JP2024081917A - 工具マガジン装置及び工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の工具ポット装着部が周方向に間隔を空けて配置された工具マガジンと、各工具ポット装着部に対して、工具マガジンの回転軸線方向の一方側から挿抜自在に装着され、工具を、工具マガジンの径方向外側に突出する状態で保持する工具ポットと、工具マガジンのポット装着部よりもマガジン径方向の内側を通って回転軸線方向に延びるレール部材と、該レール部材に対して移動可能に支持された移動搬送体と、移動搬送体に搭載され、工具ポットを把持可能な把持機構とを備えた工具マガジン装置において、工具ポットの長大化を回避しつつ、工具ポットを工具マガジンと工具交換装置との間で落下させることなく確実に搬送する。【解決手段】把持機構１２０は、上下方向に対向する一対の把持部材１２１を有していて、工具ポット１０４を把持する際には、該一対の把持部材１２１により工具ポット１０４を上下方向の両側から挟持するように構成されている。【選択図】図７

Description

本発明は、複数の工具ポット装着部が周方向に間隔を空けて配置された回転可能な工具マガジンと、各工具ポット装着部に装着され、工具を、工具マガジンの径方向外側に突出する状態で保持する工具ポットとを備えた工具マガジン装置に関する。

この種の工具マガジン装置として、工作機械に付設された工具交換装置と工具マガジンとの間で工具ポットの搬送を行う移動搬送体を備えた装置が知られている。

例えば特許文献１に示す工具マガジン装置は、移動搬送体としてのポットスライダと、工具マガジンと工具交換装置とに跨がって延びる上下一対の平板部からなる案内部材と、ポットスライダを該案内部材に沿って移動させる工具ポット移動装置とを有している。

工具ポットは、その先端側に位置する工具装着部と、基端側に位置して前記ポットスライダに把持されるポット被把持部と、工具装着部及びポット被把持部の間に位置して前記一対の平板部の間に保持される被保持部とから構成されている。

そして、前記工具マガジン装置では、工具ポットをポットスライダによって工具交換装置側の所定位置まで移動させると、該工具ポットと工具交換装置との間で工具の受渡しが行われる一方、工具ポットをポットスライダによって工具マガジンの割出し位置に隣接する所定位置まで移動させると、工具マガジンに設けられたポットホルダと前記ポットスライダとの間で工具ポットの着脱が行われる。

前記ポットスライダは、工具マガジンの回転軸方向にて水平に対向する一対の突起部を有していて、該一対の突起部の間に工具ポットのポット被把持部を嵌合させることで、当該工具ポットを把持する。

特開２０２０－１９９５７０号公報

特許文献１に示す工具マガジン装置では、工具ポットの中間部に被保持部を設けて、この被保持部を案内部材により保持するようにしている。このため、工具ポットが、被保持部の長さ分だけ長大化するという問題がある。したがって、工具ポットの長大化を回避する観点では、被保持部を廃止してポットホルダ（移動搬送体）に設けられた把持機構のみで工具ポットを保持することが好ましい。

しかしながら、特許文献１の工具マガジン装置では、前記把持機構は水平方向に対向する一対の突起部により構成されていて、該一対の突起部の間に工具ポットの基端部を嵌め込むだけで工具ポットの把持機能を実現している。このため、この把持機構のみでは工具ポットを落下不能に保持することができない。

そこで、一対の突起部を水平方向に開閉駆動して、該一対の突起部により工具ポットを水平方向の両側から挟持することが考えられる。しかし、工具ポットを水平方向の両側から挟持する構成では、例えば工具ポットに装着される工具重量が大きいと、工具ポットが一対の突起部の間から下方に抜け落ちて落下する虞がある。

本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであって、工具ポットの長大化を回避しつつ、工具ポットを工具マガジンと工具交換装置との間で落下させることなく確実に搬送可能な工具マガジン装置を提供することを、その目的とする。

前記課題を解決するための本発明の一局面では、複数の工具ポット装着部が周方向に間隔を空けて配置され、該各工具ポット装着部を該周方向に移動させるように回転可能な工具マガジンと、前記各工具ポット装着部に対して、前記工具マガジンの回転軸線方向の一方側から挿抜自在に装着され、工具を、前記工具マガジンの径方向外側に突出する状態で保持する工具ポットと、前記工具マガジンの工具ポット装着部よりもマガジン径方向の内側を通って前記回転軸線方向に延びるレール部材と、該レール部材に対して移動可能に支持され、予め定めたポット着脱位置と該ポット着脱位置から前記工具マガジンの回転軸線方向の前記一方側に離間した工具受渡し位置との間で移動可能な移動搬送体と、該移動搬送体に設けられ、前記工具ポットを把持可能な把持機構とを備え、前記移動搬送体が前記ポット着脱位置にある状態では、前記工具マガジンの回転により該ポット着脱位置に隣接する所定角度位置に割り出された工具ポット装着部に対し、前記移動搬送体の把持機構を介して前記工具ポットの着脱動作を行い、前記移動搬送体が前記工具受渡し位置にある状態では、前記移動搬送体により搬送された前記工具ポットと予め設置された工具交換装置との間で前記工具の受渡し動作を行うように構成された工具マガジン装置であって、前記把持機構は、上下方向に対向する一対の把持部材を有していて、前記工具ポットを把持する際には、該一対の把持部材により当該工具ポットを上下方向の両側から挟持するように構成されている。

この構成によれば、移動搬送体に設けられた把持機構により工具ポットを把持する際には、一対の把持部材によって工具ポットが上下方向の両側から挟持される。したがって、例えば一対の突起部の間に工具ポットの基端部を嵌合させるだけの把持機構に比べて、工具ポットを落下不能に確実に把持することができる。しかも、一対の把持部材は、工具ポットを上下方向の両側から挟持するように構成されているので、水平方向の両側かから工具ポットを挟持する場合に比べて、工具ポットの支持剛性を格段に向上させることができる。よって、工具ポットを落下させることなく移動搬送体によって確実に搬送することができる。また、工具ポットの支持剛性を向上させたことで、工具ポットを補助的に支持するための案内部材を設ける必要がなくなる。よって、部品点数を削減して製造コストを低減することができる。

前記移動搬送体に設けられ、前記把持機構を、前記ポット着脱位置と、該ポット着脱位置よりも前記マガジン径方向の内側に位置する退避位置との間で駆動する進退駆動機構をさらに備え、前記進退駆動機構は、前記工具マガジンの回転により前記工具ポット装着部に装着された工具ポットが前記所定角度位置に割り出される際には、前記把持機構を前記退避位置に位置させるように構成され、前記退避位置は、前記工具ポットの前記所定角度位置への割り出し時に、当該工具ポットと前記把持機構との干渉が生じない位置であることが好ましい。

これによれば、工具マガジンを回転させて工具ポットを所定角度位置に割り出す際に、移動搬送体を退避位置に移動させておくことで、把持機構を構成する一対の把持部材と工具ポットとが干渉するのを防止することができる。したがって、一対の把持部材を上下方向に対向させる構成を採用したとしても、工具ポットと各把持部材との干渉を生じさせることなく、一対の把持部材により工具ポットを確実に保持することができる。

前記一対の把持部材は、前記工具ポット装着部に装着された前記工具ポットの前記所定角度位置への割り出し時に、前記工具ポットと該各把持部材との干渉を回避するための切欠部を有していることが好ましい。

このように、一対の把持部材に切欠部を設けることで、把持機構全体をポット装着部に極力近づけて配置しつつ、一対の把持部材とポット装着部に装着された工具ポットとの干渉を回避することができる。したがって、進退駆動機構による把持機構の移動ストローク量を極力少なくして、進退駆動機構の小型化を図ることができる。

前記把持機構は、トグル機構を利用して前記一対の把持部材による挟持動作を実行するように構成されていることが好ましい。

この構成によれば、把持機構をコンパクト化しつつ大きな把持力を得ることができる。

前記工具マガジンは、回転軸線に垂直な円板状のフレーム板を有し、前記フレーム板には、前記工具ポット装着部を形成するポットホルダを備え、前記ポットホルダは、前記フレーム板の側面に固定される取付板部と、該取付板部に対して垂直に接続され、マガジン径方向に対向する一対の対向板部と、各対向板部に形成され、前記工具マガジンの回転軸線方向の一方側に開放して前記工具ポットを挿抜自在に受け入れる前記工具ポット装着部としての装着部とを有していることが好ましい。

この構成によれば、工具ポットをスペース効率良くポットホルダに装着することができる。すなわち、例えば、一対の把持部材により工具ポットを水平方向の両側から挟持するようにした場合、一対の把持部材の開閉スペースを確保するためにフレーム板を屈曲させる必要があるが、本発明では、一対の把持部材は、上下方向の両側から工具ポットを挟持するように構成されているので、フレーム板を屈曲させる必要がない。よって、フレーム板の形状を簡素化して装置全体をコンパクトに構成することができる。

前記工具マガジンは複数設けられ、複数の前記工具マガジンは、前記回転軸線方向に間隔を空けて同軸に配置され、前記レール部材は、前記回転軸線方向において複数の前記工具マガジンに跨がって延設されており、前記各工具マガジンは、前記把持機構により前記工具ポットが把持された状態で前記移動搬送体が前記レール部材に沿って移動する際に当該工具ポットの通過を許容する欠損部を、前記周方向の一カ所に有していることが好ましい。

このように、複数の工具マガジンを回転軸方向に間隔を空けて配置した工具マガジン装置では、レール部材の長さが長くなるので、遠くの工具マガジンから決められた時間内に工具ポットを工具交換装置まで搬送してくるためには、移動搬送体の移動速度を速くせざるを得ない。このため、移動搬送体の加減速時に工具ポットに作用する慣性力が増加して工具ポットが落下し易くなる。本発明の構成は、このように工具ポットが落下し易い構成においても、把持機構による工具ポットの支持剛性を向上させて工具ポットの搬送を確実に行うことができる。

本発明に係る工具マガジン装置によれば、移動搬送体に設けられた把持機構により工具ポットを把持する際に、上下方向に対向する一対の把持部材により工具ポットを上下方向の両側から挟持するようにしたことで、工具ポットの長大化を回避しつつ、工具ポットを工具マガジンと工具交換装置との間で落下させることなく確実に搬送することができる。

本発明の実施形態に係る工具マガジン装置を備えた工作機械を示す外観斜視図である。 工具マガジン装置を示す外観斜視図である。 図２における工具マガジンから工具交換装置に至る部分を拡大して示す拡大斜視図である。 図３のIV－IV線断面図である。 搬送ユニットを示す斜め上側から見た斜視図である。 搬送ユニットの把持機構をベースプレート側から見た斜視図である。 図５のVII－VII線断面図である。 搬送ユニットによるポット搬送動作を説明するための説明図であり、（ａ）は搬送ユニットが退避位置にある状態を示し、（ｂ）は搬送ユニットが着脱位置にある状態を示し、（ｃ）は搬送ユニットが工具受渡し位置にある状態を示している。

以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

《実施形態》
図１は、本発明の実施形態に係る工具マガジン装置１００を備えた工作機械１を示す外観斜視図である。本例の工作機械１は、横型のマシニングセンタであって、ベッド２、コラム３、主軸頭５、テーブル７、工具交換装置２０、及び工具マガジン装置１００などを備えている。尚、以下の説明において、前側及び後側は、工作機械１の正面側及び背面側を意味し、左側及び右側は、工作機械１を前側から見たときの左側及び右側を意味する。また、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向はそれぞれ、工作機械１の左右方向、上下方向、及び前後方向に相当する。本実施形態では、ベッド２、コラム３、主軸頭５、テーブル７工具交換装置２０を含む工作機械本体と、工具マガジン装置１００の工具マガジン１０２との間で、搬送ユニット１１１により工具Ｔが取り付けられた工具ポット１０４が行き来するように構成されている。そして、工具交換装置２０により主軸頭５に取り付けられている工具Ｔと工具マガジン装置１００から搬送される工具ポット１０４に取り付けられている工具Ｔとが自動交換される。以下に各部について詳述する。

ベッド２は平面視で矩形状をなしており、テーブル７は、ベッド２上に配設されている。テーブル７は、ベッド２上に配置された一対のガイドレール４による案内の下、図示しないＺ軸送り機構によって、Ｚ軸方向に移動する。また、テーブル７上にはパレット１０が装着されており、このパレット１０上にワークＷが取り付けられる。

コラム３はベッド２の後端部に配設され、コラム３の前側面には、サドル９がＸ軸方向に移動可能に取付けられ、サドル９の前側面には、主軸頭５を支持するスライダ８がＹ軸方向に移動可能に取付けられている。サドル９は、図示しないＸ軸送り機構によってＸ軸方向に移動し、スライダ８は、図示しないＹ軸送り機構によってＹ軸方向に移動する。

主軸頭５は、工具Ｔが装着される主軸６を回転自在に支持するとともに、図示しない主軸モータによって回転駆動される。そして、Ｘ軸送り機構、Ｙ軸送り機構、Ｚ軸送り機構及び主軸モータは、図示しない制御装置によってその動作が制御される。

斯くして、この工作機械１では、制御装置（図示せず）による制御の下、主軸頭５がＸ軸－Ｙ軸平面内で移動するとともに、テーブル７がＺ軸方向に移動し、このように主軸頭５及びテーブル７が三次元空間内で相対的に移動することによって、テーブル７に装着されたパレット１０上のワークＷが、主軸６に装着された工具Ｔによって加工される。

［工具交換装置の構成］
工具交換装置２０は、機械正面から見て主軸６の左側に配置されていて、主軸６に装着された工具Ｔと、次工程で使用する工具Ｔとを交換する。図２及び図３に示すように、工具交換装置２０は、後述する工具マガジン装置１００の支持フレーム１０１から右側に突出する支持ブラケット１０５に支持されている。工具交換装置２０は、両端部にＵ字状の切り欠きである工具係合部２１ａ（図２参照）が形成された旋回可能な工具交換アーム２１と、工具交換アーム２１の旋回中心部に連結されて該工具交換アーム２１をＺ軸と平行な軸線回りに回転駆動する駆動モータ２２と、駆動モータ２２の側方に位置するポット仮保持部２３とを有している。

ポット仮保持部２３は、後述する搬送ユニット１１１によって工具マガジン１０２から搬送されてきた工具ポット１０４の外周面に係合することで、当該工具ポット１０４をその軸線が工具交換アーム２１の回転軸と平行になる状態で保持する。工具交換アーム２１は、駆動モータ２２により旋回駆動されることで、ポット仮保持部２３に保持された工具ポット１０４と主軸６との間で工具Ｔの交換（差し替え）を行う。

［工具及び工具ポットの構成］
工具Ｔは、主軸６への取付け用のテーパシャンク部（図示省略）を有している。工具ポット１０４は、工具Ｔのテーパシャンク部と嵌合する嵌合孔１０４ｃが形成されたポット本体部１０４ａ（後述する図７参照）と、ポット本体部１０４ａの基端部に取付けられた被把持部１０４ｂとを有している。

ポット本体部１０４ａの外周面には、３つの平面部１０４ｅが形成されており、そのうちの２つの平面部１０４ｅは互いに対向して平行となるように形成されており、残りの１つの平面部１０４ｅは前述した２つの平面部１０４ｅに対してそれぞれ直交関係となるように形成されている。すなわち、軸方向から見て互いに直交する３つの平面部１０４ｅ（後述する図５及び図６参照）が概略Ｕ字状に配置されている。この３つの平面部１０４ｅは、後述するポットホルダ１０２ｂのポット装着部１０２ｅに嵌合可能に形成されている。

工具ポット１０４の被把持部１０４ｂは、後述する搬送ユニット１１１の把持機構１２０により把持される部分であって、ポット本体部１０４ａの基端部に螺子で固定されている。被把持部１０４ｂは、略直方体状のブロック体からなる。被把持部１０４ｂの上面及び下面にはそれぞれ、ポット軸方向に直交する幅方向の全体に亘って把持溝１０４ｄが形成されている。把持溝１０４ｄは、深さ方向の底面側ほど幅狭となる断面台形状をなしている。

また、被把持部１０４ｂの基端部の軸心部には、ポット軸方向の外側に突出する突部１０４ｆが設けられている。この突部１０４ｆは、例えばボルト等の締結部材の一部により構成される。

［工具マガジン装置の構成］
工具マガジン装置１００は、工具マガジン１０２にストックされた多数の工具Ｔの中から次工程で使用する一の工具Ｔを装着した工具ポット１０４を選択して工具交換装置２０に搬送するとともに、工具交換装置２０にて該一の工具Ｔと入れ替わりで主軸６から回収した前工程の工具Ｔを工具ポット１０４に装着した状態で工具マガジン１０２に搬送する。

具体的には、工具マガジン装置１００は、図２及び図３に示すように、工具Ｔが装着された工具ポット１０４を保持する２つの工具マガジン１０２と、各工具マガジン１０２を回転駆動するマガジン駆動機構１０３と、各工具マガジン１０２と工具交換装置２０との間に跨るレール部材１５０と、該レール部材１５０上を走行しながら工具ポット１０４を搬送する搬送ユニット１１１とを有している。

２つの工具マガジン１０２は、ベッド２の左側のスペースにＸ軸方向に間隔を空けて同軸に配置されている。そして、各工具マガジン１０２は、複数の角柱を組み合わせた支持フレーム１０１によってＸ軸と平行な軸線回りに回転可能に支持されている。

各工具マガジン１０２は、回転軸線に対して垂直に設けられた概略円環板状をなすフレーム板１０２ａと、該フレーム板１０２ａに取付けられた複数のポットホルダ１０２ｂとを有している。各フレーム板１０２ａは、その回転軸線方向から見て周方向の一箇所に欠損部Ｋを有している。この欠損部Ｋは、工具ポット１０４を保持した搬送ユニット１１１の通過を許容するように形成されている。フレーム板１０２ａの内側周面には、全周に亘ってギヤ部（図示省略）が形成されており、フレーム板１０２の内側周面は内歯車として機能するように構成されている。このギヤ部は、マガジン駆動機構１０３を構成する駆動ギヤ１０３ａに噛合している。マガジン駆動機構１０３は、この駆動ギヤ１０３ａを不図示の駆動モータにより回転駆動することで工具マガジン１０２を回転駆動する。図２では、左側の工具マガジン１０２を駆動するための駆動ギヤ１０３ａのみを示すが、右側の工具マガジン１０２にも同様に駆動ギヤ１０３ａが設けられており、各工具マガジン１０２はマガジン駆動機構１０３によって独立に回転駆動される。

フレーム板１０２ａの面板部分における外周縁部には、欠損部Ｋを除く全周に亘って複数のポットホルダ１０２ｂが隙間無く並んで取付けられている。各ポットホルダ１０２ｂには、工具ポット１０４が保持され、各工具ポット１０４には、工具Ｔが工具マガジン１０２の径方向外側に突出する状態で保持されている。言い換えると、複数のポットホルダ１０２ｂは、回転軸線を中心として保持される工具Ｔがマガジン径方向の外側を向くように放射状にフレーム板１０２ａの外周縁部に並べ設けられている。図２では、見やすさを考慮して３つの工具Ｔ（二点鎖線）のみを示すが、実際には全ての工具ポット１０４に工具Ｔが保持されている。

ポットホルダ１０２ｂは、図４に示すように、フレーム板１０２ａの右側面に固定されるとともにマガジン径方向に延びる矩形状の取付板部１０２ｃと、該取付板部１０２ｃの端縁に垂直に接続され、マガジン径方向にて対向する一対の対向板部１０２ｄとを有している。各対向板部１０２ｄには、ポット装着部１０２ｅが形成されている。ポット装着部１０２ｅは、対向板部１０２ｄについて工具マガジン１０２の径方向から見てその回転軸線方向の一方側（本例では右側）に開放する概略Ｕ字状の切り欠き部として形成されている。ポット装着部１０２ｅの内面は、工具ポット１０４の外周面に形成された３つの平面部１０４ｅ（図５及び図６参照）に嵌合する。そして、工具ポット１０４は、対向板部１０２ｄとに３つの平面部１０４ｅとの間に設けられた不図示の係合機構により脱落不能に保持される。

レール部材１５０は、図２及び図３に示すように、各工具マガジン１０２に跨がってＺ軸方向（工具マガジン１０２の回転軸線方向）に直線状に延設されている。レール部材１５０は、工具マガジン１０２により所定角度位置Ｐに割り出されたポットホルダ１０２ｂに隣接し且つ該ポットホルダ１０２ｂよりもマガジン径方向の内側を通るように配置されている。本例では、所定角度位置Ｐは、図２及び図３において、Ｙ軸方向の＋側（上側）を１２時の位置とし－側（下側）を６時の位置としたとき３時の位置に設定されている。

図３に示すように、レール部材１５０は、工具交換装置２０のポット仮保持部２３の後方から左側の工具マガジン１０２の左端位置まで延設されている。レール部材１５０は、その延設方向において第１レール部１５０ａと第２レール部１５０ｂとに分割されている。第１レール部１５０ａは、工具交換装置２０のポット仮保持部２３の後方から右側の工具マガジン１０２の左端位置まで延設されている。第２レール部１５０ｂは、第１レール部１５０ａに対して僅かな隙間Ｃを空けてその延長上に配置されていて、該第１レール部１５０ａの左端近傍から左側の工具マガジン１０２の左端位置まで延設されている。第１レール部１５０ａと第２レール部１５０ｂとの隙間Ｃは、右側の工具マガジン１０２を回転させた際のフレーム板１０２ａの通過隙間として機能する。

第１レール部１５０ａは、支持フレーム１０１に連結された支持ブラケット１０５に固定され、第２レール部１５０ｂは、支持フレーム１０１に設けられた被固定部（図示省略）に固定されている。第１レール部１５０ａ及び第２レール部１５０ｂにはそれぞれ、マガジン径方向に対向する断面Ｔ字状の一対の案内突部１５０ｃが設けられており、この一対の案内突部１５０ｃによって搬送ユニット１１１がＸ軸方向に移動可能に案内される。

搬送ユニット１１１は、図３及び図５に示すように、移動搬送体１１２、把持機構１２０、進退駆動機構１３０（図３及び図５では図示されない）、及び走行機構１４０を有している。把持機構１２０及び進退駆動機構１３０は、ベースプレート１１３を介して移動搬送体１１２の上面に搭載されており、走行機構１４０は移動搬送体１１２の上面に直接搭載されている。すなわち、移動搬送体１１２は把持機構１２０及び進退駆動機構１３０をレール部材１５０の延在する左右方向に搬送する。進退駆動機構１３０は、移動搬送体１１２上における把持機構１２０の前後方向の位置を変更するものである。移送搬送体１１２上における把持機構１２０の位置は、工具マガジン１０２に外周縁部に取り付けられている工具ポット１０４の基端側よりもマガジン径方向内側となる退避位置と、退避位置よりもマガジン径方向外側であり、把持機構１２０により工具ポッド１０４の着脱が行われる着脱位置との間で変更される。ここで、進退駆動機構１３０の一部である可動シリンダ１３１と、把持機構１２０の一部であるシリンダ１２７は１つの概略直方体形状をなす１つのブロックにおいてそれぞれ開口する向きが逆向きとなるように形成されている。すなわち、進退駆動機構１３０は可動シリンダ１３１を移送搬送体１１２上で動かすことにより、把持機構１２０全体を移動させるように構成されている。

移動搬送体１１２は、レール部材１５０に設けられた一対の案内突部１５０ｃ（図３参照）にカムフォロア（図示省略）を介して係合している。そして、移動搬送体１１２は、走行機構１４０による駆動の下、該一対の案内突部１５０ｃに沿って左右方向（Ｘ軸方向）に移動する。

走行機構１４０は、図３に示すように、ベースプレート１１３の後端部に脚板１４１を介して支持された水平板１４２と、水平板１４２の上面に設けられて鉛直軸回りに回転する走行ギヤ１４３と、走行ギヤ１４３を回転駆動する駆動モータ（図示省略）とを有している。この走行ギヤ１４３は、支持フレーム１０１に固定されたラックバー１５１に噛合している。ラックバー１５１は、レール部材１５０と平行にその上方に配置されており、走行ギヤ１４３がラックバー１５１に噛合しながら駆動モータにより回転駆動されることで、移動搬送体１１２がレール部材１５０に沿って（ラックバー１５１に沿って）移動するようになっている。

把持機構１２０は、工具ポット１０４の基端部をトグル機構により上下方向の両側から把持する機構である。進退駆動機構１３０は、把持機構１２０を前後方向（レール部材１５０に直交する方向）に進退移動させる機構である。図５に示すように把持機構１２０及び進退駆動機構１３０は、移動搬送体１１２の上面に設けられたベースプレート１１３上に配置されている。ベースプレート１１３は前後方向に長い矩形板からなり、把持機構１２０及び進退駆動機構１３０は、ベースプレート１１３の左右両側の端縁部に立設された一対の鉛直板１１５の間に配置されている。

把持機構１２０は、図７に示すように、上下一対の把持部材１２１と、一対のリンク部材１２２と、前後方向に延びるスライドロッド１２５と、スライドロッド１２５の後端部に連結された可動ピストン１２６と、可動ピストン１２６と滑らかに摺動可能に篏合するシリンダ１２７とを有している。すなわち、可動ピストン１２６そして、一対のリンク部材１２２と、前後方向に延びるスライドロッド１２５とがトグル機構を構成している。把持機構１２０は、スライドロッド１２５の進退によってトグル機構が動作し、一対の把持部材１２１が閉じて工具ポット１０４を挟持する挟持状態と、一対の把持部材１２１が開いて工具ポット１０４が解放された解放状態と、を切り替え可能に構成されている。

一対の把持部材１２１は、上下方向に対向する上側把持部材１２１Ｕと下側把持部材１２１Ｌとからなる。尚、以下の説明において、上側把持部材１２１Ｕと下側把持部材１２１Ｌとを特に区別する必要がない場合には、添字Ｕ，Ｌを省略して単に把持部材１２１と称する。

一対の把持部材１２１は、それぞれの中間部（基端部と先端部との間の部分）が固定ピン１２８により回動可能に支持されている。固定ピン１２８は、左右の鉛直板１１５を貫通して該両鉛直板１１５の内側に突出している。図５及び図８に示すように各把持部材１２１の先端部における幅方向の中央部には、先端側に開放する矩形状の切欠部１２１ｂが形成されている。この切欠部１２１ｂは、工具ポット１０４の後端面から突出する突部１０４ｆとの干渉を回避するために形成されている。

また、図５及び図８に示すように各把持部材１２１の先端部における切欠部１２１ｂの幅方向の両側には、フック形状の係合爪１２１ａが形成されている。この係合爪１２１ａは、工具ポット１０４の被把持部１０４ｂに形成された把持溝１０４ｄに係合可能に形成されている。各把持部材１２１の基端部はそれぞれ、中間連結ピン１２３を介して一対のリンク部材１２２の先端部に連結され、一対のリンク部材１２２の基端部は、共通連結ピン１２４を介してスライドロッド１２５の前端部に連結されている。共通連結ピン１２４は、左右の鉛直板１１５の内側面に形成された長孔状の溝部１１５ａによって前後方向にスライド可能に支持されている。

スライドロッド１２５の後端部には、可動ピストン１２６がボルトで固定されており、シリンダ１２７内の空間は、該可動ピストン１２６により前側油圧室Ｓ１と後側油圧室Ｓ２とに区画されている。各油圧室Ｓ１，Ｓ２には、不図示の油圧ポンプを通じて油圧が供給される。油圧流路の切り替えは、制御装置による制御の下、油圧バルブ（図示省略）の作動状態を切り替えることで実行される。

後側油圧室Ｓ２に油圧が供給されると、可動ピストン１２６が前進して、上下の中間連結ピン１２３がリンク部材１２２によって互いに離間する方向に駆動される。この結果、一対の把持部材１２１がそれぞれ固定ピン１２８を支点に係合爪１２１ａが互いに近づく方向（矢印Ｄ１方向）に回動する。この回動動作は、一対の把持部材１２１により工具ポット１０４を上下方向の両側から挟持する動作である。把持機構１２０を後述する着脱位置に前進させた状態でこの挟持動作を実行すると、各把持部材１２１の係合爪１２１ａが工具ポット１０４の把持溝１０４ｄに係合する。

一方、前側油圧室Ｓ１に油圧を供給されると、可動ピストン１２６が後退して、上下の中間連結ピン１２３がリンク部材１２２によって互いに近づく方向に駆動される。この結果、一対の把持部材１２１がそれぞれ固定ピン１２８を支点に係合爪１２１ａが互いに離間する方向（矢印Ｄ２方向）に回動する。この回動動作は、一対の把持部材１２１による工具ポット１０４の挟持を解除する動作、又は、一対の把持部材１２１により工具ポット１０４を挟持する前の準備動作として実行される。

進退駆動機構１３０は、把持機構１２０のシリンダ１２７を下方に形成された可動シリンダ１３１と、前後方向に延びる固定ロッド１３２と、固定ロッド１３２の前端部に一体形成されたピストン１３３とを有している。なお、シリンダ１２７と可動シリンダ１３１は１つのブロックに対して形成されているが、例えば２つの異なるブロックで個別にシリンダ１２７と可動シリンダ１３１を形成し、可動シリンダ１３１が形成されているブロックに対してシリンダ１２７が形成されているブロックが一体となって移動するようにボルト等の締結手段で固定しても構わない。

可動シリンダ１３１の下側側面部は、前方から見ると左右方向の中央部が下側に突出するＴ字状をなしており、可動シリンダ１３１の下側側面部における左右両端部が、ベースプレート１１３に形成された摺動面１１３ａに沿って前後方向にスライドする。

固定ロッド１３２の後端部は、ベースプレート１１３に立設された突出壁１１３ｂに前後方向に移動不能に固定されている。ピストン１３３は可動シリンダ１３１内に摺動可能に篏合している。可動シリンダ１３１内の空間は、ピストン１３３によって前側油圧室Ｓ３と後側油圧室Ｓ４とに区画されている。各油圧室Ｓ３，Ｓ４には、不図示の油圧ポンプを通じて油圧が供給される。油圧流路の切り替えは、制御装置による制御の下、油圧バルブ（図示省略）の作動状態を切り替えることで実行される。

前側油圧室Ｓ３に油圧が供給されると、固定されたピストン１３３に対して可動シリンダ１３１が前側に移動する。この結果、可動シリンダ１３１上に載置された把持機構１２０の一対の把持部材１２１が、工具ポット１０４の被把持部１０４ｂを把持可能な位置まで前進する。

一方、後側油圧室Ｓ４に油圧が供給されると、固定されたピストン１３３に対して可動シリンダ１３１が後側に移動する。この結果、可動シリンダ１３１上に載置された把持機構１２０の一対の把持部材１２１が、工具ポット１０４の被把持部１０４ｂよりも後側に退避した状態（図７の状態）になる。

［搬送ユニットの動作説明］
次に、図８を参照して、工具マガジン１０２と工具交換装置２０との間で行われる搬送ユニット１１１のポット搬送動作について説明する。

このポット搬送動作は、搬送ユニット１１１に搭載された把持機構１２０を、着脱位置と、退避位置と、工具受渡し位置との間で移動させて実行される。着脱位置及び退避位置は、左右の工具マガジン１０２のそれぞれに対して設定されているが、図８では簡略化して左側の工具マガジン１０２に対する位置だけを示している。左側の工具マガジン１０２と工具交換装置２０との間で搬送ユニット１１１によるポット搬送動作を実行する際には、制御装置（図示省略）による制御の下、右側の工具マガジン１０２の欠損部Ｋ（図２参照）を所定角度位置Ｐに割り出す。これにより、搬送ユニット１１１は、工具ポット１０４を保持しまま当該欠損部Ｋを通過可能になる。尚、２列目（左側）の工具マガジン１０２の欠損部Ｋは、本例においては必ずしも必要ではないが、例えば、３列目以後に工具マガジン１０２を追加する場合に同様の理由で（工具ポット１０４の通路を確保する目的で）必要となる。

着脱位置は、工具マガジン１０２によって所定角度位置Ｐに割り出されたポットホルダ１０２ｂよりも径方向内側であって、該ポットホルダ１０２ｂに対して工具ポット１０４の着脱動作を実行可能な位置である。

退避位置は、把持機構１２０を着脱位置よりも後側（マガジン径方向の内側）に離間させた位置であって、工具マガジン１０２を回転させて工具ポット１０４を所定角度位置Ｐに割り出す際に、工具ポット１０４の被把持部１０４ｂと把持機構１２０との干渉を回避可能な位置である。ここで、着脱位置及び退避位置間の移動は、進退駆動機構１３０の作用によってレール部材１５０上に設けられている移動搬送体１１２に対して把持機構１２０が径方向に移動することにより実現される。つまり、搬送ユニット１１１全体が前後に移動するのではなく、その上部機構である把持機構１２０及び進退駆動機構１３０のみが前後方向の位置を変化させている。

工具受渡し位置は、着脱位置よりも右側（工具マガジン１０２の回転軸線方向の一方側）に離間した位置であって、工具交換装置２０のポット仮保持部２３に工具ポット１０４を係合させて、当該工具ポット１０４と工具交換アーム２１との間で工具Ｔの受渡し動作を実行可能な位置である。ここで、工具受け渡し位置及び着脱位置間の移動は、進退駆動機構１３０によって把持機構１２０が前側（径方向外側）に突出した状態でレール部材１５０に沿って移動搬送体１１２が左右方向に移動することで実現される。つまり、搬送ユニット１１１全体が横方向に移動している。

着脱位置と退避位置との間では、搬送ユニット１１１による前進挟持動作又は開放後退動作が実行される。前進挟持動作とは、進退駆動機構１３０により把持機構１２０を前進させた後に、一対の把持部材１２１により工具ポット１０４を挟持する動作である。開放後退動作とは、一対の把持部材１２１を上下両側に開放した後（挟持解除させた後）に進退駆動機構１３０により把持機構１２０を後退させる動作である。

具体的なポット搬送手順を説明すると、先ず、工具マガジン１０２により工具ポット１０４を所定角度位置Ｐに割り出す際には、搬送ユニット１１１における把持機構１２０の位置を進退駆動機構１３０により退避位置に位置させ且つ把持機構１２０により一対の把持部材１２１を挟持解除状態にする（図８（ａ）参照）。そして、工具マガジン１０２による工具ポット１０４の割り出しが完了した後、搬送ユニット１１１に前進挟持動作を実行させる。これにより、搬送ユニット１１１における把持機構１２０の位置を進退駆動機構１３０により着脱位置に移動させて、把持機構１２０の一対の把持部材１２１により工具ポット１０４の被把持部１０４ｂが上下方向の両側から挟持される（図８（ｂ）参照）。

そして、この前進挟持動作が完了した後、把持機構１２０を工具受渡し位置に移動させるべく、搬送ユニット１１１を走行機構１４０によりレール部材１５０の右側端部まで走行させる。把持機構１２０が工具受渡し位置に到達すると、一対の把持部材１２１に挟持された工具ポット１０４が工具交換装置２０のポット仮保持部２３に係合する（図８（ｃ）参照）。そして、ポット仮保持部２３への係合が完了すると、制御装置による制御の下、クランプシリンダ２４（図３参照）により工具ポット１０４が固定され、当該工具ポット１０４と主軸６との間で工具交換アーム２１による工具Ｔの交換動作（差し替え動作）が実行される。

この工具交換動作が完了した後は、把持機構１２０を着脱位置に移動させるべく、搬送ユニット１１１を走行機構１４０によりレール部材１５０の左側端部まで走行させる（図８（ｂ）参照）。把持機構１２０が着脱位置に到達すると、一対の把持部材１２１に把持された工具ポット１０４が、元のポットホルダ１０２ｂに右側から装着される。そうして、工具ポット１０４を元のポットホルダ１０２ｂに装着した後、搬送ユニット１１１に開放後退動作を実行させて図８（ａ）の状態に戻る。以後は、図８（ａ）～（ｃ）で説明した上述の動作を繰り返すことで、工具マガジン１０２と工具交換装置２０との間で工具ポット１０４の搬送が行われる。

ところで、従来の把持機構では、一対の把持部材を水平方向に対向させて、この一対の把持部材の間に工具ポット１０４の被把持部１０４ｂを嵌合させるか又は挟持させるようにしていたので、工具ポット１０４が鉛直方向の下側に落下し易い構造になっていた。また、この落下を防止するために、工具ポット１０４の軸方向長さを長く取って工具ポット１０４の中間部をレール部材１５０とは別の案内部材より下方から支持するなどの対策を取っていた。このため、従来の把持機構では、工具ポット１０４が長大化するとともに装置全体の部品点数が増加するという問題があった。

これに対して本実施形態では、把持機構１２０は、上下方向に対向する一対の把持部材１２１を有していて、工具ポット１０４を把持する際には、該一対の把持部材１２１により当該工具ポット１０４を上下方向の両側から挟持するようにした。

これにより、把持機構１２０による工具ポット１０４の鉛直方向（上下方向）の支持剛性を格段に向上させて、工具ポット１０４の落下を確実に防止することができる。また、把持機構１２０による工具ポット１０４の鉛直方向の支持剛性を向上させたことで、工具ポット１０４を補助的に支持するための案内部材を別途設ける必要がなくなる。よって、部品点数を削減して製造コストを低減することができる。

ここで、本実施形態のように一対の把持部材１２１により工具ポット１０４を上下方向の両側から挟持する構成を採用した場合、従来の把持部材が水平方向に対向するように設けられた把持機構と比較して、マガジン周方向（上下方向）の寸法が大きくなってしまう。このため、工具マガジン１０２に対する本実施形態の把持部材１２１の位置を従来の把持機構と同様の位置に設定すると、工具マガジン１０２により工具ポット１０４を所定角度位置Ｐに割り出す際に、工具ポット１０４の基端部が把持部材１２１と干渉する虞がある。

これに対して、本実施形態では、把持機構１２０を、進退駆動機構１３０によりポット着脱位置と、該ポット着脱位置よりもマガジン径方向の内側に位置し、工具ポット１０４との干渉が生じない退避位置との間で移動可能に構成するとともに、工具マガジン１０２による工具ポット１０４の割り出し動作の実行時には進退駆動機構１３０により把持機構１２０を退避位置に退避させるようにした。これにより、工具ポット１０４の支持剛性を高めるために一対の把持部材１２１を上下方向に対して対向させるように配置して、把持機構１２０の先端側におけるマガジン周方向（上下方向）の寸法が従来よりも大型化したとしても、把持部材１２１の先端側が工具マガジン１０５により旋回する工具ポット１０４の基端側と干渉の問題を回避することができる。

また、本実施形態では、一対の把持部材１２１は切欠部１２１ｂを有しており、該切欠部１２１ｂは、工具マガジン１０２による割り出し動作の実行時に、ポットホルダ１０２ｂに保持された工具ポット１０４の基端側の突出部と各把持部材１２１との干渉を回避するように形成されている。

これによれば、把持機構１２０全体をポットホルダ１０２ｂに極力近づけて配置しつつ、一対の把持部材１２１とポットホルダ１０２ｂに保持された工具ポット１０４との干渉を回避することができる。よって、進退駆動機構１３０による移動ストロークを極力低減して可動シリンダ１３１を小型化することができる。

また、把持機構１２０は、油圧により動作するトグル機構を利用して一対の把持部材１２１による挟持動作を実行するように構成されている。この構成によればコンパクトな構成で大きな把持力を得ることができる。

また、ポットホルダ１０２ｂは、フレーム板１０２ａの側面に固定される取付板部１０２ｃと、該取付板部１０２ｃに対して垂直に接続され、マガジン径方向に対向する一対の対向板部１０２ｄと、各対向板部１０２ｄに形成され、右側に開放して工具ポット１０４を挿抜自在に受け入れるポット装着部１０２ｅとを有している。

この構成によれば、工具ポット１０４を簡単な構成でスペース効率良くポットホルダ１０２ｂに装着することができる。ここで、仮に工具ポット１０４を水平方向にて対向する一対の把持部材により挟持するようにした場合、図４の二点鎖線で示すようにフレーム板１０２ａを屈曲させて該一対の把持部材の開閉スペースを確保する必要がある。これに対して、本実施形態では、一対の把持部材１２１は、上下方向に開閉するように構成されているので、フレーム板１０２ａを屈曲させることなく平板により構成することができる。よって、フレーム板１０２ａの形状を簡素化して装置全体の小型化及び低コスト化を図ることができる。

また、本実施形態では、２つの工具マガジン１０２が、回転軸線方向に間隔を空けて同軸に配置されており、レール部材１５０は、工具マガジン１０２の回転軸線方向において該２つの工具マガジン１０２に跨がって延設されている。そして、各工具マガジン１０２は、把持機構１２０により工具ポット１０４を把持した状態で、搬送ユニット１１１をレール部材１５０に沿って移動させる際に当該工具ポット１０４の通過を許容する欠損部Ｋを、周方向の一カ所に有している。

このように、複数の工具マガジン１０２を同軸に配置した工具マガジン装置１００では、レール部材１５０の長さが長くなるので、遠くの工具マガジン１０２（本例では左側の工具マガジン１０２）から決められた時間内に工具ポット１０４を工具交換装置２０まで搬送してくるためには、搬送ユニット１１１の移動速度を速くせざるを得ない。このため搬送ユニット１１１の加減速時に工具ポット１０４に作用する慣性力が増加して工具ポット１０４が落下し易くなるが、本実施形態では、一対の把持部材１２１により工具ポット１０４を上下から挟持するようにしているので、工具ポット１０４の落下を確実に防止することができる。

《他の実施形態》
前記各実施形態では、２つの工具マガジン１０２を回転軸線方向に間隔を空けて配置するようにしているが、これに限ったものではない。工具マガジン１０２の数は３つ以上であってもよいし、１つであってもよい。工具マガジン１０２を１つだけ設ける場合には、欠損部Ｋは必ずしも必要ではない。

前記各実施形態では、把持機構１２０は、トグル機構を利用して一対の把持部材１２１を駆動するように構成されているが、これに限ったものではなく、例えば、各把持部材１２１をそれぞれ異なる油圧シリンダやモータで直接駆動するようにしてもよい。また、把持機構１２０は、油圧駆動方式に限ったものではなく、例えばエア駆動方式や電磁駆動方式であってもよい。

前記各実施形態では、工具交換装置２０は、搬送ユニット１１１によって工具交換装置２０に搬送されてきた工具ポット１０４を保持するポット仮保持部２３を有しているが、必ずしもポット仮保持部２３を設ける必要はない。すなわち、把持機構１２０により工具ポット１０４を挟持できていれば、ポット仮保持部２３を廃止しても工具交換を行うことは可能である。

尚、上述した実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる

Ｋ 欠損部
Ｔ 工具
２０ 工具交換装置
１００ 工具マガジン装置
１０２ 工具マガジン
１０２ａ フレーム板
１０２ｂ ポットホルダ
１０２ｃ 取付板部
１０２ｄ 対向板部
１０２ｅ 装着部（工具ポット装着部）
１０４ 工具ポット
１１２ 移動搬送体
１２０ 把持機構１２１ 把持部材
１２１ｂ 切欠部
１２２ リンク部材（トグル機構）
１２５ スライドロッド（トグル機構）
１３０ 進退駆動機構
１５０ レール部材

Claims (9)

1. 複数の工具ポット装着部が周方向に間隔を空けて配置され、該各工具ポット装着部を該周方向に移動させるように回転可能な工具マガジンと、前記各工具ポット装着部に対して、前記工具マガジンの回転軸線方向の一方側から挿抜自在に装着され、工具を、前記工具マガジンの径方向外側に突出する状態で保持する工具ポットと、前記工具マガジンの工具ポット装着部よりもマガジン径方向の内側を通って前記回転軸線方向に延びるレール部材と、該レール部材に対して移動可能に支持され、予め定めたポット着脱位置と該ポット着脱位置から前記工具マガジンの回転軸線方向の前記一方側に離間した工具受渡し位置との間で移動可能な移動搬送体と、該移動搬送体に設けられ、前記工具ポットを把持可能な把持機構とを備え、前記移動搬送体が前記ポット着脱位置にある状態では、前記工具マガジンの回転により該ポット着脱位置に隣接する所定角度位置に割り出された工具ポット装着部に対し、前記移動搬送体の把持機構を介して前記工具ポットの着脱動作を行い、前記移動搬送体が前記工具受渡し位置にある状態では、前記移動搬送体により搬送された前記工具ポットと予め設置された工具交換装置との間で前記工具の受渡し動作を行うように構成された工具マガジン装置であって、
   前記把持機構は、上下方向に対向する一対の把持部材を有していて、前記工具ポットを把持する際には、該一対の把持部材により当該工具ポットを上下方向の両側から挟持するように構成されていることを特徴とする工具マガジン装置。
2. 前記移動搬送体に設けられ、前記把持機構を、前記ポット着脱位置と、該ポット着脱位置よりも前記マガジン径方向の内側に位置する退避位置との間で駆動する進退駆動機構をさらに備え、
   前記進退駆動機構は、前記工具マガジンの回転により前記工具ポット装着部に装着された工具ポットが前記所定角度位置に割り出される際には、前記把持機構を前記退避位置に位置させるように構成され、
   前記退避位置は、前記工具ポットの前記所定角度位置への割り出し時に、当該工具ポットと前記把持機構との干渉が生じない位置であることを特徴とする請求項１記載の工具マガジン装置。
3. 前記一対の把持部材は、前記工具ポット装着部に装着された前記工具ポットの前記所定角度位置への割り出し時に、当該工具ポットと該各把持部材との干渉を回避するための切欠部を有していることを特徴とする請求項２記載の工具マガジン装置。
4. 前記把持機構は、トグル機構を利用して前記一対の把持部材による挟持動作を実行するように構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の工具マガジン装置。
5. 前記工具マガジンは、回転軸線に垂直な円板状のフレーム板を有し、
   前記フレーム板には、前記工具ポット装着部を形成するポットホルダを備え、
   前記ポットホルダは、前記フレーム板の側面に固定される取付板部と、該取付板部に対して垂直に接続され、マガジン径方向に対向する一対の対向板部と、各対向板部に形成され、前記工具マガジンの回転軸線方向の一方側に開放して前記工具ポットを挿抜自在に受け入れる前記工具ポット装着部としての装着部とを有していることを特徴とする請求項１～４のいずれか１つに記載の工具マガジン装置。
6. 前記工具マガジンは複数設けられ、
   複数の前記工具マガジンは、前記回転軸線方向に間隔を空けて同軸に配置され、
   前記レール部材は、前記回転軸線方向において複数の前記工具マガジンに跨がって延設されており、
   前記各工具マガジンは、前記把持機構により前記工具ポットが把持された状態で前記移動搬送体が前記レール部材に沿って移動する際に当該工具ポットの通過を許容する欠損部を、前記周方向の一カ所に有していることを特徴とする請求項１～５のいずれか１つに記載の工具マガジン装置。
7. 工具を所定方向に突出させた状態で保持する工具ポットと、
   前記工具ポットが着脱可能に装着される複数の工具ポット装着部を有し、前記複数の工具ポット装着部が概略円環状をなすように外周部に並べて設けられており、その中心部を通る水平軸周りに回転可能に構成された工具マガジンと、
   前記工具マガジンと、前記工具が着脱される主軸頭を少なくとも備える工作機械本体との間で前記工具ポットを搬送する搬送ユニットと、を具備し、
   前記工具マガジンは、前記工具ポットが前記工具ポット装着部に装着された状態で前記工具ポットに保持されている工具が前記工具マガジンの半径方向外側を向くように構成されている工具マガジン装置であって、
   前記搬送ユニットは、前記工具ポットを把持する把持機構を具備し、
   前記把持機構は、上下方向に対向する一対の把持部材を有していて、前記工具ポットを把持する際には、該一対の把持部材により当該工具ポットを上下方向の両側から挟持するように構成されていることを特徴とする工具マガジン装置。
8. 前記搬送ユニットは、前記把持機構を前記工具マガジンの半径方向に対して進退させる進退駆動機構をさらに備え、
   前記進退駆動機構は、前記工具マガジン装着部に装着されている工具ポットの基端側を前記一対の把持部材が把持可能なポット着脱位置と、前記ポット着脱位置よりも前記工具マガジンの半径方向に対して内側である退避位置との間で前記把持機構を進退させるように構成されており、
   前記退避位置においては、前記工具マガジンが回転した際に前記工具ポット装着部に装着されている工具ポットの基端側と、前記把持機構の一対の把持部材の先端側とが離隔するように構成されている請求項７記載の工具マガジン装置。
9. 請求項１～８いずれか１つに記載の工具マガジン装置を備えた工作機械。

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