JPS61236449A - 工具自動交換装置 - 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シ外しを自動的に行なう自動工具交
換装置は公知であシ、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フ、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
ｌ・・・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１ｏ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
で保管すゐ工具自動倉庫であシ、工具搬出入装置１２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。さらに、前記工作機械１・・・
、ワーク搬送車２、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Ａ４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。し九がって、複数台の工
作機械１・・・Ｋ対する工Ａ４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）、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ット１５を有したカートリッジ１
６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１
６内の工Ａ４を主軸Ｔｌｌ５に転送して装着するととも
に１装着されている工具４を取シ外す工具交換機構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０つまシ、組立て式の一般
的なモジュラ工具４は第１１図に示すように、ホルダモ
ジエールａとアダプタモジュールｂおよび刃部モジエー
ルＣとから構成されているが、実際の変換を必要とする
のは工具先端部の刃部そジュール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
なシ、その重量も大きい０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ｉ・アップにょシ、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
エール、刃部そジエ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シ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
具自動変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
要なモジエールを工具把持具によつて取出して組立て、
さらＫその工具把持具をトラバーサ装置によって工作機
械に移動して工具の受渡し、また使用後のモジュラ工具
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、２２は工作機械である。

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！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２１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のアダプタモジエールおよ
び刃部モジュールおよび一体工具が収納されている０ま
た、繭配本体２３ｆ／Ｃは前記組立分解ポジシ曹ン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３０とスクリエー冒ツド３１およ
びこのスクリューロッド３ノを回転駆動するパルスモー
タ３２ｆｌＣよって構成されていて、このスクリニーロ
ツド３１には工具把持具３３が設けられている。そして
、との工具把持具３３は組立分解ポジシ嘗ン２７におい
て前記工具マガジン２６　　　　′に対向しておシ、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と工作機械２２との間には授受
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３４１１Ｃは２つの載置部３４＊、
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、モジュラ工具４の受渡しを行なうように
なっている。

また、前記工作機械２２の機体３５にはガイドレール３
６に対して往復動可能な主軸３２が設けられ、この主軸
３７には昇降および回転自在な工蟲装着部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
記シャトルテーブル３４に対向できるように構成されて
おシ、シャトルテーブル３４上のそジエラ工具４を装着
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、機構加工後そのモジュラ工具４をシャトルテーブル
３４に戻す操作を自動的に行なうようになっている。さ
らに、４０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は皿はね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シ、５１は油圧シ
リンダ４１に油圧を送シ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４
４にモジュラ工具４のホルダモジエールを装着するよう
になってシシ、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、モジュラ工具４を示すもので、５
３はホルダモジエール、５４はアダプタモジエール、５
５は刃部モジエールである。

前記ホルダモジエール５３のテーバ部５３ｈ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、アダプタそジエール５
４の上端部には前記ホルダモジエール５３の係合爪５３
ａに係合可能に保合穴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、
刃部モジエール５５の上端部には前記アダプタモジエー
ル５４の係合爪５４ｂに係合可能な保合穴６５＆が設け
られている。そして、前記ホルダモジエ−ル６３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１このホルダモジュール５３お
よび刃部モジエール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５４ｃ。

５５ｂと係合する係合溝５３ｅ、５４ｄが設けられてい
る。

そして、前記モジェラエＡ４のホルダモジエール５３は
そのテーパ部５３ｈが工具把持具３３の回転ドラム４３
に設けたテーパ穴４４１／Ｃ装着され、係合爪５３ｂは
コレットチャック４５に係合される０すなわち、プレッ
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に送シ込まれる油圧によりてピ
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４
９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を開基して係合爪５３ｂを挾持するようにな
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ｉ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
ておシ、モジュラ工具４のホルダ上９ｓ−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
を締付けたシ、緩めるようになって込る。

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ｆ１４０から工具
ストッカ２１に工具指定化号が入力される。工具ストッ
カ２ノ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
ジション２２に位置すると停止する。この場合、指定さ
れた工具が７体工具の場合とモジュラ工具の場合があシ
、これを判別８４して一体工具の場合にはそのまま一工
具把持具３３によって把持し、トラバーサ装置２９によ
って工具をポジション１にあるシャトルテーブル３４の
載置部３４ｋＫ搬出Ｓ１する。っまシ、第５図Ｂ点から
人魚に移行する０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Ｓ―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
サ装置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
エール５５を直接的もしくはアダプタモジｘ　−ル、５
４　ｔ　介してホルダモジエール５３に結合するととも
に、ナツトランナ５６によりて締付はポルト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３３に把持され
たまマ、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はポジション１に
ある載置部３４ａに移載される。

−力、このとき工作機械２２の主軸３７の工具装着部３
８に装着されていた使用後のモジュラ工具４は工作機械
２２の停止と同時に主軸３７の移動によって加工ポジシ
ョンＣからシャトルテーブル３４のポジションＳ位置し
、工具。

装着部３８から載置部３４ｂに移載される。シャトルテ
ーブル３４への新旧のモジュラ工具４の移載が完了する
と、シャトルテーブル３４、は後退（ボジシ１ン２〕し
て新しいモジュラ工具４が主軸３７に対向し、使用済の
モジュラ工具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に新しいモジュラ工
具４を装着するとともに、シャトルテーブル３４が前進
（ポジション３〕し使用済のモジュラ工具４を工具把持
具３３が装着する。モジュラ工具４の装着が完了すると
、主軸３７は加エボジシνンＣに移動してっぎの機械加
工を行なうとともに、工具把持具３３に把持された旧の
モジュラ工具４はトラバーサ装置２９によって工具スト
ッカ２ノに搬送Ｓ鵞されるが最後Ｓ。

の場合には終了する。そして、モジュラ工具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、刃部モジエール５５とアダプタ
モジエール５４とを分解するとともに、アダプタモジュ
ール５４とホルダモジエール５Ｊとｔ−分解Ｓ−する。

そして、刃部モジエール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箇ン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が共動して行なうが、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Ｓ、を判断し、つぎのそジエラ工具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１工具把持具３３によって
把持してシャトルテーブル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ＳＩし、
検査の必要の場合には検査工程８．０に搬送し、不要の
場合にはそのまま工具収納部２８に収納Ｓｌｌ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謬ン
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具う工具を
構成するアダプタモジエール５４、刃部そジエール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。

力お、前記一実施例においては、工具ストッカ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（４）。

ＣＢ）、（Ｃ）に示すように構成してもよい。すなわち
、（４）は１基の工具ストッカ２１に第１．第２のトラ
バーサ装ｆＩｉ２９ａ、２９ｂを設け、第１の工作機械
２２ｔｓ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。ＣＢ）は工具ストッカ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。

（Ｏは前記自動台車６１に代わって手押し台車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、工具ストッカーは、−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ッカに格納されたモジュラ工具の必
要なモジエ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作機
械に移動して工具を受渡し、また使用後のモジュラ工具
を分解して前記工具ストッカに格納することができる。

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エール、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０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（
４）〜（Ｑ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図はタイムチャート図、第７図はフロー
チャート図、第８図（４）〜（Ｑ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図は一般的なモジュラ工具の構成図で
ある０ ２１・・・工具ストッカ、２２・・・工作機械、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）、４０・・・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８図 （Ａ） （Ｃ） 、０

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、前記授受台のモジュ
   ラ工具を装着して機械加工を行なうとともに使用後のモ
   ジュ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ッカ、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
   置とを具備したことを特徴とする工具自動交換システム
   。