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機械加工において、自動工具交換装置（ATC ）は、コンピュータ数値制御（CNC）工作機械で使用され、機械の生産性と工具保持能力を向上させます。ATCは工具を迅速に交換し、非生産時間を削減します。一般的に、ATCは、機械が多数の工具で作業できる能力を向上させるために使用されます。また、摩耗または破損した工具を交換するためにも使用されます。ATCは、完全自動化へのもう1つのステップです。[ 1 ]
シンプルなCNCマシンは単一の工具で動作します。タレットは多数の工具で動作できます。しかし、さらに多くの工具が必要な場合は、ATC（自動工具交換装置）が必要です。工具はマガジンに格納されます。これにより、オペレーターの介入なしに、機械は多数の工具で動作できます。
自動工具交換装置の主要部品は、ベース、グリッパーアーム、工具ホルダー、サポートアーム、および工具マガジンです。[ 2 ]
ATCは機械の信頼性、速度、精度を向上させますが、手動工具交換に比べて課題も多くなります。例えば、使用する工具はセンタリングが容易で、工具交換者が掴みやすく、工具の自動解除が簡単に行える仕組みが必要です。ATCで使用される工具は、この目的のために特別に設計された工具ホルダーに固定されます。[ 3 ]
マガジンの形状によって、ATCは2種類に分けられます。1) ドラム式チェンジャーは、工具数が30本未満の場合に使用されます。工具はドラムの外周に収納されます。2) チェーン式チェンジャーは、工具数が30本以上の場合に使用されます（工具数は設計やメーカーによって異なります。ドラム式の方がチェーン式よりも工具数が少なくなります）。ただし、この場合、工具の検索速度は遅くなります。[ 4 ]
工具交換コマンドを受信すると、交換対象の工具は「工具交換位置」と呼ばれる固定位置に移動します。ATCアームはこの位置に移動し、工具をピックアップします。アームは砲塔とマガジンの間で旋回します。アームの両側にはそれぞれ1つずつグリッパーが取り付けられています。各グリッパーは90°回転し、工具を砲塔の前面に供給します。一方のグリッパーは砲塔から古い工具をピックアップし、もう一方のグリッパーはマガジンから新しい工具をピックアップします。その後、アームは180°回転し、工具を必要な位置に配置します。
ATCは、フライス盤や旋盤などの切削加工機で初めて使用されました。工具の自動再配置システムは、板金加工機械でも使用されています。パネルベンダーには、部品のサイズに応じてパンチを移動できるCNC制御装置が内蔵されています。プレスブレーキの自動工具交換は、ロボット曲げセルに組み込まれた機械に限られていました。通常、板金ブランクの取り扱いに使用される6軸ロボットが、異なるバッチ間でパンチとダイを交換する役割も担っています。
2020年代以降、非ロボット式プレスブレーキにも自動工具交換装置が登場しました。最も一般的な構成は、プレスブレーキの側面に工具ラックを設置し、シャトルが工具を取り出して必要な場所に配置するというものです。これにより、作業者の身体的負担が軽減され、全体的な生産性が向上します。
自動工具交換装置を使用すると、生産時間が長くなり、非生産時間が短縮されます。必要な作業を実行した後、工具が自動的に工作機械に戻されるため、工具の保管が可能になり、工作機械の柔軟性が向上し、重くて大きな工具の交換が容易になり、切削刃の自動更新が可能になります。[ 5 ]