JPS5930641A - 工具の取替え方法 - 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】 本発明は自動工作機械に適用される］−具の取替え方法
に関づる。

マシニングレンタなどを多数並設し、これら工作機械を
コンビコータにより総括制御覆る加工設備（ＦＭＳ）が
最近多くみられる。この設備で使用される工具は、他の
場合と同様に、メｆ命がきたり、折損したり、或いは加
工の対象が変ったような場合、これを取り替える必要が
ある。

従来から行われてきた工具の取替え方法としては、 （ａ　）工作機械を停止さけ、人手により工具マガジン
の工具を取り替える。

（ｂ　）工作機械の工具マガジンを交換式にしてマガジ
ンごと工具を取り替える。

（ＣＨＩ作ＩＮ械の工具マガジンと別の勺ブマガジンの
間で工具を取り替える。、 などが採用されているが、上記（ａ　＞の場合は、機械
を停止させて工具を取り替える必要があるため稼働率が
低くなり、また人手を要Ｊるため、無人運転化づること
がｒきない、という欠点がある。

また、（ｂ）の場合は、一般の加］二においＣ工作物の
工程及び対象によって共用工具と専用工具で対処するこ
とになるが、これを一つの工具マガジンに収納づるとき
、マガジンと交換づる取替え方法Ｃは、共用゛［具を各
マガジンごとにもつ必要があり不経済である上、マガジ
ンを搬送し、工作機械にローディングする装置、ざらに
は位置決め、クランプ装置など、通常の工具交換装置以
外の装置が必要で高価につき、しかも広いスペースを必
要とづる、といった欠点がある。さらにまた＜Ｃ）の場
合は、→ノブマガジンの搬送割出し装置、工作機械の］
工具マガジンへのローディング装置などが必要で、上記
（ｂ　）の場合と同様に高価なものとなり、広いスペー
スもとるといった欠点がある１゜また、上記以外に、工
具バレン［−に工具棚と工具取替え装置（］」ボット）
を設備し、工具棚にのせられた工具をロボットによって
取り替えるにうにしたものも提案されているが（特開昭
５１−７０５７９号）、工具を取り替える際に他の工具
が邪魔になりやりく、工具の本数、及び工具の配量に大
ぎな制約が出るほか、ロボットの設備に起因して装置が
高価になる欠点がある。

本発明は、工作機械の主軸に該主軸の回転によって作動
けしめられる姿勢変換装置を装着し、取替え工具マカジ
ンの二［具を上記姿勢変換装置の工具保持機構で保持し
て取替え工具マガジンから取り外した後、−に記主軸の
回転によって姿勢変換装置を作動させて工具保持機構に
保持された工具の姿勢を変換し、専用Ｆ具マガジンと上
記姿勢変換装置と間で工具を取り替えることにＪ二り上
記従来の問題点を解消したものぐいドラムチ１ンジレ（
マガジンチェンジψ）のような大型のＬｌ−ドイング装
置や駆動装置、或いは工員マガジンの専用搬送装置が不
要ぐある上、取替え１！］マガジンの構造を単純にしＣ
１確実、安全な動作を得られるようにすることができる
とともに、既存の］−作機械に簡単な装置を追加するた
りで工具の取替えを容易化づることかできる工具の取替
え方法を提供することを目的と覆る。以下本発明を図面
を参照して説明する。

第１図は本発明の実施対象となる二ｌｉ作機械Ｂと姿勢
変換装置Δ等のＷ連構成を示づもので、工作機械Ｂはこ
れに常時（＝Ｊ設され゛ている従来・周知の二［具マガ
ジン１（以Ｆ、専用］工員マガジンと称する。

）と二［貝ヂＪンジＶ２どを備え、工具ヂ１ンジＶ２に
より、専用工具マガジン１から１個の工具３を取り出し
てこれを主軸４に装着し、また主軸４から］工具３を取
り外して専用工具マガジン１に戻りことができるように
なっている。上記工作機械１３のロータリテーブルＣの
前にオートパレットチェンジｔ−Ｄが配設されており、
無人搬送車Ｆによって運ばれ−（きたワークパレットＦ
または工具バレン１〜Ｇを、オートパレットヂ■ンジャ
Ｄを通じて１１−タリテーブルＣの上に送り込むことが
できるようになっている。なお、上記の工作機械Ｂやロ
ータリデープルＣ１或いはオートパレットチェンジ１−
［）等は周知のものである。姿勢変換装置へは本出願人
の開発になるもので、］゛具バレパン〜Ｇ、或いはパレ
ットＧに積載される取替え工具マガジン１−１に着脱自
在に取り付（プられる。

第２図は姿勢変換装置Ａの一例を示づ−もので、図中５
はフレームである。このフレーｌ＼５には、回転軸６と
従動！ｌｌｌ７が互の傘歯車８．９を相互に噛み合わけ
、かつ垂直な面内においＣ４５度の角［Ｔ−共に周方向
に回転自在に枢着され、また工作機械Ｂ（主軸ヘッド／
４ａ）に設（づられたストッパ１０に係止けしめられる
係止ビン１゛１が設置）られている。この係止ビン１１
はばね１１ａによりフレーム５より突出りる方向に（＝
Ｊ勢され、常時は該係止ビン１１に固着した突片１１ｂ
が前記回転軸６に固定した係止輪６ａの係合溝６　ｂに
係合し、回転軸６を所定回転位置に固定してＡ３　＜よ
うになっている。上記回転＠６は、その外端部に」−記
主軸４のデーパ穴に合致づるテーパ軸部と、Ｅｔ軸のキ
ーに嵌合づるキー溝を右するシャンク軸１２を備え、係
止ビン１１をストッパ１０の孔に挿入してフレーム５の
共回りを閉止した状態で上記シ！７ンク軸１２が工作機
械Ｂの主軸４にくわえられて水平に支持され、主軸４と
一緒に回転しく従動軸７を回転させるようになっている
。一方、従動軸７の外端部には、周知の工具ポット或い
はバネクランプなどの工具保持機構１３を先端に備えた
回動アーｌ＼１４が、水平面に対して４５度傾斜した面
内で従動軸７を中心に回動自在に取りイリリられＣいる
３、この回動アーム１４は、従動ｆ’ｌｌｌ　７により
従動軸７を中心に回動ゼしめられて、工具保持機構１３
に保持した工具３を、垂直状態から水平状態に、また水
平状態から垂直状態に転換させるもの０あり、フレーム
５に設りられた停止具１５に触れて、回転＠６と従動ｌ
１ＩＩ７の中心軸線を含む垂直な面内の上不二位置で停
止りるようになっている。

４ｒお、前記取替え工具マガジン！」は、前記パンツｈ
　Ｇ上に立設された主柱１−１１　と、この主柱１−１
１の」：喘に水平状態に固定した円板状の支持板１−１
２と、この支持板１」２の外周部に沿って適宜間隔をあ
（Ｊて設りた複数個の工具保持具１６とからなっている
。ぞして各保持具１６は、支持板ト（２の外周部に回動
自在に支持した一月のグリッパをバネの弾ツノを介して
、工具３の７ランジｔｆｆｌｉ部３ａを杷持し、該工具
３が前記支持板に垂直状になるように構成したもので、
一対のグリッパ間には、該グリッパに把持された工具の
回り止めをリベく、工具３のキー溝に嵌合づるキーが設
りられＣいる。

次に本発明の工具取替え方法を１具の運出しから順を追
って説明りる。

工具スデーションで用意された工具３は、所定の工具パ
レットＧに載せられた、所定の取替え工具マガジン１１
の各工具保持具１６に保持される。

工作機械等を総括制御づるコンピュータには、前記］−
具バパンＩ−Ｎ、（取替え］Ｓ具マガジンＮ、）、取替
え工具マガジンＨ内の工具Ｎ・と工具コード（■貝は絶
対：コードが（＝Ｊ与されくいる。）が配憶される。取
替え−Ｆ具マガジン１−１がセラ１゛・された工具パレ
ットＧは上記ｊンピ１−夕からの取替え指令があるまＣ
パーツ１へ収納場所など待機りる。なＪ３、姿勢変換装
置Δは上記の工具パレッＩ−〇或いは取替え工具マガジ
ン１−１に着１１（）自在に積まれＣいる。

ＪＪＩＬｔスクジ−７−ルに従って取替え指令が出ると
取替え■−具マガジン１−１をセットした］−具パレッ
１゛・Ｇは無人搬送車Ｆにのけられて一１作機械ＢのＡ
−１〜パレツ］−ヂＩンジ１７Ｄの所まく・運ばれ、取
替えＴ貝マガジン１１どど−ｂにオートパーツ１−ブ■
ンジＩ７Ｄに引き込まれる。工作機械Ｂが加工中て゛あ
る時は、加］、が終るまで工具パレッｌ−０は、＋−ト
パンッ１〜チェンジャ１つの上で侍ｉ　する。

工作機械Ｂによる加工が終了りると、工具パレットＧは
１−作機械ＢのロータリデープルＣに移される。なお、
上記に並行して、主軸４にくわえられたＪ［貝３は工具
ヂエンジャ２の作用で専用工具マガジン１に移される。

そして工具３を取り外した主Ｎ／Ｉは、シせンク＠１２
をつかんで姿勢変換装置△を、こ、れが積まれた］：具
パレットＧ或いは取替え工具マガジン１−１から取り出
づ。この時、フレーム５の係止ビン１１はス１−ツバ１
０の孔に挿入され、フレーム５を工作機械Ｂに固定覆る
（第２図参照）。この際、係止ビン１１は、前記孔の端
面に当接しＣばね１１ａの弾力に抗して第２図中右方に
抑圧移動され、突片１１ｂが係止輪６ａの係合溝６ｂか
ら［）Ｉｌｌ　ＩＢＪ−Ｊるのて、回転軸６の回転は自
由となる。

このようにして姿勢変換装置Δを支持した主軸／Ｉ（主
軸ヘッド４ａ＞は、第２図の状態から右方に前進しで、
取替え工具マガジン１−１の工具保持具１６に重信に保
持された取替え工具３の真下に工具保持機構１３を動か
し、イのまＪｌ、１冒し′Ｃ］−貝保持機構１３に取替
え］貝３を保持しｔｃ後、同図左方に後退して取替え工
具３をＪ］具保持具１６　／）’ら取り外し、主軸４を
回転さけて回転軸６を回転さけ、傘歯車８．９と従動軸
７を介して回動アーム１／Ｉを１８０度回動させる。回
動Ｉ−１＼１／Ｉの上記回動によって、それまひ工具保
持機構１３に垂直に保持されていた取替え工具、′３は
第２図２点鎖線のように水平になる。主軸４は取替え」
−目３を水平にし終るど、直ちに上下・左右に動いで−
その取替え工具３を工具交換位置につ（）る。このＪ−
■交換位置は、回動アーム１４で水平に保持された取替
え工具３の軸線が、専用工具マガジン１ど主軸４どの間
で工員交換を行う通７ｉの工具交換位置にｄ５りるコー
軸の軸線と一致づる位置く・ある。二に具ブゴンジＶ２
は、主＠４が取替え−１−貝３を］［貝交換位首につけ
るまでの間に専用工具マガジン１から被取替え工具を取
り出して待機し、回動アーム１４の工具保持機構１３に
保持された取替え工具３が上記のように工具交換位置に
つくと、回動アーム１４の工具保持機構１３に保持され
ていＩｃ取替えＴ貝をつかんで該工具保持機構１３から
外りどどもに、専用工具マガジン１から取り出した工具
を回動アーム１４の工具保持機構１３に保持さけた後、
工具保持機４ｆ１１３から取り出した一Ｆ具を専用工具
マガジン１に装置りる。

主軸４は、回動アーｂ　１　／Ｉの工具保持機構１３に
工具１−、ｒンジャ２によって被取替え工具が装着され
ると、前どは逆の方向に回転して回動アーｌ＼１４を第
２図２点鎖線の状態から同図実線の状態に回動させ被取
替え工具３を垂直にした後、前記Ｊ具交換位置より取替
え工具マ刀ジン１−１側に移動し、さらに、被取替え工
具３のフランジ溝３８の位首が取替え工具マガジン１−
１の工具保持具１６の高さ位動に合致するにうに働いて
から第２図（“右方に前進した後、下降して工具保持機
構１３の被取替え上置３を取り出し、空になっている取
替え］工具マ刀ジン１−１の工具保持具１６に装着し後
退４る。

上記Ｃ１回の工具交換が終了りるが、何本もの工具を交
換する場合は上記の作動が繰り返される、１なＪ５、こ
の場合、Ｌｌ−タリテーブル０が１１具パレッｌ−、Ｇ
をのｌたまま回動して次の二［具を割り出づ。

被取替え工具を取替え工具マカジン１の工具保持具１６
に装着さけて後退した主軸４は、姿勢変換装置Δを工具
パレッｈ　Ｇ或いは取替え工具マガジン１１に戻し、次
の指令を持つことになる。

第３図は姿勢変換装置△の他の例を示りちので、この姿
勢変換装置は、ねじ軸に構成された回転軸６に、回止め
キー１７を右する可動ナラ１−１８が、フレーム５に設
りられた滑り溝１９に上記同市めキー１７を嵌め入れて
、回転軸６の軸方向に移動自在に設（プられ、また、工
具保持機構１３を備えた回動アーム１４は枢軸２０でフ
レーム５に上下に回動自在に取り（ｑりられるどと心に
、上記可動ナラ１−１８と回動アーム１４の間に、リン
ク２３が、その両端をｎＪ動プッｊ〜１８と回動アーム
１４に連結軸２２．２４で連結して取り（；ｔ　Ｌ′Ｊ
られている１、ぞしてこの姿勢変換装置は、主＠４でシ
ャンクｑＩＩＩ１１２をくわえ４回転軸６を一方に回転
させるど、可動ナツト１８が第３図で左方に移動し、リ
ンク２３で回動アーム１４を左斜土に押して枢軸２０を
支点に同図２点鎖線のように垂直に起立さけ、また回転
軸６を他方に回転さけると、ｉｉＪ動ナツト１８が第３
図で右方に移動しＣ１垂直に起立し゛ている回動アーム
１４を実線で承りように水平に倒すようになっている。

なお、この実施例の工具保持ＩＭｉ３は回動アーム１４
に直角に取り（＝ＪＵられているため、回動アーム１４
が水平になる時垂直になり、回動アーム１４が垂直にな
る時水平になるｒ、第３図の２５はフレーム５に取りイ
＼」りられた停止具、２６は係止ビン１１に取すイ・１
けられた停止具であって、前者の停」Ｊ−具２５は回Ｕ
ノアーム１４を水平に停止させて工具保持機構１３をｉ
Ｉ　シ＜垂直・にし、また後者の停止具２６μ回動ア−
ｌｘ　１４を垂直に停Ｅ１−さけで工具保持機構１３３
を正しく水平にりるようになっている。停止具２５゜２
６には、通常、ボルトが使用され微調節ができるように
構成される。この例の姿勢変換装置は、主ｌ１１１／′
ｌによって、１貝保持１＠１３を上から下に降下さｔＩ
Ｃ取替え］二貝ン刀ジンＩ」の工具保持具１６にテーバ
シ１１ンクが」二向きになるようにしく保持された取替
え二重層を１゛具保持１幾横１３に保持し、また被取替
え工具を取替え」具マガジンｌ−１の］−貝保持貝１６
に７−バシ１７ンクを上向きにしで保持させＩζζ後後
上着してに具保持機構１３から被取替え−１，！Ｔ！ヲ
＃ｆ　ＤＩ＋！　ａ　’Ｉｉ　ルコトＣｌ、　外ＬｒＬ
、１２　図（７）　ｂ　（７）　ト全く同様であるので
、これの作用の説明は省略りる。

なお、この例の場合、■貝保待機措１３は保持した工具
が自重で落下しないように適宜の係１Ｆ機構（図示しな
い）が内蔵されＣいることは勿論である。

以上、土臭ヂＩンジｔＴ２を使用して専用工具マガジン
１ど主軸４との間で通常の１見交換を行う方式の自動Ｔ
ｑ交換装置（＝Ｊ　■作機械に、実施した場合についτ
説明しｌ〔が、本発明はこれに限らず。

上記工具ヂｒンジレ２を使用Ｖず、専用工具マガジン１
と主軸４との間で直接に、通常の工具交換を行う方式の
自動−■−具交換装置付１１作機械にｂ実施し得る。こ
の場合、取替え工具と被取替え工具との交換は、専用工
具マガジンど回動アーノ１１４の工具保持機構１３どの
間で直接性われる。

以上説明したように、本発明は、工作機械の主軸に姿勢
変換装置を装着し、取替え１−具マガジンの工具を上記
姿勢変換装置の工具保持ｍ構で保持して取替え工具マガ
ジンから取り外した後、上記主軸の回転によって姿勢変
換装置を作動させて工具保持機構に保持された工具の姿
勢を変換し、専用工具マガジンと上記姿勢変換装置との
間Ｃ工具を取り替えるものであるから、ドラムチ１ンジ
ヤのような大型のローディング装置や駆動装置、工具マ
ノＪジンの専用搬送装置、或いは多機能のロボッ１〜等
が不用である上、取替え工具マカジンの構造を単純にし
−Ｃ１確実、安全な動作を得られるようにり−ることが
ひきる。また、ロータリテーブルが持つ割出し機能や、
主軸（主軸ヘッド）等の］−作機械制御軸の送り機構等
を有効に活用して工具の取替えをなしうるので、工具の
取替えにあたり新ｌこに動力源を設りる必要がなく、し
かも簡単な構造の姿勢変換装置を用いるた【プで既設の
工作機械にも実施できる長所がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施対象となる工作機械と姿勢変換装
置等の概要を示Ｊ平面略図、第２図は本発明の実施に用
いられる姿勢変換装置の一例を示す正面図、第３図は他
の姿勢変換装置の正面図である。。 Δ・・・・・・姿勢変換装置、Ｂ・・・・・・工作機械
、１（・・・・・・取替え工具マカジン、３・・・・・
・工具、４・・・・・・主軸、５・・・・・・・フレー
ム、６・・・・・・回転軸、１３・・・・・・工具保持
機構。 出願人　株式会社　新潟鉄工所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 工作機械の主軸に該主軸の回転によって作動せしめられ
   る姿勢変換装置を装着し、取替え工具マガジンの工具を
   上記姿勢変換装置の工具保持機構で保持しで取替え工具
   マガジンから取り外した後、上記主軸の回転によって姿
   勢変換装置を作動させて工具保持機構に保持された工具
   の姿勢を変換し、専用工具マガジンと上記姿勢変換装置
   との間で工具を取り替えることを特徴とする工具の取替
   え方法。