JPS6368362A - 工具の自動交換装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は工具の自動交換装置に関するものであって、
特に合成樹脂成形品等の面取り、パリ取り用等に好適な
工具の自動交換装置に係る。

（従来の技術） 合成樹脂成形品のパリ取り等を行なうための装置の具体
例としては、例えば特開昭６０−２３８２６０号公報記
載の装置がある。この装置は、第６図に示しているよう
に、駆動アーム５１の工具支持フレーム５２に、エンド
ミル等の回転切削工具５３が回転自在に取着されている
。上記駆動アーム５１は予め定められた所定の軌跡に沿
って：’ｌＪ＋されるようになされており、被加工体５
４を所定の位置に配置して、上記駆動アーム５１を上記
軌跡に沿って駆動すると共に上記工具５３を回転するこ
とにより、上記被加工体５４の被切削面５５の不要突出
物を切削除去していくようになされている。

上記した装置においては工具としてエンドミル等の回転
切削工具を用いている。このとき、被加工体５４に形状
誤差がある場合等には被切削面５５と回転工具５３とが
所定の距離関係とはならずに、例えば接近し過ぎている
場合には製品本体内へ切り込みを生じたり、或いは離れ
過ぎている場合には、切削残りを生じて、なお製品表面
に突起物が残ることとなる。したがって上記装置におい
ては、工具支持フレーム５２に一対のバネ５６．５７等
より成る補正機構をさらに設け、上記形状誤差等に伴う
仕上り精度の低下を防止しようとしている。

一方、回転工具として砥石等の研削工具を用いた場合に
は、その加工面はなだらかな曲面となり、したがってパ
リ発生面に沿って押圧状態で送っていくことにより、前
記したような被切削面５５と回転工具５３との距離関係
を正確に補正するような機構を必要とせずに、確実にパ
リを除去でき、また製品本体に渦状の痕跡を残すことな
く良好な仕上面として仕上げることができる。しかしな
がら上記のような砥石等の研削工具はその加工量と伴に
次第に磨耗していくものであるために、工具の交換が必
要である。そこで、第７図には特開昭６１−４４５４７
号公報で開示されたこのような消耗工具の自動交換装置
を示している。この装置は、ロボット等の駆動装置によ
り位置制御及び回転制御される把持装置６０を、工具ス
タンド６１上で上下動する際に、砥石等の回転工具６２
の軸６３を自動的に把持し、また把持解除し得るように
なされている。このために、上記工具スタンド６１に穿
設した透孔６４．６５の径よりも小さな外径を有するコ
レットチャック６６と、その外周に配置されると共に、
上記透孔６４．６５の径よりも大きな外径を有するアダ
プタ６７とを上記把持装置６０に設け、上記アダプタ６
７を先端テーパ形状部で上記コレットチャック６６に嵌
め合わせ、かっばね６８で先端側に付勢する構成として
いる。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上記のような砥石等より成る研削工具では、
表面層のみが変化していくものであるにもかかわらず、
交換に当たっては、その軸部を含む全体を交換する必要
があり、コスト高になるという問題があった。そこで最
近、第８図に示すように、把持軸を有する基体部と研磨
面を有する部材とに分割構成された回転研削工具が実用
化されつつある。すなわち、同図のように円筒形の基材
の外周面に砥粒を付着させた円筒状研磨部材８０と、こ
の円筒状研摩部材８０に挿入されてこれを内周把持する
ドラム８１とから構成される至具である。このような分
割構成された工具を使用する際には、上記円筒状研磨部
ｔ、ｔ８０の交換のみによって研削作業を継続すること
ができ、経済性を大いに向上し得ることとなる。しかし
ながら、上記のような分割構成の研削工具の交換作業は
、これまで人手によって行なわれており、前記したよう
なロボットに取着してパリ取り等の研削作業を行なおう
とする場合には完全な無人化を図ることができず、また
上記工具の交換作業の都度、装置を停止することが必要
で充分な作業能率を得ることはできなかった。

この発明は上記した点に鑑みなされたものであって、そ
の目的は、上記のような円筒状研摩部材を装着・取外し
する交換を自動的に行なうことができ、そのため上記工
具を用いたロボット等による加工作業の作業能率を向上
し得る工具の自動交換装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） そこでこの発明の工具の自動交換装置は、ロボット等の
駆動装置によって位置制御及び回転制御されると共に、
外径を可変とすべく弾性体材料で形成されたドラム１に
、内周把持される円筒状研磨部材２を装着・取外しする
ための工具の自動交換装置であって、複数の上記円筒状
研摩部材２が互いに平行に配列されると共に、取出部１
３に順次供給される供給ストッカ部１２と、上記円筒状
研摩部材２の外径より小さく、かつ上記ドラム１の可変
最小径より大きな幅の切欠部２６を有する取外し部材２
１が配置された回収ステーション２Ｏとを設け、上記取
出部１３に位置する上記円筒状研磨部材２に上記ドラム
１を基端部を残して挿入させることにより、上記ドラム
１に上記円筒状研磨部材２を装着し、一方上記ドラム１
の、上記円筒状研磨部材２が位置しない上記基端部を上
記切欠部２６に嵌入させ、次いで軸方向基端部側に上記
ドラム１を移動させることにより、上記ドラム１から上
記円筒状研磨部材２を取外すべく構成している。

（作用） 上記構成の工具の自動交換装置においては、ドラム１を
供給ストッカ１２の取出部１３に位置する円筒状研磨部
材２に挿入させることにより、上記円筒状研磨部材２を
上記ドラム１に装着する。

このとき、上記ドラム１を基端部を残して上記円筒状研
磨部材２に挿入することとしている。そして所定研削加
工を行なって交換が必要となった上記円筒状研磨部材２
を取外す場合には、まず上記基端部を取外し用部材２１
の切欠部２６に嵌入させる。次いで軸方向基端部側に上
記ドラム１を移動させる。ここで上記切欠部２６の幅は
上記円筒状研磨部材２の外径より小さいために、上記ド
ラム１を基端部側に移動させる際に、上記円筒状研磨部
材２の端面は上記取外し用部材２１に当接し、この円筒
状研磨部材２の軸方向移動は阻止される。

したがって、ドラム１のみが軸方向に移動することとな
って、上記円筒状研磨部材２は、′上記ドラム１より取
外されることとなる。その後、上記した装着動作へと移
行することにより、新たな円筒状研磨部材２の装着がな
され、上記のような装着・取外しを繰返し行なうことに
よって工具の自動的な交換を行なうことが可能となる。

（実施例） 次にこの発明の具体的な実施例について、図面を参照し
つつ詳細に説明する。

初めに、第４図及び第５図に基づいて、本発明の工具の
自動交換装置において使用されるドラム１と円筒状ｇｆ
磨部材２とについて説明する。ドラム１には、その一端
側の軸心位置に、ロボット等の把持装置に把持されるシ
ャフト３が挿入、接着されている。上記ドラムｌはニト
リルゴム等の弾性体材料により略円柱状に形成されてお
り、その外周部には、第５図の断面図で示すように、略
Ｕ字状の溝４が全周に渡って軸と平行に多数形成されて
おり、これらの溝４によって互いに周方向に離間した各
突片５は、それぞれその基端部を中心に先端側が揺動し
得るようになされている。上記各突片５は、ドラム１の
軸心を通る直線ｌとは、傾斜角θを有する方向にそれぞ
れ形成されており、したがって、このドラム１を回転さ
せて、上記各突片５に遠心力が作用するような場合には
、各突片５は上記傾斜角が小さくなる方向に立ち上がり
、上記各突片５の外周面で与えられるドラム１の外径が
広がることとなる。一方上記ドラム１の外径よりも小さ
な内径を有する円筒体に上記ドラム１を挿入していく場
合には、その内径に応じて外径は縮み変形し、上記円筒
体の内周面に周接状態となる。このとき上記各突片５の
ゴム弾性復元力により内周把持力が与えられる。そして
これを回転する場合には、上記したように各突片５に作
用する遠心力により、さらに堅固な内周把持力が作用す
ることとなる。

研削工具となる円筒状研磨部材２は、上記のように、ド
ラム１により内周把持され得る円筒体として形成されて
いる。そしてその外周面に砥粒が付着されている。上記
円筒状研磨部材２の軸方向長さは、第４図に示すように
、ドラム１の長さよりも小さく、したがってドラム１に
上記円筒状研磨部材２を各先端部を略同−として装着し
たときには、上記ドラム１の基端部側には上記円筒状研
磨部材２に覆われない領域が残ることとしている。

さらに上記ドラム１の先端は、テーバ状に形成されてお
り、上記円筒状研磨部材２への挿入を容易にしている。

第１〜第３図には本発明の工具の自動交換装置の一実施
例を示している。第１図において、１０は装置本体であ
り、この装置本体１０の上部フレーム１１上の側部には
、複数の円筒状研磨部材２を互いに平行に積み重ねて収
容する供給ス）ツカ部１２が立設されている。この供給
スト、力部１２の下端部には、図において手前側から左
側にかけて切欠かれた、円筒状研磨部材２の取出部１３
が設けられている。この取出部１３に位置する円筒状研
磨部材２、すなわち、上記供給ストッカ部１２内の最下
部に位置する円筒状研磨部材２は、位置決め支持部材１
４．１５によって下側外周を支持されている。なお上記
供給ストフカ部１２の側部には長孔１６が形成されてお
り、この供給ストッカ部１２内の収納状態を確認するこ
とができるようにしている。

一方、装置本体１０の前扉１７の略中央部には長大１８
が穿設されている。そしてこの長大１８に臨ませて装置
本体１０内に回収ステーション２０が設けられている。

上記回収ステーション２０には平板材より成る取外し用
部材２１が配置されており、この取外し用部材２１は、
その上部側位置で、装置本体１０の上部フレーム１１に
固着されている支持枠２２に支持軸２３により軸支され
ている。支持軸２３にはその外周部に一箇所突起２４が
設けられており、そして上記支持枠２２の上記支持軸２
３が挿入される穴には上記突起２４に対応する位置に、
上記突起２４の幅よりもやや大きな凹部が形成されてい
る。したがって、上記取外し用部材２１は、上記支持軸
２３回りに、上記突起２４が凹部の回転方向端面にそれ
ぞれ当接する範囲内で若干の回動かなし得るようになさ
れている。この理由については後で説明す若。

上記取外し用部材２１の下部側には図において左側に開
いた切欠部２６が形成されている。上記切欠部２６の上
下幅は、前記した円筒状研磨部材２の内径よりやや小さ
な幅となされている。また上記切欠部２６の水平方向の
深さは、円筒状研磨部材２の直径を超える寸法としてい
る。そして上記長大１８の形状は、上記切欠部２６の全
体を含むと共に、図において上記切欠部２６の左側位置
において、前扉１７の手前よりドラム１に装着された円
筒状研磨部材２を自由に装置本体１０内へと挿入し得る
寸法形状になされている。

一方、装置本体１０の上部フレーム１１上には、ドラム
１への円筒状研磨部材２の装着の有無を俯認するための
チェック機構部３０がさらに設けられている。このチェ
ック機構部３０は、上記上部フレーム１１上に固着され
たベース板３１及びこのベース板３１の、図において左
右各端部にそれぞれ立設された側板３２．３３から成る
外枠３４と、上記ベース板３１上を摺動自在に配置され
た略Ｕ字状内枠３５とから構成されている。上記内枠３
５は上記ベース板３１上を摺動する底板３６と、この底
板３６の、図において左右各端部にそれぞれ立設された
内壁３７．３８とから構成されており、上記左側の内壁
３７の上部位置にはマイクロスイッチ３９が取着されて
いる。一方上記右側の内壁３８の右側面にはエアーシリ
ンダ４０の本体が取着されており、このエアーシリンダ
４０のピストンロッド４１は上記右側内壁３８を雪道し
て左側内壁３７側へと延び、その先端に、当接板４２が
固着されている。上記エアーシリンダ４０を作動するこ
とにより、上記当接板４２が、上記各内壁３７．３８間
を、水平方向に往復動じ得るようになされているのであ
る。上記マイクロスイッチ３９は、次のように０Ｎ１０
ＦＦ作動するように調節されている。すなわち、円筒状
研磨部材２を装着したドラム１を上記左側内壁３７との
間に挟み込む位置まで上記当接板４２が前進移動する間
は、上記マイクロスイッチ３９はＯＦＦ動作を継続し、
一方、円筒状研磨部材２を装着していないドラム１を挟
み込む位置までさらに上記より円筒状研磨部材２の肉厚
分の減少に相当する距離を上記当接板４２が前進したと
きに、上記マイクロスイッチ３９の作動レバー４３が上
記当接板４２に接触してＯＮ作動されるようになされて
いるのである。なお、上記エアシリンダ４０による押圧
力は、上記ドラム１に装着された円筒状研磨部材２を、
上記左側内壁３７と当接板４２との間に挟み込んだ状態
では、上記円筒状研磨部材２にさらに変形を与えること
なく停止状態となり、一方ドラム１のみを挟み込んだ場
合には、ドラム１の突片５に幾分変形を与えて停止する
ように調整されている。

また、上記内枠３５の各内壁３７．３８と外枠３４の各
側板３２．３３との間にばばね４４．４５が配置されて
いる。これらのばね４４．４５によって、非操作時には
内枠３５の外枠３４に対する位置が略同−位置に維持さ
れるようになされている。

次に上記装置の作動状態について説明する。まずドラム
１への円筒状研磨部材２の装着操作に当たっては、ロボ
ット等の駆動装置により位置制御及び回転制御される把
持機構に、シャフト３が把持されたドラム１を、第２図
のように供給ストッカ部１２の最下端の取出部１３に位
置する円筒状研磨部材２と略同軸上の位置ａに位置させ
る。次いで取出部１３内へと軸方向に移動する。この過
程で、まずドラム１の先端が円筒状研磨部材２の内周穴
に挿入されていく訳であるが、前記したようにドラム１
の先端はテーパ状に形成されているので、ドラム１及び
円筒状研磨部材２の各軸心に若干の位置ずれが生じてい
た場合においても、ドラム１の先端部を円筒状研磨部材
２内へ確実に挿入させていくことができる。そして、さ
らにドラム１を移動させていくことにより、円筒状研磨
部材２は供給ストッカ部１２の裏面板に当接して裏面側
への移動は阻止されるので、上記ドラム１がその外径を
円筒状研摩部材２の内径に沿って縮めながら、上記円筒
状研磨部材２内に挿入されていくこととなる。次いで上
記ドラム１の軸方向移動を停止し、第１図に示すように
、供給ストッカ部１２の最下端位置に設けである円筒状
ｇ＋暦部材２の位置決め支持部材１４の高さを、上記ド
ラム１に装着した円筒状研磨部材２の外周下端が殆える
位置まで上昇させ、そして左側へと上記供給ストッカ部
１２内より離脱させることにより、ドラム１への円筒状
研磨部材２の装着操作を完了する。

このとき上記円筒状研磨部材２は、ドラム１のゴム弾性
の復元力により内周把持された状態にあり、また、前記
したようにドラム１の長さは円筒状研磨部材２の長さよ
り長く形成しであるので、上記ドラム１の基端部側は、
上記円筒状研磨部材２に覆われていない状態となってい
る。また上記操作で最下端位置の円筒状研摩部材２を離
脱させることにより、その上部に配列されていた他の円
筒状研磨部材２が自重により落下し、その最下部の円筒
状研磨部材２が位置決め支持部材１４上に新たに位置す
ることとなる。なお上記円筒状研磨部材２へのドラム１
挿入後の離脱操作は、ドラム１挿入方向と逆方向へと引
き出す操作とすることもできる。

上記装着操作完了後、所定の研削加工作業へ移行させる
ことが可能であるが、前記したチェック機構部３０にお
ける円筒状研磨部材２の装着の有無をチェックする操作
を経て上記研削加工作業へと移行させるようにすること
もできる。そこで次に上記チェック機構部３０における
作動状態について説明する。

上記チェック操作に当たっては、まずドラム１を、第１
図においてチェック機構部３０の内枠３５の左側内壁３
７と当接板４２との間に位置させる。このとき内枠３５
はばね４４．４５により所定の中立位置に位置しており
、また当接板４２は後退位置に位置している。そしてエ
アシリンダ４０を作動し、当接板４２を前進させる。こ
の過、程でまず当接板４２がドラム１に当接し、さらに
当接板４２を前進させようとする場合には、内枠３５全
体が上記当接板４２の前進方向とは逆方向に移動を開始
する。そして左側内壁３７もドラム１に当接状態となっ
たときに、上記当接板４２の停止位置に応じて前記した
ような作動をなすマイクロスイッチ３９の０Ｎ１０ＦＦ
状態により、上記ドラム１への円筒状研磨部材２の有無
が判定されるのである。

次に、研削加工作業を行なっていくうちに消耗　・し、
交換が必要となってきた円筒状研磨部材２の、ドラム１
からの取外し操作について説明する。初めに、第２図の
（ｂ）で示しているように、装置本体１０の前扉１７に
設けている長大１８に対面する位置にドラム１を位置さ
せる。この位置は、第１図のように長大１８内の左側の
位置であり、そこで装置本体１０内へと長大１８を通し
てドラム１を挿入していく。そして、第３図の斜視図に
示しているように、ドラム１先端側に装着されている円
筒状研磨部材２が取外し用部材２１の位置を超え、ドラ
ム１の基端部側の、上記円筒状研磨部材２で覆われてい
ない部分が上記取外し用部材２１と同一平面上に泣面す
るようになった時に、上記挿入移動を停止する。次いで
、上記ドラム１を上記取外し用部材２１の切欠部２６へ
と嵌入すべく水平横方向へと移動する。このとき、上記
取外し用部材２１は前記したように若干の回動動作をし
得るようになされている。したがって、上記ドラム１の
中心と、上記切欠部２６の中心とに高さ方向にずれが生
じている場合においても、上記取外し用部材２１はその
回動可能範囲内で、ドラム１との接触状態に応じて適当
に回動し、上記嵌入動作がより確実に行ない得ることと
なる。上記嵌入操作を終了した後、次に前記装置本体１
０内への挿入移動方向とは逆方向にドラム１を引き抜く
移動操作を行なう。このとき上記切欠部２６の上下幅は
円筒状研磨部材２の内径よりも小さくしであるので、ド
ラム１に装着された円筒状研磨部材２は、上記切欠部２
６の上下で取外し用部材２１に当接し、この取外し用部
材２１より手前側への移動は阻止される。したがって、
ドラム１のみが装置本体１より引き出されることとなり
、円筒状研磨部材２は装置本体１０内に残され、ドラム
１から外れた時点で自重により落下する。装置本体１０
内には、第２図に示しているように、傾斜板４８を有す
る回収箱４９が設置されており、上記円筒状研磨部材２
は上記回収箱４９内に固数されることとなる。

上記取外し操作で円筒状研磨部材２が取り外されたドラ
ム１は、前記した装着操作に移行させることにより新た
な円筒状研磨部材２が装着され、続いて研削加工作業を
継続することができる。また、上記取外し操作のあと、
その操作を確認するために前記したチェック機構３０に
よりドラム１への円筒状研磨部材２の非装着状態を確認
後、前記装着操作に移行することとしてもよい。

上記したドラム１への円筒状研磨部材２の装着・取外し
を上記と同じ手順で行なっていくことにより、連続的な
加工作業を行なうことができる。

以上のように、上記装置においては、ロボット等を用い
た加工装置において、研削面を有する部材のみを自動的
に交換することができ、そのため上記のような消耗工具
を用いた加工作業を無人化し、その能率を向上すること
が可能となる。また上記のような分割構成の工具を導入
することによって、加工作業のコストダウンを図ること
もできる。また上記装置は、上記分割工具の各形状・構
造を利用して簡素な構成で装着・取外しを可能としてお
り、そのため安価に製造できると共に、その取扱いが簡
単で、また故障部分も少なくなる。

以上にこの発明の工具の自動交換装置の一実施例の説明
をしたが、この発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、種々変更して実施することが可能である。例えば
上記においては、供給ストッカ部１２は自重落下形式の
ものを示したが、さらに収納数を上げるために適当な送
り機構部を有して水平に移送・供給する構成とすること
もできる。またドラム１は、円筒部材に挿入でき、また
その後にこの円筒部材を内周把持できるものであれば、
特に外周部に溝を形成した形状である必要はない。また
取外し用部材２１に設けた切欠部２６の上下幅は、ドラ
ム１を開口部側より嵌入することができ、かつ上記切欠
部と直角にドラム１を引き抜くときに、円筒状研磨部材
２の移動が上記取外し用部材２１により阻止されるもの
であればよく、したがって、上記円筒状研磨部材２の外
径より小さく、かつドラム１の可変最小径より大きけれ
ば任意の上下幅に設定することができる。さらに上記に
おいては合成樹脂製品のパリ取り作業を行なう場合の例
を挙げたが、他の材質の製品のパリ取り作業や、或いは
面取り、更には鉄製品の錆落としや、アルミ製品、その
他の仕上げ加工等の研削加工作業における加工装置に適
用することができる。

（発明の効果） この発明の工具の自動交換装置は上記のように構成され
たものであり、したがってこの発明装置によれば、ロボ
ット等を用いた加工装置において、研削工具の研削面を
有する円筒状研磨部材のみを自動的に交換することがで
き０．そのため上記のよ第１図 第２図 第６図 第８図 ８０１：５１ 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ロボット等の駆動装置によって位置制御及び回転制
   御されると共に、外径を可変とすべく弾性体材料で形成
   されたドラム（１）に、内周把持される円筒状研磨部材
   （２）を装着・取外しするための工具の自動交換装置で
   あって、複数の上記円筒状研磨部材（２）が互いに平行
   に配列されると共に、取出部（１３）に順次供給される
   供給ストッカ部（１２）と、上記円筒状研磨部材（２）
   の外径より小さく、かつ上記ドラム（１）の可変最小径
   より大きな幅の切欠部（２６）を有する取外し部材（２
   １）が配置された回収ステーション（２０）とを設け、
   上記取出部（１３）に位置する上記円筒状研磨部材（２
   ）に上記ドラム（１）を基端部を残して挿入させること
   により、上記ドラム（１）に上記円筒状研磨部材（２）
   を装着し、一方上記ドラム（１）の、上記円筒状研磨部
   材（２）が位置しない上記基端部を上記切欠部（２６）
   に嵌入させ、次いで軸方向基端部側に上記ドラム（１）
   を移動させることにより、上記ドラム（１）から上記円
   筒状研磨部材（２）を取外すべく構成していることを特
   徴とする工具の自動交換装置。