JPH0516981B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、FMS、特に平角物加工等の生産加
工ラインにおいて、工具の交換を行う工具自動供
給システムに関するものである。

従来生産加工ラインにおいて各工作機械の工具
マガジンに装備された標準工具以外の特殊工具や
再生工具、予備工具などは、ツールストツカから
工具単体毎に各工作機械に供給されるか、又はこ
れらの工具が補助マガジンに収納された状態で各
工作機械に搬送され該補助マガジンから工作機械
のメーンマガジンに工具交換が行なわれていた。
しかしながら、これら従来技術によれば大規模化
した生産ラインの工具供給を効率的に行なうこと
ができず、また加工対象物の変更や生産ラインの
拡張若しくは変更に対応する柔軟性に乏しいとい
う欠点があつた。

本発明は上記の問題点を解決するためになされ
たものであり、その目的とするところは、工具の
供給効率と柔軟性に優れた工具自動供給システム
を提供することにある。

本発明はこの目的を達成するために工具マガジ
ンを具備した工作機械を複数配置した生産加工ラ
インにおいて、前記工具マガジンへ供給する工具
を複数個セツトし、水平状態に載置した移動可能
なツールカートリツジと、前記工作機械と離れた
位置に設けられ、前記ツールカートリツジを複
数、区分して貯蔵するツールストツカと、このツ
ールストツカの近傍に設けられ、ツールカートリ
ツジを一時的に載置する中間ステーシヨンと、こ
の中間ステーシヨンと前記ツールストツカとの間
でツールカートリツジを出し入れさせるツール移
載装置と、前記中間ステーシヨンにあつて、工作
機械へ所要の工具を供給するため設けられ、工具
を載置可能なツールパレツトを有するツール供給
ステーシヨンと、前記中間ステーシヨンにあつ
て、前記ツール移載装置から移載されたツールカ
ートリツジの工具を前記ツール供給ステーシヨン
上のツールパレツトへ横方向または縦方向の異な
る向きに載置可能なロボツトと、前記ツール供給
ステーシヨンに隣接して設けられ、工具の載置さ
れたパレツトをツール供給ステーシヨンから受け
て工作機械へ搬送する無人台車とからなり、これ
ら前記ツールカートリツジ、ツールストツカ、ツ
ール移載装置、ロボツト、ツール供給ステーシヨ
ンおよび無人台車の動作が中央制御装置の指令に
よつて制御される工具自動供給システムという構
成をとる。

以下、本発明を添付図面を基づいて説明する。

まず本発明を適用する主要部の構成を説明する
と、第１図から第３図までに示すように、軌道１
の長手方向の一方側には複数配置した単体機２０
が、その側部に当該単体機２０における標準工具
等を貯蔵する工具マガジン２１を装備し、その各
前端側の軌道１に近傍する部署には自動パレツト
交換装置（APC）２２が配備され、かつ前記各
単体機２０の反対側にある軌道１の隣部にはその
位置毎の単体機２０によつて加工されるワーク載
置用のパレツト等を配備するパレツトストツカ２
３が設置され、さらに軌道１上には無人台車２が
前記パレツトを搭載して走行可能に配置されてい
るワーク搬送ラインにおいて、該軌道１の初端に
近傍する一方側には次に示す工具自動供給システ
ムの主要部が連携的に配置されている。

上記の主要部は次のように構成さている。第２
図は主要部の拡大平面図、第３図は第２図の矢
視側面図である。軌道１の初端に最も遠い位置に
はツールカートリツジ９を区分的に貯蔵するため
に多数のワゴン３ａを多段状に積層したツールス
トツカ３が、図示しない駆動装置により循環走行
可能に配置されている。該ツールカートリツジ９
には前記各単体機２０の工具マガジン２１に備え
られていない特殊工具や再生工具或いは予備工具
等の各種工具１１が、横倒しにして載置され、横
一列に水平状態にセツトされて貯蔵されている。
ツールカートリツジ９は、第４図、第５図および
第６図に示すように、全体が方形板状に形成され
ていて、その面部の一方側には前記工具１１を３
体宛嵌合するための凹陥部９ｂを設けた横長の載
置部９ａが一体的に立設されている。該載置部９
ａの反対側にあたる面部にはツール移載装置４
（第７図、第８図）に設けられた爪１５の係止が
可能となる係合孔部９ｃが形成されている。前記
ツールカートリツジ９の凹陥部９ｂに嵌合載置さ
れる工具１１は、頭部部分がテーパ面に形成され
ていて、このテーパ面の先端側にはプルスタツド
１１ａが突設され、このプルスタツト１１ａには
ロボツト７（第２図、第３図）のアーム７ａの一
端が係合するようなつている。また前記工具１１
のテーパ面の直下位置には前記ツールカートリツ
ジ９の凹陥部９ｂに収嵌可能となる係合部１１ｂ
が形成されている。前記工具１１は各係合部１１
ｂによる凹陥部９ｂへの係合をもつて着脱可能に
収嵌配置されている。

また第２図で示す如く前記ツールストツカ３の
前方位置にはツールストツカ３又は段取りステー
シヨン５と中間ステーシヨン６との間でツールカ
ートリツジ９を移載するためのツール移載装置４
が配置されている。該ツール移載装置４は次のよ
うに構成されている。すなわち第７図および第８
図に明示するように、前記ツールストツカ３の直
前位置には該ツールストツカ３とほぼ同じ高さに
よる支柱１２が立設されている。該支柱１２の前
部に昇降用モータ１６の駆動をもつて循環移動す
るチエーンによりアーム１２ａが上下動可能に配
置されている。前記アーム１２ａの先端位置には
水平面による円形テーブル１３が回動可能に載置
軸嵌されている。また前記円形テーブル１３の中
央帯には外周の一端から中心部を通過して他方側
に近い位置までの長さによるボールスクリユー１
４が水平態のもとで回動可能に軸嵌されている。
前記ボールスクリユー１４は、円形テーブル１３
の円周上の他端側に設置されたボールスクリユー
用モータ１８による駆動をもつて正転または逆転
回動が可能となるように組着されている。なお前
記ボールスクリユー１４の軸上には爪上下用モー
タ１９の駆動をもつて上下動が可能となる爪１５
が、前記ボールスクリユー１４の螺旋回動によ
り、該スクリユー１４上で前進および後退動が可
能となるように螺合されたナツトに設けられてい
る。さらにこの態様による円形テーブル１３は、
旋回用モータ１７の駆動により、前記アーム１２
ａの先端位置で週方向への回動が可能となるよう
に構成されている。

前記ツールストツカ３の前方でツール移載装置
４の側方には前記ツールカートリツジ９内に必要
工具がない場合に、当該必要工具を補給し、或い
は前記単体機２０におい損耗した工具を交換する
ための段取りステーシヨン５（第２図）が配置さ
れている。さらにツール移載装置４の直前位置に
は該ツール移載装置４上のツールカートリツジ９
を載置するための中間ステーシヨン６が設置され
ている。

前記中間ステーシヨン６と軌道１の初端間にあ
たる位置にはツール供給ステーシヨン８が設置さ
れている。この場合該ツール供給ステーシヨン８
の上面は軸８ａを中心に回動自在に構成されてい
て、この回動面の上位部はツールパレツト１０を
複数宛前後配置の直線状により載置することが可
能なように形成されている。また前記中間ステー
シヨン６とツール供給ステーシヨン８とに隣接す
る側部位置には先端に前記工具１１のプルスタツ
ド１１ａ側を把持するグリツパを具備するアーム
７ａを装着したロボツト７が、該アーム７ａによ
る前後動および自体による上下動と左右動とによ
り三次元の動作が可能なように設置されている。

前記ツールパレツト１０は、第９図および第１
０図に示すように、あらかじめ横形ツールパレツ
ト１０Ａと縦形ツールパレツト１０Ｂとの２種類
が形成されている。従つて単体機２０の種別（横
形機あるいは縦形機）により横形ツールパレツト
１０Ａ或いは縦形ツールパレツト１０Ｂのいずれ
かを選択して使用可能となるように形成されてい
る。

なお無人台車２、ツールストツカ３、ツール移
載装置４、ロボツト７、ツール供給ステーシヨン
８および各単体機２０のAPC２２等は、いずれ
も図示しない中央制御装置の指令によつて連携的
な動作が可能となるように構成されている。

次に前記した無人台車１以下の各主要部により
工具の自動供給を行う場合について説明する。ま
ず中央制御装置がワークの加工指令を発し、上記
指令に基づき中央制御装置に備えられているツー
ルフアイルにより当該単体機２０の加工に使用す
る工具が自体の工具マガジン２１に貯蔵されてい
るか否かの確認が連携的に行われる。その際所望
する使用工具が工具マガジン２１内にない場合
は、中央制御装置は、ツールストツカ３に収納さ
れている工具に関するツールフアイルを検索して
所望工具１１がツールストツカ３内に収納されて
いるかを確認し、該工具１１が貯蔵されている場
合は、ツールストツカ３が稼働して当該工具１１
を載置したツールカートリツジ９を収容中のワゴ
ン３ａがツール移載装置４の背後におけるツール
交換位置に到達するまで上記の稼働を継続する。
ツール移載装置４の円形テーブル１３は当該ワゴ
ン３ａの高さの位置に到達するまで昇降用モータ
１６の駆動をもつて上昇する。旋回用モータ１７
の駆動により円形テーブル１３が回動してボール
スクリユー１４を当該ワゴン３ａの方位に向け
る。爪上下用モータ１９の駆動により爪１５が上
昇位置をとつた状態でボールスクリユー用モータ
１８が駆動し、爪１５が当該ワゴン３ａ上のツー
ルカートリツジ９側に位置するまで前進する。爪
１５が下降位置をとつて当該ワゴン３ａ内に収納
されているツールカートリツジ９の孔部９ｃ内に
係合するため、爪１５の後退移動により、該ツー
ルカートリツジ９を円形テーブル１３上に移載す
ることができる。前記円形テーブル１３を中間ス
テーシヨン６と同じ高さ位置まで降下させたの
ち、円形テーブル１３を180度回転させて、ボー
ルスクリユー１４を中間ステーシヨン６側に向け
る。爪を前進させることにより、円形テーブル１
３上に配置されているツールカートリツジ９を中
間ステーシヨン６上に移載することができる。

一方、パレツトストツカ２３にはワークを載置
するパレツトの他に、横形又は縦形のツールパレ
ツト１０が収納されており、当該単体機が横形で
あるか又は縦形であるかの区別に応じて横形又は
縦形のツールパレツト１０が無人台車２によりツ
ール供給ステーシヨン８上の無人台車２側に呼び
出された後、軸８ａを中心に180度回動し中間ス
テーシヨン６側へ持ち来たされる。

前記により中間ステーシヨン６上にツールカー
トリツジ９が移載された時点で、ロボツト７は、
アーム７ａが中間ステーシヨン６の上面に載置さ
れているツールカートリツジ９から当該単体機に
交換すべき工具１１を把持して、当該工具１１を
ツール供給ステーシヨン８上に載置されているツ
ールパレツト１０の上部に移載する。ロボツト７
は、前後、左右および上下方向の各移動が自由と
なり、かつアーム７ａは90度、180度に回転可能
に構成されているため、ツールカートリツジ９上
の当該工具１１を、その先端のプルスタツド１１
ａに対するグリツパの係合により該ツールカート
リツジ９の凹陥部９ｂの位置から抜き出して、前
記ツール供給ステーシヨン８上のツールパレツト
１０へ順次編集することができる。このようにロ
ボツト７を用いることにより、このツール編集動
作はツールパレツト１０が横形であつても縦形で
あつても対応可能である。

当該単体機に交換する必要のある工具１１がツ
ールストツカ３内の複数のツールカートリツジ９
に載置されている場合にはこれらのツールカート
リツジ９を順次中間ステーシヨン６上に呼び出し
て、ツールパレツト１０へのツール編集が可能で
ある。

このようにしてロボツト７で編集された前記ツ
ールパレツト１０上の各工具１１の位置は中央制
御装置により記憶されている。

前記により工具１１の編集が完了したツールパ
レツト１０は、この位置のツール供給ステーシヨ
ン８の回動により180度宛旋回してから無人台車
２上に移載されたのち、軌道１を介して、一旦パ
レツトストツカ２３に収納された後、又は直接
に、指定単体機２０の位置に搬送される。指定単
体機２０の位置に到達したツールパレツト１０は
APC２２を介してワークテーブル上に移動する。
該ツールパレツト１０上の工具１１は、当該単体
機２０の主軸により把持されて自動工具交換装置
を介して工具マガジン２１に格納され、同時に不
要の工具１１はツールパレツト１０に移され、工
具１１の格納位置に中央制御装置のツールフアイ
ルにおいて書換えられる。工具交換の終了したツ
ールパレツト１０はAPC２２及び無人台車２を
経て、直接に、又は一旦パレツトストツカ２３に
収納された後、ツール供給ステーシヨン８に戻さ
れ、一方空のあるツールカートリツジ９が中間ス
テーシヨン６に呼出され、前記と逆動作によりロ
ボツト７でツールパレツト１０の工具１１がツー
ルカートリツジ９に戻され、ツールフアイルが書
替えられると共にツールカートリツジ９はツール
ストツカ３に移載され、ツールパレツト１０はパ
レツトストツカ２３に収納される。なお単体機か
らツールストツカ３に戻すべき工具１１を載置し
たツールパレツト１０は、次に工具供給を行なう
べき場合には、ロボツト７による前記ツール編集
の動作と、ツールパレツト１０からツールカート
リツジ９に工具１１を戻す動作とを同時的に交互
に行なうことができるのは勿論である。

なお前記した中央制御装置のワーク加工指令時
に、図示しないツールストツカコントローラを介
して前記ツールストツカ３内に指定された必要工
具がない場合は、段取りステーシヨン５に当該必
要工具１１の用意をするように作業者にアラーム
の信号が発せられる。また同時に上記の中央制御
装置による必要工具の用意をする指令が図示しな
いツールストツカコントローラに登録される。従
つて上記の指示により作業者が段取りステーシヨ
ン５上に不足している必要工具１１の段取りを行
ない、連携的にツール移載装置４が稼働し、段取
りステーシヨン５上のツールカートリツジ９を中
間ステーシヨン６上に移載することができ、その
後は前記と同様の手順により該工具１１を指定単
体機２０に供給する。このようにして割り込みに
よる特急の工具を迅速に処理する自動復帰、続行
等を即座に行うことができる。この場合前記した
ツールストツカ３は介在しないことになる。この
ように上記の段取りステーシヨン５を活用するこ
とにより、工具の補給、交換等が容易迅速にでき
るものである。

各単体機において破損又は摩耗した工具はツー
ルパレツト１０を介して中間ステーシヨン６上の
ツールカートリツジ９に戻し、該ツールカートリ
ツジ９をツール移載装置４により段取りステーシ
ヨン５に移載し、その後人手により破損又は摩耗
工具を再生システムに移すこともできる。夜間等
の無人運転時における破損又は摩耗工具は一旦ツ
ールストツカ３に収納してよい、いずれの場合も
各工具毎の所在位置等は中央制御装置において記
憶し且つ書替えられる。また段取りステーシヨン
５の配置や工具供給の頻度などの如何によつて
は、ツールストツカ３と中間ステーシヨン６との
間に設けたツール移載装置４の他に、段取りステ
ーシヨン５とツールストツカ３との間に第２のツ
ール移載装置を設けてもよく、第２のツール移載
装置としては図示のツール移載装置４と同様のも
のを用いてもよく、又はツールストツカ３の所定
位置の所定高さにあるワゴン３ａと段取りステー
シヨン５との間でツールカートリツジ９を搬送す
る移載装置を用いてもよい。

前記のように本発明による工具自動供給システ
ムは、ツールストツカ３により特殊工具や再生工
具或いは予備工具等をツールストツカ３の各ワゴ
ン３ａ毎に多数貯蔵し、かつ中央制御装置の工具
供給指令による必要時にはツール移載装置４、中
間ステーシヨン６およびロボツト７により、ツー
ル供給ステーシヨン８上で編集された複数工具１
１を、無人台車２を介して供給することができる
ため、工具管理が極めて柔軟にして簡単になり、
かつ工具の供給も容易迅速に行うことができる。

以上に説明したように本発明は、ツールストツ
カでは多段状のワゴンにツールカートリツジを収
納することに加えて該ツールカートリツジに複数
の工具を水平状にセツトできるため、該ツールス
トツカのスペースを小域にして多数工具の貯蔵が
可能となる。従つて工具管理の簡素化が得られ、
またロボツト編集機能によつて不足工具の一括処
理ができ、かつ横形と縦形の区分によるツールパ
レツトの使用をもつて編集による必要工具を必要
態勢のもとで容易迅速に供給ができるうえ、横形
又は縦形のツールパレツトから工具交換のために
主軸を使用することができるからツール供給にお
ける各単体機での縦横変換装置を必要としない。
ツールパレツトの搬送をワーク用のパレツトの搬
送用の台車以外の手段によつて行なつてもよい
が、該台車によつて行なえば搬送系路の簡単化が
可能であり、またツールパレツトを指定単体機に
近接する位置のパレツトストツカに待機させて工
具供給の効率化が可能である。ロボツトの編集動
作と、横形及び縦形のツールパレツトを選択使用
することにより、生産加工ラインに横形と縦形の
工作機械が混在するにかかわらず、工具はツール
カートリツジにおいて横置することができ、従つ
てロボツトにより工具をツールカートリツジに対
し受渡しするにはアームの上昇下降動作とグリツ
パの係合動作を以つて足り、ロボツトの編集動作
が簡単化すると共に、段取りステーシヨンなどに
おける手作業においても横置の工具を上方に持ち
上げる動作で足りるから安全正が高い。工作機械
における工具マガジンとツールパレツトとの間の
工具交換時には、主軸と自動工具交換装置との間
における工具の受け渡しを行なうから、加工工程
における主軸と工具マガジンとの間の工具交換の
シーケンシヤル制御をそのまま利用することが可
能であり、制御系統の簡単化に役立つ、段取りス
テーシヨンの活用をもつて割り込みによる特急工
具の円滑迅速な補給、交換が可能になるため、多
数配列の単体機におけるワーク加工の能率を大幅
に向上できる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の工具自動供給システムによる
主要部を含む生産加工ラインの配置態様を示す平
面図、第２図は第１図の矢視による同システム
の主要部を示す詳細図、第３図は第２図の矢視
による同主要部の側面図、第４図は工具をセツト
したツールパレツトの平面図、第５図は同正面
図、第６図は同側面図、第７図はツールストツカ
の一部とツール移載装置を示す側面図、第８図は
同平面図、第９図は第２図の矢視によるロボツ
トとツール供給ステーシヨン上の横形ツールパレ
ツトを示す背面図、第１０図は同ロボツトとツー
ル供給ステーシヨン上の縦形ツールパレツトを示
す平面図である。 １……軌道、２……無人台車、３……ツールス
トツカ、４……ツール移載装置、５……段取りス
テーシヨン、６……中間ステーシヨン、７……ロ
ボツト、８……ツール供給ステーシヨン、９……
ツールカートリツジ、１０……ツールパレツト、
１０Ａ……横形ツールパレツト、１０Ｂ……縦形
ツールパレツト、１１……工具、２０……単体
機、２１……工具マガジン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 工具マガジンを具備した工作機械を複数配置
   した生産加工ラインにおいて、 前記工具マガジンへ供給する工具を複数個セツ
   トし、水平状態に載置した移動可能なツールカー
   トリツジと、 前記工作機械と離れた位置に設けられ、前記ツ
   ールカートリツジを複数、区分して貯蔵するツー
   ルストツカと、 このツールストツカの近傍に設けられ、ツール
   カートリツジを一時的に載置する中間ステーシヨ
   ンと、 この中間ステーシヨンと前記ツールストツカと
   の間でツールカートリツジを出し入れさせるツー
   ル移載装置と、 前記中間ステーシヨンにあつて、工作機械へ所
   要の工具を供給するため設けられ、工具を載置可
   能なツールパレツトを有するツール供給ステーシ
   ヨンと、 前記中間ステーシヨンにあつて、前記ツール移
   載装置から移載されたツールカートリツジの工具
   を前記ツール供給ステーシヨン上のツールパレツ
   トへ横方向または縦方向の異なる向きに載置可能
   なロボツトと、 前記ツール供給ステーシヨンに隣接して設けら
   れ、工具の載置されたパレツトをツール供給ステ
   ーシヨンから受けて工作機械へ搬送する無人台車
   と、 からなり、これら前記ツールカートリツジ、ツー
   ルストツカ、ツール移載装置、ロボツト、ツール
   供給ステーシヨンおよび無人台車の動作が中央制
   御装置の指令によつて制御されることを特徴とす
   る工具自動供給システム。