JPH03154747A - 工作機械の工具交換方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ　産業上の利用分野 本発明は、数カ（多くて工具マガジンに入り切らない工
具や、大径或は大重量で工具マガジンには収容不能な特
別の工具を使用しなければならない加工を効率良く行な
うべく、前記工具（以下特定工具という）の交換機能を
付加した工作機械の加ニジステムに関する。

口　従来技術 工作機械は、工具マガジンから必要な工具を適宜選択し
て主軸へ取り付は使用するが、その工具マガジンに入り
切らない工具、及び大径或は重量があって工具マガジン
に収容不能な特定工具は、必要に応じて機械を停止させ
、人手により入れ替え或はマガジン毎交換していた。し
かしそれでは無人化を図ることができず作業効率も悪い
ため、従来例えば特開昭５９−３０６３６号公報に記載
された如く、工具パレットに積載された取替え工具マガ
ジンを工作機械の主軸へ支持させ、その取替え工具マガ
ジンと工作機械に備えられた専用工具マガジンとの間で
特定工具を自動的に交換したり、特公昭５１−３４９９
１号公報に記載の如く、主軸に対して相対的に移動する
テーブル上に工具の保持台を設け、保持台で保持された
特定工具を主軸へ自動的に装着、取り外しする装置が提
案されていたハ　発明が解決しようとする課題 前者の工具交換方法は、主軸に支持した取替え工具マガ
ジンと工作機械に備えられた専用工具マガジンとの相互
間で工具同士を交換する各別の機構を必要とするばかり
か、工具マガジンに収容できない大径や重量のある特定
工具には適用できず、又後者のものは、装置が常時工作
機械脇に待機しているので、作業の邪魔となるばかりか
、その工具専用になってしまい、工具を変更して異なる
形状加工についての考慮がないので、ＦＭＳの目的であ
る少量多種製品加工に対応できるべき融通性に欠ける。

又被加工製品と工具とが干渉し合わないようにするには
、被加工物の大きさに限界がある。

二　課題を解決するための手段 本発明は、上記工具マガジンの収容能力を超えた特定工
具をツールパレットヘセットし、そのツールパレットと
被加工物をセットしたワークパレットとを工作機械へ搬
入し、パレットにセットされて供給された特定工具によ
る加工を可能とする工作機械の加ニジステムで、その構
成は、工作機械とは別個独立して設けられた段取りステ
ーションと、その工作機械直前に装備した二面式パレッ
ト交換機構と、前記段取りステーションで被加工物がセ
ットされたワークパレットと特定工具がセットされたツ
ールパレットを前後一組にして二面式パレット交換機構
の片側面へ順に搬入する搬送手段と、二面式パレット交
換機構の片面又は他面と工作機械相互間でパレットの往
復移動を行なう受け渡し機構と、先行したパレットが工
作機械上から二面式パレット交換機構へ退避した後に、
後続するパレットを工作機械へ移動し、又その工作機械
へ移動じたパレットが工作機械上から退避した後に、前
記二面式パレット交換機構に退避しているパレットを工
作機械へ移動する制御手段とを含むことにある。

ホ　作用 段取りステーションで各パレットへ被加工物と特定工具
とを夫々セットして送り出せば、所定のプログラムに従
って対になるツールパレットとワークパレットとが前後
一組で二面式パレット交換機構へ送り込まれ、その二面
式パレット交換機構と工作機械相互間でパレットの往復
移動が行なわれ、被加工物はツールパレットにセットさ
れた特定工具により加工される。

へ　実施例 本発明に係る工作機械の加ニジステムを、その−例につ
いて図面に基いて説明する。

ｌはＮＣ工作機械で、テーブル１ａの中央上部には工具
取付は用の主軸２が突出し、側面にその主軸２へ取り付
ける多数の交換用工具が収容された工具マガジンＩｂが
装備されている。

そしてテーブル１ａの直前には、二面並置形パレット交
換装置３が配備され、その二面並置形パレット交換装置
３の片面Ａに対して、パレット４を送り込む搬送手段が
設けられている。そしてその搬送手段は、ＮＣ工作機械
ｌから離れた地点に設定された段取りステーション５か
ら送り出され、或は送り出されて一旦プールステーショ
ン６で待機しているパレット４を積載する無人搬送車７
を備えている。パレット４には、被加工物Ｍをセットす
るワークパレット４ａと、特定工具Ｔを載せるための工
具載架台８を備えたツールパレット４ｂとがあり、前記
段取りステーション５には管理コンピュータ９が設けら
れていて、段取りステーション５において特定工具と被
加工物をパレット４ヘセツトすべき指令と、搬送するパ
レットの選定、搬送工程の制御を管理する。前記二面並
置形パレット交換機構３と工作機械１との間には、二面
並置形パレット交換機構３の片面Ａと工作機械における
Ｘ軸上の位置Ｂ、及び工作機械におけるＸ軸上の他の位
置Ｃと二面式パレット交換機構３の他面りの相互間で、
夫々パレット４を往復移動する受け渡し機構１Ｏ１１０
”が設けられ、ＮＣ工作機械ｌを制御する制御コンピュ
ータ１１には、工作機械自体の制御に加＾、先行したパ
レットが工作機械上から二面式パレット交換機構へ退避
した後に、後続するパレットを工作機械へ移動し、又そ
の工作機械へ移動したパレットが工作機械上から退避し
た後に、前記二面式パレット交換機構に退避しているパ
レットを工作機械へ移動する制御を含むＮＧプログラム
が組み込まれている。

このように構成された工作機械の加ニジステムにおいて
、被加工物Ｍを特定工具Ｔにより加工する工程を第５図
、第６図のフローチャートに従って説明すると、先ずス
テップＳｌ（以下ステップＳを単にＳとのみ称する）の
段階では、段取りステーション５にて作業者により被加
工物Ｍをワークパレット４ａへ、又特定工具Ｔをツール
パレット４ｂの工具載架台８へ、一つ一つ手作業でセッ
トし、それら被加工物Ｍ又は工具Ｔがセットされたパレ
ット４が、Ｓ２で管理コンピュータの指令に基き、−旦
プールステーション６にプールされ、又はプールされる
ことなく、必要に応じて無人搬送車７によりワークパレ
ット４ａとツールパレット４ｂとが前後一組になって二
面並置形パレット交換装置３へ運ばれる。無人搬送車７
と二面並置形パレット交換装置３相互間にはパレット受
け渡し機能があり、無人搬送車７で運ばれたパレット４
は、Ｓ３で先ず先行するパレットが二面並置形パレット
交換装＠３の片面Ａ位置へ移載される。

以下ワークパレット４ａ、ツールパレット４ｂの順に搬
送された場合を説明する。

二面並置形パレット交換装置３の片面Ａ位置へ移載され
たワークパレット４ａは、Ｓ４でそこから工作機械のＸ
軸上の位置Ｂへ送られ、Ｓ５ではＸ軸、Ｙ軸、Ｘ軸の軸
移動と工具マガジンｌａ内に収納されている工具の自動
交換により、所定のＮＧプログラムに従って加工作業が
行なわれる（第４図ａ）、工具マガジンｌｂ内に収納さ
れている工具を使用する加工が完了すると、Ｓ６でワー
クパレットは工作機械におけるＸ軸上の他の位置Ｃに移
動され、続いてＳ７では二面並置形パレット交換装置の
他面であるＤ位置へ送り出されてその位置で待機する。

すると無人搬送車７により前記ワークパレット４ａに続
いて運ばれたツールパレット４ｂは、再度Ｓ３の実行に
より二面並置形パレット交換装置３の片面Ａ位置へ移載
されて待機し、続くＳ４の実行で、ツールパレットは工
作機械におけるＸ軸上の位置Ｂへ送られ、Ｓ８でテーブ
ルではＸ軸方向へ主軸２の中心線と一致する位置まで移
動されてそこで停止する（第４図ｂ）、尚工具パレット
４ｂを移動させるにあたり、主軸２と、パレット４ｂ又
は特定工具Ｔとが干渉し合う場合には、−旦Ｚ軸方向へ
後退させて干渉しないＮＧプログラムを作成しておくこ
とが必要である０次に主軸２がＹ軸移動により工具載架
台８上の工具の中心線と一致した高さまで移動じ、チャ
ックを開き工具側へ２軸移動して特定工具Ｔを把握する
。そして主軸２の上昇により特定工具Ｔは工具載架台８
から取り外される。特定工具Ｔが取り外されたツールパ
レット４ｂは、Ｓっで工作機械におけるＸ軸方向の位置
Ｂ位置へ戻され、ＳＩＯでそこから更に二面並置形パレ
ット交換装置の片面Ａ位置へ送られる（第４図Ｃ）。次
にＳｌｌで二面並置形パレット交換装置３の他面位置り
で待機しているワークパレット４ａが工作機械における
Ｘ軸上の他の位置Ｃへ返送され、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｘ軸の軸
移動と前記工具パレットから取り外して主軸２に装着さ
れている特定工具によりＳ１２の加工が実行される。加
工が終了したら、Ｓ１３でワークパレット４ａは工作機
械におけるＸ軸上の他の位置Ｃ位置へ移動し、続いてＳ
１４で二面並置形パレット交換装置の他面り位置へ送り
出され、更にＳ１５で無人搬送車７に移載されて段取り
ステーション５又はプールステーション６へ搬出される
。一方ワークパレット４ａが二面並置形パレット交換装
置３の他面り位置へ移動したことが確認されると、Ｓ１
６で前記二面並置形パレット交換装置３の片面Ａ位置で
待機しているツールパレット４ｂは、工作機械における
Ｘ軸上の位置Ｂへ返送される０次にＳ１７では、主軸２
がその主軸２に装着されている特定工具Ｔとパレット４
ｂ上の工具載架台８とが干渉しない高さまで上昇し、パ
レット４ｂはＸ軸方向の移動により主軸２の中心線と工
具載架台８の中心線を一致させ、Ｚ軸方向移動で特定工
具Ｔの真下に工具載架台８を位置させる（第４図ｄ）、
そして主軸２を下降させ、特定工具Ｔが工具載架台８上
に正しく架台されたら、チャックを開いて後退させる。

これで特定工具Ｔは工具載架台８上にセットされ、Ｓ１
８でそのパレット４ｂを工作機械におけるＸ軸上の他の
位置Ｃへ移動し、Ｓ１９で二面並置形パレット交換装置
の他面り位置へ送られ、更にＳ１５で無人搬送車７によ
り段取りステーション５又はプールステーション６へ搬
出される。以後前記−連の動作を繰り返えす。

このように段取りステーションにて被加工物をセットし
たワークパレットと、工具をセットしたツールパレット
とを連続して交互に二面並置形パレット交換装置へ搬入
すれば、その二面並置形パレット交換装置と工作機械相
互間における受け渡しにより、工具の交換と加工が効率
良く実行される。

上記説明ではワークパレットを前に、ツールパレットを
後にして搬送した場合を例示したが、前後を逆にして先
にパレットにセットされて送り込まれた工具による加工
を実行させたり、ツールパレットを工作機械から一旦二
面並置形パレット交換装置の他面へ退避させて実施例と
逆に移動させるなどプログラム変更できる。又工作機械
のＸ軸上におけるパレットの動きは、パレットにセット
された工具或は被加工物のセツティング条件により適宜
変更される。更に上記システムは、工作機械におけるＸ
軸移動と二面並置形パレット交換装置を用いた例を説明
したが、二面旋回形パレット交換装置でも同様であり、
第７図示のシステム図の如く、二面並置形パレット交換
装置を二面旋回形パレット交換装置３′に変更し、第８
図ａ、ｂに示すフローチャート図に従って制御すれば、
工作機械のパレット交換位置がＸ軸上の定位置Ｅ−箇所
のみであるのと、パレット交換装置を１８０度回転して
移載面を変更する違いはあるものの、前記実施例と全く
同様の工程で加工を行なうことができる。二面旋回形パ
レット交換装置を採用するシステムは、前記実施例と基
本的な動作を同じくするため、ここではフローチャト図
のみを開示し、個々の作動についての詳しい説明は省略
する。尚工作機械に送り込まれた被加工物の加工は、工
具マガジン内の工具による加工と特定工具を用いて行な
う加工を各−回ずつ実行するばかりでなく、特定工具の
みを用いて行なう加工、工具マガジン内の工具による加
工と特定工具を用いて行なう加工とを繰り返し行なうこ
ともあり、それらはＮＣ装置のプログラムに従って実行
される。

ト　効果 本発明によれば、作業員は段取りステーションにて各パ
レットへ被加工物と特定工具とをそれぞれセットするだ
けで、ワークパレット及びツールパレットが前後一組と
なって二面式パレット交換装置へ送られ、その二面式パ
レット交換装置と工作機械相互間の移動に連携し、ＮＣ
プログラムに従って主軸なＸ、Ｙ、Ｚ各軸方向へ移動す
ると共に、チャックの開閉動作を行なって加工を完了さ
せるので、大径や重量のある特定な工具のセットを安全
確実に行なえる。而もそれら動作が連続して自動的に実
行されるので、工作機械の運転を中断する必要も無い、
よってＦＭＳの本領が遺憾無く発揮できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る工作機械の加ニジステムを示したも
ので、第１図は全体のレイアウトを示したシステム図、
第２図はツールパレットヘセットされた特定工具を示す
説明図、第３図は工作機械におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の
方向を示す説明図、第４図ａ、ｂ％ｃ、ｄは工作機械と
二面並置形パレット交換装置相互間におけるパレットの
移動説明図、第５図、第６図は実施例のフローチャート
図、第７図は二面式パレット交換機構を変更したシステ
ム図、第８図ａ、　ｂは変更例のフローチャート図であ
る。 １・・ＮＧ工作機械、ｌａ・・テーブル、ｌｂ・・工具
マガジン、２・・主軸、３・・二面並置形パレット交換
装置、３′・・二面旋回形パレット交換装置、４・・パ
レット、４ａ・・ワークパレット、４ｂ・・ツールパレ
ット、５・・段取りステーション、６・・プールステー
ション、７・・無人搬送車、８・・工具載架何台、９・
・管理コンピュータ、１０，１０”・受け渡し機構、１
１・・制御コンピュータ、Ｔ・・特定工具、Ｗ・・被加
工物、Ａ・・二面平地形パレット交換装置の片面、Ｂ・
・Ｘ軸上の位置、Ｃ・・Ｘ軸上の他の位置、Ｄ・・二面
並置形パレット交換装置の他面、Ｅ・・Ｘ軸上の定位置
、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 工作機械とは別個独立して設けられた段取りステーショ
   ンと、その工作機械直前に装備した二面式パレット交換
   機構と、前記段取りステーションで被加工物がセットさ
   れたワークパレットと工具がセットされたツールパレッ
   トを前後一組にして二面式パレット交換機構の片側面へ
   順に搬入する搬送手段と、前記二面式パレット交換機構
   の片面又は他面と工作機械相互間でパレットの往復移動
   を行なう受け渡し機構と、先行したパレットが工作機械
   上から二面式パレット交換機構へ退避した後に、後続す
   るパレットを工作機械へ移動し、又その工作機械へ移動
   したパレットが工作機械上から退避した後に、前記二面
   式パレット交換機構に退避しているパレットを工作機械
   へ移動する制御手段とを含む工作機械の加工システム。