JPS5949140B2 - 工具交換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマシニングセンタ等自動工具交換機構を具備し
、多数の工具を収納する工具マガジンを備えた工作機械
において、工作機械に工具を交換装着する工具交換装置
に関するものである。

従来、この種工具交換装置としては、異なる種類の工具
を多数収納された工具マガジン及び、工作機械の主軸と
工具マガジンとの間に工具を移動するアシスタ−・チェ
ンジアーム等を備えた自動工具交換機構とを備え、自動
工具交換機構により所定の工具を主軸に交換装着するよ
うにしたものが知られている。

しかし、この装置であると加工工程が変わる毎に主軸に
装着されている旧工具を工具マガジンの所定位置に収納
し、所望の新工具を工具マガジンから取出して主軸に装
着しなければならず、工具交換毎に工具マガジンを回転
割り出し動作しなければならずその制御が面倒となって
しまう。

このことは複数の加工工程を有するワークを連続して多
数加工する場合に著しい。

本発明は上記の事情に鑑みなされたものであり、その目
的は複数の力任工程を有するワークを連続して多数加工
する場合に、工具交換毎に工具マガジンを回転割り出し
動作しなくとも良いようにした工具交換装置を提供する
ことである。

以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。

工作機械Ａの主軸Ｂ近傍位置には工具マガジンＣと補助
工具マガジンＤとが配設してあり、工具マガジンＣはモ
ータＭ１で回転割り出し動作されると共に、異なる多数
の工具Ｔ１〜Ｔｎが所定工具収納位置Ｓ。

１〜Ｓｏｏにそれぞれ収納された従来公知のものである
。

補助工具マガジンＤは補助モータＭ２で回転割り出し動
作されると共に、複数の工具収納位置８１〜Ｓ８が形成
され、前記工具Ｔが収納・を出し可能となっている。

前記主軸Ｂは補助工具マガジンＤと加工位置とに亘って
往復動自在となり、主軸Ｂに装着された工具Ｔを補助工
具マガジンＤの工具収納位置Ｓに収納したり、収納され
た工具Ｔを主軸Ｂに装着したりすることができるように
なり、主軸Ｂと補助工具マガジンＤとの間の自動工具交
換機構を構成している。

Ｅは、主軸Ｂと工具マガジンＣとの間の自動工具交換機
構を構成する工具搬送チェンジアームであり、回転可能
なる本体１の両端に珊閉作動するグリッパ２，２を設け
ると共に、本体１を主軸Ｂと工具マガジンＣとに亘って
往復動自在としたものである。

３はＮＣ装置であり、ＮＣテープ４に言則されたシーケ
ンス信号を主制御機構５及び比較器６に入力する。

７１〜７１３は第１〜第１３コントローラであり、８は
同一形状のワークを何個加工するかを設定する加工個数
設定器であり、作業者がその都度加工個数を設定する。

次に各部の詳細を説明する。

比較器６はＮＣ装置３から何回目（へ）の加工サイクル
に入るかの信号を受け、この信号を加工個数設定器８か
らの信号と比較し、Ｎ−１の時には第１コントローラ７
１に、１＜Ｎ＜ｎの時には第２コントローラγ２に、Ｎ
＝ｎの時には第３コントローラ７３に信号を出力する。

第１コントローラ７１は第１〜第４オアゲートＯＲ１〜
ＯＲ４に信号を入力し、第２コントローラ７□は第３オ
アゲートＯＲ３と第４オアゲートＯＲ４に信号を入力し
、第３コントローラ７３は第１・第２・第３オアゲート
ＯＲ１〜ＯＲ３と第５アンドゲートＡＮＤ５に信号を入
力する。

前記第１〜第４オアゲートＯＲ１〜ＯＲ４は第１〜第４
アンドゲートＡＮＤ１〜ＡＮＤ４に信号を入力し、第１
〜第５アンドゲートＡＮＤ１〜ＡＮＤ５には前記ＮＣ装
置３からのシーケンス信号が入力される。

前記第１〜第５アンドゲートＡＮＤ、〜ＡＮＤ。

は第４．ｓ、ｊ、ｓ、９コントローラ７４ ＋ ７５
ｐ７６．７８，７９に信号を出力し、第７コントローラ
７７にはＮＣ装置３からシーケンス信号が直接入力され
る。

前記第４コントローラ７４は工具マガジンＣを駆動すべ
く第１０コントローラ７１０に信号を出力する。

第５コントローラ７５はチェンジアームＥを動作させる
べく第１１コントローラ７□１に信号を出力する。

第６コントローラ７６は補助工具マガジンＤを駆動すべ
く第１２コントロニラ７１２に信号を出力する。

第７コントローラ７７は主軸Ｂを加工動作すべく第１３
コントローラ７．３に信号を出力する。

第８・第９コントローラγ８，７９は主軸８の工具交換
を行なうべく第１３コントローラ７１３に信号を出力す
る。

第１０コントローラ７１０は第４コントローラ７４の信
号を受けて工具マガジンＣを回転割り出し動作すべくモ
ータＭ１を駆動し、工具マガジンＣの割り出し位置を検
出器ＤＴ、より受け、近廻りを判断して正逆どちらかへ
回転動し所望の工具を交換位置へ割り出し動作する。

第１１コントローラ７１１は第５コントローラ７５から
の信号を受けてチェンジアームＥを反転動作、グリッパ
開閉動作、工具マガジンＣと主軸Ｂとの間の搬送動作（
往復動作）をするように信号を出力する。

第１２コントローラ７１□は第６コントローラ７６より
の信号を受けて補助工具マガジンＤを回転割り出し動作
すべく補助モータＭ２を回転駆動する信号を出力する。

第１３コントローラ７１３は第７．第８．第９コントロ
ーラ７７．７８，７．よりの信号を受けて主軸Ｂへ加工
動作及び工具の交換動作を与えるべく信号を出力する。

また、主制御機構５はＮＣ装置３と工作機械Ａと自動工
具交換機構との間でシーケンス信号を送受信するための
オアゲートＯＲ１アンドゲートＡＮＤを含んだインター
フェース回路である。

次に、所定のワークを６個加工する場合の動作を説明す
る。

まず、加工個数定器８にはｎ ＝ ６がセットされ、１
個目のワーク加工を開始するとＮＣ装置３より１個目の
信号が比較器６に出力されてＮ＝１となるので第１コン
トローラ７、が電気的に作動し、第１〜第４オアゲー１
−０Ｒ１〜ＯＲ４に信号が入力される。

これにより第１〜第４アンドゲートＡＮＤ。〜ＡＮＤ４
に信号が入力される。

一方、ＮＣ装置３はＮＣテープ４よりの入力信号により
第１加工工程に必要な工具を割り出しすべく割出し信号
を第１アンドゲートＡＮＤ１に入力するので、その割出
信号は第４コントローラ７４に入力され、第１０コント
ローラ７１０よりモータＭ１に回転割り出し駆動信号が
入力されて近廻り判断して正転・逆転動することが必要
な工具（例えばＴ３）を所定位置に回転割り出しする。

工具割り出しが完了すると確認信号がＮＣ装置３にフィ
ードバックされ、ＮＣ装置３から工具交換・搬送動作信
号が第２ＡＮＤゲートＡＮＤ２に入力され、その信号は
第２ＡＮＤゲートＡＮＤ２から出力され第５コントロー
ラ７、より第１１コントローラ７１１に入力し、チェン
ジアームＥにグリッパ開閉信号及び搬送信号を出力して
所望の工具Ｔ３をグリッパ２で把持し主軸Ｂまで搬送す
る。

そして、工具搬送確認信号がＮＣ装置３にフィードバッ
クされるとＮＣ装置３より、主軸ＢがチェンジアームＥ
から工具Ｔ３を受はをるよう主軸クランプ動作及び主軸
垂直動作等の工具交換動作信号が第４アンドゲートＡＮ
Ｄ４に入力されその信号は第４アンドゲートＡＮＤ４か
ら第８コントローラ７８を介して第１３コントローラγ
１３に入力され、第１３コントローラ７□３により前述
の工具交換動作信号が主軸Ｂに出力されて工具Ｔ３を主
軸Ｂに装着する。

そして、主軸Ｂが工具Ｔ３を完全に保持された確認信号
がＮＣ装置３にフィードバックされると、ＮＣ装置３は
その工具Ｔ３による加工動作信号が第７コントローラ７
□に入力され、その信号は第１３コントローラ７１３に
出力されて工作機械Ａに加工動作信号を出力し、その工
具Ｔ３による加工動作を行なう。

そして、加工動作が完了し、確認信号がＮＣ装置３にフ
ィードバックされるとＮＣ装置３は補助工具マガジン割
出信号を第３アンドゲートＡＮＤ３に入力しかつ工具収
納信号を第４アンドゲートＡ Ｎ Ｄ４に入力する。

第３アンドゲートＡＮＤ３に入力された補助工具マガジ
ン割出信号は第６コントローラ７６に出力され、第１２
コントローラ７１□より補助モータＭ２に割出駆動信号
が出力されて第１工具収納部Ｓ１が主軸Ｂと対向する所
定位置となるように補助工具マガジンＤを回転割り出し
動作する。

一方、工具収納信号は第４アンドゲートＡＮＤ４より第
８コントローラ７８に出力されて第１３コントローラ７
１３に入力され、第１３コントローラ７１３より主軸Ｂ
に、第１工具収納部Ｓ１への移動信号及び工具アンクラ
ンプ動作信号が入力されて工具Ｔ３を補助工具マガジン
Ｄの第１工具収納部Ｓ１に収納し、工具収納が完了する
と主軸ＢはチェンジアームＥより第２番目の工具Ｔ５を
受をる位置に復帰動作する。

そして、工具交換動作完了確認信号がＮＣ装置３にフィ
ードバックされると、第２加工工程に必要な工具を割り
出しすべく割出し信号が第１アンドゲートＡＮＤ１に入
力され、前述と同様にして工具Ｔ、が主軸Ｂに装着され
る。

この後は前述と同様になり、その工具Ｔ、が補助工具マ
ガジンＤの第２工具収納位置Ｓ２に収納され、主軸Ｂが
第３番目の工具Ｔ７を愛情る位置に復帰動作すると、前
述と同様にして第３加工工程に必要なる工具Ｔ７が主軸
Ｂに装着され、第３加工動作終了後にその工具Ｔ７は補
助工具マガジンＤの第３工具収納位置Ｓ３に収納される
。

つまり、第１個目のワークを加工するに必要なる工具が
工具マガジンＣより順次主軸Ｂに装着され、加工動作終
了した工具は補助工具マガジンＤの工具収納位置に順次
収納される。

そして、第１個目のワーク加工動作が終了し第２個目の
ワークが工作機械に装着されるとＮＣ装置３より２個目
の信号が比較器６に入力され、１＜Ｎ＜ｎ（６）となる
ので第２コントローラ７゜が電気的に動作して第３・第
４オアゲート０［（３，ＯＲ４に信号が入力される。

一方、ＮＣ装置３より第１加工工程に必要なる工具Ｔ３
の割出し信号が第３アンドゲートＡＮＤ３に入力されか
つ主軸Ｂが工具Ｔ３を受取る信号を第４アントゲ−１−
ＡＮＤ４に人力する。

第３アンドゲートＡＮＤ３に入力された割出し信号は第
６コントローラ７６より第１２コントローラ７□２に出
力され、補助モータＭ２に回転割出し駆動信号が送られ
て補助マガジンＤを回転割出して第１工具収納部Ｓ１（
つまり、工具Ｔ３）が主軸Ｂと対向するように回転割出
し動作される。

一方、第４アンドゲートＡＮＤ４に入力された工具受取
信号は第８コントローラ７８より第１３コントローラ７
１３に入力され、第１３コントローラ７．３より主軸Ｂ
に移動信号及び工具クランプ動作信号等が送られて工具
Ｔ３が主軸Ｂに装着され、工具Ｔ３が主軸Ｂに装着され
ると主軸Ｂはその位置に待機する。

そして、その確認信号がＮＣ装置３にフィードバックさ
れるとＮＣ装置３は第１加工工程の加工動作信号を第７
コントローラ７□に出力し、第１３コントローラ７１３
より工作機械Ａに加工動作信号が送られてワークをＴ具
Ｔ３で加工動作する。

そして、加工動作完了確認信号がＮＣ装置３にフ不一ド
バックされるとＮＣ装置３は第２加工工程に必要なＴ具
Ｔ５の回転割出し信号を第３アンドゲートＡＮＤ３に出
力するとともに工具交換信号を第４アントゲ′−トＡＮ
Ｄ４に出力する。

これにより、前述と同様に第８・第１３コントローラγ
８１７１３より主軸Ｂに工具交換動作信号が送られて旧
工具Ｔ３を補助工具マガジンＤの第１工具収納位置Ｓ１
に収納し、主軸Ｂはその位置に待機する。

その後に補助モータＭ２に回転割出し動作信号が送られ
て第２工具収納位置Ｓ２（つまり、工具Ｔ３）が主軸Ｂ
と対向する位置となるように回転割出し動作される。

そして再び主軸Ｂに工具受取信号が送られて工具Ｔ５を
主軸Ｂに装着し、その位置に待機する。

以上の動作の確認信号がＮＣ装置３にフィードされると
、ＮＣ装置３は第２加工工程の加工動作信号を第７コン
トローラ７□に出力し、第１３コントローラ７１３より
工作機械Ａに加工動作信号が送られて加工動作する。

その後前述上同様にして第３加工工程に必要な工具Ｔ７
が主軸Ｂに装着され、第３加工工程の加工動作をする。

つまり、第２個目から第５個目のワークを加工する場合
には補助工具マガジンＤに収納された工具を主軸Ｂに装
着して加工「動作し、加工動作完了した工具は再び補助
工具マガジンＤに収納される。

そして、６個目のワークを加工開始する場合にはＮＣ装
置３より比較器６に６個目の信号が出力さＦｔ、 Ｎ
＝ ｎ （６）となるので第３コントローラ７３が電気
的に作動し第１・第２・第３オアゲートＯＲ，。

ＯＲ２，ＯＲ３及び第５アンドゲートＡＮＤ５に信号が
出力される。

これと同時にＮＣ装置３より工具受取信号が第５アンド
ゲートＡＮＤ５を経て第９コントローラγ。

に入力され、第９コントローラ７、より第１３コントロ
ーラ７１３に工具受取動作信号が送られて主軸Ｂが移動
して補助工具マガジンＤの第１加工工程に必要なる工具
Ｔ３を装着してその位置に待機する。

この確認信号がＮＣ装置３にフィードバックされるとＮ
Ｃ装置３より第１加工工程の加工動作信号が第７コント
ローラγ７に入力され、第１３コントローラ７゜３より
工作機械に加工動作信号が送られて加工動作する。

加工動作完了確認信号がＮＣ装置３にフィードバックさ
れるとＮＣ装置３は工具マガジンＣの回転割出し信号を
第１アンドゲートＡＮＤ１を経て第４コントローラ７４
に入力しかつ工具収納信号を第２アンドゲートＡＮＤ２
を経て第５コントローラ７５に入力する。

これにより第４コントローラ７４より第１０コントロー
ラ７１０に回転割出し信号が送られてモータＭ１が駆動
されて近廻りを判断した後に前記工具Ｔ３が収納される
位置ＳＯ３がチェンジアームＥと対向するように回転割
出し動作されると共に、工具収納信号は第１１コントロ
ーラ７１１に出力されてチェンジアームＥに搬送動作信
号・グリッパ開閉信号等が送られチェンジアームＥによ
り主軸Ｂに装着された工具Ｔ３を工具マガジンＣの所定
工具収納位置Ｓ０３に収納する。

工具収納完了確認信号がＮＣ装置３にフィードバックさ
れるとＮＣ装置３より第２加工工程に必要なる工具Ｔ、
の受取信号、補助工具マガジンＤの回転割出し信号が第
５アンドゲートＡＮＤ５．第３アンドゲートＡＮＤ３に
それぞれ入力され、前述と同様に工具Ｔ５が主軸Ｂに装
着される。

その後に、前述と同様に第２加工工程の加工動作信号が
第７コントローラ７□に入力されて加工動作される。

加工動作完了後に、前述と同様に回転割出し信号・工具
収納信号が第１アンドゲートＡＮＩ）１を経て第４コン
トローラ７い第２アンドゲートＡＮＤ２を経て第５コン
トローラ７５にそれぞれ入力され、前述と同様に工具Ｔ
５を工具マガジンＣの所定工具収納位置Ｓ０５に収納さ
れる。

つまり、加工個数設定器８で設定した加工個数のワーク
（最後のワーク）を加工する場合には補助工具マガジン
Ｄより工具を主軸Ｂに装着し、加工動作完了したらその
工具を工具マガジンＣの所定工具収納位置に収納する。

以上の動作を表図で示すと第２図のようになり、加工サ
イクル中における工具の流れは第３図のようになる。

本発明は以上の様になり、同一形状のワークを複数個加
工する場合には、第１回目の加工の際にＴ具マガジンＣ
を割出して加工終了した工具を補助工具マガジンＤに格
納し、次のワークの加工の際には補助二「具マガジンＤ
と主軸Ｂとの間で工具を搬送し、最後のワークの加工の
際に−「具マガジンＣを割出して工具をＴ具マガジンＣ
に格納できるから、各ワークを加工する際に、その都度
工具マガジンＣと主軸Ｂ吉の間で工具を搬送する必要が
ない。

したがって、多数の二「具を格納し、割出し動作に時間
がかかる工具マガジンＣを工具交換毎に割出し動作しな
くとも良いから、その制御が簡単となると共に、加工時
間を短縮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す線図的構成説明図、第２
図はその動作を示す表図、第３図は加工サイクル中にお
ける工具の流れを示す表図である。 Ａは工作機械、Ｂは主軸、Ｃは工具マガジン、Ｄは補助
工具マガジン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 多数の工具を収納しかつ主モータＭ１によって割出
   し動作される工具マガジンＣ１この工具マガジンＣ゛と
   工作機械Ａの主軸Ｂとの間に工具を搬送する工具搬送チ
   ェンジアームＥ１複数の工具収納部を備え補助モータＭ
   ２によって割出し動作される補助工具マガジンＤ、ＮＣ
   装置３よりの信号によって前記主モータＭ１、工具搬送
   チェンジアームＥ１補助モータＭ２、主軸Ｂ１工作機械
   Ａに動作指令を出力する主制御機構５、同一形状のワー
   クを何個加工するかを設定する加工個数設定器８、ＮＣ
   装置３よりの伺回印Ｎの加工サイクルに入るかの信号と
   加工個数設定器８からの信号（ｎ踏比較し、Ｎ＝１の時
   には第１コントローラ７１．１＜Ｎくｎの時には第２コ
   ントローラ７□、Ｎ”ｎの時には第３コントローラ７３
   に信号に出力する比較器６とを備え、第１コントローラ
   ７１よりの信号によって主制御機構５より主モータＭ１
   と工具搬送チェンジアームＥと補助アームＭ２と主軸Ｂ
   とに、加工動作しながら所定の工具を主軸Ｂに装着した
   後に補助工具マガジンＤに搬送すべく動作信号を出力し
   、第２コントローラ７２よりの信号によって主制御機構
   ５より補助モータＭ２と主軸Ｂとに、加工動作しながら
   補助工具マガジンＤと主軸Ｂとの間に工具を搬送すべく
   動作信号を出力し、第３コントローラ７３よりの信号に
   よって主制御機構５より主モータＭ１、補助モータＭ２
   、工具搬送チェンジアームＥ１主軸Ｂに、加工動作しな
   がら補助工具マガジンＤの工具を工具マガジンＣに格納
   すべく搬送する動作信号を出力するようにしたことを特
   徴とする工具交換装置。