JP4403523B2 - 工具搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、工具を保持する工作機械側の工具保持具と工具マガジン側の工具保持具との間で、前記工具を搬送する工具搬送装置に関する。

切削加工技術においては、近年、工作機械及び工具の性能が向上し、加工の高速化及び重切削が進む一方、生産性を向上させるために、工具や加工品の交換を含む非切削時間の短縮が重要視されている。またこの非切削時間としては、工具交換の占める割合が大きい。

一般に、マシニングセンタ等の工作機械と、この工作機械に隣接するマトリックス式工具マガジン等の工具マガジンとの間には、前記非切削時間を短縮し生産性を向上するために、使用する工具を自動交換することが行われている。
この自動交換を行うための装置としては、工作機械の主軸に取り付ける工具を交換するための自動工具交換装置やこの自動工具交換装置と工具を収納する工具マガジンとの間で工具を受け渡し搬送するための工具搬送装置が設けられる。

自動工具交換装置や工具マガジンについては、各メーカーがある程度標準化しており市販品も多く、またこれら装置の作動の高速化については日々向上が図られているが、一方、これら自動工具交換装置と工具マガジンとの間に配置され、工具を受け渡し搬送するための工具搬送装置に関しては、これら両隣の各装置との取り合い関係が機器により異なることから、設置の状態に合わせオーダーメイドによって製作されることが多い。

工具搬送装置としては、例えば特許文献１に開示されるものが知られている。この工具搬送装置は、工作機械側に設けられる自動工具交換装置の工具保持用のポット（工具保持具）と、工具マガジン側のポットとの間で工具の搬送を行うようになっている。ここで言う搬送とは、工具の把持、ポットからの引き抜き、ポット間の移送、ポットへの挿着、工具の解放、の動作を総じて示している。この工具搬送装置は、工具をポットから引き抜き、或いは挿着し、また移送するために把持するグリッパと、該グリッパの横軸を支持する本体部と、を有している。

また、工作機械側ポットの軸線と工具マガジン側ポットの軸線とは、互いの軸線が同一水平面上に直交するようにして配置されており、この工具搬送装置はこれらポット間の工具の搬送に際し、その横軸を本体部ごと２７０°回動させ、さらに工具を把持するグリッパを該グリッパの横軸の軸線周りに１８０°回動させるようになっている。

このようにして横軸の２７０°回動及びグリッパの１８０°回動を行う以外にも、この工具搬送装置はさらに横軸をその軸線方向に伸縮させるようになっており、これら回動及び伸縮を互いにラップさせるようにして複合的に行っている。
特許第３９０７２９８号公報

ところで、このような工具搬送装置には、その両隣に設置される周辺装置との間で工具の搬送を柔軟に行うための機能が充分に確保され（汎用性）、またこれら周辺装置間の限られたスペースに設置可能（省スペース）であるとともに、工具の搬送を高速に行うことができる（生産性）ことが要求される。
しかしながら、特許文献１に記載される工具搬送装置では、その横軸を２７０°回動させる中心となる縦軸の配置される位置が、工作機械側ポットの軸線と工具マガジン側ポットの軸線とが平面視直交する部分から比較的離間されるようにして設定されてこれら軸線間に挟まれたスペースに配置されている。そのため、実質的にこれらポット同士の軸線間の相対角度はわずか９０°とされているにも関わらず、横軸を２７０°回動させなければ工具の搬送を行うことができず、従って、搬送に際し毎回１８０°分の無駄な回動が行なわれている。

また、この工具搬送装置では、前述のようにして横軸を２７０°回動させるので、そのグリッパの把持する工具の向きを１８０°回動させて反転させる必要性が生じている。よって、この１８０°回動についても無駄が生じている。また、これら無駄な動作により、工具の搬送のサイクルタイムが増大するという問題がある。

また、このようにして横軸を本体部ごと２７０°にも亘って大きく回動させるために、その分装置の強度を過剰に確保したり構造を複雑にしたりして設備費用やランニングコストを増大させてしまうという問題もある。
また、前述のようにして回動及び伸縮を複合的に行わせるために、この工具搬送装置に用いられる工具保持用のポットは、その保持部分が工具の移送軌跡を逃がすための特殊形状とされており、構造が複雑になる。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、工具の搬送のサイクルタイムを短縮し生産性を向上することができる工具搬送装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。すなわち本発明は、工具を保持する工作機械側の工具保持具と工具マガジン側の工具保持具との間で、前記工具を搬送する工具搬送装置であって、前記工具を把持する把持部を一端側に回動可能に支持していると共に第２係合部を有する把持部回動軸と、該把持部回動軸の他端側近傍に配設されていて前記工具を搬送するための回動中心となっていると共に第１係合部を有する装置回動軸と、前記装置回動軸の前記第１係合部に常時係合して前記工作機械側の工具保持具と前記工具マガジン側の工具保持具との間を回動する第１回転体と、該第１回転体と一体に回動すると共に前記第２係合部に常時係合して前記把持部回動軸を連動して回動させて前記把持部で把持された工具を前記工作機械側の工具保持具に対応する位置と前記工具マガジン側の工具保持具に対応する位置とのいずれかに移動させる第２回転体と、前記第１回転体と前記第２回転体とをその中心軸線周りに一体に回転させる駆動部と、
前記第１回転体又は第２回転体の端面に設けたカム部に第１カムフォロアを摺動可能に支持させると共にその一端部に設けた支軸を支点として揺動可能な他端部に設けた第２カムフォロアを前記把持部回動軸の係合体に係合させて、前記カム部の回転に連動して前記把持部回動軸を伸縮させる進退アームとを備え、
前記駆動部によって前記第１回転体及び前記第２回転体を一定方向に回転させることで、前記装置回動軸を中心に前記把持部回動軸を連動して回動させ、前記把持部回動軸が前記工作機械側の工具保持具又は前記工具マガジン側の工具保持具に前記工具を搬送すると共に、
前記第２回転体の回転に連動して前記第２係合部を介して把持部回動軸を回転させることで前記把持部を回転させて前記工作機械側の工具保持具又は前記工具マガジン側の工具保持具に位置させ、前記カム部の回転に連動して前記進退アームを介して前記把持部回動軸を進退させることで前記把持部で把持する工具をいずれかの前記工具保持具に着脱するようにしたことを特徴とする。

本発明における工具搬送装置によれば、工作機械側の工具保持具と工具マガジン側の工具保持具との間で工具を搬送するにあたり、把持部回動軸は装置回動軸の軸線を中心として回動されるようになっている。装置回動軸は、把持部回動軸の延在する長手方向の他端側近傍に備えられており、該把持部回動軸の一端側に設けられる把持部は、該把持部回動軸の前記回動に伴って該装置回動軸周りに回動させられる。また、このような構成によれば、この装置回動軸の配置される位置は、工作機械側の工具保持具と工具マガジン側の工具保持具との互いの軸線同士が平面視交差する位置近傍又は該位置に重なるようにして設定することができる。

従って、この工具搬送装置は、工作機械側の工具保持具と工具マガジン側の工具保持具との互いの軸線同士が平面視交差するようにして形成する角度範囲分だけ把持部回動軸を装置回動軸周りに回動させれば、工具をこれら工具保持具間で移送することができる。すなわち、従来の工具搬送装置のように、移送のために無駄な回動を行わせる必要はなく、装置を省スペースに設置でき、また搬送のためのサイクルタイムが短縮されるので、生産性が向上される。また、装置を大きく回動させるための複雑な機構や強度を持たせるための過剰な設備は不要であり、設備費用が低減されるとともに運転のためのランニングコストが低減される。

また、把持部回動軸の前記回動の動作は、第１回転体が、駆動部によりその軸線周りに一定方向に回転させられるとともに装置回動軸の第１係合部との常時係合によって該装置回動軸の軸線周りに回動させられ、第１回転体と一体とされる第２回転体が該第１回転体とともに回動し、この第２回転体が第２係合部を介して把持部回動軸を連動して回動させることにより、行われるようになっている。すなわち、把持部回動軸の前記回動のための動作は駆動部の一定方向の回転のみによって行われているので、その動作が安定して精度よく確実に行われるとともに、使用者の特別な操作や熟練を必要としない。

また、把持部が把持部回動軸の軸線周りに回動することによって工具を把持するようになっているので、例えば従来のように、工具の外周のＶ字溝に対し把持部を前後動させて把持・解放させ、この把持・解放のためにわざわざ工作機械側の工具保持具と工具マガジン側の工具保持具との互いの軸線を同一水平面上となるように配置させる必要性がない。すなわち、これら工具保持具の互いの高さ位置を異ならせて設定してもよく、また把持部が工具を把持するための角度位置は夫々の工具保持具ごとに設定可能であるので、把持部の回動する範囲をより少なくすることもでき、搬送のサイクルタイムをさらに短縮できる。このようにして、これら工具保持具間の搬送の自由度が飛躍的に増大する。

しかも、工作機械側の工具保持具又は工具マガジン側の工具保持具から工具を引き抜いたり、或いは挿着したりする動作を、把持部を支持する把持部回動軸をその軸線方向に伸縮させることにより行うようになっている。即ち、カム部が第１回転体又は第２回転体の少なくともいずれか一方に形成されており、また把持部回動軸には例えば略円筒状でその周方向全周に亘り溝を形成してなる係合体が設けられており、またこれらカム部と係合体とに夫々係合し、把持部回動軸をその軸線方向に伸縮させるための進退アームが備えられている。

また第１回転体及び第２回転体は、例えば夫々略円柱状に形成されており、カム部は、前記いずれか一方の回転体の端面に略楕円ループ状若しくは略菱形ループ状に形成されている。また進退アームは、例えばカム部に係合させる第１カムフォロア及び係合体に係合させる第２カムフォロアを有しており、該進退アームの基端部は装置本体等に軸支され、先端部は把持部回動軸の係合体に係合される。

そして、前記いずれか一方の回転体がその軸線周りに回転されると、進退アームは基端部を中心に揺動される。すなわち、基端部を軸支された状態でカム部に係合する第１カムフォロアが該カム部を転動しながら移動することによって、先端部の第２カムフォロアがその係合する係合体とともに把持部回動軸をその軸線方向に往復移動させるようになっている。このようにして把持部回動軸を往復移動させることにより、工具が工具保持具に着脱可能とされている。

これによれば、例えば工具の引き抜き・挿着のために把持部回動軸を装置回動軸の軸線周りに回動させるようにして複合的な動作を行わせる必要はなく、従って、これら工具保持具はその工具を保持する部分の形状を該工具の移送軌跡を逃がすための特殊形状とする必要がない。よって、工具保持具の構造が複雑にならず、隣接される各装置との汎用性が確保される。

また本発明の工具搬送装置において、前記把持部回動軸は、前記第２回転体に常時係合され前記第２回転体の回転に連動して自転する第２係合部を備え、前記把持部回動軸の回動に連動して前記把持部を前記工作機械側の工具保持具又は前記工具マガジン側の工具保持具に対応する位置に移動させることとした。

本発明によれば、第１回転体及び第２回転体は、例えば互いの中心軸線が同軸をなし、該中心軸線周りに一体に回転するようになっている。またこれら第１回転体及び第２回転体は、例えば夫々略円柱状に形成されているとともにその外周面に第１係合部及び第２係合部の夫々のローラーを係合するための螺旋状若しくは波状の溝を有している。

ここで、装置回動軸と、該装置回動軸に備えられる第１係合部とは、該装置回動軸の軸線周りに相対回転しないように構成され、また、把持部回動軸と、該把持部回動軸に備えられる第２係合部とも、該把持部回動軸の軸線周りに相対回転しないように構成されている。

このような構成において、第１回転体及び第２回転体に駆動部から回転が入力されると、同一軸線周りに回転されるこれら第１回転体及び第２回転体の夫々の外周面に形成される溝内を、該溝に夫々常時係合される第１係合部及び第２係合部の夫々のローラーが転動する。

そして、第１係合部は、第１回転体の溝形状に沿うようにしてそのローラーを転動させるとともに、これら装置回動軸と第１回転体とは、該装置回動軸の軸線周りに相対回動される。ここで装置回動軸は、その延在する方向の両端部分を例えば装置外部のフレーム等に固定されており、前記相対回動によって、該第１係合部に係合する第１回転体が該装置回動軸の軸線周りに回動されることになる。

また、第２係合部は、第２回転体の溝形状に沿うようにしてそのローラーを転動させるとともに、これら把持部回動軸と第２回転体とは、該把持部回動軸の軸線周りに相対回動される。ここで把持部回動軸は、その軸線周りに回動可能に軸支されており、前記相対回動によって回動させられるとともに、その支持する把持部を該軸線周りに回動させる。

すなわち、この工具搬送装置は、同一回転軸線を有する第１回転体及び第２回転体に一定方向の回転を入力するだけで、把持部回動軸を装置回動軸の軸線周りに回動させ、かつ、把持部を該把持部回動軸の軸線周りに回動させることができるようになっている。従って、装置を操作するにあたり使用者の熟練を必要とせず、搬送が自動的に簡便に行なわれるとともに、これらの動作を構成する第１回転体及び第１係合部、第２回転体及び第２係合部の各設定を適宜行うことによって、種々様々な動作タイミングや回動範囲を設定することが可能である。よって隣接する周辺装置との汎用性が飛躍的に向上する。

本発明に係る工具搬送装置によれば、工作機械側の工具保持具と工具マガジン側の工具保持具との間の工具の搬送が無駄な回動なく動作が簡便かつ効率的に行なわれるとともに、その搬送のサイクルタイムが短縮され、生産性が向上される。また、これにより装置を比較的単純な構造で製作できるので、設備費用及びランニングコストが低減される。また、工作機械側の工具保持具と工具マガジン側の工具保持具との相対的な位置関係が限定されないので、装置の設置の自由度が増し、周辺装置との汎用性が向上される。

以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る工具搬送装置の設置を示す説明図、図２は本発明の一実施形態に係る工具搬送装置を示す斜視図、図３及び図４は本発明の一実施形態に係る工具搬送装置の各カム軸角度における装置の状態を示す斜視図、図５は本発明の一実施形態に係る工具搬送装置の搬送手順を説明するタイムチャートと、装置回動カム及びシャフト回動カムの各溝形状とを説明する図、図６は本発明の一実施形態に係る工具搬送装置の各カム軸角度における伸縮部の状態を説明する図である。

図１に示すように、本実施形態の工具搬送装置１０は、工作機械２０側の自動工具交換装置３０と工具マガジン４０との間に配設され、自動工具交換装置３０のポット（工具保持具）３１と工具マガジン４０のポット４１との間で工具Ｔを自動的に搬送するためのものである。またここで言う搬送とは、工具の把持、ポットからの引き抜き、ポット間の移送、ポットへの挿着、工具の解放、の動作を総じて示すものである。

また自動工具交換装置３０は、ポット３１と工作機械２０の主軸２１との間で工具Ｔを着脱させ交換するためのものである。
また、本実施形態では、工作機械２０側の自動工具交換装置３０のポット３１の軸線Ｃ３１と、工具マガジン４０側のポット４１の軸線Ｃ４１とが平面視で直交するように、また、異なる水平面上に配置されるようにして設置されている。

図２に示すように、本実施形態の工具搬送装置１０は、略多段円柱状に形成され鉛直方向に延びる縦軸（装置回動軸）１と、この縦軸１の軸線Ｃ１に直交するようにして水平方向に延びる横軸（把持部回動軸）２と、この横軸２の軸線Ｃ２に平面視直交するようにして水平方向に軸線Ｃ３を延ばす装置回動カム（第１回転体）３及びシャフト回動カム（第２回転体）４とを備えている。

これら装置回動カム３及びシャフト回動カム４は、夫々略円柱状に形成されるとともに、互いの中心軸線が同軸の軸線Ｃ３をなすようにして、該軸線Ｃ３方向に並べられて配置されており、丸棒状の入力軸５によって互いの軸中心部分を貫通するようにして一体に形成されている。また、これら装置回動カム３及びシャフト回動カム４は筐体状の本体部６に収容されており、この入力軸５は本体部６にその延在する両端部分を軸支されるとともに、これら装置回動カム３及びシャフト回動カム４を軸線Ｃ３周りに回転可能としている。

また本体部６には、入力軸５を軸線Ｃ３周りに回転させるための、減速機を備えたモータ（駆動部）（不図示）が設けられており、このモータによって入力軸５に回転が入力され、装置回動カム３及びシャフト回動カム４が一定方向に回転させられるようになっている。

また、縦軸１は、横軸２の軸線Ｃ２方向の他端側（図２における左側）に配置されるとともにその細径部分を本体部６に軸支されており、この本体部６と軸線Ｃ１を中心として相対回動可能とされている。また縦軸１は、その延在する方向の両端部分を装置外部のフレーム等に固定されている。

また、縦軸１は、その細径部分の延在する略中央部分に略円筒状の装置回動カムフォロア（第１係合部）８を備えている。この装置回動カムフォロア８は、縦軸１に固定されており、その外周部分に周方向等間隔となるように、かつ、夫々が回転可能な、４つのローラー８ａを備えている。

一方、装置回動カム３の外周面には、螺旋状若しくは波状の溝３ａが形成されており、この溝３ａを周方向に展開して模式的に表すと、図５の「本体部指向角」に示す３ａの形状のようになっている。また、この溝３ａには、装置回動カムフォロア８のローラー８ａが常時１つ若しくは２つ係合されるようにして配置されている。そして、これら装置回動カム３と装置回動カムフォロア８とにより装置回動部１１が形成されている。

また、横軸２は、略多段円柱状に形成される横軸本体（把持部回動軸本体）２ａと、この横軸本体２ａに対し軸線Ｃ２方向に相対移動可能とされている略円筒状のシャフト回動カムフォロア（第２係合部）９とを備えている。横軸本体２ａは、その延在する方向の略中央部分から他端側に向けて延びる細径部分の外周面に、軸線Ｃ２に沿って延びる複数のスプライン溝２ｂを有している。

また、シャフト回動カムフォロア９の内周面には、これらスプライン溝２ｂに対向するようにして軸線Ｃ２方向に延びる複数の突条（不図示）が形成されている。そしてこれらスプライン溝２ｂと突条とが互いに係合されるようにしてスプライン機構が形成されており、横軸本体２ａとシャフト回動カムフォロア９とを軸線Ｃ２方向に相対移動可能とし、かつ、軸線Ｃ２周りには相対回動不可としている。

またシャフト回動カムフォロア９は本体部６に対して軸線Ｃ２方向に相対移動不可とされており、すなわちこれら横軸本体２ａとシャフト回動カムフォロア９との軸線Ｃ２方向の相対移動により、横軸本体２ａは本体部６に対し軸線Ｃ２方向に相対移動されるとともに、横軸２が図２に示すＡ方向に収縮したり、Ｂ方向に伸長したりして伸縮可能とされている。

またこの横軸２は、本体部６の上方側に配置され、本体部６によって軸線Ｃ２周りに回動可能に軸支されている。また横軸２は、その一端側（図２における右側）の端部を本体部６から外方へ向け突出させており、その先端には平板状のグリッパ（把持部）７が配設されている。

グリッパ７は、工具Ｔを把持するための先端の把持部分７ａを横軸２の軸線Ｃ２に直交する方向に延ばすようにして形成されており、この把持部分７ａはその把持する工具Ｔの形状に合わせ略半円弧状に切り欠かれた形状とされている。またグリッパ７は、把持部分７ａにより工具Ｔの外周のＶ字溝を把持可能なようになっており、把持の際には、工具Ｔの軸線ＣＴと横軸２の軸線Ｃ２とが互いに平行に配置されるようになっている。

また、工具Ｔは予め工作機械２０側の自動工具交換装置３０のポット３１或いは工具マガジン４０側のポット４１によってそのシャンク部ＴＳを保持されており、後述するグリッパ７の作用により、これらポット３１，４１からそのシャンク部ＴＳを引き抜いて離脱させられたり、或いは逆に挿着させられたりするようになっている。

また、シャフト回動カムフォロア９は、その外周部分に周方向等間隔となるように、かつ、夫々が回転可能な、４つのローラー９ａを備えている。
また、シャフト回動カム４の外周面には、螺旋状若しくは波状の溝４ａが形成されており、この溝４ａを周方向に展開して模式的に表すと、図５の「グリッパ指向角」に示す４ａの形状のようになっている。また、この溝４ａには、シャフト回動カムフォロア９のローラー９ａが常時１つ若しくは２つ係合されるようにして配置されている。そして、これらシャフト回動カム４とシャフト回動カムフォロア９とによりシャフト回動部１２が形成されている。

また、横軸２には、横軸本体２ａの軸径よりも大径の係合体１９がシャフト回動カムフォロア９の一端側に分離して設けられ、該横軸本体２ａに固定されている。また係合体１９の外周面には、周方向全周に亘って溝が形成されている。
また、シャフト回動カム４の装置回動カム３側と反対側の端面には、略楕円ループ状若しくは略菱形ループ状に形成される溝状のカム部１３が設けられている。そして、このカム部１３に対向配置されるようにして、平板状で略ヘの字状の進退アーム１４がその一端部を本体部６に支軸１４ｃで軸支されている。

この進退アーム１４は、そのシャフト回動カム４に対面する側の面に、回転可能な第１カムフォロア１４ａ及び第２カムフォロア１４ｂを備えている。第１カムフォロア１４ａは、進退アーム１４の屈曲部に配置され、シャフト回動カム４のカム部１３の溝内に回転可能に挿入されて、この溝に係合している。また第２カムフォロア１４ｂは、進退アーム１４の他端部に配置され、横軸２の係合体１９の溝内に回転可能に挿入されて、この溝に係合している。そして、これらカム部１３、係合体１９及び進退アーム１４を備えた伸縮部１５が形成されている。

そして、シャフト回動カム４が回転すると、進退アーム１４は、第１カムフォロア１４ａがカム部１３に沿って揺動し、第２カムフォロア１４ｂが支軸１４ｃを支点として図２のＡ，Ｂ方向に往復動し、横軸２を往復動させる。

また、図３（Ａ）において、工具Ｔが工具マガジン４０側のポット４１に保持されている状態で、工具搬送装置１０は、その横軸２の軸線Ｃ２を該工具Ｔの軸線ＣＴに平行かつ平面視で互いの位置を重ねるようにして配置しており、この図の状態における装置回動カム３及びシャフト回動カム４の角度位置を、説明の便宜上「カム軸（入力軸）角度０°」と呼ぶ。

またカム軸角度０°において、本体部６はその横軸２の軸線Ｃ２を工具Ｔを保持する工具マガジン４０側のポット４１の軸線Ｃ４１と平行かつ平面視で互いの位置を重ねるようにして配置しており、この本体部６の配置される位置の状態を、説明の便宜上「本体部指向角０°」と呼び、工具Ｔを移送するために本体部６を回動させる方向をそのプラス方向とする。
さらに、横軸２の軸線Ｃ２から上方の鉛直方向を「グリッパ指向角０°」と呼び、図３（Ａ）においてグリッパ７の先端が向く斜め上方の向きをこのグリッパ指向角のプラス方向とする。

また図５は、このように設定した「カム軸（入力軸）角度」における「本体部指向角」、「グリッパ指向角」及び「横軸の伸縮状態」の相互関係を示すタイムチャート図であり、図中折れ線グラフで示す３ａは、「本体部指向角」を決めるための装置回動カム３の溝３ａを周方向に展開して模式的に表すものである。また折れ線グラフ４ａは、「グリッパ指向角」を決めるためのシャフト回動カム４の溝４ａを、同じく周方向に展開して模式的に表すものである。
さらに、「横軸の伸縮状態」として図中に示す折れ線グラフは、各「カム軸角度」における横軸２の軸線Ｃ２のＡ，Ｂ方向の収縮・伸長の状態を表している。
また各「カム軸角度」における伸縮部１５の状態を、図６として示す。

次に、このように構成される工具搬送装置１０の動作について説明する。
まず、図３（Ａ）のカム軸角度０°では、本体部指向角０°、グリッパ指向角３０°、横軸の伸縮状態＝収縮（Ａ方向）の終端、とされている。この状態は、工具Ｔを把持するための準備状態とされている。この状態において、進退アーム１４の先端に配置され、シャフト回動カムフォロア９の係合体１９に係合される第２カムフォロア１４ｂは、横軸２を軸線Ｃ２のＡ方向の終端位置に配置させている。

この状態から、入力軸５にモータからの回転を入力し、装置回動カム３及びシャフト回動カム４を軸線Ｃ３周りに回転させていくと、図３（Ｂ）に示すように、カム軸角度１５°において、回転されるシャフト回動カム４の溝４ａがその軸線Ｃ３方向の位置を変位させるに伴って、該溝４ａに係合するシャフト回動カムフォロア９が軸線Ｃ２周りに回動し、その先端のグリッパ７を回動させる。これにより、グリッパ指向角が３０°から０°へと変位され、グリッパ７の把持部分７ａが工具Ｔの外周のＶ字溝を把持する。またこの時、本体部指向角は変位しておらず、伸縮部１５は図６（Ｂ）のように、進退アーム１４の先端の第２カムフォロア１４ｂを軸線Ｃ２方向に変位させてはいない。

次いで、図３（Ｃ）のカム軸角度６０°では、本体指向角及びグリッパ指向角については共に０°とされカム軸角度１５°から変位していないが、横軸の伸縮状態については、横軸２が伸長方向（Ｂ方向）の終端に向け伸長される途中の状態にある。すなわち図３（Ｃ）に示すように、横軸２は、係合体１９が進退アーム１４の先端の第２カムフォロア１４ｂによって軸線Ｃ２のＢ方向へ押し出されるのにともなって、伸長されていく途中の状態とされている。

さらに、図６（Ｃ）に示すように、カム軸角度７５°では、進退アーム１４の先端の第２カムフォロア１４ｂはＢ方向の移動の終端位置に配置されており、その係合する係合体１９と共に横軸２を伸長の終端位置まで伸ばした状態としている。そして工具Ｔは、そのシャンク部ＴＳを工具マガジン４０側のポット４１から離脱させ引き抜かれた状態となっている。
カム軸角度６０°から７５°の間においては、図５に示すように本体部指向角の変位と横軸の伸縮状態の変位とがラップするようにして複合的に行われている。

次いで、図４（Ａ）のカム軸角度１２０°では、本体部指向角９０°、グリッパ指向角９０°、横軸の伸縮状態＝収縮（Ａ方向）途中とされている。図５に示すように、カム軸角度が６０°から１２０°に回転するにつれて、本体部指向角は０°から９０°へ変位させられる。すなわち、回転される装置回動カム３の溝３ａが軸線Ｃ３方向の位置を変位されるのに伴い、該溝３ａに係合する装置回動カムフォロア８がこの装置回動カム３と軸線Ｃ１周りに相対回動するのだが、ここで装置回動カムフォロア８は縦軸１に一体とされているため、相手の装置回動カム３を本体部６とともに回動させる。

これにより、本体指向角が０°から９０°へと変位され、本体部６は、その横軸２の軸線Ｃ２を、工作機械２０側の自動工具交換装置３０のポット３１の軸線Ｃ３１と平行かつ同一水平面上に配置する。また、このようにして本体指向角が変位されるとともに、グリッパ指向角は０°から９０°へと変位させられており、これらの動作がラップするようにして複合的に行われている。そして、この図４（Ａ）の状態で、工具Ｔの軸線ＣＴは、自動工具交換装置３０のポット３１の軸線Ｃ３１に同軸とされて配置されている。この本体指向角の変位によって、工具Ｔのポット３１，４１間の移送が行われている。

次いで、図４（Ｂ）のカム軸角度１６５°では、本体指向角及びグリッパ指向角については共に９０°とされており、カム軸角度１２０°から変位していないが、横軸の伸縮状態については、横軸２がＡ方向の終端位置に配置された状態にある。すなわち図６（Ｅ）に示すように、横軸２は、係合体１９が進退アーム１４の第２カムフォロア１４ｂにより軸線Ｃ２方向のＡ方向へ引き込まれるのにともなって、収縮方向の終端位置に配置されるようになっている。
このようにして、工具Ｔは、そのシャンク部ＴＳを自動工具交換装置３０のポット３１に挿着させられた状態となる。

次いで、図４（Ｃ）のカム軸角度１８０°では、本体指向角及び横軸の伸縮状態はカム軸角度１６５°から変位していないが、グリッパ指向角については、９０°から１２０°へと変位させられている。工具Ｔは、すでに自動工具交換装置３０のポット３１に挿着された状態であり、このグリッパ指向角の変位により、グリッパ７はその把持部分７ａを工具ＴのＶ字溝から離反させ、該工具Ｔを解放する。
このようにして、工具Ｔは工具マガジン４０側のポット４１から工作機械２０側の自動工具交換装置３０のポット３１へと自動的に搬送されるようになっている。

また、さらにカム軸角度が１８０°から３６０°へと回転していくと、前述の動作が逆の手順で行われるようになっている。そして、自動工具交換装置３０のポット３１に保持される工具Ｔは、グリッパ７に把持され、次いでポット３１から引き抜かれ、さらにポット３１，４１間を移送され、工具マガジン４０側のポット４１に挿着された後、グリッパ７から解放される。すなわち、入力軸５を一定方向に回転させるのみで、横軸２の軸線Ｃ１周りの回動、軸線Ｃ２周りの回動及び伸縮からなる工具Ｔの搬送動作が連続して自動的に行われるようになっている。

以上説明したように、本実施形態の工具搬送装置１０によれば、工作機械２０側の自動工具交換装置３０のポット３１と工具マガジン４０側のポット４１との間で工具Ｔを搬送するにあたり、横軸２はその他端側に備えられる縦軸１を中心として、軸線Ｃ１周りに回動するようになっている。横軸２の一端側に設けられるグリッパ７は、横軸２の前記回動に伴って縦軸１を中心に回動させられる。この構成によれば、前記回動の中心となる縦軸１の配置される位置は、自動工具交換装置３０のポット３１と工具マガジン４０側のポット４１との互いの軸線Ｃ３１，Ｃ４１同士が平面視交差する位置の近傍に設定することができる。

従って、この工具搬送装置１０は、自動工具交換装置３０のポット３１と工具マガジン４０側のポット４１との互いの軸線Ｃ３１，Ｃ４１同士が平面視で交差される角度範囲の９０°分だけ横軸２を軸線Ｃ１周りに回動させれば工具Ｔをポット間で移送させることができるようになっている。すなわち、従来の工具搬送装置のように、ポットの軸同士の相対角度範囲が９０°に設定されているにも関わらず、その移送のために横軸を２７０°回動させるようなことはなく、すなわち無駄な回動を必要としない。

また、グリッパ７が軸線Ｃ２周りに回動することによって、工具Ｔを把持するようになっているので、例えば従来のように、工具Ｔの側面方向からグリッパを前後動させ該工具Ｔを把持・解放させるにあたり、予め工作機械２０側の自動工具交換装置３０のポット３１と工具マガジン４０側のポット４１との互いの軸線Ｃ３１，Ｃ４１を同一水平面上に配置するような設定を必要としていない。

すなわち、本実施形態のように、互いのポット３１，４１の高さ位置を異ならせて設定しても、グリッパ７が工具Ｔを把持する際の角度位置（本実施形態のグリッパ指向角）を夫々に設定したり、グリッパ７が軸線Ｃ２から外方に延びる分の長さ寸法を種々設定したりして工具Ｔを把持・解放させることができるので、種々様々な設置条件に対応することが可能であり、搬送の自由度が飛躍的に増大する。

また、横軸２がグリッパ７を軸線Ｃ２周りに回動する角度範囲が１２０°に設定されており、その工具Ｔの搬送にあたって該工具Ｔを無駄に回動させることがなく、よって搬送のサイクルタイムが短縮される。さらに、この角度範囲の設定は変更可能であるので、グリッパ７の回動範囲をより少なくすることができ、これによれば、搬送のサイクルタイムをより短縮でき、さらなる生産性の向上が期待できる。

また、この工具搬送装置１０は、自動工具交換装置３０のポット３１や工具マガジン４０側のポット４１から工具Ｔを引き抜いたり、或いは挿着させたりするにあたり、グリッパ７を支持する横軸２をその軸線Ｃ２方向に伸縮させるのみでその動作を行っている。すなわち、工具Ｔの引き抜き・挿着のために、横軸２を縦軸１の軸線Ｃ１周りに回動させる動作を一切必要としておらず、従ってこれらポット３１，４１は、工具Ｔのシャンク部ＴＳを保持する部分の形状を該工具Ｔの移送軌跡を逃がすための特殊形状とする必要がない。よって、隣接される周辺装置との汎用性が充分に確保される。

また、この工具搬送装置１０は、装置回動カム３及びシャフト回動カム４の軸線Ｃ３に一定方向の回転を入力するだけで、横軸２を縦軸１の軸線Ｃ１周りに回動させ、その軸線Ｃ２周りに回動させ、かつ、軸線Ｃ２方向に伸縮させることができる。そして、これらの回動及び伸縮により、搬送の各動作が自動的に行なわれるようになっている。

従って、装置を操作するにあたり使用者の熟練を必要とせず、搬送が簡便に行なわれるとともに、これら装置回動部１１、シャフト回動部１２及び伸縮部１５の設定を適宜変更することによって、さらに種々様々な動作タイミングや回動及び伸縮の範囲を設定することが可能である。従って、隣接する周辺装置との汎用性が飛躍的に向上する。

また、回動及び伸縮の前記各動作が連続して行われているとともに、各動作の一部同士が互いにラップするようにして複合的な動作として行われているので、搬送のサイクルタイムがより短縮され、生産性が向上される。

尚、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、本実施形態では、工作機械２０側の自動工具交換装置３０のポット３１と、工具マガジン４０側のポット４１との互いの軸線Ｃ３１，Ｃ４１同士の平面視交差する角度を９０°として説明したが、これに限らず、この角度を８０°や１００°、或いはそれ以外の角度としても構わない。

また、本実施形態では、自動工具交換装置３０のポット３１と工具マガジン４０側のポット４１との間で搬送を行うものとして説明したが、この工具搬送装置１０は工作機械２０側と工具マガジン４０側との間に配置されて搬送を行うものであればよく、自動工具交換装置３０以外の周辺装置の間に設置されていても構わない。

また、シャフト回動カム４及びシャフト回動カムフォロア９からなるシャフト回動部１２と、装置回動カム３及び装置回動カムフォロア８からなる装置回動部１１とは、ローラとその溝との組合せ以外にも、ボールとそのＲ溝との組合せも考えられ、かつ、そのローラ又はボールの数は４個に限定されたものではない。

本発明の一実施形態に係る工具搬送装置の設置を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る工具搬送装置を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る工具搬送装置の各カム軸角度における装置の状態を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る工具搬送装置の各カム軸角度における装置の状態を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る工具搬送装置の搬送手順を説明するタイムチャートと、装置回動カム及びシャフト回動カムの各溝形状とを説明する図である。 本発明の一実施形態に係る工具搬送装置の各カム軸角度における伸縮部の状態を説明する図である。

符号の説明

１ 縦軸（装置回動軸）
２ 横軸（把持部回動軸）
２ａ 横軸本体（把持部回動軸本体）
３ 装置回動カム（第１回転体）
４ シャフト回動カム（第２回転体）
７ グリッパ（把持部）
８ 装置回動カムフォロア（第１係合部）
９ シャフト回動カムフォロア（第２係合部）
１０ 工具搬送装置
１４ 進退アーム
２０ 工作機械
３１，４１ ポット（工具保持具）
Ｃ１ 縦軸の軸線
Ｃ２ 横軸の軸線
Ｃ３ 装置回動カム及びシャフト回動カムの軸線（入力軸の軸線）
Ｔ 工具

Claims (1)

1. 工具を保持する工作機械側の工具保持具と工具マガジン側の工具保持具との間で、前記工具を搬送する工具搬送装置であって、
   前記工具を把持する把持部を一端側に回動可能に支持していると共に第２係合部を有する把持部回動軸と、
   該把持部回動軸の他端側近傍に配設されていて前記工具を搬送するための回動中心となっていると共に第１係合部を有する装置回動軸と、
   前記装置回動軸の前記第１係合部に常時係合して前記工作機械側の工具保持具と前記工具マガジン側の工具保持具との間を回動する第１回転体と、
   該第１回転体と一体に回動すると共に前記第２係合部に常時係合して前記把持部回動軸を連動して回動させて前記把持部で把持された工具を前記工作機械側の工具保持具に対応する位置と前記工具マガジン側の工具保持具に対応する位置とのいずれかに移動させる第２回転体と、
   前記第１回転体と前記第２回転体とをその中心軸線周りに一体に回転させる駆動部と、
   前記第１回転体又は第２回転体の端面に設けたカム部に第１カムフォロアを摺動可能に支持させると共にその一端部に設けた支軸を支点として揺動可能な他端部に設けた第２カムフォロアを前記把持部回動軸の係合体に係合させて、前記カム部の回転に連動して前記把持部回動軸を伸縮させる進退アームとを備え、
   前記駆動部によって前記第１回転体及び前記第２回転体を一定方向に回転させることで、前記装置回動軸を中心に前記把持部回動軸を連動して回動させ、前記把持部回動軸が前記工作機械側の工具保持具又は前記工具マガジン側の工具保持具に前記工具を搬送すると共に、
   前記第２回転体の回転に連動して前記第２係合部を介して把持部回動軸を回転させることで前記把持部を回転させて前記工作機械側の工具保持具又は前記工具マガジン側の工具保持具に位置させ、前記カム部の回転に連動して前記進退アームを介して前記把持部回動軸を進退させることで前記把持部で把持する工具をいずれかの前記工具保持具に着脱するようにしたことを特徴とする工具搬送装置。

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