にセットされているツールホルダーとしての焼きばめホルダー１７（図１参照）を、工作機械５のヘッド５ａに対して着脱すると共に、焼きばめのために、所定の焼きばめホルダー１７を焼きばめ焼き抜きステーションＳ２にセットしたり、焼き抜きのために、ツール２が焼きばめされた焼きばめホルダー１７を焼きばめ焼き抜きステーションＳ２にセットしたりする。なお、このホルダー受け渡し手段としてのロボット６の形態は、工作機械５とは別体のものを使用することもできるし、工作機械５のヘッド５ａに一体化されたもの（ヘッド自体がロボットとして作動するもの）等を使用することも勿論可能である。
【００１４】
前記高周波誘導加熱装置７は、図１に示すように、トランジスタインバータ１８と、加熱コイル１９と、コイル移動装置２０を有している。トランジスタインバータ１８は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子を用いた図示しないインバータ回路と、出力トランス（変流器）等を有し、数ＫＨｚ〜数ＭＨｚの所定出力の高周波電流を、加熱コイル１９に出力し得るように構成されている。
【００１５】
また、加熱コイル１９は、例えば銅パイプを屈曲させることにより平面視で略半円弧形状に形成された一対のコイル部を有し、該コイル部の内面が焼きばめホルダー１７の外周面に対して所定の間隔を有して配置されている。また、一対のコイル部のうち少なくとも一方のコイル部が、コイル移動装置２０で移動することにより、一対のコイル部で形成される内側空間の面積が広くなって、焼きばめホルダー１７のセット等が容易になるように設定されている。なお、加熱コイル１９のコイル部の形状は、この例に限定されず、例えば平面視略三角形状等の、焼きばめホルダー１７の外形形状に略対応した各種形状のコイル部を使用することができる。
【００１６】
また、この例では、加熱コイル１９を２分割してその少なくとも一方のコイル部を、コイル移動装置２０で移動させて焼きばめホルダー１７の焼きばめ焼き抜きステーションＳ２へのセット等の容易化を図っているが、例えば加熱コイル１９を平面視円形に形成して、この加熱コイル１９の上部もしくは下部から焼きばめホルダー１７を挿抜させるように構成することもでき、この場合は、コイル移動装置２０が不要となる。さらに、図示はしていないが、トランジスタインバータ１８には、冷却装置が一体化され、その冷却水がトランジスタインバータ１８内の放熱板や、加熱コイル１９の銅パイプ内に供給されて、それらの発熱が抑えられるように構成されている。
【００１７】
次に、上記焼きばめ焼き抜き装置１の動作の一例を図３の工程図等に基づいて説明する。先ず、加工作業が開始（Ｋ１００）されると、使用するツール２と焼きばめホルダー１７が加工プログラム等に基づいて制御装置１２で自動的に選定（Ｋ１０１）される。ツール２等が選定されると、制御装置１２からの制御信号により、ツールマガジン３のモータ８が作動（Ｋ１０２）して、選定されたツール２をツール受け渡しステーションＳ１の位置にセットすると共に、工作機械５で使用される所定の焼きばめホルダー１７をロボット６で焼きばめ焼き抜きステーションＳ２にセット（Ｋ２００）する。この焼きばめホルダー１７は、例えばその焼きばめ孔が上方に開口する状態で、かつ加熱コイル１９の中心部に位置する状態でセットされる。
【００１８】
そして、ツールマガジン３の作動でツール受け渡しステーションＳ１にセットされたツール２は、制御装置１２の制御信号でモータ９が例えば正転することにより、ツールチェンジャー４が前進してツール受け渡しステーションＳ１にセットされているツール２をチャック（Ｋ１０３）し、モータ９の例えば逆転でツールチェンジャー４が後退（Ｋ１０４）する。ツールチェンジャー４が後退すると、制御装置１２の制御信号でモータ１０が回転してツールチェンジャー４を水平面内で９０度回転（Ｋ１０５）させる。
【００１９】
この回転でツールチェンジャー４が所定方向に設定されると、モータ１１の作動でツールチェンジャー４が進出してチャック１６でチャックしているツール２を、加熱コイル１９内の焼きばめホルダー１７の焼きばめ孔にセット（Ｋ１０６）する。この時、焼きばめホルダー１７は、ロボット６により工程Ｋ２００で焼きばめ焼き抜きステーションＳ２の所定位置に焼きばめ孔が上方に開口する状態でセットされると共に、加熱コイル１９の一方のコイル部は、コイル移動装置２０の作動で後退しており、ツール２のセットが容易に行える。
【００２０】
ツール２が加熱コイル１９内にセットされると、制御装置１２の制御信号でコイル移動装置２０が作動して一方のコイル部が前進し、加熱コイル１９が所定の位置にセット（Ｋ１０７）される。そして、加熱コイル１９がセットされた状態で、制御装置１２の制御信号でトランジスタインバータ１８が作動（Ｋ１０８）して、加熱コイル１９に高周波電流が所定時間供給される。この加熱コイル１９への高周波電流の供給で、焼きばめホルダー１７に渦電流が誘起されて焼きばめ孔部分が誘導加熱されて該孔の内径が広がり、ストッパ位置まで挿入されているツール２が焼きばめ孔に嵌挿される。
【００２１】
加熱コイル１７に所定時間高周波電流が供給されると、コイル移動装置２０の作動でコイル部を後退させて初期位置に復帰（Ｋ１０９）させると共に、ツールチェンジャー４を初期位置に復帰（Ｋ１１０）させる。これにより、ツールチャンジャー４と加熱コイル１９が元の位置に戻り、誘導加熱された焼きばめホルダー１７を自然冷却もしくは冷却媒体等による強制冷却で冷却（Ｋ１１１）させることにより、焼きばめ作業が終了（Ｋ１１２）し、この焼きばめホルダー１７が、ロボット６でチャック・移動されて工作機械５のヘッド５ａに装着（Ｋ２０１）される。そして、このヘッド５ａに装着されたツール２によってワークの加工が開始（Ｋ２０２）されることになる。
【００２２】
一方、焼きばめホルダー１７に焼きばめされたツール２を焼き抜きする場合も、基本的に焼きばめ作業と同様に行うことができる。なお、この例における工程は一例であって、例えばツールチェンジャー４のチャック１６の初期位置への復帰を、Ｋ１０６のセット後に直ちに行うようにする等、適宜に変更することができる。
【００２３】
また、この例ではツールチェンジャー４の一方のチャック１６についてのみ説明したが、例えば図１の二点鎖線で示すように、焼きばめ焼き抜きステーションＳ２（加熱コイル１９）をツールチェンジャー４の両チャック１６に対応させて配置し、焼きばめと焼き抜きを略同時に（略並行して）行うこともできる。このようにすれば、ツール２の交換作業がより効率的に行われることになる。さらに、本発明は、各種ツール２や焼きばめホルダー１７を使用するマシニングセンター等の工作機械５に適用して好適であるが、一般的な工作機械にも勿論適用することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の発明によれば、マシニングセンター等の工作機械用のツールを焼きばめホルダー等のツールホルダーに対して高周波誘導加熱で焼きばめや焼き抜きできるため、焼きばめ焼き抜き作業の自動化を図ることができると共に、誘導加熱の利用により精度良く短時間でかつ安全にツールの交換作業等を行うとができる等、工作機械の加工効率を大幅に向上させることができる。
【００２５】
また、請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加え、ホルダー受け渡し手段が工作機械の動作と関連して作動するロボットで形成されているため、ツールの交換作業の完全自動化が図れて、加工効率のより一層の向上を図ることができる。
【００２６】
また、請求項３記載の発明によれば、請求項１または２記載の発明の効果に加え、加熱コイルが、焼きばめ焼き抜きステーションに予めセットされるか、もしくは該ステーションにコイル移動装置によってセットされるため、加熱コイルのセット作業が効率化されて、該加熱コイルでツールホルダーを効果的に誘導加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる工作機械用ツールの焼きばめ焼き抜き装置の一実施例を示す概略構成図
【図２】同そのツールマガジンの斜視図
【図３】同その動作の一例を説明する工程図
【符号の説明】
１  焼きばめ焼き抜き装置
２  ツール
３  ツールマガジン
４  ツールチェンジャー
５  工作機械
５ａ  ヘッド
６  ロボット
７  高周波誘導加熱装置
８〜１１  モータ
１２  制御装置
１６  チャック
１７  焼きばめホルダー
１８  トランジスタインバータ
１９  加熱コイル
２０  コイル移動装置
Ｓ１  ツール受け渡しステーション
Ｓ２  焼きばめ焼き抜きステーション
【図１】
0004349602.tif 000002
【図２】
0004349602.tif 000003
【図３】
0004349602.tif 000004