JP2533125Y2

JP2533125Y2 - 工具交換装置

Info

Publication number: JP2533125Y2
Application number: JP1990091085U
Authority: JP
Inventors: 隆広山下; 富男田嶋
Original assignee: Yamazaki Mazak Corp
Current assignee: Yamazaki Mazak Corp
Priority date: 1990-08-30
Filing date: 1990-08-30
Publication date: 1997-04-23
Anticipated expiration: 2005-08-30
Also published as: JPH0447941U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は複合加工工作機械を備えた工具交換装置に関
する。

〔従来の技術〕

複合加工工作機械とワークの自動搬送装置とを組み合
わせて、長時間にわたる自動加工を可能とするフレキシ
ブルマニユフアクチヤリングシステム（FMS）が普
及しつつある。

複合加工工作機械のうちで、対向する２台の主軸と、
各主軸と共同する２台の刃物台を備えた複合加工旋盤
は、２台の主軸間でワークの受渡しが可能であつて、２
つの工程を１台の機械の中で完了することができ、生産
性も高い。

この種の複合加工旋盤とワークの自動搬送装置とを組
み合せて、長時間の無人運転を可能としたシステムは、
既に本出願人によつて提案されている。

〔考案が解決しようとする課題〕

上述した従来の装置にあつては、加工用のツールは、
予めタレツト式の刃物台に装着されたツールに限られ、
他のツールが必要なときには、オペレータによるツール
交換を必要とした。

工具交換装置にあつて、刃物台以外にツールを収容す
るストツカを設けておき、ワークを搬送する搬送ロボツ
トにより刃物台のツールを自動的に交換することができ
れば、多種類のワークを自動加工することができ、長時
間の自動加工が可能となる。

工具の自動交換は、マシニングセンタで使用されてい
るが、一般には、ツールホルダに環状のＶ溝を設け、こ
のＶ溝をロボツトのグリツパにより把持する機構が採用
されている。

タレツト式の刃物台をもつ複合加工旋盤の自動交換装
置に上述した機構を採用しようとすると、ツールホルダ
のタレツトへの取付面近傍にＶ溝を設けることとなり、
グリツパと隣接するツールホルダとの干渉を避けるため
には、Ｖ溝の径を小さくしなければならない。

これにより、ツールホルダの径も小さくなり、剛性も
低下してしまう。

そこで、本考案の工具交換装置にあつては、タレツト
式の刃物台に対して工具を自動交換するのに適したツー
ルホルダの形状を採用するとともに、このツールホルダ
に適した自動工具交換装置を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本考案の工具交換装置は、複合加工旋盤と、複合加工
旋盤に部材を搬送する搬送装置と、全体の装置を制御す
る制御装置を備え、複合加工旋盤は、互いに対向して配
設された第１の主軸および第２の主軸と、第１の主軸の
軸線に対して直交する軸に沿つて移動するタレツトを有
する第１の刃物台と、第２の主軸の軸線に対して直交す
る軸に沿つて移動するタレツトを有する第２の刃物台と
を備え、搬送装置は、複合加工旋盤と部材を収容するス
トツカ装置との間に配設したガイドレールと、ガイドレ
ール上を自走する搬送ロボツトと、搬送ロボツトにとり
つけた鉛直方向に伸縮するアームと、アームの先端に交
換自在に装着されるハンドとを備え、ツールは、シヤン
クの軸線に直交する面に配設された３個の突起を備え、
ツールを取扱うツールハンドは、ツールの３個の突起に
係合するグリツパ部を有するグリツパを備えてなるもの
である。

〔作用〕

本工具交換装置に使用するツールのホルダは以上のよ
うな構成を有するので、搬送ロボツトのアームに装着す
るグリツパにより確実に把持されて、タレツトのツール
との間で容易に自動交換が達成される。

〔実施例〕

以下、図面に基いて本考案の実施例を説明する。

第１図は本考案を実施する自動加工装置の全体を示す
斜視図、第２図は正面図、第３図は平面図、第４図は左
側面図である。

全体を符号１で示す自動加工装置は、複合加工工作機
械を備える。複合加工工作機械は、種々の形式の工作機
械を利用することができるが、本実施例においては、２
台の主軸と２台の刃物台を備えた複合加工旋盤10を用い
た場合を示している。

第５図は、複合加工旋盤10の概要を示すもので、対向
して配設した第１の主軸110と第２の主軸130を有する。
第１の主軸110と第２の主軸130は同一の能力を有する主
軸であつて、それぞれ軸Z₁，Z₁で示す方向に移動する。

一方、同一の能力を有する２台の刃物台120,140は対
向して配設される。第１の刃物台120は、軸X₁方向に移
動するとともに、軸T₁のまわりに旋回するタレツト122
を有し、タレツト122には複数本のツール160が装着され
る。第２の刃物台140も同様に、軸X₂方向に移動すると
ともに、軸T₂のまわりに旋回するタレツト142を有し、
タレツト142には複数本のツール160が装着される。

第１の主軸110は、チヤツク112を有し、ジヨー170で
ワーク150を把持して第１の刃物台120のツール160によ
つてワーク150に必要な加工を施す。第１の主軸110の軸
Z₁の移動量と軸C₁まわりの回転量及び刃物台120の軸X₁
の移動量と軸T₁まわりのインデツクスはNC装置により制
御される。

複合加工旋盤10は、ツール160の刃先位置を検知する
手段（図示せず）を備え、刃先位置を計測してNC装置に
フイードバツクすることにより、ワークの寸法を間接的
に計測し、加工精度を確保する。

第１の主軸110により第１工程の加工が完了すると、
第２の主軸130のチヤツク132は第１の主軸110からワー
ク150を受けとり、NC装置により制御される第２の刃物
台140と共同して第２工程の加工を施し、ワーク150を完
成させる。

複合加工旋盤10は以上のように、２台の主軸と２台の
刃物台を備え、複雑な形状のワークを自動的に加工する
能力を有する。

複合加工旋盤10の後側にはチツプコンベア190を配設
して切削により発生するチツプを熱め、チツプバスケツ
ト195で回収する。

全体を符号20で示す搬送装置は、複合加工旋盤10の上
方に配設されるガイドレール200を備える。ガイドレー
ル200は、旋盤の主軸の移動方向である軸Z₁，Z₂と平行
な軸Ｂに沿つて配設され、ガイドレール200上に搬送ロ
ボツト220を走行自在にとりつける。

搬送ロボツト220は、上下方向の軸Ａに沿つて移動す
るアーム230を備える。アーム230の先端部にはワークハ
ンド280をとりつけるが、後述する態様によりこのワー
クハンド280を他のハンドと交換自在として、種々の対
象物を搬送する。

複合加工旋盤10に隣接して、ガイドレール200の下方
に部材を備蓄して必要時に複合加工旋盤10に供給するス
トツカ装置30を配設する。

第６図はストツカ装置30の要部の断面図、第７図は要
部の側面図である。

ストツカ装置30は、床面に載置されるベース300を有
し、ベース300は、２本で１組の案内面を２組備える。
第１の案内面310,312は、ガイドレール200の軸Ｂに対し
て直交する軸X₃に沿つて配設される。第２の案内面320,
322は、軸X₃に平行な軸X₄に沿つて配設される。

第１の案内面310,312上には、全体を符号40で示すス
トツカが軸X₃に沿つて移動自在に載置される。

ストツカ40は、第１の側壁410、第２の側壁420および
２つの側壁を結ぶ床430からなり、上部が開口する断面
がほぼ正方形の箱形のストツカ本体400を備える。床430
の下面には案内面上を転動するローラ402を設ける。

第１の側壁410の上縁部は外側に水平方向に延び、第
１のフランジ412を形成する。第２の側壁420の上縁部も
外側に水平方向に延び、第２のフランジ422を形成す
る。

ストツカ本体400は、軸X₃に沿つて延びる細長い形状
を有するが、内部は仕切板440によつて複数の室445に画
成される。

室445には、搬送ロボツト220のアーム230の先端に交
換自在に装着される各種のハンドが収容される。本実施
例にあつては複合加工旋盤10の刃物台に供給するツール
を取り扱うためのツールハンド240、主軸110,130のチヤ
ツク112,132へ供給するジヨーを取り扱うためのジヨー
ハンド260、ワークを取り扱うためのワークハンド280の
３種類のハンドが用意される。

第１のフランジ412と第２のフランジ422は、軸X₃に沿
つて等間隔に形成した穴を有し、各穴にはツール160が
挿入される。本実施例においては、各フランジに10本ず
つ、合計20本のツール160を収容する場合を示すが、必
要に応じて収容本数を増減する。

第１の側壁410と第２の側壁420の上部の内側には、軸
X₃に沿つて等間隔にジョーの保持部材を配設し、各保持
部材にジヨー170を挿入する。本実施例では、合計18個
のジヨー170を保持する場合が示されるが、ジヨー170の
個数は必要に応じて増減する。

ストツカ本体400は軸X₃に沿つて割り出され、位置決
め用の手段（例えばサーボ位置決め）を備える。

各ツール，ジヨー，ハンドはIC等を含む記憶素子を備
え、必要な情報を記録する。

ツール160は記憶素子160aを備えるが、ストツカ装置
のベース300側にツールの記憶素子160aの情報を読みと
り、または書き込むためのリード，ライトヘツド330を
配設する。ジヨー170は、チヤツクと係合するベースジ
ヨーと、ベースジヨーにとりつけるソフトジヨーとから
なり、ベースジヨーの背面に同様の記憶素子を備える。
そして、ベース300側にジヨー170の記憶素子170aに対向
するリード，ライトヘツド332を配設する。このリー
ド，ライトヘツド332は、ストツカ本体400が移動する際
に、ツールシヤンク160Sとの干渉を避けるために旋回式
として、リード，ライト時のみにジヨー170の記憶素子1
70aに近接する構造とする。

第１のフランジ412に貯えられるツール160と第１の側
壁410に貯えられるジヨー170は、原則として第１の刃物
台120と第１の主軸110に供給される。第２のフランジ42
2に貯えられるツール160と第２の側壁420に貯えられる
ジヨー170は、第２の刃物台140と第２の主軸130に供給
される。

第６図はツールハンド240が、第１のフランジ412のツ
ール160と、第２のフランジ422のツール160を把持する
状態を示し、ジヨーハンド260がジヨー170を把持する状
態を中央上部に示す。

ストツカ本体400内にはハンドが貯えられるが、本体4
00の床430の下方のベース300には、ハンド用のリード，
ライトヘツド340がアクチユエータ342により上下動自在
に設けられる。第６図はツールハンド240がストツカ本
体400内に収容された状態を示すが、ツールハンド240の
先端部に記憶素子240aをとりつけて、必要な情報を記録
する。ジヨーハンド260,ワークハンド280も同様の記憶
素子を備える。

ストツカ装置30のベース300の第２の案内面320,322に
は、全体を符号60で示す走行台車が装架される。走行台
車60はフレーム600を有し、フレーム600はローラ602を
介して案内面320,322上に支持されるが、図示しない駆
動装置によつて軸X₄に沿つて移動される。この走行台車
60はフオーク70とともにパレツトチエンジヤを構成し、
後述する態様によつてワークを載置したパレツトを取り
扱う。

ストツカ40に係脱自在の連結ピン450によるクラツチ
手段を設け、必要時に、走行台車60とストツカ40とを連
結する。ストツカ40は、走行台車60の駆動力によつて軸
X₃に沿つて所定の位置に割り出され、ハンド，ツール，
ジヨーを搬送ロボツト220へ供給する。

本自動加工装置は以上のように、搬送ロボツトのアー
ムにとりつけるハンドを交換自在とし、必要とするツー
ル，ジヨーを複合加工旋盤10へ供給するので、多種類の
ワークに対する段取りを自動的に達成することができ
る。

次に、ストツカ40の一端部に機外計測装置50を連結す
る。この機外計測装置50は、プレート500上にワークを
位置決めするブロツク502やマイクロメータ510等を配設
したものであつて、加工済みのワークの寸法を自動的に
計測してその情報を制御装置90へ送る。

ベース300に案内される走行台車60は、フオーク装置7
0を備える。フオーク装置70は、走行台車60に対して上
下動自在に支持される。走行台車60に配設したモータ61
0は伝動手段を介してフオーク装置70の駆動ねじ720を回
動し、フオーク装置70全体を昇降させる。

フオーク装置70は桁705と、桁705の両端から外側に突
出する平行した２本のアーム710を有し、２本のアーム7
10の内側部でパレツト80を把持する。

フオーク装置70の桁705の中央内側部にはリード，ラ
イトヘツド917を備え、パレツト80の対向する位置に記
憶素子815を備える。

パレツト80は、ワーク150を収容する角板状のもの
で、同種、異種のワーク150を一定間隔で収容するため
の手段を有する。

複数個のパレツト80を上下方向に重ね合せて準備する
が、最大10個程度のパレツトを準備する。各パレツト80
は四辺形のフレーム800の内部にＶ溝を形成したアダプ
タからなるワークの保持手段を備える。そして、フレー
ム800の４隅にはピン810を植設する。このピン810はワ
ーク150の高さ寸法に対応して選択され、ピン810により
上方に重ねるパレツト80を支持する。したがつて、重ね
合わされるパレツトの上下方向の間隔は、ピン810の長
さにより規定される。

本自動加工装置の制御装置と制御方法を説明する。

第８図は制御装置の概要を示すブロツク図であつて、
自動加工装置の制御装置90と、複合加工旋盤10のNC装置
を含む制御装置95を備える。

NC制御装置95は、中央処理装置950と、操作盤952を有
し、加工に必要な情報を入出力する。複合加工旋盤10
は、２台の刃物台120,140に装着するツール160の刃先位
置を検出する刃先位置検出装置954を備え、刃先位置を
検出することで加工したワークの寸法を管理する。この
刃先位置検出装置954の情報を中央処理装置950へ送り、
必要に応じてNC情報を修正する。

自動加工装置の制御装置90は、複合加工旋盤10以外の
装置の制御を担当する。本実施例においては、複合加工
旋盤の制御装置90と、それ以外の装置の制御装置95を別
体にした場合を示してあるが、制御装置を合体して総合
した制御装置を構築することもできる。

制御装置90は、中央処理装置900を備え、中央処理装
置に連結する操作盤902,テイーチングパネル904によつ
て、制御対象の装置の作動に関する情報が入力される。

搬送装置20は、ガイドレール200上を移動する搬送ロ
ボツト220を作動するサーボ軸Ｂと、アーム230の上下動
を作動するサーボ軸Ａの２軸を有するが、これらのサー
ボ906は中央処理装置900からの指令により制御される。
走行台車60とフオーク70からなるパレツトチエンジヤ
は、走行台車60の移動と、フオーク70の上下動を操作す
るサーボ908を備え、中央処理装置900の指令により制御
される。

ハンド，ジヨー，ツールを収容するストツカ40の位置
等はユニツト910を介して制御される。

本自動加工装置は、ストツカ40に加えて図示しないチ
エーンストツカ等を付加することにより、ツールやジヨ
ーの収容量を拡大することができる。チエーンマガジン
を装備した場合には、ユニツト912を介して制御する。

ストツカ40と一体に連結された機外計測装置50は、加
工が完了したワークの寸法を計測するが、計測装置50の
作動や、計測結果等の情報は、ユニツト914を介して制
御される。

各々のパレツト80は、記憶素子を備えるが、この記憶
素子に対する情報の読出し、書込みは、リード，ライト
ヘツドコントローラ916と、これに連結されるリード，
ライトヘツド917により実行される。

同様に、各ツールの記憶素子、各ジヨーの記憶素子、
各ハンドの記憶素子の情報の読出し、書込みは、リー
ド，ライトヘツドコントローラ918と、これに連結され
るリード，ライトヘツド919により実行される。

自動加工装置を用いて自動運転を開始する前に、オペ
レータが行なう段取り作業を説明する。

まず、段取りステーシヨンにおいて、各パレツト80に
素材ワーク150を収容し、可搬型のリード，ライトヘツ
ドを用いて各パレツト80の記憶素子にデータを書込む。
書込むデータは、固定データとして、パレツト番号、加
工年月日等があり、可変データとして、ワーク番号、ワ
ーク間隔、ワーク基準位置、パレツト上の個数、パレツ
トに植設したピン810の高さ寸法等がある。

以上の段取りが完了したパレツト80は、最大10段程度
に積層されて自動加工装置のローデイングステーシヨン
820へ搬送される。

次に、オペレータは、ストツカ40に複数のハンド240,
260,280、ツール160、ジヨー170をセツテイングする。
この際に、可搬型のリード，ライトヘツドを用いて各記
憶素子にデータを書込む。このストツカ40に収容される
機器のデータは、システムチエツクの際にリード，ライ
トヘツドで読みとられ、制御装置90へ送られる。

複合加工旋盤10の制御装置95にもNCデータ等を準備す
る。

第９図は、本自動加工装置の作動を示すフローチヤー
トである。

ステツプ1000でスタートした自動運転は、ステツプ11
00でパレツト80にとりつけた記憶素子のデータの読取り
を行なう。ローデイングステーシヨン820に載置された
パレツト80に対して、パレツト80チエンジヤのフオーク
装置70は、最上部から降下して積層されたパレツト80の
各記憶素子のデータを読取る。

第10図は、パレツト80の記憶素子に記入するデータ項
目を例示する。

この読取りが完了すると、パレツト番号を基準とした
加工スケジユールのデータ表が作成できる。加工順序と
しては、最上段に積まれたパレツトが最初となり、順次
下段のパレツトが続く。

ステツプ1200では、自動加工システムのチエツクを行
なう。パレツト番号を基準とした加工スケジユールに基
き、NCデータ、ツール、ジヨー、ハンド等のデータと、
ストツカ及び複合加工旋盤内にセツトされているものと
を照合し、システムに異常がないかをチエツクする。異
常を発見したときには、ステツプ1210でオペレータに警
告を発する。

ステツプ1300へ進み、準備状況をチエツクする。

加工すべきワークに対応する準備が完了していない場
合には、ステツプ1310へ進む。

ステツプ1310では、ストツカ40に設けた連結ピン450
を作動して走行台車60とストツカ40を連結する。これに
よりストツカ40は走行台車60とともに駆動され、必要な
位置まで移動できる状態となる。

ステツプ1320では、ハンド交換プログラムが実行され
る。ストツカ40内に収容された３種類のハンドのうち
で、例えばツールハンド240が搬送ロボツト220のアーム
230に装着される。

ステツプ1330では、ツール交換プログラムが実行され
る。ツールハンド240は、ストツカ40の第１のフランジ4
12に収容されたツール160を第１の刃物台120のタレツト
122へ装着し、第２のフランジ422のツール160を第２の
刃物台140のタレツト142へ装着する。

ステツプ1340では、ジヨー交換プログラムが実行され
る。ジヨーハンド260がアーム230に装着され、ジヨーハ
ンドはストツカ40の第１の側壁410に収容されたジヨー1
70を第１の主軸110のチヤツク112へ装着し、第２の側壁
420に収容されたジヨー170を第２の主軸130のチヤツク1
32へ装着する。

ステツプ1350では、加工プログラムや交換されたツー
ル、ジヨーに関するデータを複合加工旋盤の制御装置95
へ転送する。転送するデータは、ツールフアイルデー
タ、爪寸法データ等のツールの記憶素子、ジヨーの記憶
素子内のデータのマツプ等がある。その後に、ストツカ
40を原位置に復帰する。原位置では、機外計測装置50が
所定の位置に位置決めされる。走行台車60とストツカ40
の係合を解く。アーム230にワークハンド280が装着され
る。

以上で準備プログラムは完了し、ステツプ1400へ進
む。

ステツプ1400では、走行台車60とフオーク70が共同し
て最上段のパレツト80を所定の位置に保持する。

ステツプ1500では、複合加工旋盤10の機内に装備した
刃先位置検出装置（図示せず）によつて各ツール160の
刃先位置を計測し、ワークの寸法を間接的に計測する。

ステツプ1600では、ステツプ1500における刃先位置の
検出結果に基いて刃先の破損等によるツール交換の必要
性を判断する。ツール交換が必要と判断されると、ステ
ツプ1610へ進み、搬送ロボツト220のアーム230に装置さ
れていたワークハンドをツールハンドに交換する。ステ
ツプ1620でツール交換プログラムを実行し、ステツプ16
30でワークハンドに再度交換してステツプ1700へ進む。

ステツプ1700では、搬送ロボツト220が、ワークハン
ド280によつてワーク150を把持し、複合加工旋盤10の第
１の主軸110のチヤツク112へ供給する。通常は、ワーク
150に対する第１の加工工程は、第１の主軸110で実行さ
れ、第２の加工工程は、第２の主軸130で実行される
が、順序を逆にすることも可能である。

ステツプ1800では、複合加工旋盤10によつて所定の加
工プログラムを実行する。加工が完了したワーク150
は、ステツプ1900で搬送ロボツト220によりとり出さ
れ、機外計測装置50へ送られる。

ステツプ2000では、機外計測装置50によるワーク150
の寸法の直接計測が実行され、誤差の大きさに応じて、
ステツプ2010でNCデータを補正する。

ステツプ2100では、ツール寿命をチエツクする。各ツ
ール160は、予め所定の使用回数、使用時間を寿命とし
て設定してある。そこで、この設定値に照してツールの
寿命をチエツクし、寿命に達した場合にはステツプ2110
へ進み、ツールハンドに交換した上で、ツール交換プロ
グラムが実行される。

ステツプ2120では、複合加工旋盤10の制御装置95のNC
から制御装置90へツールデータの転送を行ない、ステツ
プ2130では、リード，ライトヘツド919を介して使用済
みのツールの記憶素子へツールデータの書込みを行な
う。したがつて、使用中のツールのデータは、NC内のツ
ールフアイルにのみ記録され、ツールの記憶素子のデー
タは更新されない。

ステツプ2200では、パレツト80上に段取りされていた
ワーク個数の全ての加工が完了したか否かを判断する。
完了していた場合には、ステツプ1500へ戻り、ワークを
搬入して以上のステツプをくり返す。

パレツト１枚分のワークの加工が完了すると、ステツ
プ2300へ進み、走行台車60とフオーク70は、支持してい
るパレツトをアンローデイングステーシヨン825へ降ろ
す。

このときに、パレツト用のリード，ライトヘツド917
は、パレツト80の記憶素子に各ワークの加工データを書
込む。具体的には、ステツプ2000で実行した機外計測の
測定データにより中央処理装置900は加工結果の良否を
判定し、リード，ライトヘツド917が各ワークに対する
良否のデータをパレツトの記憶素子に書込む。

以上のフローを全パレツトに対してくり返し、ステツ
プ2400で全パレツトの加工が終了したことを確認し、ス
テツプ2500で自動運転を終了する。

第9A図は制御フローの他の実施例を示す。

ステツプ2600で自動運転をスタートし、ステツプ2610
でパレツト80がローデイングステーシヨン820に搬入さ
れたことを確認する。

ステツプ2620でパレツト80の記憶素子815の読取りを
行なう。この読取りによりワークの加工に必要な全ての
情報が自動加工装置の制御装置90へ送られる。ステツプ
2630で制御装置90は現在自動加工装置に準備されている
ツール、ジヨーをチエツクし、不足分があるか否かを判
断する。

不足分がある場合には、ステツプ2640へ進み、不足分
のツール、ジヨーのデータをオペレータに表示する。

オペレータはこの表示に従つて、ストツカ40にツールジ
ヨーを段取りする。

ステツプ2650で段取りの完了を確認すると、ステツプ
2660へ進み、ストツカ40の連結ピン450を突出して走行
台車60に連結する。

ステツプ2670でストツカ40を移動し、段取りされたツー
ル、ジヨーの記憶素子を読取る。

ステツプ2680でストツカ40のピン450を走行台車60か
ら外して、ステツプ2620へ戻る。

ツール、ジヨーの不足分がないときは、ステツプ2700へ
進み、加工スケジユールとシステム運転データが作成さ
れる。加工スケジユールは、搬入されたパレツトのロツ
トに対する加工スケジユールを示し、システム運転デー
タは累積の生産実績を示す。

その後、第９図で説明したフローのステツプ1200へ接
続されて、自動加工が実行される。

なお、上述した自動加工装置１においては、正面から
みて、複合加工旋盤10の左側にストツカ装置30を配設し
た例を示したが、第11図に示すように、ストツカ装置30
Aを、右側に配設することもできる。したがつて、自動
加工装置１の設置スペースに応じて自由に配設すること
が可能である。

以下、第12図乃至第22図を用いて本考案の実施例を詳
細に説明する。

第12図はツールハンドの正面図、第13図は側面図、第
14図は一部を断面にして示す正面図、第15図はツールハ
ンドの一部を断面にして示す側面図、第16図は第15図の
Ｈ−Ｈ矢視図である。

全体を符号240で示すツールハンドは、ケーシング241
と、ケーシング241に回動自在に支持された軸242の両端
にとりつけたグリツパヘツド243,245を備える。

第１のグリツパヘツド243は、１対のグリツパ243A,24
3Bを備え、第２のグリツパヘツド245も１対のグリツパ2
45A,245Bを備える。２つのグリツパ243A,243Bの中心位
置は距離Ｌだけ互いにオフセツトされる。グリツパ245
A,245Bも同様である。

グリツパヘツド243,245の回動機構は次のとおりであ
る。

ケーシング241の上面部241Aは、搬送ロボツトのアー
ム230の下端面に接合し、装着される。アーム230内に装
備された回転軸232は、ベベルギア機構250に連結され、
ギア251を駆動する。ギア251に噛合するギア252は、ケ
ーシング241に回動自在に支持された軸と一体であり、
ギア252は円板253に結合される。円板253は、その外周
部に４個のローラ253Aを有する。４個のローラ253Aは互
いに90°の間隔で配設される。

ケーシング241に回動自在に支えられて両端部にグリ
ツパヘツド243,245をとりつけた軸242は、円板254を有
し、円板254には４本の放射状の溝254Aが90°の間隔で
形成される。そして、円板253のローラ253Aは円板254の
溝254Aに係合する。

したがつて、円板253と円板254はゼネバ機構を構成
し、90°毎の割り出しができる。

円板254の周縁部には、４個の溝254Bを設ける。ケー
シング241にはアクチユエータ259をとりつけ、アクチユ
エータ259によりカム259Cを直線的に駆動する。このカ
ム259Cを円板254の溝254Bに係合して、確実なインデツ
クスをはかる。

円板253とギア252との間に４本の突起をもつカム253B
をとりつける。ケーシング側にはリミツトスイツチ257
A,257Bを配設して、カム253Bがリミツトスイツチ257A,2
57Bを作動させたときに駆動モータの回転を停止し、グ
リツパを所定の姿勢に割り出す。グリツパをとりつけた
軸242にも、カム242Aを設ける。必要に応じて異なるプ
ロフアイルをもつカム242Aを２列配設する。カム242Aと
共同するリミツトスイツチ258A,258Bを配設し、オン、
オフのパターンを４個用意することにより、90°毎の軸
242の回転位置を検出することができる。したがつて、
グリツパ243,245の90°毎の４つの姿勢を検知すること
ができる。

グリツパ243,245は開閉自在のフインガーを有し、ツ
ール160のネツク部を把持する。

第13図に示すように、一方のグリツパヘツド243の第
１のグリツパ243Aを例えばLH、第２のグリツパ243Bを例
えばUHと称し、プレートを添付する。

グリツパヘツドの回転方向は、向かつて右まわり（時
計回り）をCW,左まわり（反時計回り）をCCWと称する。
他方のグリツパヘツド245も同様である。

以上のように、２個のグリツパヘツド243、245にそれ
ぞれ２個ずつの合計４個のグリツパ243A,243B,245A,245
Bが装備される。４個のグリツパは同一の構造を有す
る。

第17図は、第１のグリツパヘツド243のグリツパ243A,
243Bの４つの姿勢F1,F2,F3,F4と、作業の関係を示す。

第17図（Ａ）はツールハンド240がストツカ40内に収
容されているときの初期の姿勢である第１の姿勢F1を示
す。この状態でツールハンド240は、搬送ロボツトのア
ーム230に装着される。

第17図（Ｂ）はグリツパヘツド243がCW方向に回転し
た第２の姿勢F2を示す。この姿勢でツールハンドのグリ
ツパ243Aはストツカ40に収容されたツールを把持する。

ツールを把持してアームが上昇した後にCCWに90°回
転し、第17図（Ｃ）に示す第１の姿勢F1に戻る。

この姿勢のままで、ツールハンドは刃物台のタレツト
に対向する位置まで移動する。タレツトは第17図（Ｃ）
で図の左側にある。タレツトと共同して、グリツパ243B
はタレツトのツールを引き抜く。

タレツトと干渉しない場所で、CWに180°回転させ
て、第17図（Ｄ）に示す第３の姿勢F3をとる。タレツト
と共同してグリツパ243Aが持つツールをタレツトに挿入
する。

CWに90°回転させて、第17図（Ｅ）に示す第４の姿勢
をとり、ツールハンドをストツカ40上に戻してグリツパ
243Bのツールをストツカ40へ戻す。

以上の工程をくり返して必要な自動工具交換を達成す
る。

自動工具交換が完了した後は、第１の姿勢F1に戻し、
ツールハンド240をストツカ40に戻す。

第18図は、自動工具交換時におけるツールハンドと刃
物台の関係を示す平面図、第19図は第18図のＪ−Ｊ矢視
図、第20図は作動の説明図である。

これらの図面により、第１のタレツト122に対する自
動工具交換を説明する。

ツールハンド240を装備した搬送ロボツト220は、第18
図において上方に配設されたストツカからツール160を
供給され、ガイドレール200上を軸Ｂに沿つて移動し、
位置P₁₁に達する。

位置P₁₁に静止した搬送ロボツト220は、アーム230を
軸Ａに沿つて降下させ、ツールハンド240を位置P₂₁に位
置決めする。この状態から搬送ロボツト220を軸Ｂに沿
つて移動し、ツールハンド240を位置P₃₁に移動する。こ
の位置P₃₁においては、ツールハンド240の第１のグリツ
パヘツド243の第２のグリツパ243Bが、前進位置にある
第１のタレツト122に装着されていたツール160に当接
し、このツール160を把持する。第１のタレツト122を軸
X₁に沿つて後退させて、ツール160をタレツト122から引
き抜く。第17図でも説明したが、このときのツールハン
ド240のグリツパヘツド243は、第１の姿勢F1をとる。

次にグリツパヘツド243をCWに180°回転して第３の姿
勢F3とする。この運動の際に、第１のグリツパ243Aと第
２のグリツパヘツド243Bは距離Ｌだけオフセツトしてあ
るので、周辺の機器に干渉する危険性は少ない。

第１のタレツト122を軸X₁に沿つて前進させて、第１
のグリツパ243Aが把持していたストツカから供給された
新ツール160をタレツト122の穴に挿入する。

ツール160のシヤンク160Sとタレツト122の穴との公差
は小さい。したがつて、ツールをタレツトに対して着脱
する際には、ツールシヤンクの軸心とタレツトの穴の軸
心が整合している場合においてでも、ある程度のスラス
ト力を必要とする。特に、ツールシヤンクをタレツトの
穴に挿入する際には、ある程度のスラスト力を加えて装
着を確実にする必要がある。

第21図及び第22図は、本考案の第１の実施例に係るグ
リツパの詳細を示すもので、グリツパは、ケーシング24
7にピン248Aを介して回動自在にとりつけた１対のフイ
ンガ248を有する。フインガ248はスプリング247Dによ
り、先端部が常に開くように付勢され、先端部の内側に
は凹部を有するブツシユを設けたグリツパ部248Sがとり
つけられる。ブツシユの開口部にはテーパを形成する。

ケーシング247の中央部にはピン249が摺動自在に挿入
され、ピン249はスプリング249Aにより常時外方へ向け
て付勢される。

ピン249はテーパー部249Tを有し、テーパー部249Tは
１対のレバー247Aに当接する。レバー247はピン249の摺
動軸に直交する方向に摺動自在である。ピン249は、常
時スプリング249Aにより外方へ押し出されているので、
テーパー部249Tはレバー247Aを外方へ押し出す。レバー
247Aは、フインガ248の後部を押し拡げて、フインガ248
の先端のグリツパ部248Sをスプリング247Dに抗して常時
閉じる方向へ付勢する。

ツールハンド240のケーシング241内には、アクチユエ
ータ246が配設され、アクチユエータ246のピストン246A
は、グリツパのピン249に対向する。したがつて、アク
チユエータ246の付勢により、ピストン246Aがグリツパ
のピン249を押圧すると、ピン249はスプリング249Aに抗
して押し込まれ、スプリング247Dの作用によつてフイン
ガ248の先端部は開かれる。

ツール160のホルダ側には１対のテーパ状の突起160B
が設けられ、この突起160Bをフインガ248のグリツパ部2
48Sがつかむことで、ツール160のグリツプを達成する。

この際に、ツール160には更に１個のテーパ状の突起1
60Tが設けられ、グリツパのケーシング247に形成したテ
ーパ状の受け部247Eに係合してツール160のまわり止め
を構成する。

ツール160に設ける第１及び第２の突起160Bは、ツー
ルシヤンクの軸線に直交する面内にあつて、ツールシヤ
ンクの軸線に直交する線上の対称位置に配設される。

第３の突起160Tは、２つの突起160Bを結ぶ線に直交
し、シヤンクの中心を通る線上に配設される。

本考案の自動加工装置に使用するツールは、以上のよ
うに、ツールシヤンクの軸線に直交する面内の３点にテ
ーパ状の突起を備える。そして、搬送ロボツトに装着す
るツールハンドのグリツパは、ツールに設けた３個の突
起に係合するグリツパ部を備えてツールを把持する。

グリツパに設ける受け部は、テーパ状の凹部を有し、
ツール側のテーパ状の突起に確実に係合する。

第22図及び第23図は本考案の他の実施例を示す。

本実施例装置においても、グリツパのケーシング247
にピン248Aを介して回動自在にとりつけ１対のフインガ
248を有し、フインガ248の先端内側には、テーパ状の凹
部を有するブツシユからなるグリツパ部248Sが設けられ
る。このグリツパ部248Sがツール160側の２個のテーパ
状の突起160Bにテーパ係合することは、前述の実施例と
同様である。フインガ248は、スプリング247Dにより先
端部が開く方向に常時付勢される。

ケーシング247の中央部の穴に摺動自在に挿入される
ピン249は、穴を覆うキヤツプ部材247Cとの間に配設さ
れるスプリング249Aにより常時外方へ向けて付勢され
る。ピン249のテーパ部249Tがレバー247Aを作動して、
フインガ248を開閉することは、前述の実施例と同様で
ある。

キヤツプ部材247Cには第３のグリツパ部であるブツシ
ユ247Fが摺動自在に挿入され、ピン249との間に配設さ
れるスプリング247Gによつて常時外方へ向けて付勢され
る。

ツールハンド240のグリツパは、システム内に導入さ
れる多くのツールを把持する機会がある。各ツールは、
それぞれ３個の係合用の突起160B,160Tを備えるが、１
対の突起160Bを結ぶ線から第３の突起160Tまでの距離L₁
は、ツール毎にある許容範囲内で寸法差が生ずる場合が
ある。

本実施例装置によれば、第３の突起160Tに係合するブ
ツシユ247Fはスプリング247Gにより軸方向に押圧される
ので、距離L₁の寸法差を吸収して、３点で確実にツール
を把持することができる。

そして、ツール側に設ける突起と、グリツパ側に設け
る凹部とをテーパ形状に形成するので、より確実な係合
が達成される。

なお、ツールホルダの取付面には、例えば第18図の符
号160Hで示す位置決めピンを設けるが、本考案のツール
にあつては、取付面が大きく、位置決めピン160Hをツー
ルシヤンク160Sの中心から充分に離れた位置に配設する
ことができ、位置決め精度も向上する。

さらに、フインガ248に切欠部248Bを形成することに
より、一部の断面積を小とする。この構成によりフイン
ガに過大な応力が作用したときには、切欠部248Bが折れ
てフエイルセーフを達成する。

〔考案の効果〕本考案の工具交換装置は、システム内に多数のツール
を準備しておき、複合加工旋盤のタレツト式の刃物台に
対してツールを自動交換することによつて多種類のワー
クを長時間にわたつて無人化加工をすることができる。

タレツト式の刃物台にツールを自動交換するには、ツ
ールホルダの構造を自動交換に適したものに変更する必
要があるが、本考案に使用するツールは広い取付面を有
し、３個の係合用突起を設けたものである。広い取付面
を確保するので、位置決めピンを合理的に配設すること
ができる。

また、ガイドレール上を自走する搬送ロボツトの軸移
動を利用してツールを把持できるので、複雑なハンドの
制御を回避できる。

ツールを取扱うツールハンドは、搬送ロボツトのアー
ムに装着されるが、ツールハンドに備えるグリツパは、
ツールの３個の突起に係合し、確実な把持を達成する。
特に、突起にテーパを付し、グリツパ部との間でテーパ
係合させることにより確実な３点支持を得ることができ
る。

さらに、ツールの第３の突起に係合するグリツパのブ
ツシユをスプリングで支持することにより、ツールの突
起の寸法差を吸収できるので、ツールホルダを容易に製
作することができる等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示すものである。第１図は自動加工装置の全体を示す斜視図、第２図は正面図、第３図は平面図、第４図は左側面図、第５図は複合加工旋盤の概要を示す説明図、第６図はストツカ装置の要部の断面図、第７図はストツカ装置の要部の側面図、第８図は制御装置の概要を示すブロツク図、第９図及び第9A図は制御のフロー図、第10図はパレツトの記憶素子に記入する項目を示す説明
図、第11図は自動加工装置の他の配置例を示す正面図、第12図はツールハンドの正面図、第13図は側面図、第14図は一部を断面にして示す正面図、第15図はツールハンドの一部を断面にして示す側面図、第16図は第15図のＨ−Ｈ矢視図、第17図はグリツパの作動を示す説明図、第18図は工具交換の作動を示す説明図、第19図は第18図のＪ−Ｊ矢視図、第20図は搬送ロボツトの作動を示す説明図、第21図及び第22図はグリツパの実施例を示す詳細図、第23図及び第24図はグリツパの他の実施例を示す詳細図
である。１……自動加工装置、10……複合加工旋盤 20……搬送装置、30……ストツカ装置 40……ストツカ、50……機外計測装置 60……走行台車、70……フオーク装置 80……パレツト 90,95……制御装置 96……ブリツジ回路、97……制御回路 110……第１の主軸台 120……第１の刃物台、122……タレツト 130……第２の主軸台 140……第２の刃物台、142……タレツト 150……ワーク、160……ツール 160B,160T……突起 160S……シヤンク 240……ツールハンド 243A,243B……グリツパ 247……ケーシング、247E……受け部 247F……ブツシユ 247G……スプリング 248……フインガ 248S……グリツパ部、249……ピン 249A……スプリング

フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−68202（ＪＰ，Ａ) 実開昭49−113278（ＪＰ，Ｕ) 実開平２−74193（ＪＰ，Ｕ) 実開昭62−156491（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】複合加工旋盤と、複合加工旋盤に工具を搬
送する搬送装置と、全体の装置を制御する制御装置を備
えた自動加工装置の工具交換装置において、搬送装置は、複合加工旋盤と工具を収容するストツカ装
置との間に配設したガイドレールと、ガイドレール上を
自走する搬送ロボツトと、搬送ロボツトにとりつけた鉛
直方向に伸縮するアームと、アームの先端に交換自在に
装着されるハンドとを備え、ツールは、シヤンクの軸線に直交する面に配設された３
個の突起を備え、該ツールに設ける突起は、シヤンクの軸線に直交する線
上の対称位置に配設された第１及び第２の突起と、第１
及び第２の突起を結ぶ線に直交し、シヤンクの中心を通
る線上に配設された第３の突起からなり、ツールを取扱うツールハンドは、ツールの３個の突起に
係合するグリツパ部を有するグリツパを備え、グリッパは、ツールの第１及び第２の突起に係合する１
対のフィンガと、ツールの第３の突起に係合するピンと
を備え、ツールハンドに装備されたアクチュエータがピ
ンをツールの第３の突起に向けて押圧することによって
ピンのテーパ面の作用により１対のフィンガの先端が開
いてツールの第１及び第２の突起を把持する機構を備
え、前記ガイドレール上における搬送ロボツトの軸移動
を利用して刃物台とストツカとの間でツールを交換する
工具交換装置。
【請求項２】ツールに設ける突起は、先端が細くなるテ
ーパ形状を有し、グリツパに設けるグリツパ部は、ツー
ルの突起のテーパに係合するテーパ形状を備えてなる請
求項１記載の工具交換装置。