JPH0120027B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、工作機械に使用する工具を保管す
る工具ストツカから指定された工具を搬出して組
立てたのち工作機械に装着するとともに、装着さ
れている工具を取り外して分解し、前記工具スト
ツカに格納する一連の作業を自動的に行なう工具
自動交換装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

工作機械に工具自動交換装置を設け、工作機械
に対して工具の装着および取り外しを自動的に行
なう自動工具交換装置は公知であり、また、前記
工具交換装置に工具を搬入および搬出する装置も
公知であり、これらの装置を一括して中央制御装
置によつて制御し、工具の交換の一連した作業を
システム化したものも実用化されつつある。

第９図は従来の工具自動交換システムの概略的
構成を示すもので、１…は工作機械であり、これ
ら工作機械１…の前部には被加工物２…を固定す
るテーブル３…および工具４…を装着する主軸頭
５…が設けられているとともに、側部には工具マ
ガジン６…が設けられている。そして、前記工作
機械１…の前側には被加工物２…を搬送するワー
ク搬送車７の搬送ライン８が設けられ、後側には
工具４…を搬送する工具搬送車９の搬送ライン１
０が設けられている。一方、１１は多数個の工具
４…を整列した状態で保管する工具自動倉庫であ
り、工具搬出入装置１２によつて指定の工具４を
搬出して前記工具搬送車９に移載し、また工具搬
送車９の工具を工具自動倉庫１１に搬入するよう
になつている。さらに、前記工作機械１…、ワー
ク搬送車７、工具搬送車９、工具自動倉庫１１お
よび工具搬出入装置１２は一括して中央制御装置
によつて制御されるようになつている。

そして、機械加工の計画にもとづいて指定され
た工具４…を工具自動倉庫１１から搬出して工具
搬送車９に移載し、この工具搬送車９が指定され
た工作機械１の後部まで搬送する。また、工具搬
送車９から前記工作機械１の工具マガジン６に使
用前の工具４を移載するとともに、工具マガジン
６から使用後の工具４を受入れて前記工具自動倉
庫１１に搬入する。したがつて、複数台の工作機
械１…に対する工具４の搬入および搬出が自動的
に行なえ、工作機械１…に設けられた工具自動交
換装置によつて工具４…の交換が行なえるように
構成されている。

ところで、前記工具自動交換装置は、たとえ
ば、特開昭59−192433号公報などで知られてお
り、基本的に第１０図に示すように構成されてい
る。すなわち、工作機械１の本体１４の側部に設
けられた工具マガジン６には複数個の工具ソケツ
ト１５を有したカートリツジ１６が放射状に設け
られている。また、前記工具搬送車９にも差替え
用工具マガジン１７が設けられ、前記工具マガジ
ン６との間で工具４の受入れ、受け渡しができる
ように構成されている。さらに、工作機械１の本
体１４には前記カートリツジ１６内の工具４を主
軸頭５に転送して装着するとともに、装着されて
いる工具４を取り外す工具交換機構１８が設けら
れている。

しかしながら、前述のように構成された工具自
動交換装置は、その工具４を自動的に交換するこ
とができるが、工具４の全体を交換している。つ
まり、組立て式の一般的なモジユラ工具４は第１
１図に示すように、ホルダモジユールａとアダプ
タモジユールｂおよび刃部モジユールｃとから構
成されているが、実際の交換を必要とするのは工
具先端部の刃部モジユールｃだけであるにも拘ら
ず、工具４の全体を交換しているため、工具４が
大型になり、その重量も大きい。このため、工具
４を保管する保管倉庫１１も大形になるととも
に、工具搬送車９および工具マガジン６も大形に
なるという欠点がある。しかも、工具４の重量ア
ツプにより、搬入、搬出および交換に伴う大きな
駆動力も必要となるという不都合がある。

〔発明の目的〕

この発明は、前記事情に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、工作機械に対する
工具の交換が自動的に行なえるとともに、モジユ
ラ工具のアダプタモジユール、刃部モジユールな
ど工具の一部のみを交換することができ、工具本
数の減少により工具ストツカの小形化および搬
入、搬出の駆動力を軽減することができる工具自
動交換装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

この発明は、前記目的を達成するために、生産
管理情報に基づいて工具ストツカに格納されたモ
ジユラ工具の必要なモジユールを工具把持具によ
つて取出して組立て、さらにその工具把持具なト
ラバーサ装置によつて工作機械に移動して工具の
受渡し、また使用後のモジユラ工具を分解して前
記工具ストツカに格納することにある。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。

第１図は、工具自動交換システムの概略的構成
を示すもので、２１は工具ストツカで、２２は工
作機械である。工具ストツカ２１はその本体２３
内に工具保管室２４が設けられ、この工具保管室
２４には上下方向にエンドレス走行するコンベア
２５が設けられている。そして、このコンベア２
５には等間隔に複数の工具マガジン２６…が配設
されていて、これら工具マガジン２６…は指令信
号に基づいて選択的に前記本体２３のモジユラ工
具４の各モジユールを搬出したり、搬入する搬出
入口としての組立分解ポジシヨン２７に位置して
停止するようになつている。工具マガジン２６に
はその長手方向に前記組立分解ポジシヨン２７に
列をなして配置される格納室としての複数個の工
具収納部２８…が設けられ、これら工具収納部２
８…には組立式のモジユラ工具４のアダプタモジ
ユールおよび刃部モジユールおよび一体工具が収
納されている。また、前記本体２３には前記組立
分解ポジシヨン２７に対向してトラバーサ装置２
９が設けられている。このトラバーサ装置２９は
前記工具マガジン２６と平行に架設されたガイド
レール３０とスクリユーロツド３１およびこのス
クリユーロツド３１を回転駆動するパルスモータ
３２によつて構成されていて、このスクリユーロ
ツド３１には工具把持具３３が設けられている。
そして、この工具把持具３３は組立分解ポジシヨ
ン２７において前記工具マガジン２６に対向して
おり、各工具収納部２８…に選択的に対向し、し
かも昇降可能に構成されている。

また、工具ストツカ２１と工作機械２２との間
には授受台としてのシヤトルテーブル３４が設け
られている。このシヤトルテーブル３４には２つ
の載置部３４ａ，３４ｂが設けられていて、前
進、後退および中立の３段階に切替わり、モジユ
ラ工具４の受渡しを行なうようになつている。

また、前記工作機械２２の機体３５にはガイド
レール３６に対して往復動可能な主軸３７が設け
られ、この主軸３７には昇降および回転自在な工
具装着部３８が設けられている。そして、この主
軸３７は加工台３９および前記シヤトルテーブル
３４に対向できるように構成されており、シヤト
ルテーブル３４上のモジユラ工具４が装着して加
工台３９上の被加工物の機械加工を行なうととも
に、機械加工そのモジユラ工具４をシヤトルテー
ブル３４に戻す操作を自動的に行なうようになつ
ている。さらに、４０は前記工具ストツカ２１、
工具把持具３３、トラバーサ装置２９、シヤトル
テーブル３４および工作機械２２を一括制御する
制御装置である。

また、第２図は、前記工具把持具３３の内部構
造を示すもので、４１は円筒状の本体で、この本
体４１内には軸受４２を介して回転ドラム４３が
回転自在に収納されている。この回転ドラム４３
の下端部にはテーパ穴４４が設けられているとと
もに、このテーパ穴４４の底部にはコレツトチヤ
ツク４５を有したドローバ４６が設けられてい
る。このドローバ４６は前記回転ドラム４３の内
部に設けられた油圧シリンダ４７のピストン４８
と連結されているとともに、このドローバ４６は
皿ばね４９によつて引込み方向に付勢されてい
る。なお、５０は回転ドラム４３を回転駆動する
駆動機構であり、５１は油圧シリンダ４７に油圧
を送り込むロータリカプラである。そして、この
回転ドラム４３の下端部に設けたテーパ穴４４に
モジユラ工具４のホルダモジユールを装着するよ
うになつており、このテーパ穴４４の開口端近傍
にはキー５２が突設されている。

第３図及び第４図は、モジユラ工具４を示すも
ので、５３はホルダモジユール、５４はアダプタ
モジユール、５５は刃部モジユールである。前記
ホルダモジユール５３のテーパ部５３ａの先端部
および下端部には花弁状の係合爪５３ｂ，５３ｃ
が設けられている。また、アダプタモジユール５
４の上端部には前記ホルダモジユール５３の係合
爪５３ｃに係合可能に係合穴５４ａが設けられて
いるとともに、下端部には係合爪５４ｂが突設さ
れている。さらに、刃部モジユール５５の上端部
には前記アダプタモジユール５４の係合爪５４ｂ
に係合可能な係合穴５５ａが設けられている。そ
して、前記ホルダモジユール５３には前記回転ド
ラム４３のキー５２と係合するキー溝５３ｄが設
けられている。さらに、このホルダモジユール５
３および刃部モジユール５５のアダプタモジユー
ル５４との結合部にはアダプタモジユール５４の
ピン５４ｃ，５５ｂと係合する係合溝５３ｅ，５
４ｄが設けられている。

そして、前記モジユラ工具４のホルダモジユー
ル５３はそのテーパ部５３ａが工具把持具３３の
回転ドラム４３に設けたテーパ穴４４に装着さ
れ、係合爪５３ｂはコレツトチヤツク４５に係合
される。すなわち、コレツトチヤツク４５はドロ
ーバ４６の前進、後退によつて開閉し、油圧シリ
ンダ４７に送り込まれる油圧によつてピストン４
８が前進したとき開放して係合爪５３ｂとの結合
を解除し、油圧シリンダ４７の圧油を抜くと皿ば
ね４９の復元力によつてドローバ４６が後退して
コレツトチヤツク４５を関塞して係合爪５３ｂを
挾持するようになつている。また、アダプタモジ
ユール５４および刃部モジユール５５は前記工具
マガジン２６の工具収納部２８…に１本づつ収納
されている。

さらに、前記工具マガジン２６の前部には工具
収納部２８…に対応してナツトライナ５６…が配
設されており、モジユラ工具４のホルダモジユー
ル５３およびアダプタモジユール５４に設けられ
た締付けボルト５７を締付けたり、緩めるように
なつている。

つぎに、前述のように構成された工具自動交換
システムの作用について第５図乃至第７図に基づ
き説明する。

生産管理情報に基づき機械加工の加工順序が決
定し、その加工に必要な工具が分ると、制御装置
４０から工具ストツカ２１に工具指定信号が入力
される。工具ストツカ２１は指令信号に基づいて
コンベア２５が旋回して指定の工具４が収納され
た工具マガジン２６が組立分解ポジシヨン２７に
位置すると停止する。この場合、指定された工具
が一体工具の場合とモジユラ工具の場合があり、
これを判別S₄して一体工具の場合にはそのまま工
具把持具３３によつて把持し、トラバーサ装置２
９によつて工具をポジシヨン１にあるシヤトルテ
ーブル３４の載置部３４ａに搬出S₁する。つま
り、第５図Ｂ点からＡ点に移行する。モジユラ工
具の場合には組立分解ポジシヨン２７においてモ
ジユラ工具の組立S₉を行なう。すなわち、工具把
持具３３にはホルダモジユール５３が装着されて
いるために、この工具把持具３３をトラバーサ装
置２９によつて往復運動および昇降させて工具マ
ガジン２６の工具収納部２８…に収納された刃部
モジユール５５を直接的もしくはアダプタモジユ
ール５４を介してホルダモジユール５３に結合す
るとともに、ナツトライナ５６によつて締付けボ
ルト５７を締付け固定してモジユラ工具４を構成
する。このようにして組立られたモジユラ工具４
は工具把持具３３に把持されたまま、トラバーサ
装置２９によつてシヤトルテーブル３４に搬送さ
れ、そのモジユラ工具４はポジシヨン１にある載
置部３４ａに移載される。

一方、このとき工作機械２２の主軸３７の工具
装着部３８に装着されていた使用後のモジユラ工
具４は工作機械２２の停止と同時に主軸３７の移
動によつて加工ポジシヨンＣからシヤトルテーブ
ル３４のポジシヨンＳ位置し、工具装着部３８か
ら載置部３４ｂに移載される。シヤトルテーブル
３４への新旧のモジユラ工具４の移載が完了する
と、シヤトルテーブル３４は後退（ポジシヨン
２）して新しいモジユラ工具４が主軸３７に対向
し、使用済のモジユラ工具４が工具把持具３３に
対向する。そして、主軸３８は下降して工具装着
部３８に新しいモジユラ工具４を装着するととも
に、シヤトルテーブル３４が前進（ポジシヨン
３）し使用済のモジユラ工具４を工具把持具３３
が装着する。モジユラ工具４の装着が完了する
と、主軸３７は加工ポジシヨンＣに移動してつぎ
の機械加工を行なうとともに、工具把持具３３に
把持された旧のモジユラ工具４はトラバーサ装置
２９によつて工具ストツカ２１に搬送S₂されるが
最終S₃の場合には終了する。そして、モジユラ工
具４が所定の工具マガジン２６の工具収納部２８
に対向すると、工具把持具３３は下降して刃部モ
ジユール５５を工具収納部２８に挿入する。つぎ
に、ナツトランナ５６によつて締付けボルト５７
を緩め、刃部モジユール５５とアダプタモジユー
ル５４とを分解するとともに、アダプタモジユー
ル５４とホルダモジユール５３とを分解S₈する。
そして、刃部モジユール５５およびアダプタモジ
ユール５４を所定の工具収納部２８に収納する。
このように、モジユラ工具４の組立分解は組立分
解ポジシヨン２７においてトラバーサ装置２９、
工具把持具３３およびナツトランナ５６が共働し
て行なうが、この組立分解は制御装置４０からの
指令信号に基づき行われ、交換インターバルがあ
るか否かS₇を判断し、つぎのモジユラ工具４を供
給するまでに組立分解が不可能であると判断した
場合には、組立分解を待機S₆する。

さらに、機械加工に必要な工具４が一体工具の
場合には、組立分解が不要であるため、工具４を
そのまま工具収納部２８に収納するとともに、工
具把持具３３によつて把持してシヤトルテーブル
３４に搬入する。また、使用済の工具４を工具ス
トツカ２１に格納する前に、その工具４の使用時
間等から摩耗、破損の検査を判断S₅し、検査の必
要の場合には検査工程S₁₀に搬送し、不要の場合
にはそのまま工具収納部２８に収納S₁₁すること
もできる。

また、工具ストツカ２１には工具マガジン２６
…をエンドレス走行させるコンベア２５が設けら
れているため、必要な工具を指令信号に従つて組
立分解ポジシヨン２７に搬送することでがきる
が、空きの工具マガジン２６を設けることによつ
て一体工具およびモジユラ工具を構成するアダプ
タモジユール５４、刃部モジユール５５を作業者
が補充することもでき、また交換することもでき
る。

なお、前記一実施例においては、工具ストツカ
２１と工作機械２２とを１対１の関係に設けた
が、前記システムに限定されず、第８図Ａ，Ｂ，
Ｃに示すように構成してもよい。すなわち、Ａは
１基の工具ストツカ２１に第１、第２のトラバー
サ装置２９ａ，２９ｂを設け、第１の工作機械２
２ａと第２の工作機械２２ｂに工具の搬入、搬出
をするようにしたものである。Ｂは工具ストツカ
２１に設けた第２のトラバーサ装置２９ｂと第２
の工作機械２２ｂとの間に軌道６０を設け、この
軌道６０上に自動台車６１を走行させて第２の工
作機械２２ｂに対する工具の搬入、搬出を行なう
ようにしたものである。Ｃは前記自動台車６１に
代わつて手押し台車６２を設け、第２の工作機械
２２ｂに対する工具の搬入、搬出を行なうように
したものである。さらに、工具ストツカーは、一
個でなく、それぞれの目的に合せた工具群を構成
するものでもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、生産
管理情報に基づいて工具ストツカに格納されたモ
ジユラ工具の必要なモジユールを工具把持具によ
つて取出して組立て、さらにその工具把持具をト
ラバーサ装置によつて工作機械に移動して工具を
受渡し、また使用後のモジユラ工具を分解して前
記工具ストツカに格納することができる。したが
つて、工作機械に対する工具の交換が自動的に行
なうことができ、しかも、モジユラ工具を用いる
ことによつてモジユラ工具のアダプタモジユー
ル、刃部モジユールなどの工具の一部のみを交換
すればよく、工具ストツカの小形化および工具ス
トツク量の減少を図ることができる。したがつ
て、工具管理も簡単で、また経済的であるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図はこの発明の一実施例を示すも
ので、第１図は全体の概略的斜視図、第２図は工
具把持具の縦断正面図、第３図は工具マガジンの
縦断正面図、第４図Ａ〜Ｃはモジユラ工具を分解
した状態の上面図、正面図、下面図、第５図は作
用を説明するためのシステムの上面図、第６図は
タイムチヤート図、第７図はフローチヤート図、
第８図Ａ〜Ｃはこの発明の他の実施例を示す概略
的構成図、第９図は従来の工具自動交換システム
の概略的構成図、第１０図は同じく工具交換装置
の側面図、第１１図は一般的なモジユラ工具の構
成図である。 ２１……工具ストツカ、２２……工作機械、２
９……トラバーサ装置、３３……工具把持具、３
４……シヤトルテーブル（授受台）、４０……制
御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 少なくとも刃部モジユールとホルダモジユー
   ルから構成され、これらの各構成モジユールを組
   立および分解自在に連結されてなるモジユラ工具
   の前記各構成モジユールを所定位置に格納し移動
   可能に連結された複数の格納室を複数列状に配置
   した工具マガジンを有し、かつ前記複数列の格納
   室の一列が位置決めされる搬出入口を有した工具
   ストツカと、この工具ストツカの前記搬出入口に
   位置決めされた前記格納室上で前記ホルダモジユ
   ールを取出しこのホルダモジユールに対して他の
   前記構成モジユールを組立および前記工具ストツ
   カの近傍に設けられた授受台の前記モジユラ工具
   を前記各構成モジユールに分解して前記搬出入口
   に位置決めされた前記格納室に格納させる工具把
   持具と、この工具把持具を前記搬出入口に沿つて
   往復移送させるとともに前記工具ストツカと前記
   授受台との間を往復移送させるトラバーサ装置
   と、前記授受台に移載された前記モジユラ工具を
   装着して機械加工を行なうとともに使用後の前記
   モジユラ工具を前記授受台に移載する主軸を有し
   た工作機械と、生産管理情報に基づき前記工具ス
   トツカ、工具把持具、トラバーサ装置および工作
   機械を制御する制御装置とを有することを特徴と
   する工具自動交換装置。