JPH0550350A - 機械加工装置の工具交換方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワークへの加工位置に工具を供給し、それを
判別することで、工具の交換を自動的かつ容易におこな
う。 【構成】 本体に対して着脱可能な工具を装着部により
把持して作動範囲に供給されたワークへ加工を施す機械
加工装置の工具交換方法において、前記作動範囲で前記
ワークへの加工基準位置に工具を供給する工程と、前記
作動範囲に工具が搬入されたことを判別する工程と、工
具の搬入を判別した場合に前記装着部により搬入された
工具を把持する工程とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業状の利用分野】本発明は、自動車生産ラインなど
で部品の切削等をおこなう機械加工ラインに使用する機
械加工装置における、必要とする工具を自動的に交換す
るための工具交換方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、機械部品の切削等加工をおこなう
場合には、加工ラインに供給されるワークと、その加工
条件に対して使用する工具とに関する加工データを予め
加工装置に入力して加工を施していた。このような加工
装置は、所謂オートツールチェンジャーと称する自動工
具交換機が付設されており、上記加工データにもとづ
き、保有する多種のドリルやカッター等の工具の中から
必要とするものを自動的に選択して加工装置へ供給す
る。そして、事前に設定した数量のワークへの加工と、
上記自動工具交換機による加工装置本体への工具の着脱
を順次おこなうものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
加工装置における工具の交換方法では、ライン上の加工
内容を変更する場合に自動工具交換機を使用すると、工
具の交換が確実にかつ安全におこなえるという利点があ
るものの、加工装置に付設した自動工具交換機は、その
交換機から加工装置へ搬送アームなどの搬送機構を用い
て交換するのに必要な工具を移動していたことに加え、
多くの工具を予め収納しており、加工装置自体の他にこ
のような自動工具交換機の設置場所が必要となる。その
うえ、加工装置に上記のような自動工具交換機を付設す
ると、装置全体が大がかりになり、そのために保守管理
も繁雑となるという問題があった。そのうえ、加工品種
や生産スケジュール等の事情から、加工工程を頻繁に変
更しようとすると、ワークへの加工データとともに工具
交換データの組み替えが極めて繁雑であった。

【０００４】また、上記加工装置において必要な工具を
人手により交換しようとすると、特に、多品種少量の加
工をおこなう場合には、工具の交換が一時に多数の場所
で発生することがあり、多大な労力を要するうえ、ライ
ン全体が停止することもある。

【０００５】近年、加工装置が多機能化する一方で、容
易にライン編成がおこなえ、さらに稼働中の加工ライン
に対して柔軟にアクセス可能な機械加工装置の工具交換
方法が求められている。

【０００６】本発明は、上記のような実情に鑑みてなさ
れたもので、その目的とするところは、機械部品の切削
等をおこなう機械加工ラインにおいて、大がかりな工具
の交換装置を用いることなく工具の交換を自動的にかつ
容易におこなうことができる機械加工装置の工具交換方
法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の機械加工装置の工具交換方法は、本体に対
して着脱可能な工具を装着部により把持して作動範囲に
供給されたワークへ加工を施す機械加工装置の工具交換
方法において、前記作動範囲で前記ワークへの加工基準
位置に工具を供給する工程と、前記作動範囲に工具が搬
入されたことを判別する工程と、工具の搬入を判別した
場合に前記装着部により搬入された工具を把持する工程
とからなることを特徴とする。

【０００８】

【作用】機械加工装置は着脱可能な工具を使用してその
作動範囲に供給されたワークへ切削等の加工を施す。工
具を交換する場合には、あらたに装着すべき必要な工具
を、加工装置の作動範囲で加工を施すべきワークの加工
基準位置に工具を供給する。加工装置の作動範囲には加
工を施すワークもしくは工具が供給されるが、加工装置
側においてその作動範囲に工具が搬入されたか否かを判
別するから、加工装置の作動範囲内へワークおよび工具
をともに供給しても、判別して得られる情報により適切
な動作を遂行する事ができる。そして、あらたに工具の
搬入を判別した場合には、その情報にもとづいて、加工
装置の装着部により搬入された工具を把持する。工具
は、加工装置の作動範囲であって、加工を施すべきワー
クの加工基準位置に供給されているから、ワークへの加
工時と同様に装着部で工具を迎えて把持すればよい。す
なわち、工具の交換の必要都度、次の加工に要する所定
の工具をワークの流れの中で加工装置側へ供給すること
により工具の交換が可能となる

【０００９】したがって、加工装置側においての多くの
工具を予め保有する工具交換装置も不要で加工装置周り
での占有面積が少なく、また工具に関連する保守管理も
供給側だけとなり簡便となる。

【００１０】

【実施例】本発明の一実施例を図１および図２を参照し
て説明する。

【００１１】本発明に係る工具交換方法は、概念図であ
る図１に示されるような機械加工装置（以下単に装置と
いう。）１において実行される。この装置１は、所謂従
来の工作機械であって、本体１ａに対して着脱可能なカ
ッターやドリルなどの工具を装着部１ｂにより把持し
て、装置１の作動範囲Ｈに供給されたワーク４ａ，４ａ
に対して切削，穿孔等の加工をを施す。すなわち、既に
加工の施されたワークを符号４ｂで示すと、まず、ワー
ク４ａが、例えばコンベヤなどの搬送機構およびコンベ
ヤにワーク等を投入する供給装置からなる供給手段２に
よって上記装置１の作動範囲Ｈに供給される。そして、
その供給範囲Ｈ内の所定の加工基準位置Ｐで停止させら
れ、工具を装着した装置１の装着部１Ｂが停止している
ワーク４ａに接近し、所定のゼロ点位置から所定の送り
量，回転数により加工を施すものでる。

【００１２】このような装置１において、まず、装置１
の作動範囲Ｈでワーク４ａの加工基準位置Ｐに、所望の
工具５ａを上記供給手段２により供給する。つぎに、そ
の加工基準位置Ｐに工具５ａが供給されたときに、それ
が工具の搬入であるか否かを判別する。この判別は、判
別手段３によっておこなわれ、上記装置１の作動範囲Ｈ
に供給されたものがワーク４ａの搬入であるか工具５ａ
の搬入であるかを判別するもので、例えば、物体の有無
およびその位置を検知するセンサーやイメージスキャナ
ー等形状認識装置などを用いて構成することができる。
そして、装置１の作動範囲Ｈに供給されたものが工具５
ａの搬入であることを判別した場合には、上記装着部１
ｂにより搬入された工具５ａを把持する。

【００１３】また、装置１でのこのよう一連の動作は、
判別手段３からの信号を受けて制御手段Ａにより、装置
１にワーク４ａ，４ａ、工具５ａを供給する供給手段２
とともに、装置１をコントロールすることにより実行さ
れる。この場合、制御手段Ａは、前記判別手段３が、供
給手段２により装置１の作動範囲Ｈへ供給されたものを
ワーク４ａの搬入と判別した場合には、装置１にそのワ
ーク４ａへの加工を実させ、逆に、工具５ａの搬入と判
別した場合には、装置１に工具の交換を実行させるもの
である。なお、符号４ｂは加工の施されたワークの搬出
をを示す。

【００１４】ところで、ワーク４ａの加工基準位置Ｐ
に、工具５ａを供給する場合に、供給手段２によりワー
ク４ａ，工具５ａの他に、その工具５ａを保持する治具
５ｂも同時に供給することで容易に実施できる。この治
具５ｂは、装置１によるワーク４ａへの加工時と同様の
位置で工具５ａを保持し、かつ、装着部１ｂによる工具
５ａの把持部分を装着方向に突出させて保持する。すな
わち、治具５ｂは、ワーク４ａに対する加工時と同一の
加工姿勢で工具５ａを保持して所定の位置へ供給するの
である。

【００１５】一方、上記判別手段３には各種のセンサー
を用いることができるが、例示すると、バーコードを読
みとるバーコードリーダーの利用も可能である。この場
合、上記治具５ｂには予め保持する工具５ａの種別をバ
ーコードにより表記する。これにより、供給手段２によ
って装置１の作動範囲Ｈに搬入された物体に対し、治具
５ｂから突出した工具５ａの一部を反射型や透過型の光
センサーなどにより工具の存在を判別し、さらにバーコ
ードにより治具５ｂの存在と係る治具５ｂに保持された
工具５ａの種別を判別することができる。また、加工ラ
イン中には通常複数の装置１，１が配置されるが、治具
５ｂのバーコードに工具５ａの供給先の識別情報も含
め、該当する装置１においてのみ交換を行わせるように
してもよい。

【００１６】次いで、このような工具交換方法の一実施
例における動作ならびに作用を、その動作のフロー図で
ある図２も併せ、フロー図の各ステップは括弧中に符号
で示して説明する。

【００１７】装置１の運転中、ワーク４ａは供給手段２
によって供給する。通常、運転開始時には治具５ｂで保
持した工具５ａを先頭に、ついで必要な数量のワーク４
ａ，４ａを順次投入する。加工工程を変更する場合に
は、ワーク４ａへの新たな加工情報にもとづいて工具５
ａと係る工具５ａに対応する治具５ｂを選択したうえ、
この治具５ｂにより工具５ａを保持する。

【００１８】つぎに、供給手段２の搬送機構により装置
１の作動範囲Ｈに供給されたワーク４ａもしくは５ｂ
を、センサーを含む判別手段３により検知し（Ｓ１）、
ワーク４ａに加工を施す所定の加工基準位置Ｐで搬送機
構を停止する（Ｓ２）。このとき同時にバーコードリー
ダーやセンサー等を含む判別手段３により、治具５ｂの
有無、工具５ａの有無およびその種別を判別する。な
お、この判別情報にもとづいて制御手段Ａにより本体１
ａ，装着部１ｂの動作をコントロールする。このよう
に、装置１の作動範囲Ｈへ供給されたワーク等につい
て、ワーク４ａであるか工具５ａであるかを判別できる
から、装置１に対してその作動範囲Ｈへワーク４ａとと
もにその流れの中で必要な工具５ａを供給することが可
能となる。

【００１９】この時点で治具５ｂ有りと判別され（Ｓ
３）、かつ工具５ａ有りと判別されたものは（Ｓ９）、
装置１の装着部１ｂが加工基準位置Ｐで停止している工
具５ａに向けて接近し（Ｓ１０）、治具５ｂに保持され
た工具５ａを把持して（Ｓ１１）再び装置１の加工待機
位置まで戻る（Ｓ１２）。すなわち、工具５ａは、装置
１のワーク４ａの加工基準位置Ｐに供給されているか
ら、ワーク４ａへの加工の時と同様に装着部１ｂで工具
５ａを迎えて把持するだけでよい。

【００２０】一方、搬送機構上のワーク等を判別手段３
によりワーク４ａの搬入であると判別したときは（Ｓ
３）、所定の加工基準位置Ｐで停止するワーク４ａに向
けて装置１の装着部１ｂ、すなわち加工部が接近し（Ｓ
４）、先に搬入された治具５ｂの加工情報により必要な
加工を施した後（Ｓ５）、再び装置１の加工待機位置ま
で戻る（Ｓ６）。そして、加工が終了すると搬送機構が
始動して（Ｓ７）加工が施されたワーク４ｂを排出し、
同時に、新たなワーク４ａの搬入を判別手段３により判
別する。そして、この情報により運転の継続か否かを判
断して（Ｓ８）、継続する場合には再びステップＳ１の
工程に戻る。

【００２１】また、すでに装着されている工具を新たな
工具に交換しようとする場合、工具を持っていない空の
治具をラインに投入すると、治具５ｂ有りと判別され
（Ｓ３）、かつ工具５ａ無しと判別された場合には（Ｓ
９）、装置１の工具５ａを把持した装着部１ｂが所定の
加工基準位置Ｐで停止している空の治具５ｂに向けて接
近し（Ｓ１３）、この治具に工具５ａを開放して（Ｓ１
４）再び待機位置まで戻る（Ｓ１５）。この場合にも、
治具５ｂがワーク４ａの加工基準位置Ｐで停止して工具
５ａを加工時と同一の角度で支持するから、ワーク４ａ
への加工の時と同じ方向に装着部１ｂを加工位置に移動
させて工具５ａを開放すればよい。

【００２２】また、その後、工具５ａを保持した治具５
ｂが所定位置に来れば、Ｓ１０以下のステップを経て工
具５ａが装着される。

【００２３】このように、工具５ａが搬入されたことを
判別して工具５ａの交換をおこなうから、装置１の作動
する同一範囲内へワーク４ａおよび工具５ａをともに供
給することができる。そして、工具交換の必要都度、次
の加工に要する所定の工具５ａをワーク４ａとともに加
工装置１側へ供給することにより加工工程の変更が可能
となるのである。

【００２４】なお、上述した実施例においては工具５ａ
の取り外しのため、工具５ａの受け入れ用の治具５ｂを
使用しているが、装着時にのみ治具５ｂを使用し、取り
外す工具５ａは搬送機構上に開放して搬出してもよい。
また、制御装置により制御される工具交換方法が記載さ
れているが、本交換方法では、加工装置の作動範囲にワ
ークおよび工具をともに供給し、これら供給されたワー
クや工具を判別して、工具の交換を実行する場合、人手
による作業をを含むものとして構成することも可能で、
この場合、より簡易に実施可能で、短期間稼働させて変
更するようなライン編成に適する。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、以上述べたように構成されて
いるので、以下に記載される効果を奏する。

【００２６】(１)交換する工具を必要都度ワークと同様
に供給するから、加工装置側には、多くの工具や、その
自動工具交換機を付設する必要がなく、また、その交換
機から加工装置への工具の搬送もないので、加工ライン
全体の構築面積が少なくてよい。

【００２７】(２)別個に自動工具交換機を必要とせず、
単に加工装置自体を制御して工具の交換を行えばよいの
で、加工装置周辺の装置が複雑化せず、工具の供給も一
ケ所からできるから、加工ラインの制御ならびに工具自
体の保守管理が容易となる。

【００２８】(３)加工装置における工具の交換がワーク
の変更都度、その流れの中でおこなわれ、かつ必要な工
具を加工装置の装着部まで供給して交換するので、交換
作業がきわめて簡単であり、多品種少量の加工であって
も工具交換による加工ラインの停止がない。

【００２９】(４)加工内容の頻繁な変更に対しても、ワ
ークおよび工具の供給側での変更ができるから、その都
度加工装置における加工データの組み替えをおこなう必
要がなく、したがってライン編成も容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の機械加工装置の工具交換方法に係る一
実施例を示す概念図である。

【図２】本発明の工具交換方法を用いた機械加工装置の
動作を示すフロー図である。

【符号の説明】

１ 機械加工装置 １ａ 本体 １ｂ 装着部 ２ 供給手段 ３ 判断手段 ４ａ，４ｂ ワーク ５ａ 工具 ５ｂ 治具 Ｐ 加工基準位置 Ａ 制御手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本体に対して着脱可能な工具を装着部に
   より把持して作動範囲に供給されたワークへ加工を施す
   機械加工装置の工具交換方法において、前記作動範囲で
   前記ワークへの加工基準位置に工具を供給する工程と、
   前記作動範囲に工具が搬入されたことを判別する工程
   と、工具の搬入を判別した場合に前記装着部により搬入
   された工具を把持する工程とからなることを特徴とする
   機械加工装置の工具交換方法