JP2003025176A - 工具管理システム - Google Patents

工具管理システム

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JP2003025176A
JP2003025176A JP2001210527A JP2001210527A JP2003025176A JP 2003025176 A JP2003025176 A JP 2003025176A JP 2001210527 A JP2001210527 A JP 2001210527A JP 2001210527 A JP2001210527 A JP 2001210527A JP 2003025176 A JP2003025176 A JP 2003025176A
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cutting tool
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Shinichi Abe
新一 安部
Masato Otsubo
正人 大坪
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 切削工具を自動的に交換する手段を備えた切
削加工機において、誤った切削工具が取り付けられるこ
とを有効に防止する。 【解決手段】 各ツールホルダーにRFIDタグ130
を装着するとともに、交換用アーム124に、このRF
IDタグの情報を読み取るためのRFIDリーダ140
を装着する。作業者が各ツールホルダーを交換用ツール
ホルダー装着部122のポットに装着すると、交換用ア
ーム124の先端部がローラー式軌道の最下部に移動
し、交換用アーム124に取り付けられたRFIDリー
ダ140が、各ツールホルダーに取り付けられたRFI
Dタグの情報を読み取る。これによって、マシニングセ
ンタ100は、そのポットにどのようなツールが差し込
まれているかを認識することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、着脱可能に取り付
けられた切削工具を自動的に交換する交換手段が備えら
れ、必要に応じて複数の切削工具を交換しながら自動的
に被加工物を加工する切削加工機に適用するための工具
管理システムに関する。
【0002】
【従来の技術】近年のマシニングセンタは、先端に切削
工具を取り付けるツールホルダーを多数装着可能であ
り、また、このツールホルダーを自動的に交換する手段
を備えていて、多様な加工を自動的に進めることができ
る。切削工具には寸法・形状の異なる種々のものがある
が、通常、一つのツールホルダーには一つの切削工具を
対応させておく。ヘッドの側方には多数のポットが設け
られ、それぞれに一つのツールホルダーを予め差し込ん
でおく。ポットは、例えば所定の駆動機構によって、例
えばローラー式軌道上を回転しながら移動できるように
なっている。
【0003】ツールホルダーを交換するときは、交換用
アームがローラー式軌道上の最下部にきたポットから、
そこに差し込まれているツールホルダーを把持して抜き
出し、搬送してヘッドに取り付けたり、逆に、ヘッドに
取り付けられているツールホルダーを取り外して、最下
部の空いたポットに戻す。
【0004】マシニングセンタは、外部から供給された
数値制御データに基づいて加工作業を行うが、その過程
において必要に応じてヘッドに取り付けられているツー
ルホルダーの交換を自動的に行う。マシニングセンタは
その内部に、各加工工程で必要なツールホルダーとポッ
トの番号との対応関係を示すデータを有しており、実際
の交換作業では、マシニングセンタは、交換用アームに
対して、加工に必要なツールホルダーに対応したポット
の番号を指示している。交換用アームは、指示されたポ
ットが最下部に移動してくるのを待って、そこに差し込
まれているツールホルダーを把持して搬送する。したが
って、多数のツールホルダーをマシニングセンタに装着
する際には、作業者は、各ツールホルダーを所定の番号
のポットに正しく差し込んでおくことが前提となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ようにマシニングセンタには多数のツールホルダーやス
ピンドルユニットを装着しなければならず、またツール
ホルダーをポットに差し込む作業は、人が手作業で行う
ため、この作業の際に作業者がツールホルダーを本来の
ポットとは違う別の場所に差し込むという誤りを犯す可
能性がある。このような誤りに気づかないまま加工作業
を開始すると、マシニングセンタの側ではそれを把握す
るすべがないため、ヘッドに不適当な切削工具が取り付
けられたまま加工が続けられることになり、切削すべき
でない部分を切削したり、あるいは切削すべき部分の切
削量が不十分になったり、あるいは全く切削されないと
いった事態が生じる。実際の加工現場では、このような
人的ミスに起因する加工不良がしばしば起こっていた。
【0006】本発明は、このような技術的課題を解決す
るためになされたものであり、切削工具を自動的に交換
する手段を備えた切削加工機において、誤った切削工具
が取り付けられることを有効に防止することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、着脱可能に取り付けられた切削工具
を自動的に交換する交換手段が備えられ必要に応じて複
数の切削工具を交換しながら自動的に被加工物を加工す
る切削加工機に適用するための工具管理システムに、前
記切削工具又は切削工具と一対一に対応する部位に設け
られる情報の書き込み及び読出しが可能な標識手段と、
少なくとも前記切削加工機が切削工具を交換するときに
前記標識手段から非接触で当該切削工具に関する情報を
読み出す読出し手段と、前記読出し手段によって読み出
された情報から当該標識手段が設けられている切削工具
を認識する認識手段とを備え、前記交換手段が切削工具
を交換するときに、前記標識手段から当該切削工具に関
する情報を読み出してその切削工具を識別するよう構成
した。
【0008】また、本発明では、着脱可能に取り付けら
れた切削工具を自動的に交換する交換手段が備えられ必
要に応じて複数の切削工具を交換しながら自動的た被加
工物を加工する切削加工機に適用するための工具管理シ
ステムに、前記切削工具又は切削工具と一対一に対応す
る部位に設けられる情報の書き込み及び読出しが可能な
標識手段と、前記標識手段から非接触で当該切削工具に
関する情報を読み出す読出し手段と、前記読出し手段に
よって読み出された情報から当該標識手段が設けられて
いる切削工具を認識する認識手段と、前記認識手段によ
って認識された切削工具の使用時間に関する情報を切削
加工機本体又は前記標識手段のいずれか一方又は両方に
記録する記録手段とを設ける。
【0009】ここで、前記標識手段としては、電磁波を
信号電送媒体として情報の書き込み及び情報の読出しを
行うもの、例えばRFIDタグを利用することができ
る。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、本発明の
実施の一形態について説明する。ただし、以下の説明
は、あくまでも本発明の例示であり、以下の記載によっ
て本発明の技術的範囲が限定されるものではない。
【0011】図1は、本実施形態に係る切削工具管理シ
ステムを適用した切削加工機(マシニングセンタ)10
0の概略的な斜視図である。本実施形態の切削工具管理
システムについて説明する前に、まず、このマシニング
センタ100について説明する。
【0012】マシニングセンタ100は、床面に設置さ
れる基部104と、この基部104の上方に配置された
加工部106とを備えている。加工部106の下側位置
には、切削加工される被加工物(ワーク)108を載置
する加工台110が設けられている。加工台110は、
切削加工に関する数値制御データに基づいて、公知の機
構にて上下方向及び水平方向に移動できるよう構成され
ている。
【0013】加工台110の上方には、ヘッド112が
設けられ、ヘッド112の下部には、ツールホルダー1
14が着脱自在に装着されるユニット装着部116が設
けられている。ツールホルダー114は、本体部118
と、その先端に取り付けられた切削工具120からな
る。ツールホルダー114は、切削工具120が加工台
110に載置・固定されたワーク108を切削加工でき
るよう、加工台110に対向してユニット装着部116
に取り付けられている。ヘッド112は、切削加工に関
する数値制御データに基づいて、公知の機構により、加
工台110に対して上下方向及び水平方向に移動可能と
されている。ツールホルダー114は、回転可能な主軸
の先端に取り付けられた切削工具120をモータで高速
回転させてワーク108を切削加工する。
【0014】マシニングセンタ100には、ツールホル
ダー114を自動的に交換する所謂ATC(自動工具交
換装置)が備えられている。図1に示したように、ヘッ
ド112の側方には、交換用ツールホルダーが装着され
る交換用ツールホルダー装着部122が設けられてい
る。交換用ツールホルダー装着部122には所謂ポット
が多数設けられており、ここには、寸法・形状が異なる
切削工具が取り付けられた複数の交換用のツールホルダ
ー114a、114b、114c、…が差し込まれてい
る。
【0015】ヘッド112の下方には、ATCの一部で
ある交換用アーム124が設けられている。この交換用
アーム124は、ツールホルダーを把持・搬送すること
ができ、ユニット装着部116にツールホルダーを取り
付けたり、あるいは既にユニット装着部116に取り付
けられているツールホルダーを取り外して交換用ツール
ホルダー装着部122のポットに戻すとともに、ツール
ホルダー114a、114b、114c、…のいずれか
を把持してポットから取り出し、新たにユニット装着部
116に取り付ける。
【0016】交換用アーム124は、ヘッド112に対
して昇降可能かつ旋回自在に構成された支持軸126に
取り付けられている。交換用ツールホルダー装着部12
2は、不図示の駆動機構によって、各ポットを例えばロ
ーラー式軌道上で交換用アーム124方向に順次移動さ
せることができ、交換用アーム124は、例えばローラ
ー式軌道の最下部まで運ばれたポットに対してツールホ
ルダーを取り出したり戻したりするよう構成されてい
る。
【0017】交換用ツールホルダー装着部122の各ポ
ットに切削工具が取り付けられたツールホルダーを予め
組み込んでおき、ATCを用いてマシニングセンタ10
0が加工中に必要に応じてツールホルダーを自動的に交
換するよう構成することによって、単一のワークに対し
て種々の加工を同時に施すことが可能となる。
【0018】次に、本実施形態の切削工具管理システム
について説明する。前述のように、ATCを備えた従来
のマシニングセンタにおいて、正しい切削工具での加工
を確保するためには、交換用のツールホルダー114
a、114b、114c、…を交換用ツールホルダー装
着部122の予め決められた正しいポットに装着して置
くことが前提であるが、この装着作業は人間が手作業で
行うため、ツールホルダーを誤って別のポットに装着す
ることが全くないとは言えない。
【0019】そこで、本実施形態では、ツールホルダー
114、114a、114b、114c、…の各々にR
FID(Radio Frequency IDentification)タグ130
を装着するとともに、交換用アーム124に、このRF
IDタグの情報を読み取るためのRFIDリーダ140
を装着する。なお、RFIDタグは、特許請求の範囲に
記載した標識手段に該当し、RFIDリーダは、特許請
求の範囲に記載した読出し手段に該当する。
【0020】図2は、ツールホルダー114を拡大して
示した側面図であるが、本実施形態では、同図に示すよ
うに、各ツールホルダー114、114a、114b、
114c、…の側面にRFIDタグ130を取り付け
る。RFIDタグ130の内部には、電磁波信号の送受
信を行うためのコイルと、信号処理用の電子回路及びデ
ータを記憶するための不揮発性メモリが集積された集積
回路チップが埋め込まれている。
【0021】RFIDタグ130は、RFIDリーダ1
40から送られてくる電磁波と前記コイルとの電磁誘導
によって発生する起電力を電源として利用するため、自
身の中に電源を持つ必要がない。RFIDタグ130に
対しては、不図示のRFIDリーダ・ライタによって、
非接触で情報の書き込み及び読出しを行うことができ
る。RFIDリーダ・ライタは、通常は、コントローラ
を介してコンピュータなどに接続され、オペレータがコ
ンピュータ上で操作することによって、RFIDに情報
を書き込んだり、或いはRFIDから情報を読み出すこ
とができる。
【0022】交換用ツールホルダー装着部122に装着
する各ツールホルダーのRFIDタグには、RFIDリ
ーダ・ライタによって、予めそのツールホルダーに取り
付けられている切削工具を特定するための情報を書き込
んでおく。また、マシニングセンタ100のATCに
も、各RFIDタグを特定するための情報を送ってお
く。なお、ツールホルダーとこれに取り付けられる切削
工具とは一対一の関係にあることが必要とされるため、
一旦取り付けられた切削工具は、原則としてその寿命が
来るまでツールホルダーから取り外さない。
【0023】作業者が各ツールホルダーを交換用ツール
ホルダー装着部122のポットに差し込むと、交換用ア
ーム124の先端部が例えばローラー式軌道の最下部に
移動し、交換用アーム124に取り付けられたRFID
リーダ140が、各ツールホルダーに取り付けられたR
FIDタグの情報を読み取る。これによって、マシニン
グセンタ100は、交換用ツールホルダー装着部122
にどのような切削工具があるのかを認識することができ
る。
【0024】ワーク108に対する加工作業が開始され
ると、ATCは必要に応じて自動的にツールホルダーの
交換作業を行う。この交換作業を行う際にも、RFID
リーダ140は例えばローラー式軌道の最下部に来たツ
ールホルダーのRFIDタグから情報を読み取る。この
情報はATCの認識手段となる中央処理ユニットへ送ら
れ、中央処理ユニットはこの情報に基づいて所望の切削
工具であるかどうかを確認する。もしも把持しようとし
たツールホルダーが所望のものでない場合には、マシニ
ングセンタ100は例えばローラー式軌道を回転させ、
ツールホルダーが最下部に移動してくるたびにそのRF
IDタグにアクセスしてそのツールホルダーを認識し
て、所望のツールホルダーが移動してくるのを待つ。所
望のツールホルダーが移動してきたら、これを把持して
ポットから抜き出してユニット装着部116に装着す
る。
【0025】このようにすることによって、本来使用す
べき切削工具とは異なる誤った工具で被加工物を加工し
てしまうといったミスを、ほぼ完全に防ぐことができ
る。また、ツールホルダーを交換用ツールホルダー装着
部122のポットに装着するときに、装着すべきポット
を一々確認するという作業は必要なくなり、作業者は任
意のポットにランダムに装着するだけでよいので、ツー
ルホルダーを装着するときの作業効率が大幅に向上す
る。
【0026】本実施形態の切削工具管理システムでは、
上記のように、ユニット装着部116に所定のツールホ
ルダーを誤りなく装着するためにRFIDタグを用いる
のに加え、各切削工具の使用時間の管理にも同じRFI
Dタグを利用する。このため、ある切削工具を使用した
ときは、マシニングセンタ100はその使用時間につい
ての情報をその都度対応するRFIDタグ又はマシニン
グセンタ本体の記憶手段に記録する。これは、RFID
タグと切削工具とを一対一に対応していることによって
可能となることである。このような情報を記録しておく
と、マシニングセンタ100は、RFIDリーダ140
を介してRFIDタグにアクセスすることによって、あ
るいは本体の記憶手段にアクセスすることによって、所
望の切削工具の使用時間の累積を知ることができる。こ
れにより、各切削工具の累積使用時間を監視し、例えば
切削工具の累積の使用時間がある決められた時間(寿
命)に達したときに、その切削工具を新しいものと交換
するなど、切削工具の寿命を単体で精密に管理すること
が可能となる。
【0027】以上、本発明の一実施形態について説明し
てきたが、本発明は上記の実施形態に限定されるもので
はなく、特許請求の範囲の記載の範囲内で種々の変更が
可能である。例えば、上記実施形態のATCでは、交換
用アームがローラー式軌道の最下部まで運ばれたポット
に対して交換用ツールホルダーを取り出したり戻したり
する構成としたが、ツールホルダーを移動させる代わり
に、交換用アームを移動させて所望のツールホルダーを
探しだして、把持・搬送するようにしてもよい。
【0028】また、上記の実施形態では、すべてのツー
ルホルダーを装着した段階で、RFIDリーダが一度す
べてのRFIDタグから情報を読出し、その後ツールホ
ルダーを交換する段階でも各RFIDタグの情報を読み
出す構成としたが、RFIDタグから情報を読み出すタ
イミングや回数はこれに限定されるものではなく、種々
の態様での読出しが可能でる。
【0029】さらに、上記の実施形態では、ツールホル
ダーが切削工具と一対一に対応していることから、ツー
ルホルダーにRFIDタグを取り付けたが、切削工具と
一対一に対応する部分であれば、RFIDタグを取り付
ける部位はツールホルダーには限られない。
【0030】また、上記の実施形態では、交換用アーム
には読み取り専用のRFIDリーダを取り付けたが、R
FIDリーダの代わりに、情報の書き込み及び読み出し
が可能なRFIDリーダ・ライタを交換用アームに取り
付け、RFIDリーダに情報を書き込むときに、交換用
アームに取り付けられたRFIDリーダ・ライタを用い
る構成とすることもできる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、読
出し手段(例えばRFIDリーダ)が、切削工具又は切
削工具と一対一に対応する部位(例えばツールホルダー
やスピンドルユニット。以下「切削工具等」)に取り付
けられた標識手段(例えばRFIDタグ)の情報を非接
触で読み取って、切削工具がどのようなものかを特定で
きるので、切削加工機は常に自らが使用している切削工
具がどういうものであるかを認識でき、これにより、本
来使用すべき切削工具と異なる誤った切削工具で被加工
物を加工するといったミスをほぼ完全に防ぐことができ
る。また、切削工具等を切削加工機に装着するときに、
装着すべき場所を一々確認するという作業が不要となる
ので、装着作業の効率が大幅に向上する。
【0032】さらに、制御手段によって特定された切削
工具の使用時間に関する情報を切削加工機本体又は前記
標識手段の少なくとも一方に記録することによって、切
削加工機は、情報読み取り手段を介して標識手段にアク
セスして切削工具の使用時間の累積を知ることができ、
各切削工具の累積使用時間を個別に監視できるので、切
削工具の寿命を単体で精密に管理することが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態に係る切削工具管理シス
テムを適用した切削加工機(マシニングセンタ)の概略
的な斜視図である。
【図2】ツールホルダーを拡大して示した側面図であ
る。
【符号の説明】
100…マシニングセンタ、 110…加工台、 11
2…ヘッド、 114、114a、114b、114c
…ツールホルダー、 120…切削工具、 122…交
換用ツールホルダー装着部、 124…交換用アーム、
130…RFIDタグ、 140…RFIDリーダ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 着脱可能に取り付けられた切削工具を自
    動的に交換する交換手段が備えられ、必要に応じて複数
    の切削工具を交換しながら自動的に被加工物を加工する
    切削加工機に適用するための工具管理システムであっ
    て、 前記切削工具又は切削工具と一対一に対応する部位に設
    けられる、情報の書き込み及び読出しが可能な標識手段
    と、 少なくとも前記切削加工機が切削工具を交換するとき
    に、前記標識手段から非接触で当該切削工具に関する情
    報を読み出す読出し手段と、 前記読出し手段によって読み出された情報から当該標識
    手段が設けられている切削工具を認識する認識手段とを
    備え、 前記交換手段が切削工具を交換するときに、前記標識手
    段から当該切削工具に関する情報を読み出してその切削
    工具を識別することを特徴とする工具管理システム。
  2. 【請求項2】 着脱可能に取り付けられた切削工具を自
    動的に交換する交換手段が備えられ、必要に応じて複数
    の切削工具を交換しながら自動的に被加工物を加工する
    切削加工機に適用するための工具管理システムであっ
    て、 前記切削工具又は切削工具と一対一に対応する部位に設
    けられる、情報の書き込み及び読出しが可能な標識手段
    と、 前記標識手段から非接触で当該切削工具に関する情報を
    読み出す読出し手段と、 前記読出し手段によって読み出された情報から当該標識
    手段が設けられている切削工具を認識する認識手段と、 前記認識手段によって認識された切削工具の使用時間に
    関する情報を切削加工機本体又は前記標識手段のいずれ
    か一方又は両方に記録する記録手段と、 を具備することを特徴とする工具管理システム。
  3. 【請求項3】 前記標識手段は、電磁波を信号伝送媒体
    として情報の書き込み及び読出しを行うものである、請
    求項1又は2に記載の工具管理システム。
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