JPWO2020090052A1 - 工具搬送装置 - Google Patents

Abstract

工具搬送装置（８０）は、入力軸（８２ａ）と、第１の出力軸（８２ｂ）と、第１の出力軸（８２ｂ）に対して隣接して平行に位置する第２の出力軸（８２ｃ）と、を有するインデックス装置（８２）であって、入力軸（８２ａ）は、サーボモータ（８１）に連結され、第１の出力軸（８２ｂ）は、入力軸（８２ａ）が回転する間、回転し、第２の出力軸（８２ｃ）は、入力軸（８２ａ）が回転する間のある期間、所定の角度位置に停留し、残りの期間、回転する、インデックス装置（８２）と、グリッパ（８４）と、インデックス装置（８２）の第２の出力軸（８２ｃ）によって駆動され且つグリッパ（８４）を支持する旋回部（８３）と、インデックス装置（８２）の第１の出力軸（８２ｂ）によって駆動されるグリッパ開閉部材（８２ｉ）と、を備える。

Description

本願は、工具搬送装置に関する。

工作機械は、主軸に取り付けられる工具を交換するために、複数の工具を収容する工具交換装置を有する場合がある。例えば、特許文献１は、工具交換装置を備える立形マシニングセンタを開示している。立形マシニングセンタでは、主軸の回転軸線は、鉛直方向に沿っている。特許文献１の工具交換装置は、複数の工具を収容するための工具マガジンと、工具転送装置と、を備えている。工具マガジンは、工具ポットを保持するための複数のホルダを有している。各ホルダでは、工具は、その回転軸線が主軸の回転軸線に対して９０°であるように、工具ポットに収容されている。工具マガジンに収容された工具は、主軸に取り付けられる前に、その回転軸線が主軸の回転軸線に対して平行になるように、工具転送装置によって工具ポットと一緒に９０°回転される。この目的のために、工具転回装置は、カム溝が形成された板カムと、板カム上の回転軸線を中心にして回転するブラケットと、ブラケットと共に回転するポットグリッパと、ブラケット及びポットグリッパを回転させるためのシリンダと、を有している。ポットグリッパには、板カムのカム溝と係合するカムフォロアが取り付けられている。シリンダの直線運動は、板カムのカム溝及びポットグリッパのカムフォロアによって回転運動に変換される。このような工具転回装置によって、工具マガジンに収容された工具は、主軸に取り付けられる前に９０°回転される。

特開平９−３００１５７号公報

工作機械の分野においては、設置面積を小さくするために、各構成要素をコンパクトにすることが望まれている。したがって、本発明は、コンパクトな工具搬送装置を提供することを目的とする。

本開示の一態様は、工具を収容する工具ポットを、工具マガジンと次工具待機位置との間で搬送するための工具搬送装置であって、工具マガジンにおける工具の回転軸線が主軸の回転軸線に対して所定の角度になるように、且つ、次工具待機位置における工具の回転軸線が主軸の回転軸線に対して平行になるように、工具ポットを旋回させる、工具搬送装置において、入力軸と、第１の出力軸と、第２の出力軸と、を有するインデックス装置であって、入力軸は、サーボモータに連結され、第１の出力軸は、入力軸が回転する間、回転し、第２の出力軸は、入力軸が回転する間のある期間、所定の角度位置に停留し、残りの期間、回転する、インデックス装置と、工具ポットをクランプ及びアンクランプするように開閉可能であるグリッパと、インデックス装置の第２の出力軸によって駆動され且つグリッパを支持する旋回部であって、インデックス装置の第２の出力軸の回転によって、グリッパを工具マガジン及び次工具待機位置の間で旋回させる、旋回部と、インデックス装置の第１の出力軸によって駆動されるグリッパ開閉部材であって、インデックス装置の第２の出力軸が停留する間にグリッパを開くように、且つ、インデックス装置の第２の出力軸が回転する間にグリッパを閉じるように構成された、グリッパ開閉部材と、を備える工具搬送装置である。

本開示の一態様に係る工具搬送装置では、工具ポットの旋回操作及びクランプ操作が、第１の出力軸及び第２の出力軸を有するインデックス装置を用いて、１つのサーボモータによって連続的に実現可能である。したがって、コンパクトな工具搬送装置を提供することができる。

インデックス装置の第２の出力軸は、第１の出力軸に対して隣接して平行に位置してもよく、工具搬送装置は、インデックス装置の第１の出力軸に設けられた第１の歯車と、インデックス装置の第２の出力軸と同心に且つ第２の出力軸とは独立して回転するように配置された第２の歯車であって、第１の歯車によって駆動され、且つ、インデックス装置の第１の出力軸の回転をグリッパ開閉部材に伝達する、第２の歯車と、を備えてもよく、グリッパ開閉部材は、インデックス装置の第２の出力軸が停留する間にグリッパを開くように、且つ、インデックス装置の第２の出力軸が回転する間にグリッパを閉じるように形成されたカム溝を有してもよく、グリッパは、グリッパ開閉部材のカム溝と係合するカムフォロアを有してもよい。この場合、インデックス装置の第１の出力軸及び第２の出力軸は互いに隣接して配置されているため、インデックス装置の設置面積は小さくて済む。また、インデックス装置の第１の出力軸の回転をグリッパ開閉部材に伝達する第２の歯車が、第２の出力軸と同心に配置されるため、第２の歯車を配置するための追加のスペースが必要とされない。したがって、よりコンパクトな工具搬送装置を提供することができる。また、グリッパの開閉は、カム溝及びカムフォロアによって達成される。したがって、グリッパの開閉をシンプルな構成によって実現可能である。

本開示の一態様によれば、コンパクトな工具搬送装置を提供することが可能である。

実施形態に係る工具搬送装置を具備する工作機械を示す概略側面図である。 工作機械を示す概略平面図である。 工具搬送装置を示す概略側面図である。 工具搬送装置の動作を説明するために、図３のＸ部を示す概略底面図である。 工具搬送装置の動作を説明するために、図３のＸ部を示す概略平面図である。 工具搬送装置の動作を説明するために、図３のＸ部を示す概略平面図である。 工具搬送装置の動作を説明するために、図３のＸ部を示す概略平面図である。 工具搬送装置の動作を説明するために、図３のＸ部を示す概略平面図である。 工具搬送装置の動作を説明するために、図３のＸ部を示す概略平面図である。

以下、添付図面を参照して、実施形態に係る工具搬送装置を説明する。同様な又は対応する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。理解を容易にするために、図の縮尺は変更されている場合があり、さらに、ある図に示されている構成要素は、他の図面においては省略されている場合がある。

図１は、実施形態に係る工具搬送装置を具備する工作機械１００を示す概略側面図である。工作機械１００は、例えば、横形のマシニングセンタであることができ、主軸５の回転軸線Ｏｓｐが水平方向に設定されている。工作機械１００は、立形であってもよく、また、マシニングセンタ以外の工作機械であってもよい。工作機械１００は、例えば、ベッド（基台）１と、テーブル２と、コラム３と、主軸頭４と、主軸５と、工具交換装置５０と、機械制御装置（制御装置）６０と、ＮＣ装置７０と、を備えることができる。工作機械１００は、他の構成要素を更に有してもよい。

工作機械１００の機械座標系に関して、回転軸線Ｏｓｐに平行な方向がＺ軸方向（前後方向とも称される）である。コラム３に対してテーブル２が在る側が前であり、反対側が後である。鉛直方向がＹ軸方向（上下方向とも称される）であり、Ｚ軸及びＹ軸の双方に垂直な方向がＸ軸方向（左右方向とも称される）である。

ベッド１は、例えば工場の床に設置される。テーブル２は、ワークを支持する。ワークは、冶具によって直接的にテーブル２に取り付けられることができ、又は、他の実施形態では、ワークは、パレットを介して間接的にテーブル２に取り付けられてもよい。テーブル２は、ベッド１上に移動可能に配置されている。

図２は、工作機械１００を示す概略平面図である。工作機械１００は、テーブル２をベッド１に対してＺ軸に沿って移動させるＺ軸駆動装置１１を備えている。Ｚ軸駆動装置１１は、Ｚ軸に沿ってベッド１上に配置された一対のリニアガイドＬ１を有しており、テーブル２がリニアガイドＬ１のレール上を移動する。Ｚ軸駆動装置１１は、テーブル２に連結されたボールねじＢ１と、ボールねじＢ１を回転させるためのモータＭ１と、を更に有している。Ｚ軸駆動装置１１によるテーブル２のＺ軸方向の送りは、ＮＣ装置７０によって制御される。

コラム３は、Ｚ軸方向においてテーブル２と対向するように、ベッド１上に移動可能に配置されている。工作機械１００は、コラム３をＸ軸に沿って移動させるＸ軸駆動装置１２を備えている。Ｘ軸駆動装置１２は、Ｘ軸に沿ってベッド１上に配置された一対のリニアガイドＬ２を有しており、コラム３がリニアガイドＬ２のレール上を移動する。Ｘ軸駆動装置１２は、コラム３に連結されたボールねじＢ２と、ボールねじＢ２を回転させるためのモータＭ２と、を更に有している。Ｘ軸駆動装置１２によるコラム３のＸ軸方向の送りは、ＮＣ装置７０によって制御される。

主軸頭４は、コラム３に移動可能に配置されている。主軸頭４は、コラム３の前面から後面まで貫通している。工作機械１００は、主軸頭４をＹ軸に沿って移動させるＹ軸駆動装置１３を備えている。Ｙ軸駆動装置１３は、Ｙ軸に沿ってコラム３に配置されたリニアガイド（不図示）を有しており、主軸頭４がリニアガイドのレール上を移動する。Ｙ軸駆動装置１３は、主軸頭４に連結されたボールねじ（不図示）と、当該ボールねじを回転させるためのモータＭ３と、を更に有している。Ｙ軸駆動装置１３による主軸頭４のＹ軸方向の送りは、ＮＣ装置７０によって制御される。

主軸５は、主軸頭４の内部に回転可能に配置されている。主軸５は、工具Ｔを保持する。主軸５の回転は、ＮＣ装置７０によって制御される。

工作機械１００は、ワークを加工するための加工室Ｒ１と、複数の工具Ｔを収容するための工具保管室Ｒ２と、を有している。加工室Ｒ１及び工具保管室Ｒ２は、スプラッシュガード６によって仕切られている。スプラッシュガード６は、クーラント及び切りくずが加工室Ｒ１の外へ飛散することを防止する。スプラッシュガード６には、工具交換の際に工具Ｔを通すための開口６ａが画定されている。開口６ａには、シャッタ７が設けられている。なお、図１では、理解を容易にするために、スプラッシュガード６及びシャッタ７は省略されていることに留意されたい。

図２を参照して、工具交換装置５０は、複数の工具Ｔを収容し、主軸５に取り付けられる工具Ｔを交換するように構成されている。工具交換装置５０は、工具保管室Ｒ２に設けられている。工具交換装置５０は、工具マガジン５１と、シフタ（工具搬送装置）８０と、アーム５３と、を有している。

工具マガジン５１は、複数の工具Ｔを収容する。工具マガジン５１は、工具Ｔの回転軸線が主軸５の回転軸線Ｏｓｐに対して所定の角度（例えば、９０°）になるように、工具Ｔを収容する。他の実施形態では、工具Ｔは、主軸５の回転軸線Ｏｓｐに対して、９０°以外の所定の非平行な角度で収容されてもよい。

工具マガジン５１は、例えば、マガジン本体５１ａと、複数の工具ポット保持部５１ｂと、を有している。図１を参照して、マガジン本体５１ａは、リングタイプであり、概ね、円環形状、又は、円形の無端形状（若しくは、閉じた線形状）を有している。マガジン本体５１ａは、主軸５の側方において、その無端形状がＹＺ平面に沿うように配置されている。マガジン本体５１ａの配置の方向は、これに限られない。

マガジン本体５１ａは、例えば、フレーム５１ｃに設けられた複数のローラ５１ｄによって、回転可能に支持されることができる。マガジン本体５１ａは、ベルト、チェーン及び／又は歯車等を介して、モータ等の駆動装置に接続されている（不図示）。図２を参照して、マガジン本体５１ａは、Ｘ軸方向に平行な回転軸線Ｏｍの周りに回転するように構成されている。マガジン本体５１ａの回転は、機械制御装置６０によって制御される。

複数の工具ポット保持部５１ｂは、マガジン本体５１ａの無端形状に沿って配置されている。したがって、マガジン本体５１ａが回転するにつれて、複数の工具ポット保持部５１ｂは、ＹＺ平面に沿った円形の循環経路（又は、無端経路）を移動する。工具マガジン５１は、選択された工具ポット保持部５１ｂを、選択位置Ｓ１に配置するように構成されている。

工具ポット保持部５１ｂの各々は、工具ポットＰを取外し可能に保持する。工具ポット保持部５１ｂは、例えば、工具ポットＰを保持するための板バネ等の弾性手段を含むことができる。工具ポットＰは、図示しない周知の手段を用いて、工具Ｔを取外し可能に収容する。

上記のように、本実施形態の工具マガジン５１は、リングタイプである。しかしながら、他の実施形態では、工具マガジンは、チェーンに複数の工具ポット保持部が取り付けられたチェーンタイプであってもよい。また、さらに他の実施形態では、工具マガジンは、マトリクス状に工具ポットを収容するマトリクスタイプであってもよい。工具マガジンは、他のタイプであってもよい。

シフタ８０は、工具マガジン５１の選択位置Ｓ１にある工具ポット保持部５１ｂと、次工具待機位置Ｓ２と、の間で、工具ポットＰを搬送するように構成されている。シフタ８０は、主軸５と工具マガジン５１との間に配置されている。シフタ８０は、工具マガジン５１における工具Ｔの回転軸線が主軸５の回転軸線Ｏｓｐに対して所定の角度（例えば、９０°）になるように、且つ、次工具待機位置Ｓ２における工具Ｔの回転軸線が主軸５の回転軸線Ｏｓｐに対して平行になるように、工具ポットＰを回転軸線Ｏｓｈの周りに旋回させる。シフタ８０は、工具ポットＰをクランプ及びアンクランプすることが可能な、爪状のグリッパ８４を有している。

次工具待機位置Ｓ２は、工具マガジン５１の円周方向において、選択位置Ｓ１と同じ角度に位置する。また、次工具待機位置Ｓ２は、工具マガジン５１の半径方向において、選択位置Ｓ１よりも内側に位置する。選択位置Ｓ１と次工具待機位置Ｓ２との間の回転軸線Ｏｓｈの周りの回転角度は、例えば９０°である。選択位置Ｓ１と次工具待機位置Ｓ２との間の回転角度は、工具マガジン５１における工具Ｔの収容角度に応じて変わり得る。シフタ８０の回転動作は、サーボモータ８１（図３参照）によって駆動される（詳しくは後述）。図２を参照して、シフタ８０の回転動作は、機械制御装置６０によって制御される。

アーム５３は、主軸５と、次工具待機位置Ｓ２にある工具ポットＰと、の間で工具Ｔを交換する。アーム５３は、主軸５とシフタ８０との間に配置されている。アーム５３は、主軸５の回転軸線Ｏｓｐと平行な回転軸線Ｏａ周りの回転動作と、回転軸線Ｏａに沿った並進動作と、が可能である。

アーム５３は、シャフト部５３ａと、アーム部５３ｂと、を有している。シャフト部５３ａは、回転軸線Ｏａに沿って延びている。アーム部５３ｂは、シャフト部５３ａから径方向に両側に延在しており、その両端に工具を把持するための２つのグリッパを含んでいる。

機械制御装置６０は、制御プログラムに基づいて、工具交換装置５０の動作を制御する。また、機械制御装置６０は、ＮＣ装置７０により制御される構成要素（例えば、Ｘ軸駆動装置１２、Ｙ軸駆動装置１３、Ｚ軸駆動装置１１及び主軸５等）以外の工作機械１００中の他の機械構成要素の動作を制御することもできる。機械制御装置６０は、例えば、プロセッサ、メモリ、入力装置、表示装置及びインターフェースを有することができ、これらの構成要素は例えばバス等によって互いに接続されている。

ＮＣ装置７０は、ＮＣプログラムに基づいて、上記のＸ軸駆動装置１２、Ｙ軸駆動装置１３、Ｚ軸駆動装置１１、及び、主軸５を制御するように構成されている。ＮＣ装置７０は、機械制御装置６０と同様に、例えば、プロセッサ、メモリ、入力装置、表示装置、及び、インターフェース等の構成要素を有することができる。機械制御装置６０及びＮＣ装置７０は、互いに通信可能であってもよく、必要なときには協働することができる。

次に、シフタ８０について詳細に説明する。

図３は、シフタ８０を示す概略側面図である。なお、図２は平面図であり、且つ、シフタ８０に関してグリッパ８４のみを示している一方で、図３は側面図であり、且つ、グリッパ８４とグリッパ８４以外の他のシフタ８０の構成要素も示していることに留意すべきである。シフタ８０は、サーボモータ８１と、インデックス装置８２と、旋回部８３と、グリッパ８４と、を有している。

サーボモータ８１は、機械制御装置６０によって制御される。サーボモータ８１は、エンコーダを含んでおり、エンコーダからの回転位置信号が、機械制御装置６０に送られる。シフタ８０の駆動装置としてサーボモータ８１が使用されているため、シフタ８０が非常停止した場合にも、機械制御装置６０は、グリッパ８４の角度位置を算出することができる（詳しくは後述）。また、シフタ８０の駆動装置としてサーボモータ８１が使用されているため、機械制御装置６０は、例えば、工具Ｔの重量等の様々な要因に応じて、グリッパ８４の旋回速度を変更することができる。

インデックス装置８２は、入力軸８２ａと、第１の出力軸８２ｂと、第２の出力軸８２ｃと、これらの軸が回転可能に取り付けられたハウジング８２ｘと、を含んでいる。入力軸８２ａは、サーボモータ８１のシャフトに連結されている。第１の出力軸８２ｂは、入力軸８２ａに対して平行に配置されている。より詳細には、第１の出力軸８２ｂは、入力軸８２ａの延長線上に位置している。第２の出力軸８２ｃは、第１の出力軸８２ｂに対して隣接して平行に位置している。また、第２の出力軸８２ｃは、その中心軸が上記の回転軸線Ｏｓｈ上に位置するように、配置されている。

インデックス装置８２は、第１の出力軸８２ｂを、入力軸８２ａが回転する間、回転させるように、且つ、第２の出力軸８２ｃを、入力軸８２ａが回転する間のある期間、所定の角度位置で停留させ、残りの期間、回転させるように構成された、インデックス機構８２ｄを含んでいる（すなわち、第２の出力軸８２ｃは、入力軸８２ａの回転角度のうちのある範囲において、所定の角度位置で停留する）。なお、本開示において、用語「停留」とは、ある位置に完全に止まること、及び、ある位置から非常に低速に移動し、したがって、略停止しているとみなせること、の双方を含むことに留意すべきである。インデックス機構８２ｄは、ハウジング８２ｘ内に収容されている。

本開示において、入力軸８２ａが回転する間のどの期間において第２の出力軸８２ｃが停留するか、は「インデックス特性」と称され得る。このようなインデックス特性は、例えば、機械制御装置６０のメモリに記憶されることができる。機械制御装置６０は、サーボモータ８１のエンコーダからの回転位置信号と、メモリに記憶されたインデックス特性と、に基づいて、第２の出力軸８２ｃ（並びに、第２の出力軸８２ｃに固定された旋回部８３及びグリッパ８４）の角度位置を算出することができる。

例えば、インデックス機構８２ｄは、カム機構を含むことができる。より詳細には、インデックス機構８２ｄは、カム８２ｅと、カムフォロア８２ｆと、を含んでいる。

カム８２ｅは、入力軸８２ａと第１の出力軸８２ｂとを結ぶシャフト上に配置されている。カムフォロア８２ｆは、第２の出力軸８２ｃ上に配置されており、且つ、カム８２ｅと係合するように配置されている。カム８２ｅ及びカムフォロア８２ｆの係合によって、第２の出力軸８２ｃは、入力軸８２ａと逆向きに回転する。カム８２ｅ及びカムフォロア８２ｆは、これらの係合によって、入力軸８２ａが回転する間のある期間では、第２の出力軸８２ｃを所定の角度位置において停留させ、残りの期間では、第２の出力軸８２ｃを入力軸８２ａの回転速度と同じ回転速度で（又は、異なる回転速度で）回転させるようなカム形状を有している。

本実施形態では、上記のように、インデックス機構８２ｄは、カム機構を含んでいる。しかしながら、他の実施形態では、インデックス機構８２ｄは、他の機構を含んでもよいことに留意すべきである。例えば、インデックス機構８２ｄは、複数の歯車を含むことができ、複数の歯車の組合せによって、入力軸８２ａ、第１の出力軸８２ｂ及び第２の出力軸８２ｃを上記と同様な態様で動作させてもよい。

第１の出力軸８２ｂには、第１の歯車８２ｇが固定されており、第１の出力軸８２ｂと共に回転する。第２の出力軸８２ｃには、第２の歯車８２ｈが取り付けられている。第２の歯車８２ｈは、例えば、転がり軸受又は滑り軸受等の軸受要素（不図示）を介して第２の出力軸に対して回転可能に取り付けられることができ、これによって、第２の出力軸８２ｃとは独立して回転する。第２の歯車８２ｈは、第２の出力軸８２ｃと同心に配置されている。

第１の歯車８２ｇと第２の歯車８２ｈとの間には、第３の歯車８２ｋが配置されている。第３の歯車８２ｋは、例えばハウジング８２ｘ等の任意の固定構成要素に対して、回転可能に取り付けられることができる。第３の歯車８２ｋは、第１の歯車８２ｇ及び第２の歯車８２ｈの双方と噛み合って、第１の出力軸８２ｂの回転を、第２の歯車８２ｈに伝達する。第１の歯車８２ｇと第３の歯車８２ｋとの間の係合、及び、第３の歯車８２ｋと第２の歯車８２ｈとの間の係合によって、第２の歯車８２ｈは、入力軸８２ａと同じ方向に回転する。第１の歯車８２ｇと第３の歯車８２ｋとの間のギア比、及び、第２の歯車８２ｈと第３の歯車８２ｋとの間のギア比は、様々な要因に応じて設定されてよい。これらのギア比は、例えば、機械制御装置６０のメモリに記憶されることができる。機械制御装置６０は、サーボモータ８１のエンコーダからの回転位置信号と、ギア比と、に基づいて、第２の歯車８２ｈ（及び、第２の歯車８２ｈに固定されたグリッパ開閉部材８２ｉ（詳しくは後述））の角度位置を算出することができる。

第２の歯車８２ｈには、グリッパ開閉部材８２ｉが固定されており、第２の歯車８２ｈと共に回転する。インデックス装置８２の第１の出力軸８２ｂが回転すると、第１の歯車８２ｇ及び第３の歯車８２ｋを介して、第２の歯車８２ｈ、及び、第２の歯車８２ｈに固定されたグリッパ開閉部材８２ｉが回転する。このように、グリッパ開閉部材８２ｉは、インデックス装置８２の第１の出力軸８２ｂによって駆動される。グリッパ開閉部材８２ｉは、略円板状を有しており、第２の出力軸８２ｃと同心に配置されている。グリッパ開閉部材８２ｉは、例えば、転がり軸受若しくは滑り軸受等の軸受要素（不図示）を介して第２の出力軸に対して回転可能に取り付けられることができる、又は、第２の出力軸に対して離間することができ、これによって、第２の出力軸８２ｃとは独立して回転する。グリッパ開閉部材８２ｉは、所定の角度位置においてグリッパ８４を開き且つ残りの角度位置においてグリッパ８４を閉じるように形成されたカム溝８２ｊを有している（詳しくは後述）。

旋回部８３は、インデックス装置８２の第２の出力軸８２ｃに固定されている。旋回部８３は、グリッパ８４を支持している。旋回部８３は、インデックス装置８２の第２の出力軸８２ｃの回転によって、グリッパ８４、及び、グリッパ８４によってクランプされた工具ポットＰを、選択位置Ｓ１及び次工具待機位置Ｓ２の間で搬送する。

グリッパ８４は、工具ポットＰをクランプ及びアンクランプするように開閉可能である。グリッパ８４は、例えば、第１のグリッパ部８４ａと、第２のグリッパ部８４ｂと、を含むことができる。第１のグリッパ部８４ａは、回転軸線Ｏｓｈに対して垂直な方向に突出しており、旋回部８３に対して取り付けられている。第２のグリッパ部８４ｂは、第１のグリッパ部８４ａに対向するように、第１のグリッパ部８４ａに対して平行に旋回部８３に対して取り付けられており、第１のグリッパ部８４ａから離間している。第１のグリッパ部８４ａ及び第２のグリッパ部８４ｂの少なくとも一方は、第１のグリッパ部８４ａと第２のグリッパ部８４ｂとが互いに対向する方向において移動可能なように、旋回部８３に対して取り付けられている（図７〜図９参照）。図３を参照して、第１のグリッパ部８４ａ及び第２のグリッパ部８４ｂの少なくとも一方は、例えばコイルバネ等の弾性手段８４ｃによって、工具ポットＰをクランプする方向に付勢されている。グリッパ８４は、グリッパ開閉部材８２ｉのカム溝８２ｊと係合するカムフォロア８４ｄを有している。カムフォロア８４ｄは、カム溝８２ｊと係合するように、第２のグリッパ部８４ｂから突出することができる。

次に、工作機械１００の工具交換動作について説明する。図２を参照して、以下の動作では、シフタ８０が、工具ポットＰを次工具待機位置Ｓ２から選択位置Ｓ１に移動させて、工具ポットＰを工具マガジン５１に戻す。

図４〜図９は、シフタ８０の動作を説明するために、図３のＸ部を示す概略平面図である。なお、図３は正面図である一方で、図４〜図９は平面図である点に留意すべきである。また、図４を図３と容易に比較することを可能にするために、図４の平面図では、図２の平面図と比較して、グリッパ８４が１８０°回転されていることに留意すべきである。

例えば、図４に示されるように、グリッパ８４が次工具待機位置Ｓ２に位置するときのインデックス装置８２の入力軸８２ａ（図４において不図示）の回転角度を、原点として設定することができる。本実施形態では、グリッパ８４を次工具待機位置Ｓ２（図４）から選択位置Ｓ１（図７）まで時計回りに９０°回転させ、続いてグリッパ８４をアンクランプさせる（図９）一連の動作の間に、グリッパ開閉部材８２ｉは、反時計回りに略２７０°回転している（図４及び図９）。すなわち、上記のインデックス機構８２ｄは、入力軸８２ａが回転する期間のうち、原点（図４）からある角度（図７）までの期間において第２の出力軸８２ｃ（すなわち、グリッパ８４）を９０°回転させ、残りの期間（図８，９）において第２の出力軸８２ｃ（グリッパ８４）を停留させるような、インデックス特性を有している。

まず、図４〜図７を参照して、このようなシフタ８０では、機械制御装置６０は、サーボモータ８１に信号を送り、サーボモータ８１が、インデックス装置８２の入力軸８２ａを回転させる。この動作によって、インデックス機構８２ｄの上記のインデックス特性にしたがって、インデックス装置８２の第１の出力軸８２ｂ及び第２の出力軸８２ｃが回転する。第１の出力軸８２ｂは、第１の歯車８２ｇ、第２の歯車８２ｈ及び第３の歯車８２ｋを介して、グリッパ開閉部材８２ｉを反時計回りに約１８０°回転させる一方で、第２の出力軸８２ｃは、旋回部８３及びグリッパ８４を次工具待機位置Ｓ２から選択位置Ｓ１に時計回りに９０°回転させる。この動作によって、グリッパ８４にクランプされた工具ポットＰが、選択位置Ｓ１にある工具ポット保持部５１ｂによって保持される。

グリッパ開閉部材８２ｉのカム溝８２ｊは、円周の一部が直線形状であるような、回転軸線Ｏｓｈを中心とした円形状を有している。図４〜図７では、カムフォロア８４ｄは、カム溝８２ｊの直線部分と係合していないため、グリッパ８４は工具ポットＰをクランプし続けている。

続いて、図７〜図９を参照して、機械制御装置６０は、サーボモータ８１に信号を送り続け、サーボモータ８１が、インデックス装置８２の入力軸８２ａを引き続き回転させる。入力軸８２ａが回転する間、インデックス機構８２ｄは、インデックス装置８２の第１の出力軸８２ｂを回転させる一方で、第２の出力軸８２ｃ（すなわち、グリッパ８４）を選択位置Ｓ１の角度位置に停留させる。第１の出力軸８２ｂは、第１の歯車８２ｇ、第２の歯車８２ｈ及び第３の歯車８２ｋを介して、グリッパ開閉部材８２ｉを反時計回りに回転させる。図８，９では、カムフォロア８４ｄが、カム溝８２ｊの直線部分と係合し、これによって、カムフォロア８４ｄが弾性手段８４ｃ（図８，９において不図示）の付勢力に抗して、回転軸線Ｏｓｈに近づくように移動する。この動作によって、第２のグリッパ部８４ｂが開き、グリッパ８４が工具ポットＰをアンクランプする。以上の動作によって、工具ポットＰが工具マガジン５１に戻される。

工具ポットＰを選択位置Ｓ１から次工具待機位置Ｓ２に搬送する場合には、サーボモータ８１を上記と逆向きに回転させることによって、工具ポットＰを上記と逆の動作によって次工具待機位置Ｓ２に搬送することができる。

以上のようなシフタ８０では、工具ポットＰの旋回操作及びクランプ操作が、第１の出力軸８２ｂ及び第２の出力軸８２ｃを有するインデックス装置８２を用いて、１つのサーボモータ８１によって連続的に実現可能である。したがって、コンパクトなシフタ８０を提供することができる。

また、インデックス装置８２の第２の出力軸８２ｃは、第１の出力軸８２ｂに対して隣接して平行に位置し、シフタ８０は、インデックス装置８２の第１の出力軸８２ｂに設けられた第１の歯車８２ｇと、インデックス装置８２の第２の出力軸８２ｃと同心に且つ第２の出力軸８２ｃとは独立して回転するように配置された第２の歯車８２ｈであって、第１の歯車８２ｇによって駆動され、且つ、第１の出力軸８２ｂの回転をグリッパ開閉部材８２ｉに伝達する、第２の歯車８２ｈと、を備え、グリッパ開閉部材８２ｉは、インデックス装置８２の第２の出力軸８２ｃが停留する間にグリッパ８４を開くように、且つ、第２の出力軸８２ｃが回転する間にグリッパ８４を閉じるように形成されたカム溝８２ｊを有し、グリッパ８４は、カム溝８２ｊと係合するカムフォロア８４ｄを有する。インデックス装置８２の第１の出力軸８２ｂ及び第２の出力軸８２ｃは互いに隣接して配置されているため、インデックス装置８２の設置面積は小さくて済む。また、インデックス装置８２の第１の出力軸８２ｂの回転をグリッパ開閉部材８２ｉに伝達するための第２の歯車８２ｈが、第２の出力軸８２ｃと同心に配置されるため、第２の歯車８２ｈを配置するための追加のスペースが必要とされない。したがって、よりコンパクトなシフタ８０を提供することができる。また、グリッパ８４の開閉は、カム溝８２ｊ及びカムフォロア８４ｄによって達成される。したがって、グリッパ８４の開閉をシンプルな構成によって実現可能である。

工作機械の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されない。当業者であれば、上記の実施形態の様々な変形が可能であることを理解するだろう。

例えば、上記の実施形態では、第１の歯車８２ｇと第２の歯車８２ｈとの間に第３の歯車８２ｋが配置されている。しかしながら、他の実施形態では、第３の歯車無しに、第１の歯車８２ｇと第２の歯車８２ｈとが直接噛み合ってもよい。第３の歯車を使用する場合は旋回部８３とグリッパ開閉部材８２ｉとは逆方向に旋回し、第１の歯車８２ｇと第２の歯車８２ｈとが直接噛み合う場合は同じ方向に旋回するので、旋回中の旋回部８３に対するグリッパ開閉部材８２ｉの相対的な角度位置の変化量が異なるため、カム溝８２ｊの形を変える必要はあるが、上記と同じ旋回部８３の角度位置においてグリッパ８４をクランプ及びアンクランプすることができる。

５ 主軸
５１ 工具マガジン
８０ シフタ（工具搬送装置）
８１ サーボモータ
８２ インデックス装置
８２ａ 入力軸
８２ｂ 第１の出力軸
８２ｃ 第２の出力軸
８２ｇ 第１の歯車
８２ｈ 第２の歯車
８２ｉ グリッパ開閉部材
８２ｊ カム溝
８３ 旋回部
８４ グリッパ
８４ｄ カムフォロア
Ｏｓｐ 主軸の回転軸線
Ｐ 工具ポット
Ｓ２ 次工具待機位置
Ｔ 工具

Claims (2)

1. 工具を収容する工具ポットを、工具マガジンと次工具待機位置との間で搬送するための工具搬送装置であって、前記工具マガジンにおける前記工具の回転軸線が主軸の回転軸線に対して所定の非平行な角度になるように、且つ、前記次工具待機位置における前記工具の前記回転軸線が前記主軸の回転軸線に対して平行になるように、前記工具ポットを旋回させる、工具搬送装置において、
   入力軸と、第１の出力軸と、第２の出力軸と、を有するインデックス装置であって、前記入力軸は、サーボモータに連結され、前記第１の出力軸は、前記入力軸が回転する間、回転し、前記第２の出力軸は、前記入力軸が回転する間のある期間、所定の角度位置に停留し、残りの期間、回転する、インデックス装置と、
   前記工具ポットをクランプ及びアンクランプするように開閉可能であるグリッパと、
   前記インデックス装置の前記第２の出力軸によって駆動され且つ前記グリッパを支持する旋回部であって、前記インデックス装置の前記第２の出力軸の回転によって、前記グリッパを前記工具マガジン及び前記次工具待機位置の間で旋回させる、旋回部と、
   前記インデックス装置の前記第１の出力軸によって駆動されるグリッパ開閉部材であって、前記インデックス装置の前記第２の出力軸が停留する間に前記グリッパを開くように、且つ、前記インデックス装置の前記第２の出力軸が回転する間に前記グリッパを閉じるように構成された、グリッパ開閉部材と、
   を備えることを特徴とした工具搬送装置。
2. 前記インデックス装置の前記第２の出力軸は、前記第１の出力軸に対して隣接して平行に位置し、
   当該工具搬送装置は、
   前記インデックス装置の前記第１の出力軸に設けられた第１の歯車と、
   前記インデックス装置の前記第２の出力軸と同心に且つ前記第２の出力軸とは独立して回転するように配置された第２の歯車であって、前記第１の歯車によって駆動され、且つ、前記インデックス装置の前記第１の出力軸の回転を前記グリッパ開閉部材に伝達する、第２の歯車と、
   を備え、
   前記グリッパ開閉部材は、前記インデックス装置の前記第２の出力軸が停留する間に前記グリッパを開くように、且つ、前記インデックス装置の前記第２の出力軸が回転する間に前記グリッパを閉じるように形成されたカム溝を有し、
   前記グリッパは、前記グリッパ開閉部材の前記カム溝と係合するカムフォロアを有する、
   請求項１に記載の工具搬送装置。

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