JP6454307B2 - 工作機械の工具交換装置 - Google Patents

Description

本発明は、多数のツールを交換しつつワークに各種加工を実行する工作機械に係り、特に、工具交換装置に関するものである。

従来、タレットに回転可能に取り付けたツールヘッドに、複数個の同一工具を回転中心の周りに対称となる様に配置し、使用中の工具に摩耗寿命や折損が生じた場合は、ツールヘッドを回転させて対称位置に配置してあった予備の工具に交換する様にした旋盤の提案がある（特許文献１）。この特許文献１の旋盤によれば、工具に磨耗等が生じた場合の迅速な工具交換が可能となっている。

実開平５−１２０１２

しかし、特許文献１の技術では、磨耗した工具は旋盤の運転停止の期間を利用して新たなものに交換しなければならない。このため、予備の工具にも折損等が生じた場合には、運転停止を頻繁に行って、作業者が手作業によって工具交換をしなければならないという問題がある。

本発明は、加工のサイクルタイムにロスを生じさせることなく工具の交換を迅速に実行することができる工作機械の工具交換装置を提供することを目的としてなされたものである。

上記目的を達するためになされた本発明の工作機械の工具交換装置は、刃物を取り付けてワークの加工を行う主軸と、前記刃物を装着した工具収納ポットを複数保持可能なツールホルダと、前記ツールホルダに保持されている複数の工具収納ポットの中から加工に用いる刃物を取り出して前記主軸に取り付ける動作と、主軸に取り付けられていた刃物を取り外して元の工具収納ポットへと戻す動作とを実行可能なオートツールチェンジャとを備えた工作機械で、前記ツールホルダに工具収納ポットを介して保持されている刃物の内で寿命・損傷等によって取り換えが必要な刃物が発生したときに当該刃物を工具収納ポットごと取り換えるための工具交換装置であって、以下の構成を備えていることを特徴とする。
（１Ａ）前記ツールホルダが、回転装置によって垂直軸周りに回転される回転体と、前記回転中心に対して同心円上の位置となる様に前記回転体の外周に沿って配置された複数の吊り下げホルダとを備え、前記工具収納ポットを刃物を外側に向かせた状態で前記吊り下げホルダに対してスナップ係合させて脱着可能に保持する様に構成されていること。
（１Ｂ）前記ツールホルダに吊り下げる様にして保持された工具収納ポットの元側に位置する様に設置された工具収納ポット脱着装置を備えていること。
（１Ｃ）前記工具収納ポット脱着装置は、前記工具収納ポットの元側を上下方向から把持し得る上爪及び下爪を有する本体と、前記上爪及び下爪を前記工具収納ポットの元側所定位置へと係合させたクランプ状態と当該係合を解いたアンクランプ状態とを切り換えるクランプ／アンクランプ装置と、前記本体を上昇位置と下降位置との間で昇降させる昇降装置とを備えていること。
（１Ｄ）前記上昇位置は、前記上爪及び下爪をアンクランプ状態としているときは、前記ツールホルダに吊り下げる様にして保持されている工具収納ポットの元側が、前記上爪及び下爪の間を通過可能な位置となる様に設定されていること。
（１Ｅ）前記下降位置には、前記ツールホルダから取り外した工具収納ポットを保持する第１のポットホルダと、前記ツールホルダへと取り付けるべき新たな工具収納ポットを保持する第２のポットホルダとを備える搬送ベースと、該搬送ベースを前記工作機械の筐体内部の第１の位置から筐体外部の第２の位置まで移動可能にガイドするガイドレールと、該ガイドレールにガイドされた前記搬送ベースを位置制御しつつ移動させることのできる移動装置とを備えた工具収納ポット搬送装置が設置されていること。

本発明の工作機械の工具交換装置によれば、ツールホルダに保持されている工具収納ポットの内で刃物の寿命・損傷等によって取り換えが必要な刃物が発生したとき、以下の動作を実行することにより、工具収納ポットごと刃物の取り換えを実行することができる。

工具収納ポット搬送装置においては、移動装置を駆動して搬送ベースを筐体外部の第２の位置へと移動させ、第２のポットホルダへ新しい刃物が装着された工具収納ポットを保持させた上で、移動装置を駆動して搬送ベースを筐体内部の第１の位置へと移動させる。

ツールホルダにおいては、回転装置を駆動して、刃物の取り換えが必要となった工具収納ポットを、工具収納ポット脱着装置の上爪及び下爪の間に元側が位置する様に回転体を回転させ、刃物取り換えのための回転割り出しを実行する。

工具収納ポット脱着装置においては、回転割り出しが完了した状態においてクランプ／アンクランプ装置を駆動して取り換え対象となっている工具収納ポットの元側をクランプした後に昇降装置を駆動して、吊り下げホルダに対するスナップ係合を解きつつツールホルダを下降位置へと下降させ、搬送ベースの第１のポットホルダへと挿入する。そして、クランプ／アンクランプ装置を駆動し、第１のポットホルダへと挿入した工具収納ポットをアンクランプする。

こうして取り換え対象の工具収納ポットの搬送ベース側への受け渡しが完了したら、工具収納ポット搬送装置において、移動装置を駆動し、第２のポットホルダに保持された工具収納ポットの元側が工具収納ポット脱着装置の上爪及び下爪の間に入り込む位置へと搬送ベースを移動する。次に、工具収納ポット脱着装置において、クランプ／アンクランプ装置を駆動して新しい工具収納ポットの元側をクランプすると共に、昇降装置を駆動して本体を下降位置から上昇位置へと移動する。上昇位置には、取り換え対象となった工具収納ポットを保持していた空き状態の吊り下げホルダが位置しているから、本体にクランプされた新しい刃物の工具収納ポットがスナップ係合して嵌り込む。そこで、工具収納ポット脱着装置では、クランプ／アンクランプ装置を駆動して工具収納ポットをアンクランプする。これにより、工具収納ポットの取り換えが完了する。

以下、工具収納ポット搬送装置において、移動装置を駆動し、搬送ベースを第２の位置へと移動することにより、取り換えのために取り外された工具収納ポットを筐体外部へと持ち出すことができる。こうして持ち出された工具収納ポットは、刃物を付け換えるなどの作業を行う様に、搬送ベースから取り出せばよい。

ここで、本発明の工作機械の工具交換装置は、さらに、以下の構成をも備えるとよい。
（２Ａ）前記ガイドレールは、前記主軸と平行に伸びる様に設置され、前記工具収納ポット脱着装置は、前記ツールホルダの回転中心を通り、前記主軸に直交する直線上に位置する様に設置されていること。
（２Ｂ）前記移動装置は、前記第１の位置において、前記工具収納ポット脱着装置によって工具収納ポットを取り外される吊り下げホルダの真下に、前記第１のポットホルダを位置させた状態と前記第２のポットホルダを位置させた状態とを切り換える位置制御を実行し得る手段として構成されていること。

かかる構成をも備えた工作機械の工具交換装置によれば、搬送ベースをガイドするガイドレールが主軸と平行に伸び、工具収納ポット脱着装置が、ツールホルダの回転中心を通り、主軸に直交する直線上に位置する様に設置されているから、主軸によるワークの加工を実行している間に、これを邪魔することなく取り換え対象の工具収納ポットを工具収納ポット脱着装置によってクランプ可能な位置へと割り出すことができる。そして、工具収納ポット搬送装置においては、移動装置により、筐体内部の第１の位置において、工具収納ポット脱着装置によって工具収納ポットを取り外される吊り下げホルダの真下に、第１のポットホルダを位置させておくことにより、工具収納ポット脱着装置の昇降装置を駆動して下降位置へと本体を下降させることにより空であった第１のポットホルダへと取り換え対象の工具収納ポットを保持させることができる。その後、上述の様に、アンクランプによって搬送ベースを移動可能な状態とし、移動装置により、第２のポットホルダを、工具収納ポットを取り外した吊り下げホルダの真下に移動させることにより、新しい刃物が装着された工具収納ポットの元側を、上爪及び下爪の間に侵入させることができる。この後、当該工具収納ポットをクランプして上昇位置へと本体を上昇させれば、迅速に、工具収納ポットの交換を実行することができる。これにより、主軸によるワークの加工の邪魔をすることなく、工具収納ポットの取り換えを迅速に実行することができる。

これら本発明の工作機械の工具交換装置は、さらに、以下の構成をも備えるとよい。
（３）前記第１，第２のポットホルダには、工具収納ポットを上方から受け入れ可能な開放位置と、受け入れた工具収納ポットを上方から押さえて保持する押さえ位置とを取り得る上押さえ装置が備えられていること。

かかる構成をも備えることにより、第２の位置においては、第２のポットホルダの上押さえ装置を開放位置へと移動して新しい刃物の装着された工具収納ポットの保持させた後に当該第２のポットホルダの上押さえ装置を押さえ位置へと移動させ、第２のポットホルダに保持された工具収納ポットを位置ズレすることなく第１の位置へと搬送することができる。そして、第１の位置においては、第１のポットホルダの上押さえ装置を開放位置へと移動させておいて、工具収納ポット脱着装置による受け渡し動作をスムーズに実行させた後、上押さえ装置を押さえ位置へと移動させて第１のポットホルダに工具収納ポットをしっかりと保持し、取り外した工具収納ポットに落下や干渉といった問題を生じることなく第２のポットホルダに保持した工具収納ポットの元側を上爪及び下爪の間にスムーズに侵入させることができる。また、工具収納ポット脱着装置で新しい刃物の装着された工具収納ポットの元側をクランプする際にも、上押さえ装置による保持により、クランプ位置のズレ等が生じる問題を回避する。その後、第２のポットホルダの上押さえ装置を開放位置へと移動して昇降装置を駆動すれば、スムーズな抜き取りが可能となる。

この場合、さらに、以下の構成をも備えるとよい。
（４）前記主軸から取り外して前記ツールホルダに戻された工具収納ポットに装着された刃物の寿命・損傷等による取り換えが必要か否かを判定する取り換え判定手段と、該取り換え判定手段によって取り換えが必要と判定されたときに、前記ツールホルダ、前記工具収納ポット脱着装置、前記工具収納ポット搬送装置、及び多関節ロボットに対して、工具収納ポットの取り換え動作を、前記主軸によるワークの加工動作と並行して実行させるマシンコントローラを備え、該マシンコントローラは、前記主軸に対して刃物を脱着するタイミングにおいては、当該主軸への刃物の脱着を優先する主軸脱着優先手段を備えていること。

かかる構成をも備えた工作機械の工具交換装置によれば、所定のタイミングにおいて刃物の取り換えの要否を判定し、取り換えが必要と判定されたときは、主軸によるワークの加工に影響を与えることなく、工具収納ポットの取り換え動作をワークの加工と並行して実行することができる。そして、主軸脱着優先手段により、工具収納ポットの交換によって加工のサイクルタイムをロスすることを防止している。

これら本発明の工作機械の工具交換装置は、さらに、以下の構成をも備えるとよい。
（５Ａ）加工前のワーク及び加工済みのワークを載置するワーク載置テーブルと、取り換え用の工具収納ポット及び取り外した工具収納ポットを載置する工具載置テーブルと、前記ワーク載置テーブルから加工前のワークを取り出して前記工作機械のワーク加工エリア内にセットすると共に該ワーク加工エリアから前記加工済みのワークを取り出して前記ワーク載置テーブルに置く動作と、前記第２の位置へ移動された搬送ベースに対して、前記工具載置テーブルから新しい工具収納ポットを取り出して前記第１，第２のポットホルダのいずれかへと装着する動作と、前記第１，第２のポットホルダのいずれかから取り外された工具収納ポットを取り出して前記工具載置テーブルへと置く動作とを実行する多関節ロボットを備えていること。
（５Ｂ）前記工作機械を制御するマシンコントローラと、前記多関節ロボットを制御するロボットコントローラとの間で信号をやり取りすることにより、前記多関節ロボットによるワークハンドリング動作と工具収納ポットハンドリング動作とを実行する際に、前記工具収納ポットハンドリング動作に対して前記ワークハンドリング動作を優先させるためのワークハンドリング優先手段を、前記ロボットコントローラに備えさせたこと。

かかる構成をも備えた工作機械の工具交換装置によれば、ワークのハンドリングのために設置する多関節ロボットに、工具収納ポットの取り換えのための動作をも実行させることにより、作業者の手を煩わせることなく工具収納ポットの取り換えを実行することができる。これにより、工具収納ポットの取り換え作業の迅速化を図ることができ、主軸によるワークの加工に対する障害となることなく、並行して工具収納ポットの取り換えを実行することが可能となる。その一方、多関節ロボットが本来実行すべきワークハンドリング動作と工具収納ポットハンドリング動作とを重複して実行すべき指令がマシンコントローラからなされている場合には、ワークハンドリング動作優先手段を作動させてワークハンドリング動作を優先する。この結果、工作機械における加工のサイクルタイムに影響を与えることなく工具収納ポットハンドリング動作を実行することができる。

本発明によれば、加工のサイクルタイムにロスを生じさせることなく工具の交換を迅速に実行することができる。

実施例１の設備の平面図である。 実施例１の工作機械を示し、（Ａ）は背面側から見た斜視図、（Ｂ）は一部透視して示す正面側から見た斜視図である。 実施例１の工作機械を示し、（Ａ）は工具収納ポットと工具交換装置との位置関係を示す斜視図、（Ｂ）は工具交換装置の斜視図である。 実施例１の工作機械の工具交換装置を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は左側面図、（Ｃ）は平面図、（Ｄ）は正面図である。 実施例１の工作機械の工具交換装置が備える工具収納ポット脱着装置を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は一部断面で示す斜視図である。 実施例１の工作機械の工具交換装置が備える工具収納ポット脱着装置を示し、（Ａ）は上昇位置において工具収納ポットが侵入する状態の模式図、（Ｂ）は上昇位置において工具収納ポットをクランプする状態の模式図、（Ｃ）は下降位置において工具収納ポットを搬送ベースへと受け渡す状態の一部断面で示す射視図、（Ｄ）は下降位置において工具収納ポットをアンクランプする状態の模式図である。 実施例１の設備の制御系統を示すブロック図である。 実施例１において工作機械のメインコントローラが実行する制御処理のフローチャートである。 実施例１において工作機械においてメインコントローラが実行する工具交換処理のフローチャートである。 実施例１において工作機械においてロボットコントローラが実行する工具交換処理のフローチャートである。 実施例２の設備を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は制御系統を示すブロック図である。 実施例３の設備を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は制御系統を示すブロック図である。 実施例４の設備を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は制御系統を示すブロック図である。 実施例５の設備を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は制御系統を示すブロック図である。 実施例６の設備を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は制御系統を示すブロック図である。 実施例７の設備を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は制御系統を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態についていくつかの実施例で説明する。

実施例１は、図１〜図４に示す様に、工作機械１と、ワーク載置テーブル２と、工具載置テーブル３と、多関節ロボット４とを備えている。工作機械１は、各種刃物を装着した工具収納ポットＴＰ，ＴＰ，…を刃物を外側水平方向に向かせて外周部に吊り下げる様にして放射状に多数保持する回転割出式のツールホルダ１１を備えている。ツールホルダ１１は、回転装置によって垂直軸周りに回転される回転体１２と、回転中心に対して同心円上の位置となる様に回転体１２の外周に沿って配置された複数の吊り下げホルダ１３，１３，…とを備え、工具収納ポットＴＰ，ＴＰ，…を刃物を外側に向かせた状態で各吊り下げホルダ１３，１３，…に対してスナップ係合させて脱着可能に保持する様に構成されている。

ワークの加工に当たっては、加工に使用する刃物が装着されている工具収納ポットを正面に向ける様にツールホルダ１１を回転させる。そして、正面へと回転された工具収納ポットは、正面位置に設置された工具収納ポット脱着装置によってツールホルダ１１から取り外され、装着されている刃物がオートツールチェンジャ（ＡＴＣ）に受け渡され、ＡＴＣを駆動することによって主軸へと取り付けられる。

一方、多関節ロボット４は、ワーク載置テーブル２から加工対象となっているワークを取り出し、工作機械１のワーク加工エリアＡＲ０１内へとセットしておく。

そして、刃物を装着した主軸を回転駆動すると共に、ワーク加工エリアＡＲ０１内において、加工内容に沿って刃物とワークの相対位置を制御する。これにより、主軸に取り付けて回転駆動される刃物により、加工対象のワークに対する所定の加工が実行される。ワークに対して所定の加工を実行し終えたら、主軸を停止し、ＡＴＣを駆動して刃物を主軸から取り外して元の工具収納ポットへと戻す。工具収納ポット脱着装置は、ＡＴＣから刃物を受け取った工具収納ポットを上昇させてツールホルダ１１へと戻す。

こうして加工に使用された刃物については、使用回数累積値が更新される。各刃物には最大使用回数が設定されていて、更新された使用回数累積値が最大使用回数になったら、交換の対象となる。また、工具収納ポットホルダ１１に戻された際に、刃物の折損チェックも実行される。使用回数累積値が最大使用回数に至っていない場合であっても、折損チェックによって折損と判定された刃物は交換の対象となる。

本実施例においては、この様に交換の対象となった刃物を交換するための工具交換装置２０が備えられている。工具交換装置２０は、図１〜図３に示す様に、工具載置テーブル３が設置されている側（工作機械１の左側）に沿って伸びる様に設置されている。

工具交換装置２０は、図２，図３に示す様に、ツールホルダ１１から工具収納ポットの脱着を実行する昇降式の工具収納ポット脱着装置３０と、工具収納ポットを搬送する工具収納ポット搬送装置４０とを備えている。

工具収納ポット脱着装置３０は、図５に示す様に、正面から左側へ９０度回転された位置においてツールホルダ１１の内側に入り込んだ位置で昇降可能となる様に設置されている。工具収納ポット脱着装置３０は、図３〜図６に示す様に、工具収納ポットＴＰの元側に形成されたリング溝ＴＰａに嵌り込むことのできる上爪３１と下爪３２とを備えた本体３３を備えている。この本体３３は、昇降用シリンダ３４によって上昇位置Ｐ３と下降位置Ｐ４の間で昇降可能とされている。

また、上爪３１及び下爪３２は垂直板３５の前面に取り付けられている。この垂直板３５は、本体３０の左右の背面側（ツールホルダ１１の中心側。以下、同じ。）に設置された引き込みシリンダ３６のロッドを後退位置へと移動させたときに引き込み板３７に上部を引っ張られる様にして後方へ移動しようとする力が付与される。

さらに、本体３０の中心部の背面側には、上爪３１と下爪３２の間に位置する様に押圧シリンダ３８が備えられている。この押圧シリンダ３８のロッドを突出位置へと移動させると押圧パッド３９が突出し、工具収納ポットＴＰの中心穴に嵌り込み、工具収納ポットＴＰを外側へ向かって押圧する。

これら引き込みシリンダ３６と押圧シリンダ３８の作用により、上爪３１及び下爪３２が工具収納ポットＴＰのリング溝ＴＰａの元側に当接しつつ後方へ移動する力を付与すると共に、押圧パッド３９の縁が工具収納ポットＴＰの元側端面に当接して前方へ押圧する力を付与する状態となる。この結果、工具収納ポットＴＰは、リング溝ＴＰａの元側を、上爪３１及び下爪３２と押圧パッド３９とによって挟み付けられる様にしてしっかりと把持され、水平を保った状態で、工具収納ポット脱着装置３０にクランプされる。

工具収納ポット搬送装置４０は、図３，図４に示す様に、前後方向レール４１と、前後方向レール４１にガイドされた搬送ベース４２とを備えている。搬送ベース４２の左側にはオイルパン４３が、右側には２個のポットホルダ４４，４５が設置されている。これら２個のポットホルダ４４，４５は、工具収納ポットを刃物を外側にして左９０度の方向を向かせた状態で保持することができる様に設置されている。本実施例においては、手前側の第１のポットホルダ４４には、交換の際に取り外した工具収納ポットＴＰ１を保持し、奥側の第２のポットホルダ４５には、新たに取り付けるべき工具収納ポットＴＰ２を保持することとしている。各ポットホルダ４４，４５には、保持した工具収納ポットＴＰ１，ＴＰ２を押さえるための上押さえ装置４６，４７が備えられている。なお、オイルパン４３は、ポットホルダ４４，４５に保持された工具収納ポットから伸びる刃物の下方に位置し、刃物から落下する潤滑油や切り屑などを受けるためのものである。

搬送ベース４２にはサーボモータ４８が設置されており、図１，図３に示す様に、前後方向レール４１にガイドされた状態にて、ツールホルダ１１の左９０度の筐体内部の第１の位置Ｐ１と、工作機械１の正面から筐体の外へとはみ出した筐体外部の第２の位置Ｐ２との間を移動可能となっている。

工具交換に際しては、まず、搬送ベース４２を第２の位置Ｐ２へと移動する。そして、多関節ロボット４が、新たに取り付けるべき工具収納ポットＴＰ２を工具載置テーブル３から取り上げて奥側の第２のポットホルダ４５へと装着する動作を実行する。このとき、上押さえ装置４７は開放位置へと移動されており、奥側の第２のポットホルダ４５へと工具収納ポットＴＰ２が装着された後に押さえ位置へと移動される。これにより、搬送ベース４２は、手前側の第１のポットホルダ４４が空で、奥側の第２のポットホルダ４５に新たに取り付けるべき工具収納ポットＴＰ２が保持された状態となる。この後、サーボモータ４８を駆動して搬送ベース４２を第１の位置Ｐ１へと移動する。

ここで、工具収納ポット脱着装置３０においては、昇降シリンダ３４が上昇位置Ｐ３へと本体３３を上昇させている。この上昇位置Ｐ３は、工具交換の際の初期位置であり、ツールホルダ１１が回転して左９０度の位置へと移動されてきた工具収納ポットを上爪３１と下爪３２の間に嵌り込ませ得る位置となっている。

工具収納ポット脱着装置３０では、取り外し対象の工具収納ポットＴＰ１が上爪３１と下爪３２の間に嵌り込む位置へと回転されてきたら、引き込みシリンダ３６及び押圧シリンダ３８を駆動し、工具収納ポットＴＰ１を、上爪３１及び下爪３２と押圧パッド３９とによってしっかりと把持しつつ水平を保った状態にクランプする。

また、本実施例においては、第１の位置Ｐ１へと搬送ベース４２が移動し終えると、手前側の第１のポットホルダ４４が、工具収納ポット脱着装置３０に水平を保った状態にクランプされた工具収納ポットＴＰ１の真下に位置する設定となっている。このとき、手前側の第１のポットホルダ４４の上押さえ装置４６は開放位置へと移動されている。

工具収納ポット脱着装置３０は、こうして搬送ベース４２が第１の位置Ｐ１へと位置決めされたら、昇降シリンダ３４を駆動して本体３３を下降位置Ｐ４へと移動する。下降位置Ｐ４は、本体３３にクランプした工具収納ポットＴＰ１を手前側の第１のポットホルダ４４へと挿入する位置となる様に設定されている。これにより、工具収納ポット脱着装置３０の本体３３に、水平を保ってクランプされていた工具収納ポットＴＰ１が、手前側の第１のポットホルダ４４へと上方から挿入される。挿入が完了したら、上押さえ装置４６を開放位置から押さえ位置へと移動し、工具収納ポットＴＰ１を手前側の第１のポットホルダ４４に保持する。工具収納ポットＴＰ１が手前側の第１のポットホルダ４４に保持されたら、工具収納ポット脱着装置３０においては、引き込みシリンダ３６及び押圧シリンダ３８を駆動して工具収納ポットＴＰ１をアンクランプする。

続いて、サーボモータ４８を駆動して、搬送ベース４２を所定量だけ前進させ、奥側の第２のポットホルダ４５を、第１の位置Ｐ１に位置決めした際の手前側の第１のポットホルダ４４の位置へと移動する。この搬送ベース４２の前進により、手前側の第１のポットホルダ４４に保持された工具収納ポットＴＰ１は、工具収納ポット脱着装置３０の上爪３１及び下爪３２の間から抜け出す。そして、奥側の第２のポットホルダ４５に保持された工具収納ポットＴＰ２のリング溝ＴＰａが、工具収納ポット脱着装置３０の上爪３１及び下爪３２の間に嵌り込んだ状態となる。

こうして、新たに取り付けるべき工具収納ポットＴＰ２が、工具収納ポット脱着装置３０によるクランプが可能な位置へと移動されたら、引き込みシリンダ３６及び押圧シリンダ３８を駆動し、工具収納ポットＴＰ２のリング溝ＴＰａの後端を上爪３１及び下爪３２で後方に引っ張りつつ元側端面を押圧パッド３９で前方へ押圧する様にして、工具収納ポットＴＰ１を水平を保った状態にクランプする。工具収納ポット脱着装置３０により、新たに取り付けるべき工具収納ポットＴＰ２のクランプが完了したら、奥側の第２のポットホルダ４５の上押さえ装置４７を開放位置へと移動し、昇降シリンダ３４を駆動して本体３３を上昇位置Ｐ３へと移動する。このとき、上昇位置Ｐ３には、ツールホルダ１１において、工具収納ポットＴＰ１が取り外されて空となった吊り下げ保持用のホルダが位置している。そして、上昇し終えると、工具収納ポットＴＰ２がこの空のホルダに侵入し、上部のスナップ係合機構ＴＰｂが作動して、ツールホルダ１１の空きホルダへと係合される。

その後、工具収納ポット脱着装置３０においては、引き込みシリンダ３６及び押圧シリンダ３８を駆動して、工具収納ポットＴＰ２をアンクランプする。これにより、工具収納ポット脱着装置３０の本体３３の上爪３１及び下爪３２は初期状態へと復帰する。

こうして、搬送ベース４２においては、手前側の第１のポットホルダ４４に取り外した工具収納ポットＴＰ１が保持され、奥側の第２のポットホルダ４５は空の状態となる。この状態となった搬送ベース４２は、第２の位置Ｐ２へ向かって前進させられる。搬送ベース４２が前進して第２の位置Ｐ２へと移動したら、ポットホルダ４４の上押さえ装置４６を開放位置へと移動し、多関節ロボット４により、ポットホルダ４４から交換によって取り外した工具収納ポットＴＰ１を取り出し、工具載置テーブル３へと載置する。このとき、取り外された工具収納ポットＴＰ１は、新たに取り付け可能な工具収納ポットＴＰ２とは区別され、使用済み工具置き場に置かれる。この使用済み工具置き場にある程度の量の工具収納ポットＴＰ１が溜まったら、作業者が、工具収納ポットＴＰ１から刃物を取り外し、新しい刃物を装着して新たに取り付ける工具収納ポットＴＰ２として工具載置テーブル３に置き直す。

次に、実施例１における制御系統と制御処理について説明する。実施例１における制御系統は、図７に示す様に、工作機械１の動作を制御するマシンコントローラ１００と、多関節ロボット４の動作を制御するロボットコントローラ２００とを備え、これらコントローラ１００，２００の間で信号をやり取りすることによってワークのハンドリングや工具の交換を実行する。

マシンコントローラ１００は、ツールホルダ駆動モータ１１０、主軸モータ１２０、位置制御サーボモータ１２５、工具収納ポット脱着装置１３０、ＡＴＣ１４０へと駆動指令を出力して刃物とワークの相対位置制御による加工を実行する制御処理を司っている。また、マシンコントローラ１００は、ロボットコントローラ２００に対して指令を出力すると共に、ツールホルダ駆動モータ１１０に駆動指令を出力して交換すべき工具の交換位置への割り出しと、昇降シリンダ３４、引き込みシリンダ３６、押圧シリンダ３８、上押さえ装置４６，４７、及びサーボモータ４８に対して駆動指令を出力して工具交換動作とを制御する処理も司っている。マシンコントローラ１００は、工具交換の要否を判定するため、各工具の使用回数累積値を管理すると共に、折損検出装置１５０からの検出信号を入力している。

ロボットコントローラ２００は、マシンコントローラ１００からの指令を受けて、多関節ロボット４のロボットアームを動作させるためのサーボモータＭ４１〜Ｍ４６に対して駆動指令を出力する。ロボットコントローラ２００は、このロボットアームの制御動作により、ワーク載置テーブル２からワークを取り出してワーク加工エリアＡＲ０１内にセットすると共に加工の完了したワークをワーク加工エリアＡＲ０１から取り出してワーク載置テーブル２へと戻すワークの加工に関する処理に加えて、工具載置テーブル３から新しい工具収納ポットＴＰ２を取り出して搬送ベース４２にセットする動作と、搬送ベース４２に保持されている取り換え対象の工具収納ポットＴＰ１を取り外して工具載置テーブル３へと戻す処理とを司っている。

メインコントローラ１００は、ワークの加工を実行するに当たって、図８に示す様に、ワークをワーク加工エリアＡＲ０１へとセットする指令をロボットコントローラ２００に対して出力し（Ｓ１１０）、ワークセット完了の通知を待つ（Ｓ１２０）。

ロボットコントローラ２００は、この指令を受けて、ワーク載置テーブル２からワークを取り出し、ワーク加工エリアＡＲ０１内へとセットする。そして、ワークのセットが完了したら、ロボットコントローラ２００から、マシンコントローラ１００へとワークセット完了が通知される。

メインコントローラ１００は、ワークセット完了の通知を受信したら（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、加工に用いる刃物を備えた工具収納ポットを正面に位置させる様に、工具割り出し指令をツールホルダ駆動モータ１１０に対して出力する（Ｓ１３０）。続いて、工具収納ポット脱着装置１３０及びＡＴＣ１４０に対して指令を出力して、正面に割り出した工具収納ポットに装着されている刃物を主軸に取り付けさせる（Ｓ１４０）。そして、主軸モータ１２０を駆動すると共に、位置制御サーボモータ１２５に制御指令を出力し、刃物とワークの相対位置制御による加工制御を実行する（Ｓ１５０）。そして、プログラムされている所定の加工が完了したら（Ｓ１６０：ＹＥＳ）、主軸モータ１２０を停止する（Ｓ１７０）。

続いて、工具収納ポット脱着装置１３０及びＡＴＣ１４０に対して指令を出力して、刃物を戻した工具収納ポットをツールホルダ１１へと戻す動作を実行させる（Ｓ１８０）。そして、今回使用した刃物の使用回数累積値を更新すると共に（Ｓ１９０）、最大使用回数を超過したか否かの判定を行う（Ｓ２００）。

最大使用回数を超過していない場合は（Ｓ２００：ＮＯ）、さらに、折損検出装置１５０による検出結果を入力し（Ｓ２２０）、折損が発生したか否かを判定する（Ｓ２３０）。

最大使用回数を超過した場合（Ｓ２００：ＹＥＳ）、あるいは、折損が発生した場合（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、工具交換処理を起動する（Ｓ３００）。工具交換処理は、以下の処理とは並列的に実行される。

一方、最大使用回数を超過しておらず（Ｓ２００：ＮＯ）、折損も発生していない場合は（Ｓ２２０：ＮＯ）、現在加工中のワークに対して次の刃物による加工があるか否かを判定する（Ｓ２３０）。工具交換処理を起動した場合も、Ｓ２３０の判定へと処理が進む。

次の刃物による加工があると判定された場合は（Ｓ２３０：ＹＥＳ））、Ｓ１３０以下の処理へと移行する。一方、次の刃物による加工はないと判定された場合は（Ｓ２３０：ＮＯ）、メインコントローラ１００は、加工済みワークの戻し指令をロボットコントローラ２００に対して出力し（Ｓ２４０）、ワーク戻し完了の通知を待つ（Ｓ２５０）。

ロボットコントローラ２００は、この指令を受けて、ワーク加工エリアＡＲ０１から加工済みワークを取り出し、ワーク載置テーブル２へと戻す。そして、加工済みワークの戻しが完了したら、ロボットコントローラ２００から、マシンコントローラ１００へとワーク戻し完了が通知される。

メインコントローラ１００は、ワーク戻し完了の通知を受信したら（Ｓ２５０：ＹＥＳ）、次に加工すべきワークがあるか否かを判定する（Ｓ２６０）。次に加工すべきワークがある場合は（Ｓ２６０：ＹＥＳ）、Ｓ１１０へと移行する。一方、次に加工すべきワークがないと判定した場合は（Ｓ２６０：ＮＯ）、本ルーチンの処理を終了する。

工具交換処理が起動されると、メインコントローラ１００は、上述した処理と並行して、図９に示す工具交換処理を実行する。これに伴って、ロボットコントローラ２００も、図１０に示す工具交換処理を実行する。

工具交換処理が起動されると、メインコントローラ１００は、サーボモータ４８及び上押さえ装置４７に制御指令を出力し、搬送ベース４２を第２の位置Ｐ２へと移動し、奥側の第２のポットホルダ４５の上押さえ装置４７を開放位置へと移動させ、新しい工具収納ポットＴＰ２を保持する準備を実行させる（Ｓ３１０）。そして、ロボットコントローラ２００に対して新しい工具収納ポットＴＰ２を搬送ベース４２の奥側の第２のポットホルダ４５へとセットさせる指令を出力し（Ｓ３２０）、セット完了が通知されるのを待つ（Ｓ３２５）。

ロボットコントローラ２００は、この指令を受けたら（Ｓ４１０：ＹＥＳ）、ワークのハンドリングに関する指令がなされていないこと（ワークインターロックなし）の確認を行う（Ｓ４１５）。ここで、メインコントローラ１００から、並行して実行しているワーク加工の制御処理における「ワークセット指令（Ｓ１１０）」又は「加工済みワーク戻し指令（Ｓ２４０）」を受信している場合には、「ワークインターロックあり（Ｓ４１５：ＹＥＳ）」と判定し、待機状態となる。「ワークインターロック」の有無判定は、ワークのハンドリングを優先するためのものである。

これらの指令に対する完了通知をメインコントローラ１００へと送信することにより、「ワークインターロックなし（Ｓ４１５：ＹＥＳ）」と判定が変わり、待機状態を抜けて次の処理へと進む。なお、これらの指令を受けていない場合は「ワークインターロックなし（Ｓ４１５：ＹＥＳ）」となって、直ちに次の処理に進む。そして、工具載置テーブル３から新しい工具収納ポットＴＰ２を取り出して奥側の第２のポットホルダ４５へとセットし、セット完了を通知する（Ｓ４２０）。

マシンコントローラ１００は、新しい工具収納ポットＴＰ２のセット完了の通知を受けたら（Ｓ３２５：ＹＥＳ）、上押さえ装置４７及びサーボモータ４８に制御指令を出力し、奥側の第２のポットホルダ４５にセットされた新しい工具収納ポットＴＰ２を上押さえ装置４７で押さえて保持し、搬送ベース４２を第１の位置Ｐ１へと移動させる（Ｓ３３０）。

そして、「主軸インターロック」の有無を判定する（Ｓ３３５）。図８に示したワークの加工処理において、「工具割り出し（Ｓ１３０）」〜「主軸取り付け（Ｓ１４０）」を実行するタイミング、又は、「工具戻し（Ｓ１８０）」を実行するタイミング、のいずれかにあるときは、「主軸インターロックあり（Ｓ３３５：ＹＥＳ）」と判定し、待機状態となる。即ち、「主軸インターロック」の有無判定は、主軸への工具の脱着を優先するためのものである。

「主軸インターロックあり（Ｓ３３５：ＮＯ）」と判定されてから、ワーク加工処理においてＳ１４０からＳ１５０へと処理が進んだとき、又は、Ｓ１８０からＳ１９０へと処理が進んだときに、「主軸インターロックなし（Ｓ３３５：ＹＥＳ）」に判定が切り替わり、次の処理へと進む。なお、Ｓ１３０〜Ｓ１４０、Ｓ１８０の処理が行われていない場合は、「主軸インターロックなし（Ｓ３３５：ＹＥＳ）」と判定し、直ちに次の処理へと進む。

こうして次の処理へ進むと、ツールホルダ駆動モータ１１０へと制御指令を出力し、取り換え対象の工具収納ポットＴＰ１を左９０度の交換位置へと割り出させる（Ｓ３４０）。

続いて、引き込みシリンダ３６及び押圧シリンダ３８に制御指令を出力して工具収納ポットＴＰ１をクランプさせると共に、昇降シリンダ３４に制御指令を出力して本体３３を下降位置Ｐ４へと移動させることによりツールホルダ１１から取り外して搬送ベース４２の手前側の第１の空のポットホルダ４５へと挿入させ、上押さえ装置４６に対して制御指令を出力してこれを保持させると共に、引き込みシリンダ３６及び押圧シリンダ３８に制御指令を出力して工具収納ポットＴＰ１をアンクランプさせることにより、取り外し対象の工具収納ポットＴＰ１の取り外しと保持とを実行させる（Ｓ３５０）。

こうして取り外しが完了したら、次に、サーボモータ４８に制御指令を出力し、搬送ベース４２を所定量前進させて奥側の第２のポットホルダ４５に保持されている工具収納ポットＴＰ２を工具収納ポット脱着装置３０によってクランプ可能な位置へと移動した後、上押さえ装置４７に制御指令を出力して開放位置へと移動させ、引き込みシリンダ３６及び押圧シリンダ３８に制御指令を出力して工具収納ポットＴＰ２をクランプさせる（Ｓ３６０）。

続いて、再び、「主軸インターロック」の有無を判定する（Ｓ３６５）。これも主軸への工具の脱着を優先するためのものである。「主軸インターロックなし（Ｓ３６５：ＹＥＳ）」と判定された場合は、昇降シリンダ３４に制御指令を出力して本体３３を上昇位置Ｐ３へと移動させ、先程工具収納ポットＴＰ１を取り外したホルダへと新しい工具収納ポットＴＰ２を嵌まり込ませ、さらに、引き込みシリンダ３６及び押圧シリンダ３８に制御指令を出力して工具収納ポットＴＰ２をアンクランプさせることにより、新しい工具収納ポットＴＰ２をツールホルダ１１へと取り付ける動作を実行させる（Ｓ３７０）。

一方、「主軸インターロックあり（Ｓ３６５：ＮＯ）」と判定された場合は待機状態となる。この待機状態の間に、主軸への工具の脱着のためにツールホルダ１１の割り出しが実行される。このため、工具収納ポットＴＰ１を取り外して空になった吊り下げホルダの位置が変化する。このため、この待機状態から抜けるときは、Ｓ３７０の処理において、直ちに昇降シリンダ３４を上昇駆動せず、ツールホルダ１１における吊り下げホルダの割り出しを行う。

こうして空の吊り下げホルダに対して新しい刃物の装着された工具収納ポットＴＰ２の取り付けが完了したら、次に、メインコントローラ１００は、サーボモータ４８及び上押さえ装置４６に制御指令を出力し、搬送ベース４２を第２の位置Ｐ２へと移動し、手前側の第１のポットホルダ４４の上押さえ装置４６を開放位置へと移動させ、取り外した工具収納ポットＴＰ１の取り出し準備を実行させると共に、ロボットコントローラ２００に対して取り外した工具収納ポットＴＰ１の取り出しを指令し（Ｓ３８０）、取り出し完了が通知されるのを待つ（Ｓ３９０）。

ロボットコントローラ２００は、この指令を受けたら（Ｓ４３０：ＹＥＳ）、Ｓ４１５と同じく、「ワークインターロック」の有無を判定する（Ｓ４３５）。そして、「ワークインターロックなし（Ｓ４３５：ＹＥＳ）」と判定されたときに次の処理に進み、ツールホルダ１１から取り外された工具収納ポットＴＰ１を、搬送ベース４２の手前側の第１のポットホルダ４５へとセット４から取り出して工具載置テーブル３の所定位置へと置き、取り出し完了を通知する（Ｓ４４０）。

マシンコントローラ１００は、取り外した工具収納ポットＴＰ１の取り出し完了の通知を受けたら（Ｓ３９０：ＹＥＳ）、工具交換装置２０を初期状態へと復帰させ（Ｓ４００）、工具交換処理を終了する。

以上説明した様に、本実施例によれば、加工のサイクルタイムにロスを生じさせることなく工具の交換を迅速に実行することができる。

実施例２は、図１１（Ａ）に示す様に、２台の工作機械１Ａ，１Ｂを向かい合わせとなる様に設置し、１台の多関節ロボット４を、ワーク載置テーブル２と工具載置テーブル３の間で移動させつつワークのハンドリングや工具の交換を行うものとなっている。各工作機械１Ａ，１Ｂには、実施例１と同様の工具交換装置２０を備えさせている。なお、図示上側に設置されている工作機械１Ａは実施例１と同様に正面から見たときに向かって左側に工具交換装置２０を備えているが、図示下側に設置されている工作機械１Ｂは、工作機械の正面から見たときに向かって右側となる側に工具交換装置２０を備えたものとなっている。即ち、各工作機械１Ａ，１Ｂは、いずれも工具載置テーブル３に近い側に工具交換装置２０を備えている。これにより、１台の多関節ロボット４により、２台の工作機械１Ａ，１Ｂに対する工具交換を効率よく実行することが可能となっている。

実施例２の制御系統は、図１１（Ｂ）に示す様に、工作機械１Ａのメインコントローラ１００Ａからの指令、工作機械１Ｂのメインコントローラ１００Ｂからの指令を、ロボットコントローラ２００が受ける構成となっている。メインコントローラ１００Ａ，１００Ｂは、それぞれ、実施例１においてメインコントローラ１００が実行していたのと同様の処理を実行する。ロボットコントローラ２００は、メインコントローラ１００Ａ，１００Ｂのいずれからの指令であるかに応じて、工作機械１Ａ，１Ｂのいずれかに対してワークのセット、加工済みワークの取り出し、新たな工具収納ポットＴＰ１の準備等を実行する様に、アーム制御サーボモータＭＴ４１〜ＭＴ４６を駆動制御する。

この実施例においては、１台の多関節ロボット４で２台の工作機械１Ａ，１Ｂの工具交換を実行する。そのため、ロボットコントローラ２００における工具交換処理は、Ｓ３２０の処理による新しい工具収納ポットＴＰ２を第２のポットホルダ４５へとセットさせる指令を出力した工作機械に対して、Ｓ４１０以下の処理を実行する。しかしながら、もう１台の工作機械からワークのハンドリングが指令された場合にも「ワークインターロック」による待機を実行する必要がある。このため、ロボットコントローラ２００のＳ４１５，Ｓ４３５のインターロックの有無判定は、２台の工作機械の両方を対象として実行する。また、２台の工作機械１Ａ，１Ｂの両方から工具交換の指令がなされた場合は、先に工具交換の指令を送信した工作機械に対する工具交換を優先して実行した後、もう１台の工作機械に対する工具交換を実行する。各工作機械１Ａ，１Ｂのメインコントローラ１００Ａ，１００Ｂでは、それぞれＳ３１０〜Ｓ４００の処理が起動されているが、ロボットコントローラ２００からの通知によって始めて次の処理を実行する構成の処理手順となっているから、それぞれの処理においては各工作機械における「ワークの加工」及び「ワークのハンドリング」を優先し、かつ、工具交換を先に指令した側の工作機械から順に、工具交換が実行されることになる。

実施例３は、図１２（Ａ）に示す様に、２台の工作機械１Ａ，１Ｂを左右に並べて設置し、１台の多関節ロボット４を、右側に設置したワーク載置テーブル２と左側に設置した工具載置テーブル３の間で移動させつつワークのハンドリングや工具の交換を行うものとなっている。各工作機械１Ａ，１Ｂには、実施例１と同様の工具交換装置２０を備え、実施例１と同様に正面から見たときに向かって左側となる側に備えている。即ち、各工作機械１Ａ，１Ｂは、それぞれの工作機械から見たときに、いずれも工具載置テーブル３に近い側に工具交換装置２０を備えている。これにより、１台の多関節ロボット４により、２台の工作機械１Ａ，１Ｂに対する工具交換を効率よく実行することが可能となっている。

実施例３の制御系統は、図１２（Ｂ）に示す様に、工作機械１Ａのメインコントローラ１００Ａからの指令、工作機械１Ｂのメインコントローラ１００Ｂからの指令を、ロボットコントローラ２００が受ける構成となっている。メインコントローラ１００Ａ，１００Ｂは、それぞれ、実施例１においてメインコントローラ１００が実行していたのと同様の処理を実行する。ロボットコントローラ２００は、メインコントローラ１００Ａ，１００Ｂのいずれからの指令であるかに応じて、工作機械１Ａ，１Ｂのいずれかに対してワークのセット、加工済みワークの取り出し、新たな工具収納ポットＴＰ１の準備等を実行する様に、ロボット移動モータＭＴ４及びアーム制御サーボモータＭＴ４１〜ＭＴ４６を駆動制御する。本実施例においても、実施例２で説明した様な優先順位を維持して、「ワークの加工」及び「ワークのハンドリング」を優先して工具交換を実行する。

実施例４は、図１３（Ａ）に示す様に、３台の工作機械１Ａ〜１Ｃを、正面側に多関節ロボット４が位置する様に２台の工作機械１Ａ，１Ｂを向かい合わせとし、他の１台の工作機械１Ｃを横向きとする様に設置している。ワーク載置テーブル２と工具載置テーブル３は、横向きの工作機械１Ｃの正面側に多関節ロボット４を挟んで奥になる様に設置している。各工作機械１Ａ〜１Ｃは、いずれも、実施例１と同様に正面から見たときに向かって左側に工具交換装置２０を備えている。

実施例４の制御系統は、図１３（Ｂ）に示す様に、工作機械１Ａ〜１Ｃのメインコントローラ１００Ａ〜１００Ｃからの指令を、ロボットコントローラ２００が受ける構成となっている。メインコントローラ１００Ａ〜１００Ｃは、それぞれ、実施例１においてメインコントローラ１００が実行していたのと同様の処理を実行する。ロボットコントローラ２００は、メインコントローラ１００Ａ〜１００Ｃのいずれからの指令であるかに応じて、工作機械１Ａ〜１Ｃのいずれかに対してワークのセット、加工済みワークの取り出し、新たな工具収納ポットＴＰ１の準備等を実行する様に、アーム制御サーボモータＭＴ４１〜ＭＴ４６を駆動制御する。本実施例においては、３台の工作機械１Ａ〜１Ｃのマシンコントローラ１００Ａ〜１００Ｃが、１台の多関節ロボット４のロボットコントローラ２００との間で通信を行い、各工作機械における「ワークの加工」及び「ワークのハンドリング」を最優先した工具交換を実行する。

実施例５は、図１４（Ａ）に示す様に、３台の工作機械１Ａ〜１Ｃを左右に並べて設置し、右端に設置したワーク載置テーブル２と左端に設置した工具載置テーブル３との間で、１台の多関節ロボット４を移動させつつワークのハンドリングや工具の交換を行うものとなっている。各工作機械１Ａ〜１Ｃは、実施例１と同様の工具交換装置２０を、実施例１と同様に正面から見たときに向かって左側となる側に備えている。

実施例５の制御系統は、図１４（Ｂ）に示す様に、工作機械１Ａ〜１Ｃのメインコントローラ１００Ａ〜１００Ｃからの指令を、ロボットコントローラ２００が受ける構成となっている。メインコントローラ１００Ａ〜１００Ｃは、それぞれ、実施例１においてメインコントローラ１００が実行していたのと同様の処理を実行する。ロボットコントローラ２００は、メインコントローラ１００Ａ〜１００Ｃのいずれからの指令であるかに応じて、工作機械１Ａ〜１Ｃのいずれかに対してワークのセット、加工済みワークの取り出し、新たな工具収納ポットＴＰ１の準備等を実行する様に、ロボット移動モータＭＴ４及びアーム制御サーボモータＭＴ４１〜ＭＴ４６を駆動制御する。本実施例でも、３台の工作機械１Ａ〜１Ｃのマシンコントローラ１００Ａ〜１００Ｃが、１台の多関節ロボット４のロボットコントローラ２００との間で通信を行い、各工作機械における「ワークの加工」及び「ワークのハンドリング」を最優先した工具交換を実行する。

実施例６は、図１５（Ａ）に示す様に、４台の工作機械１Ａ〜１Ｄを、２台ずつ左右に並んで互いに向かい合わせとなる様に設置し、図示右側のワーク載置テーブル２と図示左側の工具載置テーブル３の間を、１台の多関節ロボット４を移動させつつワークのハンドリングや工具の交換を行う様にしたものである。図示上側の２台の工作機械１Ａ，１Ｂは、実施例１と同様に、正面から見たときに向かって左側となる側に工具交換装置２０を備え、図示下側の２台の工作機械１Ｃ，１Ｄは、正面から見たときに向かって右側となる側に工具交換装置２０を備えている。

実施例６の制御系統は、図１５（Ｂ）に示す様に、工作機械１Ａ〜１Ｄのメインコントローラ１００Ａ〜１００Ｄからの指令を、ロボットコントローラ２００が受ける構成となっている。メインコントローラ１００Ａ〜１００Ｄは、それぞれ、実施例１においてメインコントローラ１００が実行していたのと同様の処理を実行する。ロボットコントローラ２００は、メインコントローラ１００Ａ〜１００Ｄのいずれからの指令であるかに応じて、工作機械１Ａ〜１Ｄのいずれかに対してワークのセット、加工済みワークの取り出し、新たな工具収納ポットＴＰ１の準備等を実行する様に、ロボット移動モータＭＴ４及びアーム制御サーボモータＭＴ４１〜ＭＴ４６を駆動制御する。本実施例においては、４台の工作機械１Ａ〜１Ｄのマシンコントローラ１００Ａ〜１００Ｄが、１台の多関節ロボット４のロボットコントローラ２００との間で通信を行い、各工作機械における「ワークの加工」及び「ワークのハンドリング」を最優先した工具交換を実行する。

実施例７は、図１６（Ａ）に示す様に、４台の工作機械１Ａ〜１Ｄを左右に並べて設置し、右端に設置したワーク載置テーブル２と左端に設置した工具載置テーブル３との間で、１台の多関節ロボット４を移動させつつワークのハンドリングや工具の交換を行うものとなっている。各工作機械１Ａ〜１Ｄは、実施例１と同様の工具交換装置２０を、実施例１と同様に正面から見たときに向かって左側となる側に備えている。

実施例７の制御系統は、図１６（Ｂ）に示す様に、工作機械１Ａ〜１Ｄのメインコントローラ１００Ａ〜１００Ｄからの指令を、ロボットコントローラ２００が受ける構成となっている。メインコントローラ１００Ａ〜１００Ｄは、それぞれ、実施例１においてメインコントローラ１００が実行していたのと同様の処理を実行する。ロボットコントローラ２００は、メインコントローラ１００Ａ〜１００Ｄのいずれからの指令であるかに応じて、工作機械１Ａ〜１Ｄのいずれかに対してワークのセット、加工済みワークの取り出し、新たな工具収納ポットＴＰ１の準備等を実行する様に、ロボット移動モータＭＴ４及びアーム制御サーボモータＭＴ４１〜ＭＴ４６を駆動制御する。本実施例においても、４台の工作機械１Ａ〜１Ｄのマシンコントローラ１００Ａ〜１００Ｄが、１台の多関節ロボット４のロボットコントローラ２００との間で通信を行い、各工作機械における「ワークの加工」及び「ワークのハンドリング」を最優先した工具交換を実行する。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はこの実施例に限らず、その要旨を逸脱しない範囲内での種々なる変形実施が可能であることはいうまでもない。

各種工作機械に適用することができる。

１，１Ａ〜１Ｄ・・・工作機械、２・・・ワーク載置テーブル、３・・・工具載置テーブル、４・・・多関節ロボット、１１・・・回転割出式のツールホルダ、１２・・・回転体、１３・・・吊り下げホルダ、２０・・・工具交換装置、３０・・・工具収納ポット脱着装置、３１・・・上爪、３２・・・下爪、３３・・・本体、３４・・・昇降用シリンダ、３５・・・垂直板、３６・・・引き込みシリンダ、３７・・・引き込み板、３８・・・押圧シリンダ、３９・・・押圧パッド、４０・・・工具収納ポット搬送装置、４１・・・前後方向レール、４２・・・搬送ベース、４３・・・オイルパン、４４・・・第１のポットホルダ、４５・・・第２のポットホルダ、４６，４７・・・上押さえ装置、４８・・・サーボモータ、１００，１００Ａ〜１００Ｄ・・・マシンコントローラ、１１０・・・ツールホルダ駆動モータ、１２０・・・主軸モータ、１２５・・・位置制御サーボモータ、１３０・・・工具収納ポット脱着装置、１４０・・・ＡＴＣ、２００・・・ロボットコントローラ、ＡＲ０１・・・ワーク加工エリア、Ｍ４・・・ロボット移動モータ、Ｍ４１〜Ｍ４６・・・アーム制御サーボモータ、Ｐ１・・・第１の位置、Ｐ２・・・第２の位置、Ｐ３・・・上昇位置、Ｐ４・・・下降位置、ＴＰ，ＴＰ１，ＴＰ２・・・工具収納ポット、ＴＰａ・・・リング溝、ＴＰｂ・・・スナップ係合機構。

Claims (5)

1. 刃物を取り付けてワークの加工を行う主軸と、前記刃物を装着した工具収納ポットを複数保持可能なツールホルダと、前記ツールホルダに保持されている複数の工具収納ポットの中から加工に用いる刃物を取り出して前記主軸に取り付ける動作と、主軸に取り付けられていた刃物を取り外して元の工具収納ポットへと戻す動作とを実行可能なオートツールチェンジャとを備えた工作機械で、前記ツールホルダに工具収納ポットを介して保持されている刃物の内で寿命・損傷等によって取り換えが必要な刃物が発生したときに当該刃物を工具収納ポットごと取り換えるための工具交換装置であって、以下の構成を備えていることを特徴とする工作機械の工具交換装置。
   （１Ａ）前記ツールホルダが、回転装置によって垂直軸周りに回転される回転体と、前記回転中心に対して同心円上の位置となる様に前記回転体の外周に沿って配置された複数の吊り下げホルダとを備え、前記工具収納ポットを刃物を外側に向かせた状態で前記吊り下げホルダに対してスナップ係合させて脱着可能に保持する様に構成されていること。
   （１Ｂ）前記ツールホルダに吊り下げる様にして保持された工具収納ポットの元側に位置する様に設置された工具収納ポット脱着装置を備えていること。
   （１Ｃ）前記工具収納ポット脱着装置は、前記工具収納ポットの元側を上下方向から把持し得る上爪及び下爪を有する本体と、前記上爪及び下爪を前記工具収納ポットの元側所定位置へと係合させたクランプ状態と当該係合を解いたアンクランプ状態とを切り換えるクランプ／アンクランプ装置と、前記本体を上昇位置と下降位置との間で昇降させる昇降装置とを備えていること。
   （１Ｄ）前記上昇位置は、前記上爪及び下爪をアンクランプ状態としているときは、前記ツールホルダに吊り下げる様にして保持されている工具収納ポットの元側が、前記上爪及び下爪の間を通過可能な位置となる様に設定されていること。
   （１Ｅ）前記下降位置には、前記ツールホルダから取り外した工具収納ポットを保持する第１のポットホルダと、前記ツールホルダへと取り付けるべき新たな工具収納ポットを保持する第２のポットホルダとを備える搬送ベースと、該搬送ベースを前記工作機械の筐体内部の第１の位置から筐体外部の第２の位置まで移動可能にガイドするガイドレールと、該ガイドレールにガイドされた前記搬送ベースを位置制御しつつ移動させることのできる移動装置とを備えた工具収納ポット搬送装置が設置されていること。
2. さらに、以下の構成をも備えていることを特徴とする請求項１に記載の工作機械の工具交換装置。
   （２Ａ）前記ガイドレールは、前記主軸と平行に伸びる様に設置され、前記工具収納ポット脱着装置は、前記ツールホルダの回転中心を通り、前記主軸に直交する直線上に位置する様に設置されていること。
   （２Ｂ）前記移動装置は、前記第１の位置において、前記工具収納ポット脱着装置によって工具収納ポットを取り外される吊り下げホルダの真下に、前記第１のポットホルダを位置させた状態と前記第２のポットホルダを位置させた状態とを切り換える位置制御を実行し得る手段として構成されていること。
3. さらに、以下の構成をも備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の工作機械の工具交換装置。
   （３）前記第１，第２のポットホルダには、工具収納ポットを上方から受け入れ可能な開放位置と、受け入れた工具収納ポットを上方から押さえて保持する押さえ位置とを取り得る上押さえ装置が備えられていること。
4. さらに、以下の構成をも備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の工作機械の工具交換装置。
   （４）前記主軸から取り外して前記ツールホルダに戻された工具収納ポットに装着された刃物の寿命・損傷等による取り換えが必要か否かを判定する取り換え判定手段と、該取り換え判定手段によって取り換えが必要と判定されたときに、前記ツールホルダ、前記工具収納ポット脱着装置、前記工具収納ポット搬送装置、及び多関節ロボットに対して、工具収納ポットの取り換え動作を、前記主軸によるワークの加工動作と並行して実行させるマシンコントローラを備え、該マシンコントローラは、前記主軸に対して刃物を脱着するタイミングにおいては、当該主軸への刃物の脱着を優先する主軸脱着優先手段を備えていること。
5. さらに、以下の構成をも備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の工作機械の工具交換装置。
   （５Ａ）加工前のワーク及び加工済みのワークを載置するワーク載置テーブルと、取り換え用の工具収納ポット及び取り外した工具収納ポットを載置する工具載置テーブルと、前記ワーク載置テーブルから加工前のワークを取り出して前記工作機械のワーク加工エリア内にセットすると共に該ワーク加工エリアから前記加工済みのワークを取り出して前記ワーク載置テーブルに置く動作と、前記第２の位置へ移動された搬送ベースに対して、前記工具載置テーブルから新しい工具収納ポットを取り出して前記第１，第２のポットホルダのいずれかへと装着する動作と、前記第１，第２のポットホルダのいずれかから取り外された工具収納ポットを取り出して前記工具載置テーブルへと置く動作とを実行する多関節ロボットを備えていること。
   （５Ｂ）前記工作機械を制御するマシンコントローラと、前記多関節ロボットを制御するロボットコントローラとの間で信号をやり取りすることにより、前記多関節ロボットによるワークハンドリング動作と工具収納ポットハンドリング動作とを実行する際に、前記工具収納ポットハンドリング動作に対して前記ワークハンドリング動作を優先させるためのワークハンドリング優先手段を、前記ロボットコントローラに備えさせたこと。