特許 7441595 インサート交換装置及びインサート交換方法

(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】

(24)【登録日】2024-02-21

(45)【発行日】2024-03-01

(54)【発明の名称】インサート交換装置及びインサート交換方法

(51)【国際特許分類】

   B23Q 3/155 20060101AFI20240222BHJP

   B25J 15/04 20060101ALI20240222BHJP

【ＦＩ】

B23Q3/155 B

B23Q3/155 G

B25J15/04 A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020056799

(22)【出願日】2020-03-26

(65)【公開番号】P2021154434

(43)【公開日】2021-10-07

【審査請求日】2023-02-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(73)【特許権者】

【識別番号】000162180

【氏名又は名称】共立精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100136504

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 毅彦

(72)【発明者】

【氏名】村居 健司

(72)【発明者】

【氏名】大曲 康輔

(72)【発明者】

【氏名】山田 悠史

(72)【発明者】

【氏名】岡田 全博

(72)【発明者】

【氏名】早川 拓自

【審査官】亀田 貴志

(56)【参考文献】

【文献】実開平０５－０８０６３７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭６１－１４６４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０７９５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－０６５９７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５６－０６２７３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１５４２３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１８０３８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１７５１４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２９７０１３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開昭５３－１３４２８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／１１８９７７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｑ ３／１５５

Ｂ２５Ｊ １／００ － ２１／０２

Ｂ２３Ｐ １９／０６

Ｂ６５Ｄ ２５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

インサートをねじでホルダの取付位置に取付けて使用される転削工具の前記ねじを着脱するためのドライバと、
前記ねじで取付けられる前及び前記ねじが取外された後の前記インサートを保持するインサート保持部と、
前記ドライバを前記ホルダに対して相対移動させて前記ねじの着脱を行い、かつ前記インサート保持部を前記ホルダに対して相対移動させることによって、少なくとも前記ねじで取付けられる前の使用前における前記インサートを初期位置から前記取付位置まで移動させる一方、前記ねじが取外された後の使用済の前記インサートを前記取付位置から回収位置まで移動させる駆動装置と、
を有し、
前記インサート保持部は、前記インサートに前記ねじを挿入するための貫通孔に挿入するための突起を有し、
前記駆動装置は、前記ねじが取外された後の前記インサートを前記取付位置から移動させる場合には、前記ねじが取外された後の前記取付位置にある前記インサートの前記貫通孔に前記突起が挿入された状態で、前記突起の長さ方向に垂直な方向に前記インサート保持部をスライドさせてから前記インサート保持部を前記突起の長さ方向に移動させるように構成されるインサート交換装置。

【請求項2】

前記ドライバで取外された前記ねじを回収し、所定の向きで供給するねじ供給機を更に有し、
前記ねじ供給機に、
前記所定の向きで供給された前記ねじを固定するクランプと、
前記クランプで固定された前記ねじの頭に形成される凹みに前記ドライバの先端が挿入された場合には、前記クランプを移動させて前記ねじを開放させる一方、前記所定の向きで供給された後続の前記ねじが前記クランプで固定されるように前記クランプを移動させるクランプ駆動機構と、
を設けた請求項１記載のインサート交換装置。

【請求項3】

前記ホルダを保持するホルダ保持部を更に有し、
前記ホルダ保持部に、磁力を発生させることによって前記インサートを前記ホルダに吸引させる電気回路を設けた請求項１又は２記載のインサート交換装置。

【請求項4】

前記ホルダ保持部に、
前記駆動装置の動作と連動して前記ホルダを所定の角度だけ回転させる回転機構を設けた請求項３記載のインサート交換装置。

【請求項5】

インサートをねじでホルダの取付位置に取付けて使用される転削工具のインサート交換方法であって、
駆動装置でドライバを前記ホルダに対して相対移動させて自動的にねじの着脱を行うステップと、
前記ねじで取付けられる前及び前記ねじが取外された後の前記インサートを保持するインサート保持部を前記駆動装置又は他の駆動装置で自動的に前記ホルダに対して相対移動させることによって、少なくとも前記ねじで取付けられる前の使用前における前記インサートを初期位置から前記取付位置まで移動させる一方、前記ねじが取外された後の使用済の前記インサートを前記取付位置から回収位置まで移動させるステップと、
を有し、
前記インサート保持部は、前記インサートに前記ねじを挿入するための貫通孔に挿入するための突起を有し、
前記駆動装置は、前記ねじが取外された後の前記インサートを前記取付位置から移動させる場合には、前記ねじが取外された後の前記取付位置にある前記インサートの前記貫通孔に前記突起が挿入された状態で、前記突起の長さ方向に垂直な方向に前記インサート保持部をスライドさせてから前記インサート保持部を前記突起の長さ方向に移動させるインサート交換方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、インサート交換装置及びインサート交換方法に関する。

【背景技術】

【0002】

切削工具には、切れ刃を構成するインサートをホルダに着脱して使用する刃先交換式の工具がある（例えば特許文献１参照）。インサートはチップとも呼ばれ、インサートをホルダに着脱して使用される切削工具は、スローアウェイ式又はチップ式の切削工具と呼ばれる。

【0003】

スローアウェイ式の切削工具としては、フライス加工や中ぐり加工に使用されるエンドミルやフライスカッタ等の転削工具の他、旋盤用の旋削工具（バイト）が挙げられる。旋盤に使用されるスローアウェイ式の旋削工具は１枚の切れ刃を旋盤に固定して旋削を行うための単純な構造を有し、チップの自動交換機能を備えたものも知られている（例えば特許文献２及び特許文献３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００９－１５４２３８号公報

【文献】特開昭６１－１４６４４４号公報

【文献】特開昭５３－１３４２８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、エンドミルやフライスカッタ等の転削工具については、工具自体を工作機械に自動で着脱する自動工具交換装置（ＡＴＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｏｏｌ Ｃｈａｎｇｅｒ）が実用化されているに過ぎず、ホルダに取付けられるインサートを交換する装置は実用化されていない。これは、インサートの着脱は緻密な作業であり、従来のロボットハンドを使用して行うことが困難であることに起因している。

【0006】

このため、ホルダへのインサートの着脱は従来作業者が手作業で行っている。具体的には、ホルダにインサートを固定するためのねじを緩めて使用済のインサートを取外す作業、インサート及びインサートを取付けるためのホルダの座面の清掃、インサートの形状と向きを確認してホルダにねじで固定する作業が必要となる。インサートはホルダの座面に固定されるため、干渉しないようにインサートを指でつまむことはできず、インサートを指先で押さえながらねじの締付及び清掃を行うことが必要である。このため、インサートの交換は手先の器用さを必要とし、作業性が悪い。

【0007】

特に、チタン等の難削材を転削加工する場合には、切れ刃に要求される機械的強度が高いことから、多数のインサートを有する転削工具が使用される場合が多い。しかも、難削材を加工する場合には、アルミニウム等の加工が容易な他の金属を加工する場合と比較して、切れ刃の寿命が短い。その結果、インサートの交換頻度が多くなり、作業者の労力の増加要因となっている。

【0008】

そこで、本発明は、スローアウェイ式転削工具のインサートを容易に交換できるようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の実施形態に係るインサート交換装置は、インサートをねじでホルダの取付位置に取付けて使用される転削工具の前記ねじを着脱するためのドライバと、前記ねじで取付けられる前及び前記ねじが取外された後の前記インサートを保持するインサート保持部と、前記ドライバを前記ホルダに対して相対移動させて前記ねじの着脱を行い、かつ前記インサート保持部を前記ホルダに対して相対移動させることによって、少なくとも前記ねじで取付けられる前の使用前における前記インサートを初期位置から前記取付位置まで移動させる一方、前記ねじが取外された後の使用済の前記インサートを前記取付位置から回収位置まで移動させる駆動装置とを有するものである。
このインサート交換装置において、前記インサート保持部は、前記インサートに前記ねじを挿入するための貫通孔に挿入するための突起を有し、前記駆動装置は、前記ねじが取外された後の前記インサートを前記取付位置から移動させる場合には、前記ねじが取外された後の前記取付位置にある前記インサートの前記貫通孔に前記突起が挿入された状態で、前記突起の長さ方向に垂直な方向に前記インサート保持部をスライドさせてから前記インサート保持部を前記突起の長さ方向に移動させるように構成される。

【0010】

また、本発明の実施形態に係るインサート交換方法は、インサートをねじでホルダの取付位置に取付けて使用される転削工具のインサート交換方法であって、駆動装置でドライバを前記ホルダに対して相対移動させて自動的にねじの着脱を行うステップと、前記ねじで取付けられる前及び前記ねじが取外された後の前記インサートを保持するインサート保持部を前記駆動装置又は他の駆動装置で自動的に前記ホルダに対して相対移動させることによって、少なくとも前記ねじで取付けられる前の使用前における前記インサートを初期位置から前記取付位置まで移動させる一方、前記ねじが取外された後の使用済の前記インサートを前記取付位置から回収位置まで移動させるステップとを有するものである。
このインサート交換方法において、前記インサート保持部は、前記インサートに前記ねじを挿入するための貫通孔に挿入するための突起を有し、前記駆動装置は、前記ねじが取外された後の前記インサートを前記取付位置から移動させる場合には、前記ねじが取外された後の前記取付位置にある前記インサートの前記貫通孔に前記突起が挿入された状態で、前記突起の長さ方向に垂直な方向に前記インサート保持部をスライドさせてから前記インサート保持部を前記突起の長さ方向に移動させる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１の実施形態に係るインサート交換装置の全体構成図。

【図2】スローアウェイ式転削工具の構造例を示す図。

【図3】スローアウェイ式転削工具の構造例を示す図。

【図4】図１に示す駆動装置を単一のロボットアームを有するロボットで構成した例を示す図。

【図5】図４に示すロボットアームの先端に取付けられるヘッドの構造例を示す斜視図。

【図6】図１に示すホルダ保持部１２をホルダ設置台３０で構成した例と制御系統の一部の例を示す図。

【図7】図５に示すドライバの先端を転削工具のねじの頭に挿入した状態を示すヘッドの正面図。

【図8】スローアウェイ式転削工具のホルダへのインサートの固定用に使用されるねじの頭の形状の規格であるトルクス（登録商標）の形状を示す図。

【図9】スローアウェイ式転削工具のホルダへのインサートの固定用に使用されるねじの頭の形状の規格であるトルクスプラス（登録商標）の形状を示す図。

【図10】図７に示すドライバの先端における形状例を示す図。

【図11】図７に示すドライバの先端における別の形状例を示す拡大模式図。

【図12】図１１に示す形状を有するドライバをねじの頭に挿入した状態を示す図。

【図13】図１に示すねじ供給機の概略構成例を示す正面図。

【図14】図１３に示すねじ供給機の上面図。

【図15】図５に示すインサート保持部でホルダへのインサートの着脱を行っている状態を示すヘッドの側面図。

【図16】図１に示すインサート台の構成例を示す上面図。

【図17】図１６に示す使用前インサート用トレイの形状例を示す斜視図。

【図18】図１に示すインサート交換装置による転削工具のインサート交換方法の流れの一例を示すフローチャート。

【図19】本発明の第２の実施形態に係るインサート交換装置に備えられるインサート保持部の構成を示す縦断面図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明の実施形態に係るインサート交換装置及びインサート交換方法について添付図面を参照して説明する。

【0013】

（第１の実施形態）
（インサート交換装置）
図１は本発明の第１の実施形態に係るインサート交換装置の全体構成図である。

【0014】

インサート交換装置１は、フライス盤やマシニングセンタ等の工作機械２で使用されるスローアウェイ式転削工具のインサートを交換する装置である。従って、インサート交換装置１は、工作機械２の近傍に配置することができる。或いは、インサート交換装置１を工作機械２の一部としても良い。転削工具は、加工対象となる加工物を固定して工具を回転させて切削を行う転削用の工具であり、フライスカッタ、エンドミル及びドリル等が代表的である。

【0015】

図２及び図３はスローアウェイ式転削工具３の構造例を示す図である。

【0016】

図２は、スローアウェイ式転削工具３を底刃側から見た図である。図２に例示されるようにスローアウェイ式の転削工具３は、インサート４をねじ５でホルダ６の取付位置に取付けた構造を有する。このため、インサート４には、ねじ５を挿入するための貫通孔が設けられ、インサート４を接触させるためのホルダ６の座面６Ａには、ねじ５に形成される雄ねじを締付けるための雌ねじが形成される。換言すれば、ホルダ６の座面６Ａと雌ねじの位置によって、インサート４の取付位置が定まる。

【0017】

図２は、転削工具３が４枚刃である場合の例を示している。このため、９０度の角度で周方向に等間隔に４枚のインサート４が取付けられている。一方、図３は、スローアウェイ式転削工具３の側面図である。エンドミル等のスローアウェイ式転削工具３には、周方向のみならず、工具軸方向の異なる位置に複数のインサート４が取付けられる場合もある。工具軸方向の異なる位置に複数のインサート４が取付けられる場合には、図３に例示されるように複数のインサート４によってねじれ刃が形成されるように周方向の位置を徐々に変化させながら螺旋状に複数のインサート４が配置される場合が多い。

【0018】

従って、インサート４をホルダ６に取付けるためには、インサート４に形成された貫通孔の中心軸と、ホルダ６に形成された雌ねじの中心軸が概ね同一直線上となるようにインサート４を位置決めしてホルダ６の座面６Ａに接触させ、ねじ５をインサート４の貫通孔に挿入してホルダ６に形成された雌ねじに締め付けることが必要である。また、インサート４の取付に先立って、ホルダ６の座面６Ａを清掃しておくことが適切である。逆に、インサート４をホルダ６から取外すためには、インサート４をホルダ６に固定しているねじ５を緩めて取外した後、インサート４をホルダ６の座面６Ａから引離してホルダ６と干渉しないように退避させることが必要である。

【0019】

このため、インサート交換装置１は、図１に示すように、転削工具３のねじ５を自動的に着脱するためのドライバ７Ａを含むドライバユニット７、ねじ５で取付けられる前及びねじ５が取外された後のインサート４を保持するインサート保持部８、エアブローを行ってホルダ６の座面６Ａを清掃するためのエアブローノズル９、ホルダ６への取付対象となるインサート４及びホルダ６から取外したインサート４を載置するインサート台１０、ねじ５の供給と回収を行うねじ供給機（フィーダ）１１、ホルダ６を所定の位置及び向きで保持することによってホルダ６の位置決めを行うホルダ保持部１２並びに駆動装置１３で構成することができる。

【0020】

駆動装置１３は、ねじ５の着脱、インサート４の移動及びエアブローを行うために、ドライバユニット７のドライバ７Ａ、インサート保持部８及びエアブローノズル９と、ホルダ６との間における相対位置をそれぞれ変化させる装置である。駆動装置１３は、ドライバ７Ａ、インサート保持部８及びエアブローノズル９を独立して別々に相対移動させる装置としても良いし、全部又は一部に共通の装置としても良い。また、駆動装置１３でホルダ保持部１２を移動させることによって、ドライバ７Ａ、インサート保持部８及びエアブローノズル９に対してホルダ６側を移動させるようにしても良い。インサート交換装置１が工作機械２の一部である場合には、インサート交換装置１でインサート４を交換した後の転削工具３を駆動装置１３で移動させて工作機械２のＡＴＣ等に自動的に取付けるようにしても良い。

【0021】

駆動装置１３は、工作機械２の主軸を移動させる駆動装置と同様な走行機構や回転機構を備えた装置としても良いし、片持ち構造を有するロボットアームを用いても良い。例えば、典型的な工作機械２に備えられるＡＴＣの一部として設けられる転削工具３の搬送装置を駆動装置１３の一部として使用し、転削工具３の移動経路に沿ってドライバユニット７、インサート保持部８及びエアブローノズル９を配置するようにしても良い。

【0022】

或いは、駆動装置１３として３台のロボットアームを設け、ドライバ７Ａ、インサート保持部８及びエアブローノズル９を別々のロボットアームの先端に取付けても良い。この場合、３台のロボットアームを独立して適切なタイミングで制御することによって、ねじ５の着脱、インサート４の移動及びエアブローを短時間で行うことができる。逆に、駆動装置１３を、単一のロボットアームを有するロボットで構成し、ドライバ７Ａ、インサート保持部８及びエアブローノズル９をロボットアームに取付ければ、駆動装置１３の構成を単純化し、製造コストを低減させることができる。

【0023】

図４は図１に示す駆動装置１３を単一のロボットアーム２０を有するロボット２１で構成した例を示す図である。

【0024】

図４に例示されるように、駆動装置１３を単一のロボットアーム２０を有する多関節ロボット等のロボット２１で構成する場合には、ドライバ７Ａを含むドライバユニット７、インサート保持部８及びエアブローノズル９を取付けたヘッド２２をロボットアーム２０の先端に取付けることができる。以降では、主に駆動装置１３が単一のロボットアーム２０を有するロボット２１で構成される場合を例に説明する。

【0025】

図５は図４に示すロボットアーム２０の先端に取付けられるヘッド２２の構造例を示す斜視図である。

【0026】

ヘッド２２には、ドライバユニット７、インサート保持部８及びエアブローノズル９を互いに異なる向きで取付けることができる。そうすると、ロボットアーム２０の回転移動によってヘッド２２の向きを変え、ドライバ７Ａ、インサート保持部８及びエアブローノズル９のいずれかをホルダ保持部１２で保持されたホルダ６の所定の位置に向けて使用することが可能となる。図示された例では、中心軸が互いに直交する３軸方向となるように円柱状のドライバ７Ａ、円柱状のインサート保持部８及び円筒状のエアブローノズル９がそれぞれヘッド２２に固定されている。

【0027】

ホルダ保持部１２の構造は、転削工具３のホルダ６を着脱可能に保持することが可能であれば所望の構造とすることができる。駆動装置１３がロボットアーム２０を有するロボット２１であれば、ホルダ６を着脱可能に固定するホルダ設置台としてホルダ保持部１２を設けることができる。また、工作機械２のＡＴＣを駆動装置１３の一部とする場合であれば、ＡＴＣ自体をホルダ保持部１２として使用することができる。

【0028】

図６は、図１に示すホルダ保持部１２をホルダ設置台３０で構成した例と制御系統の一部の例を示す図である。

【0029】

ホルダ保持部１２で保持されたホルダ６からはインサート４を着脱するために、ドライバユニット７でねじ５が着脱される。このため、ねじ５が締付けられる前のインサート４と、ねじ５を取外した後のインサート４が、ホルダ６から落下しないようにすることが必要である。

【0030】

そこで、インサート４を取付けるためのホルダ６の座面６Ａが、鉛直方向に概ね垂直となるようにホルダ６を配置することができる。そうすると、インサート４の自重を利用してインサート４がホルダ６から落下することを防止することができる。そのためには、図６に例示されるようにホルダ保持部１２でホルダ６の回転軸を水平方向に向けてホルダ６を保持すれば良い。

【0031】

また、転削工具３が１枚刃でない限り、図２及び図３に例示されるようにホルダ６には、刃数と同じ数の座面６Ａが異なる法線方向で工具軸方向の同じ位置に形成される。このため、ホルダ６の各座面６Ａの法線方向を鉛直方向とするためには、ホルダ６の回転軸を中心にホルダ６を断続的に一定の角度ずつ回転させることが必要となる。ホルダ６を回転させる角度は、転削工具３の刃数に対応する角度となる。例えば、図２に例示されるように、転削工具３が４枚刃であれば、４つの座面６Ａの法線方向を順番に鉛直方向とするために、ホルダ６を９０度ずつ断続的に回転させることが必要となる。

【0032】

そこで、ホルダ設置台３０には、ホルダ６を保持しながら回転させる回転保持機構３１を設けることができる。回転保持機構３１は、チャックやベアリング等の機械要素で構成することができる。回転保持機構３１は、例えば、モータ３２の出力軸と連結され、モータ３２の動力で回転させることができる。モータ３２には、制御回路３３が接続され、モータ３２の回転量と回転タイミングを制御回路３３で制御することができる。

【0033】

モータ３２の制御回路３３は、ロボットアーム２０等の駆動装置１３の制御装置１３Ａと接続され、駆動装置１３の動作と連動してモータ３２の回転量と回転タイミングを制御できるように構成されている。また、駆動装置１３には、駆動装置１３のみならず、回転保持機構３１及びモータ３２を制御するために必要な情報を入力するための入力装置１３Ｂをコンソールの一部として設けることができる。このため、駆動装置１３の動作と連動してホルダ６を所定の角度だけ回転させることができる。

【0034】

具体的には、駆動装置１３にコンソールの一部として設けられる入力装置１３Ｂから制御装置１３Ａに転削工具３の刃数を入力すると、制御装置１３Ａが転削工具３の刃数に対応するホルダ６の回転角度と回転回数を計算し、モータ３２の制御回路３３に出力することができる。これにより、制御回路３３の制御下におけるモータ３２の駆動によって、転削工具３の刃数に応じた角度と回数で回転保持機構３１とともにホルダ６を回転させることができる。

【0035】

また、ホルダ６の回転が完了し、インサート４の交換対象となるホルダ６の座面６Ａの法線方向が鉛直方向となっている期間に、制御装置１３Ａにより制御下においてロボットアーム２０等の駆動装置１３を駆動させてインサート４の交換を行うことができる。逆に、駆動装置１３の動作によってインサート４の交換が完了した後に、制御回路３３の制御下におけるモータ３２の駆動によって、ホルダ６を所定の角度だけ回転させることができる。

【0036】

これにより、複数のインサート４が異なる角度でホルダ６に取付けられる場合であっても、ねじ５の着脱用のドライバ７Ａを同じ向きでホルダ６にアプローチさせることが可能となる。すなわち、ドライバ７Ａの動作と、回転保持機構３１及びホルダ６の断続的な回転を同期させることができる。

【0037】

ホルダ設置台３０には、更にホルダ６を磁化するための電磁石３４を設けることができる。すなわち、コイル３５と、コイル３５に電流を供給する電源３６を含む電気回路３７をホルダ設置台３０に設けることができる。電磁石３４でホルダ６を磁化することによって磁力を発生させると、インサート４をホルダ６に吸引させることができる。このため、ホルダ６及びインサート４の双方が、電磁石３４に吸引される強磁性体であれば、インサート４の自重のみならず、磁力を利用してより確実にインサート４がホルダ６から落下することを防止することができる。

【0038】

典型的なスローアウェイ式転削工具３のホルダ６は、鉄系の合金で構成される。一方、典型的なインサート４の素材となる超硬に含まれるコバルトは強磁性体である。従って、コバルト等の強磁性体を含むインサート４を使用すれば、磁力でインサート４をホルダ６に固定することができる。

【0039】

磁力でインサート４をホルダ６に固定すると、ドライバ７Ａでねじ５を回しても、インサート４が連れ回りしない。このため、ドライバ７Ａでねじ５のみを回転させてインサート４の落下を防止しつつ、確実にねじ５を着脱することができる。

【0040】

尚、十分な磁力を発生させてインサート４をホルダ６に吸着させる場合には、インサート４を取付けるための座面６Ａが鉛直方向に垂直でなくても、インサート４がホルダ６から落下することを防止することができる。このため、ホルダ６の回転軸が水平方向とならないように、ホルダ６を配置したり、ホルダ６の回転機能を省略したりしても良い。

【0041】

図７は、図５に示すドライバ７Ａの先端を転削工具３のねじ５の頭に挿入した状態を示すヘッド２２の正面図である。

【0042】

図６に示すようにホルダ設置台３０にセットされたホルダ６にねじ５を自動的に着脱するためには、ドライバ７Ａの中心軸方向への往復移動と、ドライバ７Ａの中心軸を中心とする回転を自動的に行うことが必要となる。ドライバ７Ａの中心軸方向への往復移動を含む移動は、ロボットアーム２０で行うことができる。一方、ドライバ７Ａの回転は、適切なトルクで同軸度を維持しながら行うことが適切である。

【0043】

このため、ねじ５を保持して回すための磁化されたドライバ７Ａと、ドライバ７Ａを適切なトルクで回転させるモータ等の動力源を備えたドライバ駆動装置７Ｂでドライバユニット７を構成することができる。従って、ドライバ駆動装置７Ｂもドライバ７Ａを回転させる駆動装置１３の一部であると言うこともできる。もちろん、ドライバ７Ａを長さ方向に直線的に往復移動させる直線移動装置を駆動装置１３の構成要素としてロボットアーム２０の先端に取付けるようにしても良い。

【0044】

図８は、スローアウェイ式転削工具３のホルダ６へのインサート４の固定用に使用されるねじ５の頭の形状の規格であるトルクス（登録商標）の形状を示す図であり、図９は、スローアウェイ式転削工具３のホルダ６へのインサート４の固定用に使用されるねじ５の頭の形状の規格であるトルクスプラス（登録商標）の形状を示す図である。

【0045】

インサート４の固定用に使用される殆どのねじ５の頭の形状の規格は、トルクス（登録商標）又はトルクスプラス（登録商標）である。トルクス（登録商標）及びトルクスプラス（登録商標）に対応するねじ５の頭に形成される穴の形状は、それぞれ図８及び図９に示すように、より高いトルクで締付けることができるように星形のような特殊な形状となっている。

【0046】

図１０は、図７に示すドライバ７Ａの先端における形状例を示す図である。

【0047】

トルクス（登録商標）又はトルクスプラス（登録商標）の規格では、六角穴付きボルトの穴等と比較して専用ドライバとねじ５の穴との間における隙間が狭い。一方、トルクス（登録商標）又はトルクスプラス（登録商標）用の規格化された専用ドライバを片持ち構造を有するロボットアーム２０で保持すると、専用ドライバの先端が振れて位置決め精度が不十分となり、ロボットアーム２０を駆動させても専用ドライバの先端をねじ５の頭に挿入できない恐れがある。

【0048】

そこで、ロボットアーム２０でドライバユニット７の位置決めを行う場合には、図１０に例示されるように、トルクス（登録商標）又はトルクスプラス（登録商標）用に規格化された専用ドライバよりも先端側を先細りさせたドライバ７Ａを使用することができる。すなわち、通常のトルクス（登録商標）又はトルクスプラス（登録商標）のドライバではなく、先端を先細にしたドライバ７Ａをロボットアーム２０の先端に取付けることができる。

【0049】

図１１は、図７に示すドライバ７Ａの先端における別の形状例を示す拡大模式図であり、図１２は図１１に示す形状を有するドライバ７Ａをねじ５の頭に挿入した状態を示す図である。

【0050】

図１０に例示されるようにドライバ７Ａの先端を規格化されたテーパよりも大きいテーパにするか否かを問わず、図１１に示すように、ドライバ７Ａの先端側における端面をドライバ７Ａの長さ方向に垂直な平面とせずに、ドライバ７Ａの長さ方向に対して傾斜する曲面又は凸状となるように連結された複数の平面にすることもできる。すなわち、図１０に例示されるようにドライバ７Ａの先端を先細りさせる代わりに、或いは、図１０に例示されるように先細りさせたドライバ７Ａの端面に、ドライバ７Ａの先端側に頂点を有する多角錐形状又は円錐形状を有する部分を設けることができる。

【0051】

そうすると、図１１に示すようにドライバ７Ａの中心軸が、ねじ５の中心軸からずれている場合であっても、ドライバ７Ａの端面に形成されたテーパ部がねじ５の頭の穴の縁に接触するため、ドライバ７Ａを回転させることによってねじ５の頭の穴にドライバ７Ａを入れ易くすることができる。換言すれば、ドライバ７Ａの先端にテーパ部分を形成して心出し機能を設けることができる。

【0052】

これにより、工作機械２と比べて剛性及び位置決め精度が低いロボットアーム２０でドライバ７Ａの位置決めを行ったとしても、ドライバ７Ａの位置決め誤差を吸収してドライバ７Ａの先端をより確実にねじ５の頭の穴に挿入することが可能となる。

【0053】

ねじ５をホルダ６に着脱するための駆動装置１３の動作は、ドライバ７Ａの先端がねじ５の頭に挿入される位置までドライバ７Ａを転削工具３のホルダ６及びホルダ設置台３０に対して相対移動させた後、ドライバ７Ａに回転軸方向への送りを与えながらドライバ７Ａを正転又は逆転させる動作となる。

【0054】

具体的には、ホルダ設置台３０に固定され、かつインサート４が座面６Ａにセットされた転削工具３のホルダ６にねじ５を締付ける場合には、ねじ供給機１１の供給位置からねじ５をすくい上げて移動させ、インサート４の貫通孔及びホルダ６の座面６Ａに形成された雌ねじの中心軸と、ねじ５及びドライバ７Ａの回転軸が同一直線上となるように、ロボットアーム２０等の駆動装置１３でドライバ７Ａ及びねじ５をホルダ６及びホルダ設置台３０に対して相対移動させた後、ドライバ７Ａ及びねじ５を正回転させながら所定の距離だけ前進させることが必要となる。

【0055】

逆に、ホルダ設置台３０に固定された転削工具３のホルダ６の座面６Ａに形成された雌ねじに締付けられているねじ５を緩めて取外す場合には、ドライバ７Ａの回転軸がねじ５の回転軸と同一直線上となるように、ロボットアーム２０等の駆動装置１３でドライバ７Ａをホルダ６及びホルダ設置台３０に対して相対移動させた後、ドライバ７Ａを前進させて先端をねじ５の頭に挿入し、ねじ５を吸引しながらドライバ７Ａの逆回転と後退を同時に行う複雑な動作が必要となる。ドライバ７Ａの逆回転と後退によってねじ５をホルダ６から取外した後は、ロボットアーム２０等の駆動装置１３でドライバ７Ａ及びねじ５をホルダ６及びホルダ設置台３０に対して相対移動させ、ねじ５をねじ供給機１１の回収位置まで移動させてねじ５をドライバ７Ａから引離すことが必要となる。

【0056】

また、ドライバ７Ａの先端をホルダ６に締付けられたねじ５の頭に挿入するためには、力を加えてドライバ７Ａの先端をねじ５の頭に押付けながらドライバ７Ａを回転させ、ドライバ７Ａの先端の形状がねじ５の頭に形成される穴の形状にフィットするドライバ７Ａの回転位相においてドライバ７Ａをねじ５の頭に形成される穴の深さ分だけ前進させることが必要となる。

【0057】

このような回転軸方向への力を付与しながらのドライバ７Ａの前進と、ねじ５を吸引して後退させた後、ねじ５をドライバ７Ａから引離す動作を行うために、ドライバユニット７には、図７に例示されるように、スプリング７Ｃ及び電磁石７Ｄを設けることができる。すなわち、ドライバ７Ａに、ドライバ７Ａの回転軸方向に弾性力を与えるスプリング７Ｃを連結することができる。また、ドライバ７Ａに、磁力が伝達されるように電磁石７Ｄを接続し、電磁石７Ｄを構成する電源のオンとオフの切換によって、ドライバ７Ａの磁化のオンとオフを切換えられるようにすることができる。

【0058】

より具体的には、ドライバ７Ａの先端をホルダ６に締付けられたねじ５の頭に挿入する際には、ロボットアーム２０等の駆動装置１３でドライバ７Ａの先端を移動させ、ドライバ７Ａの先端をねじ５の頭に押付けてスプリング７Ｃを圧縮させることができる。続いて、ドライバ駆動装置７Ｂを駆動させ、スプリング７Ｃを圧縮させた状態でドライバ７Ａを低速で逆回転させることができる。すなわち、スプリング７Ｃの反発力でテンションをかけながらドライバ７Ａを逆回転させることができる。

【0059】

そうすると、ドライバ７Ａの先端における形状と、ねじ５の頭に形成された穴の形状が一致したところで、スプリング７Ｃの反発力により、ドライバ７Ａが前進する。これにより、ねじ５の頭に形成される凹みにドライバ７Ａの先端を挿入させることができる。ドライバ７Ａにはドライバ駆動装置７Ｂの駆動によって逆回転方向のトルクが付与されるため。ドライバ７Ａの先端がねじ５の頭に差し込まれると、ドライバ７Ａは引続き逆回転する。そうすると、スプリング７Ｃが縮み、ねじ５が緩んでインサート４から徐々に突出する。すなわち、ねじ５を緩めてインサート４及びホルダ６から取外すことができる。

【0060】

ドライバ７Ａの先端は、電磁石７Ｄによって磁化することができる。このため、緩んだねじ５は、磁力でドライバ７Ａに吸引される。従って、ロボットアーム２０等の駆動装置１３でドライバ７Ａを後退させると、ねじ５がドライバ７Ａに付着し、インサート４及びホルダ６からねじ５を引き抜くことができる。

【0061】

インサート４及びホルダ６から引き抜いた後のねじ５は、ドライバ７Ａの先端に付着ささたまま、ねじ供給機１１に設けられたねじ５の回収位置まで移動させることができる。すなわち、磁力でねじ５をドライバ７Ａの先端に吸引することによって、ねじ５を落下させずにインサート４内からねじ供給機１１に設けられたねじ５の回収位置まで駆動装置１３で移動させることができる。

【0062】

図１３は、図１に示すねじ供給機１１の概略構成例を示す正面図であり、図１４は図１３に示すねじ供給機１１の上面図である。

【0063】

ねじ供給機１１は、ドライバ７Ａで取外されたねじ５を回収する一方、所定の向きでねじ５を供給する装置である。このため、ねじ供給機１１には、ドライバ７Ａで取外されたねじ５を回収するための回収トレイ４０と、所定の向きでねじ５を移動させるレール４１を設けることができる。

【0064】

ドライバ７Ａで取外されたねじ５を回収トレイ４０に載せる場合には、電磁石７Ｄをオフに切換えて、ドライバ７Ａの先端から回収トレイ４０にねじ５を落下させればよい。一方、レール４１に沿って供給されるねじ５をドライバ７Ａの先端に取付ける場合には、レール４１の末端に移動した先頭のねじ５の頭の穴にドライバ７Ａの先端を挿入することが必要となる。

【0065】

インサート４及びホルダ６に取付けられたねじ５の頭にドライバ７Ａの先端を差し込む場合と同様に、スプリング７Ｃでテンションをかけながらドライバ７Ａを正回転又は逆回転させることによって、レール４１の先頭におけるねじ５の頭の穴にドライバ７Ａの先端を挿入するためには、ドライバ７Ａを回転させてもレール４１の先頭におけるねじ５が回転しないように一時的にねじ５を固定することが適切である。

【0066】

そこで、ねじ供給機１１には、所定の向きで供給された先頭のねじ５を一時的に固定するクランプ４２と、クランプ４２によるねじ５の固定と開放を切換えるクランプ駆動機構４３を設けることができる。クランプ４２は、例えば、ねじ５の頭を挟み込んで固定する一対の剛体からなる押当部材４２Ａ、４２Ｂで構成することができる。

【0067】

クランプ駆動機構４３は、クランプ４２で固定されたねじ５の頭に形成される凹みにドライバ７Ａの先端が挿入された場合には、クランプ４２を移動させてねじ５を開放させる一方、レール４１に沿って新たに所定の向きで供給された後続のねじ５がクランプ４２で固定されるようにクランプ４２を移動させる装置である。このような、クランプ駆動機構４３は、押当部材４２Ａ、４２Ｂの少なくとも一方を、ねじ５の頭に向かって接近する方向と、ねじ５の頭から引離される方向に平行移動又は回転移動させる所望の機械要素、例えば、モータ等の動力源によって動作するボールねじ、ラックアンドピニオン、ピストンにロッド連結したシリンダ機構或いは回転シャフト等で構成することができる。

【0068】

また、クランプ駆動機構４３には、先頭のねじ５がクランプ４２で固定可能な位置まで到達したか否かと、先頭のねじ５の頭の穴にドライバ７Ａが挿入されているか否かを判定し、判定結果に基づいてクランプ駆動機構４３を制御するクランプ制御回路４３Ａが設けられる。先頭のねじ５がクランプ４２で固定可能な位置まで到達したか否かと、先頭のねじ５の頭の穴にドライバ７Ａが挿入されているか否かは、判定に必要な物理量を検出するためのセンサを利用して検知することができる。

【0069】

例えば、先頭のねじ５がクランプ４２で固定可能な位置まで到達したか否かを、赤外線又はレーザ光を利用した非接触式の光学センサ、接触式の圧力センサ或いはプランジャ等で構成されるセンサ４４で検知し、先頭のねじ５がクランプ４２で固定可能な位置まで到達したことがセンサ４４で検知された場合には、検出信号をセンサ４４からクランプ制御回路４３Ａに出力することができる。これにより、先頭のねじ５がクランプ４２で固定可能な位置まで到達した場合には、クランプ制御回路４３Ａでクランプ駆動機構４３を制御し、クランプ４２を閉じてねじ５を固定することができる。

【0070】

一方、先頭のねじ５の頭の穴に形成される凹みにドライバ７Ａの先端が挿入されたか否かは、ドライバ７Ａのトルクに基づいて判定することができる。すなわち、レール４１の端部に到達した先頭のねじ５の頭はクランプ４２で固定されるため、ドライバ７Ａを回転させて先端をねじ５の頭の穴に挿入すると、ドライバ７Ａの回転が停止する。その結果、ドライバ７Ａにはトルクが発生する。

【0071】

そこで、図７に例示されるようにドライバユニット７にドライバ７Ａのトルクを検知するトルクセンサ７Ｅを取付けることができる。トルクセンサ７Ｅで検知されたドライバ７Ａのトルクは、図１４に例示されるクランプ制御回路４３Ａに出力することができる。そうすると、クランプ制御回路４３Ａでは、ドライバ７Ａのトルクが一定の値に達した場合には、ドライバ７Ａの先端がねじ５の頭に挿入されたと判定することができる。ドライバ７Ａの先端がねじ５の頭に挿入されたと判定された場合には、クランプ制御回路４３Ａでクランプ駆動機構４３を制御し、クランプ４２を開放することができる。

【0072】

別の方法として、ドライバ７Ａの先端の位置又は回転速度をセンサで検出することによって、ねじ５の頭にドライバ７Ａの先端が挿入されたことを検知することもできる。具体例として、非接触式の光学センサでドライバ７Ａの先端の位置を検出することができる。或いは、スプリング７Ｃの弾性力を圧力センサで検出したり、スプリング７Ｃの伸縮によって変化するドライバ７Ａの後端の位置を位置センサで検出したりすることによっても、ドライバ７Ａの先端の位置を検出することができる。また、ドライバ７Ａに回転速度センサを取付ければ、ドライバ７Ａの回転が停止したことを検出することができる。

【0073】

そして、ドライバ７Ａの先端の位置が、ねじ５の頭の穴の内部であると判定された場合やドライバ７Ａの先端がねじ５の頭の穴に挿入されてドライバ７Ａの回転が停止したと判定される場合には、クランプ制御回路４３Ａでクランプ駆動機構４３を制御し、クランプ４２を開放することができる。

【0074】

ドライバ７Ａの先端がねじ５の頭に挿入され、クランプ４２がオフに切換えられた場合には、ドライバユニット７の電磁石７Ｄをオンに切換え、磁力でドライバ７Ａの先端にねじ５を吸引することができる。これにより、ドライバ７Ａの先端にねじ５を正しい向き及び位置で保持することができる。

【0075】

尚、ねじ供給機１１を省略し、ドライバ７Ａでインサート４及びホルダ６から取外された後のねじ５を、ドライバ７Ａに吸引して保持したまま、ホルダ６への締付けを行うようにしても良い。但し、ねじ５がホルダ６から取外されてから、再度ホルダ６に締付けられる間には、インサート４の着脱が行われる。このため、インサート４の着脱を行うためのインサート保持部８と、ドライバ７Ａが図５に例示されるように共通のヘッド２２に取付けられる場合には、インサート４の着脱中に駆動装置１３の動作によってインサート保持部８のみならず、ドライバ７Ａも移動することになる。

【0076】

従って、インサート４の着脱中にねじ５の落下を防止する観点からは、ドライバ７Ａでホルダ６から取外したねじ５を一旦ねじ供給機１１に戻すことが好ましい。また、ホルダ６から取外したねじ５は、トルクをかけてホルダ６の雌ねじから緩めたねじ５であることから、ドライバ７Ａの中心軸と、ねじ５の中心軸がずれた状態でドライバ７Ａに付着する恐れがある。この場合、ドライバ７Ａに付着したねじ５が落下する可能性や、ドライバ７Ａに付着したねじ５をホルダ６の雌ねじに締付けることができなくなる可能性がある。このような不具合を回避する観点からも、ねじ供給機１１で正しい位置及び向きに位置決めしたねじ５をドライバ７Ａに付着させることが好ましい。

【0077】

ねじ供給機１１からドライバ７Ａの先端にねじ５がセットされると、駆動装置１３の動作によってドライバ７Ａとともにねじ５を移動させた後、ドライバ駆動装置７Ｂを駆動してドライバ７Ａを正回転させることによって、ねじ５をホルダ６の雌ねじに締付けることができる。そして、図６に示す駆動装置１３の制御装置１３Ａにおいて、インサート４及びホルダ６へのねじ５の締付けが完了したと判定されると、ドライバ駆動装置７Ｂの駆動及びドライバ７Ａの回転が停止され、駆動装置１３の動作によってドライバ７Ａが後退する。

【0078】

インサート４及びホルダ６へのねじ５の締付けが完了したか否かの判定は、ねじ供給機１１のクランプ４２で固定されたねじ５の頭にドライバ７Ａの先端が挿入されたか否かの判定と同様に、ドライバ７Ａのトルク、位置又は回転速度に基づいて行うことができる。すなわち、トルクセンサ７Ｅで検知されたドライバ７Ａのトルクが一定の値に達した場合には、インサート４及びホルダ６へのねじ５の締付けが完了したと判定することができる。或いは、回転速度センサでドライバ７Ａの回転が停止したことが検知された場合やスプリング７Ｃの伸縮によって変化するドライバ７Ａの後端の位置がねじ５の長さ分だけ変位したことが位置センサで検知された場合に、インサート４及びホルダ６へのねじ５の締付けが完了したと判定するようにしても良い。

【0079】

従って、図６及び図１４に例示されるように、駆動装置１３の制御装置１３Ａは、ねじ５の締付けの完了を検出するために必要なトルクセンサ７Ｅ等のセンサと接続される。また、ねじ供給機１１のクランプ４２がオフになった後に、駆動装置１３でドライバ７Ａを移動できるように、駆動装置１３の制御装置１３Ａは、図６及び図１４に示すようにクランプ制御回路４３Ａとも接続され、同期制御を行えるように構成される。すなわち、ねじ供給機１１のクランプ４２の開閉と連動して駆動装置１３が駆動するように、駆動装置１３の制御装置１３Ａと、クランプ制御回路４３Ａとの間においてタイミングを制御するための信号が送受される。

【0080】

このように、駆動装置１３の動作によってドライバ７Ａをホルダ６に対して相対移動させてホルダ６へのねじ５の着脱を行う他、駆動装置１３の動作によってインサート保持部８をホルダ６に対して相対移動させることによって、ホルダ６へのインサート４の着脱を行うことができる。

【0081】

図１５は、図５に示すインサート保持部８でホルダ６へのインサート４の着脱を行っている状態を示すヘッド２２の側面図である。

【0082】

インサート保持部８は、取外し対象となる使用済のインサート４を保持してホルダ６の座面６Ａから引離す一方、取付け対象となる使用前のインサート４を保持してホルダ６の取付位置である座面６Ａ上に移動させるための工具である。ホルダ６との干渉を回避しながらインサート４を保持するためには、インサート４の切れ刃を形成するコーナーを含むエッジ以外の部分を保持することが必要となる。

【0083】

エッジ以外の箇所でインサート４を保持する方法としては、ドライバ７Ａと同様に磁力を利用する方法の他、真空吸着によってインサート４をインサート保持部８で保持する方法が挙げられる。また、インサート４には、ねじ５を挿入するための貫通孔が設けられているため、貫通孔の内部に挿入して太さが大きくなる治具をインサート保持部８に設けてインサート４を保持するようにしても良い。

【0084】

但し、インサート４には、様々な形状があり、平坦な面の形状も多種多様である。具体的には、三角形、正方形及び平行四辺形のインサート４の他、五角形、六角形、八角形及び丸形のインサート４も市販されている。このため、ドライバ７Ａと同様に磁力を利用すれば、インサート４の形状に依らず、インサート４を保持することが可能となる。すなわち、磁力でインサート４をインサート保持部８に吸引すれば、多種多様なインサート４の形状に合わせた複数のインサート保持部８を交換可能に準備することなく、異なる形状を有するインサート４を共通のインサート保持部８で保持することが可能となる。

【0085】

磁力でインサート４をインサート保持部８に吸引する場合には、インサート保持部８が強磁性体で構成され、図示されるようにインサート保持部８にソレノイド等のコイルと電源からなる電磁石８Ａが設けられる。これにより、インサート保持部８を必要なタイミングで磁化することができる。

【0086】

具体的には、使用前のインサート４をホルダ６の座面６Ａにセットする場合であれば、電磁石８Ａをオンにしてインサート保持部８に吸引させたインサート４を、駆動装置１３の動作によって初期位置からホルダ６の座面６Ａまで移動させた後、図６に示すホルダ設置台３０の電磁石３４をオンに切換える一方、インサート保持部８の電磁石８Ａをオフに切換えれば良い。これにより、ねじ５で固定される前のインサート４をホルダ６の座面６Ａに取付けることができる。

【0087】

逆に、使用済のインサート４をホルダ６の座面６Ａから取外す場合であれば、ホルダ設置台３０の電磁石３４をオンにしてホルダ６の座面６Ａに吸引されている、ねじ５を取外した後のインサート４に、電磁石８Ａをオフにしてインサート保持部８を接近及び接触させた後、ホルダ設置台３０の電磁石３４をオフに切換える一方、インサート保持部８の電磁石８Ａをオンに切換えれば良い。これにより、ねじ５を取外した後のインサート４をインサート保持部８に付着させることができる。

【0088】

但し、使用済のインサート４は、ホルダ６の座面６Ａに切削油等で固着する場合がある。その場合には、座面６Ａに垂直な方向に作用する磁力のみでは、インサート４を座面６Ａから引離せない恐れがある。そこで、図示されるように、インサート保持部８に、インサート４にねじ５を挿入するための貫通孔に挿入するための突起８Ｂを設けることができる。図示された例では、円柱状の突起８Ｂが、円柱状のインサート保持部８の先端に設けられている。

【0089】

インサート保持部８に突起８Ｂを設けてインサート４の貫通孔に挿入すると、ホルダ６の座面６Ａに平行な成分を含む力を、突起８Ｂからインサート４に作用させることができる。このため、ホルダ６の座面６Ａからインサート４を引離す前に、インサート４を座面６Ａに平行な方向にスライドさせることができる。その結果、取外し対象となるインサート４がホルダ６の座面６Ａに固着している場合であっても、インサート４をホルダ６の座面６Ａから引き剥がすことができる。

【0090】

インサート４の貫通孔にインサート保持部８の突起８Ｂを挿入するためのインサート保持部８の前進移動、インサート４の貫通孔に挿入された突起８Ｂをホルダ６の座面６Ａに平行な方向にスライドさせるためのインサート保持部８の平行移動並びにインサート保持部８で保持したインサート４をホルダ６の座面６Ａから引離して退避位置まで移動させるためのインサート保持部８の後退移動は、いずれもロボットアーム２０等の駆動装置１３の動作によって行うことができる。

【0091】

すなわち、ねじ５が取外された後のインサート４をホルダ６の取付位置から移動させる場合には、ねじ５が取外された後の取付位置にあるインサート４の貫通孔に突起８Ｂが挿入された状態で、突起８Ｂの長さ方向に垂直な方向にインサート保持部８をスライドさせてからインサート保持部８を突起８Ｂの長さ方向に移動させるように駆動装置１３を制御することができる。

【0092】

磁力を利用してインサート４をホルダ６の座面６Ａに着脱するためには、上述したように駆動装置１３のみならず、ホルダ設置台３０の電磁石３４と、インサート保持部８の電磁石８Ａを、互いに連動させて切換える同期制御が必要となる。このため、駆動装置１３の制御装置１３Ａは、図６に示すようにホルダ設置台３０の電磁石３４を切換える電源３６と接続されるのみならず、インサート保持部８の電磁石８Ａに備えられる電源とも接続され、例えば、ホルダ６の座面６Ａへのインサート４の接触と、インサート保持部８へのインサート４の接触をトリガとして、ホルダ設置台３０の電磁石３４の動作状態と、インサート保持部８の電磁石８Ａの動作状態を適切なタイミングで切換えられるようにすることができる。

【0093】

つまり、駆動装置１３の制御装置１３Ａで、ホルダ設置台３０の電磁石３４のオン／オフの切換えと、インサート保持部８の電磁石８Ａのオン／オフの切換えを同期制御し、インサート保持部８の位置に応じた適切なタイミングでインサート４に作用する磁力の発生と向きを制御することができる。従って、駆動装置１３の制御装置１３Ａには、ホルダ設置台３０の電磁石３４と、インサート保持部８の電磁石８Ａとを同期制御するための同期回路が設けられる。

【0094】

ホルダ設置台３０の電磁石３４のオン／オフの切換えと、インサート保持部８の電磁石８Ａのオン／オフの切換えは、必ずしも同時に行わなくても良い。すなわち、制御装置１３Ａによる同期制御によって、ホルダ設置台３０の電磁石３４がオンに切換えられている期間と、インサート保持部８の電磁石８Ａがオンに切換えられている期間を、時間的にオーバーラップさせても良い。

【0095】

具体例として、未使用のインサート４をホルダ６の座面６Ａに取付ける際には、インサート保持部８の電磁石８Ａをオンに切換えて未使用のインサート４をインサート保持部８に吸引し、駆動装置１３で未使用のインサート４をホルダ６の座面６Ａに接触させた後、ホルダ設置台３０の電磁石３４をオンに切換えて未使用のインサート４をホルダ６の座面６Ａに吸引させることができる。更に、ホルダ設置台３０の電磁石３４をオンに切換えた後、一定期間後にインサート保持部８の電磁石８Ａをオフに切換えて、インサート保持部８を未使用のインサート４から引離すことができる。

【0096】

逆に、使用済のインサート４をホルダ６の座面６Ａから取外す際も、インサート保持部８の電磁石８Ａをオンに切換えてインサート保持部８を使用済のインサート４に接触させて吸引した後、ホルダ設置台３０の電磁石３４をオフに切換えて使用済のインサート４をホルダ６の座面６Ａから引離すことができる。

【0097】

このように、ねじ５で固定されていないインサート４に、インサート保持部８及びホルダ６の少なくとも一方から常に磁力が作用するように、ホルダ設置台３０の電磁石３４と、インサート保持部８の電磁石８Ａを同期制御することによって、インサート４の落下を防止することができる。

【0098】

未使用のインサート４をホルダ６の座面６Ａに取付ける際にインサート４がホルダ６の座面６Ａに接触したか否かと、使用済のインサート４をホルダ６の座面６Ａから取外す際に使用済のインサート４にインサート保持部８が接触したか否かは、インサート保持部８の空間座標に基づいて判定することができる。例えば、駆動装置１３が図４に例示されるような単一のロボットアーム２０を有するロボット２１であれば、駆動装置１３の制御装置１３Ａにおいて、ロボットアーム２０の先端における空間位置に基づいて幾何学的にインサート４の位置を算出することによって、未使用のインサート４がホルダ６の座面６Ａに接触したか否かと、使用済のインサート４にインサート保持部８が接触したか否かを自動判定することができる。

【0099】

使用前におけるインサート４は、制御装置１３Ａによる自動制御下の駆動装置１３によって、図１に示すインサート台１０上の初期位置からホルダ６の座面６Ａに接触する位置まで移動させられることになる。一方、使用後におけるインサート４は、制御装置１３Ａによる自動制御下の駆動装置１３によって、ホルダ６の座面６Ａに接触する位置からインサート台１０上の回収位置まで移動させられることになる。

【0100】

但し、インサート４には、複数のコーナーに形成される切れ刃を使用することが可能であるものが多い。その場合、あるコーナーに形成される切れ刃を使用した転削加工後の使用済のインサート４であっても、別のコーナーに形成される切れ刃が未使用であれば、未使用のインサート４として再利用することができる。

【0101】

そこで、複数のコーナーに切れ刃を有するインサート４がインサート交換装置１で交換される場合には、インサート４の複数のコーナーに形成される切れ刃で順次転削加工を行えるように、インサート４を切れ刃の位置に対応する所定の角度だけ回転させてホルダ６の座面６Ａに取付けることができる。

【0102】

具体例として、正方形の４つの頂点に４つの切れ刃を有するインサート４であれば９０度、正三角形の３つの頂点に対応する位置に３つの切れ刃を有するインサート４であれば１２０度、長方形又は平行四辺形の頂点に切れ刃を有するインサート４であれば１８０度回転させてホルダ６の取付位置に再セットすることができる。他に、五角形、六角形又は八角形等の多角形の形状を有するインサート４や丸いインサート４も市販されている。このため、インサート４の形状に応じた所定の角度だけ回転させてホルダ６の取付位置に再セットすることができる。

【0103】

すなわち、インサート４が異なる位置に複数の切れ刃を有する場合には、駆動装置１３でインサート保持部８を移動させることによって、一部の切れ刃が使用済であるインサート４をホルダ６の取付位置から退避位置に一旦移動させてインサート４の形状に応じた所定の角度だけ回転させた後、再びホルダ６の取付位置まで移動させることができる。

【0104】

インサート４の形状に応じたインサート４の回転角度は、予め制御プログラムとして駆動装置１３の制御装置１３Ａにインストールしておくことができる。そして、インサート４の回転回数を駆動装置１３の制御装置１３Ａにおいてカウントし、所定の角度だけ回転させた回数が上限値に達したインサート４を駆動装置１３でホルダ６の取付位置から引離した場合には、引離したインサート４をインサート台１０上の回収位置まで移動させることができる。

【0105】

別の方法として、インサート４を光学カメラで撮影し、インサート４が撮影された画像の解析によってインサート４の各コーナーに形成される切れ刃が使用済であるか否かを判定するようにしても良い。その場合には、光学カメラで撮影された画像の画像処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の電子回路を備えた画像処理システムと駆動装置１３の制御装置１３Ａとを接続し、インサート４の各コーナーに形成される切れ刃が使用済であるか否かの判定結果を、画像処理システムから駆動装置１３の制御装置１３Ａに通知することができる。そして、駆動装置１３の制御装置１３Ａでは、インサート４の回転回数をカウントすることなく、画像処理システムから通知される情報に基づいて、インサート４の未使用の切れ刃が外側に向けてホルダ６の取付位置にセットされるように、インサート４を自動回転させることができる。

【0106】

インサート４の自動回転は、駆動装置１３が図４に例示されるような単一のロボットアーム２０を有するロボット２１であれば、ロボットアーム２０の先端の関節の回転によって行うことができる。もちろん、インサート保持部８又はヘッド２２にベアリングと回転シャフト等からなる回転装置を設けるようにしても良い。インサート４の回転装置を設ける場合には、駆動装置１３の制御装置１３Ａで制御することができる。

【0107】

或いは、作業者が手作業でインサート４を回転させるようにしても良い。その場合には、駆動装置１３を駆動させて使用済のインサート４をインサート台１０上の回収位置まで一旦戻し、インサート台１０上に載置された使用済のインサート４を回転させ、未使用の切れ刃を使用できるようにインサート４を適切な向きでインサート台１０上の初期位置にセットすることができる。これにより、使用済のインサート４を未使用のインサート４として再利用することができる。

【0108】

従って、駆動装置１３には、少なくともねじ５で取付けられる前の使用前におけるインサート４をインサート台１０上の初期位置からホルダ６の取付位置まで移動させる一方、ねじ５が取外された後の使用済のインサート４をホルダ６の取付位置からインサート台１０上の回収位置まで移動させる機能を設け、オプションとして、インサート４を回転させる機能を設けることができる。

【0109】

作業者が手作業でインサート４を回転させる場合には、インサート４の各コーナーに形成される切れ刃が使用済であるか否かを作業者が目視で判断するようにしても良い。或いは、インサート交換装置１でインサート４を自動的に回転させる場合と同様に、光学カメラで撮影した画像に基づく解析によってインサート４の各コーナーに形成される切れ刃が使用済であるか否かを自動判定するようにしても良い。

【0110】

また、スローアウェイ式転削工具３に取付けられたインサート４を交換すべきか否かの判定も作業者による検査又は情報処理システムによる情報処理によって行うことができる。作業者による目視でインサート４の交換時期を判定する場合には、インサート４自体の目視検査に限らず、転削工具３で転削加工された製品又は半製品の外観検査や寸法検査によって判定を行うようにしても良い。

【0111】

一方、インサート４の交換時期を情報処理によって自動判定する場合には、例えば、転削工具３による切削時間又は切削抵抗を工作機械２で測定し、切削時間又は切削抵抗が上限値に達する程、増加した場合には、インサート４の交換時期が到来したと判定することができる。或いは、インサート４の未使用の切れ刃の有無の自動判定と同様に転削工具３を光学カメラで撮影し、画像解析によってインサート４の交換時期が到来したか否かを自動判定するようにしても良い。

【0112】

図１６は図１に示すインサート台１０の構成例を示す上面図である。

【0113】

図１６に例示されるようにインサート台１０には、例えば、使用前インサート用トレイ１０Ａと、使用済インサート用トレイ１０Ｂを載置することができる。使用前インサート用トレイ１０Ａは、使用前の複数のインサート４を並べてセットするためのトレイである。すなわち、使用前インサート用トレイ１０Ａは、インサートマガジンとして機能する。一方、使用済インサート用トレイ１０Ｂは、使用済のインサート４を回収するためのトレイである。

【0114】

使用前インサート用トレイ１０Ａ及び使用済インサート用トレイ１０Ｂは、図１６に例示されるように共通のインサート台１０に載置しても良いし、別々のインサート台１０に載置しても良い。また、インサート４を作業者が手作業で回転させる場合には、一部のコーナーの切れ刃を使用したインサート４をセットするためのトレイを設けても良い。

【0115】

また、インサート４には、表面と裏面の双方に切れ刃が形成されているものもある。その場合には、作業者が手作業でインサート４を反転させて再利用することができる。そこで、反転させたインサート４を載置するためのトレイをインサート台１０に設けても良い。もちろん、インサート４の反転を自動化しても良い。その場合には、トレイの反転装置をインサート台１０の近傍に配置しても良い。

【0116】

逆に、使用前インサート用トレイ１０Ａ、使用済インサート用トレイ１０Ｂ及びその他のトレイを共通にしても良い。その場合には、インサート４が使用済であるか使用前であるかを作業者が判断し、インサート４を回転又は反転させてインサート台１０に再セットしたり、インサート台１０に載置されている使用済のインサート４を、未使用のインサート４と交換すれば良い。

【0117】

使用前インサート用トレイ１０Ａ及び使用済インサート用トレイ１０Ｂには、複数のインサート４を並べて載置するための格子状の枠を形成しても良いが、図１６に例示されるように、複数のインサート４を並べて収納する収納ケース５０自体を載置するトレイにすれば、作業者による収納ケース５０からのインサート４の載せ替えを不要にすることができる。

【0118】

使用前インサート用トレイ１０Ａにセットされる各インサート４は、ロボットアーム２０等の駆動装置１３が取りに行くインサート４となる。従って、使用前インサート用トレイ１０Ａにセットされる各インサート４の位置は、駆動装置１３で移動させる前におけるインサート４の初期位置となる。すなわち、インサート４の初期位置の数は複数となる。各初期位置にあるインサート４は、駆動装置１３で移動するインサート保持部８によって保持されるため、正確に位置決めされることが重要である。

【0119】

これに対して、収納ケース５０とインサート４との間には、通常、作業者が指でインサート４を収納ケース５０から取り出せるように隙間がある。従って、収納ケース５０を、底面が水平となるように設置すると、収納ケース５０内においてインサート４の位置が定まらない。

【0120】

そこで、使用前インサート用トレイ１０Ａの底面を傾斜させることができる。そうすると、インサート４の自重によって収納ケース５０内においてインサート４の位置と向きが定まり、インサート４をより正確な初期位置に配置することが可能となる。

【0121】

図１７は図１６に示す使用前インサート用トレイ１０Ａの形状例を示す斜視図である。

【0122】

図１７に示すように、インサート台１０の使用前インサート用トレイ１０Ａを、使用前インサート用トレイ１０Ａの底面が水平方向と平行とならないように傾斜させることができる。そうすると、図１６に例示されるように、使用前における複数のインサート４を収納する収納ケース５０を、重力によって各インサート４が初期位置に位置決めされるように傾斜させた状態で使用前インサート用トレイ１０Ａに載置することが可能となる。すなわち、動力を使用することなく、重力を利用して各インサート４の位置決めを行うことができる。

【0123】

他方、使用済インサート用トレイ１０Ｂに載置される収納ケース５０内は、使用済のインサート４の回収位置となる。使用済のインサート４の回収位置は、必ずしも正確である必要がない。このため、使用済インサート用トレイ１０Ｂについては、必ずしも傾斜させなくても良い。或いは、使用済のインサート４と、収納ケース５０を分別回収できるように、使用済インサート用トレイ１０Ｂに代えて使用済インサートボックスを配置し、インサート保持部８から使用済インサートボックス内に使用済のインサート４を落下させるようにしても良い。

【0124】

図１６に示す例では、使用済インサート用トレイ１０Ｂの底面が水平方向に平行となっている。このため、使用前のインサート４については向きと位置が揃っているが、使用済のインサート４については向きと位置がばらばらになっている。もちろん、インサート台１０自体を傾斜させ、使用前インサート用トレイ１０Ａ及び使用済インサート用トレイ１０Ｂの双方を傾斜させるようにしても良い・

【0125】

また、図１６に示す例では、インサート４の形状が矩形となっているため、直交する２つの辺がそれぞれ水平方向に対して傾斜するように使用前インサート用トレイ１０Ａの底面の傾斜角度が決定されているが、インサート４の形状によっては、空間的に異なる角度で使用前インサート用トレイ１０Ａの底面を傾斜させるようにしても良い。その場合には、異なる傾斜角度を有する使用前インサート用トレイ１０Ａに交換できるようにしても良い。或いは、使用前インサート用トレイ１０Ａ又はインサート台１０を所望の角度で傾斜できるように、使用前インサート用トレイ１０Ａ又はインサート台１０にチルト機能を設けるようにしても良い。

【0126】

このように、使用前インサート用トレイ１０Ａ又はインサート台１０を傾斜させることによって、作業者が手作業でインサート４を収納ケース５０から取り出して正確な位置に配置することなく、インサート保持部８を取付けたロボットアーム２０等の駆動装置１３で収納ケース５０から直接インサート４を移動させることが可能となる。

【0127】

尚、インサート４の種類が少ない場合やインサート４が１種類であるような場合には、複数のインサート４を並べて配置するインサート台１０に代えて、ねじ５の位置と向きを揃えて供給するねじ供給機１１と同様な、使用前のインサート４を１枚ずつ順次初期位置に供給するインサート供給装置をインサート交換装置１に設けても良い。その場合には、インサート保持部８を取付けたロボットアーム２０等の駆動装置１３の制御を単純化することができる。

【0128】

インサート保持部８を取付けたロボットアーム２０等の駆動装置１３で使用前インサート用トレイ１０Ａから取り出した使用前のインサート４をホルダ６の座面６Ａに取付ける際には、上述したようにインサート４の取付に先立って、エアブローによってホルダ６の座面６Ａを清掃することができる。

【0129】

図５等に示すエアブローノズル９は、インサート４を取外した後のホルダ６の座面６Ａに圧縮エアを吹き付けることによって、座面６Ａを清掃するためのノズルである。従って、エアブローノズル９には、図６及び図７に示すように、圧縮エアの供給タンクと接続するためのホース９Ａが連結される。エアブローノズル９の位置決めについても、ロボットアーム２０等の駆動装置１３で行うことができる。

【0130】

また、エアブローについても、ねじ５及びインサート４の着脱と同様に自動化することが望ましい。そこで、図６に示すように圧縮エアを供給するエアタンクにエアブローノズル９を連結するためのホース９Ａに電磁弁９Ｂを取付け、駆動装置１３の制御装置１３Ａで電磁弁９Ｂの開閉を制御することができる。

【0131】

具体的には、使用済のインサート４をインサート保持部８で保持してホルダ６の取付位置から引離してから、使用前のインサート４をインサート保持部８で保持してホルダ６の取付位置に移動させるまでの間に、ロボットアーム２０等の駆動装置１３を駆動させてエアブローノズル９をホルダ６の座面６Ａに向ける制御と、エアブローノズル９をホルダ６の座面６Ａに向けた後に一定期間電磁弁９Ｂを開いて圧縮エアをホルダ６の座面６Ａに噴射させる制御を、制御装置１３Ａにおいて実行することができる。

【0132】

尚、エアブローノズル９を移動させるロボットアームを、インサート保持部８を移動させるロボットアーム２０と別に設ければ、使用前のインサート４をホルダ６の座面６Ａに取付ける直前にエアブローが可能となるのみならず、インサート保持部８で保持された使用前のインサート４に対してもエアブローを行うことが可能となる。但し、インサート保持部８で保持されたインサート４のエアブローを行う場合には、エアブローによってインサート４がインサート保持部８から落下しないように、インサート保持部８によるインサート４の保持力と、圧縮エアのエネルギを適切に調整することが肝要である。

【0133】

（インサート交換方法）
次に、インサート交換装置１によるスローアウェイ式転削工具３のインサート交換方法について説明する。

【0134】

図１８は図１に示すインサート交換装置１による転削工具３のインサート交換方法の流れの一例を示すフローチャートである。

【0135】

まずステップＳ１において、工作機械２で転削加工に使用された後の転削工具３が、図６に例示されるようにインサート交換装置１のホルダ保持部１２を構成するホルダ設置台３０にセットされる。すなわち、ホルダ設置台３０の回転保持機構３１で転削工具３のホルダ６を保持される。

【0136】

次に、ステップＳ２において、ホルダ設置台３０にセットされた転削工具３の角度が調整される。具体的には、図６に例示されるように、制御回路３３の制御下において動作するモータ３２の駆動によって回転保持機構３１の回転子を回転させ、交換対象となる使用済のインサート４が取付けられているホルダ６の座面６Ａが鉛直方向に概ね垂直となるようにホルダ６の向きが調整される。

【0137】

次に、ステップＳ３において、交換対象となる使用済のインサート４をホルダ６の座面６Ａに固定するためのねじ５の取外しと回収が行われる。具体的には、ねじ５を取外してもインサート４がホルダ６から落下しないように、図６に示すモータ３２の制御回路３３と、駆動装置１３の制御装置１３Ａの連動した制御によって適切なタイミングで電源３６がオンに切換えられ、コイル３５に電流が供給される。これにより、ホルダ設置台３０の電磁石３４がオンに切換り、ホルダ６からインサート４に吸引力として磁力が作用する。

【0138】

続いて、制御装置１３Ａの制御下において図４に例示されるようなロボットアーム２０等の駆動装置１３が駆動し、図７に例示されるようにドライバ７Ａの先端がねじ５の頭に押付けられる。そうすると、ドライバ７Ａに連結されたスプリング７Ｃが縮んで伸長力が生じる。その状態で、駆動装置１３の制御下においてドライバ駆動装置７Ｂが駆動し、ドライバ７Ａが低速で逆回転する。このため、ドライバ７Ａの先端の形状と、ねじ５の頭に形成される止まり穴の形状が一致すると、スプリング７Ｃの伸長力によってドライバ７Ａの先端がねじ５の頭に差し込まれる。

【0139】

ねじ５の頭に差し込まれたドライバ７Ａには、ドライバ駆動装置７Ｂからねじ５を緩めるために適した一定のトルクが逆回転方向に作用する。そうすると、ドライバ７Ａはスプリング７Ｃの伸縮によって回転軸方向に移動可能なため、ねじ５が緩んでインサート４から徐々に突出する。

【0140】

一方、駆動装置１３の制御下において電磁石７Ｄがオンに切換えられる。このため、緩んだねじ５は、磁化されたドライバ７Ａの先端に吸引されたまま、ホルダ６の座面６Ａに形成された雌ねじから取外される。他方、インサート４もホルダ設置台３０の電磁石３４によって磁化されたホルダ６に吸引されているため、ドライバ７Ａでねじ５を回転させても、インサート４は回転せず、インサート４の落下を防止することができる。

【0141】

ねじ５がホルダ６の雌ねじから取外されると、制御装置１３Ａの制御下において駆動する駆動装置１３によって、ねじ５を吸引した状態のドライバ７Ａが図１３及び図１４に例示されるようなねじ供給機１１の回収トレイ４０の上方まで移動する。そうすると、制御装置１３Ａの制御下において図７に示す電磁石７Ｄがオフに切換えらえる。このため、ドライバ７Ａからねじ５が落下し、ねじ５が回収トレイ４０からねじ供給機１１に回収される。

【0142】

次に、ステップＳ４において、ねじ５が取外された後のホルダ６から使用済のインサート４が取外される。そのために、制御装置１３Ａの制御下において駆動する駆動装置１３によってインサート保持部８が移動し、図１５に例示されるように取外す対象となる使用済のインサート４にインサート保持部８の先端が接触する。この時、図５に示すようにインサート保持部８の先端に突起８Ｂが設けられている場合には、図１５に示すようにインサート保持部８の突起８Ｂがねじ５を挿入するためのインサート４の貫通孔に挿入される。

【0143】

一方、制御装置１３Ａの制御下において、インサート保持部８を磁化するための図１５等に示す電磁石８Ａがオンに切換えられる。逆に、制御装置１３Ａの制御下において図６に示すホルダ設置台３０の電磁石３４がオフに切換えられる。このため、ホルダ６に吸引されていた使用済のインサート４は、インサート保持部８に吸引される。

【0144】

続いて、インサート保持部８の突起８Ｂがねじ５を挿入するためのインサート４の貫通孔に挿入されている場合には、制御装置１３Ａの制御下において駆動する駆動装置１３によって、インサート保持部８がホルダ６の座面６Ａに平行な方向にスライドする。これにより、使用済のインサート４が切削油等でホルダ６の座面６Ａに固着している場合であっても、使用済のインサート４をホルダ６の座面６Ａから剥がすことができる。

【0145】

次に、制御装置１３Ａの制御下において駆動する駆動装置１３によって、インサート保持部８が使用済のインサート４を吸引させたまま、ホルダ６の座面６Ａから離れる方向に移動する。その結果、使用済のインサート４は退避位置に移動する。

【0146】

次に、ステップＳ５において、制御装置１３Ａにおいて退避位置まで移動した使用済のインサート４に未使用のコーナーの切れ刃があるか否かが判定される。未使用のコーナーの切れ刃の有無は、制御装置１３Ａに予め入力されたインサート４の切れ刃の数と、同じインサート４の回転数に基づいて判定することができる。具体的には、同じインサート４が切れ刃の数から１を減算した回数だけまだ回転されていなければ、未使用の切れ刃が有ると判定し、逆に、同じインサート４が切れ刃の数から１を減算した回数だけ既に回転されていれば、未使用の切れ刃が無いと判定することができる。

【0147】

未使用の切れ刃が有ると判定された場合には、ステップＳ６において、退避位置まで移動させたインサート４を回転させ、使用済の切れ刃の位置と、未使用の切れ刃の位置を入れ換える。すなわち、制御装置１３Ａの制御下において駆動装置１３がインサート４の切れ刃の間隔に応じた角度だけインサート保持部８を回転させる。これにより、インサート保持部８に吸引されたインサート４は、使用前のインサート４として再利用することが可能となる。

【0148】

逆に未使用の切れ刃が無いと判定された場合には、ステップＳ７において、使用済のインサート４が回収される。具体例として、制御装置１３Ａの制御下において駆動装置１３がインサート保持部８を図１６に例示されるようなインサート台１０の使用済インサート用トレイ１０Ｂ近傍まで移動させ、インサート保持部８に吸引した使用済のインサート４が使用済インサート用トレイ１０Ｂに載置されている収納ケース５０内に入った後又は置かれた後で、インサート保持部８を磁化するための電磁石８Ａが制御装置１３Ａの制御によってオフに切換えられる。これにより、使用済のインサート４を収納ケース５０内の回収位置に載置することができる。

【0149】

尚、使用済のインサート４に未使用の切れ刃があるか否かのステップＳ５における判定は、ステップＳ４における使用済のインサート４の取外し又はステップＳ３におけるねじ５の取外しに先立って事前に行うようにしても良い。その場合には、未使用の切れ刃が無いと判定された場合に、ホルダ６の座面６Ａから引離された使用済のインサート４を退避位置に一旦停止させることなく直接回収位置まで移動させるようにしても良い。

【0150】

使用済のインサート４を回収位置に載置した場合には、続いて、ステップＳ８において、インサート保持部８で未使用のインサート４が保持される。具体例として、制御装置１３Ａの制御下において駆動装置１３がインサート保持部８を図１６に例示されるようなインサート台１０の使用前インサート用トレイ１０Ａ近傍まで移動させ、使用前インサート用トレイ１０Ａに載置されている収納ケース５０内にある未使用のインサート４にインサート保持部８を接近又は接触させた後、インサート保持部８を磁化するための電磁石８Ａが制御装置１３Ａの制御によってオンに切換えられる。これにより、未使用のインサート４をインサート保持部８で保持することができる。

【0151】

次に、ステップＳ９において、エアブローによって、インサート４が取外された後のホルダ６の座面６Ａが清掃される。具体的には、制御装置１３Ａの制御下において駆動装置１３が駆動し、図５等に図示されるようなエアブローノズル９がホルダ６の座面６Ａに向けられる。続いて、図６に示すエアブローノズル９に連結された電磁弁９Ｂが制御装置１３Ａによって一定期間開閉される。これにより、電磁弁９Ｂが開かれた期間に圧縮エアがホルダ６の座面６Ａに噴射され、固まった切削油や切粉等の異物がホルダ６の座面６Ａから除去される。

【0152】

次に、ステップＳ１０において、インサート保持部８で保持された回転済又は未使用のインサート４が、ホルダ６の取付位置、すなわちホルダ６の座面６Ａに接触する位置に位置決めされる。具体的には、制御装置１３Ａの制御下において駆動装置１３が駆動し、インサート保持部８で保持されたインサート４がホルダ６の座面６Ａに接触するまでインサート保持部８が移動する。

【0153】

インサート保持部８で保持されたインサート４がホルダ６の座面６Ａに接触すると、制御装置１３Ａの制御下においてホルダ設置台３０の電磁石３４がオンに切換えられる。他方、インサート保持部８を磁化するための電磁石８Ａは、制御装置１３Ａの制御下においてオフに切換えられる。これにより、インサート保持部８に吸引されていたインサート４がホルダ６の座面６Ａに吸引され、インサート４の位置決めを完了させることができる。また、制御装置１３Ａの制御下における駆動装置１３の駆動によって、インサート保持部８をインサート４から引離すことができる。

【0154】

次に、ステップＳ１１において、位置決めされたインサート４がねじ５でホルダ６の座面６Ａに固定される。そのために、ドライバ７Ａによるねじ５の保持と締付が行われる。具体的には、制御装置１３Ａの制御下における駆動装置１３の駆動によって、ドライバ７Ａが図１３及び図１４に例示されるようなねじ供給機１１から供給されるねじ５の頭に接触して押付ける位置まで移動する。

【0155】

ねじ供給機１１から供給される先頭のねじ５は、クランプ４２で固定されている。このため、スプリング７Ｃでテンションをかけながらドライバ駆動装置７Ｂでドライバ７Ａを回転させると、ドライバ７Ａがねじ５に対して相対的に回転し、ドライバ７Ａの先端における形状と、ねじ５の頭に形成されている止まり穴の形状が一致したところでドライバ７Ａの先端がねじ５の頭に差し込まれる。

【0156】

ドライバ７Ａの先端がねじ５の頭に差し込まれると、ドライバ７Ａの回転が停止し、ドライバ駆動装置７Ｂからドライバ７Ａに掛かるトルクが増大する。ドライバ７Ａに掛かるトルクは、図７に示すトルクセンサ７Ｅで検知される。このため、トルクセンサ７Ｅから出力されるトルクの測定値に基づいて、図１４に示すクランプ駆動機構４３のクランプ制御回路４３Ａにおいて、ドライバ７Ａの先端がねじ５の頭に差し込まれたことを検知することができる。

【0157】

ドライバ７Ａの先端がねじ５の頭に差し込まれたことが検知されると、クランプ制御回路４３Ａがクランプ駆動機構４３を駆動させ、クランプ４２を開放する。一方、図７に示すドライバ７Ａを磁化するための電磁石７Ｄが制御装置１３Ａの制御下においてオンに切換えられる。電磁石７Ｄの作動は、クランプ制御回路４３Ａから制御装置１３Ａに出力される信号をトリガとしてクランプ４２の開放後に行っても良いし、クランプ４２の開放前、例えば、ドライバ７Ａが所定の位置に到達したタイミングやトルクセンサ７Ｅから制御装置１３Ａに出力されるトルクの測定値に基づいてドライバ７Ａの先端がねじ５の頭に差し込まれたと判定されたタイミングで行っても良い。

【0158】

電磁石７Ｄが作動してドライバ７Ａが磁化されると、ドライバ７Ａにねじ５が吸引される。すなわち、ドライバ７Ａでねじ５を保持することができる。図１３及び図１４に示すようにねじ供給機１１から供給される先頭のねじ５がドライバ７Ａで保持されると、制御装置１３Ａの制御下における駆動装置１３の駆動によって、ねじ５を保持したドライバ７Ａが図６に示すようにホルダ６の座面６Ａに形成されている雌ねじに向けられる。

【0159】

続いて、制御装置１３Ａの制御下においてドライバ駆動装置７Ｂが駆動し、ドライバ７Ａを正回転させながら、駆動装置１３の駆動によってドライバ７Ａとともにねじ５がホルダ６の座面６Ａに形成されている雌ねじに接近する。これにより、ドライバ７Ａで保持されたねじ５を、インサート４の貫通孔内を通してホルダ６の座面６Ａに形成されている雌ねじに締付けることができる。

【0160】

ねじ５の締付が完了すると、ねじ５及びドライバ７Ａの回転が停止し、ドライバ駆動装置７Ｂからドライバ７Ａに掛かるトルクが増大する。ドライバ７Ａに掛かるトルクは、図７に示すトルクセンサ７Ｅで検知される。このため、トルクセンサ７Ｅから出力されるトルクの測定値に基づいて、駆動装置１３の制御装置１３Ａにおいて、ねじ５の締付が完了したことを検知することができる。

【0161】

そうすると、制御装置１３Ａの制御下においてドライバ駆動装置７Ｂが停止する。また、制御装置１３Ａの制御下においてドライバ７Ａを磁化するための電磁石７Ｄがオフに切換えられる。このため、制御装置１３Ａの制御下において駆動装置１３を駆動させることによって、ドライバ７Ａを退避させることができる。

【0162】

ねじ５の締付が完了すると、使用前のインサート４がねじ５でホルダ６の座面６Ａに固定され、インサート４の交換が完了する。インサート４の交換が完了すると、ステップＳ１２において、制御装置１３Ａにおいて、未交換の使用済のインサート４の有無が判定される。この判定は、制御装置１３Ａに事前に入力された転削工具３のインサート４の数と位置を特定するための情報と、駆動装置１３の動作履歴に基づいて行うことができる。

【0163】

ステップＳ１２の判定において、未交換のインサート４があると判定された場合には、別のインサート４を交換できるように、再びステップＳ２においてホルダ設置台３０にセットされた転削工具３の角度が調整される。そして、ステップＳ１２の判定において、未交換のインサート４が無いと判定されるまで、ホルダ設置台３０にセットされた転削工具３の角度の調整と、ねじ５の自動着脱を含むインサート４の自動交換が繰返される。

【0164】

これにより、転削工具３の全てのインサート４を交換することができる。尚、交換対象となるインサート４が一部のインサート４に限られている場合には、交換対象となるインサート４を特定する情報を含む制御プログラムを制御装置１３Ａにインストールし、特定のインサート４のみを交換するようにしても良い。

【0165】

交換対象となる全てのインサート４の交換が完了すると、ステップＳ１３において、ホルダ設置台３０の回転保持機構３１から転削工具３を取外し、次の転削加工に使用することができる。また、ホルダ設置台３０の電磁石３４をオフに切換えることができる。尚、あるインサート４へのねじ５の締付が完了してから、次のインサート４からのねじ５の取外しが開始されるまでの間に、電力の節約等の観点からホルダ設置台３０の電磁石３４をオフに切換えても良い。

【0166】

（効果）
以上のようなインサート交換装置１及びインサート交換方法は、ロボットアーム２０等の駆動装置１３に取付けたドライバ７Ａと、インサート保持部８で、スローアウェイ式転削工具３のねじ５の着脱を含むインサート４の交換の大部分を自動的に行うようにしたものである。

【0167】

このため、インサート交換装置１及びインサート交換方法によれば、スローアウェイ式転削工具３へのインサート４の交換作業を簡易化することができる。すなわち、作業者が行うべきインサート４の交換作業を、ホルダ設置台３０への転削工具３のセット、インサート台１０への使用前のインサート４のセット及びインサート交換装置１の動作の開始指示等の簡易な作業に留めることが可能となる。加えて、作業者によるねじ５の締め忘れを防ぐことやねじ５の締付けトルクを適切にすることができる。

【0168】

（第２の実施形態）
図１９は、本発明の第２の実施形態に係るインサート交換装置に備えられるインサート保持部の構成を示す縦断面図である。

【0169】

図１９に示された第２の実施形態におけるインサート交換装置１Ａは、インサート保持部８の構成と、インサート保持部８をエアシリンダ６０で移動させるようにした点が第１の実施形態におけるインサート交換装置１と相違する。第２の実施形態における他の構成及び作用については第１の実施形態と実質的に異ならないため、インサート保持部８及びエアシリンダ６０のみ図示し、同一の構成又は対応する構成については同符号を付して説明を省略する。

【0170】

第２の実施形態におけるインサート保持部８は、永久磁石８Ｃの磁力によってインサート４を保持するように構成されている。また、ヘッド２２には、エアシリンダ６０が取付けられ、エアシリンダ６０で永久磁石８Ｃをインサート４に向けて直線的に往復移動させるように構成されている。従って、エアシリンダ６０は、インサート保持部８の一部とも言えるが、インサート４を保持する永久磁石８Ｃを移動させる機械要素であることかから、インサート保持部８を移動させる駆動装置１３の一部と言うこともできる。

【0171】

より具体的には、エアシリンダ６０は、ロッド６０Ａの一端をシリンダチューブ６０Ｂ内で往復移動するピストン６０Ｃと連結する一方、ロッド６０Ａの他端をシリンダチューブ６０Ｂから外部に突出させて構成される。シリンダチューブ６０Ｂから突出するロッド６０Ａの端部には、永久磁石８Ｃが固定される。従って、シリンダチューブ６０Ｂ内に圧縮エアを供給することによって、永久磁石８Ｃを直線的に往復移動させることができる。

【0172】

一方、永久磁石８Ｃは、内部で往復移動できるようにストロークに対応する隙間を空けて筒状のケーシング８Ｄ内に配置される。ケーシング８Ｄは、オーステナイト系ステンレス鋼や樹脂等の非磁性体で構成される。このため、ケーシング８Ｄ自体は磁化されず、永久磁石８Ｃから離れた位置では磁力が十分に低減される。

【0173】

その結果、永久磁石８Ｃをケーシング８Ｄ内においてインサート保持部８の先端に向かって前進させ、インサート保持部８の先端に移動させた場合には、永久磁石８Ｃの磁力によってインサート４をケーシング８Ｄの先端に吸着する一方、永久磁石８Ｃをケーシング８Ｄ内において後退させた場合には、インサート４が吸引されない程度までケーシング８Ｄから漏れ出る永久磁石８Ｃの磁力を弱めることができる。

【0174】

このため、エアシリンダ６０の駆動によって永久磁石８Ｃをインサート４に向かって前進させればインサート保持部８でインサート４を保持することができ、逆に、エアシリンダ６０の駆動によって永久磁石８Ｃをインサート４から離れる方向に後退させれば、インサート保持部８からインサート４を引き離すことができる。

【0175】

また、図１９に例示されるように、ケーシング８Ｄの板厚を不均一とすることによって、インサート４の吸着に不適切な磁力を低減することができる。すなわち、ケーシング８Ｄの板厚を調整することによって、永久磁石８Ｃの側面側の磁力と背面側の磁力を、前面側の磁力に対して相対的に弱めることができる。

【0176】

具体的には、インサート４に斥力を発生させる永久磁石８Ｃの後端側におけるケーシング８Ｄの板厚を相対的に厚くすることによって、インサート４に作用する斥力を弱める一方、インサート４に引力を発生させる永久磁石８Ｃの先端側におけるケーシング８Ｄの板厚を相対的に薄くすることによって、インサート４に作用する引力の減衰量を低減することができる。

【0177】

また、インサート４には、永久磁石８Ｃの往復方向及びインサート４の厚さ方向に引力を発生させるべきであることから、永久磁石８Ｃの側面側におけるケーシング８Ｄの板厚を、永久磁石８Ｃの先端側におけるケーシング８Ｄの板厚よりも厚くし、永久磁石８Ｃの往復方向及びインサート４の厚さ方向に作用する磁力が支配的となるようにすることができる。

【0178】

原理的には、永久磁石８Ｃの先端側におけるケーシング８Ｄの壁面を省略することもできる。すなわち、ケーシング８Ｄの先端を開口端とし、永久磁石８Ｃの先端を露出させても良い。その場合には、ケーシング８Ｄのサイズを、インサート４のサイズよりも小さくすれば、永久磁石８Ｃを後退させた場合に永久磁石８Ｃをインサート４から引離すことができる。

【0179】

ケーシング８Ｄの先端を開口端とすれば、永久磁石８Ｃとインサート４が直接接触するため、永久磁石８Ｃの吸引力を最大にすることができる。但し、インサート４には切削油や切粉等が付着している場合があるため、洗浄を容易にする観点からは、ケーシング８Ｄの先端を閉口端とすることが好ましい。特に、永久磁石の中で最も強力とされているネオジム磁石等をインサート４の保持用の永久磁石８Ｃとして採用すれば、ケーシング８Ｄの先端に１ｍｍ程度の厚さを有する壁面を設けても、十分な磁力をインサート４に作用させて吸着させることが可能である。

【0180】

また、ケーシング８Ｄの先端を閉口端とすれば、第１の実施形態と同様に、図１９に例示されるように、ケーシング８Ｄの先端に非磁性体からなる突起８Ｂを設け、インサート４の貫通孔に挿入することができる。このため、インサート４が切削油等でホルダ６に固着している場合であっても、ケーシング８Ｄをホルダ６の座面６Ａに平行な方向にスライドさせることによって、インサート４をホルダ６の座面６Ａから引き剥がすことができる。そして、突起８Ｂをインサート４の貫通孔に挿入してスライドさせた後に、永久磁石８Ｃを前進させてインサート４をケーシング８Ｄの端面に吸引することができる。

【0181】

尚、ケーシング８Ｄの先端を開口端とし、永久磁石８Ｃに直接突起８Ｂを設ける方法も考えられるが、第１の実施形態のように磁力の切換が可能な電磁石８Ａとは異なり、常時磁力を作用させた状態で突起８Ｂをインサート４の貫通孔に確実に挿入することは困難である可能性が高い。このため、図１９に示すようにケーシング８Ｄの先端を閉口端とし、ケーシング８Ｄの端面に非磁性体の突起８Ｂを設けることが現実的であると考えられる。

【0182】

このように、永久磁石８Ｃをエアシリンダ６０で往復移動させる場合には、エアシリンダ６０にエア信号を出力することによってエアシリンダ６０の駆動を制御するエア制御回路６１が、ロボットアーム２０等の駆動装置１３を制御する制御装置１３Ａの一部として設けられる。典型的なロボットアーム２０には、エア信号の伝送系統が設けられている。このため、例えば、エア制御回路６をエアシリンダ６０とともにヘッド２２に取付けるようにしても良い。

【0183】

エア制御回路６１には、永久磁石８Ｃをインサート４に向けて前進させる場合には、エアシリンダ６０のピストン６０Ｃを前進させるためのエア信号の入力ポートにエア信号を出力する一方、永久磁石８Ｃを後退させる場合には、エアシリンダ６０のピストン６０Ｃを後退させるためのエア信号の入力ポートにエア信号を出力する機能が備えられる。

【0184】

そして、エア制御回路６１を含む制御装置１３Ａにより、ロボットアーム２０等の駆動装置１３と、エアシリンダ６０の同期制御が行われる。すなわち、ロボットアーム２０と、エアシリンダ６０が、互いに連動する。

【0185】

具体的には、インサート４をホルダ６から取外す際には、ロボットアーム２０等の駆動装置１３によるインサート４の貫通孔への突起８Ｂの挿入及びケーシング８Ｄのスライド動作が完了した後、エアシリンダ６０の前進駆動が開始され、エアシリンダ６０の前進駆動が完了してインサート４が永久磁石８Ｃの磁力でケーシング８Ｄの端面に吸着した後、インサート４をホルダ６から引離すためのロボットアーム２０等の駆動装置１３の動作が開始されるように、駆動装置１３と、エアシリンダ６０の同期制御が行われる。

【0186】

逆に、インサート４をホルダ６に取付ける際には、エアシリンダ６０のピストン６０Ｃを前進させて永久磁石８Ｃの磁力でケーシング８Ｄの端面にインサート４を吸着させた状態でロボットアーム２０等の駆動装置１３を駆動させることによって、インサート４がホルダ６の取付位置まで移動した後に、エアシリンダ６０の後退駆動が開始され、かつエアシリンダ６０の後退駆動の完了によって永久磁石８Ｃの磁力がインサート４をケーシング８Ｄの端面に吸着できない程度まで弱まった後に、ロボットアーム２０等の駆動装置１３の駆動によってケーシング８Ｄを含むインサート保持部８がホルダ６近傍から退避するように、駆動装置１３と、エアシリンダ６０の同期制御が行われる。

【0187】

尚、エアシリンダ６０の代わりに油圧シリンダ、ボールねじ或いはギアの一種であるラック・アンド・ピニオン等の直線移動を行う機械要素を用いて永久磁石８Ｃの往復移動を行うようにしても良い。このように、永久磁石８Ｃの１次元の往復移動を行う機械要素をロボットアーム２０に取付ければ、ロボットアーム２０に必要な駆動軸の数を減らすことが可能となる。

【0188】

以上の第２の実施形態によれば、永久磁石８Ｃの強力な磁力によってより確実にインサート４を保持することが可能となる。すなわち、典型的なインサート４の材料はタングステンカーバイドをコバルトで結合した超硬合金であり、バインダとして含まれるコバルトによって生じる磁性は、鉄系の金属で構成されるねじ５と比べて弱いが、ネオジム磁石等の永久磁石８Ｃの強力な磁力によってインサート４を吸引することが可能となる。
（他の実施形態）
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。

【符号の説明】

【0189】

１、１Ａ…インサート交換装置、２…工作機械、３…転削工具、４…インサート、５…ねじ、６…ホルダ、６Ａ…座面、７…ドライバユニット、７Ａ…ドライバ、７Ｂ…ドライバ駆動装置、７Ｃ…スプリング、７Ｄ…電磁石、７Ｅ…トルクセンサ、８…インサート保持部、８Ａ…電磁石、８Ｂ…突起、８Ｃ…永久磁石、９…エアブローノズル、９Ａ…ホース、９Ｂ…電磁弁、１０…インサート台、１０Ａ…使用前インサート用トレイ、１０Ｂ…使用済インサート用トレイ、１１…ねじ供給機（フィーダ）、１２…ホルダ保持部、１３…駆動装置、１３Ａ…制御装置、１３Ｂ…入力装置、２０…ロボットアーム
２１…ロボット、２２…ヘッド、３０…ホルダ設置台、３１…回転保持機構、３２…モータ、３３…制御回路、３４…電磁石、３５…コイル、３６…電源、３７…電気回路、４０…回収トレイ、４１…レール、４２…クランプ、４２Ａ、４２Ｂ…押当部材、４３…クランプ駆動機構、４３Ａ…クランプ制御回路、４４…センサ、５０…収納ケース、６０…エアシリンダ、６０Ａ…ロッド、６０Ｂ…シリンダチューブ、６０Ｃ…ピストン、６１…エア制御回路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】