JP2005169586A - 工具交換方法および工具交換装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 加工するワークの種類が多くなっても、工具マガジンの大型化を防止する。
【解決手段】 ワーク搬入装置7により搬送コンベア1を流れてくるワークパレット5にワークをセットし、このワークを、ワーク搬送部1aに沿って配置した複数のマシニングセンタ3(3a〜3g)によって順次加工する。加工後のワークはワーク搬出装置9によって外部に搬出し、空のワークパレット5はワーク搬入装置7に戻される。ここで、今まで加工していたワークと異なるワークの加工を行う際には、その加工に必要な工具を備えた工具パレット15を、工具パレット待機コンベア13から搬送コンベア1に送り出し、交換な必要なマシニングセンタ3まで移動させて、工具の交換を行う。
【選択図】 図1
【解決手段】 ワーク搬入装置7により搬送コンベア1を流れてくるワークパレット5にワークをセットし、このワークを、ワーク搬送部1aに沿って配置した複数のマシニングセンタ3(3a〜3g)によって順次加工する。加工後のワークはワーク搬出装置9によって外部に搬出し、空のワークパレット5はワーク搬入装置7に戻される。ここで、今まで加工していたワークと異なるワークの加工を行う際には、その加工に必要な工具を備えた工具パレット15を、工具パレット待機コンベア13から搬送コンベア1に送り出し、交換な必要なマシニングセンタ3まで移動させて、工具の交換を行う。
【選択図】 図1
Description
本発明は、工作機械にて新たに使用する工具を不要となった工具と交換する工具交換方法および工具交換装置に関する。
例えばマシニングセンタなどの工作機械は、主軸に装着した工具と次工程で使用する工具とを自動的に交換する自動工具交換装置を備えているのが一般的であり、このような自動工具交換装置として、例えば下記特許文献1,2に記載されたものがある。
特開2001−38558号公報
特開平11−333655号公報
このような自動工具交換装置では、複数の工具を収納保持する工具マガジンを備えているのが一般的である。この場合加工するワークの種類が多くなると、工具マガジンに収納する工具の数を増やす必要があり、工具マガジンの大型化を招くという問題がある。
そこで、本発明は、加工するワークの種類が多くなっても、工具マガジンの大型化を防止することを目的としている。
本発明は、ワークを搬送する搬送コンベアに沿って複数の工作機械を配置し、この各工作機械により前記搬送コンベアで搬送されるワークを順次加工するとともに、前記搬送コンベアにより、前記各工作機械でそれぞれ使用する各種の工具を保持する工具マガジンを搬送する構成とし、前記工作機械にて新たに使用する工具を不要となった工具と交換する工具交換時に、前記工具マガジンを前記搬送コンベアにより該当する工作機械まで搬送して工具を交換することを最も主要な特徴とする。
本発明によれば、工作機械で使用する工具を交換する必要が生じた場合には、工具マガジンを搬送コンベアにより該当する工作機械まで搬送し、ここで工具の交換を行う。このため、工具マガジンには、加工する各種のワークに対応するすべての工具を収納する必要がなく、工具交換が必要となったときに、必要な工具のみ保持した工具マガジンを搬送コンベアで逐次搬送すればよく、多数の工具を収納することによる工具マガジンの大型化を防止することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係わる工具交換装置を示す平面図である。搬送コンベア1は、ワーク搬送部1aと、ワーク搬送部1aと平行なワークパレット回収部1bと、これら両者の両端相互を連絡する連絡部1c,1dとを備え、これらは方向転換用のステージ2a,2b,2c,2dによって連結され、図中で矢印A方向に移動する。ここで、ワークパレット回収部1bによる搬送速度は、ワーク搬送部1aによる搬送速度より速くしてあり、空になったワークパレット5をワーク搬入装置7側へ素早く戻すようにしている。
ワーク搬送部1aの両側には、工作機械としてのマシニングセンタ3a〜3gをワーク搬送部1aに沿って複数配置してある。搬送コンベア1上には、複数のワークパレット5を載せ、このワークパレット5上の図示しないワークを、前記した各マシニングセンタ3a〜3gによって順次加工する。
マシニングセンタ3aの上流側にワーク搬入装置7を設置し、このワーク搬入装置7により、搬送コンベア1を流れてくるワークパレット5にワークをセットする。また、マシニングセンタ3a〜3gによって順次加工されてすべての加工が完了したワークは、マシニングセンタ3gの下流側に設置してあるワーク搬送出装置9によって外部に搬出する。
また、ワークパレット回収部1bのステージ2d近傍には、工具パレット待機コンベア13を方向転換用のステージ2eを介して連結し、工具パレット待機コンベア13の両側には、工具マガジンとしての複数の工具パレット15を配置する。各工具パレット15は、前記したマシニングセンタ3a〜3gで加工中のワークとは異なるワークを加工するための工具を保持するものや、現在使用している工具と同種の工具を保持するものがある。
上記した工具パレット15は、マシニングセンタ3a〜3gで加工中のワークとは異なるワークを加工する必要が生じた場合や、現在使用している工具が摩耗した場合など、すなわちマシニングセンタ3a〜3gにて新たに使用する工具を不要となった工具と交換する工具交換時に、工具パレット待機コンベア13に載せ、パレット回収部1bに移動させる。
図2は、工具パレット15が互いに対向する位置にある一対のマシニングセンタ3相互間にある状態を示しており、工具パレット15は、複数の工具17を保持している。図3は、工具パレット15のマシニングセンタ3側から見た正面図で、円形の工具保持ポッド19をマトリックス状に複数備えており、このうち最上段の工具保持ポッド19は、大径の工具17を格納するもので、上部に開口部19aを備え、この開口部19aを介して工具17の脱着を行う。
図2に示すマシニングセンタ3の主軸20は、図3中で工具保持ポッド19に沿って上下左右に移動するとともに、工具保持ポッド19に対して接近離反するよう前後に移動する。この主軸20の動作によって、マシニングセンタ3が保持している不要な工具を空の工具保持ポッド19に戻すとともに、新たに使用する工具を工具保持ポッド19から取り込む。この際、図3中で最上段の大径工具用の工具保持ポッド19に対する工具17の脱着時には、主軸20が前後に移動するとともに、開口部19aを利用するために上下に移動する。その他の工具保持ポッド19に対する工具17の脱着時には、主軸20が前後に移動する。
また、各工具パレット15は、図2に示すように情報交換装置21を備え、情報交換装置21は、図4の制御ブロック図に示すように、情報格納部としての工具交換管理テーブル(TBL)25を備えている。工具交換管理TBL25は、各工具パレット15固有の番号情報や、各工具保持ポッド19にどの工具が保持されているかの情報および工具交換時の情報をそれぞれ記憶しており、各マシニングセンタ3a〜3g側の制御装置23との間で情報交換を行う。工具交換時の情報としては、現在マシニングセンタ3a〜3gで加工しているワークとは異なるワークの加工を行う段取り替えの情報や、各マシニングセンタ3a〜3gが使用している工具の寿命の情報などである。
ここでの工具パレット15の情報交換装置21は、自動車用部品(ワーク)の加工を行うに際し、ある車種番号(表1では「2」)のワークを加工するための各種の情報を格納している。すなわち、工具パレット15における各工具保持ポッド19には、対応する工具17がそれぞれ保持されており、例えば工具保持ポッド番号「1」には工具番号「2」の工具17が、工具保持ポッド番号「2」には工具番号「4」の工具17が、それぞれ保持されていることを示す。
また、工具交換段取情報は、各工具交換段取り時♯1,♯2…において、工具No.(番号)「2」,「4」,「12」…の各工具17を交換する必要があるかどうかを示す。工具有無は、工具保持ポッド番号「1」,「2」…の各工具保持ポッド19に工具17が保持されているかどうかを示す。
さらに、工具保持ポッド位置データは、工具保持ポッド番号「1」,「2」…の各工具保持ポッド19が、図3中でどの位置にあるかを示す。工具補正データは、工具保持ポッド19が保持している工具17のセット寸法(全長,径など)を示す。工具寿命カウンタは、工具保持ポッド19が保持している工具17の寿命(加工時間もしくは加工ワーク数)に関するもので、寿命現在値が寿命設定値を超えた場合に、工具の交換を行うことを示す。
一方、マシニングセンタ3側の制御装置23は、情報交換装置21の情報を読み取る読取部としてのCPU27と、工具管理テーブル(TBL)29と、位置・補正データ変数テーブル(TBL)31とをそれぞれ備えている。
表2の工具管理TBL29の内容は、それぞれのマシニングセンタ3a〜3gが使用する、ワークによって異なる各種の工具(工具No.2,4,12,3…))17がどの工具パレット(パレットNo.1,2,3,4…)15に保持されているかを示しており、工具補正データおよび工具寿命カウンタは、前記表1のものと同様である。
位置・補正データ変数TBL31は、工具交換時に必要とする工具17の工具パレット15上の保持位置のデータと、マシニングセンタ3が取り込んだ工具17のセット寸法((全長,径など)のデータとを記憶している。
CPU27は、工具交換時に、工具パレット15の工具交換管理TBL25から読み込んだデータと、マシニングセンタ3の位置・補正データ変数TBL31のデータとの照合を行う。
次に作用を説明する。加工するワークは、ワーク搬送部1aによって順次送られてくる複数のワークパレット5に、ワーク搬入装置7により順次搬入する。各ワークパレット5に搬入されたワークは、ワーク搬送部1a上を同期して搬送されながら、各工程のマシニングセンタ3(3a〜3g)に対応する位置にて停止した状態で順次加工し、すべての加工が完了したワークは、ワーク搬出装置9によって外部に搬出する。
ワークの搬出により空となったワークパレット5は、連絡部1cを経てパレット回収部1bに送られ、さらに連絡部1dを経て再度ワーク搬入装置7に戻される。
ここで、例えば他のワークを加工する必要が生じて、いわるゆ段取り替えが必要となったときには、他のワークを加工する際に必要な工具を保持した工具パレット15を工具パレット待機コンベア13に載せ、ワークパレット回収部1bから連絡部1dを経てワーク搬送部1aに送られる。
工具パレット15がワーク搬送部1aによって送られ、それぞれのマシニングセンタ3a〜3gに達した時点でワーク搬送部1aが停止し、この停止状態で、工具パレット15における情報交換装置21の情報をマシニングセンタ3側のCPU27が読み取って情報の交換を行う。
ここで、他のワークを加工するための別の工具が必要な場合には、今まで使用していた工具を、主軸20の前述した移動によって、工具パレット15のあらかじめ用意しておいた空の工具保持ポッド19に保持させる。その後、主軸20を、必要とする工具17を保持している工具保持ポッド19まで移動させ、その工具17を主軸20に装着する。
また、上記した情報交換時に、今まで使用していた工具で他のワークに対しても兼用して使用できると判断された場合には、工具の交換は行わない。
このようにして工具パレット15が、ワーク搬送部1aによって順次送られて、各マシニングセンタ3a〜3dとの間で情報交換を行い、必要な工具交換を行った後は、工具パレット15は連絡部1cおよびワークパレット回収部1bを経て工具パレット待機コンベア13に戻される。
工具交換のために搬送コンベア1に投入された工具パレット15のすぐ後には、段取り替え後の他のワークが、ワーク搬入装置7によってワークパレット5に搬入され、この他のワークを図示しないワーク検知装置などで検知してこのワークの情報を各マシニングセンタ3に伝達し、これにより各マシニングセンタ3a〜3gは、交換後の工具あるいは交換していない今までの工具よって新たなワークに対して順次加工を行う。
このように、上記した工具交換装置によれば、マシニングセンタ3で使用する工具17を交換する必要が生じた場合には、工具パレット15を搬送コンベア1により該当するマシニングセンタ3まで搬送し、ここで工具17の交換を行う。このため、工具パレット15には、加工する各種のワークに対応するすべての工具17を収納する必要がなく、工具交換が必要となったときに、必要な工具17のみ保持した工具パレット15を搬送コンベア1で逐次搬送すればよく、多数の工具17を収納することによる工具パレット15の大型化を防止することができる。
また、工具パレット15の小型化により、搬送コンベア1に沿って配置するマシニングセンタ3相互の間隔を狭めることができ、全体のマシンレイアウトスペースを有効に利用することができる。
さらに、段取り替えなどでマシニングセンタ3から外された工具17は、工具パレット15を工具パレット待機コンベア13に待機させておくことで、工具17の摩耗状況がその都度観察でき、適正な工具寿命管理を行える。
また、段取り替えによりマシニングセンタ3を停止させる場合には、工具パレット15を該当するマシニングセンタ3まで移動させ、工具パレット15が通過した後のマシニングセンタ3については加工動作を開始できるので、その加工停止時間が短くて済む。
また、工具パレット15に設けた情報交換装置21と、マシニングセンタ3側の制御装置23との間で段取り替えの情報の交換を行うことで、工具17の選択を行え、動作制御するための各マシニングセンタ3に接続するネットワークの負荷が少なくて済み、加工時間の短縮化に寄与することができる。
上記した情報交換によって、工具交換時にマシニングセンタ3から取り外した工具17を、対応する工具保持ポッドト19に確実に保持させることができるので、工具保持ポッド19への工具17の誤組み付け検知が不要となり、また工具寿命情報も管理しているので、マシニングセンタ3側の制御プログラムの負荷が軽くなり、加工時間の短縮や設備費の低減を達成することができる。
また、工具寿命情報を、マシニングセンタ3と工具パレット15との間で交換することで、寿命となった工具と同種の工具を保持する工具パレット15を、前記した段取り替え時と同様にして工具パレット待機コンベア13から搬送コンベア1に移動させ、該当するマシニングセンタ3にて寿命となった工具の交換を行うことができる。
本発明によれば、工具マガジンは、工作機械で加工中のワークとは異なるワークを加工するための工具を保持しているので、加工ワークを変更する段取り替え時での工具交換を、工具マガジンの大型化を招くことなく行うことができる。
工具マガジンを、搬送コンベアに連結された待機コンベアに待機させておき、工具交換時に、待機コンベアにて待機中の工具マガジンを搬送コンベアに移動させるようにしたので、交換が必要な工具を保持する工具マガジンを搬送コンベアに素早く移動させることができる。
工具マガジンには、工具交換時の情報を格納する情報格納部を設ける一方、工作機械には、工具マガジンが工作機械まで搬送されたときに、情報格納部の情報を読み取る情報読取部を設け、工作機械の情報読取部が工具マガジンの情報格納部の情報を読み取ることで、工具の交換を行うようにしたので、工具交換作業を容易確実に行うことができる。
工具マガジンの情報格納部に格納する情報は、工作機械で加工中のワークとは異なるワークを加工するための工具の工具交換に関する情報とすることで、加工ワークを変更する段取り替え時での工具交換を、工具マガジンの大型化を招くことなく行うことができる。
工具マガジンの情報格納部に格納する情報は、工具の寿命による工具交換に関する情報とすることで、寿命により交換が必要な工具を確実に交換することができる。
1 搬送コンベア
3(3a〜3g) マシニングセンタ(工作機械)
15 工具パレット(工具マガジン)
17 工具
25 工具交換管理テーブル(情報格納部)
27 CPU(情報読取部)
3(3a〜3g) マシニングセンタ(工作機械)
15 工具パレット(工具マガジン)
17 工具
25 工具交換管理テーブル(情報格納部)
27 CPU(情報読取部)
Claims (7)
- ワークを搬送する搬送コンベアに沿って複数の工作機械を配置し、この各工作機械により前記搬送コンベアで搬送されるワークを順次加工するとともに、前記搬送コンベアにより、前記各工作機械でそれぞれ使用する各種の工具を保持する工具マガジンを搬送する構成とし、前記工作機械にて新たに使用する工具を不要となった工具と交換する工具交換時に、前記工具マガジンを前記搬送コンベアにより該当する工作機械まで搬送して工具を交換することを特徴とする工具交換方法。
- 前記工具マガジンは、前記工作機械で加工中のワークとは異なるワークを加工するための工具を保持していることを特徴とする請求項1記載の工具交換方法。
- 前記工具マガジンを、前記搬送コンベアに連結された待機コンベアに待機させておき、前記工具交換時に、前記待機コンベアにて待機中の前記工具マガジンを前記搬送コンベアに移動させることを特徴とする請求項1または2記載の工具交換方法。
- 前記工具マガジンには、前記工具交換時の情報を格納する情報格納部を設ける一方、前記工作機械には、前記工具マガジンが工作機械まで搬送されたときに、前記情報格納部の情報を読み取る情報読取部を設け、前記工作機械の情報読取部が前記工具マガジンの情報格納部の情報を読み取ることで、工具の交換を行うことを特徴とする請求項1記載の工具交換方法。
- 前記情報格納部に格納する情報は、前記工作機械で加工中のワークとは異なるワークを加工するための工具の工具交換に関する情報であることを特徴とする請求項4記載の工具交換方法。
- 前記情報格納部に格納する情報は、工具の寿命による工具交換に関する情報であることを特徴とする請求項4記載の工具交換方法。
- ワークを搬送する搬送コンベアに沿って、前記ワークを順次加工する複数の工作機械を配置するとともに、前記各工作機械でそれぞれ使用する各種の工具を保持する工具マガジンを設け、この工具マガジンを、前記工作機械にて新たに使用する工具を不要となった工具と交換する工具交換時に、前記搬送コンベアにより該当する前記工作機械まで搬送することを特徴とする工具交換装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003415279A JP2005169586A (ja) | 2003-12-12 | 2003-12-12 | 工具交換方法および工具交換装置 |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2005169586A true JP2005169586A (ja) | 2005-06-30 |
Family
ID=34734826
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Country Status (1)
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JP (1) | JP2005169586A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009160694A (ja) * | 2008-01-08 | 2009-07-23 | Yaskawa Electric Corp | トランスファ式加工システム |
JP2013063488A (ja) * | 2011-09-16 | 2013-04-11 | Makino Milling Mach Co Ltd | 立形マシニングセンタ |
-
2003
- 2003-12-12 JP JP2003415279A patent/JP2005169586A/ja active Pending
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