JPH0227103B2 - - 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
る倉庫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、前記倉庫に搬入する一
連の作業を自動的に行なう工具自動交換システム
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３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、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１０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４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、組立て式の工具４は第５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、所要の
工具のみを交換することができ、工具倉庫の小形
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、工具
倉庫、工具搬出入装置、工具組立分解装置および
工作機械を中央制御装置によつて一括制御し、機
械加工計画にもとづいて加工順を決め、前記工具
倉庫から指定されたモジユラ工具を工具搬出入装
置によつて搬出し、このモジユラ工具を工具組立
分解装置によつて組立てたのち前記工具自動交換
装置によつて工作機械に装着するとともに、この
工作機械に装着されている工具を取り外して前記
工具組立分解装置に受け渡し、その工具を各モジ
ユールに分解して不要なモジユールのみを工具搬
出入によつて工具倉庫へ搬入することにある。

〔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図および第２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は工作機械で、
２２はXYおよびＺ軸方向に移動可能な工具コラ
ムである。この工具コラム２２の先端部には工具
装着部２３が設けられ、これはテーブル２４に載
設された被加工物２５に対向している。また、２
６は工具倉庫であり、この工具倉庫２６には複数
連、複数段の格納室２７…が整列した状態で設け
られている。これら格納室２７…には各種のモジ
ユラ工具のモジユールａ…，ｂ…，ｃ…が区分収
納されているとともに上下、左右方向に移送可能
で、指令信号にもとづいて所望のモジユールａ
…，ｂ…，ｃ…が収容された格納室２７を搬出入
口２８に移送できるようになつている。これらモ
ジユールａ…，ｂ…，ｃ…はそれぞれパレツトｄ
…上に爪を介して所定位置に着脱自在に載置固定
されている。さらに、この搬出入口２８には工具
搬出入装置２９が設けられている。この工具搬出
入装置２９は、前記搬出入口２８に対向した格納
室２７に対してモジユールａ…，ｂ…，ｃ…を把
持して搬出入するとともに、工具組立分解位置へ
のモジユールａ…，ｂ…，ｃ…の受け渡しを行な
うように構成されている。上記工具搬出入装置２
９は工具倉庫２６に隣接して設けられた基台２９
ａと、この基台２９ａ上に設けられ、パレツトｄ
の裏面に設けられた図示しない第１の係合部と係
合して上記パレツトｄの搬送をガイドする案内レ
ール２９ｂ，２９ｂと、上記案内レール２９ｂ，
２９Ｂ上に載置された上記パレツトｄを、このパ
レツトｄの裏面に設けられた図示しない第２の係
合部に係合する図示しない複数の係合爪により、
パレツトｄ上に横方向に載置された各モジユール
の軸方向に案内駆動する駆動機構２９ｃと、パレ
ツトｄ…の位置決めを行うストツパ板２９ｄとか
らなつている。また、基台２９ａの側部には工具
Ａの基台２９ａ上における着脱操作を行う工具把
持装置Ｔが固定されている。この工具把持装置Ｔ
と工具搬出入装置２９とは、工具組立分解装置３
０を構成している。しかして、この工具組立分解
装置３０はホルダモジユールａに対して直接もし
くはアダプタモジユールｂに介して刃具モジユー
ルｃを連結してモジユラ工具Ａの組立てを行い、
また分解するようになつている。つまり、この工
具組立分解装置３０は、ホルダモジユールａ、ア
ダプタモジユールｂ及び刃具モジユールｃを同軸
に保持して分解又は組立を行うものである。さら
に、この工具組立分解装置３０のストツパ板２９
ｄに隣接してコンベアからなる工具移載装置３１
が設けられている。他側には不良工具エスケープ
３２が設けられている。そして、この工具移載装
置３１は前記工作機械２１との間に設けた工具交
換装置３３に接続されていて、この工具交換装置
３３に対するモジユラ工具Ａ…の搬入と搬出を行
なうように構成されている。この工具交換装置は
３３は駆動機構３４によつて回転する垂直の回転
軸３５と、この回転軸３５の先端に取付けられた
旋回アーム３６およびこの旋回アーム３６の両端
部に設けられた把持機構３７によつて構成されて
いる。そして、前記工具移載装置３１から搬入さ
れた工具Ａ…を把持機構３７によつて把持したの
ち、旋回アーム３６の旋回によつて工具Ａ…を前
記工作機械２１の工具装着部２３に装着すると同
時に、この工具装着部２３に装着されている工具
Ａ…を取外して把持し、前記旋回アーム３６の旋
回によつて工具移載装置３１に搬出するようにな
つている。さらに、前記工作機械２１、工具倉庫
２６、工具搬出入装置２９、工具組立分解装置３
０および工具交換装置３３は中央制御装置３８に
よつて一括制御されるようになつており、中央制
御装置３８からの指令信号に基づいて各装置が駆
動す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説明する。機械加工計画
にもとづいて加工順序が決定し、必要な工具Ａが
解ると、中央制御装置３８は工具倉庫２６に必要
なモジユール番号を指示する。すると、工具倉庫
２６は指令信号にもとづいて駆動し、格納室２７
を上下、左右方向に移送させて、当該モジユール
ａ，ｂ，ｃが収容された格納室２７を搬出入口２
８に導く。一方待機している工具搬出入装置２９
は、その駆動機構２９ｃにより案内レール２９
ｂ，２９ｂに沿つて台座となるホルダモジユール
ａとそのパレツトｄを一体的にストツパ板２９ｄ
まで搬送・位置決めする。同様にして、介装体と
なるアダプタモジユールｂを案内駆動して、ホル
ダモジユールａに嵌合させる。ついで、アダプタ
モジユールｂに対して、例えばドリルなどの切削
工具が装着されている刃具モジユールｃを嵌合さ
せ、モジユラ工具Ａを組立てる。この組立てられ
たモジユラ工具Ａは、各パレツトｄ…の爪による
固着を解除した後、工具把持装置Ｔにより工具移
載装置３１に移載する。一方、空の状態になつた
パレツトは元の位置に戻す。他方、組立てられた
モジユラ工具Ａは工具移載装置３１によつて工具
交換装置３３方向へ搬送される。モジユラ工具Ａ
が工具移載装置３１の所定位置まで搬送される
と、工具交換装置３３の旋回アーム３６に設けら
れた把持機構３７がそのモジユラ工具Ａを把持す
るとともに、旋回アーム３６が180゜旋回する。し
たがつて、前記把持機構３７に把持されたモジユ
ラ工具Ａは工作機械２１の工具コラム２２に設け
られた工具装着部２３に対向する。ここで、工作
機械２１の工具コラム２２が下降すると、モジユ
ラ工具Ａのホルダモジユールａが前記工具装着部
２３に装着される。一方、工作機械２１の工具装
着部２３にあらかじめ装着されている使用後のモ
ジユラ工具Ａは前記工具交換装置３３が前記工具
移載装置３１から使用前のモジユラ工具Ａを受け
取る際に、反対側の把持機構３７によつて把持し
て取外されるため、旋回アーム３６の180゜の旋回
によつて取り外された使用後の工具Ａは工具移載
装置３１に搬入され、このモジユラ工具Ａは工具
組立分解装置３０に搬入される。この工具組立分
解装置３０は、モジユラ工具Ａを所定のパレツト
ｄ…に固着させたのち、ホルダモジユールａ、ア
ダプタモジユールｂおよび刃具モジユールｃに分
解する。そして、このとき、刃具モジユールｃの
切削工具の摩耗状態は別の判別手段によつて判別
され、切削工具が異常に損耗されている刃具モジ
ユールｃは、工具把持装置Ｔにより不良工具エス
ケープ装置３２に排出される。そして、切削工具
が摩耗していない刃具モジユールｃを所定の格納
室２７から取出し、案内レール２９ｃ，２９ｂ上
で待期しているアダプタモジユールｂに嵌合さ
せ、再び工作機械２１に転送する。他方、このモ
ジユラ工具Ａを工作機械２１にて必要としない場
合は分解後、各モジユールａ，ｂ，ｃをパレツト
ｄ…とともに所定の格納室に格納する。

したがつて、工具倉庫２６に多数個保管された
モジユールａ…，ｂ…，ｃ…は機械加工計画に基
づいて選択的に搬出され、自動的に所要のモジユ
ラ工具に組立てられて工作機械２１に装着される
とともに、この工作機械２１に装着されている使
用済のモジユラ工具Ａは取り外されて分解され、
不要のモジユールのみが工具倉庫２６の元の位置
に格納されることになる。

なお、上記実施例においては、１台の工作機械
２１に対して１台の工具交換装置３３を設け、モ
ジユラ工具Ａの交換を行なうようにしたが、工具
交換装置３３を台車に搭載して移送式にすれば複
数台の工作機械を受け持つこともできる。さら
に、上記実施例においては、ドリルなどの切削工
具が摩耗した刃具モジユールは不良工具エスケー
プ装置に廃棄しているが、倉庫２６に格納するよ
うにしてもよい。また、工具把持装置Ｔは、ロボ
ツトでも、専用の移載装置でもよい。さらに、上
記実施例においては、各モジユールは倉庫の格納
室にパレツトと一体的に格納しているが、案内レ
ール上にのみパレツトを常備し、このパレツトと
倉庫との間で所要のモジユールの授受を行わせる
ようにしてもよい。こうすれば、パレツトの数を
少なくすることができる。さらに、モジユラ工具
の構成モジユールとして、工具シヤンク部の寸法
変更用のためのスペーサモジユールを使用しても
よい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、工具
倉庫、工具組立分解装置および工作機械を中央制
御装置によつて一括制御し、機械加工計画にもと
づいて加工順を決め、前記工具倉庫から指定され
たモジユールを工具搬出入装置によつて搬出し、
上記モジユールを工具組立分解装置によつて組立
たのち前記工具交換装置によつて工作機械に装着
するとともに、この工作機械に装着されているモ
ジユラ工具を取り外して前記工具組立分解装置に
受け渡し、このモジユラ工具を分解して不要のモ
ジユールのみを工具搬出入装置によつて工具倉庫
へ搬入することを自動的に行なうことができる。
したがつて、モジユールのみを交換することがで
き、工具全体を交換する方式に比べ、工具倉庫の
小形化および搬入、搬出の駆動力を軽減すること
ができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の工具自動交換装
置を示す概略的正面図、第２図は同じく平面図、
第３図は従来の工具自動交換装置の構成図、第４
図は同じく工具自動交換装置の側面図、第５図は
一般的な組立て式工具の分解した側面図である。 ２１……工作機械、２６……工具倉庫、３０…
…工具組立分解装置、３３……工具交換装置、Ａ
……モジユラ工具、ａ……ホルダモジユール、ｂ
……アダプタモジユール、ｃ……刃具モジユー
ル。

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、これらの各モジユールを組立て
   及び分解自在に連結されてなるモジユラ工具の上
   記各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有しかつ上記各モジユー
   ルを搬出入する搬出入口が設けられた工具倉庫
   と、上記搬出入口に移動した上記格納室に対して
   上記各モジユールを授受させるとともに、上記各
   モジユールを互いに同軸にかつ上記各モジユール
   の軸線方向を水平方向に一致させて保持し、上記
   各モジユールを同軸に水平方向に進退駆動させる
   ことにより上記モジユラ工具の組立て及び分解を
   行う工具組立分解装置と、この工具組立分解装置
   によつて組立てられた上記モジユラ工具を工作機
   械に装着するとともに上記工作機械に装着された
   使用後のモジユラ工具を取外して上記工具組立分
   解装置に受け渡す工具交換装置と、上記工具倉
   庫、上記組立分解装置、上記工具交換装置及び上
   記工作機械を一括制御する中央制御装置とを有す
   ることを特徴とする工具自動交換装置。