JPH1158165A - 工具マガジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 交換用の工具を収容する固定ラック式の工具
マガジンに手動により工具を着脱する装置を付設する。 【解決手段】 ラック装置２００に対して交換用の工具
Ｔが収納され、ロボット装置４０は工具Ｔをラックのグ
リッパに対して工具を搬入、搬出する。ラック装置の端
部に設けたハウジング１２０は、スライド式のカバー１
２２を介してアクセスできる回転軸８１に支持されるア
ーム８２は、ロボット装置４０のヘッド４３０に対して
工具Ｔを交換する。レバー８３のピン８３０にロボット
装置４０のスリット４５２が係合し、アーム８２の旋回
動を行なう。オペレータはアーム８２の垂直位置で工具
Ｔを着脱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固定式のラックを
備えた工具マガジンに対して工具を着脱するに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、特公平４−４２１２９号公報は
本出願人により提案された工具マガジンを開示する。こ
の工具マガジンはフレームを有し、該フレームに複数の
帯板状のツールラックを当該ツールラックの長手方向が
上下方向となるように水平方向に相対的に移動自在にそ
れぞれ設け、該ツールラックに工具を収納し得る複数の
ツールポケットを前記ツールラックの長手方向に配列し
て設け、工具の前記フレーム外への受渡しを行なう工具
受渡し位置を設け、前記ツールラックと工具受渡し位置
との間で工具を受渡し搬送する工具の受渡し搬送手段
を、水平方向に移動自在でかつ前記ツールラックに対し
て相対的に接近後退自在に設け、前記複数のツールラッ
ク中の前記工具の受渡し搬送手段との間で工具の受渡し
を行なうツールラックと当該ツールラックに隣接するツ
ールラック間で、当接隣接するツールラック及び該ツー
ルラックに収納された工具と、前記工具の受渡し搬送手
段との間での相互干渉を防止するための空間が、前記ツ
ールラックの水平方向の移動により形成自在になるよう
に設けて構成される。

【０００３】そして、上記した構成により、工具は各ツ
ールラックのツールポケットに収納され、工具の挿入、
抜去に際しては、対応するツールラックを移動させて、
ツールラック及び該ツールラックに装着された工具と、
工具の受渡し搬送手段との間の干渉の発生を防止するよ
うに作用する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した工具マガジン
にあっては、特定のツールラックを工具の着脱用に用意
しておき、オペレータはこの着脱用のツールラックを介
してマガジン内への工具のセットと、マガジン内の工具
の払い出しを行なうものである。この工具の着脱は、工
具マガジンが稼動中は、安全面からも実行することがで
きない。また、重量工具を手で持って、マガジン内部の
深い位置に差し込む必要があり、作業性が悪かった。さ
らに、水平方向の着脱方式だと工具の外れ止めの為に、
大きなクランプ力を必要にしていた。そこで本発明は、
固定した工具ラックを備え、ラックに対する工具の着脱
を容易かつ安全に実行することができる工具着脱装置を
備えた工具マガジンを提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の工具マガジン
は、フレームと、フレーム上に立設される固定式のラッ
ク装置と、工具を把持してラック装置の各収納位置に搬
送するロボット装置と、ラック装置と工具自動交換位置
との間で工具を搬送する旋回アームを有するシフタと、
ラック装置に対して工具を着脱する工具着脱装置を備え
る。そして、工具着脱装置は、フレームのサイドパネル
下部に突出して形成されるハウジングと、ハウジングの
下部に設けられる回転軸に旋回自在に装備されるアーム
と、アームの先端に設けられるグリッパとを備え、アー
ムは、水平位置でロボット装置との間で工具を交換し、
垂直位置で手動により着脱されるものである。

【０００６】また、ロボット装置は、ラック装置に収容
された工具に対して工具の軸方向に進退するヘッドと、
ヘッドの先端に設けられるポットを備え、ヘッドの前進
位置においてポットが工具のシャンクを把持・解放する
機能を有する。工具着脱装置を操作する手段として、工
具着脱装置のアームはピンを有し、ロボット装置のヘッ
ドはアームのピンに係合するフックを備えるものであ
る。さらに、ハウジングは、開閉自在のカバーを備える
とともに、ハウジングとラック装置の間を区画する開閉
自在のシャッタを備えるものである。また、工具は直角
回転することによって、垂直方向へ降ろすだけで取り付
けられるものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の工具マガジンの
全体構成を示す正面図、図２は平面図、図３は右側面
図、図４は左側面図である。全体を符号１で示す工具マ
ガジンは、フレーム１０上に配設される工具ラック装置
２０、工具をラック装置の特定のラック位置に対して搬
送するロボット装置４０、工具を工作機械に対して交換
する待機位置とラックの間で搬送する工具シフタ６０、
オペレータが手動によって工具をラックに対して出し入
れする手動工具着脱装置８０を備える。

【０００８】フレーム１０のラック装置２０の前面は、
アクリル透明板を有するカバー１２で覆われる。フレー
ム１０の上部もアクリル透明板を有するカバー１４で覆
われ、後部には配電盤１６等が配設される。工具Ｔを収
容するラック装置２０は、固定されたラックであって、
横方向から挿入される工具Ｔのフランジ部を保持する機
構を備える。工具搬送用のロボット装置４０は、図１の
Ｘ，Ｙ軸方向に移動して、ラック装置２０に対して工具
の搬送、搬出を行なう。

【０００９】工具シフタ６０は、図示しない工作機械に
対する自動工具交換（ＡＴＣ）位置Ｐ₁と工具ラック装
置２０の保持位置Ｐ₂の間で旋回動して、工作機械から
戻される工具Ｔをラックに送り、また、ラックに用意さ
れた新たな工具Ｔを工作機械へ送る。工具着脱装置８０
は、旋回アーム８２を備え、オペレータが用意する工具
Ｔをロボット装置４０を利用してラック２０内に送り込
んだり、または、ラック２０内の工具をマガジンから取
り出す。

【００１０】工具ラック装置２０は、ベース２００に対
して複数本のラックユニット２１０を固定した構造を有
する。ラックユニット２１０は、左右に工具のフランジ
部を把持するグリッパ２１２を有する長尺の部材であっ
て、間隙Ｇ₁，Ｇ₂を設けてベース２００に対して取り付
けられる。この間隙Ｇ₁，Ｇ₂の間に工具を把持したロボ
ットユニットのヘッドが昇降して特定された位置のグリ
ッパに対して工具の搬入、搬出を行なう。間隙Ｇ₁を有
するラックユニット列Ｌ₁は、標準径のツールを収納す
るためのラックユニット列である。間隙Ｇ₁より大きな
寸法の間隙Ｇ₂を有するラックユニット列Ｌ₂は、大径の
ツールを収納するためのラックユニット列である。

【００１１】図６は、ラックユニット２１０の詳細を示
し、工具Ｔのフランジ部はラックユニット２１０のグリ
ッパ２１２に対して矢印Ａ方向に挿入される。グリッパ
２１２の入口部には、スプリングで押圧されるピン２１
４が設けてあり、挿入された工具を保持し、脱落を防止
する。

【００１２】図７は、シフタ６０の作用を示すもので、
シフタ６０は旋回軸６１を中心として９０度旋回動する
アーム６２を備え、工作機械から戻される工具をＡＴＣ
位置Ｐ₁で受け取り、ラックユニット２１０の最上部の
グリッパへ挿入する。このグリッパの位置Ｐ₂は、工具
搬送用のロボット装置４０に対して工具Ｔを受け渡す位
置となる。

【００１３】図８は、ロボット装置４０の正面図、図９
は要部の拡大図、図１０は図９の左側面図、図１１は要
部の平面図である。ロボット装置４０は、工具マガジン
のフレーム１０上に配設されるレール５１０及び上部の
レール５１２を有し、レール５１０上をＸ軸に沿って走
行する走行サドル４１０を備え、サドル４１０はモータ
４１２により駆動される。走行サドル４１０は、マスト
５２０を有し、このマスト５２０のレール４２０に沿っ
てＹ軸方向に昇降するヘッドユニット４３０が配設され
る。

【００１４】ヘッドユニット４３０はモータ４３２を備
え、マスト５２０に沿って昇降するヘッドユニット４３
０は、駆動シリンダ４４２を有し、ヘッド４４０を軸線
に沿って進退する。ヘッド４４０に取り付けられたポッ
ト４４４は、前進位置において、工具Ｔのシャンク部Ｔ
₁に嵌合する。この状態でロボット装置４０をＸ軸方向
に移動することによって、ラックのグリッパに把持され
ている工具Ｔをグリッパから取り外す。

【００１５】工具を把持したロボット装置４０は、ヘッ
ドユニット４３０をＹ軸に沿ってマスト５２０の最上部
まで上昇させる。この位置にあっては、ヘッドユニット
４３０に把持された工具は、ラックユニット２１０より
上方へ移動し、ラックユニットと干渉しない。ヘッドユ
ニット４３０を最上部に停止させた状態で、サドル４１
０をＸ軸方向に移動させる。サドル４１０のＸ軸方向の
停止位置は、ラックユニット列の間隔Ｇ₁，Ｇ₂の中心位
置となる。

【００１６】サドル４１０の位置決めが完了すると、ヘ
ッドユニット４３０をＹ軸上で降下させる。ヘッドユニ
ット４３０のＹ軸上の位置は、工具を把持したヘッド４
４０の軸線が、対象となるグリッパの中心に一致する位
置となる。この状態からサドル４１０をＸ軸に沿って移
動させて、工具のフランジ部をラックのグリッパへ挿入
する。挿入が完了した後に、ヘッド４４０を後退させ
て、ポット４４４を工具のシャンク部Ｔ₁より引き抜
く。引き抜いた位置にあっては、ポット４４４の先端位
置と工具のシャンク部Ｔ₁の後端位置とは間隙を有す
る。

【００１７】しかしながら、ヘッドユニット４３０は、
Ｘ軸とＹ軸に沿って同時に移動することができる。した
がって、目的の工具が収容されているラックのグリッパ
位置まで最短経路に沿って最短時間内で移動することが
できる。

【００１８】図１２は、工具マガジンのシフタとは反対
側の側端部に設けられる工具着脱装置８０の正面図であ
る。工具マガジンのフレーム１０の側面パネル１１０の
下部には、外側に突出するハウジング１２０が設けられ
る。工具着脱装置８０は、取付部材８１０により旋回動
自在に支持される回転軸８１を有し、回転軸８１にアー
ム８２が連結される。アーム８２の先端部は、工具Ｔの
フランジ部を把持するグリッパ８２０を備える。回転軸
８１にはリンクレバー８３が設けられ、レバー８３の先
端部には円筒状ピン８３０が設けられる。

【００１９】ハウジング１２０とラック装置２００との
間は、開閉自在のシャッタ１１２で仕切られている。ハ
ウジング１２０の上部には、スライド式のカバー１２２
が設けてあり、オペレータは、ハンドル１２４を利用し
てこのカバー１２２を開閉することができる。

【００２０】アーム８２は、垂直位置と水平位置の間で
旋回動する。垂直位置にあっては、アーム８２の重心位
置は、回転軸８１の軸心に対して偏位しているので、ア
ーム８２は垂直位置で静止する。工具Ｔはグリッパ８２
０に対して上方に向けて把持されているので、オペレー
タはグリッパ８２０のロックを解除して工具Ｔを上向へ
抜き出すことができる。工具Ｔをグリッパに装着するの
も容易に達成することができる。アーム８２は、水平位
置にあっては、支持部材８２２により支持される。

【００２１】図１３は、ロボット装置４０による工具着
脱装置の操作を示す説明図である。フレーム１０上に敷
設されたレール５１０上をＸ軸方向に移動するロボット
装置４０のサドル４１０には、マスト４２０が立設さ
れ、マスト４２０に設けたレール５２０に沿って、ヘッ
ド装置４３０がＹ軸方向に移動する。ヘッド装置４３０
には、工具着脱装置に対向する向きにフック４５０が取
り付けてあり、フック４５０の先端にはスリット４５２
が形成されている。

【００２２】ラック装置２００から払い出す工具Ｔを把
持したロボット装置４０は、ヘッド装置４３０を水平位
置に待機している工具着脱装置のアーム８２のグリッパ
８２０に対向する座標位置に移動し、工具Ｔをグリッパ
８２０に引き渡す。この操作は、ヘッド装置４３０が把
持する工具をラックのグリッパに挿入する操作と同様で
ある。この位置にあっては、ヘッド装置４３０のフック
４５０のスリット４５２は、工具着脱装置のレバー８３
のピン８３０に係合する。

【００２３】次に、Ｘ座標を保ったまま、ヘッド装置４
３０をＹ軸上でフック４５０が破線位置になる座標まで
上昇させる。この操作により、工具着脱装置のアーム８
２は水平位置から垂直位置に起立する。この操作の間
は、シャッタ１１２は開かれている。

【００２４】次に、Ｙ軸座標を保ったままで、ヘッド装
置４３０をＸ軸方向に移動し、フック４５０のスリット
４５２をレバー８３のピン８３０から引き抜く。以上の
操作で払い出し工具を手動着脱位置まで搬送することが
できる。

【００２５】オペレータは、スライド式のカバー１２２
を開き、工具Ｔを手動により取り出す。シャッタ１１２
は閉じており、作業の安全性は確保される。新しい工具
を工具マガジン内に搬入するときには、オペレータは工
具Ｔを垂直にしたアーム８２のグリッパ８２０に装着
し、カバー１２２を閉じる。ロボット４０は、ヘッド装
置４３０のフック４５０を利用して、着脱装置のアーム
８２を水平位置まで旋回させ、工具Ｔに対してヘッド装
置４３０のヘッドのポットを前進させて工具のシャンク
を把持する。この状態でヘッドをＸ軸方向に移動して、
アーム８２のグリッパ８２０から工具を引き抜き、ラッ
ク装置２００の所定のラック位置まで搬送する。

【００２６】以上の操作により、ラック装置２００内の
工具をマガジン外へ取り出したり、新たな工具をラック
装置に供給することができる。ロボット装置４０等をオ
ペレータが手動で提供するために、工具着脱装置のハウ
ジング１２０の近傍に操作盤が装備される。尚、上記実
施形態では、フレーム１０のラック装置２０の前面また
は上部は、それぞれアクリル透明板のカバー１２，１４
で覆われた例で説明しているが、カバーであれば金網ま
たはガラス等にも適用できる。

【００２７】

【発明の効果】本発明は以上のように、工作機械に対し
て工具交換装置を介して供給される交換用の工具を収納
するための工具マガジンにおいて、固定式の工具ラック
を備えたので、装置は簡素化される。ラックの配列ピッ
チを工具の径寸法に合わせて最小限に設定できるので、
フロアスペースを減縮し、また、工具を搬送するロボッ
トの走行時間も短縮することができる。

【００２８】ラックは、工具のフランジ部を横方向から
把持するグリッパを備える。このラック列を収納する工
具の本数に応じて自由に増減することができる。ロボッ
ト装置のヘッドは、ラックに収納された工具のシャンク
に対して軸方向にアクセスして、先端に取り付けたポッ
トで工具を把持する。工具を把持しない状態にあって
は、ロボット装置はラックの任意の位置まで直線的に移
動することが可能であって、走行時間は短縮される。ま
た、工具保持のクランプ力を最小限にすることができる
為、オペレータの負荷を最小限にすることができる。

【００２９】そして、ロボット装置により駆動される工
具の着脱装置を備え、オペレータによりマニュアルでラ
ック装置に対して工具の供給、排出を行なうことができ
る。この工具の着脱は、ラック装置とはシャッタで区画
されたハウジングに対して行なうことができるので、オ
ペレーションの安全が確保される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の工具マガジンの正面図。

【図２】本発明の工具マガジンの平面図。

【図３】本発明の工具マガジンの右側面図。

【図４】本発明の工具マガジンの左側面図。

【図５】ラック装置の正面図。

【図６】ラック装置の拡大図。

【図７】ラック装置の平面図。

【図８】ラック装置の側面図。

【図９】ロボット装置の側面図。

【図１０】ロボット装置の側面図。

【図１１】ロボット装置の側面図。

【図１２】工具着脱装置の正面図。

【図１３】工具着脱装置の作動を示す説明図。

【符号の説明】

１ 工具マガジン １０ フレーム ２０ ラック装置 ４０ ロボット装置 ６０ シフタ ６２ アーム ８０ 手動工具交換装置 ８２ アーム ８３ リンクレバー ２１０ ラックユニット ２１２ グリッパ ４１０ 走行サドル ４２０ レール ４３０ ヘッドユニット ４４０ ヘッド ５２０ マスト ８２０ グリッパ Ｔ 工具

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械に装備される交換用の工具を収
   納する工具マガジンであって、 フレームと、フレーム上に立設される固定式のラック装
   置と、工具を把持してラック装置の各収納位置に搬送す
   るロボット装置と、ラック装置と工具自動交換位置との
   間で工具を搬送する旋回アームを有するシフタと、ラッ
   ク装置に対して工具を着脱する工具着脱装置を備え、 工具着脱装置は、フレームのサイドパネル下部に突出し
   て形成されるハウジングと、ハウジングの下部に設けら
   れる回転軸に旋回自在に装備されるアームと、アームの
   先端に設けられるグリッパとを備え、 アームは、水平位置でロボット装置との間で工具を交換
   し、垂直位置で手動により着脱される工具マガジン。
2. 【請求項２】 ロボット装置は、ラック装置に収容され
   た工具に対して工具の軸方向に進退するヘッドと、ヘッ
   ドの先端に設けられるポットを備え、 ヘッドの前進位置においてポットが工具のシャンクを把
   持・解放する請求項１記載の工具マガジン。
3. 【請求項３】 工具着脱装置のアームはピンを有し、ロ
   ボット装置のヘッドはアームのピンに係合するフックを
   備える請求項２記載の工具マガジン。
4. 【請求項４】 ハウジングは、開閉自在のカバーを備え
   る請求項１記載の工具マガジン。
5. 【請求項５】 ハウジングとラック装置の間を区画する
   開閉自在のシャッタを備える請求項１記載の工具マガジ
   ン。
6. 【請求項６】 工作機械に装備される交換用の工具を収
   納する工具マガジンであって、工具は直角回転すること
   によって、垂直方向へ降ろすだけで取り付けられる工具
   マガジン。