JP2001150274A - 自動工具ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造が簡単で、工具収納効率が良い自動工具
ピックアップ装置を提供する。 【解決手段】 工具２の工具刃物が通過可能な穴を備
え、工具２のツールホルダー１２の載置可能なザグリ穴
９ａを複数個設けた工具収納マガジン１と、工具２の工
具シャンク７を把持および解放可能なチャック３ａを備
えたロボットハンド３と、ロボットハンド３を、工具収
納マガジン１の工具２の収納および取り出し位置に移動
するとともに工具収納マガジン１の任意の工具収納位置
と工具交換装置５との間で移動可能な搬送装置４を備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械や加工シ
ステムにおいて、工具交換を行う自動工具ピックアップ
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より自動工具ピックアップ装置とし
ては、特開平４−３２２９３７号公報がある。同公報に
よれば、マガジンスペースに工具刃物が通過し得る穴を
複数個設け、その穴に工具を保持するポケットを着脱自
在に収納する。続いて、工具のシャンク側からポケット
ホルダでポットを把持するとともにフック部材で引っか
け、工具をシャンク側に抜き取る。そして、工具をポッ
トおよびポットホルダと一体で各収納位置と工具交換位
置との間で移動するように構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報に開
示された装置には以下の問題がある。すなわち、従来の
自動工具交換装置においては、ポットを工具収納マガジ
ンから着脱し、保持するためにポット外周に溝を設ける
必要があるとともに、またポットホルダでポットを把持
するためにフック部材を設ける必要があり、構造が複雑
になる。また、ポットを工具収納マガジンから着脱し、
保持する際、工具収納マガジン側にはポットの溝に嵌合
するような突起部を設ける必要がある。よって、ポット
ホルダおよび突起部によって工具間の間隔が広くなり、
工具収納効率が悪い。

【０００４】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、構造が簡単で、工具収納効率が良い自動工具ピ
ックアップ装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の自動工具ピックアップ装置は、工具の刃物
部が通過可能な穴を備え、前記工具のツールホルダーの
載置可能なザグリ穴を複数個設けた工具収納マガジン
と、前記工具のシャンク部を把持および解放可能なチャ
ックを備えたロボットハンドと、前記ロボットハンド
を、前記工具収納マガジンの前記工具の収納および取り
出し位置に移動するとともに前記工具収納マガジンの任
意の工具収納位置と工具交換装置との間で移動可能な搬
送装置と、を具備して構成することととした。

【０００６】すなわち、本発明の自動工具ピックアップ
装置にあっては、工具収納マガジンの規則正しく並んで
いるザグリ穴に対してチャック付きのロボットハンドを
上下し、工具収納マガジンに収納してある工具のシャン
ク部を直接チャックしてピックアップ、またチャックを
外すことにより工具の着脱を行う。そして、搬送装置に
より工具収納マガジンの工具収納位置と工具交換位置の
間をロボットハンドで把持した工具が移動し工具交換を
行う。また、工具のツールホルダーを工具収納マガジン
のザグリ部に載せて工具を工具収納マガジンに収納して
いるだけなので、工具の収納取り出しに際してはロボッ
トハンドのチャックは工具のシャンク部をつかめば良い
のでポット等の付属品は付ける必要はなく、工具のシャ
ンク部は標準品がそのまま使用できる。さらに、工具収
納マガジンは工具を載せているだけなので工具の刃物部
が通過できる穴と工具のツールホルダーを受けることの
できるザグリ穴があればよいので、構造が簡単で工具間
の間隔が狭くなり、工具の収納効率を良くすることがで
きる。

【０００７】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）本発明に係る自
動工具ピックアップ装置の実施の形態を図１および図２
に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態１の全
体を概略的に示す斜視図で、図２は工具収納マガジンの
ザグリ穴および工具収納マガジンに載置された工具のツ
ールホルダーと工具刃物を拡大し図示したものである。

【０００８】本実施の形態の自動工具ピックアップ装置
は、工具の刃物部としての工具刃物８が通過することの
できる穴１０を底面に備え、その底面に工具２のツール
ホルダー１２を載せることのできるツールホルダー径よ
りも僅かに大きいザグリ穴９を穴１０と同心に複数個規
則正しく等間隔で設けた工具収納マガジン１を具備して
いる。また、搬送装置としてのＸＹＺ搬送装置４も具備
し、同装置４は工具のシャンク部としての工具シャンク
７の直接把持とその解放を行うための、複数の工具落下
防止のために工具接触面にゴム等の滑り止めを具備した
爪３ａ（以下、チャック３ａという）を有するチャック
付きのロボットハンド３を備えるとともに、このロボッ
トハンド３をＸＹＺ方向に移動するＸ軸４ａ、Ｙ軸４ｂ
およびＸ軸４ｃを有している。Ｘ軸４ａはＺ軸４ｃを図
示せぬボールネジとサーボモータでＸ方向に移動し、Ｙ
軸４ｂは図示せぬボールネジとサーボモータでＸ軸４ａ
をＹ方向に移動するとともに、Ｚ軸４ｃはエアシリンダ
ー１３でロボットハンド３をＺ方向（上下方向）に移動
する。

【０００９】すなわち、ロボットハンド３は、工具２の
工具シャンク７をチャック３ａでチャックして工具収納
マガジン１から上方へ引き出し、ＸＹＺ搬送装置４は工
具収納マガジン１と工具交換位置５との間でＸＹ軸４
ａ，４ｂによりロボットハンド３でチャックした工具２
のＸＹ方向の移動をボールネジとサーボモータで行うと
ともに、工具交換装置５までのロボットハンド３の上下
方向（Ｚ方向）の移動に関してはエアシリンダー１３で
行うようになっている。なお、Ｚ軸４ｃによるロボット
ハンド３の上下方向の移動は、エアシリンダー１３に限
られず、ロボットハンド３を上下方向に移動し、その位
置決め停止を正確に行える機構であればかまわない。

【００１０】工具２は工具シャンク７とツールホルダー
１２と工具刃物８を具備しており、ツールホルダー１２
は工具シャンク７および工具刃物８より大径で工具シャ
ンク７と工具刃物８の間に位置している。図２から明ら
かなように、ツールホルダー１２はザグリ穴９にガイド
され工具収納マガジン１上に載置されているだけであ
る。すなわち、工具２は、ザグリ穴９の穴１０に上方か
ら工具刃物８を挿通してザグリ穴９の底面上にツールホ
ルダー１２を載置し、ツールホルダー１２の上部と工具
シャンク７とが工具収納マガジン１上に突出するように
収納してある。なお、図２においては、ザグリ穴９の底
面とツールホルダー１２を離して表してあるが、両者は
当接させた状態で収納される。

【００１１】工具交換装置５は、図示せぬ駆動源で回転
および上下動する回転軸５ａと、工具２のツールホルダ
ー１２を外周側から把持する一対の爪５ｂを有する爪装
着部５ｃを備えている。爪装着部５ｃは回転軸５ａの先
端に固定してあり、一対の爪５ｂは回転軸５ａを中心に
して水平方向の対称位置に設けてある。この一対の爪５
ｂは、一方の爪５ｂでロボットハンド３により搬送され
る工具２のツールホルダー１２を把持し、他方の爪５ｂ
で主軸６に工具シャンク７を介して装着してある工具２
のシャンク７を把持できるようになっており、回転軸５
ａにより爪装着部５ｃを回転してロボットハンド３と主
軸６との間で工具２の受け渡しを行うようになってい
る。また、主軸６に対しての工具２の装着および受け取
りは爪装着部５ｃを上下動して行い、そのとき主軸６は
主軸６側に位置する爪５ｂの上方位置に移動しその位置
から退避する動作を行う。なお、本実施の形態では、爪
装着部５ｃは１８０°回転するようになっている。ま
た、図において、前記ツールホルダー１２は円柱状に表
してあるが、工具交換装置５の爪５ｂでの把持を確実に
行えるように、その外周面に凹状溝、例えばＶ状溝を設
けても良い。

【００１２】次に、上記構成からなる本実施の形態の作
用を説明する。ＸＹＺ搬送装置４に備えたロボットハン
ド３を、工具収納マガジン１の規則正しく並んでいる各
ザグリ穴９に載置した工具２の工具シャンク７と干渉し
ない位置にＺ軸４ｃにより上昇した状態で、ロボットハ
ンド３をＸＹＺ搬送装置４のＸ軸４ａおよびＹ軸４ｂに
より水平方向に移動し、工具収納マガジン１に収納して
ある工具２の所望の工具２上方に移動する。そして、ロ
ボットハンド３をエアシリンダー１３により下降してチ
ャック３ａで工具シャンク７を把持し、把持した工具２
の工具刃物８が工具収納マガジン１に収納してある工具
２の工具シャンク７と干渉しない位置までエアシリンダ
１３によりロボットハンド３を上昇し、工具２を工具収
納マガジン１よりピックアップする。。

【００１３】その後、ロボットハンド３をＸＹＺ搬送装
置４のＸ、Ｙ軸４ａ，４ｂにより工具交換装置５に移動
して一対の爪５ｂの一方に工具２を受け渡す。このと
き、工具交換装置５の爪５ｂは工具２のツールホルダー
１２の外周を把持する。一方、工具交換装置５の他方の
爪５ｂは工具シャンク７を介して主軸６に装着してある
工具２のツールホルダー１２を把持し、爪装着部５ｃを
回転軸５ａにより下げて工具２を主軸６より取り外す。

【００１４】そして、爪装着部５ｃを回転軸５ａにより
１８０°回転し、ロボットハンド３より受け取った工具
２の工具シャンク７を主軸６の工具装着部の下方に位置
させ、爪装着部５ｃを回転軸５ａにより上昇して主軸６
に工具２を装着する。一方、主軸６から受け取った工具
２は、爪装着部５ｃの前記回転によりロボットハンド３
側に移動しており、ロボットハンド３のチャック３ａが
工具シャンク７を把持するようにして工具交換装置５か
ら受け取る。その後、ＸＹＺ搬送装置４によりロボット
ハンド３を移動して工具収納マガジン１のザグリ穴９
に、工具刃物８を穴１０に挿通するようにして主軸６に
装着していた工具２をツールホルダー１２により載置
し、工具交換が終了する。

【００１５】この工具交換に際し、主軸６に装着してあ
る工具２がワークの加工をしている間に、次加工で使用
する工具２を工具交換装置５の一方の爪５ｂに把持させ
て待機し、加工の終了した工具２を他方の爪５ｂに把持
することでワーク加工に要する全体の時間短縮を図るこ
とができる。

【００１６】本実施の形態によれば、ロボットハンド３
のチャック３ａにより直接工具シャンク７を把持し、工
具刃物８を穴１０に挿通してツールホルダー１２を工具
収納マガジン１のザグリ穴９に載せるだけで工具収納マ
ガジン１に工具２を収納できる。そのため、ロボットハ
ンド３のチャック３ａは工具シャンク７をつかめれば良
いので、ポット等の付属品は付ける必要はなく、工具シ
ャンク７は標準品がそのまま使用できる。また工具収納
マガジン１は工具２を載せているだけなので工具刃物８
が通過できる穴１０とツールホルダー１２を受けること
のできるザグリ穴９があれば良いので、工具２間の間隔
が狭くなり、工具２の収納効率を良くすることができ
る。

【００１７】（実施の形態２）本発明に係る実施の形態
２を図３に基づいて説明する。図３は本実施の形態の工
具収納マガジンを工具載置した状態で示す拡大断面図で
ある。本実施の形態は実施の形態１と異なるザグリ穴の
部分についてのみ説明し、他は実施の形態１と同じなの
で説明を省略する。

【００１８】本実施の形態は、実施の形態１の工具収納
マガジン１のザグリ穴９形状を変更したものである。本
実施の形態のザグリ穴９ａは、内周面上端に面取り１１
を施し、工具収納マガジン１ａのザグリ穴９ａにツール
ホルダー１２が入りやすいようにしてある。このザグリ
穴９ａは、実施の形態１と同様に、工具２の工具刃物８
が通過することのできる穴１０を底面に貫設するととも
に、この底面にツールホルダー１２を載せることのでき
るようにツールホルダー径よりも僅かに大きく形成し、
工具収納マガジン１ａに複数個規則正しく等間隔で設け
てある。

【００１９】次に、本実施の形態の作用を説明する。工
具収納マガジン１ａのザグリ穴９ａに工具２を載置し、
またはザグリ穴９ａから取り出すときザグリ穴９ａの面
取り１１はガイドの役割を果たし、ツールホルダー１２
は面取り１１に沿って移動し、前記工具２の載置および
取り出しが行われる。その他の工具交換動作は実施の形
態１と同じである。

【００２０】本実施の形態によれば、工具収納マガジン
１ａのザグリ穴９ａの内周面上端を面取り１１すること
により、工具２が確実に工具収納マガジン１ａのザグリ
穴９ａに入り、工具２を確実に収納できる。

【００２１】

【発明の効果】本発明の自動工具ピックアップ装置によ
れば、ロボットハンドのチャックにより直接工具のシャ
ンク部を把持し、工具を工具マガジンの底部の穴にその
刃物部を挿通し、前記穴の上部に同心に設けたザグリ穴
にそのツールホルダーを載置し、載置後、工具のシャン
ク部を工具収納マガジン上に突出させて工具収納マガジ
ンに収納できる。

【００２２】そのため、工具の工具収納マガジンからの
ピックアップ、および工具収納マガジンへの収納に際し
ては、ロボットハンドのチャックは工具のシャンク部を
つかめば良いので、ポット等の付属品は付ける必要はな
く、工具のシャンク部は標準品がそのまま使用できる。

【００２３】さらに、工具収納マガジンは工具を載せて
いるだけなので工具の刃物部が通過できる穴と工具のツ
ールホルダーを受けることのできるザグリ穴があればよ
いので、工具間の間隔が狭くなり、工具の収納効率を良
くすることができる。また確実に工具収納を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１を示す全体斜視図であ
る。

【図２】本発明の実施の形態１の工具収納マガジンを工
具収納した状態で示す拡大断面図である。

【図３】本発明の実施の形態２の工具収納マガジンを工
具収納した状態で示す拡大断面図である。

【符号の説明】

１，１ａ 工具収納マガジン ２ 工具 ３ ロボットハンド ４ ＸＹＺ搬送装置 ５ 工具交換装置 ６ 主軸 ７ 工具シャンク ８ 工具刃物 ９，９ａ ザグリ穴 １０ 穴 １１ 面取り １２ ツールホルダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浦野 正弘 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 池田 昌満 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3C002 AA01 DD04 EE01 FF03 FF09 KK01

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具の刃物部が通過可能な穴を備え、前
   記工具のツールホルダーの載置可能なザグリ穴を複数個
   設けた工具収納マガジンと、 前記工具のシャンク部を把持および解放可能なチャック
   を備えたロボットハンドと、 前記ロボットハンドを、前記工具収納マガジンの前記工
   具の収納および取り出し位置に移動するとともに前記工
   具収納マガジンの任意の工具収納位置と工具交換装置と
   の間で移動可能な搬送装置と、を具備していることを特
   徴とする自動工具ピックアップ装置。