JPS6268243A - 切削加工ロボツトの工具交換方法 - 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、ドリリングやタッピング等全行なう切削加
工ロボットの工具交換方法に関する。

従来の技術 例、ｔ　ハマシニングセンタ等においては、自動工具交
換装置（ＡＴＣ）ＶＣよる工具交換方法が広く知らｎて
いる。マシニングセンタ等の自動工具交換＠ｆｉｔ（１
，予め多数の工具（正確には工具全保持し九ツールホル
ダー）全整列して収容しておくツールマガジンと、ツー
ルマガジンとスピンドルとの間で新旧の工具金入１換え
るチェンジアームとｋＩＲｊｔている。そして磯を巨と
しては、久の切目１ｊ刀口工に用いらｎる工具全ツール
マガジンのなかから選択する工具選択機能と、選択し几
工具全工具交換位置に移動させる工具選択機能と、切削
？終えｔ工具を取り外して元の立直へ格納する一万、析
皮な工具をスピンドルに装着する最北と金もつ。

この場付、スピンドルに対する工具の層、悦に歴じで、
チェンジアームは工具（ツールホルダー）？スピンドル
の細万同にｌＩＴ後進させる＋ｉｉ能をもつだけである
から、通常はツールホルダーとしてプルスタッド付きの
もの全円いる一万、スピンドルにはこのプルスタッドを
クランプする→講？内１威している。

例えば第１５図に示すように、ツールホルダー５０の恢
端にプルスタッド５１を取り付ける一万、スピンドル５
２には、油圧シリンダ５３駆動のドローバ−５−４に保
持さｎ７ｔスチールボール５５茫配し、皿ばね５６の力
に工りドローバ−５４盆。

方向に引き込むことでスチールボール５５がプルスタッ
ド５１全クランプする。逆に、皿ばね５６Ｚ）力に抗し
て油圧シリンダ５３にｔｏドローパー５４’ｉＱ１万同
に押し出せばスチールボール５５がプルスタッド５１ｉ
開放し、ツールホルダー５０全スピンドル５２から抜き
取ることができる。

発明が解決しょうとする間苗点 上記のような従来の工具交換方法にあっては。

例えばマ／ニングセンタのように必要とする工具本数が
多く、しかも頻筆にツーリングチェンジ全行なう禍会は
ともかく、・み要とする工具本数が少なく、シかも比較
的小規模の設備でツーリングチェンジ全件う刀ロエ全′
実琲、しようとする場合、ツールマガジンやチェンジア
ームを付帯させることば狐崖全体が大がかりなものとな
るだけでなく、スピンドルそのものの構造も複雑になる
。その上、そｔしぞｎｌ／ｃ油圧シリンダ等のアクチュ
エータ全役け、信号の授受全行ないながら制御しなけｎ
ばならない几め、制御そのものも面倒になる。

問題点を解決する九めの手段 本発明は、切削のｔめの回転スピンドル磯構？備え九切
削加工ロボットにより切削加工を行なうにあ几り、簡易
な自動工具交換方法を提供しようとするものである。

具体的には、所定の切削工具全保持するとともに、スピ
ンドルとの間の相対回転と軸方向の相対移動とが着脱時
の条件とされるクイックチェンジ方式の複数のツールホ
ルダー會ツールスタンドに配ｔ１し、ツールスタンドに
対するスピンドルの位置、スピンドルの回転およびスピ
ンドルの前進後退動作ｔ’−ｔ”Ａぞｎサーボ制御し、
切削加工ロボットの自律的な動きによりツールホルダー
の看脱七行なう方法である。

上記のクイックチェンジ方式のツールホルダーは、スピ
ンドルとの間の相対回転と軸方向の相対移動とがスピン
ドルに対するクランプ、アンクランプの条件とされるも
のであり、し九がってスピンドル側には従来のようなり
ランプ、アンクランプのｔめのアクチュエータは・み要
としない。

作用 本発明によ几ば、ロボットそのものの動きにより、スピ
ンドル全ツールスタンドの空いているホルダー収容部に
一致させると、ホルダー収容部は現在スピンドルに装着
さ几ているツールホルダー全保持する。この状、うでス
ピンドル？所定用度回転させ、かつ優遇させることによ
り、スピンドルがツールホルダーから離脱する。

矢に、ロボットそのもののＣきにより、スピンドル紮こ
【から装着しようとするツールホルダーの位置まで移動
させ、スピンドル全回転させ、かつ＠進させることによ
り、新７ｔなツールホルダーがスピンドルに装着さｎる
。そして、ロボットそのものの＃Ｉきにより、既にスピ
ンドルに装着さｎているツールホルダー全ホルダー収容
部から離脱さぜることにより工具交換が完了する。

実施例 第１図〜第４図は本発明に用いらｎる切削加工Ｏホット
の一例金示す図で、ドリリングロボットについて例示し
ている。

第１因〜第４因に示すように、一対のガイドノール２を
備、ｔｔベース１にはスライドベース３が搭載さｎてお
り、さらにスライドベース３にはコラム４が一体に立役
さｎている。スライドベース３はサーボモータ５により
水平方向の送りが与えらｎてコラム４とともにＹ方向に
スライドし、Ｙ方向の直ａｍ作軸として醗能する。

コラム４には一対のガイドレール６があり、ガイドレー
ル６にキャリア７が配役さｎている。キャリア７にはサ
ーボモータ８および送りねじ９に↓り鉛直方向の送りが
与えら几て、キャリア７は２万回にスライドする。こｎ
により、２万回のＩ綴動作軸全構底する。

キャリア７には例えば特願昭６０−１２７４７５号に示
さｎるクイルフィード式のスピンドルユニットすなわち
ドリリングユニツｔ−，１０が搭載さｎており、Ｃのド
リリングユニットＩＱはモータ１）のはｔらきに１０Ｍ
モータ１）の軸心？旋回中心としてσ方向に旋回するこ
とができる。こｎＫｊす、Ｕ方向の回転動作＠’ｒｆ！
ｌｔ成する。

し之がって、第４因に示すようにドリリングユニット１
０をσ方向に所定量だけ旋回させ、かつ後述するように
スピンドル１２￥：内挿するクイル１３’ｉＸ万同に伸
長させることにより、例えばワークＷに対して斜めの孔
訓工七行なえる。

尚、スピンドル１２／ｊモータ１４により回転駆動さｎ
、ま九スピンドル１２を内挿するクイル１３にはモータ
１５にエリＸ方向の送りが与えらｎる。

切削加工ロボットの近傍にはツールスタンド１６が立役
さｎている。ツールスタンド１６にハ第５図および第６
図に示す工うにホルダー収容部としての複数の収容溝１
７が形ｉさｎており、こルらの収容Ｔ＃１７に所定の工
具？保持したクイックチェンジ方式のツールホルダー１
８が収容さｎている。

ツールホルダー１８は第７図おＬび第８図のほか第９図
（３）に示す二うに従来公知の構造のもので、大径のホ
ルダ一本体１９の先端には、コレット２０とロックナツ
ト２１とからなるコＶットヂャック２２により例えばド
リル２３が保持さ几ている。

１九、テーバ部２４の後端にはプルスタッド２５が形成
さｎており、他方、ツールホルダー１８が装着さｎるス
ピンドル１２には第９図仄１に示すようにプルスタッド
２５の溝２６に対応するスチールボール２７が設けらｎ
ている。しｔがって、準７図の状、仏からテーバｓ　２
４　ｆスピンドル１２に挿入し、かつツールホルダ−１
８全体をその畑心回りに９０度自回転せることで、プル
スタッド２５の溝２６とスチールボール２７とが係合し
てツールホルダー１８がクランプさｎる。

′！几、ホルダ一本体１９には一対のキー２８’ｉ有す
るカラー２９が装着さｎている。このカラー２９はスプ
リング３０ｉＣエク付勢さｎているものの、ロックナツ
ト２１との隙間ｌの範囲内でホルダ一本体１９に対して
スライド可能である。

つ′！す、第７図に示し７ｔように、テーバ部２４をス
ピンドル１２に挿入し、かつツールホルダ−１８全体を
９０度自回転せて正しく装着し九ときには、キー２８の
先端がスピンドル１２に形成しｔキー！３１に保合し、
こｎＫ＝ってツールホルダー１８とスピンドル１２との
相対回転が阻止さｎることになる。

ホルダ一本体１９とカラー２９の一部には第７図および
第８図に示すように平坦な切欠溝３２が形成さｎており
、この切欠＃３２が後述するツールスタンド１６の収容
＄１７に係合することになる。

ツールスタンド１６の収容！１７は第５図お工び第６図
に示すように矩形状に形成さｎており、この収容溝１７
にツールホルダー１８の切欠溝３２を保合させることで
、ツールホルダー１８の回転が阻止さｎて該ツールホル
ダー１８が保持さ几る。

ま几収容碑１７の背面側にはサポートプレート３３が取
り付けらｎている。サポートプレート３３には、ツール
ホルダー１８のホルダ一本体１９に対応するＶ溝３４が
形成さｆ’していろほか、スプリング３５付きのプラン
ジャ３８Ｖｒよって回０付勢さｎｔレバー３７が取り付
けらｎている。レバー３７の先端にはローラ３８が取０
付けらｎて〉す、このローラ３８とＶ溝３４とでツール
ホルダー１８のホルダ一本体１９全把持している。

つまり、ツールホルダー１８は前後方向（第５図の紙面
と直交方向）の移動と回転とが阻止さｎており、第５図
のＡ方向に移動させたときにのみ　　□ツールホルダー
１８全ツールスタンド１６から取り出すことができる。

尚、第５図のレバー３７をエアシリンダ等で開閉させる
こともできる。

矢に以上の構ｆ！ｉ、金もとに本発明の一実施例につい
て説明する。

第１図〜第３図において合板りにスピンドル１２にツー
ルホルダーが長庸さ扛てぃないものとすると、ロボット
そのものは前述し之Ｘ、Ｙ方向の動きにエリ、スピンド
ル１２の細心と、こｎがら装着しようとするツールスタ
ンド１６上のいずｎ、かのツールホルダー１８の細心と
ｔ一致さセル。同時に、第７図に示すようにこｎから装
着しようとするツールホルダー１８のキー２８に対して
、スビンドル１２側のキー溝３１の位相が９０度ずｎる
ようにスピンドル１２の回転角位置金側り出す。

そして、第９図人）から明らかなようにクイル１３ニ前
進送りを与えることにより、ツールホルダー１８のテー
バ部２４がスピンドル１２に挿入さｎる。

硯いて、クイル１３のｉｌ進にエリ第９図ＩＢ）に示す
工うにスピンドル１２の先端面１２ａがキー２Ｂに当接
すると、カラ−２９乍体を押し出す。この時、第９図（
Ｃ）からも明らかなようにプルスタッド２５のｌ１ｌＢ
２６とスチールボールとの位相がずｎているｔめ、ツー
ルホルダー１８のテーバ部２４はスピンドル１２に対し
て挿入眼位ｌｔまで挿入さｎる。尚、第９図１ｃ’ｌｖ
′ｉ、同図［ＢＩのＣ−Ｃ矢視の図である。

第９図１ｐｌの状、ｔからスピンドル１２に−９０ｆ回
転させると、第９図（Ｄ）に示すようにキー２８とキー
溝３１とが台数し、カラー２９がスプリング３０にて付
勢さｎている皮めにキー２８とキー溝３１とが係合する
。同時に第９１）＋Ｅｌから明らかな：うに、プルスタ
ッド２５の溝２６とスチールボール２７とが曾致し、ツ
ールホルダー１８がスピンドル１２にクランプさｎてそ
の抜は止めが施さｎる。

尚、第９図（Ｆ−）は第９図１ｐｌのＥ−Ｅ緑矢視の状
態である。

以上のような動作完了後、ロボット自体の動きＶＣより
ツールホルダー１８′ｔ−第７図のＡ１同に移動させる
と、スピンドル１２に装着さｎたツールホルダー１８は
ツールスタンド１６から外ｎ１刀ロ工可能な状態となる
。

仄に、−！ｉ装層し几ツールホルダー１８ｉ取り外す場
合には仄のように操作する。

すなわち、第１図〜第３図はスピンドル１２にツールホ
ルダー１８が装着さｎている状１ゆについて示している
から、ロボットそのものの動きにより、ツールスタンド
１６の空いている収容＄１７に対してスピンドル１２に
装着さｎているツールホルダー１８の細心全一致させる
。同時に、ツールホルダー１８の切欠溝３２とツールス
タンド１６側の収容＠１７とが一致するようにスピンド
ル１２の回転角位１．ｔを罪１り出す。そして、ロボッ
トそのものの動きによりツールホルダー１８を第５図の
Ｂ方向に移動させる。こｎにより、スピンドル１２に装
置さｎているツールホルダー１８の切欠＃Ｉ＃３２が収
容溝１７に係合し、同時にツールホルダ−１８自体はレ
バー３７によＯ保持さｎる。

研いて第１０図（Ａｌに示すように、カラー２９がロッ
クナラ１−２１に当接するまでクイル１３を後退させる
と、キー２８とキー溝３１との係合が外ｎ１　ツールホ
ルダー１８とスピンドル１２との相対回転が可能となる
。そして、第１０１囚の状態からスピンドルｌ　２全９
０ｖ回転させると、第１０図ＩＢＩに示すようにプルス
タッド２５のｐ＃２６とスチールボール２７との係合が
外ｎ％第１Ｏ図（Ｃ１の二うにカラー２９がスプリング
で戻る。最後にクイル１３全ｊｌ退させることでツール
ホルダー１８がスピンドル１２から抜き取らｎる′。

第１）図おＬひ鷹１２図は本発明の他の実施例を示す図
で、ロボットそのものにβ方向の旋回・細を付加する一
万、ツールスタンド１６もシリンダ４０によりＥ万１司
にシフトさせるようにし九ものである。

しｔがって、ツーリングチェンジに際しては第１３図お
よび用１４図に示すＬうにアクチェエータ４１に工０旋
回ベース４２ごとβ方向に旋回させｔ上、ツールスタン
ド１６’ｉＥ方同にシフトさせて、ツールスタンド１６
とスピンドル１２との位皇？合わせることになる。

発明の効果 本発明に二ｎば、切削加工ロボットそのものの自律的な
動きにより自動的に工具父換七行なうものであり、従来
のツールマガジンやチェンジアームといつ九人がかりな
設備が不要となるほか、スピンドルの構造や制御そのも
のも簡素化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に用いらｎる切削加工ロボットの説
明図、第２図は第１図の左側面図、第３図は渠２図の平
面図、第４図は第１図の作動説明図％第５図はツールス
タンドの要部拡大図、第６図は第５図の左側面図、第７
図はツールホルダーの斜視図、第８図はツールホルダー
の半断面図、第９図！Ａｌ　、　ｆＥｌ　、　ｆｃｌ　
、　（Ｄｌ　、　ｆＥｌおよび第１０図囚、旧）Ｓｆｃ
ｌは本発明の一実施例全示す説明図、第１）図は他の切
削別エロボットの説明図、＄１２図は第１）図の平面図
、第１３図および第１４図は第１）図および第１２図の
作動説明囚％第１５図は従来のツールホルダーの説明図
である。 １０°・・ドリリングユニット、１２・・・スピンドル
、１３・・・クイル、１６・・・ツールスタンド、１８
・・・ツールホルダー。 ０（Ｎ■の

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の切削工具を保持し、かつスピンドルとの間
   の相対回転と軸方向の相対移動とが着脱時の条件とされ
   るクイックチェンジ方式の複数のツールホルダーをツー
   ルスタンドに配置し、ツールスタンドに対するスピンド
   ルの位置、スピンドルの回転およびスピンドルの前進後
   退動作をそれぞれサーボ制御し、切削加工ロボットの自
   律的な動きによりツールホルダーの着脱を行なうことを
   特徴とする切削加工ロボットの工具交換方法。