JP2001150279A - 工具交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被加工物への加工中における新たな工具の交
換を可能とすると共に、工具の交換中における被加工物
への加工を可能とする。 【解決手段】 工具６を個々に着脱自在に保持する少な
くとも一対のホルダアーム２３，２４及びホルダアーム
２３，２４を回転させる回転機構２１を備え、被加工物
への加工位置Ｋと異なった位置に配置された工具ホルダ
２と、複数の工具を着脱自在に保持し、工具ホルダ２と
の隣接位置に配置された工具パレット３と、工具６を把
持する工具ハンド４５を有すると共に、工具ハンド４５
を工具ホルダ２と工具パレット３との間で移動させて工
具６を工具ホルダ２と工具パレット３との間で移し替え
る工具搬送部材４と、工具６を着脱自在に保持した状態
で被加工物の加工位置Ｋで加工を行うと共に、この加工
位置Ｋと工具ホルダ２との間を移動する工具軸１とを備
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加工機等において
被加工物の加工に使用する工具を自動で交換する工具交
換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は工具を自動的交換するため、特公
平２−２９４５６号公報に記載された従来の工具交換装
置を示す。ヘッド１０１の上部にＹ方向に移動可能なサ
ブテーブル１０２が載置されると共に、サブテーブル１
０２の上部にＸ方向に移動可能なテーブル１０３が載置
されている。テーブル１０３はＸＹ方向に移動可能とな
っており、その上に被加工物（図示省略）がセットされ
て被加工物への加工を行うようになっている。

【０００３】加工に使用される複数の工具１０６は工具
パレット１０５に収納されており、この工具パレット１
０５が工具台１０４に固定されている。工具台１０４は
テーブル１０３と一体となっており、その上部には、工
具パレット１０５に加えてポスト１０９が固定されてい
る。

【０００４】加工用のスピンドル１０７はＺ方向に移動
が可能であり、先端に工具１０６を装着することができ
る。ピックアップ１０８は工具１０６を工具パレット１
０５から取り出すものであり、Ｚ軸方向に移動可能とな
っている。これらのピックアップ１０８及びスピンドル
１０７はコラム１１０に取り付けられている。又、ピッ
クアップ１０８はスピンドル１０７よりも外径の小さい
コレットチャックを先端部分に備えている。

【０００５】工具パレット１０５はなるべく多くの工具
１０６を収納するため、ピックアップ１０８が工具１０
６をチャックしても隣の工具１０６に接触しない程度の
ピッチで工具１０６を配置するようになっている。

【０００６】このような構造において、サブテーブル１
０２とテーブル１０３とを移動して、スピンドル１０７
との対向位置にポスト１０９を位置させ、この状態でス
ピンドル１０７が下降することにより、ポスト１０９へ
工具１０６を置くことができる。又、サブテーブル１０
２とテーブル１０３とを移動し、ピックアップ１０８と
の対向位置にポスト１０９を位置させ、この状態でピッ
クアップ１０８を下降させることにより、工具１０６を
ピックアップ１０８の先端に取り付けることができる。
さらに、工具パレット１０５における工具の空位部位を
ピックアップ１０８との対向位置に移動した後、ピック
アップ１０８を下降させることにより、工具１０６を工
具パレット１０５の任意の位置へ収納させることができ
る。

【０００７】従って、工具を交換する場合は、必要とす
る工具１０６が収容されている工具パレット１０５をピ
ックアップ１０８との対応位置へ移動させ、この状態で
ピックアップ１０８を下降して、工具１０６をピックア
ップ１０８の先端に取り付ける。そして、ピックアップ
１０８の位置ヘポスト１０９が移動した後、ピックアッ
プ１０８が下降して必要とする工具１０６をポスト１０
９に置き、次に、ポスト１０９をスピンドル１０７の位
置へ移動させ、その後、スピンドル１０７が下降して、
スピンドル１０７の先端に必要とする工具１０６を取り
付けられることにより、工具１０６の交換が行われる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
２−２９４５６号公報の自動工具交換装置では、被加工
物を加工するために移動するテーブルと、工具を交換す
るために移動するテーブルとが共通であるため、被加工
物を加工している間は工具の交換ができなくなると共
に、その反対も同様で、工具の交換をしている間は被加
工物への加工ができなくなる。このため、一連の工具を
交換しながら被加工物を加工をする加工サイクルでは、
被加工物が最終形状になるまでに長時間を要している。

【０００９】また、より多くの工具を加工機で使用する
には、加工機の自動運転中に工具パレット１０５を交換
するのが望ましいが、上述した装置では、工具パレット
１０５が加工中に移動するテーブル（テーブル１０３）
と一体となっているため、被加工物への加工中に工具パ
レットを交換するのは技術的に困難となっている。

【００１０】本発明は、このような従来の問題点を考慮
してなされたものであり、被加工物の加工中における工
具の交換及び工具の交換中における被加工物への加工を
行うことができ、これにより、一連の加工の加工時間を
短縮することが可能な工具交換装置を提供することを目
的とする。又、本発明は、被加工物への加工中における
工具パレットの交換が可能な工具交換装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、工具を個々に着脱自在に保持す
る少なくとも一対のホルダアーム及びこのホルダアーム
を回転させる回転機構を備え、被加工物への加工位置と
異なった位置に配置された工具ホルダと、複数の工具を
着脱自在に保持し、前記工具ホルダとの隣接位置に配置
された工具パレットと、工具を把持する工具ハンドを有
すると共に、当該工具ハンドを前記工具ホルダと工具パ
レットとの間で移動させて工具を工具ホルダと工具パレ
ットとの間で移し替える工具搬送部材と、工具を着脱自
在に保持した状態で被加工物の加工位置で加工を行うと
共に、この加工位置と前記工具ホルダとの間を移動する
工具軸と、を備えていることを特徴とする。

【００１２】この発明では、加工に必要な工具は工具ホ
ルダが保持しており、工具軸はこの工具を工具ホルダか
ら取り出す。又、工具搬送部材が工具パレットと工具ホ
ルダとの間で移動することにより、これらの間で工具を
移し替える。工具ホルダが被加工物への加工位置と異な
った位置に配置されているため、工具の移し替えの間、
工具軸は被加工物への加工を行うことができる。従っ
て、被加工物の加工中における工具の交換及び工具の交
換中における被加工物への加工を行うことができ、一連
の加工における加工時間を短縮することができる。

【００１３】請求項２の発明は、請求項１記載の発明で
あって、前記工具パレットは、前記工具ハンドの移動領
域及びこの移動領域の外側領域との間で移動可能となっ
ていることを特徴とする。

【００１４】この発明では、工具パレットが工具ハンド
の移動領域にあるとき、工具ホルダとの間で工具の移し
替えが行われる。一方、工具パレットが移動領域の外側
領域にあるとき、工具パレットを交換することができ
る。従って、被加工物への加工中においても、工具パレ
ットの交換を行うことができる。

【００１５】請求項３の発明は、請求項１又は２記載の
発明であって、前記ホルダアーム及び工具パレットは、
前記工具が挿脱自在に差し込まれることによって工具を
着脱自在に保持することを特徴とする。

【００１６】このように差し込み構造での工具の保持で
は、簡単な構造となると共に、工具の着脱を容易に行う
ことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施の形態の全
体正面図であり、工具軸１と、工具ホルダ２と、工具パ
レット３と、工具搬送部材４とを備えており、工具ホル
ダ２、工具パレット３及び工具搬送部材４は加工機のベ
ース５上に配置されている。図１において、矢印はそれ
ぞれの部材が移動可能な方向を示すものである。

【００１８】工具軸１は工具６を着脱自在に保持するコ
レットチャック１１を備えており、ベース５の上方でＸ
方向、Ｙ方向（図１の紙面に垂直方向）及びＺ方向に移
動可能となっている。これらの方向への移動により、工
具軸１は被加工物への加工位置Ｋと工具ホルダ２との間
で移動する。

【００１９】この実施の形態に用いる工具６は図２〜図
４に示すように、被加工物への加工を行う先端側の加工
刃部６ａと、コレットチャック１１に把持される基端側
の把持部６ｂと、これらの間に設けられ、後述する工具
ハンド４５に把持されるフランジ状のシャンク６ｃとを
備えるものであるが、他の構造の工具であっても良い。

【００２０】工具ホルダ２はベース５上に固定された回
転機構２１と、回転機構２１の回転軸２２に取り付けら
れ矢印Ａ方向に回転する一対のホルダアーム２３，２４
とを備えている。工具ホルダ２は被加工物の加工位置Ｋ
との隣接位置に配置されるが、加工位置Ｋとは異なった
位置となっている。

【００２１】一対のホルダアーム２３，２４は、回転軸
２２を中心にして反対方向を向いた対称位置に設けられ
ており、それぞれのホルダアーム２３，２４が工具６を
着脱自在に保持するようになっている。工具６の保持は
ホルダアーム２３，２４に形成した工具孔２３ａ、２４
ａに工具６を差し込むことにより行われる。このような
差し込みによる保持では、その構造が簡単となると共
に、工具６の着脱を容易に行うことができる。

【００２２】なお、ホルダアーム２３，２４が一対の場
合、ホルダアーム２３，２４は１８０°で間欠的に回転
するが、ホルダアームが３つ以上の場合には、３６０°
をホルダアームの数で割った角度で回転するように調整
される。

【００２３】工具パレット３は工具ホルダ２との隣接位
置（加工位置Ｋと反対側の位置）に配置されている。こ
の工具パレット３はベース５上に設けられた台座３１上
に移動ユニット７を介して支持されている。工具パレッ
ト３は加工に用いる複数の工具６を着脱自在に保持する
ものであり、工具ホルダ２のホルダアーム２３，２４と
同様に、工具６が差し込まれることによって、工具６の
保持を行う。

【００２４】移動ユニット７は、図１及び図５に示すよ
うに台座３１との隣接位置となるようにベース５に設け
られたモータベース７１と、モータベース７１取り付け
られ、その出力軸が矢印Ｂ方向に回動可能なモータ７２
と、モータ７２の出力軸に固定されたピニオン７３と、
ピニオン７３と噛み合ったラック７４とを備えている。

【００２５】この場合、工具パレット３はガイドベース
７５に支持されており、ラック７４はガイドベース７５
の側面に形成されている。又、ラック７４はＹ方向に延
びており、従って、モータ７２が駆動することにより、
工具パレット３は矢印Ｙ方向に移動することができる。
かかる移動では、後述するように、工具搬送部材４の工
具ハンド４５の移動領域及びこの移動領域よりも外側の
外側領域の間を移動する。

【００２６】工具搬送部材４は、ベース５上に立設され
た脚体４１と、脚体４１の上部にＹ方向移動可能に支持
されたＹ軸ベース４２と、Ｙ軸ベース４２にＸ方向移動
可能に支持されたＸ軸ベース４３と、Ｘ軸ベース４３か
ら立設した状態でＺ方向移動可能に支持されたＺ軸ベー
ス４４とを備え、Ｚ軸ベース４４の先端部分に工具ハン
ド４５が取り付けられている。工具ハンド４５は開閉自
在な一対の把持爪４５ａを備え、この把持爪４５ａによ
って工具６のシャンク６ｃを挟持するようになってい
る。

【００２７】このような実施の形態では、工具軸１は先
端に取り付けられた工具６（６ｙ）により、加工位置Ｋ
で被加工物に対し所定の加工を行う。この加工中に、次
に使用する工具６ｘと交換する指令が制御装置（図示省
略）から出力されることにより、次の作動を行う。

【００２８】工具搬送部材４は次に使用される工具パレ
ット３上の工具６ｘの位置まで移動し、工具ハンド４５
の把持爪４５ａを開き、この状態でＺ方向へ下降する。
そして、下降が終了して工具ハンド４５の把持爪４５ａ
を閉じることにより、次に使用される工具６ｘを把持す
る。この把持状態で工具搬送部材４の全体を上昇させ
る。

【００２９】次に、把持した工具６ｘが工具搬送部材４
側のホルダアーム２４の位置まで工具搬送部材４を移動
させる。この状態で工具搬送部材４の全体をＺ方向へ下
降させ、工具ハンド４５の把持爪４５ａを開き、図２に
示すようにホルダアーム２４へ次に使用される工具６ｘ
を保持させる。

【００３０】一方、被加工物への加工が終了すると、使
用済みの工具６ｙが工具軸１側のホルダアーム２３に臨
む位置まで工具軸１が移動する。この状態で工具軸１を
Ｚ方向へ下降させ、コレットチャック１１を開き、図３
に示すようにホルダアーム２３へ使用済みの工具６ｙを
保持させる。

【００３１】その後、それぞれのホルダアーム２３，２
４に保持された工具６ｙ、６ｘを入れ替えるため、図４
に示すように回転機構２１の回転軸２２をＡ方向に１８
０°回転させる。そして、工具軸１はホルダアーム２４
に保持されている次に使用する工具６ｘの位置へ移動し
た後、Ｚ方向へ下降し、コレットチャック１１を閉じて
次に使用される工具６ｘを把持する。この状態で加工軸
１は次の加工に入る。

【００３２】一方、工具搬送部材４は、ホルダアーム２
３に保持されている使用済みの工具６ｙの位置へ移動し
た後、Ｚ方向へ下降し、工具ハンド４５の把持爪４５ａ
を閉じて、使用済みの工具６ｙを把持する。そして、把
持した工具６ｙが工具パレット３の収容される場所まで
工具搬送部材４により移動し、Ｚ方向へ下降した後、工
具ハンド４５の把持爪４５ａを開く。これにより、使用
済みの工具６ｙは工具パレット３の所定位置に収容され
る。以上により、工具６ｘ、６ｙの交換が完了する。

【００３３】このような実施の形態では、工具軸１によ
る被加工物への加工中に、次に使用する工具６ｘを工具
ホルダ２に供給し、加工終了後に工具軸１によって工具
６ｙを保持すると共に、工具６ｙによる加工中に使用済
みの工具６ｘを工具パレット３に収容するため、被加工
物の加工中における工具の交換及び工具の交換中におけ
る被加工物への加工を行うことができ、一連の加工にお
ける加工時間を短縮することができる。

【００３４】図５は工具による加工とは別個に行われる
工具パレット３の作動を示す。モータ７２の出力軸に取
り付けられたピニオン７３のＢ方向の回転により、ガイ
ドベース７５側面のラック７４に伝達されてＹ方向の移
動が可能になり、工具パレット３は通常の位置から、鎖
線で示す位置まで移動することができる。鎖線で囲まれ
た範囲Ｄは、工具搬送部材４の工具ハンド４５の移動領
域であり、工具パレット３はこの移動領域Ｄよりも外側
の領域に移動することができ、工具パレット３を移動領
域Ｄから退避させることができる。この退避により、作
業者は加工機稼働中（加工中）であっても、工具パレッ
ト３をガイドベース７５から外し、新たな工具パレット
３をガイドベース７５に取り付けることができる。この
ため、新しい工具を加工機にセットする場合でも、その
都度、加工機の加工を停止させる必要がなく、その段取
りを行うことができる。

【００３５】請求項１の発明によれば、被加工物の加工
中における工具の交換及び工具の交換中における被加工
物への加工を行うことができ、一連の加工における加工
時間を短縮することができる。

【００３６】請求項２の発明によれば、工具パレットが
工具ハンドの移動領域の外側領域にあるときに、その交
換を行うことができるため、被加工物への加工中におい
ても、工具パレットの交換を行うことができ、段取り時
間を短縮することができる。

【００３７】請求項３の発明によれば、簡単な構造で、
工具の着脱を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の全体正面図である。

【図２】次に使用する工具の保持状態の正面図である。

【図３】工具ホルダによる工具保持状態の正面図であ
る。

【図４】工具ホルダの回転を示す正面図である。

【図５】工具パレットの作動を示す平面図である。

【図６】従来の工具交換装置の斜視図である。

【符号の説明】 １ 工具軸 ２ 工具ホルダ ３ 工具パレット ４ 工具搬送部材 ６ 工具 ２３ ２４ ホルダアーム ４５ 工具ハンド

フロントページの続き (72)発明者 浦野 正弘 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 池田 昌満 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3C002 AA01 BB07 DD04 DD17 FF03 FF09 JJ10 KK04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具を個々に着脱自在に保持する少なく
   とも一対のホルダアーム及びこのホルダアームを回転さ
   せる回転機構を備え、被加工物への加工位置と異なった
   位置に配置された工具ホルダと、 複数の工具を着脱自在に保持し、前記工具ホルダとの隣
   接位置に配置された工具パレットと、 工具を把持する工具ハンドを有すると共に、当該工具ハ
   ンドを前記工具ホルダと工具パレットとの間で移動させ
   て工具を工具ホルダと工具パレットとの間で移し替える
   工具搬送部材と、 工具を着脱自在に保持した状態で被加工物の加工位置で
   加工を行うと共に、この加工位置と前記工具ホルダとの
   間を移動する工具軸と、を備えていることを特徴とする
   工具交換装置。
2. 【請求項２】 前記工具パレットは、前記工具ハンドの
   移動領域及びこの移動領域の外側領域との間で移動可能
   となっていることを特徴とする請求項１記載の工具交換
   装置。
3. 【請求項３】 前記ホルダアーム及び工具パレットは、
   前記工具が挿脱自在に差し込まれることによって工具を
   着脱自在に保持することを特徴とする請求項１又は２記
   載の工具交換装置。