JP2010134638A - 数値制御式工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 工具の折損を検出した場合、実行中の加工動作に対する停止態様を加工の種類に応じて設定できる数値制御式工作機械を提供すること。
【解決手段】 数値制御式工作機械は、工具折損検出装置３７により工具１８の折損を検出したときの停止態様として、即座に停止させる即停止と、実行中のブロックの加工動作終了時に停止させるブロック停止と、実行中の加工プログラム終了時に停止させる加工プログラム終了後停止とを、工具１８の折損検出後に折損加工に使用する工具１８又は切削加工を行う加工位置が折損加工位置情報にあるか否かに基づいて、択一的に設定可能に構成した。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、工具折損検出装置を備えた数値制御式工作機械に関し、特に工具の折損を検出したときに、実行中の加工動作に対する停止態様を設定可能にしたものに関する。

工作機械ではワークの切削加工中に工具が折損する場合があり、折損した工具で切削加工を行った部位は、正常に加工が行われていない可能性がある。それ故、切削加工終了毎に最新の切削加工に使用した工具の折損検出を行い、ワークに対して正常に加工が行われているか否かを確認する必要がある。工具の折損を検出したとき、実行中の加工動作についてどのような処理を行うかが重要である。

特許文献１に記載の工作機械の無人運転制御装置では、工作機械に発生する障害の種類に対応付けて、工作機械の運転続行可又は運転続行否を予め項目分けしておき、工作機械に障害が発生した場合にそれに対応する処理を行うことを提案している。この装置では、例えば穴あけ加工時にドリルが折損した場合に、予備工具があれば工具交換して加工動作を続行する。
特開平２−２４３２４３号公報

例えば、異なる２つの加工位置に対して異なる工具で穴あけ加工を施す場合は、先の穴あけ加工に使用した工具が折損していても、後の穴あけ加工には影響を及ぼさないので加工動作を続行しても問題はない。しかし、タップ加工を行う場合、下穴あけ加工時に工具が折損した場合は下穴が正常に開いていない可能性があるので、同じ加工位置にタップ加工を実行すると加工精度が低下する虞がある。さらに、折損した工具の破片によってタップ工具が折損する可能性もある。

また、フェイシング加工中に先の穴あけ加工に使用した工具の折損を検出した場合、加工動作を一時停止させるとフェイシング加工を中断した箇所の加工面が粗雑になってしまう。この場合、折損した工具の破片を除去した後フェイシング加工を再開しても、所望の加工精度を得られない可能性がある。それ故、工具の折損を検出した場合、実行中の加工動作に対する停止態様を加工の種類に応じて設定できることが望ましい。

しかし、特許文献１には、ドリルが折損した場合に予備工具があれば工具交換して加工動作を続行する旨が記載されているのみであり、加工の種類に対する工作機械の運転続行可・続行否の項目分けに関して明確な記載がない。それ故、特許文献１の装置では、実行中の加工動作に対する停止態様を、加工の種類に応じて設定できるか否かは不明である。

本発明の目的は、工具の折損を検出した場合、実行中の加工動作に対する停止態様を加工の種類に応じて設定できる数値制御式工作機械を提供することである。

請求項１の数値制御式工作機械は、切削加工終了毎に最新の切削加工に使用した工具の折損検出を行う工具折損検出装置を備えた数値制御式工作機械において、前記工具折損検出装置により工具の折損を検出したときの停止態様として、即座に停止させる即停止と、実行中のブロックの加工動作終了時に停止させるブロック停止と、実行中の加工プログラム終了時に停止させる加工プログラム終了後停止とを択一的に設定可能にする停止態様設定手段を設けたことを特徴としている。

この数値制御式工作機械では、工具折損検出装置により工具の折損を検出したとき、停止態様設定手段が、即座に停止させる即停止と、実行中のブロックの加工動作終了時に停止させるブロック停止と、実行中の加工プログラム終了時に停止させる加工プログラム終了後停止とを択一的に設定する。それ故、切削加工終了時にその切削加工に使用した工具の折損を検出した場合、実行中の加工動作に対して加工の種類に応じた最適な停止態様を設定することができる。

請求項２の数値制御式工作機械は、請求項１の発明において、前記工具折損検出装置を、自動工具交換装置の工具マガジンに配置したことを特徴としている。

請求項３の数値制御式工作機械は、請求項１又は２の発明において、前記停止態様設定手段は、前記工具折損検出装置による工具の折損検出後、折損検出された工具で切削加工を行った位置と同じ位置に切削加工を行う場合、即停止を設定することを特徴としている。

請求項４の数値制御式工作機械は、請求項１〜３の何れかの発明において、前記停止態様設定手段は、前記工具折損検出装置による工具の折損検出後、折損検出された工具で切削加工を行った位置と異なる位置に切削加工を行う場合、加工プログラム終了後停止を設定することを特徴としている。

請求項５の数値制御式工作機械は、請求項１〜４の何れかの発明において、前記停止態様設定手段は、前記工具折損検出装置による工具の折損検出後、切削加工に使用する工具がフライス工具又はエンドミル工具である場合、ブロック停止を設定することを特徴としている。

請求項６の数値制御式工作機械は、請求項１の発明において、前記停止態様設定手段は、即停止を指令する第１コードと、ブロック停止を指令する第２コードと、加工プログラム終了後停止を指令する第３コードのうち、加工プログラムの各ブロックに対応付けて予め設定されたコードに基づいて停止態様を設定するように構成されたことを特徴としている。

請求項７の数値制御式工作機械は、請求項１又は６の発明において、前記第１，第２，第３コードは、加工プログラムにおける工具交換を指令するブロックの直前に予め設定されることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、工具折損検出装置により工具の折損を検出したときの停止態様として、即座に停止させる即停止と、実行中のブロックの加工動作終了時に停止させるブロック停止と、実行中の加工プログラム終了時に停止させる加工プログラム終了後停止とを択一的に設定可能にする停止態様設定手段を設けたので、切削加工終了時にその切削加工に使用した工具の折損を検出した場合、実行中の加工動作に対して加工の種類に応じた最適な停止態様を設定することができる。

請求項２の発明によれば、工具折損検出装置を、自動工具交換装置の工具マガジンに配置したので、最新の切削加工に使用した工具の折損検出を行いながら、加工プログラムにおいて次のブロックの切削加工を行うことができる。この場合にも、実行中の加工動作に対して加工の種類に応じた最適な停止態様を設定することができる。

請求項３の発明によれば、停止態様設定手段は、工具折損検出装置による工具の折損検出後、折損検出された工具で切削加工を行った位置と同じ位置に切削加工を行う場合、即停止を設定するので、下穴あけ加工後にタップ加工を行う場合において、下穴あけ加工時に工具が折損したとき、同じ位置に対するタップ加工を即座に停止させることができる。それ故、折損した工具の破片によってタップ工具が折損するのを防止することができる。

請求項４の発明によれば、停止態様設定手段は、工具折損検出装置による工具の折損検出後、折損検出された工具で切削加工を行った位置と異なる位置に切削加工を行う場合、加工プログラム終了後停止を設定するので、異なる２つの加工位置に対して異なる工具で穴あけ加工を施す場合等、先の穴あけ加工に使用した工具が折損していても後の穴あけ加工に影響を及ぼさない場合は、加工動作を続行させることができる。

請求項５の発明によれば、停止態様設定手段は、工具折損検出装置による工具の折損検出後、切削加工に使用する工具がフライス工具又はエンドミル工具である場合、ブロック停止を設定するので、フェイシング加工中に先の穴あけ加工に使用した工具の折損を検出しても、その加工動作を即座に停止させない。このように、フェイシング加工時に実行中のブロックの加工動作を続行させることで加工面が粗雑になることなく、所望の加工精度を得ることができる。

請求項６の発明によれば、停止態様設定手段は、即停止を指令する第１コードと、ブロック停止を指令する第２コードと、加工プログラム終了後停止を指令する第３コードのうち、加工プログラムの各ブロックに対応付けて予め設定されたコードに基づいて停止態様を設定するように構成されたので、作業者が加工の種類に合わせて所望のコードを加工プログラムに設定することで、加工の種類に応じた停止態様を簡単に設定することができる。

請求項７の発明によれば、第１，第２，第３コードは、加工プログラムにおける工具交換を指令するブロックの直前に予め設定されるので、工具交換時に停止態様を確実に設定することができる。

以下、本発明を実施する為の最良の形態について説明する。

以下、本発明の実施例について図面に基づいて説明する。初めに、数値制御式工作機械１の概略構成について説明する。
図１、図２に示すように、数値制御式工作機械１（以下、工作機械という）は、図示外のワークと工具とを相対移動させることによって、ワークに所望の切削加工（例えば、「中ぐり」，「フライス削り」，「穴開け」等）を施す機械である。この工作機械１は、鋳鉄製のベース２と、機械本体３と、スプラッシュカバー４等を有する。

先ず、ベース２について説明する。
図１、図２に示すように、ベース２は、Ｙ軸方向（機械本体３の奥行き方向）に長い略直方体状のものである。ベース２の下部の四隅には、高さ調節可能な脚部２ａを各々設けてある。

次に、スプラッシュカバー４について説明する。
図１に示すように、スプラッシュカバー４は、機械本体３とベース２の上部を覆う略直方体状の箱状のものである。スプラッシュカバー４はベース２の上部に固定してある。このスプラッシュカバー４の内側に、機械本体３（図２参照）の加工領域を設けてある。スプラッシュカバー４の前面に開口部（図示略）を設けてある。

この開口部を開閉する１対のスライド式の開閉扉５，６を設けてある。この開閉扉５，６の略中央に、矩形状のガラス窓部５ａ，６ａを夫々設けてある。開閉扉５の右端部に把手部５ｂを設け、開閉扉６の左端部に把手部６ｂを設けてある。作業者が、これら把手部５ｂ，６ｂを互いに離れる方向に開くことにより開口部を開き、ベース２の上部のテーブル１０に対してワークの着脱を行うことができる。

正面開口部の右側に操作パネル８０を設けてある。この操作パネル８０は、工作機械１を操作する正面視長方形状のものである。この操作パネル８０は、テンキー、各種操作キーを備えたキーボード８１とディスプレイ８２を有する。ディスプレイ８２は、設定画面又は実行動作を表示するためのものであり、キーボード８１の上部に設けてある。

次に、機械本体３について説明する。
図２に示すように、機械本体３はベース２の上側にあり、機械本体３が加工プログラムに従いワークの切削加工を行う。機械本体３は、主軸ヘッド７と、主軸９と、コラム１６と、自動工具交換装置（ＡＴＣ）２０と、テーブル１０などを備えている。直方体状のコラム１６は、ベース２の後部にあるコラム座部１７の上に位置し鉛直上方に延びている。コラム１６の背面に、箱状の制御ボックス１９を設けてある。この制御ボックス１９に、工作機械１の動作を制御する数値制御機能のある制御装置５０（図３参照）を設けてある。尚、制御装置５０の電気的構成については後述する。

次に、テーブル１０の移動機構について説明する。
図２に示すように、テーブル１０は、ベース２の上に設けてある。テーブル１０は、切削対象のワークを着脱可能に固定するものである。サーボモータからなるＸ軸モータ７１（図３参照）はテーブル１０をＸ軸方向（図１の左右方向）へ移動させる。サーボモータからなるＹ軸モータ７２（図３参照）はテーブル１０をＹ軸方向に移動させる。

このＸＹ移動機構について説明する。
１対のＹ軸送りガイドは、ベース２の上側においてベース２の長手方向（前後方向）に沿って延びている。この１対のＹ軸送りガイド上に直方体状の支持台１２を移動可能に支持している。テーブル１０の下側において、支持台１２の上にはＸ軸方向に延びる１対のＸ軸送りガイド（図示略）を設けてある。この１対のＸ軸送りガイドにテーブル１０を移動可能に支持している。

このようなＸＹ移動機構によって、Ｘ軸モータ７１がボールねじ機構を介してテーブル１０をＸ軸送りガイドに沿ってＸ軸方向に移動させる。Ｙ軸モータ７２が支持台１２とテーブル１０をボールねじ機構を介してＹ軸送りガイドに沿ってＹ軸方向に移動させる。

次に、主軸ヘッド７の昇降機構について説明する。
図２に示すように、サーボモータからなるＺ軸モータ７３（図３参照）は、Ｚ軸方向（図２の機械本体２の上下方向）に主軸ヘッド７を昇降駆動する。主軸ヘッド７は、コラム１６の前面側の上下方向に延びるＺ軸ボールねじシャフト（図示略）に対してナット（図示略）で連結している。このナット部は、Ｚ軸ボールねじシャフトと協働してボールねじ機構を構成している。Ｚ軸モータ７３がＺ軸ボールねじシャフトを正逆方向に回転駆動することで、主軸ヘッド７をＺ軸方向に昇降駆動する。

図２に示すように、テーブル１０を中央に挟んで、Ｘ軸送りガイドの左右両側に、テレスコピック式に収縮するテレスコピックカバー１３，１４を夫々設けてある。支持台１２を中央に挟んで、Ｙ軸送りガイドの前後両側に、テレスコピックカバー１５とＹ軸後ろカバー（図示略）を夫々設けてある。

Ｙ軸後ろカバーは１枚の薄鋼板を断面山型に形成したものである。このＹ軸後ろカバーはコラム１６の下側に設けられたカバー収納穴（図示略）に収容してある。これら複数のカバーによって、テーブル１０がＸ軸方向及びＹ軸方向の何れかの方向に移動した場合でも、常にテレスコピックカバー１３，１４，１５及びＹ軸後ろカバーがＸ軸送りガイド及びＹ軸送りガイドを覆っている。つまり、加工領域から飛散する切粉や、切削油の飛沫等が各ガイド上に落下するのを防止している。

図１，図２に示すように、自動工具交換装置２０は、工具１８（図４（ａ），図４（ｂ）参照）を支持する工具ホルダを複数格納する工具マガジン２１と、前記主軸９に取付けた工具ホルダと他の工具ホルダとを把持して搬送するための工具交換アーム２２等を有する。
図４（ａ）に示す工具マガジン２１の内側には、工具ホルダを支持する複数の工具ポット２３と、それら工具ポット２３を工具マガジン２１内で移送する移送機構２５とを設けてある。

次に、工作機械１の制御系の電気的構成について説明する。
図３に示すように、制御装置５０は、マイクロコンピュータを含んで構成してあり、入出力インタフェース５４と、ＣＰＵ５１と、ＲＯＭ５２と、ＲＡＭ５３と、軸制御回路３７ａ，６１ａ〜６４ａ，７５ａと、サーボアンプ６１〜６４と、微分器７１ｂ〜７４ｂなどを備えている。軸制御回路６１ａ〜６４ａは、夫々サーボアンプ６１〜６４に接続している。サーボアンプ６１〜６４は、夫々Ｘ軸モータ７１、Ｙ軸モータ７２、Ｚ軸モータ７３、主軸モータ７４に接続している。軸制御回路７５ａはマガジンモータ７５に接続し、軸制御回路３７ａは工具折損検出装置３７に接続している。

Ｘ軸モータ７１、Ｙ軸モータ７２は、夫々、テーブル１０をＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動させるものである。Ｚ軸モータ７３は、主軸ヘッド７をＺ軸方向に昇降駆動させるものである。マガジンモータ７５は工具マガジン２１を回転移動させる為のものである。主軸モータ７４は、前記主軸９を回転させる為のものである。尚、前記Ｘ軸モータ７１、Ｙ軸モータ７２、Ｚ軸モータ７３、主軸モータ７４は、夫々エンコーダ７１ａ〜７４ａを備えている。

軸制御回路６１ａ〜６４ａは、ＣＰＵ５１からの移動指令量を受けて、電流指令量（モータトルク指令値）をサーボアンプ６１〜６４に出力する。サーボアンプ６１〜６４は、この指令を受けてモータ７１〜７４に駆動電流を出力する。軸制御回路６１ａ〜６４ａは、エンコーダ７１ａ〜７４ａから位置フィードバック信号を受けて、位置のフィードバック制御を行う。微分器７１ｂ〜７４ｂは、エンコーダ７１ａ〜７４ａから入力した位置フィードバック信号を微分して速度フィードバック信号に変換し、軸制御回路６１ａ〜６４ａに速度フィードバック信号を出力する。

軸制御回路６１ａ〜６４ａは、微分器７１ｂ〜７４ｂから速度フィードバック信号を受けて、速度フィードバックの制御を行う。電流検出器６１ｂ〜６４ｂが、サーボアンプ６１〜６４からモータ７１〜７４に出力した駆動電流を検出する。電流検出器６１ｂ〜６４ｂで検出した駆動電流を、軸制御回路６１ａ〜６４ａにフィードバックする。軸制御回路６１ａ〜６４ａはフィードバックされた駆動電流に基づいて電流（トルク）制御を行う。
軸制御回路７５ａは、ＣＰＵ５１からの移動指令量を受けて、マガジンモータ７５を駆動する。

ＲＯＭ５２は、工作機械１の加工プログラムを機能させるメインの制御プログラム、図１０、図１１に示す停止態様設定制御の制御プログラム等を記憶している。ＲＡＭ５３は、図７に示す工具情報のテーブルを記憶している。このテーブルには、工具、工具名、工具オフセット、工具径補正等の情報を工具番号に対応付けて記憶してある。

ＲＡＭ５３には、図８に示す加工位置情報領域と折損加工位置情報領域とを設けてある。加工位置情報領域は、停止態様設定制御の実行時に加工プログラムに設定された加工位置を登録する領域である。折損加工位置情報領域は、停止態様設定制御の実行時に工具１８折損を検出した際、その工具１８で切削加工を行った加工位置を登録する領域である。

次に、自動工具交換装置２０の工具マガジン２１に配設された工具折損検出装置３７について説明する。先ず、工具マガジン２１の構造について説明する。
図４（ａ）に示すように、工具マガジン２１は、複数の工具ポット２３を備え、この工具ポット２３は、マガジンベース２４の内側に配設された移送機構２５に装着してある。

移送機構２５は、マガジンベース２４の内側に回転可能に配設された一対のスプロケット２６，２７と、このスプロケット２６，２７の間に掛け渡された無端状のチェーン２８と、チェーン２８の外周側に固着されたブラケット２９などを備えている。複数の工具ポット２３は、夫々ブラケット２９に取付けてあり、一方のスプロケット２６がマガジンモータ７５によって回転駆動されると、チェーン２８と共に循環する経路を移送するようになっている。

また、複数の工具ポット２３は、何れもブラケット２９に対して回動可能に取付けてあるが、工具ポット２３の移送経路において大部分の範囲では、マガジンベース２４の外周部の内壁面２４ａが工具ポット２３に接触する状態にある。そのため、この内壁面２４ａが工具ポット２３の回動を規制する状態となり、工具ポット２３は、図４（ｂ）に示すように工具１８を正面に向けた状態（以下、格納状態という）を維持する。

一方、マガジンベース２４の下端側には割出口２４ｂを形成してあり、この割出口２４ｂが形成された位置（以下、割出位置という）に限り、工具ポット２３が、格納状態から工具１８を下方に向けた状態（図示２点鎖線で示す状態；以下、交換可能状態という）まで回動可能となっている。この割出位置には、工具ポット２３を格納状態または交換可能状態へと回動させる図示しない傾倒機構が配設してある。

また、マガジンベース２４の上部には、アクチュエータケース３０が設けてあり、このアクチュエータケース３０の内部に、スプロケット２６を駆動するためのマガジンモータ７５などを収納してある。

図５、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、工具折損検出装置３７においてケース３８Ｌ，３８Ｒの内部には、直線駆動モータ３９を内蔵するモータカバー４０を設けてある。直線駆動モータ３９の回転軸にはピニオン４１が取付けられており、そのピニオン４１は、接触センサ部４２を直線的に変位させるためのラック４３と噛み合うようになっている。

ラック４３の側面には、下方に延びるホルダ４４が取付けてあり、そのホルダ４４の先端には、接触センサ部４２が取付けてある。ケース３８Ｌ，３８Ｒの基端側には、工具折損検出装置３７を工具マガジン２１に取付けるためのガイドステー４５を組み込んである。ここで、直線駆動モータ３９、ピニオン４１、ラック４３が、リニアアクチュエータ４６を構成している。

即ち、直線駆動モータ３９がピニオン４１を回転させると、ラック４３と共に接触センサ部４２は、工具折損検出装置３７の長手方向、つまり、工具ポット２３に保持され、格納状態にある工具１８の長さ方向に沿って直線的に移動する。接触センサ部４２は、ニードル旋回モータ４７を内蔵しており、そのニードル旋回モータ４７の回転軸に取付けられている検出用ニードル４８を旋回させ、工具１８に当接するか否かによって工具１８の折損を検出するようになっている。

例えば、検出用ニードル４８が初期位置である水平から旋回する場合、その検出用ニードル４８が途中で工具１８（のドリル１９など）に接触することで旋回が途中で停止すると、接触センサ部４２の内部のスイッチはオンにならない。一方、工具１８が折損したことで検出用ニードル４８の旋回が停止することなく最終位置まで旋回すると、スイッチがオンすることで工具１８の折損を検出する。

次に、加工プログラムについて説明する。
制御装置５０は、操作パネル８０のディスプレイ８２に表示された加工プログラムに基づいて、機械本体３の動作を制御することによりワークを所望の形状に加工することができる。図９に示すように、この加工プログラムはＮＣ言語によって記述されたＮＣプログラムである。このＮＣプログラムは複数のプログラムブロックの配列で構成してある。

各プログラムブロックには、ある特定の１つの動作（移動、停止、主軸回転等）を機械本体３に実行させるのに必要な情報が含まれ、プログラムブロック単位で完全な制御コマンドを構成している。それ故、それらプログラムブロックの制御コマンドに基づいて、機械本体３にある特定の動作を行わせることができる。工作機械１の加工プログラムは、機械の動作モード（各種位置決定、移動等）を決定するＧコードと、動作以外の補助的な機能を指令するＭコードとを主体に構成してある。

次に、主要なＧコード及びＭコードについて説明する。
「Ｇ１００」は主軸９に装着された工具１８の交換を指令する指令コード、「Ｇ８１」は穴あけ加工を指令する指令コード、「Ｇ８４」はタップ加工を指令する指令コード、「Ｇ０」は位置決めを指令する指令コード、「Ｇ１」は切削加工を指令する指令コード、「Ｍ３０」は加工プログラムの終了を指令する指令コードである。

次に、制御装置５０が実行する停止態様設定制御について、図９の加工プログラム及び図１０、図１１のフローチャートに基づいて説明する。尚、図中Ｓｉ（ｉ＝１，２・・・）は各ステップを示す。
制御装置５０が図９の加工プログラムを実行すると、先ず、１ブロック解釈を行う（Ｓ１）。１ブロック目はＧ１００Ｔ１の工具交換指令であるので（Ｓ２；Ｎｏ，Ｓ３；Ｙｅｓ）、Ｓ１５に移行する。Ｓ１５においては、最初の工具交換なので折損検出を実行せずに、工具Ｔ１に工具交換を行う（Ｓ４）。ここで、ブロック停止フラグをセットしておらず（Ｓ５；Ｎｏ）、プログラム終了ではないので（Ｓ６；Ｎｏ）、Ｓ１へリターンする。

次に、Ｇ８１の固定サイクル指令を解釈し（Ｓ１）、固定サイクル加工の準備を行った後（Ｓ２；Ｎｏ，Ｓ３；Ｎｏ，Ｓ４）、前記と同様にＳ５，Ｓ６を経てＳ１へリターンする。以降、前記と同様の処理については説明を省略する。
次に、Ｘ５０．Ｙ５０．のブロックを解釈する（Ｓ１）。これは固定サイクルでの加工指令である（Ｓ２；Ｙｅｓ）。最初の加工では、折損加工位置情報がないため（Ｓ８；Ｎｏ）、加工位置Ｘ５０．Ｙ５０．を加工位置情報領域に登録する（Ｓ９）。そのブロックの加工を行った後（Ｓ４）、Ｓ１へリターンし次のブロックの解釈を行う（Ｓ１）。

加工位置Ｘ５０．Ｙ１５０．とＸ１５０．Ｙ１５０．とＸ１５０．Ｙ５０．についても前記と同様の処理を行うことで、夫々の加工位置情報を加工位置情報領域に登録し（Ｓ９）、夫々の加工位置に対して加工を行う（Ｓ４）。これにより、工具Ｔ１の加工終了時において加工位置情報領域には、Ｘ５０．Ｙ５０．とＸ５０．Ｙ１５０．とＸ１５０．Ｙ１５０．とＸ１５０．Ｙ５０．の４点の加工位置情報が登録してある。

次に、Ｇ１００Ｔ２のブロックを解釈する（Ｓ１）。この指令は工具交換指令であるため（Ｓ３；Ｙｅｓ）、工具Ｔ１の折損検出を実行する（Ｓ１５）。工具Ｔ１に折損がない場合（Ｓ１６；Ｎｏ）、加工位置情報領域の加工位置情報をクリアする（Ｓ１７）。つまり、工具Ｔ１での加工位置Ｘ５０．Ｙ５０．とＸ５０．Ｙ１５０．とＸ１５０．Ｙ１５０．とＸ１５０．Ｙ５０．は加工位置情報領域から消去される。工具Ｔ１に折損がある場合（Ｓ１６；Ｙｅｓ）、加工位置情報領域の加工位置情報を折損加工位置情報領域に登録する（Ｓ１８）。折損加工位置情報を登録した後、加工位置情報領域の加工位置情報をクリアする（Ｓ１７）。工具Ｔ１から工具Ｔ２に交換し（Ｓ４）、Ｓ１へリターンする。

Ｇ８１の固定サイクル指令を解釈し（Ｓ１）、固定サイクル準備を行った後（Ｓ４）、Ｓ１へリターンする。次のＸ１００．Ｙ１００．のブロックを解釈すると（Ｓ１）、加工指令であるため（Ｓ２；Ｙｅｓ）、折損加工位置領域に折損加工位置情報を登録してあるか否かを判定する（Ｓ８）。工具Ｔ１が折損していない場合は折損加工位置情報を登録していないため（Ｓ８；Ｎｏ）、加工位置Ｘ１００．Ｙ１００．を加工位置情報として加工位置情報領域に登録する（Ｓ９）。次のＸ２００．Ｙ２００．のブロックについても同様の処理を行う。

しかし、工具Ｔ１が折損している場合は折損加工位置情報を登録してある（Ｓ８；Ｙｅｓ）。次に、これから行う加工工具がフライス加工であるか否かを判定する（Ｓ１０）。工具Ｔ２はドリル工具であるので（Ｓ１０；Ｎｏ）、このときの加工位置Ｘ１００．Ｙ１００．が折損加工位置情報にあるか否かを判定する（Ｓ１２）。このとき、折損加工位置情報として、Ｘ５０．Ｙ５０．とＸ５０．Ｙ１５０．とＸ１５０．Ｙ１５０．とＸ１５０．Ｙ５０．の４点が登録してあるので、Ｘ１００．Ｙ１００．は該当しない（Ｓ１２；Ｎｏ）。そのため、加工プログラム終了後停止フラグをセットし（Ｓ１３）、Ｘ１００．Ｙ１００．の加工を行う（Ｓ４）。Ｘ２００．Ｙ２００．のブロックについても同様の処理を行う。

次に、Ｇ１００Ｔ３のブロックを解釈する（Ｓ１）。この指令は工具交換指令であるため（Ｓ３；Ｙｅｓ）、工具Ｔ２の折損検出を実行する（Ｓ１５）。工具Ｔ２に折損がない場合（Ｓ１６；Ｎｏ）、加工位置情報をクリアする（Ｓ１７）。工具Ｔ２に折損がある場合（Ｓ１６；Ｙｅｓ）、加工位置情報を折損加工位置情報領域に登録する（Ｓ１８）。折損加工位置情報を登録した後、加工位置情報領域の加工位置情報をクリアする（Ｓ１７）。工具Ｔ２から工具Ｔ３に交換し（Ｓ４）、次のブロックを解釈する。

Ｇ８４の固定サイクル指令を解釈し（Ｓ１）、固定サイクル準備を行なう（Ｓ４）。次のＸ１００．Ｙ１００．のブロックを解釈すると（Ｓ１）、加工指令であるため（Ｓ２；Ｙｅｓ）、折損加工位置情報領域に折損加工位置情報が登録してあるか否かを判定する（Ｓ８）。工具Ｔ１，Ｔ２が共に折損していない場合は折損加工位置情報を登録していないため（Ｓ８；Ｎｏ）、加工位置Ｘ１００．Ｙ１００．を加工位置情報領域に登録する（Ｓ９）。次のＸ２００．Ｙ２００．のブロックについても同様の処理を行う。

工具Ｔ１のみが折損している場合は折損加工位置情報を登録してあるが（Ｓ８；Ｙｅｓ）、工具Ｔ３はフライス工具ではなく（Ｓ１０；Ｎｏ）、加工位置Ｘ１００．Ｙ１００．が折損加工位置情報領域にもない（Ｓ１２；Ｎｏ）。加工プログラム終了後停止フラグをセットし（Ｓ１３）、Ｘ１００．Ｙ１００．の加工を行う（Ｓ４）。Ｘ２００．Ｙ２００．のブロックについても同様の処理を行う。

工具Ｔ１とＴ２又はＴ２のみ折損していた場合、折損加工位置情報に加工位置Ｘ１００．Ｙ１００．があるため（Ｓ１２；Ｙｅｓ）、ディスプレイ８２に「工具折れ」アラームを表示させて即停止させる（Ｓ１４）。この場合、下穴が正常に開いていない状態でタップ加工を行うと、タップ工具も折損する可能性があるため、すぐに停止する必要があるからである。

即停止させなかった場合は、次に、Ｇ１００Ｔ４のブロックを解釈する（Ｓ１）。この指令は工具交換指令であるため（Ｓ３；Ｙｅｓ）、工具Ｔ３の折損検出を実行する（Ｓ１５）。工具Ｔ３に折損がない場合（Ｓ１６；Ｎｏ）、加工位置情報領域の加工位置情報をクリアする（Ｓ１７）。工具Ｔ３に折損がある場合（Ｓ１６；Ｙｅｓ）、加工位置情報領域の加工位置情報を折損加工位置情報領域に登録する（Ｓ１８）。折損加工位置情報領域に登録した後、加工位置情報領域の加工位置情報をクリアする（Ｓ１７）。工具Ｔ３から工具Ｔ４に交換し（Ｓ４）、次のブロックを解釈する。

Ｇ０指令を解釈し（Ｓ１）、実行する（Ｓ４）。次に、Ｇ１指令を解釈し（Ｓ１）、加工指令であるため（Ｓ２；Ｙｅｓ）、折損加工位置情報領域に折損加工位置情報が登録してあるか否かを判定する（Ｓ８）。工具Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の何れも折損がない場合、折損加工位置情報を登録していないので（Ｓ８；Ｎｏ）、加工位置Ｘ２８２．Ｙ０．を加工位置情報領域に登録し（Ｓ９）、加工を行う（Ｓ４）。

工具Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の何れかに折損がある場合、折損加工位置情報領域に折損加工位置情報が登録してあるので（Ｓ８；Ｙｅｓ）、工具Ｔ４がフライス工具であるか否かを判定する（Ｓ１０）。工具Ｔ４はフライス工具なので（Ｓ１０；Ｙｅｓ）、ブロック停止フラグをセットし（Ｓ１１）、加工を行う（Ｓ４）。加工終了後、ブロック停止フラグがセットされているので（Ｓ５；Ｙｅｓ）、ディスプレイに「工具折れ」アラームを表示させて実行中の加工動作を停止させる（Ｓ１９）。

工具Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３について折損がない場合は、最後に、エンドオブプログラムＭ３０を解釈し（Ｓ６；Ｙｅｓ）、加工プログラム終了後停止フラグがセットされていない場合は（Ｓ７；Ｎｏ）、加工プログラムの実行を終了する。
一方、加工プログラム終了後停止フラグがセットされている場合は（Ｓ７；Ｙｅｓ）、ディスプレイに「工具折れ」アラームを表示させて加工動作を停止させる（Ｓ２０）。尚、Ｓ８〜Ｓ１４を実行するＣＰＵ５１が停止態様設定手段に相当する。

次に、以上説明した数値制御式工作機械１の作用、効果について説明する。
このように、工具折損検出装置３７により工具１８の折損を検出したときの停止態様として、即座に停止させる即停止と、実行中のブロックの加工動作終了時に停止させるブロック停止と、実行中の加工プログラム終了時に停止させる加工プログラム終了後停止とを択一的に設定可能にするように構成したので、切削加工終了時にその切削加工に使用した工具１８の折損を検出した場合、実行中の加工動作に対して加工の種類に応じた最適な停止態様を設定することができる。

工具折損検出装置３７を、自動工具交換装置２０の工具マガジン２１に配置したので、最新の切削加工に使用した工具１８の折損検出を行いながら、加工プログラムにおいて次のブロックの切削加工を行うことができる。この場合にも、実行中の加工動作に対して加工の種類に応じた最適な停止態様を設定することができる。

工具折損検出装置３７による工具１８の折損検出後、折損検出された工具１８で切削加工を行った位置と同じ位置に切削加工を行う場合、即停止を設定するので、下穴あけ加工後にタップ加工を行う場合に下穴あけ加工時に工具１８が折損したとき、同じ位置に対するタップ加工を即座に停止させることができる。それ故、折損した工具１８の破片によってタップ工具が折損するのを防止することができる。

工具折損検出装置３７による工具１８の折損検出後、折損検出された工具１８で切削加工を行った位置と異なる位置に切削加工を行う場合、加工プログラム終了後停止を設定するので、異なる２つの加工位置に対して異なる工具１８で穴あけ加工を施す場合等、先の穴あけ加工に使用した工具１８が折損していても後の穴あけ加工に影響を及ぼさない場合は、加工動作を続行させることができる。

工具折損検出装置３７による工具１８の折損検出後、切削加工に使用する工具１８がフライス工具である場合、ブロック停止を設定するので、フェイシング加工中に先の穴あけ加工に使用した工具１８の折損を検出しても、その加工動作を即座に停止させない。このように、フェイシング加工時に実行中のブロックの加工動作を続行させることで加工面が粗雑になることなく、所望の加工精度を得ることができる。

次に、本発明の実施例２について、図１２〜図１５に基づいて説明する。但し、前記実施例と同一の構成には同一の符号を付し、異なる構成についてのみ説明する。
この実施例２においては、工具１８の折損を検出したときの停止態様について択一的に設定する為の指令コードを加工プログラムに予め設定しておき、この指令コードに基づいて、即停止、ブロック停止、加工プログラム終了後停止とを択一的に設定するものである。

図１２〜図１４に示すように、「Ｍ２０５」〜「Ｍ２０７」は、自動工具交換時に停止態様設定制御を実行させて、工具１８の折損を検出したときの停止態様を択一的に設定する為の指令コードである。「Ｍ２０５」は即座に停止させる即停止を指令する指令コード（第１コード）、「Ｍ２０６」は実行中のブロックの加工動作終了時に停止させるブロック停止を指令する指令コード（第２コード）、「Ｍ２０７」は実行中の加工プログラム終了時に停止させる加工プログラム終了後停止を指令する指令コード（第３コード）である。

作業者が、工具交換を指令する「Ｇ１００」の直前に予め「Ｍ２０５」〜「Ｍ２０７」のうちの１つの指令コードを入力しておく。これにより、工具折損検出装置３７により工具１８の折損を検出したときの停止態様として、即停止、ブロック停止、加工プログラム終了後停止とを択一的に設定することができる。

次に、制御装置５０が実行する停止態様設定制御について、図１２〜図１４の加工プログラム及び図１５のフローチャートに基づいて説明する。尚、図中Ｓｉ（ｉ＝３０，３１・・・）は各ステップを示す。
最初に、制御装置５０が図１２の加工プログラムを実行した場合について説明する。図１２は、異なる２点に対して異なる工具１８を使用して穴あけ加工を実行する場合の加工プログラムである。

制御装置５０が加工プログラムを実行すると、各ブロックを順番に読み込んでいき、「Ｇ１００Ｔ１」指令でドリル工具Ｔ１に工具交換し、「Ｇ８１」指令でＸ−１００．Ｙ−１００．の位置に穴あけ加工を実行する。次に、「Ｍ２０７」指令及び「Ｇ１００Ｔ２」指令により制御装置５０が停止態様設定制御を実行する。

工具折損検出装置３７により最新の切削加工に使用した工具１８の折損検出を実行する（Ｓ３０）。工具１８の折損を検出した場合（Ｓ３１；Ｙｅｓ）、Mコードが「Ｍ２０７」指令であるか否かを判定する。この場合、「Ｍ２０７」指令であるので（Ｓ３２；Ｙｅｓ）、「Ｍ３０」指令で加工動作を停止させる加工プログラム終了後停止指令を設定した後、自動工具交換装置２０が工具Ｔ１から工具Ｔ２に交換する。

「Ｇ８１」指令でＸ−２００．Ｙ−２００．の位置に穴あけ加工を実行し、「Ｍ３０」指令で停止させて「工具折れ」アラームをディスプレイ８２に表示させる。但し、工具１８の折損を検出しなかった場合は（Ｓ３１；Ｎｏ）、自動工具交換装置２０が自動工具交換を実行した後、「Ｇ８１」指令でＸ−２００．Ｙ−２００．の位置に穴あけ加工を実行し、「Ｍ３０」指令で加工動作を停止させる。

次に、図１３の加工プログラムを実行した場合について説明する。図１３は、穴あけ加工実行後にフェイシング加工を実行する場合の加工プログラムである。
制御装置５０が加工プログラムを実行すると、前記の場合と同様に、「Ｇ１００Ｔ１」指令及び「Ｇ８１」指令に基づく処理を実行する。次に、「Ｍ２０６」指令及び「Ｇ１００Ｔ３」指令により制御装置５０が停止態様設定制御を実行する。

制御装置５０は、Ｓ３０，Ｓ３１について前記の場合と同様に処理し、Mコードが「Ｍ２０６」指令であるので（Ｓ３２；Ｎｏ，Ｓ３４；Ｙｅｓ）、ブロック停止を設定した後（Ｓ３５）、自動工具交換装置２０が工具Ｔ１から工具Ｔ３に交換する。次に、「Ｇ０１」指令でＸ−１５０．Ｙ−１５０．の位置にフェイシング加工を実行し、このブロックの加工動作終了時に停止させて「工具折れ」アラームをディスプレイ８２に表示させる。

但し、工具１８の折損を検出しなかった場合は（Ｓ３１；Ｎｏ）、自動工具交換装置２０が自動工具交換を実行した後、「Ｇ０１」指令でＸ−１５０．Ｙ−１５０．とＸ−５０．とＹ−１００．とＸ−１５０．の位置にフェイシング加工を実行し、「Ｍ３０」指令で加工動作を停止させる。

次に、図１４の加工プログラムを実行した場合について説明する。図１４は、下穴あけ加工実行後にタップ加工を実行する場合の加工プログラムである。
制御装置５０が加工プログラムを実行すると、前記の場合と同様に、「Ｇ１００Ｔ１」指令及び「Ｇ８１」指令に基づく処理を実行する。次に、「Ｍ２０５」指令及び「Ｇ１００Ｔ３」指令により制御装置５０が停止態様設定制御を実行する。

制御装置５０は、Ｓ３０，Ｓ３１について前記の場合と同様に処理し、Mコードが「Ｍ２０５」指令であるので（Ｓ３２；Ｎｏ，Ｓ３４；Ｎｏ）、即停止を設定する（Ｓ３６）。この加工プログラムの実行を即座に停止させて「工具折れ」アラームをディスプレイ８２に表示させる。但し、工具１８の折損を検出しなかった場合は（Ｓ３１；Ｎｏ）、自動工具交換装置２０が自動工具交換を実行した後、「Ｇ８４」指令でＸ−１００．Ｙ−１００．の位置にタップ加工を実行し、「Ｍ３０」指令で加工プログラムを終了する。尚、Ｓ３２〜Ｓ３６を実行するＣＰＵ５１が停止態様設定手段に相当する。

このように、即停止を指令する第１コードと、ブロック停止を指令する第２コードと、加工プログラム終了後停止を指令する第３コードのうち、加工プログラムの各ブロックに対応付けて予め設定されたコードに基づいて停止態様を設定するように構成されたので、作業者が加工の種類に合わせて所望のコードを加工プログラムに設定することで、加工の種類に応じた停止態様を簡単に設定することができる。第１，第２，第３コードは、加工プログラムにおける工具交換を指令するブロックの直前に予め設定されるので、工具交換時に停止態様を確実に設定することができる。

次に、前記実施例を部分的に変更した変更例について説明する。
１］工具折損検出装置３７として、前記実施例の装置以外に光センサ式などの種々の装置を適用することが可能である。例えば、切削加工時に工具１８にかかるトルクを求めて、現在使用している工具１８の折損検出を実行するようにしてもよい。この場合、電流検出器６４ｂで検出した主軸モータに流れる駆動電流に基づいて、工具１８にかかるトルクを演算する。演算したトルクが所定の範囲を超えたとき工具１８が折損しているものと判定し、停止態様設定制御を行う。

２］図７に示すテーブルにエンドミル工具についての情報を記憶しておき、Ｓ１０においてエンドミル工具の場合に、ブロック停止フラグをセットしてもよい。

本発明の実施例に係る数値制御式工作機械の正面図である。 工作機械の機械本体の斜視図である。 工作機械の制御系を示すブロック図である。 （ａ）は工具マガジンの正面図、（ｂ）は工具マガジンの側面図である。 工具折損検出装置の斜視図である。 （ａ）は工具折損検出装置の分解斜視図、（ｂ）はケースを取外した状態の工具折損検出装置の正面図である。 ＲＯＭに記憶した工具情報のテーブルを示す図である。 ＲＡＭの記憶エリアを示す説明図である。 加工プログラムの一例である。 停止態様設定制御プログラムのフローチャートの一部である。 停止態様設定制御プログラムのフローチャートの残部である。 異なる２点に穴あけ加工を実行する場合の加工プログラムの一例である。 穴あけ加工後にフェイシング加工を実行する場合の加工プログラムの一例である。 下穴あけ加工後にタップ加工を実行する場合の加工プログラムの一例である。 実施例２における停止態様設定制御プログラムのフローチャートである。

符号の説明

１ 数値制御式工作機械
１８ 工具
２０ 自動工具交換装置
２１ 工具マガジン
３７ 工具折損検出装置
５１ ＣＰＵ

Claims (7)

1. 切削加工終了毎に最新の切削加工に使用した工具の折損検出を行う工具折損検出装置を備えた数値制御式工作機械において、
   前記工具折損検出装置により工具の折損を検出したときの停止態様として、即座に停止させる即停止と、実行中のブロックの加工動作終了時に停止させるブロック停止と、実行中の加工プログラム終了時に停止させる加工プログラム終了後停止とを択一的に設定可能にする停止態様設定手段を設けたことを特徴とする数値制御式工作機械。
2. 前記工具折損検出装置を、自動工具交換装置の工具マガジンに配置したことを特徴とする請求項１に記載の数値制御式工作機械。
3. 前記停止態様設定手段は、前記工具折損検出装置による工具の折損検出後、折損検出された工具で切削加工を行った位置と同じ位置に切削加工を行う場合、即停止を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の数値制御式工作機械。
4. 前記停止態様設定手段は、前記工具折損検出装置による工具の折損検出後、折損検出された工具で切削加工を行った位置と異なる位置に切削加工を行う場合、加工プログラム終了後停止を設定することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の数値制御式工作機械。
5. 前記停止態様設定手段は、前記工具折損検出装置による工具の折損検出後、切削加工に使用する工具がフライス工具又はエンドミル工具である場合、ブロック停止を設定することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の数値制御式工作機械。
6. 前記停止態様設定手段は、即停止を指令する第１コードと、ブロック停止を指令する第２コードと、加工プログラム終了後停止を指令する第３コードのうち、加工プログラムの各ブロックに対応付けて予め設定されたコードに基づいて停止態様を設定するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の数値制御式工作機械。
7. 前記第１，第２，第３コードは、加工プログラムにおける工具交換を指令するブロックの直前に予め設定されることを特徴とする請求項１又は６に記載の数値制御式工作機械。