JPS62102941A - 自動工具供給装置 - 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】 産業上哀且■立… 本発明は自動工具交換装置に関するものであり、更に詳
しくは工具収納スペースの減少を図る目的で工具ポット
の配列方向をトラバーサの移動方向に対して所定の角度
だけ傾斜せしめた数値制御工作機械用の自動工具供給装
置に関するものである。

従米勿肢血 自動工具供給装置に於ける工具収納本数を増加させるた
め、複数の工具ポットをマトリック。

ス状に配置した工具収納棚と、該工具収納棚の工具受渡
し面に沿って互いに直交方向に移動する工具キャリヤお
よびトラバーサとからなる自動工具供給装置が創案され
ている（特願昭５６−２１２９４７号参照）。

Ｈく　゛　よ゛と　る　　占 上記の如き自動工具供給装置を使用することによって、
数値制御工作機械、例えばマシニングセンタへ供給すべ
き工具の数量や種類を増大させることができるが、自動
工具供給装置のコンパクト化に関しては更に改良を要す
る点が少なくない。

即ち、在来の自動工具供給装置に於いては、マトリック
ス状に配置された複数の工具ポットの軸線方向が、該自
動工具供給装置の可動部の移動方向に対して直交してい
るため、工具ポットからワークの加ニブログラムに従っ
て選択された工具を抜き出すときに、工具キャリヤの本
体や、該工具キャリヤに取り付けられた工具把持アーム
、あるいは前記の選択された工具自身が、取り出し位置
の近傍に収納されている他の工具と干渉し、このため工
具の円滑な受渡し動作が阻害されると云う欠点が認めら
れていた。

このような欠点を排除しようとすれば、自動工具供給装
置の可動部と工具との間に広い工具受渡し間隔を保持し
なければならず、フロア・スペースの節減が阻害される
。

本発明の主要な目的は、マトリックス状に配置された工
具収納棚を有する在来の自動工具供給装置に認められた
上記の如き問題点を解消することのできる数値制御工作
機械用の自動工具供給装置を提供することにある。

本発明の他の主要な目的は、フロア・スペースの節減と
工具収納容量の増大と云う一見相反する要求を同時に満
足し得る自動工具供給装置を提供することにある。

側内　りＪ　るための 斯かる目的に鑑みて本発明は、複数本の工具（１）を水
平方向および鉛直方向に沿って整列状態で収納するため
、複数の工具ポット（２）をマトリックス状に配置して
なる第１の工具収納棚（３ａ）と、工具交換位置と前記
工具ポット（２）との間で選択された工具（１）の受渡
し動作を実行する゛ため、互いに直交方向に移動自在に
架装された工具キャリヤ（４）およびトラバーサ（５）
とからなり、前記工具ポット（２）の軸線方向を、トラ
バーサ（５）の移動方向に対して所定の角度（θ）だけ
傾斜させると共に、前記キャリヤに、工具ポット（２）
の軸線方向に沿って前後動する第１の工具把持アーム（
６ａ）を設けた数値制御工作機械の自動工具供給装置を
要旨とするものである。

また本発明の第２の実施態様に於いては、前記第１の工
具収納棚（３ａ）の近傍に工具交換面を対向させて前記
同様の構造を有する第２の工具収納棚（３ｂ）を配設す
ると共に、前記工具キャリヤ（４）に第１の工具把持ア
ーム（６ａ）の回転駆動装置（７）を併設し、第１の工
具収納棚（３ａ）と第２の工具収納棚（３ｂ）との間に
、前記トラバーサ（５）および工具キャリヤ（４）の共
用機構を形成している。

更に本発明の第３の実施態様に於いては、前記第１の工
具把持アーム（６ａ）の支持機構（３２）に第２の工具
把持アーム（６ｂ）とその回転駆動装置（７ａ）を付設
すると共に、前記第１の工具収納棚（３ａ）の近傍に工
具交換面を対向させて第２の工具収納棚（３ｂ）を配設
し、第１の工具収納棚（３ａ）の工具ポット（２ａ）に
工具ホルダ（１ａ）を、また前記第２の工具収納棚（３
ｂ）の工具ボッ）　（２ｂ）に工具本体（１ｂ）を収納
し、第２の工具把持アーム（６ｂ）によって第２の工具
収納棚（３ｂ）から取り出された工具本体（１ｂ）を、
前記第１の工具把持アーム（６ａ）上で工具ホルダ（１
ａ）に装着するように構成している。

詐ｌ− 工具ポット（２）の軸線方向を、トラバーサ（５）の移
動方向に対して所定の角度（θ）だけ傾斜させることに
よって、工具（１）の供給時に工具キャリヤ（４）の本
体や、該工具キャリヤに取り付けられた工具把持アーム
（６ａ）、（６ｉｘ）　、あるいはワークの加ニブログ
ラムに従って選択された工具（１ａ）、（１ｂ）と取り
出し位置の近傍に収納されたいる他の工具（１）との千
沙を排除する。また第１の工具収納棚（３ａ）と第２の
工具収納棚（３ｂ）を併用し、この間で工具キャリヤ（
４）およびトラバーサ（５）を共用することによって、
工具収容能力を倍増させることができる。

災立口 第１図は本発明に係る自動工具供給装置（ＡＴＦ）と、
自動工具交換装置（ＡＴＣ）　、およびマシニングセン
タ（Ｍ）の平面図であり、第２図はその正面図である。

自動工具交換装置（ＡＴＣ）は、自動工具供給装置（Ａ
ＴＦ）から受は取った使用予定工具（１）をマシニング
センタ（Ｍ）の主軸（８）に供給し、使用済み工具（図
示省略）をマシニングセンタ（Ｍ）の主軸（８）から前
記自動工具供給装置（ＡＴＦ）の工具キャリヤ（４）に
返送するため、流体シリンダ機構や駆動モータ（何れも
図示省略）により前後左右方向に沿う直線運動と枢軸（
９）を回転中心とする旋回運動を行う工具把持アーム（
１０）を備えている。

自動工具交換装置（ＡＴＣ）には、工具の交換に際し自
動工具供給装置（ＡＴＦ）の工具把持アーム（６ｂ）か
ら前記工具把持アーム（１０）への工具受渡し装置とし
て機能する揺動自在に支持された待機ポット（２５ンが
設けられている。

該自動工具交換装置（Ａ　Ｔ　Ｃ）の構造および作動順
序は、公知の数値制御工作機械に付設された自動工具交
換装置のそれと同一であるから細部に亘る説明は省略す
る。以下、本発明装πの細部構造ならびにその作動要領
を説明する。

工具収納棚（３ａ）は、第３図に示す様に、多数の工具
ポット（２ａ）を適宜の間隔で縦横に（マトリックス状
に）配列固設した垂直ボード（１１）と、トラバーサ（
５）の主ガイドレール（１２）および補助ガイドレール
（１３）から構成されている。

上記工具ポット（２ａ）の軸線方向は、トラバーサ（５
）の移動方向に対して所定の角度（θ）だけ傾斜してお
り、該工具ポット（２ａ）の本体には、工具（１）の先
細テーバ柄（図示省略）を嵌装支持するための先細のテ
ーバ孔が設けられている。

トラバーサ（５）は、第４図に示す様に走行用モータ（
１７）を有する自走体であって、該トラバーサには、第
１の工具把持アーム（６ａ）を工具ポット（２ａ）の軸
線と直交する平面に沿って移動させるためのエアシリン
ダ機構（第２図に参照番号２６で表示）を備えた工具キ
ャリヤ（４）が上下動自在に架装されている。上記トラ
バーサ（５）の本体（５ａ）は、その上下にアリ溝付き
のベアリングブロック（１４）を有し、上部のベアリン
グブロック（１４）は、前記主ガイドレール（１２）に
嵌まり込み、また、下部のベアリングブロック（図示省
略）は前記補助ガイドレール（１３）に嵌まり込んでい
る。

上記トラバーサ（５）の本体（５ａ）には、第４図に示
す様に、トラバーサ走行用モータ（１７）が設けられ、
その出力ビニオン（図示省略）が、工具収納棚（３ａ）
の上面長手方向に沿って設けられたランク（１８）と噛
合うことによって、トラバーサ（５）に水平方向に沿う
自走を許容している。

上記ラック（１８）は主ガイドレール（１２）に対して
平行に配設され、また上記ラック（１８）および主ガイ
ドレール（１２）ならびに補助ガイドレール（１３）は
、垂直ボード（１１）の横（水平）方向全長に亘って略
水平に配設されている。

従って、トラバーサ走行用モータ（１７）を正逆回転し
、前記出力ビニオンとラック（１８）止を噛合せること
によって、トラバーサ（５）は、工具収納棚（３ａ）の
横方向全長に亘って、移動する。尚、トラバーサ（５）
の走行機構としては、上記ラック・アンド・ピニオン機
構に代えてポールスクリュとボールナツトとの組合せ（
図示省略）を使用することもできる。

第２図および第４図に示す実施態様に於いては、トラバ
ーサ（５）の本体（５ａ）の底板（５ｂ）と天井板（５
ｃ）との間にガイドレール（２０）が垂設されており、
工具キャリヤ（４）は底板（５ｂ）と天井板（５ｃ）に
軸支されたチェーンスプロケット（２１）に巻回された
パンラスウェイト（２７）付きのチェーン（２２）に固
定されている。また、天井板（５ｃ）には、前記チェー
ンスプロケッ）　（２１）に回転駆動力を伝達する工具
キャリヤ（４）の昇降用モータ（２３）が取付けられて
いる。従って、工具キャリヤ（４）は、前記工具キャリ
ヤ昇降用モータ（２３）の正逆回転によって、前記工具
（１）の収納棚（３ａ）の縦（上下）方向全長暢亘って
移動すると共に、前記エアシリンダ機構（２６）の圧力
室への圧縮空気の供給経路を切換えることによって、第
１の工具把持アーム（６ａ）を工具ポット（２ａ）の軸
線と直交する平面に沿って水平移動させる。

一方、参照番号（２４）で示す支持板には、工具ボッ）
　（２ａ）の軸線に対して直交方向に延びるガイドレー
ル（２８）が略水平に設けられており、該ガイドレール
に沿って移動自在に支持されたスライドブレー）　（２
９）の上面には、第１の工具把持アーム（６ａ）をピス
トンロッドの先端に固着した工具着脱用エアシリンダ機
構（３０）が固着されている。

要するに、トラバーサ（５）−は、工具収納棚（３ａ）
のボード（１１）に対し、その縦横方向の任意の位置へ
工具キャリヤ（４）を移動させ、その位置で第１の工具
把持アーム（６ａ）を垂直ボード（１１）の工具ポット
（２ａ）に対して接近・離隔させることによって任意の
位置にある工具を取り出したり、或いは収納したりする
様に構成されている。

垂直ボード（１１）の各工具ボッ）　（２ａ）の配列位
置は、任意の位置に原点を有する直交座標上のＸＹ座標
値で表わすことができるから、各位置の工具ボッ）　（
２ａ）に如何なる工具が収納されているかを適当な工具
記号で登録しておき、前記トラバーサ（５）をコンピュ
ータ制御によって起動し、工具の受渡し動作を実行する
。

この場合、トラバーサ（５）の走行用モータ（１７）と
工具キャリヤ昇降用モータ（２３）には、パルスモータ
を使用し、オープンループ制御方式、或いはセミクロー
ズトループ制御方式で、またはＸＹ方向に沿うトラバー
サ（５）および工具キャリヤ（４）の移動量をパルスエ
ンコーダやりニヤスケール等を用いて制御部にフィード
バックすることによって、完全なりローズドループ制御
方式で工具収納棚（３ａ）に対する工具の出し入れを自
動的に実行することができる。即ち、垂直ボード（１１
）に取付けられた工具ポット（２ａ）に対する第１の工
具把持アーム（６ａ）の位置座標が決定されれば、第１
の工具把持アーム（６ａ）の工具ポット（２ａ）の軸線
方向に沿う移動量ならびに工具ポット（２ａ）の軸線と
直交する方向に沿う移動量をシーケンス制御することに
よって、第１の工具把持アーム（６ａ）による工具ポッ
ト（２ａ）からの工具（１）の着脱動作を自動的に実行
することができる。

いずれにしても、工具収納棚（３ａ）に収納されている
各種の工具のうち、所望のものを数値制御工作機械、例
えばマシニングセンタ（Ｍ）からの要求によって自動的
に取り出し、これを自動工具交換装置（ＡＴＣ）に設け
られた前記待機ボッ）　（２５）へ移動させるように自
動制御することによって工具（１）の自動供給動作を実
行することができる。

尚、工具収納棚（３ａ）は、第３図に示したものを基本
単位として、必要に応じ、複数個を並列配室あるいは対
向配置状態で連結増設することができる。

これに対し使用済み工具（１）の返送に際しては、自動
工具交換装置（Ａ　Ｔ　Ｃ）の待機ボッ）　（２５）か
ら　使用済み工具（１）を受は取った第１の工具把持ア
ーム（６ａ）は、トラバーサ（５）の作動により、当該
工具を、垂直ボード（１１）上の所定の工具ボン）　（
２ａ）　、例えば、前記自動工具交換装置（ＡＴＣ）に
向けて送り出された工具（１）を嵌装支持していた空の
工具ボッ）　（２ａ）に差し込み、垂直ボード（１１）
上の該工具（１）に抜は落ちのない支持姿勢を与える。

以上本発明装置の基本的構成を説明したが、本発明は上
記基本構造から派生する種々の改造例を包含することが
できる。例えば、第５Ａ図に示すように、前記第１の工
具収納棚（３ａ）の近傍に工具交換面を対向させて前記
同様の構造を有する第２の工具収納棚（３ｂ）を配設す
ると共に、前記工具キャリヤ（４）に、前記第１の工具
把持アーム（６ａ）の回転駆動装置（７）、工具着脱用
エアシリンダ機構（３０）ならびに直線駆動装置（３１
）を併設し、第１の工具収納棚（３ａ）と第２の工具収
納棚（３ｂ）との間に、前記トラバーサ（５）および工
具キャリヤ（４）の共用機構を形成することもできる。

より具体的には、例えば、前記支持板（２４）の下方に
第１の工具収納棚（３ａ）と第２の工具収納棚（３ｂ）
との間で回転駆動装置（７）を水平方向に直線移動させ
るための流体圧シリンダ機構、例えばエアシリンダ機構
（３１）を取付けると共に、該エアシリンダ機構（３１
）のピストンロフトの先端に固着された連結部材（３２
）を、前記流体圧シリンダ機構（３０）ならびに回転駆
動装置（７）の本体に接続することによって、トラバー
サ（５）および工具キャリヤ（４）の共用機構を形成し
ている。

上記回転駆動装置（７）、流体圧シリンダ機構（３０）
ならびに左右方向移動用の流体圧シリンダ機構（３Ｉ）
を起動することによって、第１の工具把持アーム（６ａ
）に１８０°の回転運動と、工具ポット（２ａ）、（２
ｂ）の軸線方向に沿う前進・後退運動、ならびに工具ボ
ッ）　（２ａ）、（２ｂ）の軸線と直交する方向への水
平移動を生起させ、これによって対向配置された第１の
工具収納棚（３ａ）と第２の工具収納棚（３ｂ）の垂直
ボード（１１）上に設けられた工具ポット（２ａ）また
は（２ｂ）の何れか一方からワークの加ニブログラムに
従って選択された工具（１）を受は取り、該工具を前記
待機ポア　）　（２５）を介して自動工具交換装置（Ａ
ＴＣ）の工具把持アーム（１０）に供給する。この実施
態様によれば、単一の工具収納棚（３ａ）を使用する場
合に比較して、少なくとも２倍の工具（１）を常時使用
可能な待機位置に配置して置くことができる。

また更に異なった本発明の実施態様として、第５Ｂ図お
よび第６図に示すように、前記第１の工具把持アーム（
６ａ）の支持部材（図示省略）に第２の工具把持アーム
（６ｂ）とその回転駆動装置（７ａ）を付設するととも
に、前記第１の工具収納棚（３ａ）の近傍に工具交換面
を対向させて第２の工具収納棚（３ｂ）を配設し、第１
の工具収納棚（３ａ）の工具ボッｌ−（２ａ）に工具ホ
ルダ（１ａ）を、また前記第２の工具収納棚（３ｂ）の
工具ボア　ト（２ｂ）にトリルやタップ等の工具本体（
１ｂ）を収納してなる自動工具供給装置を構成すること
もできる。この実！ｉｆ！態様に於いては第１の工具把
持アーム（６ａ）には回転駆動装置（７）を設けず、第
２の工具把持アーム（６ｂ）のみに回転駆動装置（７ａ
）を取付ける。該第２の工具把持アーム（６ｂ）の回転
駆動装置（７ａ）は、第２の工具把持アーム（６ｂ）に
、第１の工具把持アーム（６ａ）とは別の前後方向（工
具ボッ）　（２ｂ）の軸線方向）および左右方向（工具
ポット（２ｂ）の軸線に対して直交する方向）に沿う直
線運動を生起させると共に、第６図に二点鎖線で表示す
る１８０゛の回転運動を生起させるものであって、この
条件を満たし得るものであれば、公知の流体圧シリンダ
機構やラック・アンド・ピニオン機構等の直線運動機構
との組合せから自由に選択することができる。尚、第５
Ｂ図に於いて参照番号（３３）は、第１の工具把持アー
ム（６ａ）が、工具ポットの軸線方向に沿って前進後退
運動をするとき、第１の工具把持アーム（６ａ）の駆動
用ピストンのふらつきを防止するためのストッパを示す
。前記駆動装置（７ａ）を起動することによって第２の
工具収納棚（３ｂ）から取り出された工具本体（ｌｂ）
は、第１の工具把持アーム（６ａ）上で工具ホルダ（１
ａ）に固着される。工具本体（１ｂ）および工具ホルダ
（ｌａ）を第１の工具収納棚（３ａ）および第２の工具
収納棚（３ｂ）に返送するときには、上記の作動要領と
逆の順序で第１の工具把持アーム（６ａ）と第２の工具
把持アーム（６ｈ）とを共働させ、第１の工具把持アー
ム（６ａ）上で工具ホルダ（ｌａ）と工具本体（１ｂ）
との係合固着状態を解除した後、工員ホルダ（ｌａ）を
第１の工具収納棚（３ａ）の工具ポット（２ａ）に、ま
た、工具本体（１ｂ）を第２の工具収納棚（３ｂ）の工
具ボッｌ−（２ｂ）にそれぞれ係止固着させるーこの実
施態様によれば、小径の工具（１ｂ）も、工其ホルダ（
１ａ）に接続した状態で通常の自動工具交換装置（Ａ　
Ｔ　Ｃ）を介して自動供給することができる。

発里坐立来 以上の説明から理解されるように、　工具ポット（２）
の軸線方向を、トラバーサ（５）の移動方向に対して所
定の角度（θ）だけ傾斜させることによって、工具（１
）の供給時に工具キャリヤ（４）の本体や、該工具キャ
リヤに取り付けられた工具把持アーム（６ａ）、（６ｂ
）あるいはワークの加ニブログラムに従って選択された
工具（１ａ）、（ｌｂ）と取り出し位置の近傍に収納さ
れている他の工具（１）との干渉を排除することができ
る。従って、自動工具供給装置（ＡＴＦ）を大幅に小型
化することが５Ｊ能となる。また第１の工具収納棚（３
ａ）と第２の工具収納＃Ｉ　（３ｂ）とを併用し、この
間で工具キャリヤ（４）およびトラバーサ（５）を共用
することによって、工具収容能力を倍増させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動工具供給装置（ＡＴＦ）と、
自動工具交換装置（ＡＴＣ）　、およ　−びマシニング
センタ（Ｍ）の平面図であり、第２図はその正面図であ
る。第３図は自動工具供給装置（Ａ　Ｔ　Ｆ）の工具収
納棚の斜視図、第４図はトラバーサ（５）および工具キ
ャリヤ（４）の斜視図、第５Ａ図、第５Ｂ図および第６
図は本発明装置の要部構造の説明図である。 （１）−工具、（２）−・−工具ポット、（３）−・工
具収納棚、（４）−・−工具キャリヤ、（５）−トラバ
ーサ、（θ）−・−工具ポットの軸線のトラバーサ移動
方向に対する傾斜角。 １″−

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数本の工具を水平方向および鉛直方向に沿って
   整列状態で収納するため、複数の工具ポットをマトリッ
   クス状に配置してなる第１の工具収納棚と、工具交換位
   置と前記工具ポットとの間で選択された工具の受渡し動
   作を実行するため、互いに直交方向に移動自在に架装さ
   れた工具キャリヤおよびトラバーサとからなり、前記工
   具ポットの軸線方向をトラバーサの移動方向に対して所
   定の角度だけ傾斜せしめると共に、工具キャリヤに、工
   具ポットの軸線方向に沿って前後動する第１の工具把持
   アームを設けたことを特徴とする数値制御工作機械の自
   動工具供給装置。
2. （２）前記第１の工具収納棚の近傍に工具交換面を対向
   させて第２の工具収納棚を配設すると共に、前記工具キ
   ャリヤに第１の工具把持アームの回転駆動装置を併設し
   、第１の工具収納棚と第２の工具収納棚との間に、前記
   トラバーサおよび工具キャリヤの共用機構を形成した特
   許請求の範囲第１項に記載の自動工具供給装置。
3. （３）前記第１の工具把持アームの支持機構に第２の工
   具把持アームとその回転駆動装置を付設すると共に、前
   記第１の工具収納棚の近傍に工具交換面を対向させて第
   ２の工具収納棚を配設し、第１の工具収納棚の工具ポッ
   トに工具ホルダを、また前記第２の工具収納棚の工具ポ
   ットに工具本体を収納し、第２の工具把持アームによっ
   て取り出された工具本体を、前記第１の工具把持アーム
   上で工具ホルダに装着するように構成した特許請求の範
   囲第１項に記載の自動工具供給装置。