JPH0120022B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は工具の自動交換装置に関するもので
あつて、特にロボツトを用いて研削作業を行う場
合等に好適な工具の自動交換装置に係る。

（従来の技術） 近年、作業能率を向上するために研削・研磨等
の作業をロボツトを用いて行うようになつてきて
いる。例えば、特願昭59−91439号には、ロボツ
トを用い、砥石等の回転工具を被加工体の表面形
状に沿つて移動させながら、ポリタンク等の合成
樹脂製品のバリを削除する加工装置が記載されて
いる。従来、この種の装置において、砥石等の工
具が摩耗し、工具交換を行う場合には、ロボツト
を停止し、人手によつて行うのが普通である。ま
たこの場合、工具の交換時期は、作業者が工具の
摩耗状況を監視することによつて定められてい
る。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の装置においては上記のように作業者によ
る監視作業や工具の交換作業が必要であるために
完全な無人化を図ることができず、そのため当然
のことながら、充分な作業能率を得ることは不可
能である。

この発明は上記した従来の欠点を解決するため
になされたものであつて、その目的は、上記のよ
うなロボツト等を用いた加工装置において、砥石
等の工具の自動的に交換することができ、そのた
め消耗工具を用いたロボツト等による加工作業の
完全な無人化を行い得る工具の自動交換装置を提
供することにある。

（問題点を解決するための手段） そこでこの発明の工具の自動交換装置は、ロボ
ツト等の駆動装置によつて位置制御される工具把
持装置１と、この工具把持装置１に対して工具２
６の授受を行う工具スタンド２によつて構成され
る。上記工具把持装置１は、コレツト５の外周部
にアダプタ６を摺動自在に装着すると共に、スプ
リング７等の弾性部材によつてアダプタ６をコレ
ツト５の先端側へと付勢し、上記コレツト５とア
ダプタ６との間には係合部８，９を設け、この係
合部８，９によつて、上記アダプタ６がコレツト
５の先端側へと押動された状態ではコレツト５の
把持部１０を閉じ、上記アダプタ６が弾性部材の
力に抗して上記とは逆方向に押動された際には上
記把持部１０を拡開すべく構成してある。一方上
記工具スタンド２には上記工具把持装置１から工
具２６を回収する工具回収部１５と、上記工具把
持装置１に工具２６を供給する工具供給部１６と
をそれぞれ設けてある。上記工具回収部１５は、
工具スタンド２のフレーム１３に、上方に開口す
ると共に上記コレツト５の嵌入し得る透孔１７
と、上記透孔１７の周囲に位置すると共に上記ア
ダプタ６の先端部の当接する当接部１８とをそれ
ぞれ設けることによつて構成する。また上記工具
供給部１６は、フレーム１３に、上記と同様に透
孔１９と当接部２０とを設けると共に、さらに上
記透孔１９の下方の位置にスプリング２４等の弾
性部材によつて上下動自在に支持された工具用テ
ーブル２３を配置することによつて構成してあ
る。

（作用） まず工具把持装置に装着すべき工具を、その被
クランプ部を上側にすると共に、その上端部が透
孔を超えてさらにフレームの上面から突出するよ
うな状態で、工具用テーブル上に載置しておく。
次いで工具把持装置を工具スタンドの工具供給部
の上方に位置させ、さらにこの位置から下方へ移
動させて、該装置をフレームに近接させる。そう
するとまずコレツトの先端部が、上記工具の被ク
ランプ部の上端に接触する。この状態ではコレツ
トの把持部は閉じられた状態となつているので、
被クランプ部は把持部内には嵌入し得ず、工具把
持装置の下降と共に、該工具を支持する工具用テ
ーブルが、弾性部材の力に抗して下降することに
なる。次いでコレツトが工具スタンドの透孔の位
置に位置すると共に、アダプタの先端部が透孔周
囲の当接部に当接した状態となる。この状態から
さらに工具支持装置を下降させようとすると、ア
ダプタは上記当接部によつて下降が阻止されてい
るので、コレツトのみが透孔内へと下降する。こ
のようにアダプタとコレツトとが相対移動する結
果、コレツトの把持部が拡開して工具の被クラン
プ部が嵌入し得る状態となる。そうすると上記弾
性部材によつて工具用テーブルが押し上げられる
と共に、工具の被クランプ部がコレツトの把持部
内に嵌入する。次いで工具把持装置を上昇する訳
であるが、この場合、アダプタの先端部が当接部
から離反した状態では、アダプタは再びコレツト
の先端部に位置することになるので、コレツトの
把持部は閉じられ、工具の被クランプ部はコレツ
トの把持部に確実に把持されることになる。

次いで上記工具が摩耗して、これを工具把持装
置から取り外す場合には、該装置を工具スタンド
の工具回収部の上方に位置させると共に、上記と
同様に下降させる。そうすると、工具及びコレツ
トは上記と同様に透孔内に嵌入し、一方アダプタ
の先端部は透孔周囲の当接部に当接することにな
る。したがつて、工具把持装置をさらに下降させ
た場合には、コレツトの把持部は上記と同様に拡
開することになり、摩耗した工具は自重によつて
落下し、工具スタンド側へと回収されることにな
る。

上記のような工具の装着と回収とを、所定の加
工回数毎に繰り返し行うことによつて、工具の自
動的な交換を行うことが可能となる。

（実施例） 次ぎにこの発明の工具自動交換装置の具体的な
実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明す
る。

第１図に示すように、この装置は工具把持装置
１と工具スタンド２とより成るものであつて、工
具把持装置１は、ロボツト（図示せず）によつて
位置制御されるグラインダのような回転工具の主
軸３に取着されている。すなわち上記工具把持装
置１は、工具を把持すると共に、主軸３によつて
回転駆動される訳である。この工具把持装置１
は、上記主軸３に取着される基部４の先端部に固
着されたコレツト５と、コレツト５の外周部に摺
動自在に配置された筒状のアダプタ６とを有して
いる。そして上記基部４とアダプタ６との間に締
付スプリング７が介設されており、この締付スプ
リング７によつてアダプタ６がコレツト５の先端
側へと付勢されている。また上記アダプタ６の先
端側の内周部には、その先端側が径方向外方へと
延びるテーパ部８が形成されており、このテーパ
部８が、上記コレツト５の先端外周部に形成され
た上記と略同様なテーパ部９に接触している。こ
の結果、アダプタ６が、締付スプリング７によつ
て先端側へと押圧された状態では、コレツト５の
先端の把持部１０は、上記テーパ部８，９を介し
て径方向内方へと押動されることになる。一方、
アダプタ６が上記とは逆に締付スプリング７の力
に抗して基部４側に移動した状態では、上記コレ
ツト５の把持部１０は、上記テーパ部８，９を介
する押動力が解除されることになるので、径方向
外方へと拡開することになる。

上記工具スタンド２は、ベース１１から上方に
延びる側部フレーム１２と、この側部フレーム１
２の上端部に架設されると共に、水平方向に延び
る上部フレーム１３とを有しており、その内部は
隔壁１４によつて工具回収部１５と工具供給部１
６とに区画されている。工具回収部１５は、上記
工具把持装置１によつて把持されると共に、加工
に供され、摩耗した工具を受け入れる部分であつ
て、上部フレーム１３に穿設された上方に開口す
る透孔１７と、この透孔１７の周囲の当接部１８
とを有している。透孔１７の直径は、上記工具把
持装置１のコレツト５の先端部が嵌入することが
でき、またアダプタ６の先端面が、透孔１７の周
囲の当接部１８に当接し得るような寸法にしてお
くものとする。

一方上記工具供給部１６は、上記工具把持装置
１に対して新しい工具を供給する部分であつて、
上記と略同様に上部フレーム１３に穿設された透
孔１９と、その周囲に位置する当接部２０とを有
している。この透孔１９においても、その直径
は、コレツト５の先端部が嵌入することができ、
アダプタ６の先端面が当接部２０に当接し得るよ
うな寸法にしておくものとする。なおこの場合、
上記透孔１９は、第２図に示すように、上部フレ
ーム１３の側方へと、切欠開放されているが、こ
の理由については後記する。一方上記透孔１９の
下方の位置においては、水平方向に延びるフラン
ジ２１が側部フレーム１２に固着されており、こ
のフランジ２１にスライドシヤフト２２が上下方
向に摺動自在に支持されている。このスライドシ
ヤフト２２の上端部には、工具用テーブル２３が
水平に固着されている。そして上記フランジ２１
と工具用テーブル２３との間には、スプリング２
４が介設されており、このスプリング２４によつ
て工具用テーブル２３は常に上方へと付勢されて
いる。また上記スライドシヤフト２２の下側の位
置には、ナツト２５が螺着されているが、このナ
ツト２５は、スライドシヤフト２２のフランジ２
１からの抜出しを防止すると共に、工具用テーブ
ル２３の高さ方向の位置を調節するためのもので
ある。上記工具用テーブル２３上に、砥石、ユニ
ホイール（砥粒を付着させた繊維によつて形成さ
れた不織布を成形して成る弾性砥石）等の工具２
６を載置する訳であるが、この工具２６は、上部
フレーム１３の裏面に固着された位置決めキヤツ
チ２７によつて所定の位置に保持されるようにな
つている。すなわちこの位置決めキヤツチ２７
は、第３図ａ，ｂに示すように、上部フレーム１
３の裏面に固着される取付部２８と、この取付部
２８から側方へ延びる一対の弾性片２９，２９と
を有しており、この弾性片２９，２９間に、工具
２６の被クランプ部３０が挟持されるようなされ
ている訳である。この場合、各弾性片２９，２９
は上記透孔１９が切欠開放されたのと同方向に延
びるように配置されている。なお、上記工具２６
の被クランプ部３０は、上記のように弾性片２
９，２９によつて挟持されるものの、上下方向に
は摺動自在に支持されているものとする。

次に上記装置の作動状態について説明する。ま
ず上記工具スタンド２に工具２６をセツトする
が、工具２６は工具用テーブル２３上に載置する
と共に、その被クランプ部３０を位置決めキヤツ
チ２７の弾性片２９，２９間に嵌入する。この場
合、工具用テーブル２３の高さは、上記のように
工具２６をセツトした状態において、被クランプ
部３０の上端部が透孔１９内を通り、上部フレー
ム１３を超えてさらに上方へ突出するように調整
しておく。

そして工具把持装置１を、工具スタンド２の工
具供給部１６の上方に位置させ、さらにこの位置
から下方へと移動させて、該装置１を上部フレー
ム１３に近接させる。そうすると、まず最初にコ
レツト５の先端部が、上記工具２６の被クランプ
部３０の上端部に接触する。この状態では、アダ
プタ６は、締付スプリング７によつて、コレツト
５の先端側に押付けられているので、コレツト５
の把持部１０は閉じられた状態となつている。し
たがつて被クランプ部３０は把持部１０内に嵌入
し得ず、この結果、該工具２６を支持する工具用
テーブル２３は、工具把持装置１の下降と共に、
スプリング２４の力に抗して下降することにな
る。次いでコレツト５が工具スタンド２の透孔１
９の位置に位置すると共に、アダプタ６の先端部
が透孔１９周囲の当接部２０に当接した状態とな
るが、この状態からさらに工具把持装置１を下降
させようとすると、アダプタ６は上記のように当
接部２０によつてそれ以上の下降が阻止されてい
るので、コレツト５のみが透孔１９を超えて下降
することになる。この結果、アダプタ６がコレツ
ト５に対して相対的に上方へ移動し、テーパ部
８，９を介する把持部１０への押圧力が解除さ
れ、コレツト５の把持部１０が拡開して、工具２
６の被クランプ部３０が嵌入し得るような状態と
なる。一方、工具用テーブル２３は、上記のよう
にスプリング２４によつて上方へと押し上げられ
ているので、このスプリング２４の力によつて工
具２６の被クランプ部３０は、コレツト５の把持
部１０内に嵌入することになる。

次いで、上記工具把持装置１を、そのアダプタ
６の先端部が、上記当接部２０からやや離反する
ような状態となるまで上昇させる。そうすると、
アダプタ６は締付スプリング７の力によつて、再
びコレツト５の先端側へと移動し、テーパ部８，
９を介して把持部１０を押圧することになる。し
たがつてコレツト５の把持部１０は閉じられ、工
具２６の被クランプ部３０は上記把持部１０に確
実に把持されることになる。次に上記工具把持装
置１を側方に移動させ、被クランプ部３０を位置
決めキヤツチ２７の弾性片２９，２９の間から離
反させると共に、さらに側方へと切欠開放されて
いる透孔１９からも外方へと導出し、その後所定
の加工を行う。

そして上記工具２６を用いて所定の回数の加工
が終了すると、次のようにして上記摩耗した工具
２６を回収する。まず、上記工具把持装置１を、
工具スタンド２の工具回収部１５の上方に位置さ
せると共に、上記と同様に下降させる。そうする
と工具２６及びコレツト５は透孔１７内に嵌入
し、一方アダプタ６の先端部は透孔１７周囲の当
接部１８に当接することになる。したがつてこの
状態から工具把持装置１をさらに下降させた場合
には、コレツト５の把持部１０は上記と同様に拡
開することになり、この結果、工具２６はその自
重によつて落下し、工具スタンド２内へと回収さ
れる。その後、上記と全く同じ手順で、工具２６
の装着、回収を行うことにより、連続的な加工作
業を行う。

以上のように上記装置においては、ロボツト等
を用いた加工装置において、砥石等の工具２６を
自動的に交換することができ、そのため消耗工具
を用いた加工作業を無人化し、その能率を向上す
ることが可能となる。また上記装置は、シリンダ
等のアクチユエータや電気的回路を用いている訳
ではなく、スプリング等の弾性部材を用いた構造
であるため、その構成が簡素なものとなり、その
ため安価に製造できると共に、その取扱いが簡単
で、また故障部分も少なくなる。

以上にこの発明の工具の自動交換装置の一実施
例の説明をしたが、この発明装置は上記実施例に
限定されるものではなく、種々変更して実施する
ことが可能である。例えば上記においては、工具
の被クランプ部の先端を上部フレームから突出さ
せて配置した例を示しているが、コレツトの先端
部を、アダプタの先端部よりもさらに突出させて
配置した場合には、被クランプ部の先端を上部フ
レームよりも下方に位置させても、上記と全く同
様に実施可能である。また上記においては、位置
決めキヤツチを用いると共に、工具を把持した工
具把持装置を側方へ移動させることによつて、工
具を取り出す方式を示したが、これは工具を設置
する際の位置決め精度を確保するためであつて、
他の手段によつてその精度を確保できる場合に
は、位置決めキヤツチを用いずに、工具を上方へ
と取り出すようにすることも可能である。さらに
上記においては、コレツトの把持部を拡開するた
めの係合部として、コレツトの外周部とアダプタ
の内周部とに、共にテーパ部を設けた例を示して
いるが、いずれか一方のみテーパ部を設け、他方
にはこのテーパ面と係合し得る係合突部を設ける
ような構造や、さらにこれ以外の他の構造を採用
することも可能である。

（発明の効果） この発明の工具の自動交換装置は上記のように
構成されたものであり、したがつてこの発明装置
によれば、ロボツト等を用いた加工装置におい
て、砥石等の工具を自動的に交換することがで
き、そのため消耗工具を用いた加工作業の無人化
を図ることができ、その作業能率を向上すること
が可能となる。また上記装置は、シリンダ等のア
クチユエータや電気的回路を用いている訳ではな
く、スプリング等の弾性部材を用いた構造である
ため、その構成が簡素なものとなり、そのため安
価に製造できると共に、その取扱いが簡単で、ま
た故障部分も少なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の工具の自動交換装置の一実
施例を示す縦断面図、第２図は上記における透孔
の形状を示す部分的な平面図、第３図ａ，ｂは上
記において用いる位置決めキヤツチを示す図で、
ａは平面図、ｂは側面図である。 １……工具支持装置、２……工具スタンド、５
……コレツト、６……アダプタ、７……締付スプ
リング、８……テーパ部、９……テーパ部、１０
……把持部、１３……上部フレーム、１５……工
具回収部、１６……工具供給部、１７……透孔、
１８……当接部、１９……透孔、２０……当接
部、２３……工具用テーブル、２４……スプリン
グ、２６……工具、３０……被クランプ部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ロボツト等の駆動装置によつて位置制御され
   る工具把持装置１と、この工具把持装置１に対し
   て工具２６の授受を行う工具スタンド２とより成
   り、上記工具把持装置１は、コレツト５の外周部
   にアダプタ６を摺動自在に装着すると共に、スプ
   リング７等の弾性部材によつてアダプタ６をコレ
   ツト５の先端側へと付勢し、上記コレツト５とア
   ダプタ６との間には係合部８，９を設け、この係
   合部８，９によつて、上記アダプタ６がコレツト
   ５の先端側へと押動された状態ではコレツト５の
   把持部１０を閉じ、上記アダプタ６が弾性部材の
   力に抗して上記とは逆方向に押動された際には上
   記把持部１０を拡開すべく構成し、一方上記工具
   スタンド２には上記工具把持装置１から工具２６
   を回収する工具回収部１５と、上記工具把持装置
   １に工具２６を供給する工具供給部１６とをそれ
   ぞれ設け、上記工具回収部１５は、工具スタンド
   ２のフレーム１３に、上方に開口すると共に上記
   コレツト５の嵌入し得る透孔１７と、上記透孔１
   ７の周囲に位置すると共に上記アダプタ６の先端
   部の当接する当接部１８とをそれぞれ設けること
   によつて構成し、上記工具供給部１６は、フレー
   ム１３に、上記と同様に透孔１９と当接部２０と
   を設けると共に、さらに上記透孔１９の下方の位
   置にスプリング２４等の弾性部材によつて上下動
   自在に支持された工具用テーブル２３を配置する
   ことによつて構成されていることを特徴とする工
   具の自動交換装置。