JP2017509503A - 二層円盤型工具マガジン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は数値制御工作機械に好適な二層円盤型工具マガジン装置に関するものであって、工具マガジンベース（１５）、工具マガジンサポート（０９）、工具スリーブチャック（０２）、工具盤ベース（０６）、工具スリーブ（０７）及び工具アライメント装置（１２）を含む。工具マガジンベースは、工作機械の上に接続されて設置され、工具マガジンサポートは、工具マガジンベースの一端に接続され、工具盤ベースは、ボルトにより工具マガジンサポートに接続され、工具マガジンベースの他端には工具アライメント装置が取り付けられる。二つの工具スリーブチャックは、工具盤ベースの上に設置され、工具盤ディスタンススリーブ（０３）により離される。二層の工具スリーブチャックは、工具スリーブベースをクランプし、且つボルトにより固定させる。また、工具盤圧力リング（０１）は上層の工具スリーブチャックを押し付ける。

Description

本発明は、数値制御工作機械の部品に関するものであり、具体的には、数値制御工作機械に好適な二層円盤型工具マガジン装置に関するものである。

数値制御工作機械は、１９５０年代に開発された新型の自動工作機械であり、形状が複雑であり、精密であり、量が少ない部品の加工の問題を良く解決したものであり、また、適応性が高くて、加工精度及び生産効率が高いといった利点を有する。数値制御工作機械は電子計算機、自動制御、サーボドライバ、精密測定及び新型機械構造などの様々な面における高度な技術を統合したことにより、数値制御工作機械の開発が急速に変化し、数値制御工作機械の機能がますます強化されてきた。数値制御工作機械の開発動向は、数値制御機能、数値制御サーボシステム、プログラミング法、数値制御工作機械の検出と監視機能、自動調節及び制御技術などの発展に反映される。

工具マガジン装置は、数値制御工作機械の自動加工プロセスにおいて必要となる工具収納及び工具交換のニーズを満たすための装置であり、その自動工具交換装置及び複数の工具を収納できる工具マガジンにより、従来の主に人間によってなされる生産方式を変えさせた。コンピュータプログラムの制御により、フライス削り、穴開け、ボーリング、タッピングなどの様々な異なる加工のニーズが満足され、加工時間が大幅に短縮されて生産コストが削減されるものである。

近年、工具マガジンは、工作機械の付属品としての役割を超えるように発展し、その結果、その特定の技術分野には、工作機械の高精度、高効率、高信頼性及び複合工作などの概念に適する製品が開発された。

現在の一般的な円盤型工具マガジン装置は、多くがシングルヘッドダブルリードのウォームとギヤにより伝動されるものであり、この方法は、構造が複雑で、伝動において隙間があり、精度が高くなく、加えて工具ロードの数が一般的に８〜２０本ほどであって、多くないという問題がある。

本発明は、現在の一般的な円盤型工具マガジン装置の欠点に対し、改良した円盤型工具マガジン装置を提供することを目的とする。

本発明で提供される二層円盤型工具マガジン装置は、工具マガジンベース、工具マガジンサポート、工具スリーブチャック、工具盤ベース及び工具スリーブを含む。工具スリーブは、各種の工具をセットする（装着する）ために用いられる。前記工具マガジンベースは、ボルトにより工作機械の上に接続されて設置され、工具マガジンベースの一端（工作機械の外側）がくりぬかれてＵ字型を形成する。一組の工具マガジンサポートは、ボルトによりＵ字型の両側に接続され、工具マガジンサポートの上の間には横断プレートが設置される。二つの工具スリーブチャックは、工具盤ベースの上に配置され、二つの工具スリーブチャックの間は工具盤ディスタンススリーブにより離される。二層の工具スリーブチャックは、上層の工具スリーブベース及び下層の工具スリーブベースをクランプし、且つボルトにより固定させる。上層の工具スリーブベース及び下層の工具スリーブベースの上にはそれぞれ工具スリーブ締め付け顎が取り付けられ、各工具スリーブ締め付け顎が一つの工具スリーブをクランプすることができる。工具盤圧力リングは上層の工具スリーブチャックを押し付け、長いボルトにより上層の工具スリーブチャック、工具盤ディスタンススリーブ、下層の工具スリーブチャックを貫通し、工具盤ベースに接続される。工具盤ベースの下側は減速機及びサーボモータに伝動するように接続され、また、工具盤ベースは、減速機を介して前記横断プレートに架設される。

本発明において、前記工具スリーブチャックの形は、雪の結晶の形とすることができ、この工具スリーブチャックの外周には２８本の分岐部があり、この分岐部が長いグループと短いグループの二組を有し、各グループが１４本であり、さらに長い分岐部と短い分岐部とが交互に円周方向に均一に分布され、また、分岐部には１〜２８の番号が付される。上層の工具スリーブベースは、チャックの奇数分岐部に取り付けられ、一方、下層の工具スリーブベースは、チャックの偶数分岐部に取り付けられる。工具スリーブ締め付け顎はボルトにより、それぞれ上層と下層の工具スリーブベースに接続され、また、工具スリーブは工具スリーブ締め付け顎の上に取り付けられる。

本発明では、工具マガジンベースの上に工具アライメント装置が設置され、工具アライメント装置は工具アライメント装置圧力リング及び工具アライメント装置ベースにより、工具マガジンベースの上に取り付けられる。工具アライメント装置ベースの中央には皿頭貫通孔があり、ボルトにより工具マガジンベースに固定される。また、工具アライメント装置は、工具アライメント装置ベースの上に配置され、工具アライメント装置圧力リングは、工具アライメント装置を通過させるようにして、工具アライメント装置を工具アライメント装置ベースと接続させ、しっかりと圧着させる。

本発明は、以下の優れた効果を有する。
（１）サーボモータを採用し、減速機に接続して工具マガジンを直接駆動して動作させることにより、工具収納及び工具交換の速度が速く、精度が高い；
（２）二層の工具ロードの締め付け顎（爪）は互いにずらして設置されることにより、サイズが小さく、工具ロードの数が多く、工具ロードの数を２８個まで増加させる。
（３）工具アライメント装置を追加することにより、工具アライメント及び工具補償の機能を備えさせ、加えて工具に対する破損検出を行うことができる。
（４）工具スリーブチャックは、航空アルミニウム材を採用するものであり、この材料が軽量で強度が高く、またチャックの厚さが僅か３ｍｍであり、さらに弾性が良いため、工具収納及び工具交換の作業が安定的に行われ、工具マガジンが損傷しにくくなる。
（５）工具スリーブの締め付け顎はＭＣナイロンを採用するものであり、この材料が軽量で弾性が良好であり、耐摩耗性があり、またワンショット射出成形を採用することにより、工具と緊密に嵌合され、堅固にクランプされる。

本発明は、総重量が軽く、構造がコンパクトで、且つ合理的で、全体的に精度が高く、また構造剛性が良好であり、工具ロードの数が多く、工具収納及び工具交換の速度が速く、精度が高く、作動音が小さくてメンテナンスが便利であるという特徴を有する。

図１〜図５は本発明の実施例の構造概要図であり、図１が正面図であり、図２が平面図であり、図３が左側面図であり、図４が斜視図であり、図５は部品の分解図である。

図において、０１、工具盤圧力リング；０２、工具スリーブチャック；０３、工具盤ディスタンススリーブ；０４、上層の工具スリーブベース；０５、下層の工具スリーブベース；０６、工具盤ベース；０７、工具スリーブ；０８、工具スリーブ締め付け顎；０９、工具マガジンサポート；１０、減速機；１１、サーボモータ；１２、工具アライメント装置；１３、工具アライメント装置圧力リング；１４、工具アライメント装置ベース；１５、工具マガジンベース；１６、横断プレートである。

図１〜図５に示すように、本発明は数値制御工作機械に好適な二層円盤型工具マガジン装置に関するものであり、工具マガジンベース１５、工具マガジンサポート０９、工具スリーブチャック０２、工具盤ベース０６及び工具スリーブ０７を含む。工具スリーブ０７は、各種の工具をセットするために用いられる。前記工具マガジンベース１５は、ボルトにより工作機械の上に接続されて設置され（不図示）、工具マガジンベース１５の一端(工作機械の外側)がくりぬかれてU字型を形成する。一組の工具マガジンサポート０９は、ボルトによりU字型の両側に接続され、工具マガジンサポート０９の上の間には横断プレート１６が設置される。二つの工具スリーブチャック０２は、工具盤ベース０６の上に配置され、二つの工具スリーブチャック０２は、工具盤ディスタンススリーブ０３により離される。二層の工具スリーブチャック０２は、上層の工具スリーブベース０４及び下層の工具スリーブベース０５をクランプし、且つボルトにより固定させる。上層の工具スリーブベース０４及び下層の工具スリーブベース０５の上にはそれぞれ工具スリーブ締め付け顎０８が取り付けられ、各工具スリーブ締め付け顎０８が一つの工具スリーブ０７をクランプすることができる。工具盤圧力リング０１は上層の工具スリーブチャック０２を押し付け、長いボルトにより上層の工具スリーブチャック０２、工具盤ディスタンススリーブ０３、下層の工具スリーブチャック０２を貫通し、工具盤ベース０６に接続される。工具盤ベース０６の下側は減速機１０及びサーボモータ１１に伝動するように接続され、また、工具盤ベース０６は、減速機１０を介して前記横断プレート１６の上に架設される。

本発明において、前記工具スリーブチャック０２の形は、雪の結晶の形とすることができ、この工具スリーブチャックの外周には２８本の分岐部があり、この分岐部が長いグループと短いグループの二組を有し、各グループが１４本であり、さらに長い分岐部と短い分岐部とが交互であり、円周方向に均一に分布され、また、分岐部には１〜２８の番号が付される。上層の工具スリーブベース０４は、チャックの奇数分岐部に取り付けられ、一方、下層の工具スリーブベース０５は、チャックの偶数分岐部に取り付けられる。工具スリーブ締め付け顎０８はボルトにより、それぞれ上層と下層の工具スリーブベースに接続され、また、工具スリーブ０７は工具スリーブ締め付け顎０８の上に取り付けられる。

本実施例では、工具マガジンベース１５の上に工具アライメント装置１２が設置され、工具アライメント装置１２は工具アライメント装置圧力リング１３及び工具アライメント装置ベース１４により、工具マガジンベース１５の上に取り付けられる。工具アライメント装置ベース１４の中央には皿頭貫通孔があり、ボルトにより工具マガジンベース１５に固定される。また、工具アライメント装置１２は、工具アライメント装置ベース１４の上に配置され、工具アライメント装置圧力リング１３は、工具アライメント装置１２を通過させるようにして、工具アライメント装置１２を工具アライメント装置ベース１４と接続させ、しっかりと圧着させる。

本発明の動作原理は以下のごとくである。
工具マガジンの工具収納及び工具交換作業は数値制御プログラムによりコントロールされ、サーボモータにより駆動され、工具マガジンと工作機械の電動スピンドルとを連動させて実行される。

工具収納：
設定された工具収納プログラムにより、工具マガジンは工具収納コードに基づき、対応する位置まで回転する。電動スピンドルは工具スリーブ（工具を含む）を運び、工具マガジンエリアに進入し、降下するとともに工具スリーブを平行に移動させ、工具スリーブ締め付け顎に送り込み、そこで、工具スリーブがクランプされる。また、電動スピンドルの工具引抜オイルシリンダは、工具スリーブをリリースするために制動され、続いて電動スピンドルが上昇して戻ることで工具収納の作業が完成する。

工具交換：
設定された工具交換プログラムにより、先ず電動スピンドルが運ばれた工具スリーブ（工具を含む）を工具マガジンの中に送り込む。この作業は工具収納の作業と同様である。続いて、工具マガジンが所望の工具の位置まで回転し、電動スピンドルが再び工具マガジンエリアに進入し、工具スリーブの上側まで移動し、降下して工具引抜オイルシリンダを起動させ、主軸のヘッドの上に工具スリーブを吸着させた後、電動スピンドルが上昇して戻ることで工具交換の作業が完成する。最後に、電動スピンドルが、運ばれた工具を工具アライメント装置まで移動させて工具アライメントが行われた後に、加工作業を開始することができる。

Claims (3)

1. 二層円盤型工具マガジン装置であって、
   工具マガジンベース（１５）、工具マガジンサポート（０９）、工具スリーブチャック（０２）、工具盤ベース（０６）及び工具スリーブ（０７）を含み、
   前記工具スリーブ（０７）は、各種の工具をセットするために用いられ、
   前記工具マガジンベース（１５）は、ボルトにより工作機械の上に接続されて設置され、前記工具マガジンベース（１５）の一端はくりぬかれてＵ字型を形成しており、
   一組の前記工具マガジンサポート（０９）は、ボルトによりＵ字型の両側に接続され、前記工具マガジンサポート（０９）の上の間には横断プレート（１６）が設置され、
   二つの前記工具スリーブチャック（０２）は、前記工具盤ベース（０６）の上に配置され、二つの前記工具スリーブチャック（０２）は、工具盤ディスタンススリーブ（０３）により離され、
   二層となった前記工具スリーブチャック（０２）は、上層の工具スリーブベース（０４）及び下層の工具スリーブベース（０５）をクランプし、且つボルトにより固定させ、前記上層の工具スリーブベース（０４）及び前記下層の工具スリーブベース（０５）の上にはそれぞれ工具スリーブ締め付け顎（０８）が取り付けられ、各前記工具スリーブ締め付け顎（０８）が一つの前記工具スリーブ（０７）をクランプすることができ、
   工具盤圧力リング（０１）は、上層の前記工具スリーブチャック（０２）を押し付け、長いボルトにより上層の前記工具スリーブチャック（０２）、工具盤ディスタンススリーブ（０３）、下層の前記工具スリーブチャック（０２）を貫通し、前記工具盤ベース（０６）に接続され、
   前記工具盤ベース（０６）の下側は、減速機（１０）及びサーボモータ（１１）に伝動するように接続され、
   前記工具盤ベース（０６）は、前記減速機（１０）を介して前記横断プレート（１６）の上に架設される、
   ことを特徴とする二層円盤型工具マガジン装置。
2. 前記工具スリーブチャック（０２）の形は、雪の結晶の形とすることができ、
   前記工具スリーブチャックの外周には２８本の分岐部があり、前記分岐部が長いグループと短いグループの二組を有し、各グループが１４本であり、
   さらに長い分岐部と短い分岐部とが交互に円周方向に均一に分布され、
   前記分岐部には１〜２８の番号が付され、
   前記上層の工具スリーブベース（０４）は、前記チャックの奇数分岐部に取り付けられ、
   前記下層の工具スリーブベース（０５）は、前記チャックの偶数分岐部に取り付けられ、
   前記工具スリーブ締め付け顎（０８）はボルトにより、それぞれ前記上層と下層の工具スリーブベースに接続され、
   前記工具スリーブ（０７）は前記工具スリーブ締め付け顎（０８）の上に取り付けられる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の二層円盤型工具マガジン装置。
3. 前記工具マガジンベース（１５）の上に工具アライメント装置（１２）が設置され、
   前記工具アライメント装置（１２）は工具アライメント装置圧力リング（１３）及び工具アライメント装置ベース（１４）により、前記工具マガジンベース（１５）の上に取り付けられ、
   前記工具アライメント装置ベース（１４）の中央には皿頭貫通孔があり、ボルトにより前記工具マガジンベース（１５）に固定され、
   前記工具アライメント装置（１２）は、前記工具アライメント装置ベース（１４）の上に配置され、
   前記工具アライメント装置圧力リング（１３）は、前記工具アライメント装置（１２）を通過させるようにして、前記工具アライメント装置（１２）を前記工具アライメント装置ベース（１４）と接続させ、しっかりと圧着させる、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の二層円盤型工具マガジン装置。
   

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