JPH04105837A - 自動加工装置の工具交換装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は複合加工工作機械を備えた自動加工装置におけ
る工具交換装置に関する。

〔従来の技術〕

複合加工工作機械とワークの自動搬送装置とを組み合わ
せて、長時間にわたる自動加工を可能とするフレキシブ
ル　マニュファクチャリング　システム（ＦＭＳ）が普
及しつつある。

複合加工工作機械のうちで、対向する２台の主軸と、各
主軸と共同する２′台の刃物台を備えた複合加工旋盤は
、２台の主軸間でワークの受渡しが可能であって、２つ
の工程を１台の機械の中で完了することができ、生産性
も高い。

刃物台は、タレットを備え、タレットはその周囲に例え
ば１２本のツールを装備することができる。

この種の複合加工旋盤とワークの自動搬送装置とを組み
合せて、長時間の無人運転を可能としたシステムは、既
に本出願人によって提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述した従来の装置にあっては、使用で
きるツールはタレットに予め装着された範囲のツールに
とどまり、ツールを交換する必要が生じた際には、オペ
レータによるツールの交換作業が不可欠であった。

ワークと同様に、ツールもタレットに対して自動的に搬
送することができれば、加工の範囲が拡がり、より長時
間の無人運転が可能となる。

そこで本発明は、複合加工旋盤と自動搬送装置とを備え
た自動加工装置における自動工具交換装置を提供する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の自動加工装置を構成する複合加工旋盤は、互い
に対向して配設された第１の主軸および第２の主軸と、
第１の主軸と協同するタレットを有する第１の刃物台と
、第２の主軸と協同するタレットを有する第２の刃物台
とを備え、搬送装置は、複合加工旋盤と部材を収容する
ストッカ装置との間に配設したガイドレールと、ガイド
レール上を自走する搬送ロボットと、搬送ロボットにと
りつけた鉛直方向に伸縮するアームと、アームの先端に
交換自在に装着されるハンドとを備える。

そして、自動工具交換は搬送ロボットのアームにツール
ハンドを装着して達成するが、このツールハンドは、基
本的な手段として、第１の刃物台にツールを供給する第
１のグリッパヘッドと、第２の刃物台にツールを供給す
る第２のグリッパヘッドとを備えている。

〔作用〕

以上の手段を有することにより、搬送ロボットによって
ツールを第１の刃物台と第２の刃物台に自動的に搬送す
ることができる。

〔実施例〕

以下、図面に基いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明を実施する自動加工装置の全体を示す斜
視図、第２図は正面図、第３図は平面図、第４図は左側
面図である。

全体を符号１で示す自動加工装置は、複合加工工作機械
を備える。複合加工工作機械は、種々の形式の工作機械
を利用することができるが、本実施例においては、２台
の主軸と２台の刃物台を備えた複合加工旋盤１０を用い
た場合を示している。

第５図は、複合加工旋盤工０の概要を示すもので、対向
して配設した第１の主軸１１０と第２の主軸１３０を有
する。第１の主軸１１０と第２の主軸１３０は同一の能
力を有する主軸であって、それぞれ軸Ｚ１．Ｚ２で示す
方向に移動する。

一方、同一の能力を有する２台の刃物台１２０゜１４０
は対向して配設される。第１の刃物台１２０は、軸Ｘ１
方向に移動するとともに、軸Ｔ□のまわりに旋回するタ
レット１２２を有し、タレット１２２には複数本のツー
ル１６０が装着される。

第２の刃物台１４０も同様に、軸Ｘ２方向に移動すると
ともしこ、軸Ｔ２のまわりに旋回するタレット１４２を
有し、タレット１４２には複数本のツール１６０が装着
される。

第１の主軸１．１０は、チャック１１２を有し、ジョー
１７０でワーク１５０を把持して第１の刃物台１２０の
ツール１６０によってワーク１５０に必要な加工を施す
。第１の主軸１１０の軸Ｚ１の移動量と軸Ｃ４まわりの
回転量及び刃物台１２０の軸Ｘ１の移動量と軸Ｔ□まわ
りのインデックスはＮＣ装置により制御される。

複合加工旋盤１０は、ツール１６０の刃先位置を検知す
る手段（図示せず）を備え、刃先位置を計測してＮＣ装
置にフィードバックすることにより、ワークの寸法を間
接的に計測し、加工精度を確保する。

第１の主軸１　］、　Ｏにより第１．工程の加工が完了
すると、第２の主軸１３０のチャック１３２は第１の主
軸１１０からワーク１５０を受けとり、ＮＣ＠置により
制御される第２の刃物台１４０と共同して第２工程の加
工を施し、ワーク１５０を完成させる。

複合加工旋盤１０は以上のように、２台の主軸と２台の
刃物台を備え、複雑な形状のワークを自動的に加工する
能力を有する。

なお、主軸にかえて刃物台を軸Ｚ□、ｚ２に沿って移動
する構成にしてもよい。

複合加工旋盤１０の後側にはチップコンベア１９０を配
設して切削により発生するチップを集め、チップパケッ
ト１９５で回収する。

全体を符号２０で示す搬送装置は、複合加工旋盤１０の
上方に配設されるガイドレール２００を備える。ガイド
レール２００は、旋盤の主軸の移動方向である軸ｚ４．
．Ｚ２と平行な軸Ｂに沿って配設され、ガイドレール２
００上に搬送ロボット２２０を走行自在にとりつける。

搬送ロボット２２０は、上下方向の軸Ａに沿って移動す
るアーム２３０を備える。アーム２３０の先端部にはワ
ークハンド２８０をとりつけるが、後述する態様により
このワークハンド２８０を他のハンドと交換自在として
、種々の対象物を搬送する。

複合加工旋盤１０に隣接して、ガイドレール２００の下
方に部材を備蓄して必要時に複合加工旋盤１ｏに供給す
るストッカ装置３０を配設する。

第６図はストッカ装置３０の要部の断面図、第７図は要
部の側面図である。

ストッカ装置３０は、床面しこ載置されるベース３００
を有し、ベース３００は、２本で１組の案内面を２組備
える。第１の案内面３１０，３１２は、ガイドレール２
００の軸Ｂに対して直交する軸ｘ３に沿って配設される
。第２の案内面３２０゜３２２は、軸Ｘ３に平行な軸Ｘ
、に沿って配設される。

第１の案内面３１０，３１２上には、全体を符号４０で
示すストッカが軸Ｘ３に沿って移動自在に載置される。

ストッカ４０は、第１の側壁４１０、第２の側壁４２０
および２つの側壁を結ぶ床４３０からなリ、上部が開口
する断面がほぼ正方形の箱形のストッカ本体４００を備
える。床４３０の下面には案内面上を転勤するローラ４
０２を設ける。

第１の側壁４１０の上縁部は外側に水平方向に延び、第
１のフランジ４１２を形成する。第２の側壁４２０の上
縁部も外側に水平方向に延び、第２のフランジ４２２を
形成する。

ストッカ本体４００は、軸Ｘ３に沿って延びる細長い形
状を有するが、内部は仕切板４４０によって複数の室４
４５に画成される。

室４４５には、搬送ロボット２２０のアーム２３０の先
端に交換自在に装着される各種のハンドが収容される。

本実施例にあっては複合加工旋盤１０の刃物台に供給す
るツールを取り扱うためのツールハンド２４０、主軸１
１．０．１３０のチャック１１．２，１３２へ供給する
ジョーを取り扱うためのジョーハンド２６０、ワークを
取り扱うためのワークハンド２８０の３種類のハンドが
用意される。

第１のフランジ４１２と第２のフランジ４２２は、軸ｘ
３に沿って等間隔に形成した穴を有し、各穴にはツール
１６０が挿入される。本実施例においては、各フランジ
に１０本ずつ、合計２０本のツール１６０を収容する場
合を示すが、必要に応じて収容本数を増減する。

第１の側壁４１０と第２の側壁４２０の上部の内側には
、軸ｘ３に沿って等間隔にジョーの保持部材を配設し、
各保持部材にジョー１７０を挿入する。本実施例では、
合計１８個のジョー１７０を保持する場合が示されるが
、ジョー１７０の個数は必要に応じて増減する。

ストッカ本体４００は軸Ｘ３に沿って割り出され、位置
決め用の手段（例えばサーボ位置決め）を備える。

各ツール、ジョー、ハンドはＩＣ等を含む記憶素子を備
え、必要な情報を記録する。

ツールに関するデータとしては、ツール番号、名称、回
転方向、形状、寿命、加工個数、寿命時間、使用個数、
使用時間、ツールセット値、摩耗補正量、摩耗量最大設
定値、ノーズＲ１切込量、ツール幅、ツール長、製造年
月日、書込み回数などがある。

ジョーに関するデータとしては、爪番号、爪の位置、外
爪／内爪、爪各部寸法、チャックバリア有／無、把持径
、爪成形有／無、生爪成形する／しない、生爪成形プロ
グラム番号、生爪使用時間、生爪寿命時間、製造年月日
、書込み回数などがある。

ツール１６０は記憶素子１６０ａを備えるが、ストッカ
装置のベース３００側にツールの記憶素子１６０ａの情
報を読みとり、または書き込むためのリード、ライトヘ
ッド３３０を配設する。ジョー１７０は、チャックと係
合するベースジョーと、ベースジョーにとりつけるソフ
トジョーとからなり、ベースジョーの背面に同様の記憶
素子を備える。そして、ベース３００側にジョー１７０
の記憶素子１７０ａに対向するリード、ライトヘッド３
３．２を配設する。このリード、ライトヘッド３３２は
、ストッカ本体４００が移動する際に、ツールシャンク
１６０Ｓとの干渉を避けるために旋回式として、リード
、ライト時のみにジョー１７０の記憶素子１７０ａに近
接する構造とする。

第１のフランジ４１２に貯えられるツール１６０と第１
の側壁４１０に貯えられるジョー１７０は、原則として
第１の刃物台１２０と第１の主軸１１０に供給される。

第２のフランジ４２２に貯えられるツール１６Ｑと第２
の側壁４２０に貯えられるジョー１７０は、第２の刃物
台１４０と第２の主軸１３０に供給される。

第６図はツールハンド２４０が、第１のフランジ４１２
のツール１６０と、第２のフランジ４２２のツール１６
０を把持する状態を示し、ジョーハンド２６０がジョー
１７０を把持する状態を中央上部に示す。

ストッカ本体４００内にはハンドが貯えられるが、本体
４００の床４３０の下方のベース３００には、ハンド用
のリード、ライトヘッド３４０がアクチュエータ３４２
により上下動自在に設けられる。第６図はツールハンド
２４０がストッカ本体４００内に収容された状態を示す
が、ツールハンド２４０の先端部に記憶素子２４０ａを
とりつけて、必要な情報を記録する。ジョーハンド２６
０、ワークハンド２８０も同様の記憶素子を備える。

ストッカ装置３０のベース３００の第２の案内面３２０
，３２２には、全体を符号６０で示す走行台車が装架さ
れる。走行台車６０はフレーム６００を有し、フレーム
６００はローラ６０２を介して案内面３２０，３２２上
に支持されるが、図示しない駆動装置によって軸Ｘ４に
沿って移動される。この走行台車６０はフォーク７０と
ともにパレットチェンジャを構成し、後述する態様によ
ってワークを載置したパレットを取り扱う。

ストッカ４０に係脱自在の連結ピン４５０によるクラッ
チ手段を設け、必要時に、走行台車６０とストッカ４０
とを連結する。ストッカ４０は、走行台車６０の廓動力
によって軸Ｘ３に沿って所定の位置に割り出され、ハン
ド、ツール、ジョーを搬送ロボット２２０へ供給する。

本自動加工装置は以上のように、搬送ロボットのアーム
にとりつけるハンドを交換自在とし、必要とするツール
、ジョーを複合加工旋盤１０へ供給するので、多種類の
ワークに対する段取りを自動的に達成することができる
。

次に、ストッカ４０の一端部に機外計測装置５０を連結
する。この機外計測装置５０は、プレート５００上にワ
ークを位置決めするブロック５０２やマイクロメータ５
１０等を配設したものであって、加工済みのワークの寸
法を自動的に計測してその情報を制御装置９０へ送る。

ベース３００に案内される走行台車６ｏは、フォーク装
置７０を備える。フォーク装置７０は、走行台車６０に
対して上下動自在に支持される。

走行台車６０に配設したモータ６１０は伝動手段を介し
てフォーク装置７ｏの駆動ねじ７２０を回動し、フォー
ク装置７０全体を昇降させる。

フォーク装置７０は桁７０５と、桁７０５の両端から外
側に突出する平行した２本のアーム７１０を有し、２本
のアーム７１０の内側部でパレット８０を把持する。

フォーク装置７０の桁７０５の中央内側部にはリード、
ライトヘッドを備え、パレット８０の対向する位置に記
憶素子・を備える。

パレット８０は、ワーク１５０を収容する角板状のもの
で、同種、異種のワーク１５０を一定間隔で収容するた
めの手段を有する。

複数個のパレット８０を上下方向に重ね合せて準備する
が、最大１０個程度のパレットを準備する。各パレット
８０は四辺形のフレーム８００の内部にＶ溝を形成した
アダプタからなるワークの保持手段を備える。そして、
フレーム８００の４隅にはピン８１０を植設する。この
ピン８１０はワーク１５０の高さ寸法に対応して選択さ
れ、ピン８１０により上方に重ねるパレット８０を支持
する。したがって、重ね合わされるパレットの上下方向
の間隔は、ピン８１０の長さにより規定される。

本自動加工装置の制御装置と制御方法を説明する。

第８図は制御装置の概要を示すブロック図であって、自
動加工装置の制御装置９０と、複合加工旋盤上０のＮＣ
制御装置９５を備える。

ＮＣ制御装置９５は、中央処理装置９５０と、操作盤９
５２を有し、加工に必要な情報を入出力する。複合加工
旋盤上０は、２台の刃物台１２０゜１４、０に装着する
ツール１６０の刃先位置を検出する刃先位置検出装置と
ワークの機内計測装Ｗ９５４を備え、刃先位置を検出す
ることで予備ツールの交換を実行する。加工されたワー
クをタッチセンサで計測し、この情報を中央処理装置９
５０へ送り、必要に応じてＮＣ情報を修正する。

自動加工装置の制御装置９０は、複合加工旋盤上０以外
の装置の制御を担当する。本実施例においては、複合加
工旋盤の制御装置９０と、それ以外の装置の制御装置９
５を別体にした場合を示しであるが、制御装置を合体し
て総合した制御装置を構築することもできる。

制御装置９０は、中央処理装置９００を備え。

中央処理装置に連結する操作盤９０２．ティーチングパ
ネル９０４によって、制御対象の装置の作動に関する情
報が入力される。

搬送装置２０は、ガイトレール２００上を移動する搬送
ロボット２２０を作動するサーボ軸Ｂと、アーム２３０
の上下動を作動するサーボ軸Ａの２軸を有するが、これ
らのサーボ９０６は中央処理装置９００からの指令によ
り制御される。走行台車６０とフォーク７０からなるパ
レットチェンジャは、走行台車６０の移動と、フォーク
７０の上下動を操作するサーボ９０８を備え、中央処理
装置９００の指令により制御される。

ハンド、ジョー、ツールを収容するストッカ４０の位置
等はユニット９］○を介して制御される。

本自動加工装置は、ストッカ４０に加えて図示しないチ
ェーン式ストッカ等を付加することにより、ツールやジ
ョーの収容量を拡大することができる。チェーンマガジ
ンを装備した場合には、ユニット９１２を介して制御す
る。

ストッカ４ｏと一体に連結された機外計測装置５０は、
加工が完了したワークの寸法を計測するが、計測装置５
０の作動や、計測結果等の情報は、ユニット９１４を介
して制御される。

各々のパレット８０は、記憶素子を備えるが、この記憶
素子に対する情報の読出し、書込みは、リード、ライト
ヘッドコントローラ９１６と、これに連結されるリード
、ライトヘッド９１７により実行される。

同様に、各ツールの記憶素子、各ジョーの記憶素子、各
ハンドの記憶素子の情報の読出し、書込みは、リード、
ライトヘッドコントローラ９１８と、これに連結される
リード、ライトヘッド９１９により実行される。

自動加工装置を用いて自動運転を開始する前に、オペレ
ータが行なう段取り作業を説明する。

まず、段取りステーションにおいて、各パレット８０に
素材ワーク１５０を収容し、可搬型のリード、ライトヘ
ッドを用いて各パレット８０の記憶素子にデータを書込
む。書込むデータは、固定データとして、パレット番号
、加工年月日等があり、可変データとして、ワーク番号
、ワーク間隔、ワーク基準位置、パレット上の個数、パ
レットに植設したピン８１０の高さ寸法等がある。

以上の段取りが完了したパレット８０は、最大１０段程
度に積層されて自動加工装置のローディングステーショ
ン８２０へ搬送される。

次に、オペレータは、ストッカ４０に複数のハンド２４
０，２６０，２８０、ツール１６０、ジョー１７０をセ
ツティングする。この際に、可搬型のリード、ライトヘ
ッドを用いて各記憶素子にデータを書込む。このストッ
カ４０に収容される機器のデータは、システムチエツク
の際にリード。

ライトヘッドで読みとられ、制御装置９０へ送られる。

複合加工旋盤１０の制御装置９５にもＮＧデータ等を準
備する。

第９図は、本自動加工装置の作動を示すフローチャート
である。

ステップ１０００でスタートした自動運転は、ステップ
１１００で、パレット８０にとりつけた記憶素子のデー
タの読取りを行なう。ローディングステーション８２０
に載置されたパレット８０に対して、パレットチェンジ
ャのフォーク装置７０は、最上部から降下して積層され
たパレット８０の各記憶素子のデータを読取る。

第１０図は、パレット８０の記憶素子に記入するデータ
項目を例示する。

この読取りが完了すると、パレット番号を基準とした加
工スケジュールのデータ表が作成できる。

加工順序としては、最上段に積まれたパレットが最初と
なり、順次下段のパレットが続く。

ステップ１２００では、自動加ニジステムのチエツクを
行なう。パレット番号を基準とした加工スケジュールに
基き、ＮＧデータ、ツール、ジョー、ハンド等のデータ
と、ストッカ及び複合加工旋盤内にセットされているも
のとを照合し、システムに異常がないかをチエツクする
。異常を発見したときには、ステップ１２１０でオペレ
ータに警告を発する。

ステップ１３００へ進み、準備状況をチエツクする。

加工すべきワークに対応する準備が完了していない場合
には、ステップ１３１０へ進む。

ステップ１３１０では、ストッカ４０に設けた連結ピン
４５０を作動して走行台車６０とストッカ４０を連結す
る。これにより、ストッカ４０は走行台車６０とともに
駆動され、必要な位置まで移動できる状態となる。

ステップ１３２０では、ハンド交換プログラムが実行さ
れる。ストッカ４０内に収容された３種類のハンドのう
ちで、例えばツールハンド２４０が搬送ロボット２２０
のアーム２３０に装着される。

ステップ１３３０では、ツール交換プログラムが実行さ
れる。ツールハンド２４０は、ストッカ４０の第１のフ
ランジ４１２に収容されたツール１６０を第１の刃物台
１２０のタレット１２２へ装着し、第２のフランジ４２
２のツール１６０を第２の刃物台１４０のタレット１４
２へ装着する。

交換されてストッカへ戻されるツールに対して記憶素子
の情報が更新される。

ステップ１３４０では、ジョー交換プログラムが実行さ
れる。ジョーハンド２６０がアーム２３０に装着され、
ジョーハンドはストッカ４０の第１の側壁４１０に収容
されたジョー１７０を第１の主軸１１０のチャック１１
２へ装着し、第２の側壁４２０に収容されたジョー１７
０を第２の主軸１３０のチャック１３２へ装着する。交
換されてストッカへ戻されるジョーに対して記憶素子の
情報が更新される。

ステップ１３５０では、加ニブログラムや交換されたツ
ール、ジョーに関するデータを複合加工旋盤の制御装置
９５へ転送する。転送するデータは、ツールファイルデ
ータ、爪寸法データ等のツールの記憶素子、ジョーの記
憶素子内のデータのマツプ等がある。アーム２３０にワ
ークハンド２８０が装着される。その後に、ストッカ４
ｏを原位置に復帰する。原位置では、機外計測装置５０
が所定の位置に位置決めされる。走行台車６０とストッ
カ４０の係合を解く。

以上で準備プログラムは完了し、ステップ１４ｏＯへ進
む。

ステップ１４００では、走行台車６０とフォーク７０が
共同して最上段のパレット８０を所定の位置に保持する
。

ステップ１５００では、複合加工旋盤１０の機内に装備
した刃先位置検出装置（図示せず）によって各ツール１
６０の刃先位置を計測し、ワークの寸法を間接的に計測
する。

ステップ１６００では、ステップ１５００における刃先
位置の検出結果に基いて刃先の摩耗等によるツール交換
の必要性を判断する。ツール交換が必要と判断されると
、ステップ１６１０へ進み、搬送ロボット２２０のアー
ム２３０に装置されていたワークハンドをツールハンド
に交換する。ステップ１６２０でツール交換プログラム
を実行し、ステップ１６３０でワークハントに再度交換
してステップ１７００へ進む。

ステップ１７００では、搬送ロボット２２０が、ワーク
ハンド２８０によってワーク１５０を把持し、複合加工
旋盤１ｏの第１の主軸１１０のチャック１１２へ供給す
る。通常は、ワーク１５０に対する第１の加工工程は、
第１の主軸１１０で実行され、第２の加工工程は、第２
の主軸１３０で実行されるが、順序を逆にすることも可
能である。

ステップ１８００では、複合加工旋盤１０によって所定
の加ニブログラムを実行する。ステップ１８５０でワー
クの機内計測を行う。機内計測はタッチセンサでワーク
の各部の寸法を計測する。

計測結果をステップ２０１０に送り、必要に応じてＮＣ
プログラムを補正する。加工が完了したワーク１５０は
、ステップ１９００で搬送ロボット２２０によりとり出
され、機外計測装置５０へ送られる。

ステップ２０００では、機外計測袋Ｍ５０によるワーク
１５０の寸法の直接計測が実行され、誤差の大きさに応
じて、ステップ２０１０で加工の良否の判定やＮＣデー
タを補正する。

ステップ２１０ｏでは、ツール寿命をチエツクする。各
ツール１６０は、予め所定の使用回数、使用時間を寿命
として設定しである。そこで、この設定値に照してツー
ルの寿命をチエツクし、寿命に達した場合にはステップ
２１１０へ進み、ツールハンドに交換した上で、ツール
交換プログラムが実行される。

ステップ２１．２０では、複合加工旋盤１０の制御装置
９５のＮＣから制御装置９０ヘツールデータの転送を行
ない、ステップ２１３０では、リード、ライトヘッド９
１９を介して使用済みのツールの記憶素子へツールデー
タの書込みを行なう。

したがって、使用中のツールのデータは、ＮＣ内のツー
ルファイル 素子のデータは更新されない。

ステップ２２００では、パレット８０上に段取りされて
いたワーク個数の全ての加工が完了したか否かを判断す
る。完了していた場合には、ステップ１５００へ戻り、
ワークを搬入して以上のステップをくり返す。

パレット１枚分のワークの加工が完了すると、ステップ
２３００へ進み、走行台車６０とフォーク７０は、支持
しているパレットをアンローディングステーション８２
５へ降ろす。

このときに、パレット用のリード、ライトヘッド９１７
は、パレット８０の記憶素子に各ワークの加工データを
書込む。具体的には、ステップ２００ｏで実行した機外
計測の測定データにより中央処理装置９００は加工結果
の良否を判定し、リード、ライトヘッド９１７が各ワー
クに対する良否のデータをパレットの記憶素子−書込む
。

ステップ１７１０〜ステツプ１７３ｏのツール交換プロ
グラムは、１枚のパレットの加工終了後に実行してもよ
い。

以上のフローを全パレットに対してくり返し、ステップ
２４００で全パレットの加工が終了したことを確認し、
ステップ２５００で自動運転を終了する。

第９Ａ図は制御フローの他の実施例を示す。

ステップ２６００で自動運転をスタートし、ステップ２
６１０でパレット８０がローディングステーション８２
０に搬入きれたことを確認する。

ステップ２６２０でパレット８０の記憶素子８１５の読
取りを行なう。この読取りによりワークの加工に必要な
全ての情報が自動加工装置の制御装置９０へ送られる。

ステップ２６３０で制御装置９０は現在自動加工装置に
準備されているツール、ジョーをチエツクし、不足分が
あるか否かを判断する。

不足分がある場合には、ステップ２６４０へ進み、不足
分のツール、ジョーのデータをオペレータに表示する。

オペレータはこの表示に従って、ストッカ４０にツール
、ジョーを段取する。

ステップ２６５０で段取りの完了を確認すると、ステッ
プ２６６０へ進み、ストッカ４０の連結ピン４５０を突
出して走行台車６０に連結する。

ステップ２６７０でストッカ４０を移動し、段取りされ
たツール、ジョーの記憶素子を読取る。

ステップ２６８０でストッカ４０のピン４５０を走行台
車６０から外して、ステップ２６２０へ戻る。

ツール、ジョーの不足分がないときは、ステップ２７０
０へ進み、加工スケジュールとシステム運転データが作
成される。加工スケジュールは、−２７＝ 搬入されたパレットのロットに対する加工スケジュール
を示し、システム運転データは累積の生産実績を示す。

その後、第９図で説明したフローのステップ１２００へ
接続されて、自動加工が実行される。

なお、上述した自動加工装置１においては、正面からみ
て、複合加工旋盤１０の左側にストッカ装置３０を配設
した例を示したが、第１１図に示すように、ストッカ装
置３０Ａを、右側に配設することもできる。したがって
、自動加工装Ｍ１の設置スペースに応じて自由に配設す
ることが可能である。

本発明は以上の構成を有する自動加工装置の工具交換装
置であって、以下、第１２図乃至第２３図を用いて本発
明の実施例を詳細に説明する。

第１２図はツールハンドの正面図、第１３図は側面図、
第１４図は一部を断面にして示す正面図、第１５図はグ
リッパの詳細図、第１６図はツールハンドの一部を断面
にして示す側面図、第１７図は第１６図のＨ−Ｈ矢視図
である。

全体を符号２４０で示すツールハンドは、ケーシング２
４１と、ケーシング２４１に回動自在に支持された軸２
４２の両端にとりつけたグリッパヘッド２４３，２４５
を備える。

第１のグリッパヘッド２４３は、１対のグリッパ２４３
Ａ、２４３Ｂを備え、第２のグリッパヘッド２４５も１
対のグリッパ２４５Ａ、２４５Ｂを備える。２つのグリ
ッパ２４３Ａ、２４３Ｂの中心位置は距離りだけ互いに
オフセットされる。

グリッパ２４５Ａ、２４５Ｂも同様である。

グリッパヘッド２４３，２４５の回動機構は次のとおり
である。

ケーシング２４１の上面部２４１Ａは、搬送ロボットの
アーム２３０の下端面に接合し、装着される。アーム２
３０内に装備された回転軸２３２は、ベベルギア機構２
５０に連結され、ギア２５１を駐動する。ギア２５１に
噛合するギア２５２は、ケーシング２４１に回動自在に
支持された軸と一体であり、ギア２５２は円板２５３に
結合される。円板２５３は、その外周部に４個のローラ
２５３Ａを有する。４個のローラ２５３Ａは互いに９０
°の間隔で配設される。

ケーシング２４１に回動自在に支えられて両端部にグリ
ッパヘッド２４．３，２４．５をとりつけた軸２４２は
、円板２５４を有し、円板２５４には４本の放射状の溝
２５４Ａが９０’の間隔で形成される。そして、円板２
５３のローラ２５３Ａは円板２５４の溝２５４Ａに係合
する。

したがって、円板２５３と円板２５４はゼネバ機構を構
成し、９０’毎の割り出しができる。

円板２５４の周縁部には、４個の溝２５４Ｂを設ける。

ケーシン）ｊ２４．１にはソレノイド２５９をとりつけ
、ソレノイド２５９によりカム２５９Ｃを直線的に駆動
する。このカム２５９Ｃを円板２５４の溝２５４Ｂに係
合して、確実なインデックスをはかる。

円板２５３とギア２５２との間に４本の突起をもつカム
２５３Ｂをとりつける。ケーシング側にはリミットスイ
ッチ２５７Ａ、２５７Ｂを配設して、カム２５３Ｂがリ
ミットスイッチ２５７Ａ。

２５７Ｂを作動させたときに駆動モータの回転を停止し
、グリッパを所定の姿勢に割り出す。グリッパをとりつ
けた軸２４２にも、カム２４２Ａを設ける。必要に応じ
て異なるプロファイルをもつカム２４２Ａを２列配設す
る。カム２４２Ａと共同するりミツ１−スイッチ２５８
Ａ、２５８Ｂを配設し、オン、オフのパターンを４個用
意することにより、９０’毎の軸２４２の回転位置を検
出することができる。したがって、グリッパ２４３゜２
４５の９０°毎の４つの姿勢を検知することができる。

グリッパ２４３，２４．５は開閉自在のフィンガーを有
し、ツール１６０のネック部を把持する。

第１３図に示すように、一方のグリッパヘッド２４３の
第１のグリッパ２４３Ａを例えばＬＨ１第２のグリッパ
２４３Ｂを例えばＵＨと称し、プレートを添付する。

グリッパヘッドの回転方向は、向かって右まわり（時計
回り）をＣＷ、左まわり（反時計回り）をＣＣＷと称す
る。他方のグリッパヘッド２４５も同様である。

以上のように、２個のグリッパヘッド２４３゜２４５に
それぞれ２個ずつの合計４個のグリッパ２４３Ａ、２４
３Ｂ、２４５Ａ、２４５Ｂが装備される。４個のグリッ
パは同一の構造を有する。

第１５図は、グリッパの詳細を示すもので、グリッパは
、ケーシング２４７にピン２４８Ａを介して回動自在に
とりつけた１対のフィンガ２４８を有する。フィンガ２
４８はスプリング２４７Ｄにより、先端部が常に開くよ
うに付勢され、先端部の内側には凹部を設けたグリッパ
部２４８Ｓがとりつけられる。

ケーシング２４７の中央部にはピン２４９が摺動自在に
挿入され、ピン２４９はスプリング２４９Ａにより常時
外方へ向けて付勢される。

ピン２４９はテーパ一部２４９Ｔを有し、テーパ一部２
４９Ｔは１対のレバー２４７Ａに当接す・　る。レバー
２４７はピン２４９の摺動軸に直交する方向に摺動自在
である。ピン２４９は、常時スプリング２４９Ａにより
外方へ押し出されているので、テーパ一部２４９Ｔはレ
バー２４７Ａを外方へ押し出す。レバー２４７Ａは、フ
ィンガ２４８の後部を押し拡げて、フィンガ２４８の先
端のグリッパ部２４８Ｓをスプリング２４７Ｄに抗して
常時閉じる方向へ付勢する。

ツールヘッド２４．０のケーシング２４１内には、アク
チュエータ２４６が配設され、アクチュエータ２４６の
ピストン２４６Ａは、グリッパのピン２４９に対向する
。したがって、アクチュエータ２４６の付勢により、ピ
ストン２４６Ａがグリッパのピン２４９を押圧すると、
ピン２４９はスプリング２４９Ａに抗して押し込まれ、
スプリング２４７Ｄの作用によってフィンガ２４８の先
端部は開かれる。

ツール１６０側には１対の突起１６０Ｂが設けられ、こ
の突起１６０Ｂをフィンガ２４８のグリッパ部２４８Ｓ
がつかむことで、ツール１６０のグリップを達成する。

この際に、ツール１６０には更に１個の突起１６０Ｔが
設けられ、グリッパのケーシング２４７に形成した受は
部２４７Ｅに係合してツール１６０のまわり止めを構成
する。

第１８図は、第１のグリッパヘッド２４３のグリッパ２
４３Ａ、２４３Ｂの４つの姿勢Ｆｌ、Ｆ２、Ｆ３．Ｆ４
と、作業の関係を示す。

第１８図（Ａ）はツールハンド２４０がストッカ４０内
に収容されているときの初期の姿勢である第１の姿勢Ｆ
１を示す。この状態でツールハンド２４０は、搬送ロボ
ットのアーム２３０に装着される。

第１８図（Ｂ）はグリッパヘッド２４３がＣＷ力方向回
転した第２の姿勢Ｆ２を示す。この姿勢でツールハンド
のグリッパ２４３Ａはストッカ４０に収容されたツール
を把持する。

ツールを把持してアームが上昇した後にＣＣＷに９０°
回転し、第１８図（Ｃ）に示す第１の姿勢Ｆ１に戻る。

この姿勢のままで、ツー：・［ルハンドは刃物台のタレ
ットに対向する位置まで移動する。タレットは第１８図
（Ｃ）で図の左側にある。タレットと共同して、グリッ
パ２４３Ｂはタレットのツールを引き抜く。

タレットと干渉しない場所で、ＣＷに１８００回転させ
て、第１８図（Ｄ）に示す第３の姿勢Ｆ３をとる。タレ
ットと共同してグリッパ２４３Ａが持つツールをタレッ
トに挿入する。

ＣＷに９０°回転させて、第１８図（Ｅ）に示す第４の
姿勢をとり、ツールハンドをストッカ４０上に戻してグ
リッパ２４３Ｂのツールをストッカ４０へ戻す。

以上の工程をくり返して必要な自動工具交換を達成する
。

自動工具交換が完了した後は、第１の姿勢Ｆ１に戻し、
ツールハンド２４０をストッカ４０に戻す。

第１９図は、自動工具交換時におけるツールハンドと刃
物台の関係を示す平面図、第２０図は第１９図のＪ−Ｊ
矢視図、第２１図は作動の説明図である。

これらの図面により、第１のタレット１２２に対する自
動工具交換を説明する。

ツールハンド２４０を装備した搬送ロボット２２０は、
第１９図において上方に配設されたストッカからツール
１６０を供給され、ガイドレール２００上を軸Ｂに沿っ
て移動し、位置Ｐ□□に達する。

位置Ｐ１１に静止した搬送ロボット２２０は、アーム２
３０を軸Ａに沿って降下させ、ツールハンド２４０を位
置Ｐ２１に位置決めする。この状態から搬送ロボット２
２０を軸Ｂに沿って移動し、ツールハンド２４０を位置
Ｐ３１に移動する。この位置Ｐ３１においては、ツール
ハンド２４０の第１のグリッパヘッド２４３の第２のグ
リッパ２４３Ｂが、前進位置にある第１のタレット１２
２に装着されていたツール１６０に当接し、このツール
１６０を把持する。第１のタレット１２２を軸Ｘ□に沿
って後退させて、ツール１６０をタレット１２２から引
き抜く。第１８図でも説明したが、このときのツールハ
ンド２４０のグリッパヘッド２４３は、第１の姿勢Ｆ１
をとる。

次にグリッパヘッド２４３をＣＷに１８０°回転して第
３の姿勢Ｆ３とする。この運動の際に、第１のグリッパ
２４３Ａと第２のグリッパヘッド２４３Ｂは距離りだけ
オフセットしであるので、周辺の機器に干渉する危険性
は少ない。

第１のタレット１２２を軸Ｘ１に沿って前進させて、第
１のグリッパ２４３Ａが把持していたストッカから供給
された新ツール１６０をタレット１２２の穴に挿入する
。

ツール１６０のシャンク１６０Ｓとタレット１２２の穴
との公差は小さい。したがって、ツールをタレットに対
して着脱する際には、ツールシャンクの軸心とタレット
の穴の軸心が整合している場合においてでも、ある程度
のスラスト力を特徴とする特に、ツールシャンクをタレ
ットの穴に挿入する際には、ある程度のスラスト力を加
えて装着を確実にする必要がある。

工具を交換する際には、搬送ロボット２２０のアーム２
３０は軸Ａに沿って伸長される。アーム２３０は搬送ロ
ボット２２０により片持梁の形状で支持されているので
、先端部のツールベツド２４０にスラスト力が加えられ
たときの剛性は低い。

搬送ロボット２２０は軸Ｂ方向の走行距離も長く、アー
ム２３０の軸Ａ方向のス１−ロークも犬である。したが
って、自動工具交換位置におけるツールヘッド２４０の
位置決め精度を確保することは難しく、また、高精度を
要求すると制御機器のコストアップをまねく。

そこで本装置においては、工具交換の際に、自動的にツ
ールヘッドを固定して充分な剛性を確保する装置を装備
する。

第２２図及び第２３図は固定装置の実施例を示す。

第２２図は第１の主軸１１０側から第１のタレット１２
２側をみた図面であって、全体を符号１８０で示す固定
装置は、複合加工旋盤のベースに固着される本体１８１
を有する。本体１８１は２本のピン１８２を上下方向に
摺動自在に支持し、ピン１８２の下端部はアクチュエー
タ１８３のロッド１８４に連結する。アクチュエータ１
８３は、例えばエアーシリンダを用いるが、適宜のアク
チュエータを使用することができる。

アクチュエータ１８３を作動して２本のピン１８２を上
方へ突出すると、ピン１８２は、ツールハンド２４０の
ケーシング２４１の底面に設けた凹部２４１Ｂに突入し
、ツールハンド２４０を固定する。

この状態では、ツールハンド２４．０は充分な剛性を有
し、タレツ１〜１２２，１４２との間で確実な工具交換
を達成する。

ツールハンド２４０は、第１のタレット１２２に対して
は位置Ｐ３１で工具交換を実行し、第２のタレット１４
２に対しては位置Ｐ　３２で工具交換を実行する。これ
に対応して、ツールハンドの固定装置１８０を２つの位
置Ｐ３□ｊＰ３□に配設する。

次に、第１の主軸１１０と第２の主軸１３０は、それぞ
れ軸２．．２２に沿って移動することができる。この機
能を利用して、固定装置を構成する。

すなわち、第１の主軸１１０のチャック１１２と第２の
主軸１３０のチャック１３２に適宜の治具を把持させる
。例えば、治具としてチャック爪を使用するときには、
閉位置で３つ爪の先端がピンを形成する構造とする。ま
た、ピン先端が挿嵌される凹部をツールハントの両側面
に設ける。従って、この治具でツールハンド２４０のケ
ーシング２４１の両側面を押圧する。この摩擦力によっ
てツールハンド２４０は充分な剛性を付与され、確実な
工具交換を達成することができる。

なお、工具交換の際には、タレット１２２，１４２を軸
Ｘ１．Ｘ２に沿って邦動するアクチュエータであるモー
タに付与する電流を低減して、スラスト力を減少せしめ
、作業を容易とし、機器の損傷を防止する。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように、対向して配設される２台の主軸
台と、各主軸台と共同する２台のタレット式の刃物台を
備えた複合加工旋盤と、搬送装置とを組合せた自動加工
装置において、搬送装置を構成する搬送ロボットのアー
ムを交換自在に装着するツールハンドによって、ストッ
カ装置に収容したツールを必要に応じて２台の刃物台に
搬送し、自動的に交換することができる。

したがって自動加工装置が使用することのできるツール
の本数も増加し、より長時間の無人運転が達成できる。

タレットに対する自動工具交換には高精度の位置決めが
要求され、交換に要するスラスト力も大となる。一方、
搬送ロボットの移動距離は長く、工具交換時のアームの
突出量も大きい。

本装置においては、工具交換時にツールハンドを固定す
る手段を備え、安定した自動工具交換を達成する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものである。 第１図は自動加工装置の全体を示す斜視図、第゛２図は
正面図、 第３図は平面図、 第４図は左側面図、 第５図は複合加工旋盤の概要を示す説明図、第６図はス
トッカ装置の要部の断面図、第７図はストッカ装置の要
部の側面図、第８図は制御装置の概要を示すブロック図
、第９図及び第９Ａ図は制御のフロー図、第１０図はパ
レットの記憶素子に記入する項目を示す説明図、 第１１図は自動加工装置の他の配置例を示す正面図、 第１２図はツールハンドの正面図、 第１３図は側面図、 第１４図は一部を断面にして示す正面図、第１５図はグ
リッパの詳細図、 第１６図はツールハンドの一部を断面にして示す側面図
、 第１７図は第１６図のＨ−Ｈ矢視図、 第１８図はグリッパヘッドの作動を示す説明図、第１９
図は自動工具交換時の装置の作動を示す平面図、　　　
　　　　　１・゛ 第２０図は第１９図のＪ−Ｊ矢視図、 第２１図は作動を示す説明図、 第２２図はツールハンドの固定装置の実施例を一部を断
面にして示す説明図、 第２３図は第２２図の側面図である。 ｌ・・・・・・自動加工装置　　１０・・・・・・複合
加工旋盤２ｏ・・・・・・搬送装置　　３０・・・・・
・ストッカ装置４０・・・・・・ストッカ　　　５０・
・・・・・機外計測装置６０・・・・・走行台車　　７
０・・・フォーク装置８０・・・・・・パレット ９０．９５・・・・・・制御装置 １１０・・・・・・第１の主軸台 １２０・・・・・・第１の刃物台　１２２・・・・・・
タレット１３０・・・・・・第２の主軸台 １４０・・・・・・第２の刃物台　１４２・・・・・タ
レット１５０・・・・・・ワーク　　　　１６０・・・
・・・ツール１８０・・・・・・ツールハンドの固定装
置１８２・・・・・・ピン　　　２００・・・・・・ガ
イドレール２２０・・・・・・搬送ロボット　　２３０
・・・・・・アーム・′：″ ２４０・・・・・・ツールハンド ２４３・・・・・・第１のグリッパヘッド２４３Ａ、２
４３Ｂ・・・・・・グリッパ２４５・・・・・・第２の
グリッパヘッド２４５Ａ、２４５Ｂ・・・・・・グリッ
パ特許出願人　　ヤマザキ　マザツク株式会社代理人　
弁理士　沼形義彰（外２名） 第１２図 第１３図 どｑ、づ （’Ｊ Ｉ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ＬＬ−０
寸

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複合加工旋盤と複合加工旋盤に部材を搬送する搬送
   装置とを備えた自動加工装置の工具交換装置において、 複合加工旋盤は、互いに対向して配設された第１の主軸
   および第２の主軸と、第１の主軸と協同するタレツトを
   有する第１の刃物台と、第２の主軸と協同するタレツト
   を有する第２の刃物台とを備え、 搬送装置は、複合加工旋盤と部材を収容するストッカ装
   置との間に配設したガイドレールと、ガイドレール上を
   自走する搬送ロボットと、搬送ロボットにとりつけた鉛
   直方向に伸縮するアームと、アームの先端に交換自在に
   装着されるハンドとを備え、 ツールをとり扱うツールハンドは、第１の刃物台にツー
   ルを供給する第１のグリツパヘツドと、第２の刃物台に
   ツールを供給する第２のグリツパヘツドとを備えてなる
   自動加工装置の工具交換装置。 ２、ツールハンドは、ケーシングと、ケーシングに支持
   された軸と、軸を一定の回転角度で割り出す手段と、軸
   の両端部にとりつけた第１のグリツパヘツド及び第２の
   グリツパヘツドと、各グリツパヘツドに装備されてツー
   ルを把持する第１のグリツパ及び第２のグリツパを備え
   、 第１のグリツパと第２のグリツパの中心は互いにオフセ
   ットされてなる請求項１記載の自動加工装置の工具交換
   装置。 ３、工具交換装置において、ツールハンドを一時的に固
   定する固定手段を備えてなる請求項１又は２記載の自動
   加工装置の工具交換装置。 ４、固定手段は、複合加工旋盤のベースにとりつけた本
   体と、本体に上下動自在に支持されたピンと、ピンを駆
   動するアクチュエータとを備え、上方へ突出したピンが
   ツールハンドに係合してツールハンドを固定する固定装
   置である請求項３記載の自動加工装置の工具交換装置。 ５、固定手段は、複合加工旋盤の第１の主軸及び第２の
   主軸であつて、第１の主軸のチャックが把持する治具と
   第２の主軸のチャックが把持する治具がツールハンドを
   両側から押圧してツールハンドを固定する請求項３記載
   の自動加工装置の工具交換装置。