工具ホルダ交換型パンチプレス
【課題】 工具ホルダだけでなく、工具ホルダに対する工具の交換も自動化できて、多数の工具を用いることが必要な多品種少量生産にも、効率良く生産が行え、また工具ホルダに対する交換工具の誤りが回避できる工具ホルダ交換型パンチプレスを提供する。
【解決手段】 パンチプレス１は、工具８を保持する複数の工具ホルダ７が装着可能であって、装備している工具ホルダ７が交換可能である。このパンチプレス１の外で工具ホルダ７を保管する機外工具ホルダマガジン６を設ける。このパンチプレス１と機外工具ホルダマガジン６との間で移動して工具ホルダ７を自動交換する工具ホルダチェンジャー３を設ける。工具８を複数保管する工具マガジン４を設ける。この工具マガジン４と機外工具ホルダマガジン６との間で工具８を自動交換する工具チェンジャー１５を設ける。
【解決手段】 パンチプレス１は、工具８を保持する複数の工具ホルダ７が装着可能であって、装備している工具ホルダ７が交換可能である。このパンチプレス１の外で工具ホルダ７を保管する機外工具ホルダマガジン６を設ける。このパンチプレス１と機外工具ホルダマガジン６との間で移動して工具ホルダ７を自動交換する工具ホルダチェンジャー３を設ける。工具８を複数保管する工具マガジン４を設ける。この工具マガジン４と機外工具ホルダマガジン６との間で工具８を自動交換する工具チェンジャー１５を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、タレット型等の工具ホルダを効果可能な工具ホルダ交換型パンチプレスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の工具を交換使用可能としたパンチプレスとして、タレット式のものが一般的である。しかし、タレットパンチプレスでは、タレット内に保持できるパンチ工具の種類が限られ、多彩な加工が行えない。
このような課題を解消するものとして、複数のパンチ工具を搭載したタレット型の工具ホルダを、旋回可能な機内工具ホルダマガジンの円周方向複数箇所に着脱自在に保持するマルチタレット形式のものが提案されている（例えば、特許文献１）。これは、機内工具ホルダマガジンの旋回により、希望の工具ホルダを所定位置に割出し、その割り出された工具ホルダを旋回させて工具ホルダ中の希望のパンチ工具をパンチ加工に用いるものである。
【０００３】
パンチプレスの機内工具ホルダマガジンの工具ホルダは、機外に設けられた機外工具ホルダマガジンとの間で、走行移動する工具ホルダチェンジャーを介して交換可能とされる。工具ホルダに保持する工具を交換する段取り替えは、機外工具ホルダマガジンで行い、その工具を交換した工具ホルダを、工具ホルダチェンジャーにより、パンチプレス内の機内工具ホルダマガジンに搬入する。
このように、パンチプレスの機外で工具ホルダに対する工具交換の段取り替えを行うことにより、パンチプレスの運転中に停止させることなく、工具の段取り替えが行える。
【０００４】
機外工具ホルダマガジンで、工具ホルダに対して装着する工具を交換する作業は、機外工具ホルダマガジンの近傍に設置された工具棚形式の工具マガジン上の工具との間で行われる。
この工具の交換の作業は、作業者に対して、画面表示装置等で交換の指示を与えることにより、作業者がこの指示を見て、工具マガジン上に並ぶ工具を探し、人手作業で交換する。
なお、タレットパンチプレスにおけるタレットに対する工具の交換については、ロボットにより自動化した装置が提案されている（例えば、特許文献２）。また、上記のようにパンチプレスに対する工具ホルダの交換は、工具ホルダチェンジャーで自動化されている。しかし機外工具ホルダマガジンにおける工具ホルダに対する工具の交換は、人手の作業に頼っている。
【特許文献１】特開２００６−３２６７０９号公報
【特許文献２】特公平３−３８００６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
機外工具ホルダマガジンでの工具ホルダに対する工具の交換は、全て作業者が行うために、次のような手間がかかり、常にミス防止が必要である。
１．人が交換することが前提であるので、工具マガジン上の工具の配置場所を検索する必要がある。
２．作業者は交換すべき工具ホルダの場所を記憶して検索した金型を挿入する。
３．このとき、工具ホルダにおける指定の工具支持部に工具が存在する場合は、その工具を取り出して仮置きする。
４．工具挿入を行う工具支持部と挿入角度の一致を確認する。
５．取り出した工具を確認して、その金型を工具マガジン上の決められた場所に収納する。
【０００６】
このように、機外工具ホルダマガジンでの人手による工具の交換は、非常に多くの手間が掛かり、非能率であり、その遅れによってパンチプレスでの稼働に影響を与えることがあるうえ、ミスが発生する機会も多い。
【０００７】
この発明の目的は、工具ホルダだけでなく、工具ホルダに対する工具の交換も自動化できて、多数の工具を用いることが必要な多品種少量生産にも、効率良く生産が行え、また工具ホルダに対する交換工具の誤りが回避できる工具ホルダ交換型パンチプレスを提供することである。
この発明の他の目的は、比較的簡易な構成の工具チェンジャーでも自動交換を可能とすることである。
この発明のさらに他の目的は、機外工具ホルダマガジンと、工具ホルダチェンジャーと、工具チェンジャーとのバランスの取れたレイアウトとすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の工具ホルダ交換型パンチプレスは、それぞれ工具を保持する複数の工具ホルダが装着可能であって、装備している工具ホルダが交換可能であるパンチプレスと、このパンチプレスの外で工具ホルダを保管する機外工具ホルダマガジンと、前記パンチプレスと機外工具ホルダマガジンとの間で移動して工具ホルダを自動交換する工具ホルダチェンジャーと、前記工具を複数保管する工具マガジンと、前記機外工具ホルダマガジンと工具マガジンの間で工具を自動交換する工具チェンジャーとを備える。
【０００９】
この構成によると、パンチプレスと機外工具ホルダマガジンとの間での工具ホルダの自動交換が工具ホルダチェンジャーにより行われる。また、機外工具ホルダマガジン上の工具ホルダと工具マガジンとの間での工具の自動交換が、工具チェンジャーにより行われる。このように、工具ホルダだけでなく、工具ホルダに対する工具の交換も自動化できて、多数の工具を用いることが必要な多品種少量生産にも、効率良く生産が行える。また、工具ホルダに対する交換工具の誤りが回避できる。
【００１０】
この発明において、前記機外工具ホルダマガジンは、工具ホルダを保持する工具ホルダ保持部から工具ホルダを排出して所定位置に配置する工具ホルダ排出部を有し、前記工具チェンジャーは、前記工具ホルダ排出部にある工具ホルダと前記工具マガジンとの間で前記工具を交換するものであっても良い。
このような工具ホルダ排出部を設けた場合、機外工具ホルダマガジンの工具ホルダ保持部が、外部から工具の出し入れを行い難い箇所にあっても、工具チェンジャーは、工具ホルダ排出部との間で工具の交換を行えば良い。そのため、比較的簡易な構成の工具チェンジャーでも自動交換が可能となる。また、工具ホルダ排出部で工具の交換を行えば良いため、機外工具ホルダマガジンが工具ホルダチェンジャーとの工具ホルダの交換のための割り出し動作中であっても、工具チェンジャーによる工具の交換を可能なようにする構成も採用可能となる。
【００１１】
上記のように工具ホルダ排出部を設ける場合に、この機外工具ホルダマガジンの工具ホルダ排出部は、前記工具ホルダチェンジャーの移動領域とは反対側に配置しても良い。
機外工具ホルダマガジンの両側に工具ホルダチェンジャーの移動領域と上記工具ホルダ排出部とが位置すると、機外工具ホルダマガジンと、工具ホルダチェンジャーと、工具チェンジャーとをバランスのとれたレイアウトとできる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の工具ホルダ交換型パンチプレスは、それぞれ工具を保持する複数の工具ホルダが装着可能であって、装備している工具ホルダが交換可能であるパンチプレスと、このパンチプレスの外で工具ホルダを保管する機外工具ホルダマガジンと、前記パンチプレスと機外工具ホルダマガジンとの間で移動して工具ホルダを自動交換する工具ホルダチェンジャーと、前記工具を複数保管する工具マガジンと、前記機外工具ホルダマガジンと工具マガジンの間で工具を自動交換する工具チェンジャーとを備えるため、工具ホルダだけでなく、工具ホルダに対する工具の交換も自動化できて、多数の工具を用いることが必要な多品種少量生産にも、効率良く生産が行え、また工具ホルダに対する交換工具の誤りが回避できる。
前記機外工具ホルダマガジンが、工具ホルダを保持する工具ホルダ保持部から工具ホルダを排出して所定位置に配置する工具ホルダ排出部を有し、前記工具チェンジャーが、前記工具ホルダ排出部にある工具ホルダと前記工具マガジンとの間で前記工具を交換するものである場合は、比較的簡易な構成の工具チェンジャーでも自動交換を可能とすることができる。
前記機外工具ホルダマガジンの前記工具ホルダ排出部を、前記工具ホルダチェンジャーの移動領域とは反対側に配置した場合は、機外工具ホルダマガジンと、工具ホルダチェンジャーと、工具チェンジャーとをバランスの取れたレイアウトとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この発明の一実施形態を図１ないし図１２と共に説明する。図１は、この工具ホルダ交換型パンチプレスを備えた加工システムの概略平面図である。この加工システムは、パンチプレス１と、機外工具ホルダマガジン６を有するプリセッター２と、工具ホルダチェンジャー３と、工具マガジン４と、工具チェンジャー１５とを備える。
【００１４】
パンチプレス１は、機内工具ホルダマガジン５を備え、工具８を搭載した複数の工具ホルダ７を、機内工具ホルダマガジン５に交換可能に装備するものである。工具ホルダチェンジャー３は、パンチプレス１およびプリセッター２にそれぞれ設けられた機内工具ホルダマガジン５および機外工具ホルダマガジン６の間で工具ホルダ７を自動交換する装置である。工具マガジン４は、工具８を複数保管するラックであり、前面に沿って仮置き台１４が設けられている。工具チェンジャー１５は、プリセッター２の機外工具ホルダマガジン６と工具マガジン４の間で工具８を自動交換する装置であり、多関節ロボットで構成されている。
【００１５】
工具ホルダ７は、図３に示すように、平面形状が円形のタレットであり、一つまたは複数の工具８が搭載される。工具８は、工具ホルダ７に設けられた貫通孔等からなる工具支持部７ａ内に、交換自在に搭載される。工具８は、パンチ工具８Ａ（図５）またはダイ工具８Ｂである。パンチ工具８Ａおよびダイ工具８Ｂは、上下に対として用いられるものである。工具ホルダ７は、パンチ工具用の工具ホルダ７Ａと、ダイ工具用の工具ホルダ７Ｂとが、上下に対として同心位置に設けられる。この明細書において、工具８および工具ホルダ７については、特にパンチ用とダイ用とに区別が必要な場合の他は、単に「工具８」および「工具ホルダ７」と総称する。図５を除く各図では、パンチ工具用の工具ホルダ７（７Ａ）のみを示し、ダイ工具用の工具ホルダ７Ｂは、図示を省略している。
【００１６】
工具８は、パンチ加工する孔形状や寸法が種々異なるものがあり、工具ホルダ７に設けられた複数の工具支持部７ａには、それぞれ異なる孔形状，寸法の加工用のものが搭載される。
また、工具ホルダ７は、図２のように工具支持部７ａの個数，配置，寸法等の種々異なる複数種類のものが準備される。同じ工具支持部７ａに、外径寸法の合う複数種類の工具８の搭載が可能であり、各種類の工具ホルダ７の工具支持部７ａに、適合可能な任意の工具８を搭載して工具ホルダ７の工具編成が行われる。
【００１７】
機内工具ホルダマガジン５は、水平旋回自在に設けられ、外周部の円周方向複数箇所に、工具ホルダ７を着脱自在に保持する工具ホルダ保持部５ａが設けられている。各工具ホルダ保持部５ａは、制御上でアドレスＭ１〜Ｍ８が付される。機内工具ホルダマガジン５は、上下に一対のものが同心に設けられ、それぞれパンチ側およびダイ側の工具ホルダ７を保持して同期して旋回する。
【００１８】
図１において、パンチプレス１は、工具割出機構として、マガジン割出部と工具ホルダ割出部（いずれも図示せず）とを有する。マガジン割出部は、機内工具ホルダマガジン５の任意の工具ホルダ保持部５ａが所定のプレスヘッド位置Ｑに来るように機内工具ホルダマガジン５を旋回させる機構である。工具ホルダ割出部は、プレスヘッド位置Ｑにある工具ホルダ７を保持してその工具ホルダ中心回りに旋回させ、工具ホルダ７の任意の工具８を所定のパンチ位置Ｐに割出す機構である。
パンチ位置Ｐに割り出された工具８は、サーボモータ等のパンチ駆動源により、昇降自在なラムを介してパンチ加工のための昇降動作が与えられる。
【００１９】
パンチプレス１は、テーブル９上の板材Ｗを直交２軸（Ｘ軸，Ｙ軸）方向に移動させる板材送り機構１０を有しており、その移動により、板材Ｗの加工すべき箇所がパンチ位置Ｐへ移動させられる。板材送り機構１０は、Ｙ軸方向に進退するキャリッジ１１に、Ｘ軸方向に進退可能にクロススライド１２を搭載し、板材Ｗの端部を把持する複数のワークホルダ１３を、クロススライド１２に取付けたものである。
【００２０】
プリセッタ２は、機外工具ホルダマガジン６を旋回割出可能に設置したものであり、その機外工具ホルダマガジン６は、パンチプレス１の外に、つまりパンチプレス１の板材送り機構１０、機内工具ホルダマガジン５、およびパンチ駆動源による駆動系等と干渉することのない位置に設けられる。この実施形態では、プリセッタ２は、パンチプレス１の背後に、パンチプレス１とは別置きに、パンチプレス１とは独立して設けられている。
機外工具ホルダマガジン６は、機内工具ホルダマガジン５と同様に水平旋回自在に設けられ、外周部の円周方向複数箇所に、工具ホルダ７を着脱自在に保持する工具ホルダ保持部６ａが設けられている。機外工具ホルダマガジン６も、パンチ工具搭載の工具ホルダ７用のものと、ダイ工具搭載の工具ホルダ７用のものとが、上下に同心に設置され、旋回割出の駆動がマガジン割出手段（図示せず）で行われる。プリセッタ２には、機外工具ホルダマガジン６に対して作業者が工具ホルダ７の交換を行うための段取り用交換部１７が設けられている。
【００２１】
プリセッタ２は、機外工具ホルダマガジン６をマガジンカバー２ａで覆っており、このマガジンカバー２ａは、工具ホルダチェンジャー３の移動領域に臨んで、工具ホルダ７の挿脱用の開口（図示せず）が設けられている。また、プリセッタ２の、工具ホルダチェンジャー３の移動領域とは反対側に、段取り用交換部１７が設けられている。
【００２２】
図５，図４に拡大して示すように、段取り用交換部１７は、マガジンカバー２ａに設けた段取り用開口２ａａを開閉する扉２ａｂを設けたものである。扉２ａｂは、開閉駆動装置（図示せず）により開閉させられる。この段取り用交換部１７に、下側の機外工具ホルダマガジン６（６Ｂ）の工具ホルダ保持部６ａからダイ工具用の工具ホルダ７（７Ｂ）を排出して所定位置Ｆに配置する工具ホルダ排出部１７ａが設けられている。
工具ホルダ排出部１７ａは、工具ホルダ７を載せるスライド台１７ａａを、ガイドレール１７ａｂ上で、機外工具ホルダマガジン６の半径方向に進退自在に設置したものである。スライド台１７ａａは、進退駆動装置（図示せず）により、機外工具ホルダマガジン６の工具ホルダ保持部６ａの直下と、マガジンカバー２ａの外部となる上記所定位置Ｆ（図に実線で示す位置）との間を往復移動可能とされる。
【００２３】
図１において、工具ホルダチェンジャー３は、パンチプレス１の機内工具ホルダマガジン５と、機外工具ホルダマガジン６との間で工具ホルダ７を交換する装置であり、これらマガジン工具５，６の所定の交換用割出位置Ｒ，Ｓで交換を行う。
工具ホルダチェンジャー３は、これら機内工具ホルダマガジン５と機外工具ホルダマガジン６の交換用割出位置Ｒ，Ｓに渡って設けられたガイドレール２１と、このガイドレール２１に沿って走行する移動体２２とを備える。移動体２２は、それぞれ工具ホルダ７を保持する２つのチャック２３，２４が走行方向に並んで設けられている。これら２つのチャック２３，２４は、いずれか片方のチャック２３，２４で交換用の工具ホルダ７を保持しておき、空の方のチャック２３，２４で工具ホルダマガジン５，６から工具ホルダ７を受け取り、上記片方のチャック２３，２４で保持していた交換用の工具ホルダ７を工具ホルダマガジン５，６に渡す動作を行う。これにより、移動体２２の両工具ホルダマガジン５，６間の一度の走行で工具ホルダ７の交換が行える。
【００２４】
なお、移動体２２は、チャック２３，２４を１個のみとし、交換用割出位置Ｒ，Ｓの付近に設けた仮置き台（図示せず）に、交換用の工具ホルダ７を仮置きすることによっても、一度の走行で工具ホルダ７の交換が行える。
また移動体２２に設けられる上記チャック２３，２４は、いずれも各工具ホルダマガジン５，６と同じく、パンチ工具搭載の工具ホルダ７用のものと、ダイ工具搭載の工具ホルダ７用のものとが、上下に並んで設けられている。
【００２５】
工具マガジン４は、図７に示すように、複数の棚４ａを支柱４ｂで支持したラックであり、これらの棚４ａに、パンチ工具８Ａおよびダイ工具８Ｂ等の工具８が対として載置される。工具マガジン４は、前後両面から工具８の出し入れが可能である。この工具マガジン４は、図１のように工具チェンジャー１５の後方に配置され、前面を工具チェンジャー１５に向けて設置されている。
【００２６】
工具チェンジャー１５は、多関節ロボットからなり、ボディ１５ａに水平旋回自在な旋回台１５ｂが設けられ、この旋回台１５ｂに１本のアーム１５ｃが設けられている。
図６に示すように、アーム１５ｃは、関節１８を介して順次連結された複数のアーム構成部材１５ｃａを有し、先端の関節１８に、把持具であるハンド１９が設けられている。ハンド１９は、開閉動作が可能で、工具８を挟んで把持する構成とされている。ハンド１９を取付けた関節１８は、直交２軸方向の屈曲と回転とが可能な３自由度の関節とされている。アーム１５ｃの各関節１８は、屈曲や回転の他、伸縮動作を行う部位であっても良い。アーム１５ｃは、動作の冗長性が得られるように、各関節１８の合計で７以上の自由度以上を持つものであることが好ましい。
【００２７】
工具チェンジャー１５は、ハンド１９等に検出器２０を有するものとしても良い。検出器２０は、例えば、孔内面の位置等の触針等で検出するものであっても、またカメラであっても良い。
【００２８】
制御系を説明する。図１おいて、パンチプレス１は、その後部に配置されたパンチプレス制御装置３１により制御され、工具ホルダチェンジャー３はその後部に配置された工具ホルダチェンジャー制御装置３２により制御される。また、工具チェンジャー１５は、その近傍に配置された工具チェンジャー制御装置３３により、機外工具ホルダマガジン６は機外工具ホルダマガジン制御装置３４により制御される。パンチプレス１の前方には、パンチプレス制御装置３１および工具ホルダチェンジャー制御装置３２の操作部となる操作盤３１ａが設けられている。
【００２９】
図８に示すように、これらパンチプレス制御装置３１、工具ホルダチェンジャー制御装置３２、工具チェンジャー制御装置３３、および機外工具ホルダマガジン制御装置３４は、スケジュール設定手段３６および工具マガジン収容データ記憶手段３５と共に加工システム制御手段３０を構成する。
【００３０】
パンチプレス制御装置３１は、数値制御装置からなり、加工プログラム３８を実行して制御指令を出力する。工具ホルダチェンジャー制御装置３２および機外工具ホルダマガジン制御装置３４は、プログラマブルコントローラ等からなり、それぞれシーケンスプログラム等からなる工具ホルダチェンジャー制御プログラム３７および機外工具ホルダマガジン制御プログラム４０に従って制御を行う。工具ホルダチェンジャー３３は、数値制御装置からなり、工具ホルダチェンジャー制御プログラム３９に従って制御を行う。これら各制御装置３１〜３４は、いずれもコンピュータ式であり、物理的に同じコンピュータに構成されたものであっても良いが、この実施形態ではそれぞれ別のコンピュータに構成されている。
【００３１】
スケジュール設定手段３６は、加工のスケジュールを記憶したコンピュータであり、パンチプレス制御装置３１および工具ホルダチェンジャー制御装置３２に、バス、ネットワーク等で接続されている。スケジュール設定手段３６に記憶されるスケジュールは、１枚の素材板材を加工する単位の個別スケジュールを実行順に配列したものである。上記個別スケジュールには、加工プログラム３８のプログラム番号と、その加工プログラム３８で使用する工具ホルダ７の識別番号が定められている。
【００３２】
機外工具ホルダマガジン制御装置３４は、機外工具ホルダマガジン制御プログラム４０に従い、図９に流れ図で示す制御動作を行う。工具チェンジャー制御装置３３は、工具チェンジャー制御プログラム３９に従い、図１０に流れ図で示す制御動作を行う。これらの流れ図と共に、機外工具ホルダマガジン６上の工具ホルダ７の工具交換を行うときの動作を説明する。
【００３３】
図９の流れ図に示すように、機外工具ホルダマガジン６は、工具交換命令があると（ステップＲ１）、その交換を行う工具ホルダ７を保持した工具ホルダ保持部６ａが段取り用交換部１７に位置するように旋回割り出しを行う。上記工具交換命令は、例えば、機外工具ホルダマガジン制御装置３４に付属の操作盤３４ａから作業者により入力された命令であっても、またスケジュール設定手段３６から与えられた命令であっても良い。
上記旋回割り出しの後、扉２ａｂ（図５）をオープンする（図９のステップＲ３）。この後、工具ホルダ排出部１７ａのスライド台１７ａａを所定位置Ｆに自動引き出しする（ステップＲ４）。この自動引き出しの前に、下側の機外工具ホルダマガジン６Ａは、工具ホルダ排出部１７ａに位置する工具ホルダ保持部６ａによる保持を解除しており、この工具ホルダ保持部６ａの工具ホルダであるダイ側の工具ホルダ７（７Ａ）は、スライド台１７ａａに載せられている。したがって、ダイ側の工具ホルダ７（７Ａ）は、工具ホルダ排出部１７ａの自動引き出しによって、同図および図４に示すように、上側の工具マガジン６（６Ａ）およびこれに保持されたパンチ側の工具ホルダ７（７Ａ）に対して突出した位置となる。
【００３４】
自動引き出しの後、機外工具ホルダマガジン制御装置３４は、工具チェンジャー制御装置３３へ工具交換指令を出力し（ステップＲ５）、工具ホルダチェンジャー１５による工具交換の完了を待つ。
工具チェンジャー制御装置３３の出力する完了信号が受信されると（ステップＲ６）、工具ホルダ排出部１７ａの収納を行い（ステップＲ７）、扉２ａｂをクローズし（ステップＲ８）、工具交換に対する動作を完了する。
【００３５】
図１０の流れ図に示すように、工具ホルダチェンジャー１５は、図９のステップＲ５で機外工具ホルダマガジン制御装置３４から送信された工具交換命令を受信すると（ステップＳ１）と、以下の動作を開始する。上記工具交換命令には、要求工具の識別データである工具番号と、工具ホルダ７上の工具８を挿入する位置のデータ（工具ホルダ７のどの工具支持部７ａであるかの識別データ、またはその工具支持部７ａの平面座標データ）が含まれる。
【００３６】
工具交換にあたっては、まず、工具ホルダ７の新たな工具８を挿入する工具支持部７ａに入っている工具８（これを「先入工具」と称す）があるか否かを判断する。工具ホルダチェンジャー１５は、先入工具がある場合は、これを取り出して（ステップＳ３）、所定の仮置き位置（例えば仮置き台１４上の所定位置）に仮置きした後に（ステップＳ４）、要求の工具８を、工具マガジン４から把持する（ステップＳ５）。工具マガジン４の何処に要求の工具８があるかは、上記工具交換命令に含まれる要求工具の識別データを、工具マガジン収容データ記憶手段３５と照合するこで分かる。工具マガジン収容データ記憶手段３５は、工具番号と収容位置との関係を記憶したテーブルである。
【００３７】
工具ホルダチェンジャー１５は、このように要求工具８を把持し、目的の工具ホルダ７の工具支持部７ａに挿入する（ステップＳ５，Ｓ６）。なお、パンチ側の工具８の把持，挿入と、ダイ側の工具８の把持，挿入は、それぞれ別に行う。ダイ側の工具８の挿入は、図５のように引き出された工具ホルダ７に対して行うが、パンチ側の工具８の挿入は、図５のように、工具ホルダ７が機外工具ホルダマガジン６に保持された状態で行う。工具チェンジャー１５において、工具ホルダ７に対し工具８を挿入する位置は、前記のように受信した工具交換指令における挿入位置のデータから認識できる。挿入位置のデータが工具ホルダ７およびその所定の工具支持部７ａの識別データである場合は、これら工具ホルダ７の工具支持部７ａの形状寸法を識別データと共に記憶した工具ホルダマスタファイル等の記憶手段（図示せず）と照合することで得られる。
【００３８】
要求工具の挿入（ステップＳ６）の開始の後、適正に挿入されたか否かを確認する。挿入したが挿入状態が適正でない場合や、挿入途中でそれ以上の挿入ができなくなる等の支障が生じた場合は、挿入不良とする。この確認は、工具ホルダチェンジャー１５のハンド１９が所定位置まで移動したた否かを確認することで行える。また、ハンド１９に設けられる検出器２０をカメラとし、挿入状態の撮像データを画像処理して、所定の判定を加えることによっても、適正に挿入されたか否かを確認できる。挿入途中で引っ掛かり等が生じて挿入不可になった場合は、その挿入抵抗を検出することで、つまり工具ホルダチェンジャー１５のハンド１９を移動させる何処かの関節１８の駆動源に、所定以上の負荷が加わったことを検出することで、適正に挿入できなかったことが分かる。
【００３９】
挿入不良の場合は、繰り返し挿入回数の計数用のカウンタ（図示せず）カウントして（ステップＳ９）、設定回数になったかを判断し（ステップＳ１０）、設定回数未満の場合は、再挿入補助の処理（ステップＳ１２）を行った後、再度、要求工具８の挿入を行う（ステップＳ６）。上記再挿入補助の処理（ステップＳ１２）については、後に例を説明する。
【００４０】
再挿入、適正挿入確認（ステップＳ７）を繰り返し、設定回数に達した場合は、ステップＳ１０からステップＳ１１に進み、アラームを発生させてオペレータコールを行い、かつ工具ホルダチェンジャー１５の動作を停止する。
【００４１】
適正挿入確認のステップ（Ｓ７）で、適正に挿入されたと確認できた場合は、完了送信信号を、工具チェンジャー制御装置３３から機外工具ホルダマガジン制御装置３４へ出力し、工具チェンジャー１５の動作を終了する。
【００４２】
なお、図１０のステップＳ４で仮置きした先入工具８は、適宜の時、例えば、工具チェンジャー１５による工具８の適正な挿入が完了した後に、工具マガジン４へ収納する。また、図１０では説明を省略したが、適正挿入が確認されると、上記繰り返し挿入回数の計数用のカウンタはリセットする。
【００４３】
次に、再挿入補助の処理例を説明する。挿入不良のときは、何らかの不良原因が存在するため、単に挿入を繰り返すだけでは、挿入できない場合が多い。そのため、挿入不良の原因を除く処理や、その原因を確認する処理が必要となる。
挿入不良の原因を除く処理として、例えば、工具チェンジャー１５で把持している工具８を、仮置き台１４に載せて、把持し直すようにしても良い。これにより、微妙な把持の誤差が解消され、次回は適正に挿入できる場合がある。
【００４４】
図１１（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ挿入不良の原因を調べる処理例を示す。同図（Ａ）は、長さ測定器４１の触針４１ａ，４１ｂに、工具チェンジャー１５で把持している工具８の両端面を接触させることで、工具８の長さＬを確認する例を示す。長さ測定器４１は、例えば仮置き台１４上やその付近等に設置する。これにより誤差が検出される場合として、工具８自体の長さに誤差がある場合や、工具チェンジャー１５のハンド１９による把持が傾いていて、結果として長さが短く検出される場合とがある。傾きにより短く検出された場合は、ハンド１９から工具８を一旦離して、再度把持することで、適正な把持が行える。工具８自体の長さに誤差がある場合や、要求工具８とは別の工具８を把持している可能性が強い。この場合は、作業者が確認して適宜の処置を行う必要がある。
【００４５】
図１１（Ｂ）は、傾き角度測定器４３の２本の触針４３ａ，４３ｂに、工具チェンジャー１５で把持している工具８の側面を接触させることで、鉛直線Ｏ0 に対する工具８の軸心Ｏ1 の傾き角度θを調べる状態を示す。傾き角度測定器４３は、２本の触針４３ａ，４３ｂが出入り自在であり、その出入り位置の差から、傾き角度θを検出する。
このように傾いて把持している場合は、ハンド１９から工具８を一旦離して、再度把持することで、適正な把持が行える。
【００４６】
図１２は、工具ホルダ７の工具支持部７ａの位置を調べる例を示す。この処理は、機外工具ホルダマガジン６上の工具ホルダ７の工具支持部７ａに、停止位置決め等によって誤差が生じている場合に、その補正を行う処理である。まず、工具チェンジャー１５のハンド１９に取付けられる検出器２０の触針２０ａを、工具ホルダ７の工具支持部７ａの開口縁における任意の３点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に接触させ、その接触時のハンド１９の座標データから、上記３点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の位置を検出する。円周上の３点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の位置が検出できれば、その円の中心、つまり工具支持部７ａの中心位置の座標がわかる。この中心位置の座標は、工具チェンジャー制御装置３３に入力された工具交換指令から得られる座標値と、本来は一致しているはずであるが、なんらかの誤差発生要因によりずれる場合がある。そのため、工具交換指令から得られる座標値を、測定された上記中心位置の座標のずれ量によって補正し、再挿入を行うことで、円滑な挿入が行える。上記の補正は、ずれ量をそのまま補正量としても良く、ずれ量に対して計数を掛けた値を補正量としても良い。
【００４７】
なお、これらの再挿入補助の処理は、再挿入の場合に限らず、初回の挿入時に行っても良いが、通常は、特に処理を行わなくても適正な挿入が行えるため、再挿入時のみ行うことが効率的である。ただし、工具チェンジャー１５により工具マガジン４で把持した工具８を、仮置き台１４に一旦載せ、把持し直す処理は、毎回行っても良い。
【００４８】
この工具ホルダ交換型パンチプレスによると、このように、パンチプレス１と機外工具ホルダマガジン６との間での工具ホルダ７の自動交換が工具ホルダチェンジャー３により行われる。また、機外工具ホルダマガジン６上の工具ホルダ７と工具マガジン４との間での工具８の自動交換が、工具チェンジャー１５により行われる。このように、工具ホルダ７だけでなく、工具ホルダ７に対する工具８の交換も自動化できて、多数の工具８を用いることが必要な多品種少量生産にも、効率良く生産が行える。また、工具ホルダ７に対する交換工具の誤りが回避できる。このため、多品種少量生産に適したものとでき、工具交換を少なくしつつ、工具の交換も可能なものとできる。しかも、工具ホルダ７に対する工具８の交換は、パンチプレス１の機外で行えて、パンチプレス１の運転中に停止させることなく行え、工具８の段取り替えを、パンチプレス１の稼働率を低下させることなく行える。
【００４９】
また、ダイ側の機外工具ホルダマガジン６に、工具ホルダ保持部６ａから工具ホルダ７を排出して所定位置Ｆに配置する工具ホルダ排出部１７ａを設けている。このため、ダイ側の機外工具ホルダマガジン６の工具ホルダ保持部６ａが、パンチ側の機外工具ホルダマガジン６等で隠れて外部から工具８の出し入れを行い難い箇所にありながら、工具チェンジャー１５は、工具ホルダ排出部１７ａとの間で工具８の交換を行えば良く、比較的簡易な構成の工具チェンジャーであっても自動交換が可能となる。また、工具ホルダ排出部１７ａで工具８の交換を行えば良いため、機外工具ホルダマガジン６が工具ホルダチェンジャー３との工具ホルダの交換のための割り出し動作中であっても、工具チェンジャー１５による工具８の交換が可能である。
上記工具ホルダ排出部１７ａは、機外工具ホルダマガジン６における工具ホルダチェンジャー３の移動領域とは反対側に配置されているため、機外工具ホルダマガジン６と、工具ホルダチェンジャー３と、工具チェンジャー１５とがバランスのとれたレイアウトとなる。
また、工具マガジン４は、両面から工具８の出し入れが可能であるため、工具チェンジャー１５とは反対側から、工具マガジン４に対する工具８の出し入れが行え、作業者により安全に、工具マガジン４に対する工具８の出し入れが行える。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】この発明の一実施形態に係る工具ホルダ交換型パンチプレスを備えた加工システムの概略構成を示す平面図である。
【図２】その機内工具ホルダマガジン、機外工具ホルダマガジン、および工具ホルダチェンジャーを示す拡大平面図である。
【図３】その工具ホルダの斜視図である。
【図４】同機外工具ホルダマガジンの段取り用交換部の平面図である。
【図５】同機外工具ホルダマガジンの段取り用交換部の破断側面図である。
【図６】その工具チェンジャーの正面図である。
【図７】その工具マガジンの正面図である。
【図８】この工具ホルダ交換型パンチプレスの制御系の概念構成を示すブロック図である。
【図９】その機外工具ホルダマガジンの動作の流れ図である。
【図１０】その工具チェンジャーの動作の流れ図である。
【図１１】（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ工具の長さおよび傾きを調べる処理の説明図である。
【図１２】工具ホルダの工具保持部の中心位置を計測して求める処理を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…パンチプレス
２…プリセッター
２ａ…マガジンカバー
２ａｂ…扉
３…工具ホルダチェンジャー
４…工具マガジン
５…機内工具ホルダマガジン
５ａ…工具ホルダ保持部
６…機外工具ホルダマガジン
７，７Ａ，７Ｂ…工具ホルダ
７ａ…工具支持部
８，８Ａ，８Ｂ…工具
１０…板材送り機構
１４…仮置き台
１５…工具チェンジャー
１５ｃ…アーム
１７…段取り用交換部
１７ａ…工具ホルダ排出部
１７ａａ…スライド台
１９…ハンド
２０…検出器
２２…移動体
３０…加工システム制御手段
３１…パンチプレス制御装置
３２…工具ホルダチェンジャー制御装置
３３…工具チェンジャー制御装置
３４…機外工具ホルダマガジン制御装置
３６…スケジュール設定手段
【技術分野】
【０００１】
この発明は、タレット型等の工具ホルダを効果可能な工具ホルダ交換型パンチプレスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の工具を交換使用可能としたパンチプレスとして、タレット式のものが一般的である。しかし、タレットパンチプレスでは、タレット内に保持できるパンチ工具の種類が限られ、多彩な加工が行えない。
このような課題を解消するものとして、複数のパンチ工具を搭載したタレット型の工具ホルダを、旋回可能な機内工具ホルダマガジンの円周方向複数箇所に着脱自在に保持するマルチタレット形式のものが提案されている（例えば、特許文献１）。これは、機内工具ホルダマガジンの旋回により、希望の工具ホルダを所定位置に割出し、その割り出された工具ホルダを旋回させて工具ホルダ中の希望のパンチ工具をパンチ加工に用いるものである。
【０００３】
パンチプレスの機内工具ホルダマガジンの工具ホルダは、機外に設けられた機外工具ホルダマガジンとの間で、走行移動する工具ホルダチェンジャーを介して交換可能とされる。工具ホルダに保持する工具を交換する段取り替えは、機外工具ホルダマガジンで行い、その工具を交換した工具ホルダを、工具ホルダチェンジャーにより、パンチプレス内の機内工具ホルダマガジンに搬入する。
このように、パンチプレスの機外で工具ホルダに対する工具交換の段取り替えを行うことにより、パンチプレスの運転中に停止させることなく、工具の段取り替えが行える。
【０００４】
機外工具ホルダマガジンで、工具ホルダに対して装着する工具を交換する作業は、機外工具ホルダマガジンの近傍に設置された工具棚形式の工具マガジン上の工具との間で行われる。
この工具の交換の作業は、作業者に対して、画面表示装置等で交換の指示を与えることにより、作業者がこの指示を見て、工具マガジン上に並ぶ工具を探し、人手作業で交換する。
なお、タレットパンチプレスにおけるタレットに対する工具の交換については、ロボットにより自動化した装置が提案されている（例えば、特許文献２）。また、上記のようにパンチプレスに対する工具ホルダの交換は、工具ホルダチェンジャーで自動化されている。しかし機外工具ホルダマガジンにおける工具ホルダに対する工具の交換は、人手の作業に頼っている。
【特許文献１】特開２００６−３２６７０９号公報
【特許文献２】特公平３−３８００６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
機外工具ホルダマガジンでの工具ホルダに対する工具の交換は、全て作業者が行うために、次のような手間がかかり、常にミス防止が必要である。
１．人が交換することが前提であるので、工具マガジン上の工具の配置場所を検索する必要がある。
２．作業者は交換すべき工具ホルダの場所を記憶して検索した金型を挿入する。
３．このとき、工具ホルダにおける指定の工具支持部に工具が存在する場合は、その工具を取り出して仮置きする。
４．工具挿入を行う工具支持部と挿入角度の一致を確認する。
５．取り出した工具を確認して、その金型を工具マガジン上の決められた場所に収納する。
【０００６】
このように、機外工具ホルダマガジンでの人手による工具の交換は、非常に多くの手間が掛かり、非能率であり、その遅れによってパンチプレスでの稼働に影響を与えることがあるうえ、ミスが発生する機会も多い。
【０００７】
この発明の目的は、工具ホルダだけでなく、工具ホルダに対する工具の交換も自動化できて、多数の工具を用いることが必要な多品種少量生産にも、効率良く生産が行え、また工具ホルダに対する交換工具の誤りが回避できる工具ホルダ交換型パンチプレスを提供することである。
この発明の他の目的は、比較的簡易な構成の工具チェンジャーでも自動交換を可能とすることである。
この発明のさらに他の目的は、機外工具ホルダマガジンと、工具ホルダチェンジャーと、工具チェンジャーとのバランスの取れたレイアウトとすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の工具ホルダ交換型パンチプレスは、それぞれ工具を保持する複数の工具ホルダが装着可能であって、装備している工具ホルダが交換可能であるパンチプレスと、このパンチプレスの外で工具ホルダを保管する機外工具ホルダマガジンと、前記パンチプレスと機外工具ホルダマガジンとの間で移動して工具ホルダを自動交換する工具ホルダチェンジャーと、前記工具を複数保管する工具マガジンと、前記機外工具ホルダマガジンと工具マガジンの間で工具を自動交換する工具チェンジャーとを備える。
【０００９】
この構成によると、パンチプレスと機外工具ホルダマガジンとの間での工具ホルダの自動交換が工具ホルダチェンジャーにより行われる。また、機外工具ホルダマガジン上の工具ホルダと工具マガジンとの間での工具の自動交換が、工具チェンジャーにより行われる。このように、工具ホルダだけでなく、工具ホルダに対する工具の交換も自動化できて、多数の工具を用いることが必要な多品種少量生産にも、効率良く生産が行える。また、工具ホルダに対する交換工具の誤りが回避できる。
【００１０】
この発明において、前記機外工具ホルダマガジンは、工具ホルダを保持する工具ホルダ保持部から工具ホルダを排出して所定位置に配置する工具ホルダ排出部を有し、前記工具チェンジャーは、前記工具ホルダ排出部にある工具ホルダと前記工具マガジンとの間で前記工具を交換するものであっても良い。
このような工具ホルダ排出部を設けた場合、機外工具ホルダマガジンの工具ホルダ保持部が、外部から工具の出し入れを行い難い箇所にあっても、工具チェンジャーは、工具ホルダ排出部との間で工具の交換を行えば良い。そのため、比較的簡易な構成の工具チェンジャーでも自動交換が可能となる。また、工具ホルダ排出部で工具の交換を行えば良いため、機外工具ホルダマガジンが工具ホルダチェンジャーとの工具ホルダの交換のための割り出し動作中であっても、工具チェンジャーによる工具の交換を可能なようにする構成も採用可能となる。
【００１１】
上記のように工具ホルダ排出部を設ける場合に、この機外工具ホルダマガジンの工具ホルダ排出部は、前記工具ホルダチェンジャーの移動領域とは反対側に配置しても良い。
機外工具ホルダマガジンの両側に工具ホルダチェンジャーの移動領域と上記工具ホルダ排出部とが位置すると、機外工具ホルダマガジンと、工具ホルダチェンジャーと、工具チェンジャーとをバランスのとれたレイアウトとできる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の工具ホルダ交換型パンチプレスは、それぞれ工具を保持する複数の工具ホルダが装着可能であって、装備している工具ホルダが交換可能であるパンチプレスと、このパンチプレスの外で工具ホルダを保管する機外工具ホルダマガジンと、前記パンチプレスと機外工具ホルダマガジンとの間で移動して工具ホルダを自動交換する工具ホルダチェンジャーと、前記工具を複数保管する工具マガジンと、前記機外工具ホルダマガジンと工具マガジンの間で工具を自動交換する工具チェンジャーとを備えるため、工具ホルダだけでなく、工具ホルダに対する工具の交換も自動化できて、多数の工具を用いることが必要な多品種少量生産にも、効率良く生産が行え、また工具ホルダに対する交換工具の誤りが回避できる。
前記機外工具ホルダマガジンが、工具ホルダを保持する工具ホルダ保持部から工具ホルダを排出して所定位置に配置する工具ホルダ排出部を有し、前記工具チェンジャーが、前記工具ホルダ排出部にある工具ホルダと前記工具マガジンとの間で前記工具を交換するものである場合は、比較的簡易な構成の工具チェンジャーでも自動交換を可能とすることができる。
前記機外工具ホルダマガジンの前記工具ホルダ排出部を、前記工具ホルダチェンジャーの移動領域とは反対側に配置した場合は、機外工具ホルダマガジンと、工具ホルダチェンジャーと、工具チェンジャーとをバランスの取れたレイアウトとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この発明の一実施形態を図１ないし図１２と共に説明する。図１は、この工具ホルダ交換型パンチプレスを備えた加工システムの概略平面図である。この加工システムは、パンチプレス１と、機外工具ホルダマガジン６を有するプリセッター２と、工具ホルダチェンジャー３と、工具マガジン４と、工具チェンジャー１５とを備える。
【００１４】
パンチプレス１は、機内工具ホルダマガジン５を備え、工具８を搭載した複数の工具ホルダ７を、機内工具ホルダマガジン５に交換可能に装備するものである。工具ホルダチェンジャー３は、パンチプレス１およびプリセッター２にそれぞれ設けられた機内工具ホルダマガジン５および機外工具ホルダマガジン６の間で工具ホルダ７を自動交換する装置である。工具マガジン４は、工具８を複数保管するラックであり、前面に沿って仮置き台１４が設けられている。工具チェンジャー１５は、プリセッター２の機外工具ホルダマガジン６と工具マガジン４の間で工具８を自動交換する装置であり、多関節ロボットで構成されている。
【００１５】
工具ホルダ７は、図３に示すように、平面形状が円形のタレットであり、一つまたは複数の工具８が搭載される。工具８は、工具ホルダ７に設けられた貫通孔等からなる工具支持部７ａ内に、交換自在に搭載される。工具８は、パンチ工具８Ａ（図５）またはダイ工具８Ｂである。パンチ工具８Ａおよびダイ工具８Ｂは、上下に対として用いられるものである。工具ホルダ７は、パンチ工具用の工具ホルダ７Ａと、ダイ工具用の工具ホルダ７Ｂとが、上下に対として同心位置に設けられる。この明細書において、工具８および工具ホルダ７については、特にパンチ用とダイ用とに区別が必要な場合の他は、単に「工具８」および「工具ホルダ７」と総称する。図５を除く各図では、パンチ工具用の工具ホルダ７（７Ａ）のみを示し、ダイ工具用の工具ホルダ７Ｂは、図示を省略している。
【００１６】
工具８は、パンチ加工する孔形状や寸法が種々異なるものがあり、工具ホルダ７に設けられた複数の工具支持部７ａには、それぞれ異なる孔形状，寸法の加工用のものが搭載される。
また、工具ホルダ７は、図２のように工具支持部７ａの個数，配置，寸法等の種々異なる複数種類のものが準備される。同じ工具支持部７ａに、外径寸法の合う複数種類の工具８の搭載が可能であり、各種類の工具ホルダ７の工具支持部７ａに、適合可能な任意の工具８を搭載して工具ホルダ７の工具編成が行われる。
【００１７】
機内工具ホルダマガジン５は、水平旋回自在に設けられ、外周部の円周方向複数箇所に、工具ホルダ７を着脱自在に保持する工具ホルダ保持部５ａが設けられている。各工具ホルダ保持部５ａは、制御上でアドレスＭ１〜Ｍ８が付される。機内工具ホルダマガジン５は、上下に一対のものが同心に設けられ、それぞれパンチ側およびダイ側の工具ホルダ７を保持して同期して旋回する。
【００１８】
図１において、パンチプレス１は、工具割出機構として、マガジン割出部と工具ホルダ割出部（いずれも図示せず）とを有する。マガジン割出部は、機内工具ホルダマガジン５の任意の工具ホルダ保持部５ａが所定のプレスヘッド位置Ｑに来るように機内工具ホルダマガジン５を旋回させる機構である。工具ホルダ割出部は、プレスヘッド位置Ｑにある工具ホルダ７を保持してその工具ホルダ中心回りに旋回させ、工具ホルダ７の任意の工具８を所定のパンチ位置Ｐに割出す機構である。
パンチ位置Ｐに割り出された工具８は、サーボモータ等のパンチ駆動源により、昇降自在なラムを介してパンチ加工のための昇降動作が与えられる。
【００１９】
パンチプレス１は、テーブル９上の板材Ｗを直交２軸（Ｘ軸，Ｙ軸）方向に移動させる板材送り機構１０を有しており、その移動により、板材Ｗの加工すべき箇所がパンチ位置Ｐへ移動させられる。板材送り機構１０は、Ｙ軸方向に進退するキャリッジ１１に、Ｘ軸方向に進退可能にクロススライド１２を搭載し、板材Ｗの端部を把持する複数のワークホルダ１３を、クロススライド１２に取付けたものである。
【００２０】
プリセッタ２は、機外工具ホルダマガジン６を旋回割出可能に設置したものであり、その機外工具ホルダマガジン６は、パンチプレス１の外に、つまりパンチプレス１の板材送り機構１０、機内工具ホルダマガジン５、およびパンチ駆動源による駆動系等と干渉することのない位置に設けられる。この実施形態では、プリセッタ２は、パンチプレス１の背後に、パンチプレス１とは別置きに、パンチプレス１とは独立して設けられている。
機外工具ホルダマガジン６は、機内工具ホルダマガジン５と同様に水平旋回自在に設けられ、外周部の円周方向複数箇所に、工具ホルダ７を着脱自在に保持する工具ホルダ保持部６ａが設けられている。機外工具ホルダマガジン６も、パンチ工具搭載の工具ホルダ７用のものと、ダイ工具搭載の工具ホルダ７用のものとが、上下に同心に設置され、旋回割出の駆動がマガジン割出手段（図示せず）で行われる。プリセッタ２には、機外工具ホルダマガジン６に対して作業者が工具ホルダ７の交換を行うための段取り用交換部１７が設けられている。
【００２１】
プリセッタ２は、機外工具ホルダマガジン６をマガジンカバー２ａで覆っており、このマガジンカバー２ａは、工具ホルダチェンジャー３の移動領域に臨んで、工具ホルダ７の挿脱用の開口（図示せず）が設けられている。また、プリセッタ２の、工具ホルダチェンジャー３の移動領域とは反対側に、段取り用交換部１７が設けられている。
【００２２】
図５，図４に拡大して示すように、段取り用交換部１７は、マガジンカバー２ａに設けた段取り用開口２ａａを開閉する扉２ａｂを設けたものである。扉２ａｂは、開閉駆動装置（図示せず）により開閉させられる。この段取り用交換部１７に、下側の機外工具ホルダマガジン６（６Ｂ）の工具ホルダ保持部６ａからダイ工具用の工具ホルダ７（７Ｂ）を排出して所定位置Ｆに配置する工具ホルダ排出部１７ａが設けられている。
工具ホルダ排出部１７ａは、工具ホルダ７を載せるスライド台１７ａａを、ガイドレール１７ａｂ上で、機外工具ホルダマガジン６の半径方向に進退自在に設置したものである。スライド台１７ａａは、進退駆動装置（図示せず）により、機外工具ホルダマガジン６の工具ホルダ保持部６ａの直下と、マガジンカバー２ａの外部となる上記所定位置Ｆ（図に実線で示す位置）との間を往復移動可能とされる。
【００２３】
図１において、工具ホルダチェンジャー３は、パンチプレス１の機内工具ホルダマガジン５と、機外工具ホルダマガジン６との間で工具ホルダ７を交換する装置であり、これらマガジン工具５，６の所定の交換用割出位置Ｒ，Ｓで交換を行う。
工具ホルダチェンジャー３は、これら機内工具ホルダマガジン５と機外工具ホルダマガジン６の交換用割出位置Ｒ，Ｓに渡って設けられたガイドレール２１と、このガイドレール２１に沿って走行する移動体２２とを備える。移動体２２は、それぞれ工具ホルダ７を保持する２つのチャック２３，２４が走行方向に並んで設けられている。これら２つのチャック２３，２４は、いずれか片方のチャック２３，２４で交換用の工具ホルダ７を保持しておき、空の方のチャック２３，２４で工具ホルダマガジン５，６から工具ホルダ７を受け取り、上記片方のチャック２３，２４で保持していた交換用の工具ホルダ７を工具ホルダマガジン５，６に渡す動作を行う。これにより、移動体２２の両工具ホルダマガジン５，６間の一度の走行で工具ホルダ７の交換が行える。
【００２４】
なお、移動体２２は、チャック２３，２４を１個のみとし、交換用割出位置Ｒ，Ｓの付近に設けた仮置き台（図示せず）に、交換用の工具ホルダ７を仮置きすることによっても、一度の走行で工具ホルダ７の交換が行える。
また移動体２２に設けられる上記チャック２３，２４は、いずれも各工具ホルダマガジン５，６と同じく、パンチ工具搭載の工具ホルダ７用のものと、ダイ工具搭載の工具ホルダ７用のものとが、上下に並んで設けられている。
【００２５】
工具マガジン４は、図７に示すように、複数の棚４ａを支柱４ｂで支持したラックであり、これらの棚４ａに、パンチ工具８Ａおよびダイ工具８Ｂ等の工具８が対として載置される。工具マガジン４は、前後両面から工具８の出し入れが可能である。この工具マガジン４は、図１のように工具チェンジャー１５の後方に配置され、前面を工具チェンジャー１５に向けて設置されている。
【００２６】
工具チェンジャー１５は、多関節ロボットからなり、ボディ１５ａに水平旋回自在な旋回台１５ｂが設けられ、この旋回台１５ｂに１本のアーム１５ｃが設けられている。
図６に示すように、アーム１５ｃは、関節１８を介して順次連結された複数のアーム構成部材１５ｃａを有し、先端の関節１８に、把持具であるハンド１９が設けられている。ハンド１９は、開閉動作が可能で、工具８を挟んで把持する構成とされている。ハンド１９を取付けた関節１８は、直交２軸方向の屈曲と回転とが可能な３自由度の関節とされている。アーム１５ｃの各関節１８は、屈曲や回転の他、伸縮動作を行う部位であっても良い。アーム１５ｃは、動作の冗長性が得られるように、各関節１８の合計で７以上の自由度以上を持つものであることが好ましい。
【００２７】
工具チェンジャー１５は、ハンド１９等に検出器２０を有するものとしても良い。検出器２０は、例えば、孔内面の位置等の触針等で検出するものであっても、またカメラであっても良い。
【００２８】
制御系を説明する。図１おいて、パンチプレス１は、その後部に配置されたパンチプレス制御装置３１により制御され、工具ホルダチェンジャー３はその後部に配置された工具ホルダチェンジャー制御装置３２により制御される。また、工具チェンジャー１５は、その近傍に配置された工具チェンジャー制御装置３３により、機外工具ホルダマガジン６は機外工具ホルダマガジン制御装置３４により制御される。パンチプレス１の前方には、パンチプレス制御装置３１および工具ホルダチェンジャー制御装置３２の操作部となる操作盤３１ａが設けられている。
【００２９】
図８に示すように、これらパンチプレス制御装置３１、工具ホルダチェンジャー制御装置３２、工具チェンジャー制御装置３３、および機外工具ホルダマガジン制御装置３４は、スケジュール設定手段３６および工具マガジン収容データ記憶手段３５と共に加工システム制御手段３０を構成する。
【００３０】
パンチプレス制御装置３１は、数値制御装置からなり、加工プログラム３８を実行して制御指令を出力する。工具ホルダチェンジャー制御装置３２および機外工具ホルダマガジン制御装置３４は、プログラマブルコントローラ等からなり、それぞれシーケンスプログラム等からなる工具ホルダチェンジャー制御プログラム３７および機外工具ホルダマガジン制御プログラム４０に従って制御を行う。工具ホルダチェンジャー３３は、数値制御装置からなり、工具ホルダチェンジャー制御プログラム３９に従って制御を行う。これら各制御装置３１〜３４は、いずれもコンピュータ式であり、物理的に同じコンピュータに構成されたものであっても良いが、この実施形態ではそれぞれ別のコンピュータに構成されている。
【００３１】
スケジュール設定手段３６は、加工のスケジュールを記憶したコンピュータであり、パンチプレス制御装置３１および工具ホルダチェンジャー制御装置３２に、バス、ネットワーク等で接続されている。スケジュール設定手段３６に記憶されるスケジュールは、１枚の素材板材を加工する単位の個別スケジュールを実行順に配列したものである。上記個別スケジュールには、加工プログラム３８のプログラム番号と、その加工プログラム３８で使用する工具ホルダ７の識別番号が定められている。
【００３２】
機外工具ホルダマガジン制御装置３４は、機外工具ホルダマガジン制御プログラム４０に従い、図９に流れ図で示す制御動作を行う。工具チェンジャー制御装置３３は、工具チェンジャー制御プログラム３９に従い、図１０に流れ図で示す制御動作を行う。これらの流れ図と共に、機外工具ホルダマガジン６上の工具ホルダ７の工具交換を行うときの動作を説明する。
【００３３】
図９の流れ図に示すように、機外工具ホルダマガジン６は、工具交換命令があると（ステップＲ１）、その交換を行う工具ホルダ７を保持した工具ホルダ保持部６ａが段取り用交換部１７に位置するように旋回割り出しを行う。上記工具交換命令は、例えば、機外工具ホルダマガジン制御装置３４に付属の操作盤３４ａから作業者により入力された命令であっても、またスケジュール設定手段３６から与えられた命令であっても良い。
上記旋回割り出しの後、扉２ａｂ（図５）をオープンする（図９のステップＲ３）。この後、工具ホルダ排出部１７ａのスライド台１７ａａを所定位置Ｆに自動引き出しする（ステップＲ４）。この自動引き出しの前に、下側の機外工具ホルダマガジン６Ａは、工具ホルダ排出部１７ａに位置する工具ホルダ保持部６ａによる保持を解除しており、この工具ホルダ保持部６ａの工具ホルダであるダイ側の工具ホルダ７（７Ａ）は、スライド台１７ａａに載せられている。したがって、ダイ側の工具ホルダ７（７Ａ）は、工具ホルダ排出部１７ａの自動引き出しによって、同図および図４に示すように、上側の工具マガジン６（６Ａ）およびこれに保持されたパンチ側の工具ホルダ７（７Ａ）に対して突出した位置となる。
【００３４】
自動引き出しの後、機外工具ホルダマガジン制御装置３４は、工具チェンジャー制御装置３３へ工具交換指令を出力し（ステップＲ５）、工具ホルダチェンジャー１５による工具交換の完了を待つ。
工具チェンジャー制御装置３３の出力する完了信号が受信されると（ステップＲ６）、工具ホルダ排出部１７ａの収納を行い（ステップＲ７）、扉２ａｂをクローズし（ステップＲ８）、工具交換に対する動作を完了する。
【００３５】
図１０の流れ図に示すように、工具ホルダチェンジャー１５は、図９のステップＲ５で機外工具ホルダマガジン制御装置３４から送信された工具交換命令を受信すると（ステップＳ１）と、以下の動作を開始する。上記工具交換命令には、要求工具の識別データである工具番号と、工具ホルダ７上の工具８を挿入する位置のデータ（工具ホルダ７のどの工具支持部７ａであるかの識別データ、またはその工具支持部７ａの平面座標データ）が含まれる。
【００３６】
工具交換にあたっては、まず、工具ホルダ７の新たな工具８を挿入する工具支持部７ａに入っている工具８（これを「先入工具」と称す）があるか否かを判断する。工具ホルダチェンジャー１５は、先入工具がある場合は、これを取り出して（ステップＳ３）、所定の仮置き位置（例えば仮置き台１４上の所定位置）に仮置きした後に（ステップＳ４）、要求の工具８を、工具マガジン４から把持する（ステップＳ５）。工具マガジン４の何処に要求の工具８があるかは、上記工具交換命令に含まれる要求工具の識別データを、工具マガジン収容データ記憶手段３５と照合するこで分かる。工具マガジン収容データ記憶手段３５は、工具番号と収容位置との関係を記憶したテーブルである。
【００３７】
工具ホルダチェンジャー１５は、このように要求工具８を把持し、目的の工具ホルダ７の工具支持部７ａに挿入する（ステップＳ５，Ｓ６）。なお、パンチ側の工具８の把持，挿入と、ダイ側の工具８の把持，挿入は、それぞれ別に行う。ダイ側の工具８の挿入は、図５のように引き出された工具ホルダ７に対して行うが、パンチ側の工具８の挿入は、図５のように、工具ホルダ７が機外工具ホルダマガジン６に保持された状態で行う。工具チェンジャー１５において、工具ホルダ７に対し工具８を挿入する位置は、前記のように受信した工具交換指令における挿入位置のデータから認識できる。挿入位置のデータが工具ホルダ７およびその所定の工具支持部７ａの識別データである場合は、これら工具ホルダ７の工具支持部７ａの形状寸法を識別データと共に記憶した工具ホルダマスタファイル等の記憶手段（図示せず）と照合することで得られる。
【００３８】
要求工具の挿入（ステップＳ６）の開始の後、適正に挿入されたか否かを確認する。挿入したが挿入状態が適正でない場合や、挿入途中でそれ以上の挿入ができなくなる等の支障が生じた場合は、挿入不良とする。この確認は、工具ホルダチェンジャー１５のハンド１９が所定位置まで移動したた否かを確認することで行える。また、ハンド１９に設けられる検出器２０をカメラとし、挿入状態の撮像データを画像処理して、所定の判定を加えることによっても、適正に挿入されたか否かを確認できる。挿入途中で引っ掛かり等が生じて挿入不可になった場合は、その挿入抵抗を検出することで、つまり工具ホルダチェンジャー１５のハンド１９を移動させる何処かの関節１８の駆動源に、所定以上の負荷が加わったことを検出することで、適正に挿入できなかったことが分かる。
【００３９】
挿入不良の場合は、繰り返し挿入回数の計数用のカウンタ（図示せず）カウントして（ステップＳ９）、設定回数になったかを判断し（ステップＳ１０）、設定回数未満の場合は、再挿入補助の処理（ステップＳ１２）を行った後、再度、要求工具８の挿入を行う（ステップＳ６）。上記再挿入補助の処理（ステップＳ１２）については、後に例を説明する。
【００４０】
再挿入、適正挿入確認（ステップＳ７）を繰り返し、設定回数に達した場合は、ステップＳ１０からステップＳ１１に進み、アラームを発生させてオペレータコールを行い、かつ工具ホルダチェンジャー１５の動作を停止する。
【００４１】
適正挿入確認のステップ（Ｓ７）で、適正に挿入されたと確認できた場合は、完了送信信号を、工具チェンジャー制御装置３３から機外工具ホルダマガジン制御装置３４へ出力し、工具チェンジャー１５の動作を終了する。
【００４２】
なお、図１０のステップＳ４で仮置きした先入工具８は、適宜の時、例えば、工具チェンジャー１５による工具８の適正な挿入が完了した後に、工具マガジン４へ収納する。また、図１０では説明を省略したが、適正挿入が確認されると、上記繰り返し挿入回数の計数用のカウンタはリセットする。
【００４３】
次に、再挿入補助の処理例を説明する。挿入不良のときは、何らかの不良原因が存在するため、単に挿入を繰り返すだけでは、挿入できない場合が多い。そのため、挿入不良の原因を除く処理や、その原因を確認する処理が必要となる。
挿入不良の原因を除く処理として、例えば、工具チェンジャー１５で把持している工具８を、仮置き台１４に載せて、把持し直すようにしても良い。これにより、微妙な把持の誤差が解消され、次回は適正に挿入できる場合がある。
【００４４】
図１１（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ挿入不良の原因を調べる処理例を示す。同図（Ａ）は、長さ測定器４１の触針４１ａ，４１ｂに、工具チェンジャー１５で把持している工具８の両端面を接触させることで、工具８の長さＬを確認する例を示す。長さ測定器４１は、例えば仮置き台１４上やその付近等に設置する。これにより誤差が検出される場合として、工具８自体の長さに誤差がある場合や、工具チェンジャー１５のハンド１９による把持が傾いていて、結果として長さが短く検出される場合とがある。傾きにより短く検出された場合は、ハンド１９から工具８を一旦離して、再度把持することで、適正な把持が行える。工具８自体の長さに誤差がある場合や、要求工具８とは別の工具８を把持している可能性が強い。この場合は、作業者が確認して適宜の処置を行う必要がある。
【００４５】
図１１（Ｂ）は、傾き角度測定器４３の２本の触針４３ａ，４３ｂに、工具チェンジャー１５で把持している工具８の側面を接触させることで、鉛直線Ｏ0 に対する工具８の軸心Ｏ1 の傾き角度θを調べる状態を示す。傾き角度測定器４３は、２本の触針４３ａ，４３ｂが出入り自在であり、その出入り位置の差から、傾き角度θを検出する。
このように傾いて把持している場合は、ハンド１９から工具８を一旦離して、再度把持することで、適正な把持が行える。
【００４６】
図１２は、工具ホルダ７の工具支持部７ａの位置を調べる例を示す。この処理は、機外工具ホルダマガジン６上の工具ホルダ７の工具支持部７ａに、停止位置決め等によって誤差が生じている場合に、その補正を行う処理である。まず、工具チェンジャー１５のハンド１９に取付けられる検出器２０の触針２０ａを、工具ホルダ７の工具支持部７ａの開口縁における任意の３点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に接触させ、その接触時のハンド１９の座標データから、上記３点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の位置を検出する。円周上の３点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の位置が検出できれば、その円の中心、つまり工具支持部７ａの中心位置の座標がわかる。この中心位置の座標は、工具チェンジャー制御装置３３に入力された工具交換指令から得られる座標値と、本来は一致しているはずであるが、なんらかの誤差発生要因によりずれる場合がある。そのため、工具交換指令から得られる座標値を、測定された上記中心位置の座標のずれ量によって補正し、再挿入を行うことで、円滑な挿入が行える。上記の補正は、ずれ量をそのまま補正量としても良く、ずれ量に対して計数を掛けた値を補正量としても良い。
【００４７】
なお、これらの再挿入補助の処理は、再挿入の場合に限らず、初回の挿入時に行っても良いが、通常は、特に処理を行わなくても適正な挿入が行えるため、再挿入時のみ行うことが効率的である。ただし、工具チェンジャー１５により工具マガジン４で把持した工具８を、仮置き台１４に一旦載せ、把持し直す処理は、毎回行っても良い。
【００４８】
この工具ホルダ交換型パンチプレスによると、このように、パンチプレス１と機外工具ホルダマガジン６との間での工具ホルダ７の自動交換が工具ホルダチェンジャー３により行われる。また、機外工具ホルダマガジン６上の工具ホルダ７と工具マガジン４との間での工具８の自動交換が、工具チェンジャー１５により行われる。このように、工具ホルダ７だけでなく、工具ホルダ７に対する工具８の交換も自動化できて、多数の工具８を用いることが必要な多品種少量生産にも、効率良く生産が行える。また、工具ホルダ７に対する交換工具の誤りが回避できる。このため、多品種少量生産に適したものとでき、工具交換を少なくしつつ、工具の交換も可能なものとできる。しかも、工具ホルダ７に対する工具８の交換は、パンチプレス１の機外で行えて、パンチプレス１の運転中に停止させることなく行え、工具８の段取り替えを、パンチプレス１の稼働率を低下させることなく行える。
【００４９】
また、ダイ側の機外工具ホルダマガジン６に、工具ホルダ保持部６ａから工具ホルダ７を排出して所定位置Ｆに配置する工具ホルダ排出部１７ａを設けている。このため、ダイ側の機外工具ホルダマガジン６の工具ホルダ保持部６ａが、パンチ側の機外工具ホルダマガジン６等で隠れて外部から工具８の出し入れを行い難い箇所にありながら、工具チェンジャー１５は、工具ホルダ排出部１７ａとの間で工具８の交換を行えば良く、比較的簡易な構成の工具チェンジャーであっても自動交換が可能となる。また、工具ホルダ排出部１７ａで工具８の交換を行えば良いため、機外工具ホルダマガジン６が工具ホルダチェンジャー３との工具ホルダの交換のための割り出し動作中であっても、工具チェンジャー１５による工具８の交換が可能である。
上記工具ホルダ排出部１７ａは、機外工具ホルダマガジン６における工具ホルダチェンジャー３の移動領域とは反対側に配置されているため、機外工具ホルダマガジン６と、工具ホルダチェンジャー３と、工具チェンジャー１５とがバランスのとれたレイアウトとなる。
また、工具マガジン４は、両面から工具８の出し入れが可能であるため、工具チェンジャー１５とは反対側から、工具マガジン４に対する工具８の出し入れが行え、作業者により安全に、工具マガジン４に対する工具８の出し入れが行える。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】この発明の一実施形態に係る工具ホルダ交換型パンチプレスを備えた加工システムの概略構成を示す平面図である。
【図２】その機内工具ホルダマガジン、機外工具ホルダマガジン、および工具ホルダチェンジャーを示す拡大平面図である。
【図３】その工具ホルダの斜視図である。
【図４】同機外工具ホルダマガジンの段取り用交換部の平面図である。
【図５】同機外工具ホルダマガジンの段取り用交換部の破断側面図である。
【図６】その工具チェンジャーの正面図である。
【図７】その工具マガジンの正面図である。
【図８】この工具ホルダ交換型パンチプレスの制御系の概念構成を示すブロック図である。
【図９】その機外工具ホルダマガジンの動作の流れ図である。
【図１０】その工具チェンジャーの動作の流れ図である。
【図１１】（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ工具の長さおよび傾きを調べる処理の説明図である。
【図１２】工具ホルダの工具保持部の中心位置を計測して求める処理を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…パンチプレス
２…プリセッター
２ａ…マガジンカバー
２ａｂ…扉
３…工具ホルダチェンジャー
４…工具マガジン
５…機内工具ホルダマガジン
５ａ…工具ホルダ保持部
６…機外工具ホルダマガジン
７，７Ａ，７Ｂ…工具ホルダ
７ａ…工具支持部
８，８Ａ，８Ｂ…工具
１０…板材送り機構
１４…仮置き台
１５…工具チェンジャー
１５ｃ…アーム
１７…段取り用交換部
１７ａ…工具ホルダ排出部
１７ａａ…スライド台
１９…ハンド
２０…検出器
２２…移動体
３０…加工システム制御手段
３１…パンチプレス制御装置
３２…工具ホルダチェンジャー制御装置
３３…工具チェンジャー制御装置
３４…機外工具ホルダマガジン制御装置
３６…スケジュール設定手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ工具を保持する複数の工具ホルダが装着可能であって、装備している工具ホルダが交換可能であるパンチプレスと、このパンチプレスの外で工具ホルダを保管する機外工具ホルダマガジンと、前記パンチプレスと機外工具ホルダマガジンとの間で移動して工具ホルダを自動交換する工具ホルダチェンジャーと、前記工具を複数保管する工具マガジンと、前記機外工具ホルダマガジンと工具マガジンの間で工具を自動交換する工具チェンジャーとを備えた工具ホルダ交換型パンチプレス。
【請求項２】
前記機外工具ホルダマガジンは、工具ホルダを保持する工具ホルダ保持部から工具ホルダを排出して所定位置に配置する工具ホルダ排出部を有し、前記工具チェンジャーは、前記工具ホルダ排出部にある工具ホルダと前記工具マガジンとの間で前記工具を交換するものである請求項１記載の工具ホルダ交換型パンチプレス。
【請求項３】
前記機外工具ホルダマガジンの前記工具ホルダ排出部は、前記工具ホルダチェンジャーの移動領域とは反対側に配置される請求項２記載の工具ホルダ交換型パンチプレス。
【請求項１】
それぞれ工具を保持する複数の工具ホルダが装着可能であって、装備している工具ホルダが交換可能であるパンチプレスと、このパンチプレスの外で工具ホルダを保管する機外工具ホルダマガジンと、前記パンチプレスと機外工具ホルダマガジンとの間で移動して工具ホルダを自動交換する工具ホルダチェンジャーと、前記工具を複数保管する工具マガジンと、前記機外工具ホルダマガジンと工具マガジンの間で工具を自動交換する工具チェンジャーとを備えた工具ホルダ交換型パンチプレス。
【請求項２】
前記機外工具ホルダマガジンは、工具ホルダを保持する工具ホルダ保持部から工具ホルダを排出して所定位置に配置する工具ホルダ排出部を有し、前記工具チェンジャーは、前記工具ホルダ排出部にある工具ホルダと前記工具マガジンとの間で前記工具を交換するものである請求項１記載の工具ホルダ交換型パンチプレス。
【請求項３】
前記機外工具ホルダマガジンの前記工具ホルダ排出部は、前記工具ホルダチェンジャーの移動領域とは反対側に配置される請求項２記載の工具ホルダ交換型パンチプレス。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−５６５０１（Ｐ２００９−５６５０１Ａ）
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２２７５４５（Ｐ２００７−２２７５４５）
【出願日】平成１９年９月３日（２００７．９．３）
【出願人】（０００００６２９７）村田機械株式会社 (4,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月３日（２００７．９．３）
【出願人】（０００００６２９７）村田機械株式会社 (4,916)
【Ｆターム（参考）】
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