JPS61236448A - 工具自動交換システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
トッカから指定された工具を搬出して組立てたのち工具
搬送台車に搬出するとともに、工作機械から搬出された
使用済のモジュラ工具を分解し、前記工具ストッカに格
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って制御し、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７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１１２
によって指定の工具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
入するようになっている。ざらに、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２１２は一括して中央制御装置に
よって制御されるようになっている。

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ｊＩ！１１１に搬入する。したがって、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
自動交換装置によって工具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８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ット１５を有したカートリッジ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、受は渡しができるよう
に構成されている。さらに、工作機械１の本体１４には
前記カートリッジ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
的なモジュラ工具４は第９図に示すように、ホルダモジ
ュールａとアダプタモジュールｂおよび刃部モジュール
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ュール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ｊｌ［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の重量アップにより、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、モジュラ工具のアダプタモジ
ュール、刃部モジュ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ッカの小形
化および搬入、搬出の駆動力を軽減することができる工
具自動交換システム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ッカに格納されたモジュラ工具の必
要なモジュールを工具把持具によって取出して組立て、
さらにその工具把持具をトラバーサ装置によって工具搬
送台車に搬出し、この工具搬送台車によってモジュラ工
具を工作機械に搬送するとともに、工作機械から搬出さ
れた使用済のモジュラ工具を分解して前記工具ストッカ
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は工具ストッカである。工具ストッカ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ｖ２４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２５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の組立分解ポジション２７に位
置して停止するようになっている。工具マガジン２６に
はその長手方向に複数個の工具収納部２８・・・が設け
られ、これら工具収納部２８・・・には組立式のモジュ
ラ工具４のアダプタモジュールおよび刃部モジュールお
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ョン２７に対向してトラバーサ装
置２９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３
０とスクリューロッド３１およびこのスクリューロッド
３１を回転駆動するパルスモータ３２によって構成され
ていて、このスクリューロッド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
分解ポジション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、工具ストッカ２１の隣側には授受台としてのシャ
トルテーブル３４が設けられている。このシャトルテー
ブル３４にはパレット３５が着脱自在に載置され、この
パレット３５には工具収納ドラム３６が回転自在に設け
られている。この工具収納ドラム３６の上面にはその外
周縁に沿って複数個の工具ポケット３７・・・が等間隔
に配設されており、モジュラ工具４が１本づつ収納され
るようになっている。さらに、この工具収納ドラム３６
の外周面には従動ギヤ３８が形成されており、前記シャ
トルテーブル３４の近傍には従動ギヤ３８と歯合する駆
動ギヤ３９がモータ４０と直結して設けられている。そ
して、モータ４０によって駆動ギヤ３９を回転させるこ
とによって従動ギヤ３８を介して工具収納ドラム３６を
回転させ、所望の工具ポケット３７を前記工具把持具３
３に対向させ、モジュラ工具４の授受を行なうように構
成されている。

また、６０は工具搬送台車であり、これは床上に設けら
れた軌条６１に沿って無人走行するようになっており、
上部には前記パレット３５とともに工具収納ドラム３６
をｌＩ！置して前記シャトルテーブル３４とこれと離れ
た位置に設置された工作機械（図示しない）との間を往
復走行して工具を搬送するようになっている。また、６
２は前記工具搬送台車６０と同一目的の手押し台車であ
る。

さらに、６３は前記工具ストッカ２１、工具把持具３３
、トラバーサ装置２９、シャトルテーブル３４および工
具搬送台車６０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、このチー、バ穴４４の底部に
はコレットチャック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によって引込
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４
７に油圧を送り　　　　ヵ込むロータリカプラである。

そして、の回転ドラム４３の下端部に設けたテーパ穴４
４にモジュラ工具４のホルダモジュールを装着するよう
になっており、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図は、モジュラ工具４を示すもので、５３はホルダ
モジュール、５４はアダプタモジュール、５５は刃部モ
ジュールである。また、第４図に示すように前記ホルダ
モジュール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、５３Ｇが設けられている。

また、アダプタモジュール５４の上端部には前記ホルダ
モジュール５３の係合爪５３ｃに係合可能に係合穴５４
ａ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、刃部モジュール５５の上端
部には前記アダプタモジュール５４の係合爪５４ｔ）に
係合可能な係合穴５５ａが設けられている。そして、前
記ホルダモジコール５３には前記回転ドラム４３のキー
５２と係合するキー溝５３６が設けられている。さらに
、このホルダモジュール５３および刃部モジュール５５
のアダプタモジュール５４との結合部にはアダプタモジ
ュール５４のビン５４Ｃ１５５ｂと係合する係合溝５３
ｅ、５４ｄが設けられている。

そして、前記モジュラ工具４のホルダモジュール５３は
そのテーバ部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
ットチャック４５に係合される。すなわち、コレットチ
ャック４５はドローバ４６の前進、後退によって開閉し
、油圧シリンダ４７に送り込まれる油圧によってピスト
ン４８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
復元力によってドローバ４６が後退してコレットチャッ
ク４５を閉塞して係合爪５３ｂを挟持するようになって
いる。また、アダプタモジュール５４および刃部モジュ
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２
８・・・に対応してナツトランナ５６・・・が配設され
ており、モジュラ工具４のホルダモジュール５３および
アダプタモジュール５４に設けられた締付はボルト５７
を締付けたり、緩めるようになっている。

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図及び第６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ｔｌ！ｌｌ装置６３か
ら工具ストッカ２１に工具指定信号が入力される。工具
ストッカ２１は指令信号に基づいてコンベア２５が作動
して指定の工具４が収納された工具マガジン２６を組立
分解ポジション２７に位置させる。この場合、指定され
た工具が一体工具の場合とモジュラ工具の場合があり、
一体工具の場合にはそのまま工具把持具３３によって把
持し、トラバーサ装置２９によって工具をシャトルテー
ブル３４に搬出する。そして、シャトルテーブル３４上
の工具収納ドラム３６に設けられた工具ポケット３７に
収納する。この場合、駆動ギヤ３９によって回転する工
具収納ドラム３６は工具ポケット３７が前記工具把持具
３３に対向したとき停止して工具把持具３３から工具を
受取り、１本の工具の受取りが完了すると、工具収納ド
ラム３６が１ピッチ回転してつぎの工具ポケット３７を
工具把持具３３の直下に対向させる。また、モジュラ工
具の場合には組立分解ポジション２７においてモジュラ
工具の組立を行なう。すなわち、工具把持具３３にはホ
ルダモジュール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＠２９によって往復運動およ
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ュール５５を直接的もしくはアダ
プタモジュール５４を介してホルダモジュール５３に結
合するとともに、ナツトランナ５６によって締付はポル
ト５７を締付は固定してモジュラ工具４を構成する。こ
のようにして組立られたモジュラ工具４は工具把持具３
３に把持されたまま、トラバーサ装置２９によってシャ
トルテーブル３４に搬送され、そのモジュラ工具４は前
記一体工具と同様に工具収納ドラム３６の工具ポケット
３７に収納される。

このようにして工具ポケット３７・・・に工具が収納さ
れて満杯になると、工具収納ドラム３６はパレット３５
とともに工具搬送台車６０に移載され、工具搬送台車６
０は軌条６１上を走行して工作機械へ搬送する。また、
手押し台車６２による工具搬送の場合も同様である。ま
た、工作機械から搬出された使用済の工具４は工具収納
ドラム３６の工具ポケット３７・・・に１本づつ収納さ
れ、工具ポケット３７・・・が満杯になると工具搬送台
車６０が軌条６１を走行してシャトルテーブル３４に搬
送し、工具搬送台車６０からパレット３５とともに工具
収納ドラム３６をシャトルテーブル３４に移載する。工
具収納ドラム３６の移載が完了すると、その従動ギヤ３
８は駆動ギヤ３９と歯合し、工具収納ドラム３６は回転
可能となる。したがって、工具ポケット３７・・・に収
納された工具を選択的に工具把持具３３に対向させるこ
とができる。そして、工具を工具把持具３３によって把
持してトラバーサ装置２９によって工具ストッカ２１に
搬送される。そして、工具が一体工具の場合にはそのま
ま工具収納部２８に収納され、モジュラ工具４の場合に
は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ュール５５を工
具収納部２８に挿入する。

つぎに、ナツトランナ５６によって締付はボルト５７を
緩め、刃部モジュール５５とアダプタモジュール５４と
を分解するとともに、アダプタモジュール５４とホルダ
モジュール５３とを分解する。

そして、刃部モジュール５５およびアダプタモジュール
５４を所定の工具収納部２８に収納する。

このように、モジュラ工具４の組立分解は組立分解ポジ
ション２７においてトラバーサ装置２９、工具把持具３
３およびナツトランナ５６が共動して行なうが、この組
立分解は制御装＠６３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を判断し、つぎのモジュ
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、組立分解を待機する。

また、使用済の工具４を工具ストッカ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
断し、検査の必要の場合には検査工程に搬送し、不要の
場合にはそのまま工具収納部２８に収納することもでき
る。

また、工具ストッカ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って組立分解ポジション
２７に搬送することができるが、空きの工具マガジン２
６を設けることによって一体工具およびモジュラ工具を
構成するアダプタモジュール５４、刃部モジュール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。また、工具ストッカは１個でなくそれぞれの目的
に合せて工具群を構成してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、生産管理情報
に基づいて工具ストッカに格納されたモジュラ工具の必
要なモジュールを工具把持具によって取出して組立て、
さらにその工具把持具をトラバーサ装置によって授受台
に移動して工具を受渡し、また授受台の工具を工具搬送
台車によって工作機械に搬送し、さらに工ｆ’Ｆｌｌ械
から搬出された使用後の工具を前記工具搬送台車によっ
て授受台に搬送し、モジュラ工具の場合には分解して前
記工具ストッカに格納するようにしたことを特徴とする
。したがって、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、モジュラ工具を用いること
によってモジュラ工具のアダプタモジュール、刃部モジ
ュールなどの工具の一部のみを交換すればよく、工具ス
トッカの小形化および工具ストック量の減少を図ること
ができる。

したがって、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６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）はモジュ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図はフローチャート図、第７図は従来
の工具自動交換システムの概略的構成図、第８図は同じ
く工具交換装置の側面図、第９図は一般的なモジュラ工
具の構成図である。 ２１・・・工具ストッカ、２９・・・トラバーサ装置、
３３・・・工具把持具、３４・・・シャトルテーブル（
授受台）、６０・・・工具搬送台車、６３・・・制御装
置。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第２図 第３図 第４図 （Ａ）　　　　（Ｂ）　　　　（Ｃ） 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数のモジュールが組立ておよび分解自在に連結されて
   なるモジュラ工具の前記モジュールを所定位置に格納す
   る工具ストッカと、この工具ストッカから前記モジュー
   ルを取出し組立ておよび分解する工具把持具と、この工
   具把持具を移送し組立てたモジュラ工具を授受台に移載
   するとともにこの授受台のモジュラ工具を前記工具スト
   ッカに格納するトラバーサ装置と、前記授受台と工作機
   械との間を走行し搬出されたモジュラ工具を工作機械に
   搬送するとともに工作機械から使用済のモジュラ工具を
   前記授受台に搬入する工具搬送台車と、生産管理情報に
   基づき前記工具ストッカ、工具把持具、トラバーサ装置
   および工具搬送台車を制御する制御装置とを具備したこ
   とを特徴とする工具自動交換システム。