JPS61284346A

JPS61284346A - 工具自動交換システム

Info

Publication number: JPS61284346A
Application number: JP60125669A
Authority: JP
Inventors: Akihiko No; 明彦能; Shinichi Sato; 進一佐藤; Hisafumi Ootani; 大谷　寿史; Shigeyuki Sugano; 菅野　成行
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Tungaloy Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Tungaloy Corp
Priority date: 1985-06-10
Filing date: 1985-06-10
Publication date: 1986-12-15

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】〔発明の技術分野〕この発明は、工作機械に使用する工具を保管する工具ス
トッカから指定された工具を搬送して組立てたのち工作
機械に装着するとともに、装着されている工具を取り外
して分解し、前記工具ストッカに格納する一連の作業を
自動的に行なう工具自動交換システムに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

工作機械に工具自動交換装置を設け、工作機械に対して
工具の装着および取り外しを自動的に行なう自動工具交
換装置は公知であり、また、前記工具交換装置に工具を
搬入および搬出する装置も公知であり、これらの装置を
一括して中央制御装置によって制御し、工具の交換の一
連した作業、をシステム化したものも実用化されつつあ
る。

第７図は従来の工具自動交換システムの概略的構成を示
すもので、１・・・は工作機械であり、これら工作機械
１・・・の前部には被加工物２・・・を固定するフーブ
ル３・・・および工具４・・・を装着する主軸頭５・・
・が設けられているとともに、側部には工具マガジン６
・・・が設けられている。そして、前記工作機械１・・
・の前側には被加工物２・・・を搬送するワーク搬送車
７の搬送ライン８が設けられ、後側には工具４・・・を
搬送する工具搬送車９の搬送ライン１０が設けられてい
る。一方、１１は多数個の工具４・・・を整列した状態
で保管する工具自動倉庫であり、工具搬出入装置１２に
よって指定の工具４を搬出して前記工具搬送車９に移載
し、また工具搬送車９の工具を工具自動倉庫１１に搬入
するようになっている。さらに、前記工作機械１・・・
、ワーク搬送車７、工具搬送車９、工具自動倉庫１１お
よび工具搬出入装置１２は一括して中央制御装置によっ
て制帥されるようになっている。

そして、機械加工の計画にもとづいて指定された工具４
・・・を工具自動倉庫１１から搬出して工具搬送車９に
移載し、この工具搬送車９が指定された工作機械１の後
部まで搬送する。また、工具搬送車９から前記工作機械
１の工具マガジン６に使用前の工具４を移載するととも
に、工具マガジン６から使用後の工具４を受入れて前記
工具自動倉庫１１に搬入する。したがって、複数台の工
作機械１・・・に対する工具４の搬入および搬出が自動
的に行なえ、工作機械１・・・に設けられた工具自動交
換装置によって工具４・・・の交換が行なえるように構
成されている。

ところで、前記工具自動交換装置は、たとえば、特開昭
５９−１９２４３３号公報などで知られており、基本的
に第８図に示すように構成されている。すなわち、工作
機械１の本体１４の側部に設けられた工具マガジン６に
は複数個の工具ソケット１５を有したカートリッジ１６
が放射状に設けられている。また、前記工具搬送車９に
も差替え用工具マガジン１７が設けられ、前記工具マガ
ジン６との間で工具４の受入れ、受は渡しができるよう
に構成されている。ざらに、工作機械１の本体１４には
前記カートリッジ１６内の工具４を主軸頭５に転送して
装着するとともに、装着されている工具４を取り外す工
具交換機構１８が設けられている。

しかしながら、前述のように構成された工具自動交換装
置は、その工具４を自動的に交換することができるが、
工具４の全体を交換している。つまり、組立て式の一般
的なモジュラ工具４は第９図に示すように、ホルダモジ
ュールａとアダプタモジュールｂおよび刃部モジュール
Ｃとから構成されているが、実際の交換を必要とするの
は工具先端部の刃部モジュールＣだけであるにも拘らず
、工具４の全体を交換しているため、工具４が大型にな
り、その重量も大きい。このため、工具４を保管する保
管倉庫１１も大形になるとともに、工具搬送車９および
工具マガジン６も大形になるという欠点がある。しかも
、工具４の重量アップにより、搬入、搬出および交換に
伴う大きな駆動力も必要となるという不都合がある。

〔発明の目的〕

この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その
目的とするところは、モジュラ工具を自動的に組立およ
び分解することができるとともに、前記モジュラ工具を
その種類および大きさによって区分して所定位置に格納
することができ、工具ストッカの小形化とモジュラ工具
を構成するモジュールの取出しおよび格納が迅速に行な
うことができる工具自動交換システムを提供することに
ある。

（発明の概要〕この発明は、前記目的を達成するために、モジュラ工具
を工具の種類および工具の大きさによって区分して工具
ストッカの所定位置に格納し、これら工具ストッカから
前記モジュールを工具把持具によって取出して組立およ
び分解し、ざらにこの工具把持具を搬送装置によって移
送して組立てたモジュラ工具を工作機械等に搬出すると
ともに工作機械等から搬入された使用済のモジュラ工具
を前記工具ストッカに工具の種類および工具の、大きざ
別に区分格納するように構成したことにある。

（発明の実施例〕以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図および第２図は、工具自動交換システムの概略的
構成を示すもので、２１ａは第１の工具ストッカ、２１
ｂは第２の工具ストッカ、２１ｃは第３の工具ストッカ
で、２２は工作機械である。

そして、前記第１の工具ストッカ２１ａにはたとえばド
リル系のモジュラ工具が、第２の工具ストッカ２１ｂに
はカッタ系のモジュラ工具が、さらに第３の工具ストッ
カ２１Ｃにはターニング系のモジュラ工具が格納されて
おり、モジュラ工具の種類および大きざによって区分格
納されている。

これら第１〜第３の工具ストッカ２１ａ〜２１Ｃは基本
的に同一構造であるため、第１の工具ストッカ２１ａに
ついて説明すると、２３はその本体である。この本体２
３には工具格納室２４が設けられ、この工具格納室２４
には上下方向にエンドレス走行するコンベア２５が設け
られている。そして、このコンベア２５には等間隔に複
数の工具ホルダ２６・・・が配設されていて、これら工
具ホルダ２６・・・は指令信号に基づいて選択的に前記
本体２３の前部の組立分解ポジション２７に位置して停
止するようになっている。前記工具ホルダ２６には１個
もしくは複数個の工具収納部２８・・・が設けられ、こ
れら工具収納部２８・・・には組立式のモジュラ工具４
のホルダモジュールａ１アダプタモジュールｂＳおよび
刃部モジュールＣおよび一体工具が収納されている。

前記工具ホルダ２６は第３図に示すように、ベース２９
に対して折曲起立させ、その起立面を傾斜面３０とする
とともに、この傾斜面３ｏにほぼＵ字状の切欠部を形成
することによって前記工具収納部２８を構成している。

そして、このベース２９が前記コンベア２５に対して揺
動可能に枢支され、コンベア２５が走行して工具保管室
２４の裏側に移動しても傾斜面３０の位置は変わらず、
常に一定の姿勢を保つように規制されている。

また、前記第１〜第３の工具ストッカ２１ａ〜２１Ｃの
前部には組立分解ポジション２７に対向して搬送装看例
えばトラバーサ装置３１が設けられている。このトラバ
ーサ装［３１は両端が支柱３２．３２に架設されたガイ
ドレール３３とスクリュー０ツド３４およびこのスクリ
ューロッド３４を回転駆動するサーボモータ３５によっ
て構成されている。そして、このトラバーサ装＠３１に
は前記ガイドレール３３に対して嵌合し、スクリューロ
ッド３４に対して螺合する移動台３６が設けられている
。この移動台３６には上下、前後みよび回動可能な３自
由度の駆動機構３７を介して工具把持具３８が設けられ
ている。なお、３９は、後述するモジュラ工具４の結合
部に設けられた締付はボルト６１を締付けたり、緩める
ナツトランナで、４０は制御装置である。

また、前記工具把持具３８は第４図に示すように構成さ
れている。すなわち、４１は把持具本体で、この内部に
は軸受４２を介して回転ドラム４３が回転自在に軸支さ
れている。この回転ドラム４３の下端部にはテーバ穴４
４が設けられ、この底部にはコレットチャフ４５を有し
たドローバ４６が設けられている。このドローバ４６は
前記回転ドラム４３の内部に設けられた油圧シリンダ４
７のピストン４８と連結されているとともに、このドロ
ーバ４６は皿ばね４９によって引込み方向に付勢されて
いる。なお、５０は回転ドラム４３を回転駆動する駆動
機構であり、５１は油圧シリンダ４７に油圧を送り込む
ロータリカブラである。そして、前記テーバ穴４４にモ
ジュラ工具４のホルダモジュールａを装着するようにな
っている。

また、モジュラ工具４は、第５図に示すように、そのホ
ルダモジュールａのテーバ部５２の先端および下端に花
弁状の係合爪５３．５４が設けられている。。また、ア
ダプタモジュールｂの上端には前記係合爪５４に係合可
能な保合穴５７が設けられ、下端には係合爪５８が突設
されている。さらに、刃部モジュールＣの上端には前記
係合爪５４もしくは５８に選択的に係合可能な係合穴５
９が設けられ、下端には刃部６０が設けられている。。

そして、ホルダモジュールａに対してアダプタモジュー
ルｂを介して刃部モジュールＣが連結可能であり、また
ホルダモジュールａに対して直接的に刃部モジュールＣ
が連結可能に構成されている。

さらに、ホルダモジュールａ、ホルダモジュールｂおよ
び刃部モジュールＣのそれぞれの外周面には環状溝５５
を有する鍔部５６が設けられ、鍔部５６に設けた環状溝
５５が前記工具ホルダ２６の工具収納部２８に係合支持
されるようになっている。なお、６１は締付はボルトで
あり、アダプタモジュールａとホルダモジュールｂとの
結合部およびホルダモジュールｂと刃部モジュールＣと
の係合部を締付けるものである。

そして、前述のように構成されたモジュラ工具４のホル
ダモジュールａはそのテーバ部５２が工具把持具３３の
回転ドラム４３に設けたテーバ穴４４に装着され、係合
爪５３はコレットチャック４５に係合される。すなわち
、コレットチャック４５はドローバ４６の前進、後退に
よって開閉し、油圧シリンダ４７によって送り込まれる
油圧によってピストン４８が前進したとき開放して係合
爪５３との係合を解除し、油圧シリンダ４７の圧油を抜
くと皿ばね４９の復元力によってドローバ４６が後退し
てコレットチャック４５を閉塞して係合爪５３を挟持す
るようになっている。

つぎに、前述のように構成された工具自動交換システム
の作用について説明する。生産管理情報に基づき機械加
工の加工順序が決定し、その加工に必要な工具が分ると
、制御装置４０から第１〜第３の工具ストッカ２１ａ〜
２１ｃのいずれかに工具指定信号が入力される。指定さ
れた工具がモジュラ工具４で、たとえばカッタ系である
場合には第２の工具ストッカ２１ｂが指令信号に基づい
て作動し、まずコンベア２５が旋回して指定の工具が収
納された工具ホルダ２６が組立分解ポジション２７に搬
送される。このとき、前記工具指令信号はトラバーサ装
置３１にも同時に入力されるため、サーボモータ３５の
駆動によってスクリューロッド３４が回転し、移動台３
６が移動して前記第２の工具ストッカ２１ｂに対向した
位置で停止する。そして、指定されたモジュラ工具４が
第６図（Ａ）〜（Ｄ）に示すようにホルダモジュールａ
に対して刃部モジュールＣが予め連結された状態で収納
されていた場合には、駆動機構３７によって工具把持具
３８をホルダモジュールａに対向させ、つぎに前進させ
て工具把持具３８のテーバ穴４４とホルダモジュールａ
のテーバ部５２とを嵌合させるとともに、コレットチャ
ック４５によってホルダモジュールａの係合爪５３を挟
持する。そして、工具把持具３８によってモジュラ工具
４を把持すると、前記駆動機構３７によって工具把持具
３８を回動してモジュラ工具４を工具収納部２８から上
方へ抜き取る。モジュラ工具４を工具収納部２８から抜
き取ったのち、駆動機構３７によって工具把持具３８を
後退させて工具保管室２４から取り出す。そして、工具
把持具３８を下方へ回動させてモジュラ工具４を下向き
とし、この状態で前記トラバーサ装置３１によってモジ
ュラ工具４を工作機械２２への受は渡しポジション方向
に搬送する。また、工作機械２２において使用済のモジ
ュラ工具４は前記量は渡しポジションで工具把持具３８
に把持されてトラバーサ装置３１によって第１、第３の
工具ストッカ２１ａ〜２１ｃのうち所定の工具ストッカ
の組立分解ポジション２７まで搬送され、このモジュラ
工具４は指定の工具収納部２８に収納される。したがっ
て、機械加工の加工順序に従って必要な工具を工具スト
ッカから取り出して工作機械２２に供給し、また工作機
械２２から使用済の工具をつぎの使用に備えるために所
定の工具ストッカに格納することができる。

なお、前記実施例によれば、モジュラ工具４のホルダモ
ジュールａと刃部モジュールＣとが予め連結された状態
で、工具収納部２８に収納されている場合について説明
したが、ホルダモジュールａと刃部モジュールＣとが分
割されて工具収納部２８に収納されている場合には組立
分解ポジション２７においてモジュラ工具４を組立した
のち工作機械２２に搬送する。すなわち、工具把持具３
８を工具ホルダ２６に対して前進させ、まず、ホルダモ
ジュールａを前述した手段によって把持する。つぎに、
コンベア２５を旋回させて指定の刃部モジュールＣが収
納されている工具ホルダ２６を工具組立分解ポジション
２７に搬送する。そして、再び工具把持具３８を前進さ
せてホルダモジュールａと刃部モジュールＣとを連結し
、さらにナツトランナ３９によって締付はボルト６１を
締付けることにより、両者を一体的に連結する。組立が
終了したモジュラ工具４は前述と同様にトラバーサ装置
３１によって工作機械２２方向へ搬送し、また使用済の
モジュラ工具４はトラバーサ装置３１によって指定の工
具ストッカ２１ａ〜２１Ｃまで搬送され、組立分解ポジ
ション２７においてナツトランナ３９によって締付はボ
ルト６１が緩められ、ホルダモジュールａと刃部モジュ
ールＣとに分解される。そして、ホルダモジュールａと
刃部モジュールＣはそれぞれ指定の工具収納部２８に収
納される。

さらに、ホルダモジュールａに刃部モジュールＣを直接
連結することが不可能な刃部モジュールＣの場合には、
アダプタモジュールｂを介して刃部モジュールＣを連結
するが、この場合も前記組立手段と同様である。

このように、第１〜第３の工具ストッカ２１ａ〜２１Ｃ
にモジュラ工具４をドリル系、カッタ系およびターニン
グ系に分類して格納し、機械加工内容によって工具スト
ッカを選択して工具の取り出しを行なうようにしたから
、工具の選択が迅速に行なえ、また格納も迅速に行なう
ことができるが、工具の分類方法は限定されるものでは
なく、工具の種類および大きさによって細分類してもよ
く、したがって、工具ストッカは３台に限定されるもの
ではない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、生産管理情報
に基づいて工具ストッカに格納されたモジュラ工具の必
要なモジュールを取出して組立て、トラバーサ装置によ
って工作機械等に受は渡し、使用後のモジュラ工具を分
解して工具ストッカに格納する作業が自動的に行なうこ
とができる。しかも、複数の工具ストッカを設け、工具
の種類および大きざによって区分して格納したから、工
具格納スペースが狭くなり、これによって工具の選択が
迅速に行なえるという効果を秦する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図はこの発明の一実施例を示すもので、
第１図は全体の概略的斜視図、第２図は全体の概略的構
成図、第３図は工具ホルダの正面図および縦断側面図、
第４図は工持把持只の縦断側面図、第５図はモジュラ工
具を分解した状態の上面図、正面図および下面図、第６
図（Ａ）〜（Ｄ）は工具ホルダから工具を取出す状態を
示す側面図、第７図は従来の工具自動交換システムの構
成図、第８図は同じく工具交換装置の側面図、第９図は
一般的なモジュラ工具の構成図である。２１ａ〜２１ｃ・・・工具ストッカ、２２・・・工作償
械、３１・・・トラバーサ装置、３８・・・工具把持具
、４０・・・制御装置。出願人代理人　　　弁理士　鈴　江　武　彦第２図ム第３図第４図第５図（Ａ）　　　　　　　　　　　　（Ｂ）褐　　１）　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数のモジュールが組立および分解可能に連結さ
れてなるモジュラ工具を工具の種類および工具の大きさ
の少なくとも一方によって区分して所定位置に格納する
複数の工具ストッカと、これら工具ストッカから前記モ
ジュールを取出して組立および分解する工具把持具と、
この工具把持具により組立てたモジュラ工具を工作機械
等に搬出するとともに工作機械等から搬入する搬送装置
と、生産管理情報に基づき前記工具ストッカ、工具把持
具および搬送装置を制御する制御装置とを具備したこと
を特徴とする工具自動交換システム。
（２）工具ストッカは、モジュラ工具をドリル系、カッ
タ系およびターニング系等に区分されていることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の工具自動交換システ
ム。