JPH0463653A - 工具交換速度切換方法 - 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】 産業上の利用分野 この発明は、マシニングセンタ等に用いられる改良され
た自動工具交換装置（ＡＴＣと呼ぶ）に関する。

従来の技術 従来、ＡＴＣの工具交換速度は、通常安全を考慮して重
量の大きい工具に適した遅い一定速度に設定していた。

工具交換速度が遅いと、直接機械の稼働率に影響し非能
率であるという欠点を有している。このため特開昭６４
−５８４４４号公報で公知の、工具重量を判別する手段
を設けて交換工具の重量に応じて工具交換速度を自動制
御する自動工具交換装置を開発した。

発明が解決しようとする課題 従来の技術で述べた、特開昭６４−５８４４４号で公知
の技術は、重量工具交換時の工具交換アーム動作を、す
べて低速で行うようにしたので、工具交換動作中重量工
具を工具交換アームが把持していない空の状態のときま
で低速度動作を行うようになっていたため、更に工具交
換時間を短縮できる余地が残されているという問題点を
有していた。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明における工具交換速
度切換方法は、重量判別手段により設定値以上の重量工
具を選別し、この重量工具を交換する際の工具交換アー
ムの動作速度を低速に切換える自動工具交換装置におい
て、前記重量工具を交換する際の工具交換アームの抜き
差し及び１８０旋回動作のみを低速に切換えるものであ
る。

作用 次工具に指定された工具を設定基準重量を境として重量
工具と通常（軽量）工具とに選別し、通常工具の場合は
、工具交換アームの交換動作のすべてを高速で行い、重
量工具の場合には工具交換アームが重量工具を把持して
行う抜き差し及び１８０°旋回動作のみを低速で行う。

実施例 実施例について第１図〜第７図を参照して説明する。

公知の横形マシニングセンタにおいて、ベツド１上の上
面右側に削設されたＸ軸方向の摺動面上にサドル２が移
動位置決め可能に載置され、サドル２の上面に削設され
たＸ軸方向の摺動面上に、旋回テーブル３が旋回割出可
能に設けられている。

ベツド１の上面左側にコラム４が立設され、コラム４の
中央垂直に削設されたＹ軸方向の摺動面上に、主軸頭５
が移動位置決め可能に載架され、主軸！ｊ［５に主軸６
が回転可能に軸承されている。

更にコラム４の側面に工具マガジン装置７が設置されて
おり、工具Ｔを主軸６に対して直角かつ水平にして収納
する複数個のマガジンポット８が、リンク状の鎖でエン
ドレスに連結され、図示しない駆動割出装置により割出
位置Ａに割出される。

またコラム４の工具マガジン側側面に、サブアーム装置
９が取付けられており、サブアーム装置９の工具Ｔ把持
用のグリッパを有するサブアームｌＯは、図示しない駆
動機構によりＸ軸方向及びＹ方向に移動可能とされ、マ
ガジンの割出位置Ａとコラム４上に取付けられている後
述のレディステーション装置１）のマガジン側旋回位１
ＦＢとの間で工具授受と搬送を行う、レディステーショ
ン装置１）の旋回アーム１２は、レディステーションフ
レーム１３上に固着の支軸サポート１４に垂直に嵌着さ
れる支軸１５に、複数の軸受を介して旋回可能に支承さ
れており、９０°旋回用アクチュエータ１６により前述
のマガジン側旋回位置ＢとＡＴＣ側旋回位置Ｃとに旋回
される。旋回アーム１２の下面に位置決めシリンダ１７
が平行に固着されており、シリンダ１７に嵌挿されるピ
ストンと一体の位置決めビン１８が、レディステーショ
ンフレーム１３上の対応位置に固着の位置決めブロック
１９と係合して、旋回アーム１２の旋回位置Ｂ、Ｃの位
置決めを行う、更に位置決めシリンダ１７の下面に支軸
２０が垂直に固着され、支軸２０の先端に重量受はロー
ラ２１が回転可能に設けられ、ローラ２１の外周がレデ
ィステーションフレーム１３上面に当接してアーム重量
を支えている。旋回アーム１２の先端にはレディステー
シッンボフト２２が固着されており、レディステーシラ
ンポットの下面に、工具クランプシリンダ２３が固着さ
れている。

レディステーシランの旋回位２ｃと主軸の工具交換位置
Ｅとの中間に、支軸６とレディステーシランボット２２
の工具交換を行うＡＴＣ２４が、アーム軸２６を主軸６
と平行にしてコラム前面に設けられている。アーム軸２
６の先端に工具交換アーム２５が固着され、工具交換ア
ーム２５は両端に工具Ｔを把持するグリツパを有し、水
平方向を待機位置としてほぼ９０＠旋回および旋回軸方
向移動可能とされている。工具交換アーム２５ｕ動用Ａ
Ｃモータ２７の出力軸は、変速器２８を介して垂直駆動
軸２９に連結され、垂直駆動軸２９に円板３１．抜き差
し用カム３２．旋回用カム３３がそれぞれ嵌着されてい
る。アーム軸２６は後側にめすスプラインを有し、スプ
ライン軸を有する旋回軸３４に軸方向移動可能に係合さ
れ、旋回軸３４に嵌着されるタレントカムフォロア３ｏ
が、旋回カム３３外周の溝カムと係合して、垂直駆動軸
２９の一回転で工具交換アーム２５の一すイクル分の旋
回をする。アーム軸２６はブラケット３５が固着されて
おり、ブラケット３５は、軸方向移動可能な案内軸３８
の先端に固着され、真内軸の後部は抜き差し用カム３２
側面の溝カムに係合するカムフォロア３６ａを有するア
ーム３６の先端に連結金具３７を介して連結され、垂直
駆動軸２９の一回転で工具交換アームの抜き差しをする
。

円板３１にはドッグ４１．４２が位置調整可能に固着さ
れており、ドッグ４１の対応位置に近接スイッチＬＳＩ
が、またドッグ４２の対応位置に近接スイッチＬＳ２が
それぞれ取付けられている。

そしてドッグ４１は工具交換アーム２５の水平方向待機
位置で近接スイッチＬＳＩをＯＮさせる位置にセットさ
れ、ドッグ４２は工具交換アーム２５がほぼ９０″″旋
回して、工具を把持した位置で近接スイッチＬＳ２をＯ
Ｎさせて低速信号を出力し工具の差込みを完了した位置
でＯＦＦさせて高速信号を出力するように位置セットさ
れている。

次に、モータ２７駆動用制御回路を第１図のブロック線
図部分により説明する。ＮＣ装置４３内のプログラムメ
モリ４４は入力されたプログラムを記憶する部分、プロ
グラム解釈部４５は、プログラムメモリより１ブロック
分のパートプログラムを読み込んで必要個所に信号を出
力する部分で、この２つはＮＣ装置に含まれている一般
的なものである。定速／変速モード切換回路４６は、通
常は定速モードにセットされ、後述の工具の重量判別手
段が重量工具を選別してモード切換信号を出力したとき
のみ変速モードに切換ねり、変速モードはマガジンボッ
ト８に該当重量工具の返却が終わって、返却完了信号が
入力されたとき解除する回路である。高速／低速切換回
路４７は定速モード時には近接スイッチＬＳ２からの高
・低切換信号を無視して低速指令のみを出力し、変速モ
ード時には近接スイッチＬＳ２の信号に従って高速指令
と低速指令とを交互に出力する回路、アーム駆動用イン
バータ回路４８は、高速／低速切換回路４７の指令によ
り周波数変換を行ってＡＣモータ２７を高速又は低速で
駆動する部分である。

次に重量判別手段の三つのそれぞれの実施例について説
明する。

第１は、ＮＣ装置４３内に重量比較部５１が設けられて
おり、プログラムメモリ４４内に工具情報と一緒に工具
重量が記憶されている０重量比較部５１には予め設定さ
れた重量基準値が記憶されており、プログラム解釈部４
５より工具重量値が入力されると、記憶する基準値と比
較して入力値が基準値以上のときモード切換信号を出力
して、定速／変速モード切換回路４６を変速モードとす
る。　第２は、工具マガジン装置７の左側の操作位置近
くに工具情報読み書き装置５２が設けられ、工具Ｔに記
憶素子が取付けられている。記憶素子には工具番号とと
もに工具オフセント量、工具寿命等通常の工具情報のほ
か工具重量が記憶されており、マガジンポット８に貯蔵
工具がセットされた直後に、読み書き装置５２により工
具重量を含む工具情報が読み取られてプログラムメモリ
４４に記憶される。そしてＮＣの次工具指令で工具番号
が指定されると対応する工具重量が呼び出されてプログ
ラム解釈部４５から重量比較部５１に出力される。

第３は、工具情報読み書き装置５２又は重量比較部５１
の代わりに、第４図に示す重量判別装置５３がレディス
テーションフレーム１３の下面に設けられている０重量
判別装ｆ５３は、旋回アーム１２旋回時の重量受ローラ
２１が通るレディステーションフレーム上の軌跡Ｄ−Ｄ
線上の計測位置にて重量計測するように取付けられてお
り、フレーム１３に穿設された取付穴ｔ３ａに嵌着され
る支軸５４に、支点ピン５５を介してアーム５６が旋回
可能に設けられ、アーム５６の一方の先端部にピン５７
により旋回可能に連結される計測片５８が、Ｄ−Ｄ線上
に設けられた穴１３ｂに上下移動可能に嵌挿され、レデ
ィステーションフレーム１３の対応位置に、図示しない
取付金具を介してリミットスイッチＬＳ３が取付けられ
ている。

そしてアーム５６の他方の先端部に穿設された上向きの
止まり穴５６ａとフレーム１３に穿設された下向きの止
まり穴１３ｃとの間にばね５９が介装されており、計測
片５８ばばね５９により常時上向きに付勢されて、段差
部５８ａがフレーム１３の下面と当接し、この状態で上
端面はフレーム上面と同一平面が保たれ、アーム５６に
設けられた位置決めポルト６１により計測片５８の下限
が規制されている。そしてレディステージ四ンボット２
２に工具Ｔを装着した旋回アーム１２のローラ２１が、
計測位置を通過する際に計測片５８の上端面に乗ると、
工具重量に応じてばね５９のカに抗して計測片５８が下
降し、アーム５６を介してリミットスイッチＬＳ３の可
動部を押圧する。

リミットスイッチＬＳ３は予め設定された基準重量値を
越えた重量工具を装置しているときに重量工具信号を出
力するようにばね５９の力が調整されており、この重量
工具信号がプログラム解釈部４５に送られ、ここで火工
具に指定された工具番号と照合されて変速モード切換信
号が定速／変速モード切換回路４６に出力される。

続いて本実施例の作用について説明する。

最初に、重量判別手段の実施例の第１を用いた作用につ
き説明する。プログラムメモリ４４に火工具指令に関連
して工具重量が書き込まれたプログラムが記憶されてお
り、この火工具指令がプログラム解釈部４５に読み込ま
れると、工具マガジン装置７の火工具に指定された工具
Ｔが装着されているマガジンポット８が割出位置Ａに割
出される０次いで火工具Ｔはサブアーム１０により、マ
ガジン側旋回位置Ｂにて停止中のレディステーションホ
ント２２に挿入され、９０°旋回用アクチュエータ１６
により旋回アーム１２がＡＴＣ側旋回位置Ｃに旋回され
て待機する０次工具指令と同時にプログラム解釈部４５
に読み取られた工具重量は重量比較部５１に入力され、
ここで予め記憶されている重量基準値と比較される。そ
して例えば工具重量値が基準値以上の重量工具の場合に
は、重量比較部５１から変速モード切換信号が出力され
て、定速／変速モード回路が変速モードに切換えられる
。

主軸６に装着された工具Ｔによる切削加工が終わると、
主軸頭５が交換位置Ｅに位置決めされて、第７図の動作
説明図に示す■の状態となる０次いでプログラム解釈部
４５に工具交換指令が読み取られて工具交換アーム駆動
指令が出力されると、定速／変速モード切削回路４６が
変速モードに切換えられており、高速／低速切換回路４
７は近接スイッチＬＳ２がＯＦＦとなっているので高速
信号が入力されて、インバータ回路４８が高速側になっ
ているため、モータ２７の高速回転で工具交換アーム２
５がほぼ９０＠旋回され、レディステーシランボット工
具と主軸工具とを同時に把持し、■の状態となる。そし
て工具交換アーム２５が画工具Ｔを把持し終わった時点
でドッグ４２が近接スイッチＬＳ２に接近してＯＮとな
り低速信号が出力されて、高速／低連切換回路４７を介
してインバータ回路４８が低速側に切換わり、モータ２
７が低速回転となって、工具交換アーム２５が軸方向前
側へ低速で移動し、把持する画工具を抜き取って■の状
態となる６次いでモータ２７は低速回転のままで工具交
換アーム２５が１８０　　”旋回されて、画工具の位置
が入れ変わり■の状態となる。

続いてモータ２７は低速回転のままで工具交換アーム２
５が軸方向後側に移動して、画工具をレディステーショ
ンポット２２と主軸６とに同時に差し込み■の状態とな
る。この工具差し込みが終わった時点でドッグ４２が近
接スイッチＬＳ２から離れてＯＦＦとなり高速信号が出
力され、モータ２７が高速回転に切換ねり、工具交換ア
ーム２５がほぼ９０°旋回されて工具から離れ、ドッグ
４１が近接スイッチＬＳＩに接近してＯＮとなり停止信
号が出力されて、ＡＣモータ２７が停止し０の状態とな
って待機する０次いでレディステーションボット２２に
装着された使用済の工具は、前述の逆の動作でマガジン
ポット８に返却される。

定速／変速モード切換回路４６は、モード切換信号によ
り一旦変速モードに切換えられると該当重量工具が使用
済となってマガジンポット８に返却されるまで継続され
ている。このため次に指定された火工具が例えば基準値
より軽い軽量工具の場合でも使用済工具が重量工具であ
る限り高速・低速の切換が行われる。そして使用済とな
った重量工具がマガジンポット８へ返却が完了すると返
却完了信号が定速／変速モード切換回路に入力され、変
速モードが解除されて定速モードとなりモータ２７の高
速回転により工具交換が行われる。

次に重量判別手段の実施例第２を用いた作用について、
前述の作用と異なるところのみを説明する。

マガジンポット８に切削加工に必要な工具の入れ換えを
行う際に、操作位置の近くに設けられた情報授受位置に
新しく挿入した工具を旋回して、ここで工具情報読み書
き装置５２により、工具の記憶素子に記憶されている工
具重量を含む工具情報が読み取られ、プログラムメモリ
４４に記録される。こうしてマガジン収納工具は、すべ
て工具情報とともに工具重量が記憶され、火工具指令で
工具番号に対応した工具重量がプログラム解釈部に読み
取られる。

次に工具重量制御手段の実施例第３を用いた作用につい
て前述の作用と異なるところのみ説明する。

レディステーションフレーム１３の旋回アーム１２のロ
ーラ２１の通る軌跡Ｄ−Ｄ＆ｉの途中に設けられた計測
位置を、火工具に指定された工具Ｔを装着した旋回アー
ム１２が通過する際に、計測片５Ｂが加重されてばね５
９の力に抗して下降する。そして所定の基準重量以上の
火工具が通過するときだけ、リミットスイッチＬＳ３か
ら信号が出力されてプログラム解釈部４５に入力される
。

プログラム解釈部４５は、直接に変速モード切換信号を
定速／変速モード切換回路に送って変速モードに切換え
る。なお、マガジンへの返却工具が重量工具の場合、判
別装置５３を通過する際にリミットスイッチＬＳ３から
信号を出力するが、返却工具の場合はプログラム解釈部
４５にて無視されて、変速モード切換信号は出力されな
い。

発明の効果 本発明は、上述のとおり構成されているので、次に記載
する効果を奏する。

重量判別手段により選別した重量工具の工具交換を行う
際に、工具交換アームの抜き差しへび１８０　　°旋回
動作のみを低速に行い他の動作を高速で行うようにした
ので、一般の工具は速い速度で、重量工具は必要最小限
の動作のみ遅い速度で行うことができるようになり、大
幅に工具交換時間が短縮され、機械再稼働率が向上する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の工具交換速度切換方法の自動工具交換
装置の機構図を含む制御回路のブロック線図で、ブロッ
ク線図は重量判別手段の実施例の第１を表す部分を実線
で、第２を表す部分をかくれ線で、第３を表す部分を仮
想線でそれぞれ表した共用図、第２図はレディステーシ
ョン装置の上視図、第３図は一部切断面で表した第２図
の側面図、第４図は重量制御装置を表す第２図のイーイ
線視断面図、第５図は横形マシニングセンタの正面姿図
、第６図は横形マシニングセンタの側面姿図、第７図は
工具交換アームの交換動作説明図である。 ２４・ ２５・ ２７・ ４３・ ５２・ ５３・ Ｓ２ Ｓ３ ドッグ ・自動工具交換装置 ・工具交換アーム ・ＡＣモータ　　４２・ ・ＮＧ装置 ・工具情報読み書き装置 ・重量判別装置 ・・近接スイッチ ・・リミットスイッチ １号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量判別手段により設定値以上の重量工具を選別
   し、この重量工具を交換する際の工具交換アームの動作
   速度を低速に切換える自動工具交換装置において、前記
   重量工具を交換する際の工具交換アームの抜き差し及び
   １８０°旋回動作のみを低速に切換えることを特徴とす
   る工具交換速度切換方法。