マシニングセンタ
【課題】 マシンニグセンタの設置スペースを増加することなく、ツールマガジンに収納できる工具数を多くすることができるマシニングセンタを提供する。
【解決手段】 本発明のマシニングセンタＭは、エンドレスチェーン２２０にツールポット２２１を取り付けてチェーン状に配列し、所要の工具を所定位置に循環移動させる構成のツールマガジン２００を有する。ツールマガジン２００は、エンドレスチェーン２２０の１／２以上をマシニングセンタＭの機械フレーム１００内に収納し、かつ収納できる工具の数を最大となるように、機械フレーム１００の内壁面１００ｄに近接して配置した。
【解決手段】 本発明のマシニングセンタＭは、エンドレスチェーン２２０にツールポット２２１を取り付けてチェーン状に配列し、所要の工具を所定位置に循環移動させる構成のツールマガジン２００を有する。ツールマガジン２００は、エンドレスチェーン２２０の１／２以上をマシニングセンタＭの機械フレーム１００内に収納し、かつ収納できる工具の数を最大となるように、機械フレーム１００の内壁面１００ｄに近接して配置した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動工具交換用ツールマガジンを備えたマシニングセンタ等の工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
マシンングセンタは、１台の機械で多種類の加工ができるように、多種の工具を収納するツールマガジンを備えている。このツールマガジンに収納されている工具と主軸装置に取り付けられている工具とを制御装置により制御された自動工具交換装置により交換し、多種類の機械加工を可能としている。
【０００３】
自動工具交換の方法としては、従来から主として以下の３つの方法が使用されている。
１つ目の方法は、回転式のディスクをマシニングセンタの上部や側部に配置し、そのディスクに工具を収納し、ディスクを回転させて工具を所定の位置に移動させた後、マニュピレータなどの工具搬送手段により所要の工具を切削加工機の主軸の位置まで搬送する構成のものである。
【０００４】
２つ目の方法は、マトリックス状に工具を整列収納し、直交する２軸の方向に移動可能な工具搬送手段により、所要の工具を切削加工機の主軸の位置まで搬送する構成のものである。
【０００５】
３つ目の方法は、チェーン状に配列された複数のツールポットに工具を収納し、それを循環移動させ所要の工具を所定の位置まで移動させ、工具搬送手段により、所要の工具を切削加工機の主軸の位置まで搬送する構成のものである。
【０００６】
一般に、マシニングセンタにおいては、より多種類の機械加工や、より多数のワークへの同時機械加工を容易に行うために、収納する工具数を多くすることが要請されている。このような要請に答えるものとして、特許文献１には、複数のツールポットを一列に配置したツールラックを複数個フレーム内に配置した工具貯蔵供給装置を提案している。これによれば、工具を保持するツールポットがマトリックス状に配置されることから、非常に多数の工具を収容することが可能となる。
【０００７】
また特許文献２には、扇形形状のプレートに工具を収納する簡素な構造のツールマガジンと自動交換装置を備えた加工装置が提案されている。
【０００８】
さらに特許文献３には、機械の省スペース化を計るためにマシニングセンタの上部にツールマガジンをハチマキ状に配置した公知例が紹介されている。
【特許文献１】特開昭６１−４４５４５号公報
【特許文献２】特開２００６−１５０４６８号公報
【特許文献３】特開平１０−３１５０７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に記載のツールマガジンには、次のような問題がある。工具収納数は、要求される数量に応じていくらでも増やすことは可能であるが、工具貯蔵供給装置はマシニングセンタと別になっているので、工具貯蔵供給装置を設置するスペースが必要となる。したがって、マシニングセンタの設置スペースが限定されている場合は、自ずと収納数にも限界ができる。
【００１０】
また、特許文献２に記載のツールマガジンは、ツールマガジンの簡素化や加工機械の省スペース化を狙ったものである。加工機械のプレート状の機械フレームに開口部を設け、その開口部に扇形をしたツールマガジンを収納し省スペース化を図っている。しかしながらこの構成では、マガジンに収納される工具数は極端に少なく、マシニングセンタの多種加工に対応することは困難である。
【００１１】
さらに、特許文献３では、機械の省スペースを図るためにツールマガジンをマシニングセンタの上部にハチマキ状に配置している。しかしながらこの構成では、小型のマシニングセンタの場合は、ツールマガジンに収納できる工具数は限られ、多種加工を実現するために多数の工具を収納するとツールマガジンが大きくなりマシニングセンタの省スペース化を実現することは困難である。さらにこのような構成の場合、作業者による工具の入れ替え作業位置が頭上になるため、作業性や安全性に問題がある。
【００１２】
本発明の第一の目的は、これらの問題の解決を図ったもので、マシニングセンタにおいて、設置スペースを大きくすることなく、収納可能な工具数を多くすることができるマシニングセンタを提供することである。また第二の目的は、第一の目的を達成するために生ずるツールマガジンのツールポットに作業者が工具を取り付けする場合に正常に取り付けされたか否かの確認を簡潔に行うことができるマシニングセンタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明のマシニングセンタは、複数のツールポットを担持するエンドレスチェーンを備えたツールマガジンと、被加工物に機械加工を行う工具を着脱可能に備えた主軸装置と、前記ツールポットと主軸装置との間で、工具を交換する自動工具交換装置とを有するマシニングセンタにおいて、前記ツールマガジンが、マシニングセンタの機械フレーム又は機械カバーと対向する部分では、機械フレーム又は機械カバーの側面及び底面に近接して配置されたことを特徴としている。
【００１４】
また前記ツールマガジンにおいて、その少なくとも一部が、マシニングセンタの機械フレーム又は機械カバーの側面の外側及び底面の下側に近接して配置する構成としたり、底面の下側においては床面までの間に配置する構成とすることができる。
さらに前記ツールマガジンにおいて、マシニングセンタの側部では、マシングセンタの外側面又はその延長面より内側に配置する構成とすることもできる。
【００１５】
前記ツールマガジンのエンドレスチェーンが、その長さの１／２以上をマシニングセンタの機械フレーム又は機械カバーの内壁面及び又は外壁面に近接して配索されている構成とすることができる。
【００１６】
前記エンドレスチェーンを循環駆動するチェーン駆動用の駆動部品を２個以上使用した構成としたり、前記駆動部品が２個のスプロケットからなり、２個のスプロケットが一定距離離間して配置され、前記自動工具交換装置が、前記２個のスプロケットの間で工具を交換する構成とすることも可能である。
【００１７】
また、前記ツールポットに工具を取り付けるために前記機械フレーム又は機械カバーの側面に形成された開口部と、該開口部を開閉する開閉カバーと、該開閉カバーの閉止状態を検知するセンサと、前記開閉カバーに設けられ、ツールポットに取り付けられた工具に形成された被係止部に係合する係止部と、を有し、前記被係止部に係止部が係合することで前記センサが開閉カバーの閉止を検知する構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ツールマガジンは、マシニングセンタの外側面より突出した部分がないので、マシニングセンタの設置スペースを大きくすることなく多数の工具をツールマガジンに取り付けることができる。
【００１９】
エンドレスチェーンが、その長さの１／２以上をマシニングセンタの機械フレームや機械カバーの内面又は外面に近接して配索されることで、マシニングセンタのスペースを大きくすることなくツールマガジンに収納できる工具数を最大にすることができる。
【００２０】
エンドレスチェーンを循環駆動するチェーン駆動用の駆動部品を２個以上使用することで、ツールマガジンをスムーズに循環駆動することができる。駆動部品としての２個のスプロケットの間で工具を交換する構成とすることで、エンドレスチェーンが伸びても、工具の交換位置を一定にすることができる。
【００２１】
作業者がツールマガジンのツールポットの工具を交換する場合は、次のように行う。まず、機械フレーム又は機械カバーに設けた開口部の開閉カバーを開き、開口部からツールポットに取り付けられた工具を取外し、新しい工具を取り付ける。各工具には同じ位置に被係止部があり、開口部を閉じる開閉カバーには、係止部がある。そして、係止部が被係止部に係合することで、開閉カバーが開口部を閉じることができ、開閉カバーが閉じたことをセンサで検知することができる。したがって、工具の取り付け状態が正常であるか否かの確認をこのような簡潔な構造で実現できる。
【００２２】
更にツールマガジンは、マシニングセンタの機械フレーム内に収納する配置とする場合には、ツールマガジンの安全カバー等の保安部品を最低限とすることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を、ツールマガジンがマシニングセンタの側部では、マシングセンタの外側面又はその延長面より内側に配置する構成とする場合を例にして添付図面を参照して説明する。図１及び図２は、本発明のマシニングセンタを模式的に示す図で、図１は図２のＡ−Ａから見た図、図２は図１のＢ−Ｂから見た図である。
【００２４】
＜マシニングセンタＭの構成＞
本発明のマシニングセンタＭは、図１、図２に示すように、機械フレーム１００に、加工用治具２０、主軸装置３０、自動工具交換装置７０、ツールマガジン２００を取り付けた構成となっている。
【００２５】
＜機械フレーム １００＞
本マシニングセンタの機械フレーム１００は、図２に示すように、側面から見るとＬ型となっている。機械フレーム１００のＬ型の垂直部に当たる支柱部１０１には、加工用治具２０、自動工具交換装置７０、ツールマガジン２００が取り付けられる。Ｌ型の水平部となるベース部１０２には、主軸装置３０のＸ，Ｙ，Ｚ軸の位置を決めるＮＣ位置決め部や駆動用モータが配置されている。さらに本マシニングセンタの切粉処理装置などの補機類が収納あるいは接続される。
【００２６】
機械フレーム１００の正面に開口しているスペース１０３には、加工用治具２０および自動工具交換装置（ＡＴＣ）７０が配置されている。機械フレーム１００は、鋼板を溶接して形成され、あるいは、鋳造により形成されたもので、内部に空間があり、この空間内の機械フレームの内壁面に近接してツールマガジン２００が配索され、機械フレーム１００の上部の開口部からツールマガジン２００がマシニングセンタＭの上部に露出している。
【００２７】
＜加工用治具 ２０＞
加工用治具２０は、被加工物Ｗを保持するもので、図１に示すように機械フレーム１００の支柱部分１０１にその両端を支持されている。この加工用治具２０は、図示しないアクチュエータにより矢印に示すように軸Ｏを中心に回動可能な構成となっている。被加工物Ｗは、加工用治具２０の位置決め部に作業者によりクランプ等によって固定される。
【００２８】
尚被加工物を加工中に旋回動作等をする必要が無い場合は、加工用治具は、ベース部に固定した定置式の構成となる。この場合は、機械フレームは支柱部分１０１が無い構成となり、支柱部分に相当するスプラッシュガード等の機械カバーが設けられることになる。
【００２９】
＜主軸装置 ３０＞
主軸装置３０は、本発明のマシニングセンタＭにおいて、被加工物Ｗを加工するドリルやエンドミルなどの工具１０を取り付け回転駆動させる装置である。この主軸装置３０は、通常のマシニングセンタが備えている工具着脱機能、工具の回転駆動機能、工具回転数の変更機能などを備えており、マシニングセンタＭに設けられた図示しない制御装置により制御されるが、全て公知の技術を使用することができる。
【００３０】
＜主軸移動装置 ４０，５０＞
主軸移動装置４０，５０は、本発明のマシニングセンタの制御装置により操作され、主軸装置３０を被加工物Ｗの所要の位置に移動させる装置である。
【００３１】
図１および図２に示すとおり主軸移動装置は、機械フレーム１００のベース部１０２上にＸ軸スライドユニットとＺ軸スライドユニットを２段式に重ねて構成するなどしたＸＺ軸用のスライドユニット４０を設け、その上にコラム状のＹ軸用のスライドユニット５０を設けた構成である。ＸＺ軸用スライドユニット４０，Ｙ軸スライドユニット５０等には、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸それぞれの方向に駆動する駆動用のモータと、ＮＣ位置決め部とを備えている。このような構成により、主軸装置３０は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の方向に移動して、工具１０を被加工物Ｗに近づけて機械加工を行うことになる。
【００３２】
尚、本発明における主軸装置３０を移動する構成やＮＣ位置決め部やモータ等は、全て公知の技術が使用できる。
【００３３】
＜自動工具交換装置 ７０＞
自動工具交換装置７０は、本発明のマシニングセンタＭの主軸装置３０に装着する工具１０を交換する装置で、マシニングセンタＭの制御装置によりプログラムに従って駆動され、自動的に工具１０を交換することができる。図２に示すとおり機械フレーム１００の上部に補助フレーム１１０を設け、これに自動工具交換装置７０を昇降可能に配設している。自動工具交換装置７０には、ＡＴＣアーム７１が設けられている。ＡＴＣアーム７１は、２つの端部を有し、主軸装置３０の工具１０と、ツールマガジン２００の工具１０との何れか一方に選択的に対向できるように配置されている。そして、軸７２が伸縮することで、主軸装置３０又はツールマガジンに向かって接近・離反し、軸７２が回転することで、ＡＴＣアーム７１を回転することができる。各ＡＴＣアーム７１の２箇所の端部には、工具１０を把持可能なチャックを有する。
【００３４】
＜ツールマガジン２００の全体構成＞
図１にツールマガジン２００の全体図を、図３にツールマガジン２００の部分図として、１個のツールポット２２１を示す。これらの図に示すように、ツールマガジン２００は、複数のツールポット２２１をチェーン状に接続し、エンドレスにしたものである。すなわち、ツールポット２２１は、エンドレスチェーン２２０のリンク２２２をつなぐローラピンの内部に形成されたものである。そして、このツールポット２２１に工具１０を着脱可能にしている。したがって、ツールマガジン２００には、エンドレスチェーン２２０のリンク数と同じ数のツールポット２２１を設けることができる。
【００３５】
本発明では、図１に示すように、エンドレスチェーン２２０は、その高さの８０％程度が機械フレーム１００内に収容され、残りの２０％程度が機械フレーム１００の上に露出している。図示しないが、機械フレームの上部にツールマガジン用等のカバーを設け、このツールマガジン用等のカバーによってツールマガジン２００の露出している部分を覆うことにしてもよい。この場合、ツールマガジン２００は、機械フレーム１００とツールマガジン用等のカバーの双方に近接して配置されることになる。また、ツールマガジン２００は、その長さの１／２以上が、機械フレーム１００の内壁面に沿って配索された状態となっている。エンドレスチェーン２２０は、四隅をコーナーローラ２０３，２０４，２０５，２０６でガイドされ、上部には大きなアイドラローラ２０７を備えている。
【００３６】
また、エンドレスチェーン２２０はアイドラローラ２０７の下で大きく蛇行し、水平部分を形成し、水平部の両端に駆動用のスプロケット２０８，２０９を備えている。以上のようにエンドレスチェーン２２０が配索され、アイドラローラ２０７が図１の右方にスライドすることで、エンドレスチェーン２２０の伸びを調整できる構成となっている。
【００３７】
マシニングセンタＭの側面では、エンドレスチェーン２２０は、マシニングセンタＭの周囲の外側には全く突出しないようになっている。機械フレーム１００の上方では、エンドレスチェーン２２０が機械フレーム１００の上部に露出しているが、機械フレーム１００の外側面１００ａと下面１００ｂでは、全く突出していない。また、機械フレーム１００の上部のエンドレスチェーン２２０が露出している部分でも、外側面１００ａの延長面１００ｃから外側には突出してはいない。したがって、ツールマガジン２００を設けることで、マシニングセンタＭの設置スペースを大きくする必要は全くない。
【００３８】
マシニングセンタＭの上部にツールマガジン用等のカバーを設ける場合は、カバーの内面を延長面１００ｃと一致させ、かつ、ツールマガジン２００の上面近傍を覆うようにすることが望ましい。
【００３９】
さらに、機械フレーム１００内にあっては、エンドレスチェーン２２０は、機械フレーム１００の外側面１００ａ、下面１００ｂの近傍にあって、最もエンドレスチェーン２２０の長さを長くできるように配索されている。
【００４０】
図４は、コーナー支持部の例としてコーナーローラ２０５の部分を拡大した図である。同図に示すコーナーローラ２０５は、スチール製の円盤状の部品であり中央部のベアリングにて自在に回転できる構造となっている。この円盤がエンドレスチェーン２２０のリンク２２２の間に入り込み、エンドレスチェーン２２０がマシニングセンタＭの前後にずれないよう防止している。またツールマガジン２００は、機械フレーム１００の内壁面１００ｄに近接した状態で配置されている。図示は省略するが、コーナーローラ２０４も同様の構成となっている。
【００４１】
この実施例のツールマガジン２００は、そのエンドレスチェーン２２０の長さの１／２以上を機械フレーム１００の内壁面１００ｄに沿って配索している。こうすることで、エンドレスチェーン２２０の長さが最も長くなり、最大の個数の工具を取り付けることができる。本発明の実施例では、ツールマガジン２００に１１６個のツールポット２２１と、同じ数の工具１０をセットできるようになった。但し、ツールマガジン２００に収納できる工具１０の本数は、マシニングセンタＭの機械フレーム１００の寸法やツールポット２２１間の間隔（リンクの長さ）等により適宜決定されるもので、この実施例に限定されるものではない。
【００４２】
＜ツールポット２２１＞
図３はツールポット２２１に工具１０を収納した状態を示す図である。ツールポット２２１は、エンドレスチェーン２２０のリンク２２２をつなぐローラピンに構成されている。ここに示すツールポット２２１は、公知の構成のもので、スチール製の中空パイプ内に、合成樹脂製の中空円柱状の受入部を嵌入して形成したもので、この受入部に工具１０のソケット部を嵌入して保持することができるものである。工具１０には、被係止部１０ａが設けられている。この被係止部１０ａは、工具１０がどのような工具に代わっても、同じ位置に形成されている。
【００４３】
各ツールポット２２１には、たとえば、連続番号などのツールポット２２１を特定するための符号が付与されており、それぞれに、各種の工具１０が取り付けられる。取り付けるべき工具とツールポットの位置は、被加工物Ｗに行われる機械加工の種類や加工順等により決まり、マシニングセンタＭの制御装置により指定される。
【００４４】
＜主軸装置３０の工具の交換＞
主軸装置３０の工具の交換は、次のようにして行われる。
【００４５】
（１）ＡＴＣユニット７０が下降位置で軸７２が伸びた状態で、ツールマガジン２００が次に使用する工具を工具交換ポジションまで送る。
（２）ＡＴＣユニットが上昇し、ＡＴＣアーム７１の上側チャックがツールポット内の工具１０を保持する。この時他方のチャックは、空いたままである。
【００４６】
（３）次に、ＡＴＣアーム７１の軸７２の長さを縮小すると、工具１０がツールポット２２１から離脱する。
【００４７】
（４）ＡＴＣユニットが下降する。
（５）ＡＴＣユニット下降端にて軸７２を伸ばし、待機する。
【００４８】
（６）Ｘ／Ｚ軸をＡＴＣ位置に移動させ、Ｙ軸を上昇し（主軸が上昇し）、ＡＴＣアームの下側チャックに主軸に取り付けていた工具が入る。
【００４９】
（７）ＡＴＣアームの下側チャックで工具を把持し、軸７２を縮めて主軸から工具を抜き取る。
【００５０】
（８）ＡＴＣアームを１８０度旋回させた後、軸７２を伸ばして下側チャックで把持した工具１０を主軸に挿入する。
【００５１】
（９）主軸で工具をクランプ後、Ｙ軸を下降しＡＴＣアームの下側チャックから工具が引き抜かれ、下側チャックは空となる。
【００５２】
（１０）軸７２を縮めた後、ＡＴＣユニットを上昇させる。
(１１) 軸７２を伸ばし、不要となった工具をツールポット２２１に装着させる。
（１２）ＡＴＣユニットを下降させる。
上記の（１）から（１２）の動作によりの工具交換の動作が完了する。
【００５３】
＜ツールマガジン駆動部＞
図５、図６は駆動部品としてのスプロケット２０８，２０９の駆動構造を示す図で、図５は正面図、図６は側面図である。一方のスプロケット２０８に駆動用モータ２１１（ギヤードモータ）が継手２１５で連結されており、両スプロケット２０８，２０９は、それぞれタイミングプーリ２１２を有し、これらをタイミングベルト２１３で接続されている。タイミングベルト２１３の張りは、テンションローラ２１４で調整される。したがって、両スプロケット２０８，２０９が共にエンドレスチェーン２２０の駆動用スプロケットとなる。また、両スプロケット２０８，２０９の位置は固定され、両者の間隔は、一定に保たれている。このように複数の駆動部品で駆動することで、エンドレスチェーン２２０を脈動させることなく、円滑で安定した状態で循環させることができる。
【００５４】
ツールマガジンに極力多くの工具を収納しようとするとエンドレスチェーン２２０の長さも長くなり、エンドレスチェーン２２０に延びが問題となる。しかし、エンドレスチェーン２２０に延びが発生しても、２個のスプロケット２０８，２０９間の距離は一定であり、その間に入るツールポット２２１の数は一定である。そこで、両スプロケット２０８，２０９の間のエンドレスチェーン２２０を図示しない水平な支持板などで支えて水平状態に保つと、各ツールポット２２１の工具１０の位置を常にほぼ一定に保つことができる。一方、自動工具交換装置７０、主軸装置３０の交換位置も常に一定に保たれているので、正常に工具交換をすることができることになる。
【００５５】
尚本実施例では、２個のスプロケットを同時に駆動させてツールマガジンのチェーンを循環移動させていたが、チェーンの長さにより２個以上のスプロケットを適宜配置することは勿論可能である。またスプロッケト以外でもチェーンを駆動できるものであれば使用することができる。
【００５６】
＜工具取付用の開閉カバー １５０＞
図７は、工具取付部の構造を示す図である。作業者が工具１０をツールマガジン２００のツールポット２２１に取付けたり、取り外したりするために、機械フレーム１００の側面に開口部１０６を形成している。開口部１０６には、鋼板製の開閉カバー１５０がヒンジで取り付けられ、開口部１０６を開閉可能である。この開閉カバー１５０を開けると、ツールマガジン２００のツールポット２２１に作業者の手が届き、作業者は、この開口部１０６から手を入れることで、ツールポット２２１の工具１０を交換することができる。
尚加工治具などの構成により機械フレームの支柱部分１０１が無い場合は、機械フレームの支柱部分に代わりスプラッシュガードなどの機械カバーが設けられることになる。このような場合は、開口部１０６は、機械カバーに設けられる。
【００５７】
開閉カバー１５０の裏面には、ブラケット１５１が取り付けられ、ブラケット１５１の先端には、薄板状の係止部１５２が取り付けられている。一方、工具１０には、図３で説明したように、溝状の被係止部１０ａが形成されている。そして、開閉カバー１５０を閉じたとき、工具１０がツールポット２２１の所定の位置に正常に嵌装されていれば、係止部１５２の先端が工具１０の被係止部１０ａに係合することができ、開閉カバー１５０を完全に閉じることができる。開閉カバー１５０が完全に正常に閉じられることは、センサ１５３により確認ができる。
【００５８】
係止部１５２の板が長いと、複数の工具１０がツールポットに正常に取り付けされたかを同時に検知することができ、複数のツールポット２２１の工具を交換したときの確認ができる。
【００５９】
本発明では、ツールマガジンを、マシニングセンタの外側面又はその延長面より内側に配置するだけでなく、以下のような別配置を採用することができる。
【００６０】
図８は、ツールマガジン２００と機械フレーム１００又は機械カバーとの他の配置例を示す図である。ツールマガジンは、機械フレームの内側や外側に近接して設置するばかりではない。既に述べたように旋回式治具等を支持する機械フレームの支柱部分が不要な構成のマシニングセンタでは、ツールマガジンは、その一部がマシングセンタの周囲に設けたスプラッシュガードなどの機械カバーの内側や外側に近接して配置することになる。尚図８では、機械フレームの内側や外側に近接して配置する図としている。
【００６１】
（ａ）は、ツールマガジン２００の全体が機械フレーム１００の外側の近接位置を通過している例である。（ｂ）はツールマガジン２００の垂直部の一方が機械フレーム１００の内側で、垂直部の他方と、下部が機械フレーム１００の外側の近接位置に配置された例である。（ｃ）は、ツールマガジン２００の垂直部の一方が機械フレーム１００の外側で、垂直部の他方と、下部が機械フレーム１００の内側の近接位置に配置された例である。（ｄ）は、ツールマガジン２００の垂直部の両側が機械フレーム１００の内側で、下部が機械フレーム１００の下側の近接位置に配置された例である。これらに例示されるように、本発明では、ツールマガジン２００ないし、エンドレスチェーン２２０を、機械フレーム１００の内側又は外側に近接配置することで、エンドレスチェーン２２０の長さを最長にし、収容できる工具数を最大にすることができる。
【００６２】
また図示しないが、（ａ）（ｂ）（ｄ）においてツールマガジンは、その下側を底面に近接せず、マシニングセンタを設置する床面までの間に配置することもできる。
【００６３】
また、機械フレーム１００の上側には、機械カバーとして、ツールマガジン用等のカバーを設けてもよい。ツールマガジン用等のカバーを使用する場合は、エンドレスチェーンは、カバーの内側か外側のいずれかに近接配置させることがチェーンの長さを長くできるので望ましい。
【００６４】
本発明は以上の通りであるから、以下に述べる効果が得られる。
(1) マシニングセンタ等の加工装置のツールマガジンに収納する工具の数を極力多くし、かつマシニングセンタの省スペース化を実現することができる。
(2) ツールマガジンへの工具の取付け状態が正常であるか否かの確認を簡潔な構造で実現することができる。
(3) マシニングセンタ等の加工装置のツールマガジンが機械フレーム又は機械カバー内に収納されている場合は、ツールマガジンを囲う安全カバーや保護カバーなどの保安部品が必要最低限で済み、マシングセンタのコストを安価に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明のツールマガジンを搭載したマシニングセンタの正面全体図である。
【図２】本発明のツールマガジンを搭載したマシニングセンタの側面全体図である。
【図３】ツールマガジンにツールが収納された状態を示す詳細図である。
【図４】ツールマガジンのコーナー部の詳細図である。
【図５】ツールマガジンの駆動部分の正面詳細図である。
【図６】ツールマガジンの駆動部分の側面詳細図である。
【図７】工具取付用開閉カバーと開口部の図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、ツールマガジンと機械フレームの他の配置例を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０ 工具
２０ 加工用治具
３０ 主軸装置
４０ 主軸移動装置（ＸＺ軸用スライドユニット）
５０ 主軸移動装置（Ｙ軸用スライドユニット）
７０ 自動工具交換装置（ＡＴＣ）
１００ 機械フレーム
１０１ 機械フレームの支柱部分
１０２ 機械フレームのベース部分
１０３ 機械フレームのＵ字型の開口スペース
１０６ 機械フレーム側面開口部（工具取付用）
１５０ 工具取付用の開閉カバー
１５２ 係止部
１５３ センサ
２００ ツールマガジン全体
２０８，２０９ スプロケット（駆動部品）
２２０ エンドレスチェーン
２２１ ツールポット
Ｍ マシニングセンタ本体
Ｗ 被加工物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動工具交換用ツールマガジンを備えたマシニングセンタ等の工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
マシンングセンタは、１台の機械で多種類の加工ができるように、多種の工具を収納するツールマガジンを備えている。このツールマガジンに収納されている工具と主軸装置に取り付けられている工具とを制御装置により制御された自動工具交換装置により交換し、多種類の機械加工を可能としている。
【０００３】
自動工具交換の方法としては、従来から主として以下の３つの方法が使用されている。
１つ目の方法は、回転式のディスクをマシニングセンタの上部や側部に配置し、そのディスクに工具を収納し、ディスクを回転させて工具を所定の位置に移動させた後、マニュピレータなどの工具搬送手段により所要の工具を切削加工機の主軸の位置まで搬送する構成のものである。
【０００４】
２つ目の方法は、マトリックス状に工具を整列収納し、直交する２軸の方向に移動可能な工具搬送手段により、所要の工具を切削加工機の主軸の位置まで搬送する構成のものである。
【０００５】
３つ目の方法は、チェーン状に配列された複数のツールポットに工具を収納し、それを循環移動させ所要の工具を所定の位置まで移動させ、工具搬送手段により、所要の工具を切削加工機の主軸の位置まで搬送する構成のものである。
【０００６】
一般に、マシニングセンタにおいては、より多種類の機械加工や、より多数のワークへの同時機械加工を容易に行うために、収納する工具数を多くすることが要請されている。このような要請に答えるものとして、特許文献１には、複数のツールポットを一列に配置したツールラックを複数個フレーム内に配置した工具貯蔵供給装置を提案している。これによれば、工具を保持するツールポットがマトリックス状に配置されることから、非常に多数の工具を収容することが可能となる。
【０００７】
また特許文献２には、扇形形状のプレートに工具を収納する簡素な構造のツールマガジンと自動交換装置を備えた加工装置が提案されている。
【０００８】
さらに特許文献３には、機械の省スペース化を計るためにマシニングセンタの上部にツールマガジンをハチマキ状に配置した公知例が紹介されている。
【特許文献１】特開昭６１−４４５４５号公報
【特許文献２】特開２００６−１５０４６８号公報
【特許文献３】特開平１０−３１５０７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に記載のツールマガジンには、次のような問題がある。工具収納数は、要求される数量に応じていくらでも増やすことは可能であるが、工具貯蔵供給装置はマシニングセンタと別になっているので、工具貯蔵供給装置を設置するスペースが必要となる。したがって、マシニングセンタの設置スペースが限定されている場合は、自ずと収納数にも限界ができる。
【００１０】
また、特許文献２に記載のツールマガジンは、ツールマガジンの簡素化や加工機械の省スペース化を狙ったものである。加工機械のプレート状の機械フレームに開口部を設け、その開口部に扇形をしたツールマガジンを収納し省スペース化を図っている。しかしながらこの構成では、マガジンに収納される工具数は極端に少なく、マシニングセンタの多種加工に対応することは困難である。
【００１１】
さらに、特許文献３では、機械の省スペースを図るためにツールマガジンをマシニングセンタの上部にハチマキ状に配置している。しかしながらこの構成では、小型のマシニングセンタの場合は、ツールマガジンに収納できる工具数は限られ、多種加工を実現するために多数の工具を収納するとツールマガジンが大きくなりマシニングセンタの省スペース化を実現することは困難である。さらにこのような構成の場合、作業者による工具の入れ替え作業位置が頭上になるため、作業性や安全性に問題がある。
【００１２】
本発明の第一の目的は、これらの問題の解決を図ったもので、マシニングセンタにおいて、設置スペースを大きくすることなく、収納可能な工具数を多くすることができるマシニングセンタを提供することである。また第二の目的は、第一の目的を達成するために生ずるツールマガジンのツールポットに作業者が工具を取り付けする場合に正常に取り付けされたか否かの確認を簡潔に行うことができるマシニングセンタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明のマシニングセンタは、複数のツールポットを担持するエンドレスチェーンを備えたツールマガジンと、被加工物に機械加工を行う工具を着脱可能に備えた主軸装置と、前記ツールポットと主軸装置との間で、工具を交換する自動工具交換装置とを有するマシニングセンタにおいて、前記ツールマガジンが、マシニングセンタの機械フレーム又は機械カバーと対向する部分では、機械フレーム又は機械カバーの側面及び底面に近接して配置されたことを特徴としている。
【００１４】
また前記ツールマガジンにおいて、その少なくとも一部が、マシニングセンタの機械フレーム又は機械カバーの側面の外側及び底面の下側に近接して配置する構成としたり、底面の下側においては床面までの間に配置する構成とすることができる。
さらに前記ツールマガジンにおいて、マシニングセンタの側部では、マシングセンタの外側面又はその延長面より内側に配置する構成とすることもできる。
【００１５】
前記ツールマガジンのエンドレスチェーンが、その長さの１／２以上をマシニングセンタの機械フレーム又は機械カバーの内壁面及び又は外壁面に近接して配索されている構成とすることができる。
【００１６】
前記エンドレスチェーンを循環駆動するチェーン駆動用の駆動部品を２個以上使用した構成としたり、前記駆動部品が２個のスプロケットからなり、２個のスプロケットが一定距離離間して配置され、前記自動工具交換装置が、前記２個のスプロケットの間で工具を交換する構成とすることも可能である。
【００１７】
また、前記ツールポットに工具を取り付けるために前記機械フレーム又は機械カバーの側面に形成された開口部と、該開口部を開閉する開閉カバーと、該開閉カバーの閉止状態を検知するセンサと、前記開閉カバーに設けられ、ツールポットに取り付けられた工具に形成された被係止部に係合する係止部と、を有し、前記被係止部に係止部が係合することで前記センサが開閉カバーの閉止を検知する構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ツールマガジンは、マシニングセンタの外側面より突出した部分がないので、マシニングセンタの設置スペースを大きくすることなく多数の工具をツールマガジンに取り付けることができる。
【００１９】
エンドレスチェーンが、その長さの１／２以上をマシニングセンタの機械フレームや機械カバーの内面又は外面に近接して配索されることで、マシニングセンタのスペースを大きくすることなくツールマガジンに収納できる工具数を最大にすることができる。
【００２０】
エンドレスチェーンを循環駆動するチェーン駆動用の駆動部品を２個以上使用することで、ツールマガジンをスムーズに循環駆動することができる。駆動部品としての２個のスプロケットの間で工具を交換する構成とすることで、エンドレスチェーンが伸びても、工具の交換位置を一定にすることができる。
【００２１】
作業者がツールマガジンのツールポットの工具を交換する場合は、次のように行う。まず、機械フレーム又は機械カバーに設けた開口部の開閉カバーを開き、開口部からツールポットに取り付けられた工具を取外し、新しい工具を取り付ける。各工具には同じ位置に被係止部があり、開口部を閉じる開閉カバーには、係止部がある。そして、係止部が被係止部に係合することで、開閉カバーが開口部を閉じることができ、開閉カバーが閉じたことをセンサで検知することができる。したがって、工具の取り付け状態が正常であるか否かの確認をこのような簡潔な構造で実現できる。
【００２２】
更にツールマガジンは、マシニングセンタの機械フレーム内に収納する配置とする場合には、ツールマガジンの安全カバー等の保安部品を最低限とすることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を、ツールマガジンがマシニングセンタの側部では、マシングセンタの外側面又はその延長面より内側に配置する構成とする場合を例にして添付図面を参照して説明する。図１及び図２は、本発明のマシニングセンタを模式的に示す図で、図１は図２のＡ−Ａから見た図、図２は図１のＢ−Ｂから見た図である。
【００２４】
＜マシニングセンタＭの構成＞
本発明のマシニングセンタＭは、図１、図２に示すように、機械フレーム１００に、加工用治具２０、主軸装置３０、自動工具交換装置７０、ツールマガジン２００を取り付けた構成となっている。
【００２５】
＜機械フレーム １００＞
本マシニングセンタの機械フレーム１００は、図２に示すように、側面から見るとＬ型となっている。機械フレーム１００のＬ型の垂直部に当たる支柱部１０１には、加工用治具２０、自動工具交換装置７０、ツールマガジン２００が取り付けられる。Ｌ型の水平部となるベース部１０２には、主軸装置３０のＸ，Ｙ，Ｚ軸の位置を決めるＮＣ位置決め部や駆動用モータが配置されている。さらに本マシニングセンタの切粉処理装置などの補機類が収納あるいは接続される。
【００２６】
機械フレーム１００の正面に開口しているスペース１０３には、加工用治具２０および自動工具交換装置（ＡＴＣ）７０が配置されている。機械フレーム１００は、鋼板を溶接して形成され、あるいは、鋳造により形成されたもので、内部に空間があり、この空間内の機械フレームの内壁面に近接してツールマガジン２００が配索され、機械フレーム１００の上部の開口部からツールマガジン２００がマシニングセンタＭの上部に露出している。
【００２７】
＜加工用治具 ２０＞
加工用治具２０は、被加工物Ｗを保持するもので、図１に示すように機械フレーム１００の支柱部分１０１にその両端を支持されている。この加工用治具２０は、図示しないアクチュエータにより矢印に示すように軸Ｏを中心に回動可能な構成となっている。被加工物Ｗは、加工用治具２０の位置決め部に作業者によりクランプ等によって固定される。
【００２８】
尚被加工物を加工中に旋回動作等をする必要が無い場合は、加工用治具は、ベース部に固定した定置式の構成となる。この場合は、機械フレームは支柱部分１０１が無い構成となり、支柱部分に相当するスプラッシュガード等の機械カバーが設けられることになる。
【００２９】
＜主軸装置 ３０＞
主軸装置３０は、本発明のマシニングセンタＭにおいて、被加工物Ｗを加工するドリルやエンドミルなどの工具１０を取り付け回転駆動させる装置である。この主軸装置３０は、通常のマシニングセンタが備えている工具着脱機能、工具の回転駆動機能、工具回転数の変更機能などを備えており、マシニングセンタＭに設けられた図示しない制御装置により制御されるが、全て公知の技術を使用することができる。
【００３０】
＜主軸移動装置 ４０，５０＞
主軸移動装置４０，５０は、本発明のマシニングセンタの制御装置により操作され、主軸装置３０を被加工物Ｗの所要の位置に移動させる装置である。
【００３１】
図１および図２に示すとおり主軸移動装置は、機械フレーム１００のベース部１０２上にＸ軸スライドユニットとＺ軸スライドユニットを２段式に重ねて構成するなどしたＸＺ軸用のスライドユニット４０を設け、その上にコラム状のＹ軸用のスライドユニット５０を設けた構成である。ＸＺ軸用スライドユニット４０，Ｙ軸スライドユニット５０等には、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸それぞれの方向に駆動する駆動用のモータと、ＮＣ位置決め部とを備えている。このような構成により、主軸装置３０は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の方向に移動して、工具１０を被加工物Ｗに近づけて機械加工を行うことになる。
【００３２】
尚、本発明における主軸装置３０を移動する構成やＮＣ位置決め部やモータ等は、全て公知の技術が使用できる。
【００３３】
＜自動工具交換装置 ７０＞
自動工具交換装置７０は、本発明のマシニングセンタＭの主軸装置３０に装着する工具１０を交換する装置で、マシニングセンタＭの制御装置によりプログラムに従って駆動され、自動的に工具１０を交換することができる。図２に示すとおり機械フレーム１００の上部に補助フレーム１１０を設け、これに自動工具交換装置７０を昇降可能に配設している。自動工具交換装置７０には、ＡＴＣアーム７１が設けられている。ＡＴＣアーム７１は、２つの端部を有し、主軸装置３０の工具１０と、ツールマガジン２００の工具１０との何れか一方に選択的に対向できるように配置されている。そして、軸７２が伸縮することで、主軸装置３０又はツールマガジンに向かって接近・離反し、軸７２が回転することで、ＡＴＣアーム７１を回転することができる。各ＡＴＣアーム７１の２箇所の端部には、工具１０を把持可能なチャックを有する。
【００３４】
＜ツールマガジン２００の全体構成＞
図１にツールマガジン２００の全体図を、図３にツールマガジン２００の部分図として、１個のツールポット２２１を示す。これらの図に示すように、ツールマガジン２００は、複数のツールポット２２１をチェーン状に接続し、エンドレスにしたものである。すなわち、ツールポット２２１は、エンドレスチェーン２２０のリンク２２２をつなぐローラピンの内部に形成されたものである。そして、このツールポット２２１に工具１０を着脱可能にしている。したがって、ツールマガジン２００には、エンドレスチェーン２２０のリンク数と同じ数のツールポット２２１を設けることができる。
【００３５】
本発明では、図１に示すように、エンドレスチェーン２２０は、その高さの８０％程度が機械フレーム１００内に収容され、残りの２０％程度が機械フレーム１００の上に露出している。図示しないが、機械フレームの上部にツールマガジン用等のカバーを設け、このツールマガジン用等のカバーによってツールマガジン２００の露出している部分を覆うことにしてもよい。この場合、ツールマガジン２００は、機械フレーム１００とツールマガジン用等のカバーの双方に近接して配置されることになる。また、ツールマガジン２００は、その長さの１／２以上が、機械フレーム１００の内壁面に沿って配索された状態となっている。エンドレスチェーン２２０は、四隅をコーナーローラ２０３，２０４，２０５，２０６でガイドされ、上部には大きなアイドラローラ２０７を備えている。
【００３６】
また、エンドレスチェーン２２０はアイドラローラ２０７の下で大きく蛇行し、水平部分を形成し、水平部の両端に駆動用のスプロケット２０８，２０９を備えている。以上のようにエンドレスチェーン２２０が配索され、アイドラローラ２０７が図１の右方にスライドすることで、エンドレスチェーン２２０の伸びを調整できる構成となっている。
【００３７】
マシニングセンタＭの側面では、エンドレスチェーン２２０は、マシニングセンタＭの周囲の外側には全く突出しないようになっている。機械フレーム１００の上方では、エンドレスチェーン２２０が機械フレーム１００の上部に露出しているが、機械フレーム１００の外側面１００ａと下面１００ｂでは、全く突出していない。また、機械フレーム１００の上部のエンドレスチェーン２２０が露出している部分でも、外側面１００ａの延長面１００ｃから外側には突出してはいない。したがって、ツールマガジン２００を設けることで、マシニングセンタＭの設置スペースを大きくする必要は全くない。
【００３８】
マシニングセンタＭの上部にツールマガジン用等のカバーを設ける場合は、カバーの内面を延長面１００ｃと一致させ、かつ、ツールマガジン２００の上面近傍を覆うようにすることが望ましい。
【００３９】
さらに、機械フレーム１００内にあっては、エンドレスチェーン２２０は、機械フレーム１００の外側面１００ａ、下面１００ｂの近傍にあって、最もエンドレスチェーン２２０の長さを長くできるように配索されている。
【００４０】
図４は、コーナー支持部の例としてコーナーローラ２０５の部分を拡大した図である。同図に示すコーナーローラ２０５は、スチール製の円盤状の部品であり中央部のベアリングにて自在に回転できる構造となっている。この円盤がエンドレスチェーン２２０のリンク２２２の間に入り込み、エンドレスチェーン２２０がマシニングセンタＭの前後にずれないよう防止している。またツールマガジン２００は、機械フレーム１００の内壁面１００ｄに近接した状態で配置されている。図示は省略するが、コーナーローラ２０４も同様の構成となっている。
【００４１】
この実施例のツールマガジン２００は、そのエンドレスチェーン２２０の長さの１／２以上を機械フレーム１００の内壁面１００ｄに沿って配索している。こうすることで、エンドレスチェーン２２０の長さが最も長くなり、最大の個数の工具を取り付けることができる。本発明の実施例では、ツールマガジン２００に１１６個のツールポット２２１と、同じ数の工具１０をセットできるようになった。但し、ツールマガジン２００に収納できる工具１０の本数は、マシニングセンタＭの機械フレーム１００の寸法やツールポット２２１間の間隔（リンクの長さ）等により適宜決定されるもので、この実施例に限定されるものではない。
【００４２】
＜ツールポット２２１＞
図３はツールポット２２１に工具１０を収納した状態を示す図である。ツールポット２２１は、エンドレスチェーン２２０のリンク２２２をつなぐローラピンに構成されている。ここに示すツールポット２２１は、公知の構成のもので、スチール製の中空パイプ内に、合成樹脂製の中空円柱状の受入部を嵌入して形成したもので、この受入部に工具１０のソケット部を嵌入して保持することができるものである。工具１０には、被係止部１０ａが設けられている。この被係止部１０ａは、工具１０がどのような工具に代わっても、同じ位置に形成されている。
【００４３】
各ツールポット２２１には、たとえば、連続番号などのツールポット２２１を特定するための符号が付与されており、それぞれに、各種の工具１０が取り付けられる。取り付けるべき工具とツールポットの位置は、被加工物Ｗに行われる機械加工の種類や加工順等により決まり、マシニングセンタＭの制御装置により指定される。
【００４４】
＜主軸装置３０の工具の交換＞
主軸装置３０の工具の交換は、次のようにして行われる。
【００４５】
（１）ＡＴＣユニット７０が下降位置で軸７２が伸びた状態で、ツールマガジン２００が次に使用する工具を工具交換ポジションまで送る。
（２）ＡＴＣユニットが上昇し、ＡＴＣアーム７１の上側チャックがツールポット内の工具１０を保持する。この時他方のチャックは、空いたままである。
【００４６】
（３）次に、ＡＴＣアーム７１の軸７２の長さを縮小すると、工具１０がツールポット２２１から離脱する。
【００４７】
（４）ＡＴＣユニットが下降する。
（５）ＡＴＣユニット下降端にて軸７２を伸ばし、待機する。
【００４８】
（６）Ｘ／Ｚ軸をＡＴＣ位置に移動させ、Ｙ軸を上昇し（主軸が上昇し）、ＡＴＣアームの下側チャックに主軸に取り付けていた工具が入る。
【００４９】
（７）ＡＴＣアームの下側チャックで工具を把持し、軸７２を縮めて主軸から工具を抜き取る。
【００５０】
（８）ＡＴＣアームを１８０度旋回させた後、軸７２を伸ばして下側チャックで把持した工具１０を主軸に挿入する。
【００５１】
（９）主軸で工具をクランプ後、Ｙ軸を下降しＡＴＣアームの下側チャックから工具が引き抜かれ、下側チャックは空となる。
【００５２】
（１０）軸７２を縮めた後、ＡＴＣユニットを上昇させる。
(１１) 軸７２を伸ばし、不要となった工具をツールポット２２１に装着させる。
（１２）ＡＴＣユニットを下降させる。
上記の（１）から（１２）の動作によりの工具交換の動作が完了する。
【００５３】
＜ツールマガジン駆動部＞
図５、図６は駆動部品としてのスプロケット２０８，２０９の駆動構造を示す図で、図５は正面図、図６は側面図である。一方のスプロケット２０８に駆動用モータ２１１（ギヤードモータ）が継手２１５で連結されており、両スプロケット２０８，２０９は、それぞれタイミングプーリ２１２を有し、これらをタイミングベルト２１３で接続されている。タイミングベルト２１３の張りは、テンションローラ２１４で調整される。したがって、両スプロケット２０８，２０９が共にエンドレスチェーン２２０の駆動用スプロケットとなる。また、両スプロケット２０８，２０９の位置は固定され、両者の間隔は、一定に保たれている。このように複数の駆動部品で駆動することで、エンドレスチェーン２２０を脈動させることなく、円滑で安定した状態で循環させることができる。
【００５４】
ツールマガジンに極力多くの工具を収納しようとするとエンドレスチェーン２２０の長さも長くなり、エンドレスチェーン２２０に延びが問題となる。しかし、エンドレスチェーン２２０に延びが発生しても、２個のスプロケット２０８，２０９間の距離は一定であり、その間に入るツールポット２２１の数は一定である。そこで、両スプロケット２０８，２０９の間のエンドレスチェーン２２０を図示しない水平な支持板などで支えて水平状態に保つと、各ツールポット２２１の工具１０の位置を常にほぼ一定に保つことができる。一方、自動工具交換装置７０、主軸装置３０の交換位置も常に一定に保たれているので、正常に工具交換をすることができることになる。
【００５５】
尚本実施例では、２個のスプロケットを同時に駆動させてツールマガジンのチェーンを循環移動させていたが、チェーンの長さにより２個以上のスプロケットを適宜配置することは勿論可能である。またスプロッケト以外でもチェーンを駆動できるものであれば使用することができる。
【００５６】
＜工具取付用の開閉カバー １５０＞
図７は、工具取付部の構造を示す図である。作業者が工具１０をツールマガジン２００のツールポット２２１に取付けたり、取り外したりするために、機械フレーム１００の側面に開口部１０６を形成している。開口部１０６には、鋼板製の開閉カバー１５０がヒンジで取り付けられ、開口部１０６を開閉可能である。この開閉カバー１５０を開けると、ツールマガジン２００のツールポット２２１に作業者の手が届き、作業者は、この開口部１０６から手を入れることで、ツールポット２２１の工具１０を交換することができる。
尚加工治具などの構成により機械フレームの支柱部分１０１が無い場合は、機械フレームの支柱部分に代わりスプラッシュガードなどの機械カバーが設けられることになる。このような場合は、開口部１０６は、機械カバーに設けられる。
【００５７】
開閉カバー１５０の裏面には、ブラケット１５１が取り付けられ、ブラケット１５１の先端には、薄板状の係止部１５２が取り付けられている。一方、工具１０には、図３で説明したように、溝状の被係止部１０ａが形成されている。そして、開閉カバー１５０を閉じたとき、工具１０がツールポット２２１の所定の位置に正常に嵌装されていれば、係止部１５２の先端が工具１０の被係止部１０ａに係合することができ、開閉カバー１５０を完全に閉じることができる。開閉カバー１５０が完全に正常に閉じられることは、センサ１５３により確認ができる。
【００５８】
係止部１５２の板が長いと、複数の工具１０がツールポットに正常に取り付けされたかを同時に検知することができ、複数のツールポット２２１の工具を交換したときの確認ができる。
【００５９】
本発明では、ツールマガジンを、マシニングセンタの外側面又はその延長面より内側に配置するだけでなく、以下のような別配置を採用することができる。
【００６０】
図８は、ツールマガジン２００と機械フレーム１００又は機械カバーとの他の配置例を示す図である。ツールマガジンは、機械フレームの内側や外側に近接して設置するばかりではない。既に述べたように旋回式治具等を支持する機械フレームの支柱部分が不要な構成のマシニングセンタでは、ツールマガジンは、その一部がマシングセンタの周囲に設けたスプラッシュガードなどの機械カバーの内側や外側に近接して配置することになる。尚図８では、機械フレームの内側や外側に近接して配置する図としている。
【００６１】
（ａ）は、ツールマガジン２００の全体が機械フレーム１００の外側の近接位置を通過している例である。（ｂ）はツールマガジン２００の垂直部の一方が機械フレーム１００の内側で、垂直部の他方と、下部が機械フレーム１００の外側の近接位置に配置された例である。（ｃ）は、ツールマガジン２００の垂直部の一方が機械フレーム１００の外側で、垂直部の他方と、下部が機械フレーム１００の内側の近接位置に配置された例である。（ｄ）は、ツールマガジン２００の垂直部の両側が機械フレーム１００の内側で、下部が機械フレーム１００の下側の近接位置に配置された例である。これらに例示されるように、本発明では、ツールマガジン２００ないし、エンドレスチェーン２２０を、機械フレーム１００の内側又は外側に近接配置することで、エンドレスチェーン２２０の長さを最長にし、収容できる工具数を最大にすることができる。
【００６２】
また図示しないが、（ａ）（ｂ）（ｄ）においてツールマガジンは、その下側を底面に近接せず、マシニングセンタを設置する床面までの間に配置することもできる。
【００６３】
また、機械フレーム１００の上側には、機械カバーとして、ツールマガジン用等のカバーを設けてもよい。ツールマガジン用等のカバーを使用する場合は、エンドレスチェーンは、カバーの内側か外側のいずれかに近接配置させることがチェーンの長さを長くできるので望ましい。
【００６４】
本発明は以上の通りであるから、以下に述べる効果が得られる。
(1) マシニングセンタ等の加工装置のツールマガジンに収納する工具の数を極力多くし、かつマシニングセンタの省スペース化を実現することができる。
(2) ツールマガジンへの工具の取付け状態が正常であるか否かの確認を簡潔な構造で実現することができる。
(3) マシニングセンタ等の加工装置のツールマガジンが機械フレーム又は機械カバー内に収納されている場合は、ツールマガジンを囲う安全カバーや保護カバーなどの保安部品が必要最低限で済み、マシングセンタのコストを安価に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明のツールマガジンを搭載したマシニングセンタの正面全体図である。
【図２】本発明のツールマガジンを搭載したマシニングセンタの側面全体図である。
【図３】ツールマガジンにツールが収納された状態を示す詳細図である。
【図４】ツールマガジンのコーナー部の詳細図である。
【図５】ツールマガジンの駆動部分の正面詳細図である。
【図６】ツールマガジンの駆動部分の側面詳細図である。
【図７】工具取付用開閉カバーと開口部の図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、ツールマガジンと機械フレームの他の配置例を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０ 工具
２０ 加工用治具
３０ 主軸装置
４０ 主軸移動装置（ＸＺ軸用スライドユニット）
５０ 主軸移動装置（Ｙ軸用スライドユニット）
７０ 自動工具交換装置（ＡＴＣ）
１００ 機械フレーム
１０１ 機械フレームの支柱部分
１０２ 機械フレームのベース部分
１０３ 機械フレームのＵ字型の開口スペース
１０６ 機械フレーム側面開口部（工具取付用）
１５０ 工具取付用の開閉カバー
１５２ 係止部
１５３ センサ
２００ ツールマガジン全体
２０８，２０９ スプロケット（駆動部品）
２２０ エンドレスチェーン
２２１ ツールポット
Ｍ マシニングセンタ本体
Ｗ 被加工物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のツールポットを担持するエンドレスチェーンを備えたツールマガジンと、被加工物に機械加工を行う工具を着脱可能に備えた主軸装置と、前記ツールポットと主軸装置との間で、工具を交換する自動工具交換装置とを有するマシニングセンタにおいて、前記ツールマガジンが、マシニングセンタの機械フレーム又は機械カバーと対向する部分では、機械フレーム又は機械カバーの側面及び底面に近接して配置されていることを特徴とするマシニングセンタ。
【請求項２】
前記ツールマガジンの少なくとも一部が、マシニングセンタの機械フレーム又は機械カバーの側面の外側及び底面の下側に近接して配置されていることを特徴とする請求項１記載のマシニングセンタ。
【請求項３】
複数のツールポットを担持するエンドレスチェーンを備えたツールマガジンと、被加工物に機械加工を行う工具を着脱可能に備えた主軸装置と、前記ツールポットと主軸装置との間で、工具を交換する自動工具交換装置とを有するマシニングセンタにおいて、前記ツールマガジンが、マシニングセンタの機械フレーム又は機械カバーと対向する部分では、機械フレーム又は機械カバーの側面に近接して配置し、かつ底面の下側においてはマシニングセンタを設置する床面までの間に配置されていることを特徴とするマシニングセンタ。
【請求項４】
複数のツールポットを担持するエンドレスチェーンを備えたツールマガジンと、被加工物に機械加工を行う工具を着脱可能に備えた主軸装置と、前記ツールポットと主軸装置との間で、工具を交換する自動工具交換装置とを有するマシニングセンタにおいて、前記ツールマガジンが、マシニングセンタの側部では、マシニングセンタの外側面又はその延長面より内側に配置されたことを特徴とするマシニングセンタ。
【請求項５】
前記ツールマガジンのエンドレスチェーンが、その長さの１／２以上をマシニングセンタの機械フレーム又は機械カバーの内壁面及び／又は外壁面に近接して配索されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のマシニングセンタ。
【請求項６】
前記エンドレスチェーンを循環駆動するチェーン駆動用の駆動部品を２個以上使用した請求項１から５のいずれかに記載のマシニングセンタ。
【請求項７】
前記駆動部品が２個のスプロケットからなり、２個のスプロケットが一定距離離間して配置され、前記自動工具交換装置が、前記２個のスプロケットの間で工具を交換することを特徴とする請求項６記載のマシニングセンタ。
【請求項８】
前記ツールポットに工具を取り付けるために前記機械フレーム又は機械カバーの側面に形成された開口部と、該開口部を開閉する開閉カバーと、該開閉カバーの閉止状態を検知するセンサと、前記開閉カバーに設けられ、ツールポットに取り付けられた工具に形成された被係止部に係合する係止部と、を有し、前記被係止部に係止部が係合することで前記センサが開閉カバーの閉止を検知することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のマシニングセンタ。
【請求項１】
複数のツールポットを担持するエンドレスチェーンを備えたツールマガジンと、被加工物に機械加工を行う工具を着脱可能に備えた主軸装置と、前記ツールポットと主軸装置との間で、工具を交換する自動工具交換装置とを有するマシニングセンタにおいて、前記ツールマガジンが、マシニングセンタの機械フレーム又は機械カバーと対向する部分では、機械フレーム又は機械カバーの側面及び底面に近接して配置されていることを特徴とするマシニングセンタ。
【請求項２】
前記ツールマガジンの少なくとも一部が、マシニングセンタの機械フレーム又は機械カバーの側面の外側及び底面の下側に近接して配置されていることを特徴とする請求項１記載のマシニングセンタ。
【請求項３】
複数のツールポットを担持するエンドレスチェーンを備えたツールマガジンと、被加工物に機械加工を行う工具を着脱可能に備えた主軸装置と、前記ツールポットと主軸装置との間で、工具を交換する自動工具交換装置とを有するマシニングセンタにおいて、前記ツールマガジンが、マシニングセンタの機械フレーム又は機械カバーと対向する部分では、機械フレーム又は機械カバーの側面に近接して配置し、かつ底面の下側においてはマシニングセンタを設置する床面までの間に配置されていることを特徴とするマシニングセンタ。
【請求項４】
複数のツールポットを担持するエンドレスチェーンを備えたツールマガジンと、被加工物に機械加工を行う工具を着脱可能に備えた主軸装置と、前記ツールポットと主軸装置との間で、工具を交換する自動工具交換装置とを有するマシニングセンタにおいて、前記ツールマガジンが、マシニングセンタの側部では、マシニングセンタの外側面又はその延長面より内側に配置されたことを特徴とするマシニングセンタ。
【請求項５】
前記ツールマガジンのエンドレスチェーンが、その長さの１／２以上をマシニングセンタの機械フレーム又は機械カバーの内壁面及び／又は外壁面に近接して配索されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のマシニングセンタ。
【請求項６】
前記エンドレスチェーンを循環駆動するチェーン駆動用の駆動部品を２個以上使用した請求項１から５のいずれかに記載のマシニングセンタ。
【請求項７】
前記駆動部品が２個のスプロケットからなり、２個のスプロケットが一定距離離間して配置され、前記自動工具交換装置が、前記２個のスプロケットの間で工具を交換することを特徴とする請求項６記載のマシニングセンタ。
【請求項８】
前記ツールポットに工具を取り付けるために前記機械フレーム又は機械カバーの側面に形成された開口部と、該開口部を開閉する開閉カバーと、該開閉カバーの閉止状態を検知するセンサと、前記開閉カバーに設けられ、ツールポットに取り付けられた工具に形成された被係止部に係合する係止部と、を有し、前記被係止部に係止部が係合することで前記センサが開閉カバーの閉止を検知することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のマシニングセンタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−１４９４１６（Ｐ２００８−１４９４１６Ａ）
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４０６３７（Ｐ２００６−３４０６３７）
【出願日】平成１８年１２月１９日（２００６．１２．１９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ツールポット
【出願人】（０００００４３７４）日清紡績株式会社 (370)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月１９日（２００６．１２．１９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ツールポット
【出願人】（０００００４３７４）日清紡績株式会社 (370)
【Ｆターム（参考）】
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