特許第6173804号(P6173804)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6173804
(24)【登録日】2017年7月14日
(45)【発行日】2017年8月2日
(54)【発明の名称】工具マガジン
(51)【国際特許分類】
   B23Q 3/157 20060101AFI20170724BHJP
【FI】
   B23Q3/157 C
【請求項の数】2
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2013-141515(P2013-141515)
(22)【出願日】2013年7月5日
(65)【公開番号】特開2015-13341(P2015-13341A)
(43)【公開日】2015年1月22日
【審査請求日】2016年5月16日
(73)【特許権者】
【識別番号】000152675
【氏名又は名称】コマツNTC株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100064414
【弁理士】
【氏名又は名称】磯野 道造
(74)【代理人】
【識別番号】100111545
【弁理士】
【氏名又は名称】多田 悦夫
(72)【発明者】
【氏名】上紺屋 史大
(72)【発明者】
【氏名】東 禎二
【審査官】 永石 哲也
(56)【参考文献】
【文献】 実開昭61−054435(JP,U)
【文献】 特公昭50−039864(JP,B1)
【文献】 特開平09−168935(JP,A)
【文献】 特開昭53−132874(JP,A)
【文献】 米国特許第04196501(US,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B23Q 3/157
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
駆動装置と、
前記駆動装置の出力軸に連結された内周部材と、
前記内周部材に外嵌された外周部材と、
前記外周部材に設けられた工具保持具と、
前記内周部材の連結穴および前記外周部材の連結穴に出入自在な回り止めピンと、を備え、
前記内周部材と前記外周部材との間に樹脂部材が介設されていることを特徴とする工具マガジン。
【請求項2】
駆動装置と、
前記駆動装置の出力軸に連結された内周部材と、
前記内周部材に外嵌された外周部材と、
前記外周部材に設けられた工具保持具と、
前記内周部材の連結穴および前記外周部材の連結穴に出入自在な回り止めピンと、
前記内周部材および前記外周部材の一方から突出した係合部材と、
前記係合部材を突出方向に付勢する弾性部材と、を備え、
前記内周部材および前記外周部材の他方には、前記係合部材の先端部が係合する係合溝が形成されていることを特徴とする工具マガジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、工具マガジンに関する。
【背景技術】
【0002】
ATC(Automatic Tool Changer)を有する工作機械には、ワークの加工に用いられる複数の工具を保持する工具マガジンが設けられている。工具マガジンは、駆動装置と、駆動装置の出力軸に連結された円板部材と、を備え、円板部材に複数の工具保持具が設けられている。
【0003】
前記した工具マガジンにおいて、工具保持具に保持された工具を交換する場合には、作業者はマガジンカバーの工具交換用扉を開けて、マガジンカバー内の工具交換位置で工具保持具の工具を交換する(例えば、特許文献1参照)。したがって、工具保持具の工具を交換する場合には、作業の安全性を考慮して工作機械の電源をOFFにすることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2010−240808号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
前記した工具マガジンでは、工具保持具の工具を交換するときに、交換対象の工具保持具を工具交換位置に移動させる必要がある。しかしながら、工作機械の電源がOFFの状態では、作業者が円板部材を手動で回転させようとしても、駆動装置の減速機等の抵抗力が円板部材に作用するため、作業者が手動で円板部材を回転させることは困難である。
【0006】
本発明は、前記した問題を解決し、工具保持具の工具を交換するときに、作業者が工具保持具を手動で移動させることができる工具マガジンを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記課題を解決するため、第一の発明は、工具マガジンであって、駆動装置と、前記駆動装置の出力軸に連結された内周部材と、前記内周部材に外嵌された外周部材と、前記外周部材に設けられた工具保持具と、前記内周部材の連結穴および前記外周部材の連結穴に出入自在な回り止めピンと、を備え、前記内周部材と前記外周部材との間に樹脂部材が介設されている。
また、前記課題を解決するため、第二の発明は、工具マガジンであって、駆動装置と、前記駆動装置の出力軸に連結された内周部材と、前記内周部材に外嵌された外周部材と、前記外周部材に設けられた工具保持具と、前記内周部材の連結穴および前記外周部材の連結穴に出入自在な回り止めピンと、前記内周部材および前記外周部材の一方から突出した係合部材と、前記係合部材を突出方向に付勢する弾性部材と、を備え、前記内周部材および前記外周部材の他方には、前記係合部材の先端部が係合する係合溝が形成されている。
【0008】
第一の発明および第二の発明では、工作機械によってワークを加工するときには、内周部材の連結穴および外周部材の連結穴に回り止めピンを挿入することで、内周部材に対する外周部材の回り止めを構成することができる。これにより、内周部材に連動して外周部材を回転させることができる。
また、工具保持具の工具を交換するときには、内周部材の連結穴および外周部材の連結穴の少なくとも一方から回り止めピンを離脱させることで、内周部材に対して外周部材を周方向に回転させることができる。このようにして、外周部材を駆動装置から分離させることができるため、工作機械の電源がOFFの状態であっても、外周部材を小さい力で容易に回転させることができる。
【0009】
また、第一の発明では、前記内周部材と前記外周部材との間に樹脂部材を介設しており、内周部材と外周部材との間の摩擦力が小さくなるため、内周部材に対して外周部材をより小さい力で回転させることができる。
【0010】
また、第二の発明では、前記した工具保持具は、前記内周部材および前記外周部材の一方から突出した係合部材と、前記係合部材を突出方向に付勢する弾性部材と、を備え、前記内周部材および前記外周部材の他方には、前記係合部材の先端部が係合する係合溝形成されている。
【0011】
第二の発明では、係合部材の先端部が係合溝に係合することで、内周部材に対して外周部材を位置決めすることができるため、工具保持具の工具を交換するときの作業性を向上させることができる。
また、外周部材に対して回転方向に力を付与すると、係合溝の内面が係合部材を押して、係合部材が内周部材または外周部材の内部に押し込まれる。これにより、係合部材と係合溝との係合が解除されるため、内周部材に対して外周部材を回転させることができる。
【発明の効果】
【0012】
本発明の工具マガジンでは、内周部材および外周部材から回り止めピンを離脱させることで、外周部材を駆動装置から分離させることができる。したがって、工具保持具の工具を交換するときに、工作機械の電源がOFFの状態であっても、作業者が工具保持具を手動で移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1】本実施形態の工具マガジンを示した側断面図である。
図2】本実施形態の工具マガジンを示した平面図である。
図3】(a)は回り止めピンを両連結穴に挿入した状態の側断面図、(b)は回り止めピンを両連結穴から離脱させた状態の側断面図である。
図4】(a)は係合部材を係合溝に係合させた状態の側断面図、(b)は係合部材を係合溝から離脱させた状態の側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態の工具マガジン1は、図2に示すように、ATCを有する工作機械Mに用いられるものである。工具マガジン1は、ワークの加工に用いられる複数の工具Tを保持している。
工具マガジン1は、工作機械Mの主軸(図示せず)から工具Tを受け取るとともに、他の工具Tを主軸に供給するものである。工具マガジン1はマガジンカバー2内に収容されている。マガジンカバー2には、工具交換用開口部2aが開口しており、工具交換用開口部2aには工具交換用扉2bが開閉自在に設けられている。
【0015】
工具マガジン1は、図1に示すように、駆動装置10と、駆動装置10の減速機12に連結された内周部材20と、内周部材20に外嵌された外周部材30と、外周部材30の外周部に設けられた複数の工具保持具40と、内周部材20の連結穴23および外周部材30の連結穴33に出入自在な回り止めピン50と、外周部材30に設けられたラッチ60と、を備えている。
【0016】
駆動装置10は、駆動モータ11と、駆動モータ11の出力軸11aに連結された減速機12と、を備えている。減速機12は、工作機械Mのベース部材3の上面に取り付けられている。また、駆動モータ11は、減速機12の上面に取り付けられている。
駆動装置10では、出力軸11aの回転駆動力が減速機12に伝達され、減速機12の回転部12aが上下軸回りに回転するように構成されている。駆動モータ11の駆動は、工作機械Mの制御装置(図示せず)によって制御される。
【0017】
内周部材20は、円筒部材21と、円筒部材21の外周面の全周に形成されたフランジ部22と、円筒部材21の上端面に取り付けられた上端部材24と、を有している。
円筒部材21の中央穴21aには、駆動装置10が挿通されている。円筒部材21の下端部の内周部は、回転部12aの外周部に複数のボルト(図示せず)によって取り付けられている。これにより、内周部材20は回転部12aに連動して上下軸回りに回転する。
【0018】
フランジ部22には、図2に示すように、三つの連結穴23が形成されている。連結穴23は後記する回り止めピン50が挿入される貫通穴である(図3(a)参照)。
本実施形態では、三つの連結穴23が内周部材20の周方向において90度の範囲内に配置されている。
また、フランジ部22の周方向に並設された三つの連結穴23のうち、中央に配置された連結穴23と一方の連結穴23との間隔は、中央に配置された連結穴23と他方の連結穴23との間隔よりも大きくなっている。これにより、三つの連結穴23を工具交換用開口部2aの近くに配置したときに、後記する工具交換装置4の両側に各連通穴23が配置される。
連結穴23の下部には、図3(b)に示すように、下方に向かうに従って拡径された拡径部23aが形成されている。
【0019】
上端部材24は、図2に示すように、円板状の部材であり、円筒部材21の中央穴21aと同径の開口部24aが形成されている。上端部材24の外周部は、円筒部材21よりも外側に突出している(図1参照)。
上端部材24の外周部には、五つの取付穴24bが周方向に等間隔に形成されている。取付穴24bは後記するラッチ60が螺合されるねじ穴である。
【0020】
外周部材30は、円板状の部材であり、中央部に円形の開口部30aが形成されている。開口部30aの内径は、内周部材20の円筒部材21の上端部の外径よりも僅かに大きく形成されている(図1参照)。
【0021】
外周部材30は、図1に示すように、円筒部材21の上端部に外嵌されている。外周部材30の内周部の下面は、フランジ部22の上面に対して間隔を空けて対峙している。また、外周部材30の内周部の上面は、上端部材24の下面に対して間隔を空けて対峙している。このように、外周部材30の内周部は、フランジ部22と上端部材24との間に挟み込まれている。
【0022】
外周部材30と内周部材20との間には、複数の樹脂部材70が介設されている。
樹脂部材70は、摩擦係数が小さく、表面の摺動性に優れた矩形の板である。樹脂部材70の材料は限定されるものではなく、例えば、フッ素樹脂や四フッ化エチレン樹脂等を用いることができる。
樹脂部材70は、接着剤によって円筒部材21の上端部の外周面およびフランジ部22の上面に貼り付けられている。
【0023】
本実施形態では、円筒部材21の上端部の外周面に貼り付けられた一枚の樹脂部材70と、フランジ部22の上面に貼り付けられた二枚の樹脂部材70とが、外周部材30の径方向に間隔を空けて並べられている。この三枚一組の樹脂部材70が、図2に示すように、内周部材20および外周部材30の周方向に90度間隔に配置されている。すなわち、内周部材20と外周部材30との間には十二枚の樹脂部材70が介設されている。
【0024】
外周部材30には、三つの連結穴33が形成されている。連結穴33は後記する回り止めピン50が挿入される貫通穴である(図3(a)参照)。
外周部材30の各連結穴33は、内周部材20の各連結穴23に連通するように配置されている(図3(b)参照)。外周部材30の各連結穴33の内径は、内周部材20の各連結穴23の上端開口部の内径と同じ大きさに形成されている。
【0025】
外周部材30の内周部の上面には、複数の係合溝34が周方向に等間隔に形成されている。係合溝34は、図4(a)に示すように、逆円錐形状に形成された窪み(凹部)である。係合溝34は後記するラッチ60の係合部材62が係合される部位である。
【0026】
外周部材30の外周部には、図2に示すように、複数の工具保持具40が周方向に等間隔に取り付けられている。
工具保持具40は、左右一対の挟持部材41,41を備えている。両挟持部材41,41の先端部は、外周部材30の外周縁部よりも径方向の外側に突出している。
両挟持部材41,41の中間部は、外周部材30の上面に上下軸回りに回動自在に取り付けられている。これにより、両挟持部材41,41の先端部および基端部が開閉自在となっている。
【0027】
両挟持部材41,41の基端部の間には、両挟持部材41,41の基端部を押し広げるばね部材42が介設されている。これにより、両挟持部材41,41の先端部は、ばね部材42によって閉方向に付勢されている。工具保持具40では、両挟持部材41,41の先端部の間に工具TのシャンクT1が挟み込まれる(図1参照)。
【0028】
マガジンカバー2内には、工具保持具40に工具Tを着脱させるときに、両挟持部材41,41の先端部を開方向に移動させるための工具交換装置4が設けられている。工具交換装置4は、マガジンカバー2の工具交換用開口部2aの内側に配置されている。
工具交換装置4の先端部は外周部材30の上方に配置されている。工具交換装置4の先端部が配置されている領域は、工具保持具40に工具Tを着脱させる工具交換位置となっている。
【0029】
工具交換装置4の基端部は、工具交換用開口部2aの近傍に配置されている。工具交換装置4の基端部には操作レバー4aが設けられている。
工具交換位置に工具保持具40を配置した状態で、作業者が操作レバー4aを工具マガジン1から離れる方向に移動させると、工具交換装置4の先端部に設けられた当接部材(図示せず)が基端部側に移動する。そして、当接部材が両挟持部材41,41の基端部に左右方向から当接することで、両挟持部材41,41の基端部が閉方向に移動し、両挟持部材41,41の先端部は開方向に移動する。これにより、両挟持部材41,41の先端部の間から工具Tを取り外すことができる。
【0030】
回り止めピン50は、図3(a)に示すように、内周部材20の連結穴23および外周部材30の連結穴33に出入自在な部材である。回り止めピン50は外周部材30の上方から両連結穴23,33に挿入される(図3(b)参照)。
【0031】
回り止めピン50は、円筒状のピン本体部51と、ピン本体部51の上端面に設けられた回転ノブ52と、ピン本体部51の外周面に対して出入自在な複数の突起部材53と、を備えている。ピン本体部51の上端部には、外周部材30の連結穴33よりも拡径されたフランジ部51aが形成されている。
【0032】
ピン本体51の下部の外周面には、複数の開口部が周方向に等間隔に形成されている。各開口部には、突起部材53が挿入されている。そして、回転ノブ52を正逆方向に回転させることで、ピン本体部51の各開口部に対して球状の各突起部材53の一部が出入する(図3(b)参照)。なお、各突起部材53をピン本体51の外周面に対して出入させる機構は公知の機構を用いている。
【0033】
回り止めピン50を両連結穴23,33に挿入する場合には、図3(b)に示すように、各突起部材53をピン本体部51に入り込ませた状態で、ピン本体部51を外周部材30の上方から両連結穴23,33に挿入し、フランジ部51aを外周部材30の上面に当接させる。
その後、図3(a)に示すように、回転ノブ52を回転させ、各突起部材53をピン本体部51から突出させ、各突起部材53を内周部材20の連結穴23の拡径部23aの内面に係合させる。これにより、両連結穴23,33に対する回り止めピンの抜け止めが構成される。
【0034】
回り止めピン50が両連結穴23,33に挿入されると、内周部材20に対して外周部材30が固定される。すなわち、回り止めピン50によって、内周部材20に対する外周部材30の回り止めが構成される。
【0035】
本実施形態では、図2に示すように、三つの回り止めピン50によって、内周部材20に対して外周部材30が固定される。三つの連結穴23,33に挿入された各回り止めピン50は、内周部材20および外周部材30の周方向において90度の範囲内に配置される。さらに、各回り止めピン50は工具交換装置4の両側に配置される。
このように、三つの回り止めピン50が近くに配置されているため、各回り止めピン50を同時にマガジンカバー2の工具交換用開口部2aの近くに配置することができる。
【0036】
ラッチ60は、図4(a)に示すように、内周部材20の上端面に取り付けられた上端部材24の取付穴24bに螺合される有底円筒状の収容部61と、収容部61に収容された係合部材62および弾性部材63と、を備えている。
【0037】
係合部材62の先端部は、半球面に形成されており、収容部61の下端開口部から下方に突出している。
弾性部材63は、一端は収容部61の底面に当接し、他端は係合部材62の基端部に当接しているコイルばねである。弾性部材63によって係合部材62が突出方向に付勢されている。
【0038】
係合部材62の先端部が係合溝34に係合することで、内周部材20に対して外周部材30が位置決めされる。本実施形態では、係合部材62の先端部が係合溝34に係合したときに、一つの工具保持具40が工具交換位置に位置決めされるように設定されている(図2参照)。
【0039】
外周部材30に対して回転方向に力を付与すると、図4(b)に示すように、係合溝34の内面が係合部材62を押し上げる。これにより、係合部材62が弾性部材63の付勢力に抗して収容部61内に押し込まれ、係合部材62と係合溝34との係合が解除される。したがって、内周部材20に対して外周部材30を回転させることができる。
【0040】
次に、前記した工具マガジン1の工具保持具40の工具Tを交換する手順について説明する。
まず、工作機械Mによってワーク(図示せず)を加工するときには、図2に示すように、内周部材20の各連結穴23および外周部材30の各連結穴33に各回り止めピン50がそれぞれ挿入する。そして、制御装置(図示せず)によって駆動装置10を駆動させることで、内周部材20に連動して外周部材30を回転させ、主軸(図示せず)から工具保持具40に工具Tを受け取るとともに、工具保持具40に保持された工具Tを主軸に供給する。
【0041】
ワークの種類を交換する場合や工具Tが磨耗した場合など、工具保持具40の工具Tを交換する場合には、三つの回り止めピン50が工具交換用開口部2aの近くに配置されるように、内周部材20および外周部材30を停止させる。さらに、工作機械Mの電源をOFFの状態にする。
【0042】
その後、作業者は工具交換用扉2bを開けて、腕を工具交換用開口部2aからマガジンカバー2内に挿入し、各連結穴23,33から各回り止めピン50を離脱させる。
このとき、各回り止めピン50は、マガジンカバー2の工具交換用開口部2aの近くに配置されているため、作業者はマガジンカバー2の外部から工具交換用開口部2aを通じて、各連結穴23,33から各回り止めピン50を容易に離脱させることができる。
さらに、各回り止めピン50は工具交換装置4の両側に配置されるため、作業者が各回り止めピン50を各連結穴23,33から離脱し易くなっている。
【0043】
これにより、内周部材20に対して外周部材30が回転自在となる。作業者は外周部材30を手動で回転させ、交換対象の工具保持具40を工具交換位置に移動させる。
図1に示すように、内周部材20と外周部材30との間には複数の樹脂部材70が介設されており、内周部材20と外周部材30との間の摩擦力が小さいため、内周部材20に対して外周部材30を小さい力で容易に回転させることができる。
また、図4(a)に示すように、ラッチ60の係合部材62の先端部が、外周部材30の係合溝34に係合することで、内周部材20に対して外周部材30が位置決めされるため、工具保持具40を工具交換位置に確実に位置決めすることができる。
【0044】
図2に示すように、作業者は工具交換装置4を用いて工具保持具40の両挟持部材41,41の先端部を開方向に移動させ、両挟持部材41,41の先端部の間から工具Tを取り外す。また、作業者は両挟持部材41,41の先端部の間に他の工具Tを配置する。さらに、作業者は両挟持部材41,41の先端部を閉方向に移動させ、工具保持具40に他の工具Tを保持させる。
【0045】
作業者は、前記した工具保持具40の工具Tを交換する手順と同様に、他の工具保持具40を順次に工具交換位置に移動させ、他の工具保持具40の工具Tを交換する。
【0046】
続いて、作業者は各連結穴23,33に各回り止めピン50をそれぞれ挿入し、内周部材20に対して外周部材30を固定する。その後、作業者は工具交換用扉2bを閉めるとともに、工作機械Mの電源をONにする。これにより、工作機械Mによってワークを加工することができる。
【0047】
以上のような工具マガジン1では、図1に示すように、内周部材20および外周部材30から回り止めピン50を離脱させることで、外周部材30を駆動装置10から分離させることができる。したがって、工具保持具40の工具Tを交換するときに、工作機械Mの電源がOFFの状態であっても、作業者が工具保持具40を手動で移動させることができる。
【0048】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
本実施形態では、図2に示すように、三つの回り止めピン50によって内周部材20に外周部材30を固定しているが、回り止めピン50の数は限定されるものではない。
【0049】
また、複数の回り止めピン50の配置も限定されるものではないが、作業者が回り止めピン50を連結穴23,33に挿入または離脱させるときの作業性を考慮して、各回り止めピン50が外周部材30の周方向の180度の領域内、好ましくは外周部材30の周方向の90度の領域内に配置されていることが望ましい。
【0050】
回り止めピン50の構成は限定されるものではなく、例えば、回り止めピンの外周面に雄ねじを形成するとともに、連結穴の内周面に雌ねじを形成し、回り止めピンを連結穴に螺合させてもよい。
【0051】
本実施形態では、図3(b)に示すように、内周部材20の連結穴23および外周部材30の連結穴33の両方から回り止めピン50を離脱させているが、両連結穴23,33の少なくとも一方から回り止めピン50を離脱させることで、内周部材20に対して外周部材30を回転させることができる。
【0052】
本実施形態では、図2に示すように、内周部材20と外周部材30との間に十二枚の樹脂部材70を介設しているが、その数、形状および配置は限定されるものではない。
【0053】
本実施形態では、図4(a)に示すように、内周部材20にラッチ60が設けられているが、外周部材30にラッチを設け、内周部材20に係合溝を形成してもよい。
【符号の説明】
【0054】
1 工具マガジン
2 マガジンカバー
2a 工具交換用開口部
2b 工具交換用扉
4 工具交換装置
10 駆動装置
11 駆動モータ
11a 出力軸
12 減速機
12a 回転部
20 内周部材
21 円筒部材
22 フランジ部
23 連結穴
24 上端部材
24b 取付穴
30 外周部材
33 連結穴
34 係合溝
40 工具保持具
41 挟持部材
50 回り止めピン
51 ピン本体部
52 回転ノブ
53 突起部材
60 ラッチ
61 収容部
62 係合部材
63 弾性部材
70 樹脂部材
M 工作機械
T 工具
図1
図2
図3
図4