知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6058416
(24)【登録日】2016年12月16日
(45)【発行日】2017年1月11日
(54)【発明の名称】焼嵌めホルダ用自動工具交換システム
(51)【国際特許分類】
B23Q 3/157 20060101AFI20161226BHJP
B23Q 3/155 20060101ALI20161226BHJP
B23P 11/02 20060101ALI20161226BHJP
【ＦＩ】
B23Q3/157 R
B23Q3/155 F
B23Q3/157 E
B23Q3/155 G
B23P11/02 A
【請求項の数】6
【全頁数】18
(21)【出願番号】特願2013-22573(P2013-22573)
(22)【出願日】2013年2月7日
(65)【公開番号】特開2014-151390(P2014-151390A)
(43)【公開日】2014年8月25日
【審査請求日】2015年10月15日
(73)【特許権者】
【識別番号】000003458
【氏名又は名称】東芝機械株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100117787
【弁理士】
【氏名又は名称】勝沼 宏仁
(74)【代理人】
【識別番号】100091982
【弁理士】
【氏名又は名称】永井 浩之
(74)【代理人】
【識別番号】100107537
【弁理士】
【氏名又は名称】磯貝 克臣
(72)【発明者】
【氏名】内 村 浩
【審査官】
青山 純
(56)【参考文献】
【文献】
特開平０３−２０８５０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開昭５６−１３４１４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０００−３４３３０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００３−２２５８４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００４−２３７４０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００７−０７５９２４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｂ２３Ｑ ３／１５５ − ３／１５７
Ｂ２３Ｂ ３１／１１７
Ｂ２３Ｐ １１／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
シャンク端面が所定の高さ位置に位置決めされた状態で工具がセットされる工具ポッドと、
前記工具ポッドと主軸に固定された焼嵌めホルダとの間で工具を搬送する工具搬送装置と、
前記焼嵌めホルダを加熱して当該焼嵌めホルダを開放する加熱装置と、
前記焼嵌めホルダを冷却して当該焼嵌めホルダを閉塞する冷却装置と、
を備え、
前記工具搬送装置は、
前記工具ポッドにセットされた工具を把持する補助ハンドを有し、前記工具を予め定められた高さ位置で前記補助ハンドにより把持可能であり、把持した工具を昇降移動可能且つ上下反転可能な第１工具搬送部と、
前記工具を反転させた後の前記第１工具搬送部が所定高さに制御された時に、反転された工具を常に同じ高さ位置で前記第１工具搬送部から受取可能であり、受け取った工具を主軸に固定された焼嵌めホルダまで搬送可能な第２工具搬送部と、
を有する
ことを特徴とする焼嵌めホルダ用自動工具交換システム。
前記工具ポッドと主軸に固定された焼嵌めホルダとの間で工具を搬送する工具搬送装置と、
前記焼嵌めホルダを加熱して当該焼嵌めホルダを開放する加熱装置と、
前記焼嵌めホルダを冷却して当該焼嵌めホルダを閉塞する冷却装置と、
を備え、
前記工具搬送装置は、
前記工具ポッドにセットされた工具を把持する補助ハンドを有し、前記工具を予め定められた高さ位置で前記補助ハンドにより把持可能であり、把持した工具を昇降移動可能且つ上下反転可能な第１工具搬送部と、
前記工具を反転させた後の前記第１工具搬送部が所定高さに制御された時に、反転された工具を常に同じ高さ位置で前記第１工具搬送部から受取可能であり、受け取った工具を主軸に固定された焼嵌めホルダまで搬送可能な第２工具搬送部と、
を有する
ことを特徴とする焼嵌めホルダ用自動工具交換システム。
【請求項2】
前記第２工具搬送部は、
鉛直な回転軸回りに回転出力部を回転駆動する回転駆動機構と、
前記回転出力部に結合されたハンド支持部と、
前記ハンド支持部において前記回転軸からそれぞれ径方向に等距離の位置に支持された開閉自在の第１ハンド及び開閉自在の第２ハンドと、
を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の焼嵌めホルダ用自動工具交換システム。
鉛直な回転軸回りに回転出力部を回転駆動する回転駆動機構と、
前記回転出力部に結合されたハンド支持部と、
前記ハンド支持部において前記回転軸からそれぞれ径方向に等距離の位置に支持された開閉自在の第１ハンド及び開閉自在の第２ハンドと、
を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の焼嵌めホルダ用自動工具交換システム。
【請求項3】
前記第１ハンドと前記第２ハンドとは、それぞれ前記ハンド支持部に微小領域内を可動な状態で支持されており、
前記第２工具搬送部は、前記第１ハンド及び前記第２ハンドを前記ハンド支持部に対して不動に固定するためのハンド固定部を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の焼嵌めホルダ用自動工具交換システム。
前記第２工具搬送部は、前記第１ハンド及び前記第２ハンドを前記ハンド支持部に対して不動に固定するためのハンド固定部を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の焼嵌めホルダ用自動工具交換システム。
【請求項4】
前記工具搬送装置は、第２回転駆動機構によって鉛直な第２回転軸回りに旋回されるアーム部材を有し、
前記第２工具搬送部は、前記アーム部材に固定されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の焼嵌めホルダ用自動工具交換システム。
前記第２工具搬送部は、前記アーム部材に固定されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の焼嵌めホルダ用自動工具交換システム。
【請求項5】
前記工具ポッドは、シャンク端面が底面に当接された状態で工具がセットされるようになっている
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の焼嵌めホルダ用自動工具交換システム。
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の焼嵌めホルダ用自動工具交換システム。
【請求項6】
前記工具搬送装置は、前記第２工具搬送部に保持された状態の工具がセットされる清掃ポッドを更に有し、
前記清掃ポッドには、セットされた工具のシャンク端面に向けてエアを供給するエア供給部が設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の焼嵌めホルダ用自動工具交換システム。
前記清掃ポッドには、セットされた工具のシャンク端面に向けてエアを供給するエア供給部が設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の焼嵌めホルダ用自動工具交換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、焼嵌めホルダ用自動工具交換システムに関する。
【背景技術】
【0002】
精密加工機においては、加工に使用される工具が工具ホルダを介して主軸に取り付けられている。工具ホルダにはコレット方式や焼嵌め方式など様々なタイプがあるが、現在最も高精度且つ小型の工具ホルダとしては焼嵌め方式が使用されている。焼嵌め方式では、工具の交換時に工具ホルダ（焼嵌めホルダ）を加熱及び冷却する必要がある。
【0003】
特許文献１では、主軸から焼嵌めホルダごと工具を取出し、機外で焼嵌めホルダを加熱して焼嵌めホルダから工具のみを取外し、当該焼嵌めホルダに新たな工具をセットした後、機外で焼嵌めホルダを冷却して新たな工具を焼嵌めホルダ内に固定し、主軸に対して焼嵌めホルダごと新たな工具をセットする方法が記載されている。
【0004】
しかしながら、この方法では、主軸に対する焼嵌めホルダの着脱機構を予め設けておく必要があり、その分だけ主軸が大型化してしまう。精密加工機においては主軸を超高速で回転させる必要があるところ、主軸が大型化すると回転振動などの影響が大きくなるため、その様な主軸を超高速で回転させることは困難である。
【0005】
この問題を解決するために、主軸に対して着脱不能の焼嵌めホルダを手動で加熱及び冷却して工具を交換する方法も知られている。しかしながら、この方法では、工具交換時に機械を停止する必要があり、工具交換時間が長くかかる。また、工具交換時間が長くかかると、工具交換後に周囲の温度環境が変化している場合があり、当該変化を補償する調整を行わなければ加工精度に悪影響が生じてしまう。
【0006】
特許文献２では、主軸に対して着脱不能の焼嵌めホルダに対して工具を自動で交換する方法が記載されている。この方法では、刃先が下方に向けられた状態で工具が工具ポッドにセットされた後に、特殊な測定器具を用いて、工具の突き出し量（すなわちシャンク端面の突出高さ位置）が測定される。そして、工具ポッドにセットされた工具は、前記特殊な測定器具による測定結果に基づいて、工具搬送装置によって把持されて上昇され、予め決定された所定高さに高精度に位置決めされる。この状態で工具は焼嵌めホルダ内に適切に受け渡されることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２００５−１１８８８８号公報
【特許文献2】特開２００７−７５９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、本件発明者の知見によれば、特許文献２に記載された方法では、工具の受け渡しを適切に実施するための工具の高さ制御のために特殊な測定器具を用いて工具の突き出し量を測定する必要があるため、当該突き出し量の測定時間の分だけ工具交換時間が延びてしまう。
【0009】
本発明は、以上の知見に基づいて創案されたものである。本発明の目的は、特殊な測定器具を用いて工具の突き出し量を測定することなく、主軸に対して着脱不能の焼嵌めホルダに対して工具を短時間で位置決めできる焼嵌めホルダ用自動工具交換システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は、シャンク端面が所定の高さ位置に位置決めされた状態で工具がセットされる工具ポッドと、 前記工具ポッドと主軸に固定された焼嵌めホルダとの間で工具を搬送する工具搬送装置と、前記焼嵌めホルダを加熱して当該焼嵌めホルダを開放する加熱装置と、前記焼嵌めホルダを冷却して当該焼嵌めホルダを閉塞する冷却装置と、を備え、前記工具搬送装置は、前記工具ポッドにセットされた工具を把持する補助ハンドを有し、前記工具を予め定められた高さ位置で前記補助ハンドにより把持可能であり、把持した工具を昇降移動可能且つ上下反転可能な第１工具搬送部と、前記工具を反転させた後の前記第１工具搬送部が所定高さに制御された時に、反転された工具を常に同じ高さ位置で前記第１工具搬送部から受取可能であり、受け取った工具を主軸に固定された焼嵌めホルダまで搬送可能な第２工具搬送部と、を有する ことを特徴とする焼嵌めホルダ用自動工具交換システムである。
【0011】
本発明によれば、シャンク端面が所定の位置に位置決めされた状態で工具が工具ポッドにセットされているため、工具ポッドにセットされた工具を例えば常に同じ高さ位置で第１工具搬送部が把持するとすれば、当該工具と第１工具搬送部との間の高さに関する位置関係は、常に一定となる。次いで、把持された工具が第１工具搬送部によって上昇されて上下反転されることにより、前記位置関係と第１工具搬送部自身の高さとに基づいて、上下反転後の工具のシャンク端面の高さを制御することができる。工具を上下反転させた後の第１工具搬送部が所定高さに制御された時に、反転された工具を例えば常に同じ高さ位置で第２工具搬送部が受取るとすれば、当該工具と第２工具搬送部との高さに関する位置関係は、常に一定になる。次いで、第２工具搬送部によって受取られた工具が主軸に固定された焼嵌めホルダまで搬送されることにより、特殊な測定器具を用いて工具の突き出し量を測定せずとも、焼嵌めホルダ内に工具が短時間で位置決めされ得る。
【0012】
好ましくは、前記第２工具搬送部は、鉛直な回転軸回りに回転出力部を回転駆動する回転駆動機構と、前記回転出力部に結合されたハンド支持部と、前記ハンド支持部において前記回転軸からそれぞれ径方向に等距離の位置に支持された開閉自在の第１ハンド及び開閉自在の第２ハンドと、を有する。このような態様によれば、例えば、第１ハンド及び第２ハンドが回転軸回りに１８０°だけ互いに離間した位置に配置されている場合に、ハンド支持部が回転軸回りに１８０°だけ回転されることにより、回転前の第１ハンドの位置に第２ハンドが配置され得る。これにより、例えば、予め次の工具を第２ハンドに把持させておけば、第１ハンドに把持された工具が焼嵌めホルダ内から取り出された後において、当該取り出された工具を第１工具搬送部に受け渡す前に、ハンド支持部を１８０°だけ回転させて、回転前の第１ハンドの位置に第２ハンドを配置させることにより、第２ハンドに把持させておいた次の工具を焼嵌めホルダまで搬送することができる。これにより、工具の交換時間が更に短縮される。
【0013】
更に好ましくは、前記第１ハンドと前記第２ハンドとは、それぞれ前記ハンド支持部に微小領域内を可動な状態で支持されており、前記第２工具搬送部は、前記第１ハンド及び前記第２ハンドを前記ハンド支持部に対して不動に固定するためのハンド固定部を有する。このような態様によれば、例えば、焼嵌めホルダに保持された工具または工具ポッドにセットされた工具が第１ハンド（または第２ハンド）によって把持される際に、第１ハンド（または第２ハンド）を微小領域内で可動な状態としておけば、例えば水平面内での位置決め誤差が微小に生じていた場合等において、当該工具及び第１ハンド（または第２ハンド）間の芯ずれに起因する高い応力の発生を抑制することができる一方、第１ハンド（または第２ハンド）が工具を把持した後においては、第１ハンド（または第２ハンド）をハンド支持部に対して不動とすることにより、その後の動作を円滑に実施することができる。
【0014】
また、好ましくは、前記工具搬送装置は、第２回転駆動機構によって鉛直な第２回転軸回りに旋回されるアーム部材を有し、前記第２工具搬送部は、前記アーム部材に固定されている。このような態様によれば、アーム部材が第２回転軸回りに旋回されることにより、主軸に固定された焼嵌めホルダに対して第２工具搬送部を水平面内で適切に位置決めすることができる。
【0015】
具体的には、例えば、前記工具ポッドは、シャンク端面が底面に当接された状態で工具がセットされるようになっている。
【0016】
また、好ましくは、前記工具搬送装置は、前記第２工具搬送部に保持された状態の工具がセットされる清掃ポッドを更に有し、前記清掃ポッドには、セットされた工具のシャンク端面に向けてエアを供給するエア供給部が設けられている。このような態様によれば、例えば、第２工具搬送部に保持された工具が清掃ポッド内にセットされる際にエア供給部から清掃ポッド内にエアが供給されていれば、供給されたエアによってセットされる工具のシャンクが清掃され得る。例えば、工具交換の直前にシャンクの清掃を行うことにより、工具交換時におけるゴミの影響を低減することができる。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、シャンク端面が所定の位置に位置決めされた状態で工具が工具ポッドにセットされているため、工具ポッドにセットされた工具を例えば常に同じ高さ位置で第１工具搬送部が把持するとすれば、当該工具と第１工具搬送部との間の高さに関する位置関係は、常に一定となる。次いで、把持された工具が第１工具搬送部によって上昇されて上下反転されることにより、前記位置関係と第１工具搬送部自身の高さとに基づいて、上下反転後の工具のシャンク端面の高さを制御することができる。工具を上下反転させた後の第１工具搬送部が所定高さに制御された時に、反転された工具を例えば常に同じ高さ位置で第２工具搬送部が受取るとすれば、当該工具と第２工具搬送部との高さに関する位置関係は、常に一定になる。次いで、第２工具搬送部によって受取られた工具が主軸に固定された焼嵌めホルダまで搬送されることにより、特殊な測定器具を用いて工具の突き出し量を測定せずとも、焼嵌めホルダ内に工具が短時間で位置決めされ得る。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下に、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【0021】
図１に示すように、本実施の形態による焼嵌めホルダ用自動工具交換システム１０は、シャンク端面が所定の位置に位置決めされた状態で工具１５がセットされる工具ポッド１１と、工具ポッド１１と主軸１７に固定された焼嵌めホルダ１６との間で工具１５を搬送する工具搬送装置１２と、焼嵌めホルダ１６を加熱して当該焼嵌めホルダ１６を開放する加熱装置１３と、焼嵌めホルダ１６を冷却して当該焼嵌めホルダ１６を閉塞する冷却装置１４と、を備えている。但し、図１では、工具ポッド１１と焼嵌めホルダ１６とが整列された状態で図示されているが、工具ポッド１１と焼嵌めホルダ１６とは通常は平面視で異なる位置に配置されている。
【0022】
工具搬送装置１２は、工具ポッド１１にセットされた工具１５を把持可能で、把持した工具１５を昇降移動可能且つ上下反転可能な第１工具搬送部２０と、工具１５を反転させた後の第１工具搬送部２０が所定高さに制御された時に、反転された工具１５を第１工具搬送部２０から受取可能で、受け取った工具１５を主軸１７に固定された焼嵌めホルダ１６まで搬送可能な第２工具搬送部３０と、を有している。
【0023】
具体的には、第１工具搬送部２０は、開閉自在の補助ハンド２１と、補助ハンド２１を上下反転させる不図示の補助ハンド上下反転機構と、補助ハンド２１を昇降移動させる不図示の補助ハンド昇降移動機構と、を有している。
【0024】
補助ハンド２１は、例えば、それ自体は公知の平行開閉形エアチャックであり、互いに対向して配置されて互いに対して空圧によって相対移動可能な一対の補助可動部材２３を有している。当該一対の補助可動部材２３が互いに近接される際、当該一対の補助可動部材２３間に位置決めされた工具１５が当該一対の補助可動部材２３に挟まれて把持されるようになっている。一方、当該一対の補助可動部材２３が互いに離間される際、当該一対の補助可動部材２３間に把持されていた工具１５が開放されるようになっている。
【0025】
不図示の補助ハンド上下反転機構は、具体的には、水平な補助回転軸２２回りに回転出力部を回転駆動するエアアクチュエータであり、補助ハンド２１は当該回転出力部に結合されている。回転出力部が補助回転軸２２回りに１８０°回転駆動されることにより、補助ハンド２１は補助回転軸２２に関して軸対称に上下反転されるようになっている。補助ハンド２１の回転位置はストッパによって制限されるようになっている。
【0026】
不図示の補助ハンド昇降移動機構は、具体的には、鉛直方向に直線出力部を直線駆動するエアシリンダであり、前述の上下反転機構は当該直線出力部に結合されている。直線出力部が鉛直方向に直線駆動されることにより、補助ハンド２１は上下反転機構と共に昇降移動されるようになっている。補助ハンド２１の高さ位置は、当該エアシリンダに取付けられたストッパによって予め定められた高さ位置に制御されるようになっている。
【0027】
図１及び図２に示すように、本実施の形態では、第２工具搬送部３０は、鉛直な回転軸３２回りに回転出力部３３を回転駆動する回転駆動機構３１と、回転出力部３３に結合されたハンド支持部３４と、ハンド支持部３４において回転軸３２からそれぞれ径方向に等距離の位置に支持された開閉自在の第１ハンド３５ａ及び開閉自在の第２ハンド３５ｂと、を有している。
【0028】
第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂは、例えば、それ自体は公知の平行開閉形エアチャックであり、特に図２に示すように、第１ハンド３５ａは、互いに対向して配置されて互いに対して空圧によって相対移動可能な一対の第１可動部材３６ａを有しており、第２ハンド３５ｂは、互いに対向して配置されて互いに対して空圧によって相対移動可能な一対の第２可動部材３６ｂを有している。一対の第１可動部材３６ａ及び一対の第２可動部材３６ｂの構成は、前述の一対の補助可動部材２３の構成と略同様であり、詳細な説明は省略する。
【0029】
本実施の形態では、第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂは、ハンド支持部３４において回転軸３２回りに１８０°だけ互いに離間した位置に配置され、それぞれ径方向外向きに向けられている。すなわち、第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂは、回転軸３２に関して互いに軸対称な位置及び姿勢でハンド支持部３４に支持されている。そして、当該ハンド支持部３４は、回転駆動機構３１の回転出力部３３に結合されている。
【0030】
回転駆動機構３１は、具体的にはエアアクチュエータ等である。回転駆動機構３１の回転出力部３３が回転軸３２回りに１８０°回転駆動されることにより、回転前の第１ハンド３５ａの位置に第２ハンド３５ｂが配置されると共に、回転前の第２ハンド３５ｂの位置に第１ハンド３５ａが配置されるようになっている。すなわち、ハンド支持部３４に支持された第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂは回転軸３２に関して軸対称に左右反転されるようになっている。
【0031】
図１に戻って、本実施の形態では、第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂは、ハンド支持部３４に微小領域内を可動な状態で支持されている。具体的には、例えば、ハンド支持部３４に設けられた穴部内に、第１ハンド３５ａ（または第２ハンド３５ｂ）のハンド支持部３４に対する接続固定部としての突状部が隙間を伴って（可動な状態で）挿入されている。この場合、第１ハンド３５ａ（または第２ハンド３５ｂ）は、ハンド支持部３４の穴部の内周と第１ハンド３５ａ（または第２ハンド３５ｂ）の突状部の外周との間の隙間に対応する微小領域内を可動な状態で支持されている。具体的には、例えば、第１ハンド３５ａ（または第２ハンド３５ｂ）は、水平面内で±０．１ｍｍの微小領域内を可動な状態でハンド支持部３４に支持されている。
【0032】
そして、第２工具搬送部３０は、第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂをハンド支持部３４に対して不動に固定するためのハンド固定部３７を有している。
【0033】
具体的には、第１ハンド３５ａには、位置決め用の不図示の第１テーパ穴が設けられており、第２ハンド３５ｂには、位置決め用の不図示の第２テーパ穴が設けられており、ハンド固定部３７は、第１テーパ穴に挿脱可能な不図示の第１テーパ軸と、第２テーパ穴に挿脱可能な不図示の第２テーパ軸と、第１テーパ軸及び第２テーパ軸を鉛直方向に直線駆動させる不図示のテーパ軸昇降移動機構と、を有している。
【0034】
テーパ軸昇降移動機構は、例えばエアシリンダである。テーパ軸昇降移動機構によって第１テーパ軸及び第２テーパ軸が鉛直下方に直線駆動される場合、第１テーパ軸と第１ハンド３５ａとの間に介設された不図示のバネ部材が収縮されると共に、第１テーパ軸の上端部が第１テーパ穴の内周面から微小距離だけ離間され、結果的に、第１ハンド３５ａはハンド支持部３４に対して微小領域内を可動な状態にされる。また、第２テーパ軸と第２ハンド３５ｂとの間に介設された不図示のバネ部材が収縮されると共に、第２テーパ軸の上端部が第２テーパ穴の内周面から微小距離だけ離間され、結果的に、第２ハンド３５ｂはハンド支持部３４に対して微小領域内を可動な状態にされる。
【0035】
一方、テーパ軸昇降移動機構による鉛直下方の直線駆動が解消される場合、第１テーパ軸及び第２テーパ軸は不図示のバネ部材の弾性力によって鉛直上方に引っ張られ、第１テーパ軸の上端部は第１テーパ穴の内周面の少なくとも一部に当接した後、当該内周面に沿って相対的に案内されて、当該第１テーパ穴に嵌め合わされ、結果的に、第１ハンド３５ａは第１テーパ軸によって高精度に位置決めされるようになっている。また、第２テーパ軸の上端部は第２テーパ穴の内周面の少なくとも一部に当接した後、当該内周面に沿って相対的に案内されて、当該第２テーパ穴に嵌め合わされ、結果的に、第２ハンド３５ｂは第２テーパ軸によって高精度に位置決めされるようになっている。
【0036】
また、図１及び図２に示すように、本実施の形態の工具搬送装置１２は、第２回転駆動機構４１によって鉛直な第２回転軸４２回りに旋回されるアーム部材４３を有しており、第２工具搬送部３０は、当該アーム部材４３に固定されている。
【0037】
第２回転駆動機構４１は、具体的にはエアシリンダとリンク機構とを有しており、エアシリンダの直線駆動に応じてリンク機構が動作することにより、リンク機構に接続されたアーム部材４３が第２回転軸４２回りに旋回されるようになっている。第２回転駆動機構４１によって第２回転軸４２回りにアーム部材４３が旋回される際に、当該アーム部材４３に固定された第２工具搬送部３０も第２回転軸４２回りに旋回されるようになっている。このような第２回転駆動機構４１は、工具ポッド１１と焼嵌めホルダ１６とが平面視で異なる位置に配置されている場合に有効である。
【0038】
本実施の形態では、第２工具搬送部３０は、昇降機構３８を有している。昇降機構３８は、具体的にはエアシリンダであり、アーム部材４３上に鉛直に設けられている。昇降機構３８には仲介部材３９を介して前述の回転駆動機構３１が結合されている。昇降機構３８によって回転駆動機構３１がアーム部材４３に対して昇降移動されることにより、第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂもアーム部材４３に対して昇降移動されるようになっている。本実施の形態では、昇降機構３８は、第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂを、エアシリンダのストロークの最低位置に対応する第１高さ位置と、エアシリンダのストロークの最高位置に対応する第２高さ位置と、の間で往復移動させるようになっている。
【0039】
図１に示すように、本実施の形態では、アーム部材４３には、第２工具搬送部３０に保持された工具１５のシャンクを清掃する清掃ポッド４５が取付けられている。
【0040】
清掃ポッド４５は筒状を有しており、第１ハンド３５ａまたは第２ハンド３５ｂの上方に配置されている。第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂが昇降機構３８によって第２高さ位置まで上昇される際に、第１ハンド３５ａまたは第２ハンド３５ｂに保持された工具１５のシャンクが当該清掃ポッド４５内に挿入され、当該工具１５のシャンク端面が当該清掃ポッド４５の内部に位置決めされるようになっている。
【0041】
本実施の形態では、清掃ポッド４５の上端部には、セットされた工具１５のシャンク端面に向けてエアを供給するエア供給部４６が接続されている。清掃ポッド４５内に工具１５がセットされる際にエア供給部４６から清掃ポッド４５内にエアが供給されていれば、供給されたエアが清掃ポッド４５の内周面とセットされる工具１５のシャンク外面との間の隙間を流れて外部に流出されるようになっている。当該隙間によってエアの流速が上昇されるため、セットされる工具１５のシャンクの外面が効果的に清掃されるようになっている。
【0042】
図１に示すように、本実施の形態では、加熱装置１３と冷却装置１４とはアーム部材４３に固定されており、第２工具搬送部３０と一緒に第２回転軸４２回りに旋回されるようになっている。
【0043】
加熱装置１３は、それ自体は公知の焼嵌めホルダ用加熱装置であり、焼き嵌めホルダ１６の周囲を覆うことで当該焼嵌めホルダ１６を加熱するようになっている。
【0044】
冷却装置１４も、それ自体は公知の焼嵌めホルダ用冷却装置であり、焼き嵌めホルダ１６の周囲に冷却エアを吹き付けることで当該焼嵌めホルダ１６を冷却するようになっている。なお、加熱装置１３と冷却装置１４とは、別個独立の装置として搭載されてもよいし、両装置１３、１４の機能を合わせ持つ単一の装置として搭載されてもよい。
【0045】
また、本実施の形態では、工具ポッド１１は、鉛直な回転軸回りを回転する不図示のポッド回転テーブルの周方向に複数個が設けられている。ポッド回転テーブルは、所望の工具ポッド１１が第１工具搬送部２０に対して工具１５を受け渡しできるように、当該工具ポッド１１の位置を位置決めできるようになっている。
【0046】
図１に示すように、本実施の形態の工具ポッド１１は筒状を有しており、工具ポッド１１内の所定の高さに底部が設けられている。刃先を上向きに向けられた状態で工具１５が工具ポッド１１内に挿入される際に、挿入された工具１５のシャンク端面が前記底部に当接され、これにより、挿入された工具１５のシャンク端面が所定の位置に容易に位置決めされるようになっている。
【0047】
次に、以上のような本実施の形態の作用について、図３乃至図１８を参照し、焼嵌めホルダ１６内に固定された第１工具１５１を、第２工具ポッド１１２にセットされた第２工具１５２と交換する方法を、一例として説明する。
【0048】
図３に示すように、まず、シャンク端面が所定の位置に位置決めされた状態で第２工具１５２がセットされた第２工具ポッド１１２が、第１工具搬送部２０に対して工具を受け渡しできるように、不図示のポッド回転テーブルによって水平面内で適切に位置決めされる。
【0049】
次に、図４に示すように、第１工具搬送部２０の補助ハンド２１が開放された状態で下降され、ストッパによって予め定められた高さ位置に位置決めされる。この時、第２工具ポッド１１２にセットされた第２工具１５２のシャンクの少なくとも一部が、開放された補助ハンド２１の間（把持領域）に挿入される。続いて、補助ハンド２１が閉塞され、補助ハンド２１の間に挿入された第２工具１５２は、補助ハンド２１によって把持される。
【0050】
本実施の形態では、シャンク端面が所定の位置に位置決めされた状態で第２工具ポッド１１２にセットされた第２工具１５２が、予め定められた高さ位置で第１工具搬送部２０の補助ハンド２１によって把持されるため、当該工具１５２と補助ハンド２１との間の高さに関する位置関係（ΔＬ）が特殊な測定器具を用いなくても求められる。
【0051】
次に、図５に示すように、補助ハンド２１が第２工具１５２を把持した状態で上昇され、第２工具ポッド１１２内から第２工具１５２が取り出された後、ストッパによって補助ハンド２１が予め定められた高さ位置に位置決めされる。続いて、図６に示すように、補助ハンド２１が水平な補助回転軸２２回りに１８０°旋回され、すなわち補助ハンド２１の位置及び姿勢が補助回転軸２２に関して軸対称に上下反転される。これにより、補助ハンド２１に把持された第２工具１５２の位置及び姿勢も補助回転軸２２に関して軸対称に上下反転される。
【0052】
本実施の形態では、第２工具１５２と補助ハンド２１との間の高さに関する位置関係（ΔＬ）と、当該補助ハンド２１自身の高さと、に基づいて、上下反転後の第２工具１５２のシャンク端面の高さが制御される。
【0053】
続いて、図７に示すように、ハンド固定部３７によって第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂがハンド支持部３４に対して不動な状態にされると共に、第２ハンド３５ｂが開放された状態で、昇降機構３８によって第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂが下降され、エアシリンダのストロークの最低位置に対応する第１高さ位置に移動される。この時、第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂがハンド支持部３４に対して不動な状態にされているため、第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂの下降に伴って第１ハンド３５ａ（または第２ハンド３５ｂ）に振動が生じたり、第１ハンド３５ａ（または第２ハンド３５ｂ）とハンド支持部３４とが互いに擦れて騒音が生じたりすることが抑制される。
【0054】
第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂが第１高さ位置に移動されることにより、補助ハンド２１に把持された第２工具１５２のシャンクの少なくとも一部が、開放された第２ハンド３５ｂの間に挿入される。
【0055】
次に、ハンド固定部３７によって第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂがハンド支持部３４に対して微小領域内を可動な状態にされる。そして、第２ハンド３５ｂが閉塞され、第２ハンド３５ｂの間に挿入された第２工具１５２のシャンクが第２ハンド３５ｂに把持される。この時、第２ハンド３５ｂが微小領域内を可動な状態とされているため、例えば水平面内での位置決め誤差が微小に生じていた場合等においても、補助ハンド２１に把持された第２工具１５２と第２ハンド３５ｂとの間の芯ずれに起因する高い応力の発生が抑制される。
【0056】
本実施の形態では、第２工具１５２を上下反転させた後の第１工具搬送部２０が所定高さに制御された時に、反転された第２工具１５２を常に同じ高さ位置（第１高さ位置）で第２工具搬送部３０が受取るため、当該工具１５２と第２工具搬送部３０との高さに関する位置関係（ΔＬ２）は、常に一定になる。
【0057】
図８に示すように、第２ハンド３５ｂに第２工具１５２が把持された後、当該第２工具１５２は補助ハンド２１から開放される。続いて、補助ハンド２１は下方に退避される。
【0058】
次に、図９に示すように、ハンド固定部３７によって第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂがハンド支持部３４に対して不動な状態にされる。そして、第２回転駆動機構４１により第２工具搬送部３０が、アーム部材４３と一緒に第２回転軸４２回りに旋回され、第１ハンド３５ａが焼嵌めホルダ１６から前の工具を取り出すことができるように、水平面内で適切に位置決めされると共に、回転駆動機構３１によってハンド支持部３４が回転軸３２回りに１８０°回転されて、第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂが回転軸３２に関して軸対称に左右反転される。この時、第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂがハンド支持部３４に対して不動な状態にされているため、第２工具搬送部３０の旋回及びハンド支持部３４の回転に伴って第１ハンド３５ａ（または第２ハンド３５ｂ）に振動が生じたり、第１ハンド３５ａ（または第２ハンド３５ｂ）とハンド支持部３４とが互いに擦れて騒音が生じたりすることが抑制される。
【0059】
図１０に示すように、第１ハンド３５ａが開放された状態で、昇降機構３８によって第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂがエアシリンダのストロークの最高位置に対応する第２高さ位置まで移動されると共に、主軸１７が焼嵌めホルダ１６と一緒に下降される。これにより、当該焼嵌めホルダ１６の周囲が加熱装置１３によって覆われると共に、当該焼嵌めホルダ１６に固定された第１工具１５１のシャンクの少なくとも一部が、開放された第１ハンド３５ａの間に挿入される。
【0060】
また、第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂの上昇中に、エア供給部４６から清掃ポッド４５内へのエアの供給が開始され、第２ハンド３５ｂに把持された第２工具１５２のシャンクは、シャンク端面にエアが吹き付けられた状態で、清掃ポッド４５内に挿入される。これにより、第２ハンド３５ｂに把持された第２工具１５２のシャンク部からゴミが効果的に除去される。
【0061】
続いて、ハンド固定部３７によって第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂがハンド支持部３４に対して微小領域内を可動な状態にされる。そして、第１ハンド３５ａが閉塞され、第１ハンド３５ａの間に挿入された第１工具１５１のシャンクが当該第１ハンド３５ａに把持される。この時、第１ハンド３５ａが微小領域内を可動な状態とされているため、例えば水平面内での位置決め誤差が微小に生じていた場合等においても、焼嵌めホルダ１６に固定された第１工具１５１と第１ハンド３５ａとの間の芯ずれに起因する高い応力の発生が抑制される。
【0062】
そして、加熱装置１３によって焼嵌めホルダ１６が加熱されて、第１ハンド３５ａに把持された第１工具１５１が焼嵌めホルダ１６から開放される。
【0063】
次に、図１１に示すように、ハンド固定部３７によって第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂがハンド支持部３４に対して不動な状態にされる。そして、昇降機構３８によって第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂが下降される。これにより、第１ハンド３５ａに把持された第１工具１５１が焼嵌めホルダ１６内から取り出されると共に、第２ハンド３５ｂに把持された第２工具１５２が清掃ポッド４５内から取り出される。その後、清掃ポッド４５内へのエアの供給が停止される。続いて、図１２に示すように、回転駆動機構３１によりハンド支持部３４が回転軸３２回りに１８０°回転され、これにより、第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂの位置及び姿勢が回転軸３２に関して軸対称に左右反転される。第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂの位置及び姿勢が回転軸３２に関して軸対称に左右反転されることにより、第１ハンド３５ａに把持された第１工具１５１及び第２ハンド３５ｂに把持された第２工具１５２の位置及び姿勢も回転軸３２に関して軸対称に左右反転される。
【0064】
続いて、ハンド固定部３７によって第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂがハンド支持部３４に対して微小領域内を可動な状態にされる。
【0065】
次に、図１３に示すように、昇降機構３８によって第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂが、エアシリンダのストロークの最高位置に対応する第２高さ位置まで上昇され、第２ハンド３５ｂに把持された第２工具１５２は、加熱装置１３によって開放された状態の焼嵌めホルダ１６まで搬送される。本実施の形態では、第２工具１５２と第２工具搬送部３０との高さに関する位置関係（ΔＬ２）は常に一定であるため、特殊な測定器具を用いて第２工具１５２の突き出し量を測定せずとも、焼嵌めホルダ１６内に第２工具１５２を短時間で位置決めすることができる。
【0066】
また、第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂの上昇中に、エア供給部４６から清掃ポッド４５内へのエアの供給が開始され、第１ハンド３５ａに把持された第１工具１５１のシャンクは、シャンク端面にエアが吹き付けられた状態で、清掃ポッド４５内に挿入される。これにより、第１ハンド３５ａに把持された第１工具１５１のシャンク部からゴミが効果的に除去される。
【0067】
そして、加熱装置１３による焼嵌めホルダ１６の加熱が停止され、冷却装置１４による焼嵌めホルダ１６の冷却が開始される。冷却装置１４によって焼嵌めホルダ１６が冷却されることにより、焼嵌めホルダ１６が閉塞され、焼嵌めホルダ１６内に位置決めされた第２工具１５２が当該焼嵌めホルダ１６に固定される。この時、第２ハンド３５ｂが微小領域内を可動な状態とされているため、例えば水平面内での位置決め誤差が微小に生じていた場合等においても、焼嵌めホルダ１６に固定された第２工具１５２と第２ハンド３５ｂとの間の芯ずれに起因する高い応力の発生が抑制される。
【0068】
次に、図１４に示すように、第２ハンド３５ｂから第２工具１５２が開放される。そして、主軸１７が焼嵌めホルダ１６と一緒に上昇されると共に、昇降機構３８によって第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂが下方に退避される。この時、第１ハンド３５ａに把持された第１工具１５１が清掃ポッド４５内から取り出される。その後、清掃ポッド４５内へのエアの供給が停止される。
【0069】
次に、図１５に示すように、ハンド固定部３７によって第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂがハンド支持部３４に対して不動な状態にされる。そして、第２回転駆動機構４１により第２工具搬送部３０が、アーム部材４３と一緒に第２回転軸４２回りに旋回され、第１工具搬送部２０に対して工具を受け渡しできるように水平面内で適切に位置決めされると共に、回転駆動機構３１によってハンド支持部３４が回転軸３２回りに１８０°回転されて、第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂが回転軸３２に関して軸対称に左右反転される。この時、第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂがハンド支持部３４に対して不動な状態にされているため、第２工具搬送部３０の旋回及びハンド支持部３４の回転に伴って第１ハンド３５ａ（または第２ハンド３５ｂ）に振動が生じたり、ハンド支持部３４と第１ハンド３５ａ（または第２ハンド３５ｂ）とが擦れて騒音が生じたりすることが抑制される。
【0070】
続いて、図１６に示すように、昇降機構３８によって第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂは、エアシリンダのストロークの最低位置に対応する第１高さ位置まで下降される。
【0071】
次に、ハンド固定部３７によって第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂがハンド支持部３４に対して微小領域内を可動な状態にされる。そして、第１工具搬送部２０の補助ハンド２１が上昇され、第１ハンド３５ａに把持された第１工具１５１のシャンクの少なくとも一部が、補助ハンド２１の間に挿入される。
【0072】
そして、第１工具搬送部２０の補助ハンド２１が閉塞され、補助ハンド２１の間に挿入された第１工具１５１のシャンクが補助ハンド２１に把持される。この時、第１ハンド３５ａが微小領域内を可動な状態とされているため、例えば水平面内での位置決め誤差が微小に生じていた場合等においても、補助ハンド２１に把持された第１工具１５１と第１ハンド３５ａとの間の芯ずれに起因する高い応力の発生が抑制される。
【0073】
続いて、図１７に示すように、第１ハンド３５ａから第１工具１５１が開放される。そして、昇降機構３８によって第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂが上方に退避される。
【0074】
次に、制御装置２４によって補助ハンド２１が水平な補助回転軸２２回りに１８０°旋回され、すなわち補助ハンド２１の位置及び姿勢が補助回転軸２２に関して軸対称に上下反転される。これにより、補助ハンド２１に把持された第１工具１５１の位置及び姿勢も補助回転軸２２に関して軸対称に上下反転される。一方、不図示のポッド回転テーブルが回転されて、第１工具１５１用の第１工具ポッド１１１が水平面内で適切に位置決めされる。
【0075】
そして、図１８に示すように、補助ハンド２１が下降され、補助ハンド２１に把持された第１工具１５１が、適切に位置決めされた第１工具ポッド１１１内にセットされる。その後、補助ハンド２１から第１工具１５１が開放され、続いて、補助ハンド２１が上方に退避される。
【0076】
以上のような本実施の形態によれば、シャンク端面が所定の位置に位置決めされた状態で第２工具１５２が第２工具ポッド１１２にセットされているため、第２工具ポッド１１２にセットされた第２工具１５２を例えば常に同じ高さ位置で第１工具搬送部２０が把持するとすれば、当該第２工具１５２と第１工具搬送部２０との間の高さに関する位置関係（ΔＬ）は、常に一定となる。次いで、把持された第２工具１５２が第１工具搬送部２０によって上昇されて上下反転されることにより、前記位置関係と第１工具搬送部２０自身の高さとに基づいて、上下反転後の第２工具１５２のシャンク端面の高さを制御することができる。第２工具１５２を上下反転させた後の第１工具搬送部２０が所定高さに制御された時に、反転された第２工具１５２を例えば常に同じ高さ位置で第２工具搬送部が受取るとすれば、当該第２工具１５２と第２工具搬送部３０との高さに関する位置関係（ΔＬ２）は、常に一定になる。次いで、第２工具搬送部３０によって受取られた第２工具１５２が主軸１７に固定された焼嵌めホルダ１６まで搬送されることにより、特殊な測定器具を用いて第２工具１５２の突き出し量を測定せずとも、焼嵌めホルダ１６内に第２工具１５２が短時間で位置決めされ得る。
【0077】
また、本実施の形態によれば、第１ハンド３５ａ及び第２ハンド３５ｂが回転軸３２回りに１８０°だけ互いに離間した位置に配置されている場合に、ハンド支持部３４が回転軸３２回りに１８０°だけ回転されることにより、回転前の第２ハンド３５ｂの位置に第１ハンド３５ａが配置され得る。このことを利用して、予め第２工具１５２を第２ハンド３５ｂに把持させておくことにより、第１ハンド３５ａに把持された第１工具１５１が焼嵌めホルダ１６内から取り出された後において、当該取り出された第１工具１５１を第１工具搬送部２０に受け渡す前に、ハンド支持部３４を１８０°だけ回転させて、回転前の第１ハンド３５ａの位置に第２ハンド３５ｂを配置させ、第２ハンド３５ｂに把持させておいた第２工具１５２を焼嵌めホルダ１６まで搬送することができる。これにより、工具１５１、１５２の交換時間が更に短縮される。
【0078】
また、本実施の形態によれば、例えば、焼嵌めホルダ１６に保持された第１工具１５１（または第２工具ポッド１１２にセットされた第２工具１５２）が第１ハンド３５ａ（または第２ハンド３５ｂ）によって把持される際に、第１ハンド３５ａ（または第２ハンド３５ｂ）を微小領域内で可動な状態としておけば、例えば水平面内での位置決め誤差が微小に生じていた場合等において、当該第１工具１５１（または第２工具１５２）及び第１ハンド３５ａ（または第２ハンド３５ｂ）間の芯ずれに起因する高い応力の発生を抑制することができる一方、第１ハンド３５ａ（または第２ハンド３５ｂ）が第１工具１５１（または第２工具１５２）を把持した後においては、第１ハンド３５ａ（または第２ハンド３５ｂ）をハンド支持部３４に対して不動とすることにより、その後の動作を円滑に実施することができる。
【0079】
更に、本実施の形態によれば、アーム部材４３が第２回転軸４２回りに旋回されることにより、第２工具搬送部３０を主軸１７に固定された焼嵌めホルダ１６に対して水平面内で適切に位置決めすることができる。
【0080】
また、本実施の形態によれば、第２工具搬送部３０に保持された第１工具１５１または第２工具１５２が清掃ポッド４５内にセットされる際にエア供給部４６から清掃ポッド４５内にエアが供給されていることにより、供給されたエアによってセットされる第１工具１５１または第２工具１５２のシャンクが清掃され得る。このことを利用して、工具交換の直前に第１工具１５１または第２工具１５２のシャンクを清掃することにより、工具交換時におけるゴミの影響を低減することができる。
【符号の説明】
【0081】
１０ 焼嵌めホルダ用自動工具交換システム１１ 工具ポッド
１１１ 第１工具ポッド
１１２ 第２工具ポッド
１２ 工具搬送装置
１３ 加熱装置
１４ 冷却装置
１５ 工具
１５１ 第１工具
１５２ 第２工具
１６ 焼嵌めホルダ
１７ 主軸
２０ 第１工具搬送部
２１ 補助ハンド
２２ 補助回転軸
２３ 補助可動部材
２４ 制御装置
３０ 第２工具搬送部
３１ 回転駆動機構
３２ 回転軸
３３ 回転出力部
３４ ハンド支持部
３５ａ 第１ハンド
３５ｂ 第２ハンド
３６ａ 第１ハンドの可動部材
３６ｂ 第２ハンドの可動部材
３７ ハンド固定部
３８ 昇降機構
３９ 仲介部材
４１ 第２回転駆動機構
４２ 第２回転軸
４３ アーム部材
４５ 清掃ポッド
４６ エア供給部