WO2022230036A1

WO2022230036A1 - 工具搬送装置

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Publication number: WO2022230036A1
Application number: PCT/JP2021/016715
Authority: WO
Inventors: 浩司田中; 浩安田; 寛光中岡
Original assignee: Dmg森精機株式会社
Priority date: 2021-04-27
Filing date: 2021-04-27
Publication date: 2022-11-03
Also published as: JPWO2022230036A1; EP4321294A1; CN117203020A

Abstract

工具搬送装置は、移動装置、工具着脱ロボット（３０）、工具保持装置（２０）及び制御装置を備え、工作機械の工具マガジンと、工具収容装置との間で、工具体（ＴＢ）を搬送する。工具着脱ロボット（３０）及び工具保持装置（２０）は移動装置の移動台（１５）上に設けられ、移動装置は、移動台（１５）を工具マガジンの作業位置と、工具収容装置の作業位置とに移動させる。工具着脱ロボット（３０）は、工具体（ＴＢ）をその外面を把持して搬送する。工具保持装置２０は、側部に切り欠き状の保持部（２２，２４）が形成された工具保持部材（２１，２３）を備える。工具体（ＴＢ）は、軸線と直交する方向に形成された二つの平行な被係合面が保持部（２２，２４）に係合することで保持される。保持部（２２，２４）は、工具着脱ロボット３０から遠ざかる方向に後傾した状態となるように、工具保持部材（２１，２３）に形成されている。

Description

工具搬送装置

　本発明は、複数の工具を保持する工具マガジンを備えた工作機械と、複数の工具を収容する工具収容装置との間で、前記工具を搬送する工具搬送装置に関する。

　前記工具マガジンを有する工具交換装置を備えた工作機械として、従来、特開２００９－１３１９３７号公報に開示された工作機械が知られている。この工具交換装置は、工作機械の近傍に配設されており、工具マガジンに格納された工具を、工具把持部材により把持して工作機械の主軸に装着するとともに、主軸に装着された工具を、工具把持部材により把持して取り外した後、工具マガジンに格納するように構成されている。

　ところで、この工作機械の分野では、近年、長時間にわたる無人連続運転が計画され、また、一台の工作機械において多種多様な加工が行われるようになってきており、このような背景から、前記工具マガジンに格納し、準備しておくべき工具の本数は極めて多量になってきている。その一方、前記工具マガジンに格納可能な工具本数は、工具マガジンの設置スペース上の問題から自ずと限界がある。

　そこで、従来、多量の工具を収容することができる大容量の工具収容装置を設け、この工具収容装置の周辺に複数の工作機械を配設するとともに、各工作機械の工具マガジンと前記工具収容装置との間で、工具を搬送する工具搬送装置を設けた加工システムが提案されている。この加工システムによれば、大容量の工具収容装置に格納された工具の中から、各工作機械において必要な工具を、適宜、必要なときに、該当する工作機械の工具マガジンに供給することができるので、上述した長時間にわたる無人連続運転や、一台の工作機械での多種多様な加工を実現することが可能である。

　前記工具搬送装置としては、従来、例えば、移動台を有し、前記工具マガジンに対して設定された作業位置と、前記工具収容装置に対して設定された作業位置とに、前記移動台を移動させる移動装置と、前記移動台上に設けられた工具着脱ロボット及び工具保持部材と、これら移動装置及び工具着脱ロボットの動作を制御する制御装置とを備えた態様のものが提案されている。

　この工具搬送装置によれば、前記制御装置による制御の下で、前記移動装置の移動台が各工具マガジンに対して設定された作業位置と、工具収容装置に対して設定された作業位置との間で移動し、当該移動台上に設けられた工具着脱ロボットにより、対象となる工具マガジンに対して、工具の取り出しと工具の収納とが実行され、同様に、工具収容装置に対して、工具の取り出しと工具の収納とが実行される。また、前記工具保持部材は、その側部に形成された切り欠き状の保持部を備えており、工具着脱ロボットにより取り出した工具を搬送する際には、当該工具を、工具着脱ロボットによって、切り欠きの開口から前記保持部に保持させた状態で搬送する。

特開２００９－１３１９３７号公報

　ところが、上述した従来の工具保持部材における保持部は、工具の軸線が鉛直方向に沿う姿勢で保持するように構成されているため、当該保持部に保持された工具は、移動台が移動する際に生じる上下方向の振動が伝播されると、この振動に同調して上下方向に振動し易く、この振動によって、保持部との間の摩擦による制止力が弱まるため、容易に水平方向に移動して、当該保持部から脱落するという問題があった。一方、このような脱落を防ぐには、工具を把持する手段を前記保持部に設けることが考えられるが、このような把持手段を設けると、工具保持部材を製造するための製造コストが高くなるという別の問題を生じる。

　また、従来、前記工具保持部材に複数の保持部を設ける場合には、これらを水平面内に設けた態様が採用されていたが、このような態様では、工具保持部材を移動台に設置する際に大きな平面スペースを要するため、工具を清浄化するためのエアブロー装置など、好ましい態様として求められる他の装置を移動台上に設置することができないという問題があった。

　本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、工具を工具保持部材に安定して保持することができ、また、複数の保持部を有する工具保持部材であっても、その設置スペースを従来に比べて狭小にすることができる工具搬送装置の提供を、その目的とする。

　上記課題を解決するための本発明は、
　工具及び該工具が挿入された筒部材から構成される複数の工具体を保持する工具マガジンを備えた工作機械と、同じく複数の工具体を収容する工具収容装置との間で、前記工具体を搬送する工具搬送装置であって、
　移動台を有し、前記工具マガジンに対して設定された作業位置と、前記工具収容装置に対して設定された作業位置とに、前記移動台を移動させる移動装置と、
　前記移動台上に設けられた工具着脱ロボット及び工具保持部材と、
　前記移動装置及び工具着脱ロボットの動作を制御する制御装置とを備えるとともに、
　前記工具着脱ロボットは、前記筒部材の外周部を把持して、前記工具体を搬送するように構成され、
　前記工具保持部材は、前記工具着脱ロボットの動作領域内に配設されるとともに、その側部に形成された切り欠き状の保持部であって、開口を有し、且つ少なくとも相互に対向して上下方向に位置する二つの平行な内面を有する保持部を備え、
　前記保持部は、その前記二つの内面が、前記筒部材の外周部にその軸線と直交する方向に形成された二つの平行な被係合面と係合するように構成され、
　更に、前記保持部は、その前記二つの内面の配置方向と平行であり、且つ該二つの内面と直交する平面が、前記工具着脱ロボットから遠ざかる方向に後傾した状態となるように、前記工具保持部材に形成された工具搬送装置に係る。

　この工具搬送装置によれば、工具及び該工具が挿入された筒部材から構成される複数の工具体を保持する工具マガジンを備えた、例えば、一台以上の工作機械と、同じく複数の工具体を収容する工具収容装置との間で、当該工具体が搬送される。より具体的には、前記制御装置による制御の下で、前記移動装置の移動台が各工具マガジンに対して設定された作業位置と、工具収容装置に対して設定された作業位置との間で移動し、当該移動台上に設けられた工具着脱ロボットにより、対象となる工具マガジンに対して、工具体の取り出しと工具体の収納とが実行され、同様に、工具収容装置に対して、工具体の取り出しと工具体の収納とが実行される。そして、工具着脱ロボットにより取り出された工具体は、前記工具保持部材の保持部に装着され、この保持部に保持された状態で搬送される。

　その際、工具体は、その筒部材の外周部にその軸線と直交する方向に形成された二つの平行な被係合面が前記保持部の二つの内面と係合することによって、当該保持部に保持される。そして、この保持部は、その二つの内面の配置方向と平行であり、且つ該二つの内面と直交する平面が、工具着脱ロボットから遠ざかる方向に後傾した状態となるように設けられているので、工具体と保持部との係合部には、工具体の自重のみならず、その重量に応じたモーメントが作用している。したがって、当該保持部に保持された工具は、前記移動台が移動する際に生じる上下方向の振動が伝播されたとしても、これに同調した状態での上下方向への振動は発生し難い。このため、仮令、工具体が振動したとしても、保持部との間の摩擦による制止力は維持され、これにより、工具体は当該保持部に保持された状態が維持される。

　斯くして、この工具搬送装置によれば、工具体を工具保持部材の保持部に保持して搬送する際に、当該保持部に上下方向の振動が伝播されたとしても、当該工具体を安定した状態で保持部に保持して搬送することができる。したがって、工具体が保持部から脱落するのを防止するために、当該保持部に工具把持用の手段を設けるなどの特別な措置を講じる必要がなく、このため当該工具保持部材を廉価に製造することができる。

　上記工具搬送装置において、前記保持部は、前記二つの内面の配置方向と平行であり、且つ該二つの内面と直交する平面内において、前記二つの内面が、水平に対して、前記開口を上にして傾斜した状態となるように設けられた態様を採ることができる。この工具保持部材によれば、保持部が、その開口を上にして傾斜した状態に設けられているので、工具体の筒部材を、その被係合面が保持部の二つの内面に係合するように、前記開口から挿入して当該保持部に保持させると、工具体はその自重によって保持部の開口とは反対側（底部側）に向けた付勢力を受けるので、仮に、前記移動台が移動する際に生じる上下方向の振動が伝播されたとしても、この振動によって工具体が保持部から脱落するのがより効果的に抑制される。

　また、上記工具搬送装置では、前記保持部の複数個を上下方向に所定間隔で配設した態様を採ることができる。この態様の工具搬送装置によれば、複数の保持部が上下方向に所定間隔で配設されているので、複数の工具体を上方に積み上げるような態様で保持することができる。したがって、当該工具保持部材を前記移動台に設置する際の平面スペースを小さなものとすることができる。そして、設置スペースの狭小化を図ることによって、工具を清浄化するためのエアブロー装置など、好ましい態様として求められる他の装置を前記移動台上に設置することが可能となり、当該工具搬送装置の多機能化を図ることができる。

　また、上記工具搬送装置において、前記工具保持部材は、前記工具着脱ロボットから遠ざかる方向に後傾した状態で、前記移動台上に立設された態様を採ることができる。

　工具保持部材が鉛直方向に沿って配設されている場合には、工具着脱ロボットによって工具体を保持部に装着する際に、上方に位置する保持部ほど、工具着脱ロボットのアームを工具保持部材から逃げる方向（遠ざかる方向）に傾斜させる必要があるため、工具着脱ロボットの動作が窮屈なものになるとともに、場合によっては、特異点によって当該工具着脱ロボットが動作できない場合を生じる。

　そこで、工具保持部材を工具着脱ロボットから遠ざかる方向に後傾させることで、上方に位置する保持部に対して工具体を装着する際にも、工具着脱ロボットのアームを工具保持部材から逃げる方向（遠ざかる方向）に極端に傾斜させる必要がなく、当該工具着脱ロボットをスムーズに動作させることができる。

　本発明に係る工具搬送装置によれば、工具体を工具保持部材の保持部に保持して搬送する際に、当該保持部に上下方向の振動が伝播されたとしても、当該工具体を安定した状態で保持部に保持して搬送することができる。したがって、工具体が保持部から脱落するのを防止するために、当該保持部に工具把持用の手段を設けるなどの特別な措置を講じる必要がなく、このため当該工具保持部材を廉価に製造することができる。

本発明の一実施形態に係る加工システムの斜視図であって、その工具搬送装置を主要部として示した斜視図である。本実施形態に係る加工システムの斜視図であって、その工具収容装置を主要部として示した斜視図である。本実施形態に係る工具着脱ロボットの動作を説明するための説明図である。本実施形態に係る工具着脱ロボットの動作を説明するための説明図である。本実施形態に係る工具着脱ロボットの動作を説明するための説明図である。本実施形態に係る工具体を示した図であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は左側面図である。本実施形態に係る工具保持部材を示した部分正面図である。本実施形態に係る工具保持部材を示した部分側面図であって、図７における矢視Ｄ方向の側面図である。

　以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

　図１及び図２に示すように、本例の加工システム１は、Ａ－Ｂ方向に沿って一列に整列して配設された複数の工作機械Ｍ、この工作機械Ｍ列と対向するように、前記Ａ－Ｂ方向に沿って一列に整列して配設された複数の工具収容ラック６を有する工具収容装置５、並びに工作機械Ｍ列と工具収容ラック６列との間に配設され、各工作機械Ｍと各工具収容ラック６との間で工具体ＴＢを搬送する工具搬送装置１０などを備えている。尚、図１に示した加工システム１は、矢示Ｂ方向に延設されており、その延長上に、図２に示した工作機械Ｍ列及び工具収容ラック６列が配設され、当然のことながら、矢示Ｂ方向において、配列の端部が存在する。

　前記工具体ＴＢは、図６に示すように、工具Ｔと、この工具Ｔを保持する工具ホルダＴＨとから構成される。工具ホルダＴＨは、筒状の部材からなり、その一方の端面、即ち、図示右側の端面に開口する収納穴（図示せず）、及びこの収納穴（図示せず）内に設けられたボールロック機構（図示せず）などを備えており、工具Ｔは、その軸部が収納穴（図示せず）に挿入された状態で、ボーロック機構（図示せず）により挟持されて、当該工具ホルダＴＨに保持される。この工具ホルダＴＨへの工具Ｔの着脱は人力によって行うことができる。

　また、工具ホルダＴＨは、その軸線を挟んで形成される二面幅であって、法線が相互に直交する方向に形成された２つの二面幅ＴＨ_１、ＴＨ_２を、軸線方向において、前記開口とは反対側の外周に備えるとともに、同じく前記軸線を挟んで形成される二面幅であって、前記二面幅ＴＨ_１、ＴＨ_２よりも幅の広い二面幅ＴＨ_３を、軸線方向において、前記開口側の外周に備えている。

　前記二面幅ＴＨ_３は、その法線が前記二面幅ＴＨ_２の法線と平行になるように形成されており、その各面には、前記軸線方向に沿ったＶ字溝ＴＨ_４，ＴＨ_４がそれぞれ形成されている。また、前記二面幅ＴＨ_２の各面には、前記軸線と直交する方向に沿って係合溝ＴＨ_５，ＴＨ_５がそれぞれ形成されている。

　前記工作機械Ｍは、それぞれ複数の工具体ＴＢを格納する工具マガジンＴＭを備えており、当該工具マガジンＴＭに格納された工具体ＴＢを用いて、所定の加工を行うように構成されている。また、各工作機械Ｍは数値制御装置（図示せず）を備えており、この数値制御装置（図示せず）によって運動機構部が数値制御されるとともに、工具マガジンＴＭの動作が制御される。尚、工具マガジンＴＭに設けられる各保持部には、それぞればね体から構成された一対の把持爪が設けられており、前記工具体ＴＢは、前記Ｖ字溝ＴＨ_４，ＴＨ_４にこの把持爪が嵌り込むことにより、当該把持爪により挟持された状態で各保持部に保持される。

　前記工具収容ラック６は、前記Ａ－Ｂ方向に沿って、所定間隔で立設された複数の保持フレーム８と、この保持フレーム８を支持する枠状の支持フレーム７とから構成される。保持フレーム８は、その両側部にそれぞれ所定ピッチで設けられ、且つ外方に向けて開口するように形成された切り欠き部（保持部）を備えている。また、各切り欠き部には、それぞればね体から構成された一対の把持爪が設けられており、前記工具体ＴＢは、この把持爪が前記Ｖ字溝ＴＨ_４，ＴＨ_４に嵌り込むことにより、当該把持爪により挟持された状態で各切り欠き部に保持される。

　前記工具搬送装置１０は、前記Ａ－Ｂ方向に沿って配設された移動装置１１、この移動装置１１によって移送される移動台１５、この移動台１５上に設けられた工具保持装置２０、工具着脱ロボット３０及びエアブロー装置４０、並びに移動装置１１、工具着脱ロボット３０及びエアブロー装置４０の動作を制御する制御装置５０などを備えている。

　前記移動装置１１は、前記Ａ－Ｂ方向に沿って平行に配設され、前記移動台１５の移動を案内する二本一対のガイドレール１４と、このガイドレール１４を支持する支持基台１２と、移動台１５を移動させる駆動装置１３とから構成される。

　駆動装置１３は、例えば、前記Ａ－Ｂ方向に沿って前記支持基台１２に配設されたラック（図示せず）と、前記移動台１５に設けられたピニオンギア（図示せず）及びこのピニオンギア（図示せず）を駆動するモータ（図示せず）とから構成される。前記ピニオンギア（図示せず）は前記ラック（図示せず）に噛合しており、前記モータ（図示せず）によりピニオンギア（図示せず）を回転させることで、ピニオンギア（図示せず）とラック（図示せず）との噛合関係によって、移動台１５が前記ガイドレール１４に案内されてＡ－Ｂ方向に沿って移動する。

　尚、移動台１５の前記Ａ－Ｂ方向における位置は、例えば、前記Ａ－Ｂ方向に沿って前記支持基台１２に配設されたスケール（図示せず）、及び移動台１５に設けられて前記スケール（図示せず）の位置を読み取る読取器（図示せず）から構成される位置検出装置（図示せず）によって検出することができる。そして、移動台１５は、前記制御装置５０による制御の下で、この位置検出装置（図示せず）によって検出される位置情報を基に、前記駆動装置１３によって駆動され、各工作機械Ｍに対して設定された作業位置、及び各工具収容ラック６に対して設定された作業位置に移動する。また、本例では、図１に示す位置（矢示Ａ方向端位置）が移動台１５のホームポジションであり、矢示Ａ方向端に配設された工作機械Ｍの工具マガジンＴＭに対する作業位置でもある。また、この位置の前記支持基台１２には、工具マガジンＴＭに対応する部分にメンテナンス用の踊り場１２ａが形成されている。この踊り場１２ａは、必要に応じて各工具マガジンＴＭに対応する部分に設けることができる。

　前記工具着脱ロボット３０は、６軸の多関節型ロボットであり、前記移動台１５上に固設された基台３１、この基台３１に設けられた第１アーム３２、第１アーム３２に接続する第２アーム３３、第２アーム３３に接続する第３アーム３４、並びに第３アーム３４の先端部に設けられたエンドエフェクタとしてのハンド３５を備えており、前記制御装置５０による動作制御の下で、当該ハンド３５を３次元空間内の任意の位置に移動させることができ、また、任意の姿勢をとらせることができるようになっている。また、ハンド３５は、所謂グリッパであり、工具体ＴＢを構成する工具ホルダＴＨの二面幅ＴＨ_２を把持することができるようになっている。

　図３及び図４に示すように、前記工具保持装置２０は、前記工具着脱ロボット３０の動作領域内に、当該工具着脱ロボット３０に対向して設けられるもので、所定の間隔を空けて平行に設けられた長尺のプレート状の工具保持部材２１、２３、並びに前記移動台１５上に設けられて、前記工具保持部材２１、２３を立てた状態（立設状態）で支持するフレーム２５などから構成される。

　前記工具保持部材２１、２３は、前記工具着脱ロボット３０から見て、その右側部に、それぞれ上下方向に所定ピッチで、且つ相互に重なり合うように配列されるとともに、外方に向けて開口するように形成された複数の切り欠き部２２、２４を備えており、対応する一組の切り欠き部２２、２４が、前記工具体ＴＢが装着される保持部を形成する。具体的には、切り欠き部２２、２４は、それぞれ相互に対向するように上下方向に位置する二つの平行な内面２２ａ，２２ｂ、２４ａ，２４ｂ及び前記開口に対して奥側に位置し、上下方向に沿った内面２２ｃ、２４ｃを有し、工具体ＴＢは、その工具ホルダＴＨの係合溝ＴＨ_５，ＴＨ_５に係る部分が切り欠き部２２、２４に挿入され、当該係合溝ＴＨ_５，ＴＨ_５が切り欠き部２２、２４の前記平行な内面２２ａ，２２ｂ、２４ａ，２４ｂに係合することで、当該切り欠き部２２、２４に保持される。図８に、切り欠き部２２、２４に保持された工具体ＴＢを一点鎖線で示している。

　また、工具保持部材２３の前記工具着脱ロボット３０とは反対側の面（裏面）には、各切り欠き部２４の近傍にそれぞれ近接センサ２６が配設されており、各切り欠き部２２、２４に工具体ＴＢが装着されると、対応する近接センサ２６によって当該工具体ＴＢが検出され、その検出信号が前記制御装置５０に送信されるようになっている。

　また、図３、図４及び図８に示すように、工具保持部材２１、２３は、前記工具着脱ロボット３０から遠ざかる方向に後傾した状態となり、且つ、図７に示すように、上端側が、鉛直面ＶＰ_１に対して遠ざかる方向に角度θ_１で傾斜した状態で、前記フレーム２５によって支持されている。これにより、図７に示すように、前記切り欠き部２２、２４を形成する前記二つの内面２２ａ，２２ｂ、２４ａ，２４ｂは、当該二つの内面２２ａ，２２ｂ、２４ａ，２４ｂの配置方向と平行であり、且つ該二つの内面２２ａ，２２ｂ、２４ａ，２４ｂと直交する平面内において、開口を上にした状態で、水平面ＨＰに対して角度θ_１で傾斜した状態となっている。また、図８に示すように、切り欠き部２２、２４は、二つの内面２２ａ，２２ｂ、２４ａ，２４ｂの配置方向と平行であり、且つ該二つの内面２２ａ，２２ｂ、２４ａ，２４ｂと直交する平面が鉛直面ＶＰ_２に対して角度θ_２で傾斜した状態となっている。

　斯くして、本例の工具保持装置２０によれば、複数の保持部としての切り欠き部２２、２４が上下方向に所定間隔で配設されているので、複数の工具体ＴＢを上方に積み上げるような態様で保持することができる。したがって、当該工具保持部材２１、２３を前記移動台１５に設置する際の平面スペースを従来に比べて小さなものとすることができる。そして、設置スペースの狭小化を図ることによって、工具Ｔを清浄化するためのエアブロー装置４０など、好ましい態様として求められる他の装置を前記移動台１５上に設置することが可能となり、当該工具搬送装置１０の多機能化を図ることができる。

　前記エアブロー装置４０は、図１及び図５に示すように、前記工具着脱ロボット３０の動作領域内において、当該工具着脱ロボット３０から見て前記工具保持装置２０の左隣に設けられるもので、上面に開口４２を有する筐体状のエアブローボックス４１と、このエアブローボックス４１内に設けられて、加圧空気を吐出する複数のノズル（図示せず）と、適宜配管（図示せず）を介して前記ノズル（図示せず）に加圧空気を供給する加圧空気供給源（図示せず）と、配管（図示せず）の途中に設けられた制御弁などを備えている。

　前記制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを含むコンピュータから構成され、上述したように、前記移動装置１１、工具着脱ロボット３０及びエアブロー装置４０などの作動を制御する。そして、制御装置５０は、所定の動作プログラムに従って工具搬送装置１０を動作させて、指令された工具マガジンＴＭから指令された工具体ＴＢを取出した後、取り出した工具体ＴＢを搬送して、指令された工具収容ラック６に格納する。また、制御装置５０は、逆に、指令された工具収容ラック６から指令された工具体ＴＢを取出した後、取り出した工具体ＴＢを搬送して、指令された工具マガジンＴＭに格納する。

　以下、特に、制御装置５０による制御の下で、前記工具搬送装置１０により、指定された工具マガジンＴＭから指定された工具体ＴＢを取り出した後、指定された工具収容ラック６に格納する具体的な動作について説明する。尚、対象の工具マガジンＴＭ、工具収容ラック６、及び工具収容ラック６への格納位置について情報、並びに動作指令（取出指令及び格納指令）は、上位の管理装置（図示せず）から制御装置５０に送信されるものとする。また、対象の工具マガジンＴＭを備えた工作機械Ｍの数値制御装置（図示せず）にも、取り出し対象の工具体ＴＢについての情報、及び取出し指令が、上位の管理装置（図示せず）から送信され、この指令及び情報を受信した数値制御装置（図示せず）は、指令された工具体ＴＢを工具マガジンＴＭから設定された入出位置ＴＭａに移動させた後、制御装置５０に取出準備完了信号を送信するものとする。

　上記のようにして、対象の工具マガジンＴＭ、工具収容ラック６、及び工具収容ラック６への格納位置についての情報、並びに動作指令（取り出し及び格納指令）を前記管理装置（図示せず）から受信すると、制御装置５０は、まず、前記移動装置１１の駆動装置１３を駆動して、指令された工具マガジンＴＭ、この例では、図１に示した工具マガジンＴＭの作業位置に移動台１５を移動させる（移動動作）。尚、この移動台１５の位置はホームポジションに該当する。一方、対象の工具マガジンＴＭを備えた工作機械Ｍの数値制御装置（図示せず）は、前記上位の管理装置（図示せず）から取り出し対象の工具体ＴＢについての情報、及び取出し指令を受信した後、工具マガジンＴＭを駆動して、指令された工具体ＴＢを図１に示した入出位置ＴＭａに移動させた後、制御装置５０に取出準備完了信号を送信する。

　前記移動動作を完了し、且つ対象の数値制御装置（図示せず）から取出準備完了信号を受信すると、次に、前記制御装置５０は、前記工具着脱ロボット３０を駆動して、工具マガジンＴＭの入出位置ＴＭａに移動された工具体ＴＢを、その工具ホルダＴＨの端部であって、二面幅ＴＨ_２，ＴＨ_２に係る外面をハンド３５により把持して、当該工具マガジンＴＭから取り出した後（取出動作）、取出完了信号を数値制御装置（図示せず）に送信する。尚、上位の管理装置（図示せず）から指令された取り出すべき工具体ＴＢが複数ある場合には、制御装置５０から取出完了信号を受信した後、数値制御装置（図示せず）は次に取り出す工具体ＴＢを入出位置ＴＭａに移動させた後、制御装置５０に取出準備完了信号を送信する処理を繰り返して実行する。

　次に、制御装置５０は、工具着脱ロボット３０を駆動して、図５に示すように、ハンド３５により把持した工具体ＴＢを、エアブローボックス４１の上部開口４２から当該エアブローボックス４１内に搬入するとともに（搬入動作）、前記制御弁（図示せず）を所定時間開いて、ノズル（図示せず）からそれぞれ加圧空気を吐出させる（吐出動作）。これにより、工具体ＴＢの工具Ｔに付着した切屑及びクーラント液が吐出された空気流により吹き飛ばされて、当該工具Ｔが清浄にされる。

　以上のようにして、所定時間だけノズル（図示せず）から加圧空気を吐出させた後、制御装置５０は、工具着脱ロボット３０を駆動してエアブローボックス４１から工具体ＴＢを搬出し（搬出動作）、ついで、図３及び図４に示すように、搬出した工具体ＴＢを工具保持装置２０の空の切り欠き部２２、２４に挿入、即ち、工具ホルダＴＨの係合溝（被係合面）ＴＨ_５，ＴＨ_５に係る部分を切り欠き部２２、２４に挿入して、当該係合溝ＴＨ_５，ＴＨ_５を切り欠き部２２、２４の平行な内面２２ａ，２２ｂ、２４ａ，２４ｂに係合させることで、工具体ＴＢを工具保持装置２０に保持させるとともに（仮置動作）、前記制御弁（図示せず）を閉じてノズル（図示せず）からの加圧空気の吐出を停止させる（停止動作）。

　尚、上位の管理装置（図示せず）から指令された取り出し工具体ＴＢが複数ある場合には、制御装置５０は数値制御装置（図示せず）から取出準備完了信号を受信した後、取り出し対象の各工具体ＴＢについて、前記取出動作、搬入動作、吐出動作、搬出動作、仮置動作及び停止動作を繰り返して実行させる。

　ところで、工具保持部材２１、２３が鉛直方向に沿って配設されている場合には、工具着脱ロボット３０によって工具体ＴＢを切り欠き部２２、２４に装着する際に、上方に位置する切り欠き部２２、２４ほど、工具着脱ロボット３０の第１アーム３２を工具保持部材２１、２３から逃げる方向、即ち、遠ざかる方向（図３及び図４における矢示Ｃ方向）に傾斜させる必要があるため、工具着脱ロボット３０の動作が窮屈なものになるとともに、場合によっては、特異点によって当該工具着脱ロボット３０が動作できない場合を生じる。

　本例では、工具保持部材２１、２３を工具着脱ロボット３０から遠ざかる方向に、鉛直面ＶＰ_２に対して角度θ_２で後傾させているので、工具着脱ロボット３０により、上方に位置する切り欠き部２２、２４に対して工具体ＴＢを装着する際に、工具着脱ロボット３０の第１アーム３２を工具保持部材２１、２３から逃げる方向（遠ざかる方向（図３及び図４における矢示Ｃ方向））に極端に傾斜させる必要がなく、このため、当該工具着脱ロボット３０をスムーズに動作させることができる。

　以上のようにして、指令された工具体ＴＢを工具マガジンＴＭから取り出す処理を完了すると、制御装置５０は、次に、前記移動装置１１の駆動装置１３を駆動して、指令された工具収容ラック６の作業位置に移動台１５を移動させる（搬送動作）。

　その際、工具体ＴＢは、前記移動台１５が移動する際に生じる上下方向の振動が伝播されたとしても、工具保持装置２０に安定した状態で保持される。即ち、上述したように、工具体ＴＢは、その工具ホルダＴＨの係合溝ＴＨ_５，ＴＨ_５が切り欠き部２２、２４の平行な二つの内面２２ａ，２２ｂ、２４ａ，２４ｂに係合することによって、当該切り欠き部２２、２４に保持されるとともに、この切り欠き部２２、２４は、その二つの内面２２ａ，２２ｂ、２４ａ，２４ｂの配置方向と平行であり、且つ該二つの内面２２ａ，２２ｂ、２４ａ，２４ｂと直交する平面が、工具着脱ロボット３０から遠ざかる方向に、鉛直面ＶＰ_２に対して角度θ_２で後傾した状態となっているので、工具体ＴＢはその先端部が下方に位置する下り傾斜状態で切り欠き部２２、２４に保持されており、このため、工具体ＴＢと切り欠き部２２、２４とが係合する係合部には、工具体ＴＢの自重のみならず、その重量に応じたモーメントが作用した状態となっている。

　したがって、切り欠き部２２、２４に保持された工具体ＴＢは、移動台１５が移動する際に生じる上下方向の振動が伝播されたとしても、これに同調した状態での上下方向への振動は発生し難い状態となっている。このため、仮令、工具体ＴＢが振動することがあったとしても、切り欠き部２２、２４との間の摩擦による制止力は維持され、これにより、工具体ＴＢは当該切り欠き部２２、２４に保持された状態が維持される。

　また、前記切り欠き部２２、２４は、その前記二つの内面２２ａ，２２ｂ、２４ａ，２４ｂが、その配置方向と平行であり、且つ該二つの内面２２ａ，２２ｂ、２４ａ，２４ｂと直交する平面内において、前記開口を上にした状態で、水平面ＨＰに対して角度θ_１で傾斜した状態に設けられているので、工具ホルダＴＨの係合溝（被係合面）ＴＨ_５，ＴＨ_５が切り欠き部２２、２４の平行な二つの内面に係合するように、工具体ＴＢを前記開口から挿入して当該切り欠き部２２、２４に保持させると、工具体ＴＢはその自重によって切り欠き部２２、２４の開口部とは反対側（内面２２ｃ、２４ｃ側）に向けた付勢力を受けるので、仮に、移動台１５が移動する際に生じる上下方向の振動が伝播されたとしても、この振動によって工具体が保持部から脱落するのがより効果的に抑制される。

　以上のように、この工具搬送装置１０によれば、工具体ＴＢを工具保持部材２１、２３の切り欠き部２２、２４に保持して搬送する際に、当該切り欠き部２２、２４に上下方向の振動が伝播されたとしても、当該工具体ＴＢを安定した状態で切り欠き部２２、２４に保持して搬送することができる。したがって、工具体ＴＢが切り欠き部２２、２４から脱落するのを防止するために、当該切り欠き部２２、２４に工具把持用の手段を設けるなどの特別な措置を講じる必要がなく、このため当該工具保持部材２１、２３を廉価に製造することができる。

　尚、前記角度θ_１及びθ_２の好ましい範囲は、工具体ＴＢの安定した搬送や、工具着脱ロボット３０の良好な動作状態など、経験的な知見から設定することができ、例えば、以下の範囲とするのが好ましい。
１０°≦θ_１≦４５°
５°≦θ_２≦４５°

　前記搬送動作を完了すると、制御装置５０は、次に、工具着脱ロボット３０を駆動して、工具保持装置２０に保持された工具体ＴＢを、指令された工具収容ラック６の指令された格納位置に格納する（格納動作）。尚、この格納動作は、格納する工具体ＴＢが複数ある場合には、各工具体ＴＢについて実行される。

　以上のようにして、制御装置５０は、指令された工具マガジンＴＭから指令された工具体ＴＢを取り出した後、指令された工具収容ラック６に格納する。また、制御装置５０は、逆の動作により、指令された工具収容ラック６から指令された工具体ＴＢを取り出した後、指令された工具マガジンＴＭに格納する処理を実行することができる。その際、工具収容ラック６内の工具体ＴＢは清浄に保たれていると想定されるため、当該工具体ＴＢを清浄にするための前記搬入動作、吐出動作、搬出動作、及び停止動作の実行は、これを省略することができる。

　以上詳述したように、本例の工具搬送装置１０によれば、工具体ＴＢを工具保持部材２１、２３の切り欠き部２２、２４に保持して搬送する際に、当該切り欠き部２２、２４に上下方向の振動が伝播されたとしても、当該工具体ＴＢを安定した状態で切り欠き部２２、２４に保持して搬送することができる。したがって、工具体ＴＢが切り欠き部２２、２４ａから脱落するのを防止するために、当該切り欠き部２２、２４に工具把持用の手段を設けるなどの特別な措置を講じる必要がなく、このため当該工具保持装置２０を廉価に製造することができる。

　また、本例では、工具保持部材２１、２３を工具着脱ロボット３０から遠ざかる方向に後傾させているので、工具着脱ロボット３０により、上方に位置する切り欠き部２２、２４に対して工具体ＴＢを装着する際に、工具着脱ロボット３０の第１アーム３２を工具保持部材２１、２３から逃げる方向（遠ざかる方向）に極端に傾斜させる必要がなく、このため、当該工具着脱ロボット３０をスムーズに動作させることができる。

　以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明が採り得る態様は、何ら上例のものに限定されるものではない。

　例えば、上例では、軽量化を目的として、工具保持部材２１、２３をそれぞれプレート状の部材から構成したが、このような構成に限られるものでは無く、例えば、工具保持部材２１、２３を一体化したような一つのブロック状の部材から構成されていても良い。

　また、上例では、複数の切り欠き部２２、２４を設けたが、このような構成に限られるものでは無く、一つの切り欠き部２２、２４を設けた態様でも良い。このような態様においても、工具保持部材２１、２３は工具着脱ロボット３０から遠ざかる方向に、鉛直面ＶＰ_２に対して角度θ_２で後傾しているのが好ましく、切り欠き部２２、２４は、その前記二つの内面２２ａ，２２ｂ、２４ａ，２４ｂが、その配置方向と平行であり、且つ該二つの内面２２ａ，２２ｂ、２４ａ，２４ｂと直交する平面内において、前記開口を上にした状態で、水平面ＨＰに対して角度θ_１で傾斜した状態に設けられているのが好ましい。

　また、上例では、前記制御装置５０を、工具体ＴＢを清浄にするための動作として、前記搬入動作、吐出動作、搬出動作、仮置き動作及び停止動作を順次実行するように構成したが、このような構成に限られるものではなく、前記制御装置は、前記搬入動作及び吐出動作を同時又は一定時間オーバラップようにいずれか一方を先行して実行した後、前記搬出動作及び停止動作を同時又はいずれか一方を先行して実行するように構成されていても良い。このようにすれば、搬入動作及び吐出動作、並びに搬出動作及び停止動作がオーバラップして実行されるので、工具体ＴＢの全体をより効果的に清浄にすることができ、また、工具体ＴＢを清浄にするための処理時間を短縮することができる。

　また、前記制御装置５０は、前記搬入動作において、工具着脱ロボット３０により、工具体ＴＢをエアブローボックス３１内に搬入した後、当該工具体ＴＢをその軸線中心に所定時間回転させるように構成されていても良い。或いは、工具着脱ロボット３０により、工具体ＴＢをエアブローボックス３１内に搬入した後、当該工具体ＴＢをその軸線方向に所定時間往復動させるように構成されていても良く、更には、回転動作と往復動作とをいずれかの順に順次、或いは同時に実行する構成されていても良い。このようにすれば、工具体ＴＢに付着した切屑やクーラント液をより効果的に除去することができる。

　また、上例では、一回の取出し、搬送及び格納動作において、一つの工具マガジンＴＭ及び一つの工具収容ラックを対象としたが、このような態様に限られるものではなく、一回の取出し、搬送及び格納動作において、複数の工具マガジンＴＭ、及び複数の工具収容ラック６を作業対象としても良い。この場合、指令された工具マガジンＴＭに順次経由しながら指令された工具体ＴＢを取出し、ついで、指令された工具収容ラック６に順次経由しながら指令された工具体ＴＢを格納する。

　また、上例では、移動台１５を、ガイドレール１４によって形成される軌道上を移動させるようにしたが、このような構成に限られるものでは無く、例えば、無人搬送車上に移動台１５を載置して、この無人搬送車により、無軌道で移動台１５を移動させるように構成されていても良い。

　繰返しになるが、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。

　１　　加工システム
　５　　工具収容装置
　６　　工具収容ラック
　７　　支持フレーム
　８　　保持フレーム
　１０　工具搬送装置
　１１　移動装置
　１２　支持基台
　１３　駆動装置
　１４　ガイドレール
　１５　移動台
　２０　工具保持装置
　２１，２３　工具保持部材
　２２，２４　切り欠き部
　２３　フレーム
　３０　工具着脱ロボット
　３５　ハンド
　４０　エアブロー装置
　４１　エアブローボックス
　４２　開口
　５０　制御装置
　Ｍ　　工作機械
　ＴＭ　工具マガジン
　Ｔ　　工具
　ＴＨ　工具ホルダ
　ＴＢ　工具体

Claims

　工具及び該工具が挿入された筒部材から構成される複数の工具体を保持する工具マガジンを備えた工作機械と、前記複数の工具体を収容する工具収容装置との間で、前記工具体を搬送する工具搬送装置であって、
　移動台を有し、前記工具マガジンに対して設定された作業位置と、前記工具収容装置に対して設定された作業位置とに、前記移動台を移動させる移動装置と、
　前記移動台上に設けられた工具着脱ロボット及び工具保持部材と、
　前記移動装置及び工具着脱ロボットの動作を制御する制御装置とを備えるとともに、
　前記工具着脱ロボットは、前記筒部材の外周部を把持して、前記工具体を搬送するように構成され、
　前記工具保持部材は、前記工具着脱ロボットの動作領域内に配設されるとともに、その側部に形成された切り欠き状の保持部であって、開口を有し、且つ少なくとも相互に対向して上下方向に位置する二つの平行な内面を有する保持部を備え、
　前記保持部は、その前記二つの内面が、前記筒部材の外周部にその軸線と直交する方向に形成された二つの平行な被係合面と係合するように構成され、
　更に、前記保持部は、その前記二つの内面の配置方向と平行であり、且つ該二つの内面と直交する平面が、前記工具着脱ロボットから遠ざかる方向に後傾した状態となるように、前記工具保持部材に形成されていることを特徴とする工具搬送装置。
　前記保持部は、前記二つの内面の配置方向と平行であり、且つ該二つの内面と直交する平面内において、前記二つの内面が、水平に対して、前記開口を上にして傾斜した状態となるように設けられていることを特徴とする請求項１記載の工具搬送装置。
　前記保持部の複数個が上下方向に所定間隔で設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の工具搬送装置。
　前記工具保持部材は、前記工具着脱ロボットから遠ざかる方向に後傾した状態で、前記移動台上に立設されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の工具搬送装置。