JPS6144547A - 工具の自動交換装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は工具の自動交換装置に関するものであって、
特にロボットを用いて研削作業を行う場合等に好適な工
具の自動交換装置に係る。

（従来の技術）：′ 近年、作業能率を陶土するために研削・研磨等の作業を
ロボットを用いて行うようになってきている。例えば、
特願昭５９−９１４３９号には、ロボットを用い、砥石
等の回転工具を被加工体の表面形状に沿って移動させな
がら、ポリタンク等の合成樹脂製品のパリを削除する加
工装置が記載されている。従来、この種の装置において
、砥石等の工具が摩耗し、工具交換を行う場合には、ロ
ボットを停止し、人手によって行うのが普通である。ま
たこの場合、工具の交換時期は、作業者が工具の摩耗状
況を監視することによって定められている。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の装置においては上記のように作業者による監視作
業や工具の交換作業が必要であるために完全な無人化を
図ることができず、そのため当然のことながら、充分な
作業能率を得ることは不可能である。

この発明は上記した従来の欠点を解決するためになされ
たものであって、その目的は、上記のようなロボット等
を用いた加工装置において、砥石等の工具を自動的に交
換することができ、そのため消耗工具を用いたロボット
等による加工作業の完全な無人化を行い得る工具の自動
交換装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） そこでこの発明の工具の自動交換装置は、ロボット等の
駆動装置によって位置制御される工具把持装置（１）と
、この工具把持装置（１）に対して工具（２６）の授受
を行う工具スタンド（２）によって構成される。上記工
具把持装置（１）は、コレットチャック（５）の外周部
にアダプタ（６）を摺動自在に装着すると共に、スプリ
ング（７）等の弾性部材によってアダプタ（６）をコレ
ットチャック（５）の先端側へと付勢し、上記コレット
チャック（５）とアダプタ（６）との間には係合部（８
）（９）を設け、この係合部（８）（９）によって、上
記アダプタ（６）がコレットチャック（５）の先端側へ
と押動された状態ではコレットチャック（５）の把持部
（１０）を閉じ、上記アダプタ（６）−が弾性部材の力
に抗して上記とは逆方向に押動された際、には上記把持
部（１ｏ）を拡開すべく構成しである。一方上記工具ス
タンド（２）には上記工具把持装置（１）から工具（２
６）を回収する工具回収部（１５）と、上記工具把持装
置（１）に工具（２６）を供給する工具供給部（１６）
とをそれぞれ設けである。上記工具回収部（１５）は、
工具スタンド（２）のフレーム（１３）に、上方に開口
すると共に上記コレットチャック（５）の嵌入し得る透
孔（１７）と、上記透孔（１７）の周囲に位置すると共
に上記アダプタ（６）の先端部の当接する当接部（１８
）とをそれぞれ設けることによって構成する。また上記
工具供給部（１６）は、フレーム（１３）に、上記と同
様に透孔（１９）と当接部（２）とを設けると共に、さ
らに上記透孔（１９）の下方の位置にスプリング（２４
）等の弾性部材によって上下動自在に支持された工具用
テーブル（２３）を配置することによって構成しである
。

（作用） まず工具把持装置に装着すべき工具を、その被クランプ
部を上側にすると共に、その上端部が透孔を超えてさら
にフレームの上面から突出するような状態で、工具用テ
ーブル上に載置しておく。

次いで工具把持装置を工具スタンドの工具供給部の上方
に位置させ、さらにこの位置から下方へ移動させて、該
装置をフレームに近接させる。そうするとまずコレット
チャックの先端部が、上記工具の被クランプ部の上端に
接触する。この状態ではコレットチャックの把持部は閉
じられた状態となっているので、被クランプ部は把持部
内には嵌入し得ず、工具把持装置の下降と共に、該工具
を支持する工具用テーブルが、弾性部材のカに抗して下
降することになる。次いでコレットチャックが工具スタ
ンドの透孔の位置に位置すると共に、アダプタの先端部
か透孔周囲の当接部に当接した状態となる。この状態か
らさらに工具支持装置を下降させようとすると、アダプ
タは上記当接部によって下降が阻止されているので、コ
レットチャックのみが透孔内へと下降する。このように
アダブタとコレットチャックとが相対移動する結果、コ
レットチャレフの把持ＪＢが拡開して工具の被クランプ
部が嵌入し得る状態となる。そうすると上記弾性部材に
よって工具用テーブルが押し上げられると共に、工具の
被クランプ部がコレットチャックの把持部内に嵌入する
。次いで工具把持装置を上昇する訳であるが、この場合
、アダプタの先端部が当接部から離反した状態では、ア
ダプタは再びコレットチャックの先端部に位置すること
になるので、コレットチャックの把持部は閉じられ、工
具の被クランプ部はコレットチャックの把持部に確実に
把持されることになる。

次いで上記工具が摩耗して、これを工具把持装置から取
り外す場合には、該装置を工具スタンドの工具回収部の
上方に位置させると共に、上記と同様に下降させる。そ
うすると、工具及びコレットチャックは上記と同様に透
孔内に嵌入し、一方アダプタの先端部は透孔周囲の当接
部に当接することになる。したがって、工具把持装置を
さらに下降させた場合には、コレットチャックの把持部
は上記と同様に拡開することになり、摩耗した工具は自
重によって落下し、工具スタンド側へと回収されること
になる。

上記のような工具の装着と回収とを、所定の加工回数毎
に繰り返し行うことによって、工具の自動的な交換を行
うことが可能となる。

（実施例） 次ぎにこの発明の自動工具交換装置の具体的な実施例に
ついて、図面を参照しつつ詳細に説明する。

第１図に示すように、この装置は工具把持装置１と工具
スタンド２とより成るものであって、工具把持装置１は
、ロボット（図示せず）によって位置制御されるグライ
ンダのような回転工具の主軸３に取着されている。すな
わち上記工具把持装置１は、工具を把持すると共に、主
軸３によって回転駆動される訳である。この工具把持装
置１は、上記主軸３に取着される基部４の先端部に固着
されたコレットチャック５と、コレットチャック５の外
周部に摺動自在に配置された筒状のアダプタ６とを有し
てい５る。そして上記基部４とアダプタ６との間に締イ
すスプリング７が介設されており、この締付スプリング
７によってアダプタ６がコレットチャック５の先端側へ
と付勢されている。また上記アダプタ６の先端側の内周
部には、その先端側が径方向外方へと延びるテーパ部８
が形成されており、このテーパ部８が、上記コレットチ
ャック５の先端外周部に形成された上記と略同様なテー
パ部９に接触してい−る。この結果、アダプタ６が、締
付スプリング７によって先端側へと押圧された状態では
、コレットチャック５の先端の把持部１０は、上記テー
パ部８．９を介して径方向内方へと押動されることにな
る。一方、アダプタ６が上記とは逆に締付スプリング７
の力に抗して基部４側に移動した状態では、上記コレッ
トチャック５の把持部１０は、上記テーパ部８．９を介
する押動力が解除されることになるので、径方向外方へ
と拡開することになる。

上記工具スタンド２は、ベース１１から上方に延びる側
部フレーム１２と、この側部フレーム１２の上端部に架
設されると共に、水平方向に延びる上部フレーム１３と
を有しており、その内部は隔壁１４によって工具回収部
１５と工具供給部１６とに区画されている。工具回収部
１５は、上記工具把持装置１によって把持されると共に
、加工に供され、摩耗した工具を受は入れる部分であっ
て、上部フレーム１３に穿設された上方に開口する透孔
１７と、この透孔１７の周囲の当接部１８とを有してい
る。透孔１７の直径は、上記工具把持装置１のコレット
チャック５の先端部が嵌入することができ、またアダプ
タ６の先端面が、透孔１７の周囲の当接部１８に当接し
得るような寸法にしておくものとする。

一方上記工具供給部１６は、上記工具把持装置１に対し
て新しい工具を供給する部分であって、上記と略同様に
上部フレーム１３に穿設さた透孔１９と、その周囲に位
置する当接部２０とを有している。この透孔１９におい
ても、その直径は、コレットチャック５の先端部が嵌入
することができ、アダプタ６の先端面が当接部２０に当
接し得るような寸法に１．シておくものとする。なおこ
の場合、上記透孔１９は、第２図に示すように、上部フ
レーム１３の側方へと、切欠開放されているが、この理
由については後記する。一方上記透孔１９の下方の位置
においては、水平方向に延びるフランジ２１が側部フレ
ーム１２に固着されており、このフランジ２１にスライ
ドシャフト２２が上下方向に摺動自在に支持されている
。このスライドシャフト２２の上端部には、工具用テー
ブル２３が水平に固着されている。そして上記フランジ
２１と工具用テーブル２３との間には、スプリング２４
が介設されており、このスプリング２４によって工具用
テーブル２３は常に上方へと付勢されている。また上記
スライドシャフト２２の下側の位置には、ナツト２５が
頓着されているが、このナツト２５は、スライドシャフ
ト２２のフランジ２１からの抜出しを防止すると共に、
工具用テーブル２３の高さ方向の位置を開部するための
ものである。上記工具用テーブル２３上に、砥石、ユニ
ホイール（砥粒を付着させた繊維によって形成された不
織布を成形して成る弾性砥石）等の工具２６を載置する
訳ｔあるが、この工具２６は、上部フレーム１３の裏面
に固着された位置決めキャッチ２７によって所定の位置
に保持されるようになっている。すなわちこの位置決め
キャッチ２７は、第３図（ａｌ　（ｂｌに示すように、
上部フレーム１３の裏面に固着される取付部２８と、こ
の取付部２８から側方へ延びる一対の弾性片２９．２９
とを有しており、この弾性片２９．２９間に、工具２６
の被クランプ部３０が挟持されるようなされている訳で
ある。この場合、各弾性片２９．２９は上記透孔１９が
切欠開放されたのと同方向に延びるように配置されてい
る。なお、上記工具２６の被クランプ部３０は、上記の
ように弾性片２９．２９によって挟持されるものの、上
下方向には摺動自在に支持されているものとする。

次ぎに上記装置の作動状態について説明する。

まず上記工具スタンド２に工具２６をセットするが、工
具２６は工具用テーブル２３上に載置すると共に、その
被クランプ部３０を位置決めキャッチ２７の弾性片２９
．２９間に嵌入する。この場合、工具用テンプル２３の
高さは、上記のように工具２６をセットした状態におい
て、被クランプ部３０の上端部が透孔１９内を通り、上
部フレーム１３を超えてさらに上方へ突出するように調
整しておく。

そして工具把持装置１を、工具スタンド２の工具供給部
１６の上方に位置させ、さらにこの位置から下方へと移
動させて、該装置１を上部フレーム１３に近接させる。

そうすると、まず最初にコレットチャック５の先端部が
、上記工具２６の被クランプ部３０の上端部に接触する
。この状態では、アダプタ６は、締付スプリング７によ
って、コレットチャック５の先端側に押付けられている
ので、コレットチャック５の把持部１０は閉じられた状
態となっている。したがって被クランプ部３０は把持部
１０内に嵌入し得ず、この結果、該工具２６を支持する
工具用テーブル２３は、工具把持装置１の下降と共に、
スプリング２４０力に抗して下降することになる。次い
でコレットチャック５が工具スタンド２の透孔１９の位
置に位置すると共に、アダプタ６の先端部が透孔１９周
囲の当接部２０に当接した状態となるが、この状態から
さらに工具把持装置１を下降させようとすると、アダプ
タ６は上記のように当接部２０によってそれ以上の下降
が阻止されているので、コレットチャック５のみが、透
孔１９を超えて下降することになる。この結果、アダプ
タ６がコレットチャック５に対して相対的に上方へ移動
し、テーパ部８．９を介する把持部１０への押圧力が解
除され、コレットチャック５の把持部１０が拡開して、
工具２６の被クランプ部３０が嵌入し得るような状態と
なる。一方、工具用テーブル２３は、上記のようにスプ
リング２４によって上方へと押し上げられているので、
このスプリング２４の力によって工具２６の被クランプ
部３０は、コレットチャック５の把持部１０内に嵌入す
ることになる。

次いで、上記工具把持装置１を、そのアダプタ６の先端
部が、上記当接部２０からやや離反するような状態とな
るまで上昇させる。そうすると、アダプタ６は締付スプ
リング７の力によって、再びコレラトチキック５の一先
端側へと移動し、テーパ部８．９を介して把持部１０を
押圧することになる。したがってコレットチャック５の
把持部１０は閉じられ、工具２６の被クランプ部３０は
上記把持部１０に確実に把持されることになる。次ぎに
上記工具把持装置１を側方に移動させ、被クランプ部３
０を位置決めキャッチ２７の弾性片２９．２９の間から
離反させると共に、さらに側方へと切欠開放されている
透孔１９からも外方へと導出し、その後所定の加工を行
う。

そして上記工具２６を用いて所定の回数の加工が終了す
ると、次のようにして上記摩耗した工具２６を回収する
。まず、上記工具把持装置１を、工具スタンド２の工具
回収部１５の上方に位置させると共に、上記と同様に下
降させる。そうすると工具２６及びコレットチャック５
は透孔１７内に嵌入し、一方アダブタロの先端部は透孔
１７周囲の当接部１８に当接することになる。したがっ
てこの状態から工具把持装置１をさらに下降させた場合
には、コレットチャック５の把持部１０は上記と同様に
拡開することになり、この結果、工具２６はその自重に
よって落下し、工具スタンド２内へと回収される。その
後、上記と全く同じ手順で、工具２６の装着、回収を行
うことにより、連続的な加工作業を行う。

以上のように上記装置においては、ロボット等を用いた
加工装置において、砥石等の工具２６を自動的に交換す
ることができ、そのため消耗工具を用いた加工作業を無
人化し、その能率を向上することが可能となる。また上
記装置は、シリンダ等のアクチユエータや電気的回路を
用いている訳ではなく、スプリング等の弾性部材を用い
た構造であるため、その構成が簡素なものとなり、その
ため安価に製造できると共に、その取扱いが簡単で、ま
た故障部分も少なくなる。

以上にこの発明の工具の自動交換装置の一実施例の説明
をしたが、この発明装置は上記実施例に限定されるもの
ではなく、種々変更して実施することが可能である。例
えば上記においては、工具の被りランプ部功先端を上部
フレームから突出させて配置した例を示しているが、コ
レットチャックの先端部を、アダプタの先端部よりもさ
らに突出させて配置した場合には、被クランプ部の先端
を上部フレームよりも下方に位置させても、上記と全く
同様に実施可能である。また上記においては、位置決め
キャッチを用いると共に、工具を把持した工具把持装置
を側方へ移動させることによって、工具を取り出す方式
を示したが、これは工具を設置する際の位置決め精度を
確保するためであって、他の手段によってその精度を確
保できる場合には、位置決めキャッチを用いずに、工具
を上方へと取り出すようにすることも可能である。

さらに上記においては、コレットチャックの把持部を拡
開するための係合部として、コレットチャックの外周部
とアダプタの内周部とに、共にテーパ部を設けた例を示
しているが、いずれか一方のみテーパ部を設け、他方に
はこのテーパ面と係合し得る係合突部を設けるような構
造や、さらにこれ以外の他の構造を採用することも可能
である。

（発明の効果） この発明の工具の自動交換装置は上記のように構成され
たものであり、したがってこの発明装置によれば、ロボ
ット等を用いた加工装置において、砥石等の工具を自動
的に交換することができ、そのため消耗工具を用いた加
工作業の無人化を図ることができ、その作業能率を向上
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の工具の自動交換装置の一実施例を示
す縦断面図、第２図は上記における透孔の形状を示す部
分的な平面図、第３図（ａｌ　（ｂ）は上記において用
いる位置決めキャッチを示す図で、（ａ）は平面図、Ｔ
ｂ）は側面図である。 １・・・工具支持装置、２・・・工具スタンド、５・・
・コレットチャック、６・・・アダプタ、７・・・締付
スプリング、８・・・テーパ部、９・・・テーパ部、１
０・・・把持部、１３・・・上部フレーム、１５・・・
工具回収部、１６・・・工具供給部、１７・・・透孔、
１８・・・当接部、１９・・−″透孔、２０・・・当接
部、２３・・・工具用テ゛＝プル、２〜４・・・スプリ
ング、２６・・・工具、３０・・・被クランプ部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ロボット等の駆動装置によつて位置制御される工具
   把持装置（１）と、この工具把持装置（１）に対して工
   具（２６）の授受を行う工具スタンド（２）とより成り
   、上記工具把持装置（１）は、コレットチャック（５）
   の外周部にアダプタ（６）を摺動自在に装着すると共に
   、スプリング（７）等の弾性部材によつてアダプタ（６
   ）をコレットチャック（５）の先端側へと付勢し、上記
   コレットチャック（５）とアダプタ（６）との間には係
   合部（８）（９）を設け、この係合部（８）（９）によ
   つて、上記アダプタ（６）がコレットチャック（５）の
   先端側へと押動された状態ではコレットチャック（５）
   の把持部（１０）を閉じ、上記アダプタ（６）が弾性部
   材の力に抗して上記とは逆方向に押動された際には上記
   把持部（１０）を拡開すべく構成し、一方上記工具スタ
   ンド（２）には上記工具把持装置（１）から工具（２６
   ）を回収する工具回収部（１５）と、上記工具把持装置
   （１）に工具（２６）を供給する工具供給部（１６）と
   をそれぞれ設け、上記工具回収部（１５）は、工具スタ
   ンド（２）のフレーム（１３）に、上方に開口すると共
   に上記コレットチャック（５）の嵌入し得る透孔（１７
   ）と、上記透孔（１７）の周囲に位置すると共に上記ア
   ダプタ（６）の先端部の当接する当接部（１８）とをそ
   れぞれ設けることによつて構成し、上記工具供給部（１
   ６）は、フレーム（１３）に、上記と同様に透孔（１９
   ）と当接部（２０）とを設けると共に、さらに上記透孔
   （１９）の下方の位置にスプリング（２４）等の弾性部
   材によつて上下動自在に支持された工具用テーブル（２
   ３）を配置することによつて構成されていることを特徴
   とする工具の自動交換装置。