JPH0550349A - 機械加工装置における工具の交換治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工装置に必要な工具を、その加工姿勢に保
持する治具により加工位置まで搬送することで、迅速な
工具交換を可能にする。 【構成】 ワークをラインにより装置の加工位置まで搬
送し、この加工位置で前記ワークに対して主軸の先端部
に装着した着脱可能な工具により加工を施す加工装置に
用いられる工具の交換治具であって、前記ライン上に設
置され、着脱する前記工具を前記加工位置にて前記加工
を施すワークの加工部分と同位置で、その加工姿勢にか
つ前記主軸の動作方向に移動可能に保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業状の利用分野】本発明は、機械部品の切削加工，
穴明け加工等をおこなう加工ラインに配置された機械加
工装置における、必要とする工具を迅速に交換するため
の工具の交換治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、機械部品の切削等加工をおこなう
場合には、加工ラインに供給されるワークと、その加工
条件に対して使用する工具とに関する加工データを予め
加工装置に入力して加工を施していた。このような加工
装置は、所謂オートツールチェンジャーと称する工具の
自動交換装置が付設されており、上記加工データにもと
づき、保有する多種のドリルやカッター等の工具の中か
ら必要とするものを自動的に選択して加工装置へ供給す
る。そして、事前に設定した条件によるワークへの加工
と、上記自動交換装置による加工装置本体への工具の着
脱を順次おこなうものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
加工装置に付設した工具の自動交換装置では、加工ライ
ン上の加工工程を変更する場合に、工具の交換が確実に
かつ安全におこなえるという利点があるものの、搬送ア
ームなどによるその交換装置から加工装置への工具の移
動機構を用いていたことに加え、あらかじめ多くの工具
を収納するので、加工装置自体の他にこのような工具交
換装置の設置場所が必要となる。そのうえ、加工装置に
上記のような工具交換装置を付設すると、装置全体が大
がかりになり、そのために保守管理も繁雑となるという
問題があった。さらに、加工内容や生産スケジュール等
の事情から、加工工程を頻繁に変更しようとすると、ワ
ークへの加工データとともに工具交換データの組み替え
が極めて繁雑であった。

【０００４】また、上記加工装置において必要な工具を
人手により交換しようとすると、特に、多品種少量の加
工をおこなう場合には、工具の交換が一時に多数の場所
で発生することがあり、多大な労力を要するうえ、ライ
ン全体が停止することもある。

【０００５】近年、加工装置が多機能化する一方で、容
易にライン編成がおこなえ、さらに稼働中の加工ライン
に対して柔軟にアクセス可能な工具の交換手段が求めら
れている。

【０００６】本発明は、上記のような実情に鑑みてなさ
れたもので、その目的とするところは、機械部品の切削
等をおこなう機械加工ラインにおいて、大がかりな工具
の交換装置を用いることなく工具の交換を迅速かつ容易
におこなうことができる機械加工装置における工具の交
換治具を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の機械加工装置における工具の交換治具は、
ワークをラインにより装置の加工位置まで搬送し、この
加工位置で前記ワークに対して主軸の先端部に装着した
着脱可能な工具により加工を施す加工装置に用いられる
工具の交換治具であって、前記ライン上にワークと同様
に設置され、着脱する前記工具を前記加工位置にて前記
加工を施すワークの加工部分と同位置に、かつその加工
姿勢に保持することを特徴とする。

【０００８】

【作用】機械加工装置はその主軸の先端部で着脱可能な
工具を装着してワークに対して切削等の加工を施す。ワ
ークは、ライン上に設置されて、加工装置による加工位
置まで搬送される。そして、加工工程の変更等により工
具を交換する場合、新たに装着すべき必要な工具は、上
記ラインに設置されて、加工を施すべきワークと同様に
加工位置まで搬送される。

【０００９】この際、上記工具を治具に保持させて、ワ
ークを加工装置に搬送するライン上にこの治具を設置す
ると、ラインにより装置の加工位置まで搬送される。装
置側で必要とする工具を保持した治具は、工具を加工位
置にて加工を施すワークの加工部分と同位置でその加工
姿勢に、かつ主軸の動作方向に移動可能に保持している
から、ワークへの加工時と同様に工具に向けて加工装置
の主軸の先端部を移動させるだけで装着できる。さら
に、工具を取り外す場合には、空の治具を上記同様にラ
イン上に設置すれば、治具は装置の加工位置まで搬送さ
れる。そして、治具は工具をその加工姿勢に保持できる
から、装着時同様に加工装置の主軸の先端部を治具に向
けて移動して開放すれば、取り外された工具を治具がラ
イン上で保持する。

【００１０】したがって、工具交換の必要な都度、次の
加工に要する所定の工具をワークの流れの中で加工装置
側へ搬送することにより工具の交換が可能となる

【００１１】

【実施例】本発明の一実施例を図１ないし図５を参照し
て説明する。

【００１２】本発明の機械加工装置における工具の交換
治具（以下単に治具という。）は、図１の符号５Ｂで示
され、ライン２Ａ上に設置されて着脱可能な工具５Ａと
ともに加工位置Ｐまで搬送され、そこで前記工具５Ａを
その加工姿勢に保持する。

【００１３】図４にこの治具５Ａの投入される加工ライ
ンの概要が示されているが、この加工ラインでは、設置
されたワーク４ａ，４ａをライン２Ａにより加工装置１
の加工位置Ｐまで搬送し、この加工位置Ｐで、加工装置
１における主軸の先端部３に装着した着脱可能な工具５
Ａによりワーク４ａに対して加工を施す。そして、上記
治具５Ａは、ワーク４ａとともに、あるいはワーク４ａ
と同様に搬送され、加工位置Ｐで、この工具５Ａによる
加工が施された場合におけるワーク４ｂの加工部分と同
位置で、図１（ａ）に示すようにその加工時の姿勢に、
かつ上記主軸の先端部３の加工時の動作方向に移動可能
に前記工具５Ｂを保持するものである。

【００１４】上記構成を以下さらに詳しく説明すると、
図４において、加工装置１は、所謂従来の工作機械であ
って、本体に対して着脱可能なバイトやフライスカッタ
ーなどの工具５Ａが主軸の先端部３に装着され、供給さ
れたワーク４ａ，４ａに対して穿孔，切削等の加工をを
施す。また、ワーク４ａは、例えばコンベヤなどのライ
ン２Ａおよびそのライン２Ａにワーク等を投入する供給
装置２Ｂからなる供給手段２によって、上記装置１の加
工位置Ｐに搬送される。この加工位置Ｐは、本来ワーク
４ａに対して所定のゼロ点位置から所定の送り量，回転
数により加工を施す位置である。

【００１５】ところで、このような加工ラインにおい
て、加工装置１の主軸の先端部３に対して工具５Ａを簡
便かつ容易に装着するために、図２および図３に示され
るような装着装置が提唱されている。

【００１６】この装着装置は、図２に示される主軸３２
に取り付けられたアダプタ３０と、このアダプタ３０に
嵌合される工具５Ａを該アダプタ３０に圧接保持する掛
合部３４ａ，３７ａを有するクランパ３４とを備え、前
記クランパ３４を常時は弾性部材４１によって工具５Ａ
をアダプタ３０に圧接保持し、工具５Ａの着脱時にこの
保持を解除するよう構成されている。その解除手段とし
ては、上記クランパ３０に固着されたドローバー３３を
流体４２で加圧駆動させる主軸３２、およびアダプタ３
０に固着されたシリンダ機構４０を設け、さらにこのシ
リンダ４０内の流体４２に圧力を加えるブースターロッ
ド４３を設けるとともに、該ブースターロッド４３に外
部から機械的な力Ｍを加えることにより、流体４２を介
してドローバー３３を軸方向に突出させるものである。
これにより、加工装置１側でブースターロッド４３を加
圧し、ドローバー３３を図２の左方に押圧移動させてお
き、工具５Ａをアダプタ３０に嵌合させて所定角度回転
させて着脱し、再びブースターロッド４３の加圧を解除
する。なお、上記掛合部３４ａ，３７ａは、図３の平面
図に示されるように、工具５Ａの掛合突起３７ａがクラ
ンパ３４のつば部３４ａと重ならないように嵌合させ、
その後、工具５Ａを回転して前記掛合突起３７ａとつば
部３４ａと重ねて工具５Ａをアダプタ３０に保持する。
（実開証６２ー７３２０，実公昭６１ー６０２８，実公
昭６１ー７８５６，実公昭６１ー１０８９９参照。）

【００１７】本発明の治具５Ｂを上記のような装着装置
を具備した加工装置１に使用すると、その機能がより明
かになるもので、つぎに、これらを含む加工ラインの一
実施例とともに、治具５Ｂの作用を主軸の先端部３に工
具５Ａを装着するときの工程を示す図１、および加工ラ
インの概要を示す図４に基づいて説明する。

【００１８】まず、図４において、加工工程で必要とな
った工具５Ａは、予め治具５Ｂに保持させてワーク４ａ
とともにライン２Ａ上に設置される。そして、治具５Ｂ
が加工位置Ｐまで搬送されたときに、それが治具の搬入
であるか否かを判別する。この判別は、図４に示す判別
手段７によっておこなわれ、これにより、加工位置Ｐへ
供給されたものをワーク４ａの搬入と判別した場合に
は、加工装置１はそのワーク４ａへの加工を実行し、逆
に、治具５Ｂに保持された工具５Ａの搬入と判別した場
合には、装置１は工具５Ａの交換を実行するものであ
り、例えば、物体の有無およびその位置を検知するセン
サーやイメージスキャナー等形状認識装置などを用いて
構成することができる。また、加工装置１でのこのよう
一連の動作は、判別手段７からの信号を受けて制御手段
６により加工装置１をコントロールする。

【００１９】一方、上記判別手段７には各種のセンサー
を用いることができるが、例示すると、バーコードを読
み取るバーコードリーダーなどの利用も可能である。こ
の場合、上記治具５Ｂには予め保持する工具５Ａの種別
をバーコードにより表記する。これにより、ライン２Ａ
によって加工装置１の加工位置Ｐに搬入された工具に対
し、治具５Ｂから突出した工具５Ａの一部を反射型や透
過型の光センサーなどにより工具の存在を判別し、さら
にバーコードにより治具５Ｂの存在と係る治具５Ｂに保
持された工具５Ａの種別を判別することができる。ま
た、加工ライン中には通常複数の装置１，１が配置され
るが、治具５Ｂのバーコードに工具５Ａの供給先の識別
情報をも含めることができる。

【００２０】このようにして、工具５Ａを保持した治具
５Ｂが加工位置Ｐに来ると、図１（ａ）に示されるよう
に、加工装置１の主軸の先端部３が工具５Ａに向かって
移動する。次ぎに図１（ｂ）に示されるように、主軸の
先端部３が、緩やかに回転しながらこの工具５Ａを押圧
すると、主軸の先端部３におけるクランパ３４に工具５
Ａが嵌合されるとともに、クランパ３４のつば部３４ａ
と工具５Ａの掛合突起３７ａとが重なり合ったところ
で、装置側の操作でアダプタ３０に圧接保持される。こ
のとき、治具５Ｂは、工具５Ａを加工装置１のワーク４
ａへの加工位置Ｐにて、ワーク４Ａへの加工部分と同位
置で、その加工時の加工姿勢にかつ主軸の先端部３の加
工時における動作方向に移動可能に保持しているから、
加工時と同様に主軸の先端部３で工具５Ａを迎えて上述
したように圧接保持するだけでよい。

【００２１】また、これまで使用していた工具５Ａをラ
イン２Ａ上で回収するには、空の治具５Ｂをライン２Ａ
に設置し、工具供給と同様に加工位置Ｐにおいて、治具
Ｂに向けて主軸の先端部３を移動させ、アダプタ３０に
より圧接保持している工具５Ｂを装着部３を装着時とは
逆に回転させながら治具５Ｂに保持させる。この場合に
も、治具５Ｂは、加工時の加工姿勢に工具５Ａを保持す
るから、加工時と同様の位置で装着部３を開放すればよ
い。

【００２２】したがって、工具交換の必要都度、次の加
工に要する所定の工具５Ａを治具５Ｂに保持させて、ワ
ーク４Ａとともに加工装置１側へ搬送することにより加
工工程の変更が可能となるのである。

【００２３】つぎに、図５には本発明に係る他の実施例
が、主軸の先端部３に工具５Ａを取り付ける工程（ａ）
〜（ｃ）の順に従って示されている。この場合、治具５
Ｃの内部に駆動機構１０が設けられている。この駆動装
置１０は、保持した工具５Ａをその保持面にて回転させ
るもので、電源を内蔵するか、もしくはライン２Ａ上の
加工位置Ｐにて電力の供給を受け、クラッチモーター等
により低回転で工具５Ａの回転に必要な回転力を発生し
得る構成となっている。そして、例えば、治具５Ｂの工
具保持面に、工具５Ａの中心開孔部に駆動スイッチを突
設させ、加工装置１の主軸の先端部３が工具５Ａに当接
したときに、同時にこの駆動スイッチも主軸の先端部３
の一部により押圧されて駆動機構を作動させる。このよ
うに治具５Ｃが構成されていると、加工装置１での工具
５Ａの着脱における回転操作が不要となり、加工装置１
への作動プログラムも簡易にすることができる。

【００２４】なお、上述した実施例においては工具の取
り付けのほか、取り外しにも治具を使用しているが、取
り付けの時にのみ治具を使用し、取り外す工具は搬送機
構上に開放して搬出してもよい。また、制御装置により
制御される工具交換方法が記載されているが、ワークや
治具の搬送が人手による作業をを含むものであっても、
このような治具を使用することにより、極めて容易に工
具交換することが可能で、この場合、より簡易にライン
を構成することができ、短期間稼働させて変更するよう
なライン編成に適する。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、以上述べたように構成されて
いるので、以下に記載される効果を奏する。

【００２６】(１)治具は、加工装置のワークへ加工を施
す加工位置において、工具をその加工姿勢に保持するの
で、この保持方向は加工装置の主軸軸心に一致するとと
もにその作動範囲となり、加工装置における主軸の先端
部をワークへの加工時と同様に移動させるだけで工具の
着脱ができる。

【００２７】(２)交換する工具を治具に保持させて必要
な都度ワークと同様に供給するから、加工装置に予め多
くの工具を保有した工具交換装置を付設する必要がな
く、その交換機から加工装置への工具の搬送もないの
で、加工ライン全体の構築面積が少なくてよい。

【００２８】(３)加工装置毎に工具交換装置を付設する
必要がないので、加工装置周辺の装置構成が複雑化せ
ず、工具の供給も一ケ所からできるから、加工ラインお
よび工具自体の保守管理が容易となる。

【００２９】(４)加工装置における工具の交換がワーク
の変更都度、その流れの中でおこなわれ、かつ必要な工
具を加工装置の装着部まで供給して交換するので、交換
作業がきわめて簡単であり、したがって多品種少量の加
工であっても工具交換による加工ラインの停止がない。

【００３０】(５)加工内容の頻繁な変更に対しても、ワ
ークおよび工具の供給側での変更ができるから、その都
度加工装置における加工データの組み替えをおこなう必
要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の機械加工装置における工具の交換治具
の一実施例を示す説明図である。

【図２】加工装置の工具装着装置を示す断面図図であ
る。

【図３】加工装置の工具装着装置を示す平面図である。

【図４】治具が使用される加工ラインの概念図である。

【図５】駆動機構を設けてなる治具の一実施例を示す説
明図である。

【符号の説明】

１ 機械加工装置 ２ 供給手段 ２Ａ ライン ３ 主軸の先端部 ４ａ，４ｂ ワーク ５Ａ 工具 ５Ｂ 交換治具 Ｐ 加工位置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークをラインにより装置の加工位置ま
   で搬送し、この加工位置で前記ワークに対して主軸の先
   端部に装着した着脱可能な工具により加工を施す加工装
   置に用いられる工具の交換治具であって、前記ライン上
   に設置され、着脱する前記工具を前記加工位置にて前記
   加工を施すワークの加工部分と同位置で、その加工姿勢
   にかつ前記主軸の動作方向に移動可能に保持することを
   特徴とする機械加工装置における工具の交換治具。