JP2001138167A - 工具交換装置および工具交換方法 - Google Patents

工具交換装置および工具交換方法

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JP2001138167A
JP2001138167A JP31719799A JP31719799A JP2001138167A JP 2001138167 A JP2001138167 A JP 2001138167A JP 31719799 A JP31719799 A JP 31719799A JP 31719799 A JP31719799 A JP 31719799A JP 2001138167 A JP2001138167 A JP 2001138167A
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tool
spare
replacement
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spindle
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JP31719799A
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Inventor
Takayuki Daizo
隆之 台蔵
Original Assignee
Nippei Toyama Corp
株式会社日平トヤマ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工中の工具に故障が生じた場合に、機械を
停止させることなく、故障した工具を予備の工具と交換
できるようにする。 【解決手段】 主軸15に取り付けられた工具Tに故障
が生じたときに、故障が生じた工具Tを他の予備工具と
交換する予備工具交換マガジンを備える。故障が生じた
工具と前記予備工具とは、予備工具交換位置P2で交換
可能とされる。また、主軸15は、工具交換位置P1お
よび予備工具交換位置P2の双方に移動可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マシニングセンタ
などにおける主軸に取り付けられた工具を交換する工具
交換装置および工具交換方法に係り、特に、折損などの
故障が生じまたは寿命がきた若しくは寿命が近い交換対
象工具を容易に交換できる工具交換装置および工具交換
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】工作機械、たとえばマシニングセンタに
おいては、加工作業に複数の工具を用いるが、一般に、
これらの複数の工具は工具マガジンに収納されている。
そして、必要に応じて工具マガジンから工具を取り出
し、工具交換装置によって主軸に取り付けられた工具と
交換して加工作業が行われる。
【0003】この種の工具交換装置を備えるマシニング
センタにおいては、加工作業中に工具に折損などの故障
が生じまたは工具の寿命がくる場合がある。工具の故障
は、マシニングセンタに設けられている工具折損検知装
置などによって検知され、工具の寿命は工具寿命測定装
置などによって計測される。そして、工具の折損が検知
されまたは寿命若しくは寿命が近いと計測された工具は
交換対象となる。交換対象となった工具(以下、「交換
対象工具」という)が検知されたときには、作業者が一
旦マシニングセンタの運転を停止させて、交換対象工具
を新しい予備工具に交換するようにしていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の技
術においては、交換対象工具が検知された場合には、マ
シニングセンタの運転を一旦停止していた。このため、
交換対象工具検知された場合には加工作業を連続的に行
うことができず、作業効率の低下を招くものであった。
【0005】また、マシニングセンタの運転を停止させ
ることなく、工具を交換することも考えられる。ところ
が、図5に示すように、主軸51が設けられている面に
いわゆるアームレス工具マガジン52に設けられている
マシニングセンタM′である場合などもある。このよう
なマシニングセンタM′では、主軸51に取り付けられ
た工具を新しい工具と交換する場合には、主軸51から
直接アームレス工具マガジン52に旧工具を受け渡す。
その後、主軸51が新工具T2をアームレス工具マガジ
ン52から直接受け取るようにしていた。このため、作
業者はマシニングセンタM′の運転を停止させなければ
主軸51またはアームレス工具マガジン52に近づくこ
とができなかった。したがって、旧工具に折損などの故
障が生じたり寿命若しくは寿命が近いと計測され交換対
象となった場合には、マシニングセンタM′の運転を停
止させなければ、交換対象となった旧工具を同種の予備
工具に交換することはできないものであった。
【0006】そこで、本発明の課題は、加工中の工具に
折損などの故障が生じたり寿命がきた若しくは寿命が近
いと計測されて交換対象となった場合であっても、機械
を停止させることなく、交換対象工具を予備の工具と交
換できるようにすることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決した本発
明の請求項1に係る発明は、複数の工具を保持する工具
マガジンを有し、この工具マガジンに保持された工具
を、主軸に取り付けられた工具と工具交換位置で交換す
る工具交換装置において、前記主軸に取り付けられた工
具が交換対象となったときに、前記交換対象となった工
具を他の予備工具と交換する予備工具交換手段を備え、
前記交換対象となった工具と前記予備工具とを予備工具
交換位置で交換するように構成され、前記主軸は、前記
工具交換位置および前記予備工具交換位置の双方に移動
可能であることを特徴とする工具交換装置である。
【0008】請求項1に係る発明によれば、加工中の工
具に折損などの故障が生じまたは寿命若しくは寿命が近
いと計測され交換対象となった場合であっても、機械を
停止させることなく、交換対象となった工具を予備の工
具と交換することができる。
【0009】また、請求項2に係る発明は、前記予備工
具交換手段における予備工具取付位置が、前記主軸の移
動範囲の外側に配置されていることを特徴とする請求項
1に記載の工具交換装置である。
【0010】請求項2に係る発明によれば、予備工具交
換位置が主軸の移動範囲の外側に配置されているので、
予備工具交換手段に対する予備工具の取り付けを作業員
の手によって安全に行うこともできる。
【0011】さらに、請求項3に係る発明は、複数の工
具を保持する工具マガジンを有し、この工具マガジンに
保持された工具を、主軸に取り付けられた工具と工具交
換位置で交換する工具交換方法において、前記主軸に取
り付けられた工具が交換対象となったときに、前記主軸
を予備工具交換位置に移動させ、前記予備工具交換位置
で、予備工具交換手段によって前記交換対象となった工
具を予備工具と交換することを特徴とする工具交換方法
である。
【0012】請求項3に係る発明によれば、加工中の工
具が交換対象となった場合であっても、機械を停止させ
ることなく、交換対象となった工具を予備の工具と交換
することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しながら、具体的に説明する。図1は、本発明
に係る工具交換装置を備えるマシニングセンタの側面
図、図2はその正面図である。まず、本発明の工具交換
装置1が取り付けられているマシニングセンタMの全体
について説明する。
【0014】図1および図2に示すように、本発明に係
る工具交換装置1を備えるマシニングセンタMは、ベッ
ド本体11を備えており、ベッド本体11には、加工対
象となる図示しないワークを取り付けるための取付具1
2が設けられている。ベッド本体11における取付具1
2の後方には、工具マガジン13が取り付けられたフレ
ーム14が立設されている。工具マガジン13には、複
数のドリルなどの工具Tを保持する工具保持部13A,
13B…が形成されている。これらの複数の工具保持部
13A,13B…にそれぞれ種々の工具が保持されてお
り、加工対象となるワークの加工形状等に応じて、適宜
の工具Tが選択されて、主軸15に取り付けられる。
【0015】フレーム14の後方には、コラム17が左
右方向に移動可能に立設されている。コラム17には、
コラム17に対して相対的に上下方向に移動可能な主軸
ヘッド18が設けられており、この主軸ヘッド18の先
端部に主軸15が設けられている。この主軸15に工具
Tが取り付けられている。
【0016】また、コラム17には、主軸ヘッド18を
コラム17に対して相対的に前後方向に移動させるため
のモータ19が設けられ、ヘッド本体11には、コラム
17を左右方向に移動させるためのモータ20が設けら
れている。さらに、コラム17には、前後方向に延在す
る縦レール21が設けられ、ベッド本体11には左右方
向に延在する横レール22が設けられている。縦レール
21には、主軸ヘッド18を前後方向に移動させるため
の移動台23が設けられコラム17には横レール22の
ガイド24が設けられている。そして、モータ19を駆
動することによって、移動台23を介して主軸ヘッド1
8が縦レール21に沿って前後方向に移動する。また、
モータ20を駆動することにより、横レール22に沿っ
てコラム17が左右方向に移動するようになっている。
【0017】さらに、コラム17の上部には、主軸ヘッ
ド18を上下に移動させるためのモータ25が設けられ
ている。このモータ25を駆動することにより、コラム
17の前面に配設された上下レール27に沿って主軸ヘ
ッド18が上下動する構成になっている。さらに、コラ
ム17の後方部には主軸15を自転させるためのモータ
26が設けられている。こうして、主軸ヘッド18は、
図2に示す主軸15の移動範囲内において、上下左右前
後に自由に移動することができるようになっている。
【0018】次に、本発明に係る工具交換装置1につい
て説明する。本発明に係る工具交換装置1は、工具マガ
ジン13から主軸15が直接工具Tを受け取る形式のも
ので、工具マガジン13および主軸15自体が工具交換
装置1の一部を構成する。ここで、主軸15が工具マガ
ジン13から工具を受け取る位置が工具交換位置P1と
なる。
【0019】また、工具交換装置1は、図2に示すよう
に、工具マガジン13の奥方(図2における右方)に設
けられた予備工具交換手段となる予備工具交換マガジン
31を有している。予備工具交換マガジン31には、折
損などの故障が生じたまたは寿命がきた若しくは寿命が
近い交換対象工具を保持する交換対象工具保持部31A
と、故障工具に換わる予備工具を保持する予備工具保持
部31Bが形成されている。図2に示す状態では、交換
対象工具保持部31Aが予備工具交換位置P2に配置さ
れており、予備工具保持部31Bが予備工具取付位置P
3に配置されている。主軸15は、工具交換位置P1お
よび予備工具交換位置P2の双方に移動可能である。
【0020】交換対象工具保持部31Aには、主軸15
に取り付けられて故障が生じた後に、搬送されてきた故
障工具が受け渡される。また、予備工具保持部31Bに
は、図示しない工具折損検知手段などによって工具の故
障が検知された場合に、その故障が生じた故障工具と同
種の工具が、たとえば図示しない予備工具搬送装置によ
って搬送されてくるようになっている。
【0021】また、予備工具交換マガジン31は回動可
能とされており、交換対象工具保持部31Aが予備工具
取付位置P3に移動することができる一方、予備工具保
持部31Bが予備工具交換位置P2に移動できるように
なっている。ここで、交換対象工具保持部31Aと予備
工具保持部31Bは予備工具交換マガジン31の回動軸
を中心として対称となる位置に形成されている。したが
って、交換対象工具保持部31Aと予備工具保持部31
Bのうちの一方が予備工具交換位置P2にあるときに
は、他方が予備工具取付位置P3にある関係となってい
る。
【0022】続いて、本発明に係る工具交換装置1によ
って故障が生じ、または寿命がきた若しくは寿命が近い
交換対象工具を交換する方法について説明する。主軸1
5の移動範囲内において、主軸15に取り付けられた工
具によってワークの加工作業を行い、所定の加工作業を
終えると、新しい工具に交換される。このとき、工具に
故障が生じていない場合には、図3(a−1)に示すよ
うに、主軸15を工具交換位置P1に向けて移動させ
る。工具交換マガジン13では、主軸15に取り付けら
れていた工具T1を保持していた旧工具保持部13Aが
空いた状態になっているとともに、旧工具保持部13A
が工具交換位置P1に合わされている。次に、図3(a
−2)に示すように、主軸15から故障が生じていない
工具T1を旧工具保持部13Aに受け渡し、旧工具保持
部13Aに収納する。
【0023】続いて、工具マガジン13を回転させて、
新工具T2が保持されている新工具保持部13Bを工具
交換位置P1に合わせ、図3(a−3)に示すように、
主軸15に新工具T2を受け渡す。新工具T2を受け取
った主軸15は、その後、ワークの加工位置に戻って続
きの加工作業を再開する。
【0024】一方、所定の加工作業中に、主軸15に取
り付けられた工具に故障が生じた場合、図示しない折損
検知装置が工具の故障を検知する。すると、加工作業を
一旦中断するとともに、図3(b−1)に示すように、
主軸15を予備工具交換位置P2に向けて移動させる。
予備工具交換位置P2には、予備工具マガジン31にお
ける交換対象工具保持部31Aが配置されている。
【0025】主軸15を予備工具マガジン31の位置ま
で移動させたら、図3(b−2)に示すように、交換対
象工具T3を主軸15から予備工具マガジン31に受け
渡し、交換対象工具保持部31Aに保持させる。その一
方、予備工具取付位置P3には、予備工具マガジン31
における予備工具保持部31Bが配置されている。そし
て、予備工具保持部31Bに対して、図示しない予備工
具搬送装置によって交換対象工具T3と同種の工具(以
下、「予備工具」という)T4が予備工具取付位置P3
に搬送される。予備工具取付位置P3では、予備工具T
4が予備工具保持部31Bに受け渡され、予備工具保持
部31Bによって、予備工具T4が保持される。なお、
予備工具取付位置P3は、主軸移動範囲の外側にあるの
で、予備工具搬送装置を設ける態様としなくとも、作業
員が予備工具T4を予備工具保持部31Bに直接取り付
ける態様とすることもできる。
【0026】続いて、予備工具マガジン31を回転さ
せ、交換対象工具T3を保持する交換対象工具保持部3
1Aと予備工具T4を保持する予備工具保持部31Bの
位置を入れ替える。その後、図3(b−3)に示すよう
に、予備工具T4を主軸15に受け渡すとともに、交換
対象工具T3を図示しない予備工具搬送装置に受け渡
し、予備工具搬送装置によって所定の処理位置に搬送す
る。所定の処理位置では交換対象工具T3を修理し、ま
たは廃棄する。他方、予備工具搬送装置を用いることな
く、予備工具取付位置P3に移動させられた交換対象工
具T3を作業員が手作業で取り外す態様としても良い。
この場合は、交換対象工具T3を作業員が所定の処理位
置まで持って行き、処理位置で修理しまたは廃棄するこ
とになる。ここでも、予備工具取付位置P3は主軸15
の移動範囲の外側に配置されていることから、作業員は
故障工具T3の取外し作業を安全に行うことができる。
【0027】また、前記実施形態では、予備工具交換マ
ガジン31に形成された交換対象工具保持部31Aおよ
び予備工具保持部31Bは、予備工具交換マガジン31
の回転軸を対称として180°の間隔をあけて配置され
ていた。これに対して、他の変形例として、図4に示す
予備工具交換マガジン41のように、交換対象工具保持
部41Aと予備工具保持部41Bを隣接して形成するこ
ともできる。このように、交換対象工具保持部41Aと
予備工具保持部41Bを隣接して配置することにより、
交換対象工具T3を予備工具T4と交換する際に、予備
工具マガジン41を回転させる量が少なくなる。したが
って、交換対象工具T3を予備工具T4と交換する際の
交換時間を短くすることができ、効率的に交換作業を行
うことができる。また、前記実施形態に係る予備工具交
換マガジン31は自動で回転するので、作業者の安全を
図るために、インターロック付の安全扉を設ける必要が
あった。これに対して、本実施形態にかかる予備工具マ
ガジン41は、手動で回す態様とすることもできる。予
備工具マガジン41を手動で回す態様とすると、作業者
の安全のためインターロックや安全カバーを設ける必要
があるが前記実施形態における予備工具交換装置31の
ように、インターロック付の安全扉を設ける必要はなく
なる。
【0028】以上、本発明の好適な実施形態について説
明したが、本発明は、前記各実施形態に限定されるもの
ではない。工具マガジンとして主軸の近傍に設けられる
円形マガジンを用いているが、たとえば主軸の後方に設
けられ、工具ローダによって工具交換位置まで搬送させ
るタイプの工具マガジンを用いることもできる。この態
様の場合には、工具交換装置として、別途たとえば工具
交換アームなどを設けることになる。また、予備工具取
付位置は、主軸移動範囲の外側に配置しているが、主軸
移動範囲の内側に配置することもできる。この場合に
は、作業員が予備工具を取り付けるのは安全性の面から
問題があるので、別途予備工具取付装置などを設けるこ
とになる。
【0029】あるいは、予備工具交換装置に多数の予備
工具保持部を形成しておき、それらの予備工具保持部に
異なる種類の予備工具をそれぞれ保持させておくことも
できる。このとき、当然予備工具保持部は、予備工具交
換位置P2および予備工具取付位置P3のいずれにも移
動することができるようになっている。この態様では、
予備工具搬送装置を設けたり、故障が生じた工具を作業
員が取り付ける手間などを省くことができる。この態様
では、工具マガジンに収納されている工具のうち、特に
折れやすく、故障が生じやすい工具がある場合には、そ
の故障が生じやすい予備工具を保持させておくのが好適
である。
【0030】
【発明の効果】以上のとおり、本発明の請求項1に係る
発明、または請求項3に係るによれば、加工中の工具が
折損などの故障が生じたり寿命がきた若しくは寿命が近
いと計測されて場合であっても、機械を停止させること
なく、交換対象工具を予備の工具と交換することができ
る。また、請求項2に係る発明によれば、予備工具交換
手段に対する予備工具の取り付けを作業員の手によって
安全に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る工具交換装置を備えるマシニング
センタの側面図である。
【図2】本発明に係る工具交換装置を備えるマシニング
センタの正面図である。
【図3】(a−1)から(a−3)は、加工中の工具に
故障が生じていない場合の工具交換を行う作業工程を示
す工程図であり、(b−1)から(b−3)は、加工中
の工具が交換対象工具である場合に、交換対象工具と予
備工具との交換を行う作業工程を示す工程図である。
【図4】本発明に係る工具交換装置の他の例の略正面図
である。
【図5】従来の工具交換装置を備えるマシニングセンタ
の正面図である。
【符号の説明】
1 工具交換装置 13 工具マガジン 15 主軸 31 予備工具交換マガジン 31A 交換対象工具保持部 31B 予備工具保持部 P1 工具交換位置 P2 予備工具交換位置 P3 予備工具取付位置 T1 (故障が生じていない)旧工具 T2 新工具 T3 交換対象工具 T4 予備工具 M マシニングセンタ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の工具を保持する工具マガジンを有
    し、この工具マガジンに保持された工具を、主軸に取り
    付けられた工具と工具交換位置で交換する工具交換装置
    において、 前記主軸に取り付けられた工具が交換対象となったとき
    に、前記交換対象となった工具を他の予備工具と交換す
    る予備工具交換手段を備え、前記交換対象となった工具
    と前記予備工具とを予備工具交換位置で交換するように
    構成され、 前記主軸は、前記工具交換位置および前記予備工具交換
    位置の双方に移動可能であることを特徴とする工具交換
    装置。
  2. 【請求項2】 前記予備工具交換手段における予備工具
    取付位置が、前記主軸の移動範囲の外側に配置されてい
    ることを特徴とする請求項1に記載の工具交換装置。
  3. 【請求項3】 複数の工具を保持する工具マガジンを有
    し、この工具マガジンに保持された工具を、主軸に取り
    付けられた工具と工具交換位置で交換する工具交換方法
    において、 前記主軸に取り付けられた工具が交換対象となったとき
    に、前記主軸を予備工具交換位置に移動させ、前記予備
    工具交換位置で、予備工具交換手段によって前記交換対
    象となった工具を予備工具と交換することを特徴とする
    工具交換方法。
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Cited By (4)

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