JP2004276161A - ツールホルダ交換機構 - Google Patents

Abstract

【課題】モーターの容量が小さくて済み、安全にツールホルダを交換できるツールホルダ交換機構を提供する。
【解決手段】ツールホルダの交換アーム（２６）と、その交換アーム（２６）を旋回するための駆動部（２８）を有し、ツールマガジン（１２）にツールホルダ（１４）を所定の交換位置（Ｃ）において支持するための支持部（２２）が設け、支持部（２２）に歪みゲージ（２４）が設け、ツールホルダ（１４）が支持部（２２）に支持されているときに、歪みゲージ（２４）が支持部（２２）の歪みを検出し、そのツールホルダ（１４）が支持部（２２）から交換アーム（２６）に移されたあと、その検出された歪みに基づいて駆動部（２８）による交換アーム（２６）の旋回速度を制御する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にＡＴＣ（自動工具交換装置）に用いられるツールホルダ交換機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＡＴＣ（自動工具交換装置）のツールホルダを交換する際、交換アームが用いられている。例えば、特開２０００−１１８７０１号公報や特許第３２４６６４７号公報には、交換アームの両端でツールホルダを支持し、その中心を支点として旋回して交換するタイプのものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ツールホルダに取り付けられたツールの重量が重くても軽くても、ツールホルダを旋回する速度は一定であった。このため、駆動にはモーターの容量が大きいものが必要であった。また、重量の大きいツールを高速で搬送すると、大きな衝撃がかかり、ツールホルダが遠心力で抜け落ちるなどの危険があった。
【０００４】
本発明は、モーターの容量が小さくて済み、安全にツールを交換できるツールホルダ交換機構を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決手段を例示すると、以下のとおりである。
【０００６】
（１） 多数のツールホルダ（１４）を備えたツールマガジン（１２）と、使用後のツールホルダ（１４）と使用前のツールホルダを交換するための交換アーム（２６）と、交換アーム（２６）を旋回するための駆動部（２８）と、を有するツールホルダ交換機構において、ツールマガジン（１２）には、ツールホルダ（１４）を所定の交換位置（Ｃ）において支持するための支持部（２２）が設けられており、支持部（２２）には、歪みゲージ（２４）が設けられていて、ツールホルダ（１４）が支持部（２２）に支持されているときに、歪みゲージ（２４）が支持部（２２）の歪みを検出し、そのツールホルダ（１４）が支持部（２２）から交換アーム（２６）に移されたあと、その検出された歪みに基づいて駆動部（２８）による交換アーム（２６）の旋回速度を制御することを特徴とするツールホルダ交換機構。
【０００７】
（２） 支持部（２２）が、根元部と、そこから先端部まで延びた延長部を有し、その先端部にツールホルダ（１４）の交換位置（Ｃ）が配置されていて、先端部でツールホルダ（１４）を支持し、根元部またはその近くに歪みゲージ（２４）を設けたことを特徴とする前述のツールホルダ交換機構。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明においては、好ましくはＡＴＣ（自動工具交換装置）において、ＡＴＣマガジンから所定のＡＴＣ位置（ツールホルダの交換位置）まで、ツールホルダが移動する。例えばこの時にＡＴＣマガジンに取り付けられた支持部に支持されて重量ツールが移動する。
【０００９】
支持部の一部に歪みゲージを取り付けて、この歪みゲージの歪み量で重量を自動的に検出するのが好ましい。規定重量より重い場合は、交換アームの旋回速度を遅くして、ツールホルダが遠心力で抜け落ちないようにするなり、又衝撃力を緩和するようにして制御するのが良い。
【００１０】
以下に示された実施例では、歪みの検出信号が増幅器で荷重変換されているが、制御装置（ＮＣ装置）で荷重変換しても良いし、歪みの検出信号から直接回転速度を求めても良い。
【００１１】
駆動部を、旋回用のＡＣサーボモーター等で構成し、ＮＣ装置によりＡＣサーボモーターの旋回速度を制御するのが好ましい。
【００１２】
歪みゲージの数は、以下に示す実施例では１であるが、２以上であっても良い。歪みゲージは、延長部の根元部寄りに設けると、歪みが大きく表れてよい。あるいは、歪みゲージを延長部の根元部に直接設けても良いし、２つの支持部のそれぞれに設けて歪をより正確に検出するようにしてもよい。
【００１３】
検出された歪みは、一旦荷重として変換し、この荷重に基づいて駆動速度を制御するのが好ましいが、荷重として変換せず、歪みを駆動速度に直接関連付けて駆動速度を制御しても良い。
【００１４】
なお、本明細書において、歪み（ゆがみ、ひずみ）は、押されて曲がること、たわみ、しなり等の意味を含むものとする。また、ツールホルダが支持部に支持されることは、ツールホルダがツールポットに収容された状態で支持部に支持されることを含む。
【００１５】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１６】
図１は、本発明によるツールホルダ交換機構の一例を示す概略側面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【００１７】
ツールホルダ交換機構１０は、ツールマガジン１２、交換アーム２６等を有している。
【００１８】
ツールマガジン１２は、多数のツールホルダ１４を備えている。ツールホルダ１４には、図示省略されたツールが取り付けられていて、その回転軸を横向きにしてある。ツールホルダ１４は、図２にのみ具体的に示されたポット１６に保持されている。
【００１９】
ツールホルダ１４は、ポット１６を介してポット支持部材１８に支持されている。ポット支持部材１８は、外向きの略Ｕ形部材で構成され、上下方向に多数連結されている。多数のポット支持部材１８は、エンドレスに構成され（図示省略）、図１の上下方向に移動可能である。ポット支持部材１８は、所定位置において、ポット１６のうちの１つを着脱可能である。
【００２０】
ツールマガジン１２の枠２０には、開口２１が設けられている。開口２１において、ポット１６のうちの１つがツールマガジン１２に関して矢印Ｘ方向に搬入、搬出可能である。
【００２１】
開口２１付近には図示省略した搬送手段が設けられていて、ポット１６をポット支持部材１８と支持部２２の先端部付近にある交換位置Ｃとの間の範囲Ｌにおいて搬送する。例えばポット１６に図示省略された溝を設け、ポット１６を搬送手段と係合させて搬送する。交換位置Ｃにおいては、ポット１６は動かないように支持されていて、その荷重が支持部２２にかかるようにする。
【００２２】
開口２１には、これを囲むように支持部２２が設けられている。支持部２２は、上側支持部２２ａと下側支持部２２ｂからなる。
【００２３】
上側支持部２２ａは、平らな厚板で構成されていて、枠２０に接続される上向きの根元部と、その下部から前方に延びる延長部からなる。延長部は、その先端部の下面でポット１６を支持する。
【００２４】
下側支持部２２ｂは、平らな厚板で構成されていて、枠２０に接続される下向きの根元部と、その上部から前方に延びる延長部からなる。延長部は、その先端部の上面でポット１６を支持する。
【００２５】
下側支持部２２ｂの延長部の下面には、歪みゲージ２４が下側支持部２２ａの根元部に近い部分に取り付けられている。歪みゲージ２４には、例えば主に導線で形成された電気抵抗式の歪みゲージを用いることができる。電気抵抗式の歪みゲージは、導線に応力が生じると導線の長さと断面積が変化し、これにより電気抵抗が変化することを利用して歪みを計測するものである。
【００２６】
支持部２２に関して枠２０と反対側には、交換アーム２６が間隔を空けて配置されている。交換アーム２６は、両端にツールホルダ１４を把持するための把持部を有していて、ツールホルダ１４を主軸（図示省略）に設定された使用後のツールホルダ１４１と交換するためのものである。交換アーム２６の中央には、駆動部２８が設けられている。交換アーム２６は、駆動部２８により旋回可能であり、かつ、旋回軸方向にスライド移動可能である。
【００２７】
ツールホルダ交換機構１０は、ツールマガジン１２、交換アーム２６のほかに、増幅器３０及びＮＣ装置３２を有している。
【００２８】
歪みゲージ２４は、増幅器３０を介してＮＣ装置３２に接続されている。
【００２９】
歪みゲージ２４で検知された歪みは、電気抵抗値の変化（検出信号）として増幅器３０に入力される。増幅器３０で増幅されＡ／Ｄ変換された検出信号は、増幅器３０にて荷重変換（Ｒ）され、ツールの荷重値としてＮＣ装置３２に送信される。なお、荷重変換（Ｒ）はＮＣ装置３２で行っても良い。
【００３０】
ＮＣ装置３２は、入力された荷重値から最適な旋回速度を算出して駆動部２８を駆動する。
【００３１】
一例では、ＮＣ装置３２は、ツールの荷重に細かく対応して駆動部２８の駆動速度を設定する。すなわち、ツールが軽い程速い駆動速度に設定し、重い程遅い駆動速度に設定する。
【００３２】
別の例では、ＮＣ装置３２は、ツールの荷重に大まかに対応して駆動部２８の駆動速度を設定する。すなわち、ツールが所定の基準値より軽い場合は、ＮＣ装置２４はモーター１３を所定の速い速度で駆動する。ツールが所定の基準値より重い場合は、ＮＣ装置２４はモーター１３を所定の遅い速度で駆動する。基準値を複数設け、段階的な複数の速度で回転させても良い。
【００３３】
ツールホルダの交換行程の一例を説明する。
【００３４】
使用前のツールホルダ１４は、ポット１６に収容された状態で、ツールマガジン１２において支持部２２の高さに合わせて位置決めされる。ツールホルダ１４は、ポット支持部材１８からツールホルダ交換位置Ｃまで移動される。交換位置Ｃにおいて、下側支持部２２ｂは、ツールホルダ１４とポット１６の荷重を加えたツールの荷重に対応して歪んでいる。
【００３５】
下側支持部２２ｂの歪みに基づいて、ＮＣ装置３２は駆動部２８の駆動速度を設定する。図示例においては、使用後のツールホルダ１４１の荷重を先の交換時に予め求めておき、使用前のツールホルダ１４と使用後のツールホルダ１４１を合わせた荷重に基づいて駆動部２８の旋回速度を算出するのが良い。
【００３６】
交換アーム２６は、図１に示された位置から９０°時計回りに旋回してその一端で使用前のツールホルダ１４と係合する。このとき、交換アーム２６は、その他端で使用後のツールホルダ１４１と係合する。交換アーム２６は、図面手前側の旋回軸方向にスライドしてポット１６からツールホルダ１４、１４１を抜き取る。設定された旋回速度で更に１８０°時計回りに旋回してツールホルダ１４、１４１を交換する。
【００３７】
本発明の変形例においては、ツールホルダ交換機構は、水平面内をエンドレスに移動する多数のツールホルダを備えたツールマガジンと、鉛直方向に旋回軸を有する交換アーム等を有する。この変形例のツールホルダ交換機構は、図１を上面図として構成されたものに対応するため、図示を省略する。
【００３８】
ポットは、支持部により左右両側から挟持されている。支持部の延長部の側面に、歪みゲージが設けられる。歪みゲージは、延長部の根元部寄りの側面に設けると、歪みが大きく表れてよい。
【００３９】
あるいは、歪みゲージを延長部の根元部に直接設けても良いし、２つの支持部のそれぞれに設けて歪をより正確に検出するようにしてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、支持部の歪みに基づいて交換アームの駆動速度を制御するようにしたので、モーターの容量が小さくて済み、安全にツールホルダを交換できる。また、歪みゲージは取付けが容易であるため、既存のツールホルダ交換機構にも本発明を適用可能である。
【００４１】
歪みゲージを支持部の根元部又はその近くに設ければ、歪みをより正確に検知できる。
【００４２】
なお、本発明は先述の実施例に限定されない。ツールマガジンの構成は任意である。歪みゲージの配置、個数も任意である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるツールホルダ交換機構の一例を示す概略側面図
【図２】図１のＡ−Ａ断面図
【符号の説明】
１０ ツールホルダ交換機構
１２ ツールマガジン
１４、１４１ ツールホルダ
１６ ポット
１８ ポット支持部材
２０ 枠
２１ 開口
２２ 支持部
２２ａ 上側支持部
２２ｂ 下側支持部
２４ 歪みゲージ
２６ 交換アーム
２８ 駆動部
３０ 増幅器
３２ ＮＣ装置

Claims (2)

1. 多数のツールホルダ（１４）を備えたツールマガジン（１２）と、使用後のツールホルダ（１４）と使用前のツールホルダを交換するための交換アーム（２６）と、交換アーム（２６）を旋回するための駆動部（２８）と、を有するツールホルダ交換機構において、
   ツールマガジン（１２）には、ツールホルダ（１４）を所定の交換位置（Ｃ）において支持するための支持部（２２）が設けられており、支持部（２２）には、歪みゲージ（２４）が設けられていて、ツールホルダ（１４）が支持部（２２）に支持されているときに、歪みゲージ（２４）が支持部（２２）の歪みを検出し、そのツールホルダ（１４）が支持部（２２）から交換アーム（２６）に移されたあと、その検出された歪みに基づいて駆動部（２８）による交換アーム（２６）の旋回速度を制御することを特徴とするツールホルダ交換機構。
2. 支持部（２２）が、根元部と、そこから先端部まで延びた延長部を有し、その先端部にツールホルダ（１４）の交換位置（Ｃ）が配置されていて、先端部でツールホルダ（１４）を支持し、根元部またはその近くに歪みゲージ（２４）を設けたことを特徴とする請求項１に記載のツールホルダ交換機構。

Images