JP2015182140A - 工作機械の工具交換方法 - Google Patents

Abstract

【課題】主軸に対して長尺工具を省スペースで低コストに着脱交換することができる工作機械の工具交換方法を提供する。【解決手段】主軸１０６に着脱可能に設けられる長尺工具２と、テーブル１０２上にパレット１０７Ａを介して載置されたワーク１とを三次元的に相対移動させることにより、ワーク１に対して長尺工具２で加工を施す工作機械の工具交換方法において、パレット１０７Ａを搬送する無人搬送車２００により、長尺工具２を載置されたパレット１０７Ｂをマシニングセンタ１００のテーブル１０２上に配設するようにパレット１０７Ｂを搬送した後、パレット１０７Ｂと主軸１０６とを三次元的に相対移動させることにより、長尺工具２を主軸１０６に装着するようにした。【選択図】図３

Description

本発明は、マシニングセンタ等の工作機械の主軸に対して長尺工具を着脱交換する工具交換方法に関する。

マシニングセンタ等の工作機械は、工具マガジン内に収納されている各種の工具を工具交換装置で主軸に対して自動的に交換できるようになっている。このような工作機械において、一般的に使用される工具の長さ（約５００ｍｍ前後）よりも長い（例えば、約１０００ｍｍ）長尺工具を利用しようとすると、当該長尺工具を工具マガジン内に収納できないため、例えば、長尺工具を収納するラック型の長尺工具マガジンを設け、当該長尺工具マガジンを主軸の近傍にまで移動させることにより、長尺工具を主軸の近傍に位置させて、当該長尺工具を主軸に装着できるようにした工具交換装置が提案されている（例えば、下記特許文献１等参照）。

特開２００８−０２３６６１号公報 特開昭６０−１９７３５３号公報

しかしながら、前述したような工具交換装置は、長尺工具を長尺工具マガジンと共に移動させるようにしているため、当該長尺工具マガジンを移動させる駆動装置が非常に大きくなり、設置に難点を生じてしまうと共に、コストの上昇を招くようになってしまっていた。

このようなことから、本発明は、主軸に対して長尺工具を省スペースで低コストに着脱交換することができる工作機械の工具交換方法を提供することを目的とする。

前述した課題を解決するための、第一番目の発明に係る工作機械の工具交換方法は、主軸に着脱可能に設けられる長尺工具と、テーブル上にパレットを介して載置されたワークとを三次元的に相対移動させることにより、当該ワークに対して当該長尺工具で加工を施す工作機械の工具交換方法において、前記パレットを搬送する無人搬送車により、前記長尺工具を載置されたパレットを前記工作機械の前記テーブル上に配設するように当該パレットを搬送した後、当該パレットと前記主軸とを三次元的に相対移動させることにより、当該長尺工具を当該主軸に装着することを特徴とする。

また、第二番目の発明に係る工作機械の工具交換方法は、第一番目の発明において、前記長尺工具を装着された前記主軸と前記パレットとを三次元的に相対移動させることにより、当該主軸から当該パレットへ当該長尺工具を載置した後、前記無人搬送車により、前記テーブル上から当該パレットを退去させるように当該パレットを搬送することを特徴とする。

また、第三番目の発明に係る工作機械の工具交換方法は、第一番目又は第二番目の発明において、前記工作機械の前記テーブルが、前記パレットを複数並べて着脱可能に保持できると共に、前記ワークに対する加工を施す加工位置と前記パレットの搬出入を行う搬出入位置との間で前記パレットを移動させる自動パレット交換手段を備えるものであり、前記長尺工具を載置された前記パレットを前記無人搬送車により前記工作機械の前記テーブル上に前記搬出入位置で配設して、当該パレットを前記加工位置に位置させるように前記自動パレット交換手段で当該パレットを移動した後、当該パレットと前記主軸とを三次元的に相対移動させることにより、当該長尺工具を当該主軸に装着することを特徴とする。

また、第四番目の発明に係る工作機械の工具交換方法は、第三番目の発明において、前記長尺工具を装着された前記主軸と前記パレットとを三次元的に相対移動させることにより、前記加工位置に位置する前記パレットへ当該主軸から当該長尺工具を載置して、当該パレットを前記搬出入位置に位置させるように前記自動パレット交換手段で当該パレットを移動した後、当該搬出入位置に位置する当該パレットを前記無人搬送車により前記テーブル上から退去させるように当該パレットを搬送することを特徴とする。

また、第五番目の発明に係る工作機械の工具交換方法は、第一番目から第四番目の発明のいずれかにおいて、前記長尺工具を支持する長尺工具支持台を前記パレット上に配設し、前記長尺工具支持台を介して前記長尺工具を前記パレットに載置することを特徴とする。

本発明に係る工作機械の工具交換方法によれば、長尺工具の交換専用に大掛かりな駆動装置を用意しなくても、主軸に対する長尺工具の着脱を行うことができるので、工作機械の主軸に対して長尺工具を省スペースで低コストに着脱交換することができる。

本発明に係る工作機械の工具交換方法の主な実施形態の全体説明図である。 図１の要部拡大説明図である。 図２の側面図である。

本発明に係る工作機械の工具交換方法を図面に基づいて説明するが、本発明は図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。

〈主な実施形態〉
本発明に係る工作機械の工具交換方法の主な実施形態を図１〜３に基づいて説明する。

例えば、シリンダブロック等のようなワークを加工する工場においては、図１に示すように、工作機械であるマシニングセンタ１００を複数（本実施形態では３台）配設し、これらマシニングセンタ１００のテーブル１０２とパレット置き場ＰＰ１，ＰＰ２との間や、これらマシニングセンタ１００のテーブル１０２間を連絡するように無人搬送車（ＡＧＶ）２００のガイドライン２１０が床面に布設されており、無人搬送車２００により、パレット置き場ＰＰ１に置かれたパレットと共にワークを前記マシニングセンタ１００の前記テーブル１０２まで搬送して配設することや、当該マシニングセンタ１００の当該テーブル１０２上で加工されたワークをパレットと共に他のマシニングセンタ１００のテーブル１０２まで搬送して移載することにより当該マシニングセンタ１００で他の加工をさらに施すようにすることや、これらマシニングセンタ１００での加工を終えたワークをパレットと共にパレット置き場ＰＰ２まで搬送して仮置きすることができるようになっている。

前記マシニングセンタ１００は、図２，３に示すように、前記テーブル１０２が複数のパレット１０７Ａ，１０７Ｂを並べて配設できるようになっている。前記テーブル１０２は、ベッド１０１上に配設され、当該ベッド１０１の上面（案内面）に沿って移動（Ｚ軸方向）できると共に、その上部が旋回軸１０２ａにより水平面に沿って旋回（Ｙ軸回り）可能となっており、前記パレット１０７Ａ，１０７Ｂを、ワークに対する加工を施す加工位置ＰＭと、前記パレット１０７Ａ，１０７Ｂの搬出入を行う搬出入位置ＰＥとの間で移動させることができるようになっている。

前記テーブル１０２の上部には、パレット１０７Ａ，１０７Ｂを着脱可能に保持する保持装置１０２ｂが前記旋回軸１０２ａを中心にして点対称となる位置にそれぞれ設けられている。前記保持装置１０２ｂは、保持した前記パレット１０７Ａ，１０７Ｂを前記テーブル１０２の上面（案内面）に沿って旋回（Ｙ軸回り）させることができるようになっている。このような旋回軸１０２ａ及び保持装置１０２ｂ等により、本実施形態では自動パレット交換手段を構成して前記テーブル１０２に備えるようにしている。

また、ベッド１０３上には、コラム１０４が配設されている。前記コラム１０４は、前記ベッド１０３の上面（案内面）に沿って移動（Ｘ軸方向）できるようになっている。前記コラム１０４の正面には、主軸ヘッド１０５が取り付けられている。前記主軸ヘッド１０５は、前記コラム１０４の正面（案内面）に沿って移動（Ｙ軸方向）できるようになっている。なお、図２，３中、１０６は主軸、１０６ａは主軸端である。

くわえて、前記マシニングセンタ１００は、一般的な長さ（約５００ｍｍ前後）の工具を収納する工具マガジンと、当該工具マガジン内の工具と前記主軸１０６の主軸端１０６ａの工具とを交換する工具交換装置とを備えている（図示省略）。

他方、前記無人搬送車２００は、前記パレット１０７Ａ，１０７Ｂを支承するフォーク２０２がマスト２０１に昇降移動（図２，３中、Ｙ軸方向）可能に取り付けられている。また、前記無人搬送車２００は、前記マスト２０１が、前記フォーク２０２を進退移動（図２，３中、Ｚ軸方向）させるように走行方向に沿って移動できるように設けられている。

また、前記パレット置き場ＰＰ１，ＰＰ２には、ワーク１を載置されるパレット１０７Ａと、長尺工具２を支持する長尺工具支持台１１０を載置されたパレット１０７Ｂとが置かれる。前記長尺工具支持台１１０は、前記長尺工具２を水平方向に沿った径方向で規定の位置に支持する位置決め溝を有している。

このようなマシニングセンタ１００及び無人搬送車２００を備えた工場において、ワーク１に加工を施す場合には、まず、前記パレット置き場ＰＰ１において、ワーク１を載せられているパレット１０７Ａを前記無人搬送車２００の前記フォーク２０２で持ち上げて、前記ガイドライン２１０に沿って当該無人搬送車２００で目的とするマシニングセンタ１００（例えば、図１中、上側位置）のテーブル１０２の前記搬出入位置ＰＥにまで搬送し、前記フォーク２０２を下げて上記パレット１０７Ａを当該テーブル１０２上に載せて前記保持装置１０２ｂで保持すると共に、当該無人搬送車２００を前記ガイドライン２１０に沿って退避位置にまで移動させる。

次に、前記マシニングセンタ１００の前記テーブル１０２上に前記搬出入位置ＰＥで取り付けた前記パレット１０７Ａを前記加工位置ＰＭに位置させるように当該テーブル１０２の上部を前記旋回軸１０２ａを中心にして旋回させると共に、前記主軸１０６に前記工具マガジン内の工具を前記工具交換装置で装着した後、当該主軸１０６を回転させながら、前記テーブル１０２のＺ軸方向の移動、前記保持装置１０２ｂによる前記パレット１０７ＡのＹ軸回りの旋回、前記コラム１０４のＸ軸方向の移動、前記主軸ヘッド１０５のＹ軸方向の移動を行うことにより、前記パレット１０７Ａ上の前記ワーク１と前記工具とを三次元的に相対移動させて、一般的な長さの当該工具による当該ワーク１への加工を行う。

このようにして一般的な長さの前記工具による加工を終えて、例えば、前記長尺工具２による加工を施す場合には、前記工具交換装置により、前記マシニングセンタ１００の前記主軸１０６の前記工具を前記工具マガジン内に収納する。

そして、前記パレット置き場ＰＰ１において、前記長尺工具２を支持する前記長尺工具支持台１１０を載せたパレット１０７Ｂを前記無人搬送車２００の前記フォーク２０２で持ち上げて、前記ガイドライン２１０に沿って当該無人搬送車２００で前記マシニングセンタ１００の前記テーブル１０２の前記搬出入位置ＰＥにまで搬送し、前記フォーク２０２を下げて上記パレット１０７Ｂを当該テーブル１０２上に載せて前記保持装置１０２ｂで保持すると共に、当該無人搬送車２００を前記ガイドライン２１０に沿って退避位置にまで移動させる。

次に、前記マシニングセンタ１００の前記テーブル１０２上に前記搬出入位置ＰＥで取り付けた前記パレット１０７Ｂを前記加工位置ＰＭに位置させるように当該テーブル１０２の上部を前記旋回軸１０２ａを中心にして旋回させる。これに伴い、前記加工位置ＰＭに位置して前記ワーク１を載せられている前記パレット１０７Ａは、前記搬出入位置ＰＥに位置するように移動する。

続いて、前記主軸１０６の軸心位置と前記長尺工具２の軸心位置とをＸ軸方向及びＹ軸方向で一致させるように、上記パレット１０７Ｂを保持する前記保持装置１０２ｂで当該パレット１０７ｂを旋回させると共に前記コラム１０４及び前記主軸ヘッド１０５を移動させた後、前記テーブル１０２を前記コラム１０４へ接近させるようにＺ軸方向へ移動させることにより、当該テーブル１０２と当該主軸１０６とを三次元的に相対移動させて、当該主軸１０６の主軸端１０６ａに上記長尺工具２を装着する。

このように前記主軸１０６の前記主軸端１０６ａに前記長尺工具２を装着したら、前記ワーク１を載せられている前記パレット１０７Ａを前記搬出入位置ＰＥから前記加工位置ＰＭに戻すように前記テーブル１０２の上部を前記旋回軸１０２ａを中心にして旋回させる。これに伴い、前記加工位置ＰＭに位置して前記長尺工具支持台１１０上が空となった前記パレット１０７Ｂは、前記搬出入位置ＰＥに位置するように移動する。

そして、前記主軸１０６を回転させながら、前記テーブル１０２のＺ軸方向の移動、前記保持装置１０２ｂによる前記パレット１０７ＡのＹ軸回りの旋回、前記コラム１０４のＸ軸方向の移動、前記主軸ヘッド１０５のＹ軸方向の移動を行うことにより、前記ワーク１と前記長尺工具２とを三次元的に相対移動させて、当該長尺工具２による当該ワーク１への加工を行う。

このようにして前記長尺工具２による前記ワーク１への加工を終えたら、前記搬出入位置ＰＥに位置して前記長尺工具支持台１１０上が空となっている前記パレット１０７Ｂを前記加工位置ＰＭに再び位置させるように当該テーブル１０２の上部を前記旋回軸１０２ａを中心にして旋回させる。これに伴い、前記加工位置ＰＭに位置して前記ワーク１を載せられている前記パレット１０７Ａは、前記搬出入位置ＰＥに位置するように移動する。

続いて、前記マシニングセンタ１００を上述した作動と逆の手順で作動させることにより、前記加工位置ＰＭに位置している前記パレット１０７Ｂの前記長尺工具支持台１１０上に、前記主軸１０６に装着されている前記長尺工具２を載置して当該主軸１０６から当該長尺工具２を離脱させる。

そして、例えば、当該マシニングセンタ１００で前記工具による前記ワーク１への加工を引き続き行う場合には、前記搬出入位置ＰＥに位置して前記ワーク１を載せられている前記パレット１０７Ａを前記加工位置ＰＭに再び戻すように前記テーブル１０２の上部を前記旋回軸１０２ａを中心にして旋回させると共に、前記主軸１０６に前記工具マガジン内の工具を前記工具交換装置で装着した後、前述と同様な作動を行うことにより、一般的な長さの当該工具による当該ワーク１への加工を引き続き行うことができる。

また、前記テーブル１０２の上部の旋回に伴って、前記加工位置ＰＭに位置して前記長尺工具支持台１１０上に前記長尺工具２を載置された前記パレット１０７Ｂは、前記搬出入位置ＰＥに位置するように移動する。これに併せて、前記無人搬送車２００を前記ガイドライン２１０に沿って上記マシニングセンタ１００の前記テーブル１０２の前記搬出入位置ＰＥにまで移動させ、当該搬出入位置ＰＥに位置して前記長尺工具支持台１１０上に前記長尺工具２を載置された前記パレット１０７Ｂを当該無人搬送車２００の前記フォーク２０２で持ち上げて当該テーブル１０２から退去させ、当該無人搬送車１００を前記ガイドライン２１０に沿って前記パレット置き場ＰＰ１にまで移動させ、前記フォーク２０２を下げて当該パレット１０７Ｂを当該パレット置き場ＰＰ１に戻す。

他方、例えば、当該マシニングセンタ１００による前記ワーク１への加工を終えて、他のマシニングセンタ１００（例えば、図１中、中側位置）で他の加工を施す場合には、前記加工位置ＰＭに位置して前記長尺工具支持台１１０上に前記長尺工具２を載置された前記パレット１０７Ｂを前記搬出入位置ＰＥに位置させるように前記テーブル１０２の上部を前記旋回軸１０２ａを中心にして旋回させる前に、前記無人搬送車２００を前記ガイドライン２１０に沿って上記マシニングセンタ１００の前記テーブル１０２の前記搬出入位置ＰＥにまで移動させ、当該搬出入位置ＰＥに位置して前記ワーク１を載せられている前記パレット１０７Ａを当該無人搬送車２００の前記フォーク２０２で持ち上げて当該テーブル１０２から退去させてから、当該テーブル１０２を旋回させる。

そして、他のマシニングセンタ１００（例えば、図１中、中側位置）のテーブル１０２の搬出入位置ＰＥにまで前記無人搬送車２００を前記ガイドライン２１０に沿って移動させ、前記フォーク２０２を下げて上記パレット１０７Ａを上記テーブル１０２上に載せた後、当該無人搬送車２００を先のマシニングセンタ１００（図１中、上側位置）にまで再び戻すように前記ガイドライン２１０に沿って移動させる。

引き続いて、前記無人搬送車２００は、前記搬出入位置ＰＥに位置して前記長尺工具支持台１１０上に前記長尺工具２を載置された前記パレット１０７Ｂを前記フォーク２０２で前記テーブル１０２から持ち上げて退去させ、前記ガイドライン２１０に沿って前記パレット置き場ＰＰ１にまで移動した後、前記フォーク２０２を下げて当該パレット１０７Ｂを当該パレット置き場ＰＰ１に戻す。

なお、マシニングセンタ１００による前記ワーク１に対するすべての加工を終えた場合には、当該ワーク１を載せた前記パレット１０７Ａを前記パレット置き場ＰＰ２にまで前記無人搬送車２００で前記ガイドライン２１０に沿って搬送して載置する。

つまり、本実施形態においては、マシニングセンタ１００のテーブル１０２上へワーク１を搬送する無人搬送車２００を使用して長尺工具２をマシニングセンタ１００のテーブル１０２へ長尺工具支持台１１０及びパレット１０７Ｂを介して配設すると共に、当該テーブル１０２及び当該パレット１０７Ｂを旋回させ、テーブル１０２及び主軸１０６を三次元的に相対移動させることにより、当該主軸１０６に対して上記長尺工具２を着脱するようにしたのである。

このため、本実施形態においては、前記主軸１０６に対する前記長尺工具２の着脱を行うにあたって、前記パレット１０７Ｂ上に前記長尺工具支持台１１０を配設するだけで、前記無人搬送車２００を使用してマシニングセンタ１００のパレット交換手段（ＡＰＣ）を利用することにより、長尺工具２の交換専用に大掛かりな駆動装置を用意することなく実施することができる。

したがって、本実施形態によれば、マシニングセンタ１００の主軸１０６に対して長尺工具２を省スペースで低コストに着脱交換することができる。

〈他の実施形態〉
なお、前述した実施形態においては、前記マシニングセンタ１００の前記パレット１０７Ｂ上に前記長尺工具支持台１１０を介して前記長尺工具２を載置するようにしたが、他の実施形態として、例えば、前記長尺工具２や前記パレット１０７Ｂの形状や大きさ等によっては、前記長尺工具支持台１１０を使用することなく前記長尺工具２を前記パレット１０７Ｂ上に直接載置して、当該パレット１０７Ｂ及び前記テーブル１０２と前記主軸１０６とを三次元的に相対移動させることにより、当該主軸１０６の主軸端１０６ａに対して上記長尺工具２を着脱するようにすることも可能である。

また、前述した実施形態においては、複数のパレット１０７Ａ，１０７Ｂを並べて配設可能にして前記旋回軸１０２ａ及び前記保持装置１０２ｂ等で構成した自動パレット交換手段を有するテーブル１０２を備えたマシニングセンタ１００の主軸１０６に対して長尺工具２を着脱する交換方法について説明したが、本発明はこれに限らず、他の実施形態として、例えば、自動パレット交換手段を省略したテーブル、すなわち、単一のパレットのみを配設可能にして当該パレットを着脱可能に保持する保持手段を有する旋回可能なテーブルを備えたマシニングセンタ等の工作機械であっても、前述した実施形態の場合と同様にして主軸に対して長尺工具を着脱交換することができる。

本発明に係る工作機械の工具交換方法は、工作機械の主軸に対して長尺工具を省スペースで低コストに着脱交換することができるので、金属を始めとする各種材料の加工産業において、極めて有益に利用することができる。

１ ワーク
２ 長尺工具
１００ マシニングセンタ
１０１ ベッド
１０２ テーブル
１０２ａ 旋回軸
１０２ｂ 保持装置
１０３ ベッド
１０４ コラム
１０５ 主軸ヘッド
１０６ 主軸
１０６ａ 主軸端
１０７Ａ，１０７Ｂ パレット
１１０ 長尺工具支持台
２００ 無人搬送車（ＡＧＶ）
２０１ マスト
２０２ フォーク
２１０ ガイドライン

Claims (5)

1. 主軸に着脱可能に設けられる長尺工具と、テーブル上にパレットを介して載置されたワークとを三次元的に相対移動させることにより、当該ワークに対して当該長尺工具で加工を施す工作機械の工具交換方法において、
   前記パレットを搬送する無人搬送車により、前記長尺工具を載置されたパレットを前記工作機械の前記テーブル上に配設するように当該パレットを搬送した後、当該パレットと前記主軸とを三次元的に相対移動させることにより、当該長尺工具を当該主軸に装着する
   ことを特徴とする工作機械の工具交換方法。
2. 請求項１に記載の工作機械の工具交換方法において、
   前記長尺工具を装着された前記主軸と前記パレットとを三次元的に相対移動させることにより、当該主軸から当該パレットへ当該長尺工具を載置した後、前記無人搬送車により、前記テーブル上から当該パレットを退去させるように当該パレットを搬送する
   ことを特徴とする工作機械の工具交換方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の工作機械の工具交換方法において、
   前記工作機械の前記テーブルが、前記パレットを複数並べて着脱可能に保持できると共に、前記ワークに対する加工を施す加工位置と前記パレットの搬出入を行う搬出入位置との間で前記パレットを移動させる自動パレット交換手段を備えるものであり、
   前記長尺工具を載置された前記パレットを前記無人搬送車により前記工作機械の前記テーブル上に前記搬出入位置で配設して、当該パレットを前記加工位置に位置させるように前記自動パレット交換手段で当該パレットを移動した後、当該パレットと前記主軸とを三次元的に相対移動させることにより、当該長尺工具を当該主軸に装着する
   ことを特徴とする工作機械の工具交換方法。
4. 請求項３に記載の工作機械の工具交換方法において、
   前記長尺工具を装着された前記主軸と前記パレットとを三次元的に相対移動させることにより、前記加工位置に位置する前記パレットへ当該主軸から当該長尺工具を載置して、当該パレットを前記搬出入位置に位置させるように前記自動パレット交換手段で当該パレットを移動した後、当該搬出入位置に位置する当該パレットを前記無人搬送車により前記テーブル上から退去させるように当該パレットを搬送する
   ことを特徴とする工作機械の工具交換方法。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の工作機械の工具交換方法において、
   前記長尺工具を支持する長尺工具支持台を前記パレット上に配設し、
   前記長尺工具支持台を介して前記長尺工具を前記パレットに載置する
   ことを特徴とする工作機械の工具交換方法。

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