JP2009095965A - 工具自動交換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロボット等による自動加工システムにおいて各加工工程における工具の選択を自動的に行なえるようにする。
【解決手段】 工具を駆動するエアモータ１５及び当該エアモータ１５に直列に設けられるものであって上記工具の着脱作動を担うチャック機構１１の一体化された工具アセンブリ１と、当該工具アセンブリ１をその先端部に保持するアーム６１及びリンク機構６６からなるものであって上記工具アセンブリ１を三次元方向へ移動可能なように保持するロボット６と、当該ロボット６のアーム６１の先端部のところに取付けられる上記工具アセンブリ１の作動及び当該工具アセンブリ１を形成する工具５の交換作動を行なう切換手段２と、からなる。上記工具アセンブリ１の駆動及び切換手段２の作動を高圧エアにて行なわせる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロボット等による自動加工システム（装置）において、予め設定された複数種類の工具群のうちから、そのときの加工工程における最適の工具を自動的に選択して着脱することのできるようにした工具自動交換装置に関するものである。

従来の工具自動交換装置としては、例えば特開２００１−２９３６２８号公報記載のものの如く、複雑な構造の工具締め付け／弛め装置を基礎に形成されるもの等が挙げられる。
特開２００１−２９３６２８号公報

ところで、上記従来のものは、回転道具を初めとした所定の工具の装着されたロボットが、新しい工具等の置いてある工具ステーション、工具締め付け／弛め装置を有する工具交換ステーション、使用済み工具を廃棄する廃棄ステーション等の複数のステーションへと移動しなければならず、工具の交換に多くの工程を要するものである。すなわち、一つの工具の交換に対して多くの時間を要するものであり、工具交換作業が非効率的である。このような問題点を解決し、短時間のうちに効率良く工具の交換を行なうことのできるようにした工具自動交換装置を提供しようとするのが、本発明の目的（課題）である。

上記課題を解決するために、本発明においては次のような手段を講ずることとした。すなわち、請求項１記載の発明である第一の発明においては、工具自動交換装置に関して、工具を駆動するエアモータ及び当該エアモータに直列に設けられるものであって上記工具の着脱作動を担うチャック機構の一体化された工具アセンブリと、当該工具アセンブリをその先端部に保持するアーム及びリンク機構からなるものであって上記工具アセンブリを三次元方向へ移動可能なように保持するロボットと、当該ロボットのアーム先端部に取付けられる上記工具アセンブリの作動及び当該工具アセンブリを形成する工具の交換作動を制御する切換手段と、からなるとともに、これらロボットアームの先端部に取付けられる工具アセンブリの作動及び工具の交換作動を高圧エアにて行なわせるようにした構成を採ることとした。

次に、請求項２記載の発明である第二の発明について説明する。このものも、その基本的な点は上記第一の発明のものと同じである。すなわち、本発明においては、請求項１記載の工具自動交換装置に関して、アーム先端部に工具アセンブリを有する上記ロボットの作動制御を、別途設けられた電子制御手段からの電子信号に基づいて行なわせるようにした構成を採ることとした。

請求項１記載の発明である第一の発明について説明する。本発明によれば、上記構成を採ることにより、工具刃物によるワークの加工を初めとした工具アセンブリの作動、及び当該工具アセンブリを形成する工具刃物の交換作業等を高圧エアにて行なわせるようにしたので、本工具自動交換装置を、すでに工場内等に張りめぐらされている高圧エアシステムを利用することによって作動させることができるようになる。その結果、本装置の作動を効率良く行なわせることができるようになる。また、本装置においては、主要な部分の作動を高圧エアにて行なわせるようにしたので、電動モータ等の電気動力装置の作動に基づく発熱量を極力少なくすることができるようになる。その結果、工場内における温度管理を容易にし、延いては工場内における安全性の向上を図ることができるようになる。

次に、請求項２記載の発明である第二の発明について説明する。このものも、基本的には上記第一の発明のものと同じである。これらに加えて、本発明のものにおいては、アーム先端部に工具アセンブリを保持するロボットの作動制御を、別途設けられた電子制御方式のコントローラ、すなわち、電子制御手段にて行なわせるようにしたので、工具アセンブリの移動及び位置決め作動等を、正確に、かつ、迅速に行なわせることができるようになる。その結果、本装置全体の作動を少ないエネルギーにて効率良く行なわせることができるようになる。

本発明を実施するための最良の形態について、図１ないし図４を基に説明する。本実施の形態にかかるものの、その基本構成は、図１に示す如く、工具自動交換装置に関して、工具を駆動するエアモータ１５及び当該エアモータ１５に直列に設けられるものであって上記工具の着脱作動を担うチャック機構１１の一体化された工具アセンブリ１と、当該工具アセンブリ１をその先端部に保持するアーム６１及びリンク機構６６からなるものであって上記工具アセンブリ１を三次元方向へ移動可能なように保持するロボット６と、当該ロボット６のアーム６１の先端部のところに取付けられる上記工具アセンブリ１の作動及び当該工具アセンブリ１を形成する工具５の交換作動を制御する切換手段２と、からなるものである。

このような基本構成からなるものにおいて、上記アーム（ロボットアーム）６１の先端部に取付けられる工具アセンブリ１の作動及び工具５の交換作動を別途設けられたエアタンク４からの高圧エアにて行なわせるようにした構成を採ることとした。また、上記ロボットアーム６１の先端部に工具アセンブリ１を有する上記ロボット６の作動制御を、別途設けられた制御手段（電子制御手段）３からの電子信号に基づいて行なわせるようにした構成を採ることとした。

このような基本構成からなるものにおいて、上記ロボットアーム６１の先端部のところに取付けられる工具アセンブリ１は、例えば図３に示す如く、工場内等に配設されている高圧エアにて駆動されるエアモータ１５と、先端部に工具５を保持するとともに、当該工具５の回転軸中心線と上記エアモータ１５の回転軸中心線とが同一軸線上に来るように設けられるチャック機構１１と、からなるものである。そして、これらエアモータ１５とチャック機構１１とが同一軸線上に連結された状態のもの、すなわち、工具アセンブリ１が、ロボット６のアーム６１の、その先端部のところに、取付手段６１１を介して取付けられるようになっているものである。このような構成からなるものにおいて、上記エアモータ１５は、図３に示す如く、筒型の形態からなるものであり、その中心線の下方端部のところにはモータ回転軸１５５が下方へ突出するように設けられるようになっている。そして、このようなモータ回転軸１５５のところには、スプライン結合手段等を有するカップリング手段１２が設けられ、このカップリング手段１２を介して同一軸線上にテーパコレクト１１１が連結されるようになっている。そして、このテーパコレクト１１１は、チャック機構１１を形成するものであって本テーパコレクト１１１の保持あるいは開放等を行なうチャッキング部材１１５にて、その全体が保持されるようになっている。

このような構成からなるテーパコレクト１１１は、その内径側には工具５の軸部５１が収容されるようになっており、この軸部５１を適宜保持するようになっているものである。また、このような構成からなるテーパコレクト１１１の下端部のところには、図３に示す如く、テーパ部が形成されるようになっている。そして、このテーパ部は、本テーパコレクト１１１の外側に設けられて本テーパコレクト１１１の保持を担うチャッキング部材１１５のテーパ部と係合するようになっているものである。そして更に、このようなチャッキング部材１１５の上記テーパ部が軸線方向に上下動をすることによって、上記テーパコレクト１１１のテーパ部による工具５の軸部５１の保持あるいは開放が適宜行なわれるようになっているものである。

具体的には、上記チャッキング部材１１５が、図３に示す如く、下方に在るときには当該チャッキング部材１１５のテーパ部が上記テーパコレクト１１１のテーパ部を絞め込むように作用して上記テーパコレクト１１１が工具５の軸部５１を保持することとなる。これとは逆に、例えば図４に示す如く、上記チャッキング部材１１５が上方にあるときには、当該チャッキング部材１１５のテーパ部によるテーパコレクト１１１のテーパ部への締め付けが緩み、テーパコレクト１１１による工具５の保持が開放されることとなる。

このような構成からなるチャッキング部材１１５の外側にはベアリング１２８を介して円筒状のケース１３が設けられ、このケース１３内に上記チャッキング部材１１５、テーパコレクト１１１、工具５等が一体的に収容されるようになっている。そして、このようなケース１３は全体が円筒状のカバー１４にて覆われるようになっている。また、このようなカバー１４とケース１３とは気密状に保持されるとともに、その間には空気導入室１３４が設けられるようになっている。そして、この空気導入室１３４内に高圧エアが適宜導入されることによって、例えば図４に示す如く、上記チャッキング部材１１５等を内包するケース１３が軸線方向に上下動をすることができるようになる。この高圧エアの導入による上記ケース１３の上下動によって上記チャッキング部材１１５によるテーパコレクト１１１の開放あるいは保持が適宜行なわれるようになっているものである。

このような構成からなる本実施の形態のものについての、その作動態様等について、図２のフローチャート図を主に説明する。まず、本工具自動交換装置全体に対する電源スイッチのＯＮ作動等によって、図１に示す本工具自動交換装置（システム）が作動を開始する。すなわち、図２に示すフローチャートのスタート位置状態となる。次に、例えば工具５が図１に示すように３種類（５ａ，５ｂ，５ｃ）あり、これらが所定の工具台５５上に設置されているとすると、まず、図２における行程（Ａ）へと移行する。すなわち、第一の工具５ａの取付け行程へと移行する。そして、このような状態において、行程（Ｂ）における第一の工具５ａによるワーク９の加工が行なわれる。そして、次に、ワーク９の加工の済んだ状態において、第一の工具５ａの取外し作業が行なわれる。すなわち、工具５ａの取外し行程である行程（Ｃ）へと移行する。

次に、第二の工具５ｂの取付け行程（Ｄ）へと移行し、この第二の工具５ｂによる加工が行なわれる。すなわち、第二の工具５ｂによる加工行程（Ｅ）へと移行する。そして、この第二の工具５ｂによる加工が済むと、この第二の工具５ｂの取外し行程（Ｆ）へと移行する。そして、この第二の工具５ｂの取り外されたところへ、換わって第三の工具５ｃが取付けられることとなる。すなわち、第三の工具５ｃの取付け行程（Ｇ）へと移行する。そして、この第三の工具５ｃによる加工が行なわれる。すなわち、第三の工具５ｃによる加工行程（Ｈ）へと移行する。そして、この第三の工具５ｃによる加工が終了すると、当該第三の工具５ｃの取外し作業が行なわれることとなる。すなわち、第三の工具５ｃの取外し行程（Ｉ）へと移行する。このようなＡ〜Ｉまでの各行程が、別途設けられた電子制御手段３からの指令に基づく切換手段２の作動に基づいて自動的に行なわれることとなる。

このように、本実施の形態のものにおいては、工具の回転駆動、すなわち工具を駆動するモータの回転運動等を、工場内にすでに張りめぐらされている高圧エアシステムにて行なわせるようにし、これによって作業環境の向上、更には作業効率の向上等を図るようにしているものである。また、本実施の形態のものにおいては、工具アセンブリ１を形成する工具５の交換作業等を高圧エアにて行なわせるようにしたので、本工具自動交換装置を、すでに工場内等に張りめぐらされている高圧エアシステムを利用することによって作動させることができるようになる。その結果、本装置の作動を効率良く行なわせることができるようになる。

また、本装置においては、主要な部分の作動を高圧エアにて行なわせるようにしたので、電動モータ等の電気動力装置の作動に基づく発熱量を極力少なくすることができるようになる。その結果、工場内における温度管理を容易にし、延いては工場内における安全性の向上を図ることができるようになる。また、本実施の形態のものにおいては、ロボットアーム６１の先端部のところに工具アセンブリ１を保持する本ロボット６の作動制御を、別途設けられた電子制御手段３からの信号にて行なわせるようにしたので、工具５の移動及び位置決め作動等を、正確に、かつ、迅速に行なわせることができるようになる。その結果、本装置全体の作動を少ないエネルギーにて効率良く行なわせることができるようになる。

本発明の全体構成を示すシステム図である。 本発明の作動態様を示すフローチャート図である。 本発明の主要部を成す工具アセンブリの全体構成を示す一部断面図である。 本発明の主要部を成す工具アセンブリの構造を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 工具アセンブリ
１１ チャック機構
１１１ テーパコレクト
１１５ チャッキング部材
１２ カップリング手段
１２８ ベアリング
１３ ケース
１３４ 空気導入室
１４ カバー
１５ エアモータ
１５５ モータ回転軸
２ 切換手段
３ 電子制御手段
４ エアタンク
５ 工具
５ａ 第一の工具
５ｂ 第二の工具
５ｃ 第三の工具
５１ 軸部
５５ 工具台
６ ロボット
６１ ロボットアーム
６１１ 取付手段
６６ リンク機構
９ ワーク

Claims (2)

1. 工具を駆動するエアモータ及び当該エアモータに直列に設けられるものであって上記工具の着脱作動を担うチャック機構の一体化された工具アセンブリと、当該工具アセンブリをその先端部に保持するアーム及びリンク機構からなるものであって上記工具アセンブリを三次元方向へ移動可能なように保持するロボットと、当該ロボットのアーム先端部に取付けられる上記工具アセンブリの作動及び当該工具アセンブリを形成する工具の交換作動を制御する切換手段と、からなるとともに、これらロボットアームの先端部に取付けられる工具アセンブリの作動及び工具の交換作動を高圧エアにて行なわせるようにしたことを特徴とする工具自動交換装置。
2. 請求項１記載の工具自動交換装置において、アーム先端部に工具アセンブリを有する上記ロボットの作動制御を、別途設けられた電子制御手段からの電子信号に基づいて行なわせるようにしたことを特徴とする工具自動交換装置。

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