JP4895546B2 - Ａｔｃシャッターの制御システム - Google Patents

Description

本発明は、回転アームによって、加工作業室内側と外側との間の工具の交換において、外側からの工具の搬入、及び内側からの工具の搬出する段階に開放し、かつ当該搬入及び搬出が終了した段階に閉鎖する加工作業室のＡＴＣシャッター（automatic control shutter）に対する制御システムに関するものである。

加工作業室においては、工作物に対し、所定の工具を必要に応じて順次変更しながら工作作業を行うが、そのためには、必然的に加工作業室の内側と外側との間において工具の搬入及び搬出を伴う交換作業が行われている。

加工作業室においては、作業中に発生する切削油、更には切屑が周囲に飛散することを防止するために、上部及び側部をガードによって固めているが、回転アームによる工具の交換の場合には、必然的にＡＴＣシャッターが開いて、前記交換を実現し、交換終了後、再びＡＴＣシャッターを閉じることによって、前記切削油及び切屑の飛散を防止することを不可欠とする。

図４に示す従来技術の場合には、ＡＴＣシャッター１の開放が完了してから、回転アーム２は工具３を把持し、かつ交換位置に移動したうえで、１８０°の回転を伴う交換作業を行っていた。

即ち、回転アーム２の回転軸は、交換が終了した直後には、図４（ａ）に示すように、双方の工具３を把持せずに、ＡＴＣシャッター１によって閉鎖された加工作業室内に位置しているが、工具３の交換に際しては、図４（ｂ）に示すように、ＡＴＣシャッター１の開放が終了した段階にて両側の工具３を把持し、図４（ｃ）に示すように、回転軸方向に沿って交換に適切な位置に移動したうえで、図４（ｄ）に示すように、１８０°の回転運動を伴って工具３の交換を実現している。

しかしながら、ＡＴＣシャッター１の開放が完了するまで、回転アーム２が交換作業に移行しないことは、工具３のスピーディーかつ効率的な交換作業にとっては、多大なマイナス要因とならざるを得ない。

特開２００３−０８０４３０号公報。 特開２００４−０９８２１２号公報。

本発明は、ＡＴＣシャッターの開閉及び工具の交換に要する時間を短縮し、効率的な工具の交換を実現するような構成を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明の基本構成は、
（１）回転アームの工具を把持した状態による回転作動に伴い、加工作業室の内側と外側との間にて工具を交換するために加工作業室の入口にて開閉するＡＴＣシャッターの開閉システムにおいて、回転アームが工具を加工作業室内に搬入するための回転作動と、ＡＴＣシャッターの開放作動とが並行して進行し、かつＡＴＣシャッターの開放の開始に伴う開放開始信号、及び開放の終了に伴う開放終了信号を回転アームの駆動源に対し、それぞれ回転開始指令信号及び回転終了指令信号として伝達するＡＴＣシャッターの制御システム、
（２）ＡＴＣシャッターの開放の途中段階において、回転アームが両側の工具を把持し、かつ交換に必要な距離だけ回転軸方向に沿って移動し、ＡＴＣシャッターの開放が完了した状態にて、１８０°の回転を終了することによって、工具の交換を行うことを特徴とする前記（１）のＡＴＣシャッターの制御システム、
からなる。

本発明においては、回転アームの工具保持、及び交換に必要な移動とＡＴＣシャッターの開放とを並存して行うことによって、従来技術のような回転アームの工具の交換に必要な作動をＡＴＣシャッターの開放完了まで待つことによる無駄な時間を省き、前記工具の交換とＡＴＣシャッターの開放とを短時間にて実現することが可能となる。

図１は、本発明の前記（１）、（２）の実施形態を示す。

図１（ａ）は、ＡＴＣシャッター１は閉じた状態にあり、かつ回転アーム２は、工具３の交換を終了した後であって、工具３を把持する前の段階にあり、当該段階による状態は、図４（ａ）に示す状態と同一である。

図１（ｂ）は、ＡＴＣシャッター１が部分的に開放した段階にて、開放のスペースに対応して、回転アーム２の回転（通常、図１（ａ）の状態に対し、９０°回転した状態）によって、工具３を把持した状態を示す。

図１（ｃ）は、ＡＴＣシャッター１の更なる開放に従って、回転アーム２が工具３を交換する前段階として、回転軸方向に沿って移動した状態を示す。

図１（ｄ）は、ＡＴＣシャッター１の開放が完了した段階において、回転アーム２が、１８０°の回転を終了することに伴い、工具３の交換を実現する状態を示す。

図２は、側面視によってＡＴＣシャッター１の作動状況を表しており、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に対応して開放開始から開放終了に至るまでの各状態を示している。

通常、ＡＴＣシャッター１の開放には、約１秒を要し、他方回転アーム２の当初の回転によって工具３を両側に把持した後、回転軸方向に沿って移動し、更には１８０°の回転を伴う工具３の交換を行うには、約２．０秒を要することから、ＡＴＣシャッター１の開放が終了した後、回転アーム２の作動を開始する従来技術の場合には、ＡＴＣシャッター１の開放及び工具３の交換には、少なくとも合計３．０秒を要した。

これに対し、本発明の場合には、ＡＴＣシャッター１の開放開始と同時に回転アーム２の工具３の把持を伴う作動から交換に至るまでの作動が行われることから、１秒間にＡＴＣシャッター１の閉鎖及び回転アーム２による工具３の交換を実現することができ、従来技術に比し、０．５秒だけ時間を短縮することができる。

例えば、１８０秒の加工に工具３の交換を１０回行った場合には、合計５秒の時間を省略し、１７５秒にて１０回の工具３の交換を伴う加工を実現することが可能となる。

したがって、前記実例のような加工を１日フル稼働した場合には、従来技術においては、４８００回（６０×６０×２４×１０÷１８０＝４８００）であるのに対し、本発明の実施形態においては、１日当り４９３７．１回（６０×６０×２４×１０÷１７５≒４９３７.１）工具３の交換を行うことを可能とする。

即ち、前記のような数値の対比によっても、本発明によって、工具３の交換とＡＴＣシャッター１の開放とを効率化し得ることが判明する。

ＡＴＣシャッター１が中途段階にて開放を停止するというアクシデントが生じ、これによって回転アーム２がＡＴＣシャッター１に衝突することによる事故が生ずる場合がある。

このような事故による障害を未然に防止するためには、回転アーム２が所定回転角度に至ったにも拘らず、ＡＴＣシャッター１が当該回転角度以前に対応する開放位置に至っているか否かを検出し、当該開放位置に至ったことを知らせる信号が入力されない場合（前記検出信号がＯＦＦの場合）には、回転アーム２の駆動源に対する停止信号を伝達することを特徴とする実施形態を採用すると良い（尚、当該実施形態に関する具体的構成は、実施例において後述する。）。

前記駆動源に対する停止信号を発生する場合には、通常回転アーム２に対する制動（ブレーキ）信号を発生する場合が多い。

前記（１）の基本構成において、ＡＴＣシャッター１の開放並びに閉鎖、及び回転アーム２の工具３の搬出並びに搬送の全工程を効率的に行うためには、工具３の交換を終了してから、工具３を両側に把持していない静止状態に至るまでの回転アーム２の回転動作と、ＡＴＣシャッター１の閉鎖作動とが並行して進行することを特徴とする実施形態を採用すると良い。

以下、実施例に即して説明する。

実施例においては、図３に示すように、ＡＴＣシャッター１の移動方向に沿って、開放開始、及び開放終了にそれぞれ対応する位置にリミットスイッチ４を設けると共にＡＴＣシャッター１に、前記各リミットスイッチ４に対する接触端子５（ドッグ）を設け、各接触端子５と各リミットスイッチ４との接触に基づき、ＡＴＣシャッター１の開放開始信号及び開放終了信号を回転アーム２の駆動源にそれぞれ伝達することを特徴としている。

このようなリミットスイッチ４及び接触端子５を設けること自体は、従来技術においても採用されているが、本発明の実施例においては、前記のＡＴＣシャッター１の開放開始、及び開放終了を伝達する各信号に基づいて、回転アーム２の駆動源に対し、それぞれ回転開始指令信号及び回転終了指令信号を伝達することによる実施形態に立脚して、リミットスイッチ４及び接触端子５の接触に基づく各信号を、回転アーム２の駆動源に対する回転開始信号及び回転終了信号としている点において従来技術と明らかに相違している。

シャッター１の途中段階における開放の停止を原因とする回転アーム２とシャッター１との衝突による事故を防止するために、実施例においては、図３に示すように、ＡＴＣシャッター１の開放開始及び開放終了にそれぞれ対応する位置の中間の位置に、リミットスイッチ４を１個又は複数個設け、回転アーム２が所定の回転角度に至った段階にて、前記中間地点の位置におけるリミットスイッチ４と接触端子５との接触に基づく信号が入力されない場合に、回転アーム２の駆動源に対し、停止信号を伝達することを特徴とする構成を採用している。

このような構成によって、回転アーム２が所定の回転角度に至ったにも拘らず、当該回転角度に対応したＡＴＣシャッター１の開放位置以前の段階にて、リミットスイッチ４と接触端子５との接触に基づく信号が入力されている場合には、格別の指令信号を発せずに回転を持続することになるが、前記接触に基づく信号が入力されない場合には、ＡＴＣシャッター１が予定通りの開放を行っていないことを表すことから、コンピュータの指令によって、回転アーム２の駆動源に対する停止信号及び回転アーム２に対する制動信号を発生することによって、回転アーム２のＡＴＣシャッター１に対する衝突を未然に防止することができる。

リミットスイッチ４に対する接触端子５の接触によって、信号を発生することに代えて、例えば、光電変換装置と光ビームの照射によって、同じように、ＡＴＣシャッター１の開放開始信号及び開放終了信号を発生する構成、具体的には、ＡＴＣシャッター１の移動方向に沿って、開放開始、及び開放終了にそれぞれ対応する位置にそれぞれ光電変換装置を設けると共に、各光電変換装置に対し、光ビームを照射し、ＡＴＣシャッター１の移動に伴い、各位置における光ビームの遮断によって各光電変換装置を介してＡＴＣシャッター１の開放開始信号及び開放終了信号を回転アーム２駆動源にそれぞれ伝達することを特徴とする実施例（図示せず）もまた、採用可能である。

このような光電変換装置及び光ビームを採用した実施例においても、前記のようなアクシデント及び衝突による弊害を防ぐために、ＡＴＣシャッター１の開放開始及び開放終了にそれぞれ対応する位置の中間位置に、１個又は複数個の光電変換装置を設け、かつ当該光電変換装置に対し、光ビームを照射したうえで、回転アーム２の所定の回転角度に至った段階にて、前記中間地点の位置における光の遮断に基づく信号が入力されない場合に、回転アーム２の駆動源に対し、停止信号を伝達することを特徴とする構成（図示せず）もまた、当然採用可能である。

本発明は、加工作業室の内外における工具の交換を伴う工作機械による製造プロセスの分野において利用することが可能である。

前記（２）の基本構成に基づくＡＴＣシャッター及び回転アームの作動状態を示しており、（ａ）は、開放開始及び回転開始以前の段階を示しており、（ｂ）、（ｃ）は、開放及び回転の中途段階を示しており、（ｄ）は、開放を終了し、かつ工具の交換を行うための回転の最終段階を示す模式図である。 ＡＴＣシャッターの開放開始から開放終了に至るまでの状態を示す側面図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に対応している。 リミットスイッチ及び接触端子を設けた実施例による構成を示す側面図である。 従来技術によるＡＴＣシャッターの作動と回転アームの作動状態を示す模式図であって、（ａ）は、ＡＴＣシャッターの開放開始以前の閉じた状態を示しており、（ｂ）、（ｃ）は、ＡＴＣシャッターの開放が終了した段階にて、回転アームの回転開始及び回転軸方向に沿った移動が行われている状態を示しており、（ｄ）は、回転アームの１８０°の回転によって工具の交換が行われている状態を示している。

符号の説明

１ ＡＴＣシャッター
11，12 ＡＴＣシャッターを構成するドア
２ 回転アーム
21 工具交換装置
３ 工具
４ リミットスイッチ
５ 接触端子

Claims (8)

1. 回転アームの工具を把持した状態による回転作動に伴い、加工作業室の内側と外側との間にて工具を交換するために加工作業室の入口にて開閉するＡＴＣシャッターの開閉システムにおいて、回転アームが工具を加工作業室内に搬入するための回転作動と、ＡＴＣシャッターの開放作動とが並行して進行し、かつＡＴＣシャッターの開放の開始に伴う開放開始信号、及び開放の終了に伴う開放終了信号を回転アームの駆動源に対し、それぞれ回転開始指令信号及び回転終了指令信号として伝達するＡＴＣシャッターの制御システム。
2. ＡＴＣシャッターの開放の途中段階において、回転アームが両側の工具を把持し、かつ交換に必要な距離だけ回転軸方向に沿って移動し、ＡＴＣシャッターの開放が完了した状態にて、１８０°の回転を終了することによって、工具の交換を行うことを特徴とする請求項１記載のＡＴＣシャッターの制御システム。
3. 回転アームが所定回転角度に至ったにも拘らず、ＡＴＣシャッターが当該回転角度以前に対応する開放位置に至っているか否かを検出し、当該開放位置に至ったことを知らせる信号が入力されない場合には、回転アームの駆動源に対する停止信号を伝達することを特徴とする請求項１、２の何れか一項に記載のＡＴＣシャッターの制御システム。
4. ＡＴＣシャッターの移動方向に沿って、開放開始、及び開放終了にそれぞれ対応する位置にリミットスイッチを設けると共にＡＴＣシャッターに、前記各リミットスイッチに対する接触端子を設け、各接触端子と各リミットスイッチとの接触に基づき、ＡＴＣシャッターの開放開始信号及び開放終了信号を回転アームの駆動源にそれぞれ伝達することを特徴とする請求項１、２の何れか一項に記載のＡＴＣシャッターの制御システム。
5. ＡＴＣシャッターの開放開始及び開放終了にそれぞれ対応する位置の中間の位置に、リミットスイッチを１個又は複数個設け、回転アームが所定の回転角度に至った段階にて、前記中間地点の位置におけるリミットスイッチと接触端子との接触に基づく信号が入力されない場合に、回転アームの駆動源に対し、停止信号を伝達することを特徴とする請求項３、４の何れか一項に記載のＡＴＣシャッターの制御システム。
6. ＡＴＣシャッターの移動方向に沿って、開放開始、及び開放終了にそれぞれ対応する位置にそれぞれ光電変換装置を設けると共に、各光電変換装置に対し、光ビームを照射し、ＡＴＣシャッターの移動に伴い、各位置における光ビームの遮断によって各光電変換装置を介してＡＴＣシャッターの開放開始信号及び開放終了信号を回転アーム駆動源にそれぞれ伝達することを特徴とする請求項１、２の何れか一項に記載のＡＴＣシャッター制御システム。
7. ＡＴＣシャッターの開放開始及び開放終了にそれぞれ対応する位置の中間位置に、１個又は複数個の光電変換装置を設け、かつ当該光電変換装置に対し、光ビームを照射したうえで、回転アームの所定の回転角度に至った段階にて、前記中間地点の位置における光の遮断に基づく信号が入力されない場合に、回転アームの駆動源に対し、停止信号を伝達することを特徴とする請求項３、６の何れか一項に記載のＡＴＣシャッターの制御システム。
8. 工具の交換を終了してから、工具を両側に把持していない静止状態に至るまでの回転アームの回転動作と、ＡＴＣシャッターの閉鎖作動とが並行して進行することを特徴とする請求項１記載のＡＴＣシャッター制御システム。

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