JPS60197353A - 工具自動供給システム - 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、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、ツールストッ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った。

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生産加工ラインの工
作機械に設けた工具マガジンに工具交換を行なう工具を
ツールカートリッジに複数宛セットした状態でツールス
トッカに貯蔵しておき、制御装置の指令により、ツール
移載装置を介して抜き出したツールカートリッジを中間
ステーション上に載置し、指定工作機械に合わせた形態
のツールパレットをツール供給ステーション上に呼ヒ出
し、前記ツールカートリッジの工具中の必要工具をロボ
ットでツールパレットに移載することで該工作機械にお
ける不足工具の編集を行い、編集の終了したツールパレ
ットを前記指定工作機械へ供給するようにしたことを特
徴とする工具自動供給システムという構成をとる。

以下、本発明を添付図面に基づいて説明する。

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ｌ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２
１を装備し、その各前端側の軌道ｌに近傍する部署には
自動パレット交換装置（ＡＰＣ）２２が配備され、かつ
前記各単体機２０の反対側にあたる軌道ｌの隔部にはそ
の位置毎の単体機２０によって加工されるワーク載置用
のパレット等を配備するパレットストッカ２３が設置さ
れ、さらに軌道１上には無人台車２が前記パレットを搭
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れている。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
トリッジ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ッカ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
カートリッジ９には前記各単体機２ｏの工具マガジン２
１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、水平配置のもとにセントされた
状態により貯蔵されている。ツールカートリッジ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９ａの
反対側にあたる面部にはツール移載装置４（第３図、第
７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。また前記ツールカートリッジ９
の凹陥部９ｂに嵌合する工具１１は、頭部がテーパ面に
形成されていて、このテーパ面の先端側にはロボット７
（第３図）のアーム７ａの一端が係合可能となるプルス
タンドＩｌａが突設されている。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ッジ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ＩＩは各係合部１１ｂによる凹陥部９ｂへの
係合をもっ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ッカ３の前方位置
にはツールストッカ３又は段取りステーション５と中間
ステーション６との間でツールカートリッジ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、前記ツールストッカ３の直
前位置には該ツールストッカ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の駆動をもって循環移動するチェーンによりア
ーム１２ａが上下動可能に配置されている。前記アｉ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ュー１４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
スクリュー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ュー用モータエ８による駆動
をもっ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ュー１４の軸上には爪
上下用モータ１９の駆動をもって上下動が可能となる爪
１５が、前記ボールスクリュー１４の鯉旋回動により、
該スクリユー１４上で前進および後退勤が可能となるよ
うに螺合されたナンドに設けられている。さらにこの態
様による円形テーブル１３は、旋回用モータＩ７の駆動
により、前記アーム１２ａの先端位置で周方向への回動
が可能となるように構成されている。

前記ツールストッカ３の前方で移載装置４の側方には前
記ツールカートリッジ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ｔａ２０において
損耗した工具を交換するための段取りステーション５（
第２図）が配置されている。さらにツール移載装置４の
直前位置には該移載装置４上のツールカートリッジ９を
載置するための中間ステーション６が設置されている。

前記中間ステーション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ョン８が設置されている。この
場合該ツール供給ステーション８の上面は軸Ｈ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
ルパレット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
ステーション６とツール供給ステーション８とに隣接す
る側部位置には先端に前記工具１１のプルスタッド１１
ａ側を把持するグリッパを具備するアーム７ａを装着し
たロボット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。

前記ツールパレット１０は、第９図および第１０図に示
すように、あらかじめ横形ツールパレットＩＯＡと縦形
ツールパレットＩＯＢとの２種類が形成されている。従
って単体機２０の種別（横形機あるいは縦形機）により
横形ツールパレットＩＯＡ或いは縦形ツールパレットＩ
ＯＢ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．ツールストッカ３．ツール移載装置４
．ロボット７、ツール供給ステーション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
装置の指令によっ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２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、上記る工具が自体の工具マ
ガジン２１に貯蔵されてむす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、ツールストッカ３に
収納されている工具に関するツールファイルを検木して
所望工具１１がツールストッカ３内に収納されているか
を確認し、該工具ｌｌが貯蔵されている場合は、ツール
ストッカ３が稼働して当該工具１１を載置したツールカ
ートリッジ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の駆動をもって上昇する。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ュー
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が上昇位置をとった状態でボー
ルスクリュー用モータ１８が駆動し、爪１５が当該ワゴ
ン３ａ上のツールカートリッジ９側に位置するまで前進
する。爪１５が下降位置をとって当該ワゴン３ａ内に収
納されているツールカートリッジ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
ッジ９を円形テーブル１３上に移載亥ることができる。

前記円形テーブル１３を中間ステーション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、ボールスクリュー１４牽中間ステーション
６側に向ける。爪を前進させることにより、円形テーブ
ル１３上に配置されているツールカートリッジ９を中間
ステーション６上に移載することができる。

一方、パレットストッカ２３にはワークを載置するパレ
ットの他に、横形又は縦形のツールパレット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ット１０が
無人台車２によりツール供給ステーション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
じ中間ステーション６側へ持ち来たされる。

前記により中間ステーション６上にツールカートリッジ
９が移載された時点で、ロボット７は、アーム７ａが中
間ステーシロン６の上面に載置されているツールカート
リッジ９から当該単体機に交換するべき工具１１を把持
して、当該工具１１をツール供給ステーシロン８上に載
置されているツールパレット１０の上部に移載する。ロ
ボット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、ツールカートリッジ９上の当該
工具１１を、その先端のプルスタッドｌｌａに対するグ
リッパの係合により該ツールカートリッジ９の凹陥部９
ｂの位置から抜き出して、前記ツール供給ステーション
８上のツールパレット１０へ順次編集することができる
。このようにロボットフを用いることにより、このツー
ル編集動作はツールパレット１０が横形であっても縦形
であっ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
ッカ３内の複数のツールカートリッジ９に載置されてい
る場合にはこれらのツールカートリッジ９を順次中間ス
テーション６上に呼び出して、ツールパレッ）１０への
ツール編集が可能である。

このようにしてロボット７で編集された前記ツールパレ
ット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ット１
０は、この位置のツール供給ステーション８０回動によ
り１８０度宛旋回してがら無人台車２上に移載されたの
ち、軌道１を介して、一旦パレットストッカ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ッ）
１０はＡＰＣ２２を介してワークテーブル上に移動する
。

該ツールパレット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
ルパレット１０に移され、工具１１の格納位置が中央制
御装置のツールファ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ット１０はＡＰＣ２２及び無人
台車２を経て、直接に、又は一旦パレットストッカ２３
に収納された後、ツール供給ステーション８に戻され、
一方空のあるツールカートリッジ９が中間ステーション
６に呼出され、前記と逆動作によりロボット７でツール
パレット１０の工具１１がツールカートリッジ９に戻さ
れ、ツールファイルが書替えられると共にツールカート
リッジ９はツールストッカ３に移載され、ツールパレッ
ト１０はパレットスト・７カ２３に収納される。なお単
体機からツールストッカ３に戻すべき工具１１を載置し
たツールパレット１０は、次に工具供給を行なうべき場
合には、ロボット７による前記ツール編集の動作と、ツ
ールパレット１０からツールカートリッジ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
しないツールストッカコントローラを介して前記ツール
ストッカ３内に指定された必要工具がない場合は、段取
りステーション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ッカコントローラに登録される。従
って上記の指示により作業者が段取りステーション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、段取りステーション５上
のツールカートリッジ９を中間ステーション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
ルストッカ３は介在しないことになる。このように上記
の段取りステーション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バレン
ト１０を介して中間ステーション６上のツールカートリ
ッジ９に戻し、該ツールカートリッジ９をツール移載装
置４により段取りステーション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
一旦ツールストソカ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ョン５の配置や工
具供給の頻度などの如何によっては、ツールストッカ３
と中間ステーション６との間に設けたツール移載袋Ｗ４
の他に、段取りステーション５とツールストッカ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ウール移載装置４と同様のも
のを用いてもよ（、又はツールストッカ３の所定位置の
所定高さにあるワゴン３ａと段取りステーション５との
間でツールカートリッジ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
ールストッカ３により特殊工具や再生工具或いは予備工
具等をツールストッカ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．中間ステーション６およびロボ・ント
７により、ツール供給ステーション８上で編集された複
数工具１１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、ツールストッカでは多
段状のワゴンにツールカートリッジヲ収納することに加
えて該ツールカートリッジに複数の工具を水平状にセッ
トぼきるため、該ツールストッ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。従って工具管理の簡素
化が得られ、またロボットの編集機能によって不足工具
の一括処理ができ、かつ横形と縦形の区分によるツール
バレットの使用をもって編集による必要工具を必要態勢
のもとて容易迅速に供給ができるうえ、横形又は縦形の
ツールパレッ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。

ツールパレットの搬送をワーク用のバレットの搬送用の
台車以外の手段によって行なってもよいが、該台車によ
って行なえば搬送系路の簡単化が可能であり、またツー
ルパレットを指定単体機に近接する位置のバレットスト
ッカに待機させて工具供給の効率化が可能である。ロボ
ットの編集動作と、横形及び縦形のツールパレットを選
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
リッジにおいて横置することができ、従ってロボットに
より工具をツールカートリッジに対し受渡しするにはア
ームの上昇下降動作とグリッパの保合動作を以って足り
、ロボットの編集動作が簡単化すると共に、段取りステ
ーショ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性が高い。工作機
械における工具マガジンとツールパレットとの間の工具
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ャル制御をそ
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。段取りステーションの活用をもって割り込みに
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図は工具をセントしたツールパレットの平面図、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
ッ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■矢視によるロボットとツー
ル供給ステーション上の横形ツールパレットを示す背面
図、第１０図は同ロボットとツール供給ステーション上
の縦形ツールパレットを示す平面図である。 １００．軌道　２１８．無人台車 ３００．ツールストッカ ４９１．ツール移載装置 ５０００段取りステーション ６６５．中間ステーシコン ７９１．ロボット ８６０．ツール供給ステーション ９９９．ツールカートリッジ １０、　、　、ツールパレット １〇八１０．横形ツールパレット １０Ｂ、　、　、縦形ツールパレット ｕ１．工具　２０．、、単体機 ２１、、、工具マガジン 第２図 オ９図 ２１０図 １．工１１１．１−１■−−−、、２１．―ｉ■騨−■
−−−、１．。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 生産加工ラインの工作機械に設けた工具マガジンに工具
   交換を行なう工具をツールカートリッジに複数宛セット
   した状態でツールストッカに貯蔵しておき、制御装置の
   指令により、ツール移載装置を介して抜き出したツール
   カートリッジを中間ステーション上に載置し、指定工作
   機械に合わせた形態のツールパレットをツール供給ステ
   ーション上に呼び出し、前記ツールカートリッジの工具
   中の必要工具をロボットでツールパレットに移載するこ
   とで該工作機械における不足工具の編集を行い、編集の
   終了したツールパレットを前記指定工作機械へ供給する
   ようにしたことを特徴とする工具自動供給システム。