CN111163899B - 机床 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机床，在能够将多个工具安装于转塔的机床中，实现工具的更换作业的效率化，进而实现生产效率的提高。控制装置判定在转塔所保持的工具中是否存在需要更换的工具即寿命工具。控制装置设定工具更换位置，该工具更换位置是头部的可动范围内的、将寿命工具更换为新的工具的位置。控制装置在判定为存在寿命工具的情况下，控制头部驱动装置而使头部移动，并且使转塔旋转而使寿命工具位于工具更换位置。

Description

机床

技术领域

本发明涉及一种通过安装于转塔的工具来进行针对工件的各种作业的机床。

背景技术

以往，提出了对工件进行开孔、车削、研磨、检查等各种作业的机床。例如，专利文献1所记载的机床具备工具库、主轴和辅助库。在工具库中，在旋转体的外周部分设有多个把持机构。在多个把持机构分别把持有更换用的工具。在更换工具时，主轴移动至工具库的位置，在使空的把持机构把持了使用中的工具之后，从其它把持机构接收新的工具。主轴一边更换工具，一边通过工具来进行针对工件的各种作业。

另外，在该机床中，将因经过了耐用时间、折损等而无法使用的工具(以下，有时称为“寿命工具”)配置于工具更换位置。具体地说，当工具的总使用时间达到耐用时间、或者工具在使用中折损时，主轴将该工具即寿命工具搬运至配置于工具更换位置的辅助库。辅助库能够通过作业员的手动操作而在工具更换位置与退避位置之间移动。作业员使辅助库移动至退避位置，将寿命工具更换为新的工具。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-308936号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在上述机床中，从配置于工具库的多个工具中将一个工具安装于主轴，通过该工具来进行针对工件的各种作业。即，构成为在旋转的主轴上安装一个工具，并通过该工具来进行作业。与此相对地，在机床中存在有如下结构：在对工件进行作业的头部设置转塔，且能够在该转塔的外周部分安装多个工具。在这种机床中，通过使转塔旋转而一边变更使用的工具一边进行针对工件的各种作业。

另一方面，在上述专利文献1的机床中，由于在主轴上仅安装有一个工具，因此若安装于主轴的工具成为寿命工具，则能够通过使主轴移动至工具更换位置来更换寿命工具。然而，由于在具备上述转塔的机床中，随着转塔的旋转、即使用的工具的变更，头部中的工具的位置时时被变更，因此寿命工具的更换作业变得困难。

为此，本申请的目的在于提供一种在能够将多个工具安装于转塔的机床中实现工具的更换作业的效率化进而实现生产效率的提高的机床。

用于解决课题的技术方案

本申请公开了一种机床，所述机床具备：主轴，保持工件并以第一旋转轴为中心进行旋转；头部，配置于所述主轴的上方，通过工具来执行对所述工件的作业；头部驱动装置，驱动所述头部；及控制装置，所述头部具有保持所述工具的转塔，所述转塔被设为能够以沿与所述第一旋转轴正交的方向的第二旋转轴为中心进行旋转，并在外周部分保持所述工具，所述控制装置具有：判定部，判定在所述转塔所保持的所述工具中是否存在需要更换的所述工具即寿命工具；及更换位置设定部，设定工具更换位置，所述工具更换位置是所述头部的可动范围内的、将所述寿命工具更换为新的所述工具的位置，在由所述判定部判定为存在所述寿命工具的情况下，所述控制装置控制所述头部驱动装置而使所述头部移动，并且使所述转塔旋转而使所述寿命工具位于所述工具更换位置。

发明效果

根据本公开的机床，控制装置在存在寿命工具的情况下，使头部移动，并且使转塔旋转而使寿命工具位于工具更换位置。由此，转塔根据作业的内容而旋转，即使在头部中的寿命工具的位置发生了变更的情况下，也能够在产生工具的更换时使寿命工具自动地向预定的工具更换位置移动。其结果是，在具备转塔的机床中，能够实现工具的更换作业的效率化，进而能够实现生产效率的提高。

附图说明

图1是本实施方式所涉及的机床装置的外观主视图。

图2是表示基座单元及装载机的构造的立体图。

图3是表示基座单元及装载机的构造的侧视图。

图4是表示作业机模块的内部构造的主视图。

图5是表示作业机模块的内部构造的侧视图。

图6是表示作业机模块的内部构造的立体图。

图7是表示作业机模块的控制结构的框图。

图8是表示切削加工的处理顺序的流程图。

图9是表示工具更换处理的处理顺序的流程图。

图10是表示在使转塔旋转后使第一号工具移动至工具更换位置的状态的侧视图。

具体实施方式

以下，参照附图详细地说明将本申请的机床具体化后的一个实施方式。首先，使用图1说明本实施方式的机床装置1的整体结构。图1是本实施方式的机床装置1的外观主视图。

(机床装置的整体结构)

如图1所示，本实施方式所涉及的机床装置1具备：基座3，具有多个(在本实施例中为五个)基座单元2A～2E；及多个(在本实施例中为九个)作业机模块4A～4I，排列在基座3之上。机床装置1将对工件进行各种作业的机床模块化，由多个作业机模块4A～4I来构成一条生产线。本实施方式的机床装置1例如通过上述多个作业机模块4A～4I来对一个工件依次进行作业。

另外，如图1所示，基本上，相对于一个基座单元配置两个作业机模块，但是也可以构成为相对于一个基座单元仅配置一个作业机模块、或者配置三个以上的作业机模块。例如，在图1所示的例子中，配置在最左侧的基座单元2A配置有一个作业机模块4A，在其它基座单元2B～2E各配置有两个作业机模块4B～4I。

另外，在以下的说明中，将从正面观察图1所示的机床装置1的情况下的上下方向称为X方向、将左右方向称为Y方向、将前后方向称为Z方向来进行说明。即，排列有作业机模块4A～4I的左右方向为Y方向，与作业机模块4A～4I的排列方向交叉的机床装置1的进深方向(前后方向)为Z方向。

多个作业机模块4A～4I沿Y方向排成一列，构成一条生产线。另外，各作业机模块4A～4I以等间隔且彼此的侧壁接近的方式排列。此外，如后所述，作业机模块4A～4I存在有针对工件的作业内容不同的多种模块。

另外，作业机模块4A～4I中的Y方向上的尺寸相对于Z方向上的尺寸相当小。另一方面，基座单元2A～2E分别具有与载置于X方向的上方的作业机模块4A～4I相对应的尺寸。例如，基座单元2A的Y方向上的尺寸与一个作业机模块4A的Y方向上的尺寸大致相同。另外，基座单元2B～2E各自的Y方向上的尺寸与两个作业机模块(例如，作业机模块4B、4C)的Y方向上的尺寸大致相同。因而，基座3的Y方向上的尺寸与将沿Y方向并排的九个作业机模块4A～4I相加所得的尺寸大致相同。根据以上那样的结构，无论是否将九个作业机模块4A～4I沿Y方向并排，本实施方式所涉及的机床装置1均能够将Y方向上的长度设置为比较短。

另外，基座3的各基座单元2A～2E相互固定，构成一个基座。如上所述，基本上，除了基座单元2A以外的其它基座单元2B～2E各自能够载置两个作业机模块4B～4I。上述四个基座单元2B～2E例如分别被标准化，形成为相互相同的形状、尺寸、构造。由此，能够适当增减构成基座3的基座单元2A～2E的数量，与此相伴地，也能够自由地变更排列的作业机模块4A～4I的数量。此外，在本实施方式中，由多个基座单元2A～2E构成基座3，但是也可以不将基座3分割为基座单元2A～2E而是由单体构成。

接着，说明基座单元2A～2E的内部构造。图2是表示基座单元2B及装载机21的构造的立体图。此外，基座单元2A～2E仅所载置的作业机模块的数量不同，基本上具有相同的结构。因此，在以下的说明中，主要说明基座单元2B，适当省略其它基座单元2A、2C～2E的说明。

如图2所示，基座单元2B具备在Z方向上较长的大致长方体形状的主体部10。在主体部10的上部设有与所载置的作业机模块的数量相应的数量的导轨11。在本实施方式的基座单元2B载置有两个作业机模块4B、4C(参照图1)。因此，在基座单元2B的主体部10沿Y方向并排地设有两对导轨11。

另一方面，在作业机模块4B、4C的与基座单元2B相接的面设有与导轨11相对应的车轮(省略图示)。两个作业机模块4B、4C分别通过使车轮在导轨11上移动而能够沿Z方向滑动。由此，用户能够使作业机模块4B、4C分别相对于基座单元2B容易地沿Z方向移动，能够拉出作业机模块4B、4C。

进而，作业机模块4B、4C能够移动至能够从基座单元2B脱离的位置。其结果是，能够容易地进行排列在基座3上的各作业机模块4A～4I的一部分的替换、重新排列。另外，也能够在拉出了各作业机模块4A～4I的状态下进行后述的寿命工具的更换作业。

另外，如图1所示，在作业机模块4B～4H的正面侧的侧壁配置有控制器5。控制器5具备液晶显示器89(参照图7)、操作部91(参照图7)，将机床装置1的当前的工作状况、设定状况等显示于液晶显示器89、或者通过操作部91来接收与机床装置1相关的各种操作。

作业机模块4A～4I针对每个模块决定工作内容。例如，本实施方式的作业机模块4A～4I分别作为向机床装置1内投入工件的入口模块、进行切削加工的车削模块、进行基于钻头的开孔、铣削加工等的滴头模块、对加工后的工件进行检查的检测模块而发挥功能。或者，本实施方式的作业机模块4A～4I作为进行切齿加工的滚刀模块、进行工件的临时放置的临时放置模块、从机床装置1内排出工件的出口模块而发挥功能。

此外，相对于基座3配置哪个种类的作业机模块根据针对工件的作业内容而不同。另外，相对于基座3配置的作业机模块的数量也根据针对工件的作业内容而不同。另外，关于作业机模块的排列顺序，除了一部分作业机模块以外，能够根据工作内容任意地变更。

例如，在图1所示的例子中，基座3的最左侧的作业机模块4A是投入工件的入口模块。最右侧的作业机模块4I是排出工件的出口模块。作业机模块4B～4F是车削模块、临时放置模块、检测模块、滚刀模块等。作业机模块4G、4H是滴头模块。并且，机床装置1将由配置在最左侧的入口模块投入的工件从位于左侧的各作业机模块起依次进行基于各作业机模块的作业，最终从出口模块排出。

(装载机21的结构)

如图2所示，作为将工件沿Y方向移送的搬运单元，本实施方式的机床装置1具备装载机21。装载机21进行工件的搬运、工件的翻转。另外，装载机21进行工件朝向后述的车削模块的主轴51(参照图5)的装配及工件从主轴51的脱离。此外，机床装置1所具备的装载机21的数量例如与基座单元2A～2E的数量成比例地增大。装载机21例如相对于载置有两台作业机模块的两个基座单元配置一台、即相对于合计四台作业机模块配置一台装载机21。例如，在本实施方式中，由于除了载置有入口模块的基座单元2A以外存在有四个基座单元2B～2E，因此配置有两台装载机21。

图3是表示基座单元2B及装载机21的构造的侧视图。如图2及图3所示，装载机21配置在工作台24之上。工作台24配置在与基座单元2B(主体部10)的上端大致相同的高度。装载机21构成为能够沿设于主体部10的前表面(图3中的左侧的面)的导轨与工作台24一起沿作为作业机模块4A～4I的排列方向的Y方向移动。装载机21在设于主体部10的前表面与机床装置1(作业机模块4B、4C及基座单元2B)的外壁(图1所示的前表面)之间的作业空间内沿Y方向移动。本实施方式的作业机模块4A～4I分别能够开闭前面板7(参照图1)。前面板7例如构成为能够从X方向的下方朝向上方转动。用户通过转动前面板7，能够进行装载机21的确认、更换位于后述的工具更换位置P1(参照图10)的工具77。

在装载机21的前端部设有保持工件40(参照图3)的把持部25。装载机21在利用把持部25保持工件40的状态下朝向Y方向移动，由此在作业机模块4A～4D之间移送工件40。

本实施方式的装载机21是具有第一臂26及第二臂28的多关节型机器人，具有能够使角度位移的多个关节部。具体地说，装载机21具备位于工作台24与第一臂26的连接部分的第一关节部27、位于第一臂26与第二臂28的连接部分的第二关节部29及位于第二臂28与把持部25的连接部分的第三关节部30。

在各关节部设有驱动轴。作为驱动源，驱动轴具备例如伺服马达。具体地说，第一关节部27通过驱动第一驱动轴31而使第一臂26相对于工作台24的角度位移。另外，第二关节部29通过驱动第二驱动轴32而使第二臂28相对于第一臂26的角度位移。另外，第三关节部30通过驱动第三驱动轴33而使把持部25相对于第二臂28的角度位移。

作业机模块4A～4I的控制装置81(参照图7)能够通过控制第一～第三驱动轴31～33来自由地控制装载机21的姿势。例如，控制装置81能够形成为折叠图3中实线所示的第一臂26及第二臂28后的状态。另外，例如，如图3中虚线所示，控制装置81使第一臂26及第二臂28伸展而将由把持部25保持的工件40向主轴51的卡盘61(参照图5)装配、或者能够使工件40从主轴51脱离。

另外，在工作台24的下方设有装载机旋转装置41。装载机旋转装置41能够使工作台24以沿X方向的旋转轴为中心进行旋转，从而使配置在工作台24上的装载机21旋转。控制装置81通过控制装载机旋转装置41而能够变更装载机21整体的朝向。

(头部53及主轴51的结构)

如上所述，本实施方式的作业机模块4A～4I有时分别构成为车削模块。在以下的说明中，对将作业机模块4B构成为作为本申请的机床的一例的车削模块的情况进行说明。图4是表示构成为车削模块的作业机模块4B的内部构造的主视图。图5是表示作业机模块4B的内部构造的侧视图。图6是表示作业机模块4B的内部构造的立体图。图7表示作业机模块4B的控制结构的一例。

如图4～图7所示，作业机模块4B具备主轴51、头部53、头部驱动装置55、主轴旋转装置59、卡盘开闭装置63等。主轴51能够旋转地组装于在作业机模块4B的主体部分安装的基台57。主轴旋转装置59是使主轴51旋转的装置。作为驱动源，主轴旋转装置59具有例如伺服马达。主轴旋转装置59根据伺服马达的驱动而使主轴51以沿图5所示的Z方向的第一旋转轴X1为中心进行旋转。本实施方式的主轴51的第一旋转轴X1是沿与设置有作业机模块4B(机床装置1)的设置面9(参照图1)平行的方向即Z方向(轴向的一例)的轴。此外，主轴51并不局限于以沿Z方向的第一旋转轴X1为中心进行旋转的结构，例如，也可以是以沿X方向(与设置面9垂直的方向)的旋转轴为中心进行旋转的结构。

在主轴51的前端部(图5中的右侧端部)安装有卡盘61。卡盘61具备多个(在本实施方式中为三个)卡盘爪61A和供工件40(参照图3)装配的台座部61B。三个卡盘爪61A以包围圆板形状的台座部61B的周围的方式配置。卡盘爪61A例如在台座部61B的周向上等间隔地配置。

如上所述，装载机21形成为图3中虚线所示的伸长状态，将由把持部25保持的工件40向卡盘61的台座部61B装配。三个卡盘爪61A根据卡盘开闭装置63(参照图7)的驱动而朝向基座部61B的中心即主轴51的旋转中心移动。卡盘开闭装置63例如具备作为驱动源的伺服马达、使卡盘爪61A移动的致动器等。控制装置81在控制装载机21而将工件40装配于台座部61B之后，控制卡盘开闭装置63而使卡盘爪61A移动。工件40被台座部61B和三个卡盘爪61A固定。工件40随着主轴51的旋转而以第一旋转轴X1为中心进行旋转。

另外，头部53具备头主体部71和转塔73。头部53配置在X方向上的主轴51的上方。头主体部71呈大致箱型形状，安装于移动机构65的前端部。头部驱动装置55例如具备内置于基台57的伺服马达等。移动机构65通过基台57来保持基端部，并根据头部驱动装置55的驱动而沿Z方向伸缩。由此，头主体部71根据移动机构65的伸缩而向Z方向的任意的位置移动。另外，移动机构65根据头部驱动装置55的驱动而朝向X方向滑移。由此，头主体部71根据移动机构65的滑移而朝向X方向的任意的位置移动。即，本实施方式的头部53构成为能够沿X方向及Z方向这两个方向移动。此外，也可以构成为使头部53能够仅沿一个方向移动、或者能够沿三个方向(X、Y、Z方向)移动。

转塔73安装于大致箱型形状的头主体部71的下表面。转塔73呈在X方向(上下方向)上较厚的板状。在转塔73的外周面形成有供保持架75安装的安装面73A。本实施方式的转塔73例如在外周面形成有八个安装面73A，能够在各安装面73A安装保持架75。转塔73在从X方向观察的情况下呈正八边形。因而，本实施方式的转塔73呈在X方向上较厚的正八边形的板状。

头部驱动装置55作为使转塔73旋转的装置，例如具备内置于头部53的伺服马达、供转塔73安装并根据伺服马达的驱动而旋转的输出轴等。转塔73根据头部驱动装置55的驱动以沿X方向的第二旋转轴X2为中心进行旋转。本实施方式的第二旋转轴X2是沿与主轴51的第一旋转轴X1正交的方向(X方向)的轴。

在八个安装面73A分别设有供保持架75安装的保持架安装部73B。在保持架安装部73B例如形成有用于与插通于保持架75的螺栓螺合的螺纹槽。由此，保持架75通过螺栓的紧固而能够相对于转塔73进行装卸。此外，图4～图6作为一例，表示仅将一个保持架75安装于转塔73的状态。

另外，在安装面73A分别设有用于相互识别安装面73A(保持架75)的1～8的数字(转塔编号73D)。由此，用户通过确认转塔编号73D而能够识别保持架75、安装于保持架75的工具77。此外，图4表示使转塔编号73D的“1号”位于近前侧的状态。另外，图5表示使转塔编号73D的“1号”位于卡盘61侧的状态。

在保持架75设有用于安装工具77的工具安装部75A。工具77例如是刀(车刀)，用于工件40的切削加工等。工具77例如通过螺纹的紧固而被固定于工具安装部75A。头部53使转塔73旋转，通过变更在Z方向上接近卡盘61的工具77即与固定于卡盘61的工件40相向的工具77来变更切削加工等所使用的工具77。此外，本申请的工具77并不局限于刀，也可以是钻头等。

并且，本实施方式的作业机模块4B基于控制装置81的控制，通过工具77对由卡盘爪61A和台座部61B固定的工件40进行切削加工等。作业机模块4B使转塔73旋转，将使用的工具77配置在工件40侧(卡盘61侧)。作业机模块4B使主轴51旋转，一边使固定于卡盘61的工件40旋转，一边使固定于保持架75的工具77与工件40抵接而进行切削加工等。

(控制装置81的结构)

如图7所示，控制装置81具备控制部83、多个驱动电路85、存储装置87。控制部83具备CPU、ROM、RAM等，以计算机为主体，与多个驱动电路85连接。多个驱动电路85与上述控制器5、第一～第三驱动轴31～33、装载机旋转装置41、头部驱动装置55、主轴旋转装置59、卡盘开闭装置63连接。驱动电路85具备变更向伺服马达供给的电力的放大器等。由此，控制部83能够经由驱动电路85控制第一～第三驱动轴31～33、头部驱动装置55等的工作。此外，如上所述，装载机21有时被多个作业机模块4A～4I共用。在该情况下，例如，多个作业机模块4A～4I中的任一个可以控制装载机21，或者机床装置1的控制装置也可以统一控制装载机21。

存储装置87例如具备硬盘、存储器等。本实施方式的控制部83读入存储于存储装置87的控制数据D1，执行针对工件40的各种作业(切削加工等)。控制数据D1例如设定有用于控制作业机模块4B的一般工作的程序、生产的工件40的种类、作业所使用的工具77的种类、作业时的工具77相对于工件40的位置等数据。这里所说的程序例如是序列控制的程序(梯形电路)、NC程序等。另外，在本实施方式的控制数据D1中设定有对因经过了后述的可使用时间、折损等而需要更换的工具77(以下，有时称为寿命工具)进行更换的工具更换位置P1(参照图10)的位置信息。控制装置81基于该工具更换位置P1的位置信息来设定工具更换位置P1的初始位置。此外，在以下的说明中，有时将控制装置81的控制部83执行控制数据D1来控制各装置的情况简单地记载为“装置”。例如，“头部53移动”是指“控制装置81通过控制部83执行控制数据D1而控制头部驱动装置55的工作，通过头部驱动装置55的工作而使头部53移动”。

另外，作业机模块4B具备如上述那样接收用户的操作并且进行信息的显示的控制器5。控制器5具备显示作业机模块4B的当前的工作状况、设定状况等的液晶显示器89和接收用户的操作的操作部91。操作部91既可以由硬件按钮构成，也可以由配置在液晶显示器89的前表面的触摸面板构成，或者也可以由这两者构成。液晶显示器89的显示画面由控制部83控制。并且，用户确认液晶显示器89的显示内容，并且通过操作操作部91来进行针对作业机模块4B的各种操作。本实施方式的控制器5例如后述那样被用于将作业机模块4B的工具更换位置P1变更为任意的位置的情况。

(工具77的更换工作)

接着，基于图8及图9说明在具有上述结构的本实施方式的作业机模块4B中由控制装置81执行的寿命工具的更换工作。在以下的说明中，作为寿命工具的更换工作，说明在切削加工中使用的工具77的更换工作。图8是表示切削加工的处理顺序的流程图。图9是表示工具更换处理的处理顺序的流程图。

包括作业机模块4B在内的机床装置1例如通过由用户执行预定的操作而开始针对工件40的各种作业。作业机模块4B的控制装置81在图8的步骤(以下简称为S)11中开始切削加工。控制装置81通过装载机21而从上游侧的作业机模块4A接收工件40，并向卡盘61装配。控制装置81例如使转塔73旋转，一边切换使用的工具77一边执行针对工件40的切削加工。控制装置81在结束切削加工时，通过装载机21将加工后的工件40向下游的作业机模块4C排出。

接着，控制装置81对切削加工所使用的所有工具77统计使用次数(S13)。并且，在S15中，控制装置81判定工具77各自的使用次数是否小于预先设定的寿命值。因而，每当结束切削加工时，控制装置81对在该切削加工中使用的所有工具77的使用次数进行统计。并且，判定是否存在有使用次数超过寿命值的工具77即寿命工具。该寿命值例如是基于工具77的材料、形状等的可使用(耐用)次数。

此外，判定寿命工具的时机并不限于结束切削加工的时间点。例如，控制装置81也可以在切削加工中使转塔73旋转而在切换使用的工具77的时机下，判定所使用的工具77是否是寿命工具。另外，寿命工具的判定方法并不限于使用次数。例如，控制装置81也可以基于使用工具77的时间来判定是否是寿命工具。另外，控制装置81也可以将折损等的工具77判定为寿命工具。例如，控制装置81也可以在切削加工时基于作用于保持架75、卡盘61的转矩的变化来检测工具77的折损，将折损的工具77判定为寿命工具。另外，控制装置81也可以在S15中不针对安装于转塔73的所有工具77判定寿命值，仅针对在S13中使用的、即在之前的切削加工中使用的工具77判定寿命值。由此，能够减轻S15中的判定处理的处理负荷。

在S15中，控制装置81根据所有工具77的使用次数小于寿命值(S15)这一情况(S15：是)而结束图8所示的处理。在该情况下，控制装置81处于待机状态，直到产生有新的工件40的搬入等。并且，控制装置81在接下来的切削加工以后也同样地执行图8及图9所示的寿命工具的判定。

在此，本实施方式的控制装置81能够设定对多个工具77进行通常管理还是进行组管理。控制装置81例如基于控制器5相对于操作部91的操作输入来切换通常管理和组管理。这里所说的通常管理是指独立地管理安装于转塔73的工具77各自的使用次数(寿命)的方法。在设定了通常管理的情况下，在S15中，控制装置81针对工具77分别判定使用次数是否达到寿命值以上、即是否是寿命工具。并且，若多个工具77中的某一个工具成为寿命工具(S15：否)，则控制装置81开始刀具更换处理(S17)。

另一方面，组管理是将安装于转塔73的多个工具77作为一个组来管理的方法。例如，安装于转塔73的多个工具77中的两个以上的工具77属于一个组。在设定了组管理的情况下，在S15中，控制装置81在属于一个组的多个工具77全部成为寿命工具的情况下(S15：否)，判定为存在寿命工具，开始刀具更换处理(S17)。

由此，例如，在转塔73安装多个相同种类的工具77。该相同种类的工具77是使用频率较高、或者可使用期间较短的工具77等。并且，将相同种类的工具77设定为一个组，只要在该组内的工具77全部成为寿命工具的情况下进行更换作业，就能够集中更换多个寿命工具，实现更换作业的效率化。另外，在同一组内还存在一个未到达更换时期的工具77时(S15：是)，能够使用该工具77继续切削加工。换言之，能够缩短与更换作业相伴的生产线的停止时间，提高生产效率。此外，在上述组管理中，安装于转塔73的多个工具77有时被分为两个以上的组。另外，在安装于转塔73的多个工具77中，有时会产生不属于组的工具77。

在S15中，控制装置81根据上述通常管理或者组管理来判定寿命工具的产生，若产生寿命工具(S15：否)，则开始图9所示的工具更换处理(S17)。在图9的S21中，作为工具77的管理方法，控制装置81判定是设定了通常管理还是设定了组管理。

在设定了通常管理的情况下(S21：是)，控制装置81将最小编号的转塔编号73D的寿命工具决定为更换对象的工具77(S23)。例如，若一个工具77成为寿命工具，则该工具77被决定为更换对象。另外，在S15中判定为多个工具77是寿命工具的情况下，将该多个寿命工具中的安装有工具77的转塔编号73D的数字较小的寿命工具优先决定为更换对象的工具77。由此，在产生了多个寿命工具的情况下，能够统一决定更换对象的工具77。控制装置81将在S23中决定的更换对象的工具77向工具更换位置配置(S25)。此外，更换对象的决定方法并不限于上述方法。例如，也可以将多个寿命工具中的转塔编号73D最大的工具77决定为更换对象。或者，也可以将多个寿命工具中的最接近工具更换位置的工具77决定为更换对象。

另一方面，在S21中未设定通常管理、即设定了组管理的情况下(S21：否)，控制装置81将包括最小编号的转塔编号73D的组或者一个寿命工具决定为更换对象的工具77(S27)。例如，若是多个寿命工具中的转塔编号73D的最小的寿命工具是不属于组的工具77，则将该寿命工具决定为更换对象的工具77。另外，例如，若转塔编号73D的最小的寿命工具是属于组的工具77，则将该寿命工具决定为更换对象的工具77，在后述的S35中从组内决定下一个更换对象。由此，即使在组管理的情况下，也能够统一决定更换对象的工具77。控制装置81将在S27中决定的更换对象的工具77配置于工具更换位置(S25)。

在S25中，控制装置81向寿命工具与新的工具77互换的位置即工具更换位置配置寿命工具。控制装置81根据工具更换位置来控制头部驱动装置55，一边使头部53移动，一边使转塔73旋转，从而使寿命工具位于工具更换位置。控制装置81例如根据寿命工具的产生而向上述梯形电路输出表示达到寿命的信号。梯形电路根据信号的输入而使控制部83的CPU等从控制数据D1读出驱动头部驱动装置55所需的NC程序并执行。

作为一例，说明更换转塔编号73D的“1号”的工具77的情况。在该情况下，上述梯形电路从控制数据D1读出更换转塔编号73D的“1号”的NC程序。如图6所示，转塔编号73D的“1号”的工具77例如在开始工具更换处理之前被用于切削加工，配置在卡盘61侧(图6的双点划线所示的位置)。在该情况下，控制装置81例如使转塔73旋转180度，将第一号工具77配置在Z方向上的前表面侧(参照图6的箭头111)。

图10示出了在使转塔73旋转之后使第一号工具77(寿命工具)移动至工具更换位置P1的状态。如图10所示，工具更换位置P1例如是从使作业位置的工具77旋转了180度后的位置(图10的实线的位置)起沿Z方向向装置的前表面侧(控制器5侧)移动并沿X方向朝向下方移动的位置(图10的双点划线的位置)。

因而，在本实施方式中，如上所述，主轴51的第一旋转轴X1是沿与机床装置1的设置面9(参照图1)平行的方向即Z方向的轴。头部驱动装置55构成为能够使头部53沿Z方向移动。并且，工具更换位置P1设定为沿Z方向离开主轴51的位置。由此，通过使主轴51的第一旋转轴X1的方向与头部53的移动方向在同一方向(Z方向)上对齐而能够实现作业机模块4B(机床装置1)的小型化。换言之，本实施方式的作业机模块4B通过缩短Y方向上的宽度而能够实现装置的小型化。

控制装置81使转塔73旋转了180度之后(参照图10的箭头111)，使头部53沿Z方向朝向离开主轴51的方向移动(参照图10的箭头113)。接着，控制装置81使头部53下降，使第一号工具77即寿命工具位于工具更换位置P1(参照图10的箭头115)。此外，控制装置81在朝向工具更换位置P1移动时，在使转塔73旋转之后使头部53移动，但是并不局限于此。控制装置81也可以在使头部53移动之后(箭头113、115)，使转塔73旋转(箭头111)。或者，控制装置81也可以一边使转塔73旋转一边使头部53移动而将寿命工具配置于工具更换位置P1。

返回图9，控制装置81在执行S25并将寿命工具配置于工具更换位置P1之后，使配置于工具更换位置P1的寿命工具的转塔编号73D显示于控制器5的液晶显示器89(S29)。另外，控制装置81使液晶显示器89显示接收工具77的更换是否结束的按钮(例如，确定按钮)。此外，控制装置81也可以使作业机模块4B的灯点亮、或者使蜂鸣器鸣响等，向用户通知产生了寿命工具的模块的位置。

在此，在以往的机床中，若产生寿命工具，则用户例如操作控制器5，手动地进行头部53的移动操作、转塔73的旋转操作，以使要更换的工具77配置于工具更换位置P1。即，为了更换寿命工具，需要使工具77移动至工具更换位置P1的操作。与此相对地，在本实施方式的作业机模块4B中，根据寿命工具的产生而将该寿命工具自动地向工具更换位置P1配置。用户确认灯的点亮等，在移动至作业机模块4B前之后，打开作业机模块4B的前面板7(参照图1)。在该时间点，寿命工具被配置于工具更换位置P1。使用者将寿命工具从保持架75取下，将新的工具77安装于保持架75。由此，能够实现更换作业的效率化。此外，例如，在Z方向上的卡盘61与前面板7之间配置有挡板等门的情况下，控制装置81也可以自动地对该门进行开闭。

控制装置81在图9的S29中，在使液晶显示器89显示确定按钮之后，判定该确定按钮是否被按下(S31)。即，控制装置81判定是否存在表示完成了工具77的更换的操作输入。控制装置81反复执行S31的判定，直到确定按钮被按下为止(S31：否)。

在更换了工具77之后，用户对显示在液晶显示器89上的确定按钮进行触摸操作。控制装置81根据确定按钮被按下这一情况(S31：是)来判定是否存在尚未更换的更换前(未更换)的寿命工具、即是否存在其它需要更换的工具77(S33)。

在不存在未更换的寿命工具的情况下(S33：是)，控制装置81结束图8及图9所示的处理。控制装置81在产生新的工件40的搬入等之前处于待机状态。并且，控制装置81在接下来的切削加工以后也同样地执行图8及图9所示的寿命工具的判定等。

另一方面，在存在未更换的寿命工具的情况下(S33：否)，与上述S23、S27相同，控制装置81决定接下来更换的刀具77(S35)。例如，控制装置81在通常管理的情况下，将未更换的寿命工具中的转塔编号73D较小的寿命工具决定为更换对象的工具77(S35)。另外，例如，控制装置81在组管理的情况下，将与更换后的工具77属于同一组内的工具77(寿命工具)中的转塔编号73D较小的工具77决定为更换对象的工具77(S35)。另外，例如，在组管理的情况下，若在组内不存在未更换的寿命工具，则控制装置81将其它的组、不属于组的工具77中的转塔编号73D最小的寿命工具决定为更换对象的工具77。控制装置81在决定了下一个更换对象的工具77之后，开始S25以后的处理。例如，控制装置81在S25中使转塔73旋转而将下一个更换对象的工具77向工具更换位置P1配置。

如上所述，在组管理的情况下，本实施方式的控制装置81接收将属于组的多个工具77(寿命工具)中的配置于工具更换位置P1的寿命工具更换为新的工具77这一旨意(S31)。并且，控制装置81响应于接收到更换旨意(S31：是)而使转塔73旋转，将属于组的工具77中的更换前(未更换)的工具77(寿命工具)向工具更换位置P1配置(再次执行的S25)。

由此，控制装置81在从用户接收到更换旨意时，将属于组的其它寿命工具向工具更换位置P1配置。由此，用户通过在每次更换组内的寿命工具时进行接收操作而能够将组内的寿命工具依次配置于工具更换位置P1并进行更换。因而，能够实现更换作业的效率化。

此外，控制装置81也可以接收工具更换位置P1的变更。如上所述，在本实施方式的控制数据D1中设定有工具更换位置P1的位置信息。控制装置81例如也可以基于对控制器5的操作部91的操作输入来变更工具更换位置P1的位置信息。例如，若相对于操作部91而从用户接收到工具更换位置P1的变更，则控制装置81将变更后的X方向的坐标位置、Z方向的坐标位置作为工具更换位置P1的新的位置信息并保存于控制数据D1。并且，控制装置81根据寿命工具的产生，以变更后的工具更换位置P1为基准来进行控制，将寿命工具配置于工具更换位置P1。

因而，本实施方式的控制装置81响应于操作部91接收到工具更换位置P1的变更，来变更工具更换位置P1。控制装置81响应于工具更换位置P1的变更，以变更后的工具更换位置P1为基准来控制头部驱动装置55。由此，用户能够变更工具更换位置P1在X方向上的位置(上下的位置)、Z方向上的位置(前后的位置)，能够任意地设定工具更换位置P1。因此，例如能够根据用户的身高、机床装置1的高度、作业机模块4B的配置状况等来设定用户所期望的工具更换位置P1。其结果是，通过在作业现场设定最佳的工具更换位置P1而能够实现更换作业的效率化。

另外，工具更换位置P1被设定在头部53的可动范围内的位置为优选。因此，控制装置81在从用户接收到工具更换位置P1的变更的情况下，若检测到设定了头部53的可动范围外的位置，则也可以通知设定错误。例如，控制装置81将设定了错误的位置这一内容显示于控制器5。

此外，如图7所示，控制装置81的控制部83具有判定部93、更换位置设定部95、接收部99、位置变更部101。判定部93等例如是通过在控制部83的CPU中执行控制数据D1(程序等)来实现的处理模块。另外，也可以不由软件来构成判定部93等而是由硬件来构成判定部93等。

判定部93是判定在转塔73所保持的工具77中是否存在需要更换的工具77(寿命工具)的功能部。更换位置设定部95是基于控制数据D1来设定工具更换位置P1的功能部。接收部99是接收将属于组的多个刀具77中的位于刀具更换位置P1的寿命刀具更换为新的刀具77这一旨意的功能部。位置变更部101是响应于由操作部91接收到工具更换位置P1的变更而来变更工具更换位置P1的功能部。

顺便说一下，在上述实施方式中，作业机模块4A～4I是机床的一例。Z方向是轴向的一例。

以上，在上述本实施方式中，起到以下的效果。

本实施方式的控制装置81在判定为存在寿命工具的情况下(S15：否)，控制头部驱动装置55而使头部53移动，并且使转塔73旋转而使寿命工具位于工具更换位置P1。由此，即使在转塔73根据在切削加工中使用的工具77旋转而变更了寿命工具的旋转位置的情况下，当产生工具77的更换时，也能够使寿命工具自动地向预定的工具更换位置P1移动。用户无需在更换寿命工具之前进行头部53的移动、转塔73的旋转的操作，仅更换配置于工具更换位置P1的寿命工具就能够进行更换作业。其结果是，能够实现工具77的更换作业的效率化，进而实现生产效率的提高。

此外，本申请并不限于上述实施方式，在不脱离本申请的主旨的范围内能够进行各种改良、变形，这是不言而喻的。

例如，控制装置81也可以是仅能够实施通常管理或者组管理中的一方的结构。

另外，控制装置81接收是否将配置于工具更换位置P1的寿命工具更换为新的工具77，但是并不限于此。控制装置81也可以是不接收是否进行了更换的结构。例如，控制装置81也可以当将寿命工具配置于工具更换位置P1之后经过了预定时间时，通知使转塔73旋转而变更工具更换位置P1的工具77这一情况。用户确认该通知，例如，若工具77的更换未完成，则也可以使转塔73的更换停止而继续进行更换作业。

另外，控制装置81也可以是不能变更工具更换位置P1的结构。

另外，在上述实施方式中，机床装置1是具备多个作业机模块4A～4I的结构，但是并不限于此，也可以是仅具备作业机模块4B的结构。

另外，图3所示的工件40的形状是一个例子，可适当变更。

另外，第一旋转轴X1是沿Z方向的轴，但是并不限于此。例如，第一旋转轴X1也可以是沿与Z方向成预定的角度的方向的轴。

另外，在上述实施方式中，转塔73的第二旋转轴X2是沿与主轴51的第一旋转轴X1正交的方向(X方向)的轴，但是并不限于此。第二旋转轴X2也可以是沿与第一旋转轴X1成预定的角度的方向(与第一旋转轴X1交叉的方向)的轴。

附图标记说明

4A～4I作业机模块(机床)、9设置面、40工件、51主轴、53头部、55头部驱动装置、73转塔、77工具、81控制装置、93判定部、95更换位置设定部、99接收部、101位置变更部、P1工具更换位置、X1第一旋转轴、X2第二旋转轴。

Claims (4)

1.一种机床，具备：

主轴，保持工件并以第一旋转轴为中心进行旋转；

头部，配置于所述主轴的上方，通过工具来执行对所述工件的作业；

头部驱动装置，驱动所述头部；及

控制装置，

所述头部具有保持所述工具的转塔，

所述转塔被设为能够以第二旋转轴为中心进行旋转，并在外周部分保持所述工具，所述第二旋转轴沿与所述第一旋转轴正交的方向，

所述控制装置具有：

判定部，判定在所述转塔所保持的所述工具中是否存在寿命工具，所述寿命工具是需要更换的所述工具；

更换位置设定部，设定工具更换位置，所述工具更换位置是所述头部的可动范围内的、将所述寿命工具更换为新的所述工具的位置；及

位置变更部，响应于接收到所述工具更换位置的变更而变更所述工具更换位置，

在由所述判定部判定为存在所述寿命工具的情况下，所述控制装置控制所述头部驱动装置而使所述头部移动，并且使所述转塔旋转而使所述寿命工具位于所述工具更换位置，

在通过所述位置变更部接收到的所述工具更换位置是所述头部的可动范围外的位置的情况下，不执行基于接收到的所述工具更换位置的所述寿命工具的更换，在通过所述位置变更部接收到的所述工具更换位置是所述头部的可动范围内的位置的情况下，响应于所述位置变更部变更了所述工具更换位置，以变更后的所述工具更换位置为基准来控制所述头部驱动装置，

沿着所述主轴的所述第一旋转轴的轴向是连结所述主轴与所述机床的设有操作部的正面侧的侧壁的方向，

所述机床的正面侧的所述侧壁、所述头部的所述转塔、所述主轴从所述机床的正面侧按照所述机床的正面侧的所述侧壁、所述头部的所述转塔、所述主轴的顺序而沿所述轴向配置，

所述头部驱动装置构成为，能够使所述头部沿所述轴向从利用所述工具对保持于所述主轴的所述工件进行作业的位置移动至所述机床的正面侧的所述工具更换位置，

所述工具更换位置被设定为所述机床的正面侧的位置且沿所述轴向离开所述主轴的位置，

所述控制装置，在通过所述位置变更部接收到的所述工具变更位置是所述头部的可动范围外的位置的情况下，报知设定了错误的所述工具变更位置。

2.根据权利要求1所述的机床，其中，

所述判定部将所述转塔所保持的多个所述工具作为一个组来处理，并在属于一个所述组的多个所述工具全部成为所述寿命工具的情况下，判定为存在所述寿命工具。

3.根据权利要求2所述的机床，其中，

所述控制装置具有接收将属于所述组的多个所述工具中的位于所述工具更换位置的所述寿命刀具更换为新的所述工具这一旨意的接收部，

响应于所述接收部接收到更换旨意而使所述转塔旋转，使属于所述组的多个所述工具中的更换前的所述工具位于所述工具更换位置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的机床，其中，

所述轴向是与所述机床的设置面平行的方向。

Images