JP2011237880A - Controller of machine tool equipped with tool change position automatic determination function - Google Patents

Controller of machine tool equipped with tool change position automatic determination function Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a controller of machine tool capable of reducing time for tool change operations.SOLUTION: The controller calculates a maximum ejection amount TmaxLx in a direction of tool axis and a maximum ejection amount LmaxLz in a direction perpendicular to the tool axis of a tool currently used, a tool to be used next and a tool disposed between the tools on a turret; causes the tools to move in a direction of an instructed tool change position Pa; and determines whether a condition A (condition A:Xr>Xi+TmaxLx) or a condition B (condition B:Zr>Zi+TmaxLz) is satisfied. If either/both condition is satisfied, the tools are changed after being moved axially. Otherwise, the controller returns to a step SA101 to determine if a work and the tools interfere with each other or not when the tools move from an auto-determined tool change position Pb to a next start position Pc. If interference will occur, a bypass point Pi for avoiding the interference is calculated and inserted before the start position Pc to complete a movement command for the tools.

Description

本発明は、工具交換位置の自動決定機能を備えた工作機械の制御装置に関する。   The present invention relates to a machine tool control device having a function for automatically determining a tool change position.

従来の工具交換動作を図13および図14を用いて説明する。図13は、複数種類の工具を搭載した刃物台を説明する図である。また、図14は、従来の工具交換動作を説明する図である。   A conventional tool change operation will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is a diagram illustrating a tool post on which a plurality of types of tools are mounted. FIG. 14 is a diagram for explaining a conventional tool change operation.

従来、工具交換動作では、工具T1を用いた加工サイクルAの終了後、次の加工サイクルBで使用する工具T3に交換するため、終了位置Pからプログラムで指令された工具交換位置Paに移動する。工具交換位置Paに到達後、刃物台が回転し加工サイクルBで使用する工具T3に工具交換を行う。工具交換完了後、加工サイクルBに実行し、開始位置Pcに移動する。   Conventionally, in the tool exchange operation, after the machining cycle A using the tool T1 is completed, the tool is moved to the tool exchange position Pa commanded by the program from the end position P in order to exchange the tool T3 used in the next machining cycle B. . After reaching the tool change position Pa, the tool post rotates and the tool T3 used in the machining cycle B is changed. After the tool change is completed, it is executed in the machining cycle B and moved to the start position Pc.

特許文献1には、数値制御装置により実行されワークの加工を行う加工プログラムを作成する場合、加工プログラムの作成時間を短縮する目的で、加工内容に着目して加工サイクルを作成し、その加工サイクルを複数組み合わせて一つの加工プログラムを構成する方法が開示されている。また、特許文献2には、手動割り込みを加工サイクルの間の工具交換動作としてプログラムに挿入する方法が開示されている。   In Patent Document 1, when creating a machining program that is executed by a numerical controller and performs machining of a workpiece, a machining cycle is created by paying attention to machining contents in order to shorten the machining program creation time. A method is disclosed in which a plurality of processes are combined to form a machining program. Further, Patent Document 2 discloses a method of inserting a manual interruption into a program as a tool change operation during a machining cycle.

特開昭55−58946号公報JP-A-55-58946 特開昭58−172708号公報JP 58-172708 A

しかしながら、特許文献1に開示されている加工サイクルを組み合わせる方法は、工具の動作指令を逐次プログラムする方法に比べて、加工時間が長くなる傾向があり、特に、多数の被加工物を加工しようとする場合に不利となる。加工時間が長くなる問題を解消する特許文献2に開示される方法では、工具の磨耗や破損等、様々な理由により、工具を付け替えた場合、再度、手動で教示し直す必要があり、手間がかかるという問題がある。   However, the method of combining machining cycles disclosed in Patent Document 1 tends to require a longer machining time than the method of sequentially programming tool operation commands, and in particular, attempts to machine a large number of workpieces. It will be disadvantageous if you do. In the method disclosed in Patent Document 2 that solves the problem of long processing time, if the tool is changed due to various reasons such as wear or breakage of the tool, it is necessary to manually teach again, which is troublesome. There is a problem that it takes.

そこで、本発明の目的は、複数の加工サイクルを工具交換動作をはさんで組み合わせた加工プログラムを実行する数値制御装置において、工具交換動作にかかる時間を短縮し加工時間が長くなる問題を解消することができる工作機械の制御装置を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to solve the problem of shortening the time required for the tool change operation and increasing the machining time in a numerical control apparatus that executes a machining program in which a plurality of machining cycles are combined with the tool change operation interposed therebetween. It is an object of the present invention to provide a control device for a machine tool.

本願の請求項1に記載の発明は、複数の工具を装着し回転可能なタレットを有する刃物台あるいは主軸ヘッドを有し、加工プログラムに指令された工具交換位置、あるいは、機械に予め設定された工具交換位置で該タレットを回転させて工具を所定位置に割り出す工具交換装置を備えた工作機械の制御装置において、前記工具が他の構造物と干渉が生じ工具交換を行うことができない領域である工具交換不可能領域を設定する領域設定手段と、
前記刃物台または主軸ヘッドの基準位置から、前記刃物台または主軸ヘッドに装着される工具それぞれの先端までの距離である突き出し量を求める突き出し量取得手段と、工具交換前の加工工程の終了位置から前記工具交換位置へ移動する経路において、現在使用している工具と次に使用する工具およびその間にある工具の最大突き出し量、および、前記工具交換不可能領域に基づき、工具交換を行う際に工具が前記工具交換不可能領域に干渉しない位置を新たな工具交換位置として求める手段と、を備え、前記加工プログラムによって工具交換指令がなされた時、前記工具交換前の加工工程の加工終了位置から前記手段により求められた前記新たな工具交換位置まで前記タレットを移動し、前記タレットを回転させて工具を所定位置に割り出し工具交換を行うことを特徴とする工作機械の制御装置である。
The invention according to claim 1 of the present application has a tool post or a spindle head having a turret that can be rotated by mounting a plurality of tools, and is preset in a tool change position commanded by a machining program or in a machine. In a control device of a machine tool provided with a tool changer that rotates the turret at a tool change position and indexes the tool to a predetermined position, the tool is an area where the tool interferes with other structures and cannot be changed. An area setting means for setting a tool change impossible area;
From a reference position of the tool post or spindle head to a protrusion amount acquisition means for obtaining a protrusion amount that is a distance from the tool tip or spindle head to the tip of each tool, and from the end position of the machining step before tool replacement In the path of moving to the tool change position, the tool is changed when the tool is changed based on the currently used tool, the next tool to be used, the maximum protrusion amount of the tool between them, and the tool change impossible region. Means for determining, as a new tool change position, a position that does not interfere with the tool non-changeable region, and when a tool change command is issued by the machining program, the machining end position of the machining step before the tool change is The turret is moved to the new tool change position obtained by means, and the turret is rotated to divide the tool into a predetermined position. A control device for a machine tool, characterized in that by changing the tools.

請求項2に係る発明は、前記新たな工具交換位置から前記加工プログラムでプログラム指令された次の加工工程の開始位置へ移動する経路において、工具とワークが干渉しない干渉回避経路を求める干渉回避経路取得手段を備え、前記干渉回避経路取得手段により求められた干渉回避経路を通って次の加工工程の開始位置へ移動することを特徴とする請求項1に記載の工作機械の制御装置である。
請求項3に係る発明は、前記新たな工具交換位置と前記干渉回避経路を、工具交換位置、及び次の加工工程の開始位置への移動指令として前記加工プログラムを更新する更新手段と、を有することを特徴とする請求項1に記載の工作機械の制御装置である。
The invention according to claim 2 is an interference avoidance path for obtaining an interference avoidance path in which the tool and the workpiece do not interfere with each other in the path moving from the new tool change position to the start position of the next machining step programmed by the machining program. 2. The machine tool control device according to claim 1, further comprising an acquisition unit, which moves to a start position of a next machining step through an interference avoidance path obtained by the interference avoidance path acquisition unit.
The invention which concerns on Claim 3 has the update means which updates the said machining program as a movement command to the new tool exchange position and the said interference avoidance path | route to a tool exchange position and the starting position of the next machining process, The machine tool control device according to claim 1.

本発明により、複数の加工サイクルを工具交換動作をはさんで組み合わせた加工プログラムを実行する数値制御装置において、工具交換動作にかかる時間を短縮し加工時間が長くなる問題を解消することができる工作機械の制御装置を提供できる。   According to the present invention, in a numerical control apparatus that executes a machining program in which a plurality of machining cycles are combined with a tool change operation interposed therebetween, a machine that can shorten the time required for the tool change operation and solve the problem of increasing the machining time. A machine control device can be provided.

複数種類の工具を搭載した刃物台を説明する図である。It is a figure explaining the tool post which mounts multiple types of tools. 本発明に係る工具交換動作を説明する図である。It is a figure explaining the tool exchange operation concerning the present invention. 複数種類の工具を搭載した刃物台を説明する図である。It is a figure explaining the tool post which mounts multiple types of tools. 自動決定された工具交換位置Pbの座標位置を説明する図である。It is a figure explaining the coordinate position of the tool change position Pb determined automatically. 逃げ量(X)が小さく、逃げ量(Z)が大きい場合の自動決定された工具交換位置Pbを説明する図である。It is a figure explaining the tool change position Pb determined automatically when escape amount (X) is small and escape amount (Z) is large. 逃げ量(X)が大きく、逃げ量(Z)が小さい場合の自動決定された工具交換位置Pbを説明する図である。It is a figure explaining the tool change position Pb determined automatically when the escape amount (X) is large and the escape amount (Z) is small. 加工サイクルBの開始位置Pcへの移動時に工具がワークと干渉する場合を説明する図である。It is a figure explaining the case where a tool interferes with a workpiece | work at the time of the movement to the starting position Pc of the process cycle B. FIG. 干渉回避のための経由点Piを経由して、加工サイクルBの開始位置Pcへの移動時に工具がワークと干渉することを避けることを説明する図である。It is a figure explaining avoiding that a tool interferes with a workpiece | work at the time of the movement to the starting position Pc of the machining cycle B via the via point Pi for avoiding interference. 本発明に係る工具交換動作のアルゴリズムを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the algorithm of the tool exchange operation | movement which concerns on this invention. 旋盤を制御する数値制御装置の要部ブロック図である。It is a principal part block diagram of the numerical control apparatus which controls a lathe. 本発明に係る工具交換動作をマシニングセンタに適用した場合を説明する図である。It is a figure explaining the case where the tool change operation concerning the present invention is applied to a machining center. 本発明に係る工具交換動作をプログラム指定された任意の位置にて工具交換可能なマシニングセンタへ適用できることを説明する図である。It is a figure explaining that the tool change operation | movement which concerns on this invention can be applied to the machining center which can change a tool in the arbitrary positions designated by the program. 複数種類の工具を搭載した刃物台を説明する図である。It is a figure explaining the tool post which mounts multiple types of tools. 従来の工具交換動作を説明する図である。It is a figure explaining the conventional tool change operation.

本発明は、工具交換動作をはさんで、複数の加工サイクルを組み合わせた加工プログラムを実行する数値制御装置において、加工時間が長くなる問題を解決するため、該数値制御装置が加工サイクル終了後、工具の突き出し量から自動的に新たな工具交換位置を求め、該新たな工具交換位置において工具交換動作を行わせるものである。
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。なお、従来技術と同一または類似する構成については同じ符号を用いて説明する。
The present invention solves the problem that the processing time becomes long in a numerical control device that executes a processing program that combines a plurality of processing cycles with the tool change operation interposed therebetween. A new tool change position is automatically obtained from the protruding amount of the tool, and a tool change operation is performed at the new tool change position.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, about the structure which is the same as that of a prior art, or similar, it demonstrates using the same code | symbol.

図1は、複数種類の工具を搭載した刃物台の概略図であり、図1(a)はその正面図であり図1(b)はその側面図である。図1(a)に示されるように、工具T1〜工具T4の4つの工具が装着されている。工具T1,工具T2,工具T3,工具T4は、図1(a)から分かるように工具軸の軸方向の長さが異なり、図1(b)から分かるように工具軸に垂直な方向の長さも異なる。符号Rは刃物台10の基準位置である。符号12は工具の中心軸である。刃物台10は刃物台基準位置Rを通る刃物台回転中心軸14を中心軸として、図示しない駆動手段により、時計周り、あるいは、反時計回りに回転することができる。タレット式旋盤は、図1に示されるようなタレットと呼ばれる旋回式の刃物台10を取り付けた工作機械であり、刃物台10に複数の工具を装着しておき、これを旋回させることで使用する工具を切り替える。タレットである刃物台10を回転することで、工具の交換が行えることから、工具の交換にかかる時間を短縮することができる。   FIG. 1 is a schematic view of a tool post on which a plurality of types of tools are mounted. FIG. 1 (a) is a front view thereof, and FIG. 1 (b) is a side view thereof. As shown in FIG. 1A, four tools T1 to T4 are mounted. The tool T1, the tool T2, the tool T3, and the tool T4 have different lengths in the axial direction of the tool axis as can be seen from FIG. 1 (a), and the length in the direction perpendicular to the tool axis as can be seen from FIG. 1 (b). It is also different. Reference symbol R is a reference position of the tool post 10. Reference numeral 12 denotes a central axis of the tool. The tool post 10 can be rotated clockwise or counterclockwise by driving means (not shown) about the tool post rotation center axis 14 passing through the tool post reference position R as a central axis. The turret type lathe is a machine tool having a turning tool post 10 called a turret as shown in FIG. 1, and is used by attaching a plurality of tools to the tool post 10 and turning the tool. Switch tools. Since the tool can be changed by rotating the tool post 10 which is a turret, the time required for changing the tool can be shortened.

図2は、本発明に係る工具交換動作を説明する図である。図示しない数値制御装置によって制御される旋盤は、ワーク22を取り外し自在に固定するチャックと呼ばれるワーク固定手段20、及び、工具T1〜T4を装着した刃物台10(図1参照)を備えている。ワーク固定手段20はワーク22を主軸(図2ではZ軸)に沿って保持し、後述して説明する主軸モータによって回転駆動される。また、刃物台10は、Z軸方向およびZ軸方向に直交するX軸方向に、後述して説明する各軸のサーボモータによって移動自在に設けられている(図10参照)。後述して説明する数値制御装置によって実行される加工プログラムにより、ワーク22を工具T1により加工し、次に、工具T3により加工する。工具T1による加工を加工サイクルAとし、工具T3による加工を加工サイクルBとする。   FIG. 2 is a diagram for explaining a tool changing operation according to the present invention. A lathe controlled by a numerical control device (not shown) includes a workpiece fixing means 20 called a chuck for detachably fixing the workpiece 22, and a tool post 10 (see FIG. 1) on which tools T1 to T4 are mounted. The workpiece fixing means 20 holds the workpiece 22 along the main axis (Z axis in FIG. 2), and is rotationally driven by a main shaft motor described later. Further, the tool post 10 is provided so as to be movable in the Z-axis direction and the X-axis direction orthogonal to the Z-axis direction by servo motors of respective axes described later (see FIG. 10). The workpiece 22 is machined by the tool T1 and then machined by the tool T3 by a machining program executed by a numerical control device described later. Processing with the tool T1 is a processing cycle A, and processing with the tool T3 is a processing cycle B.

本発明に係る工具交換動作を、刃物台10に装着された工具T1〜工具T4の工具交換に適用する。
工具T1を用いる加工サイクルAが終了すると、加工サイクルBで使用する工具T3へ工具を交換するため、従来技術と同様に、工具交換位置Paへ向けて刃物台10は移動を開始する。工具交換位置Paは加工プログラムにおいてプログラム指令された位置である。あるいは、図2に示される旋盤の予め設定された工具交換位置を工具交換位置Paとして扱うこともできる。
The tool change operation according to the present invention is applied to the tool change of the tools T1 to T4 mounted on the tool rest 10.
When the machining cycle A using the tool T1 is completed, the tool rest 10 starts moving toward the tool exchange position Pa in the same manner as in the prior art in order to exchange the tool to the tool T3 used in the machining cycle B. The tool change position Pa is a position programmed in the machining program. Alternatively, a preset tool change position of the lathe shown in FIG. 2 can be handled as the tool change position Pa.

工具交換動作によって刃物台10が回転することによって、現在使用している工具T1、次に使用する工具T3、及びその間に取り付けられた工具T2の空間的な位置が変化する。そこで、本発明では刃物台10を回転させても工具T1,工具T2,工具T3が工具交換不可領域24に干渉しない位置(自動決定された工具交換位置Pb)まで移動し、この位置で工具T3に工具交換が行われる。刃物台10の回転方向は、次の加工サイクルで使用される工具に到達するのに、刃物台10の回転角度が少ない方向に回転する。あるいは、一方向の回転に特定してもよい。   When the tool post 10 is rotated by the tool changing operation, the spatial position of the tool T1 currently used, the tool T3 to be used next, and the tool T2 attached therebetween is changed. Therefore, in the present invention, even if the tool post 10 is rotated, the tool T1, the tool T2, and the tool T3 are moved to a position where the tool replacement area 24 does not interfere (automatically determined tool change position Pb). Tool change is performed. The direction of rotation of the tool rest 10 rotates in a direction where the rotation angle of the tool rest 10 is small to reach the tool used in the next machining cycle. Alternatively, the rotation may be specified in one direction.

工具交換位置Pbは、刃物台10の工具交換位置Paへ移動する制御をおこなう周期毎に工具が工具交換不可領域24と干渉しないか逐次計算し、干渉しなくなった位置を工具交換位置Pbとして求めてもよいし、予め数値計算によって求めてもよい。後述するフローチャートでは、逐次計算するアルゴリズムで説明している。   The tool change position Pb is sequentially calculated as to whether or not the tool interferes with the tool change impossible area 24 at every cycle in which the control to move to the tool change position Pa of the tool post 10 is performed, and the position at which no interference occurs is obtained as the tool change position Pb. It may be obtained in advance by numerical calculation. In the flowchart to be described later, an algorithm for calculating sequentially is described.

工具T1から工具T3への工具交換の完了後、工具交換位置Pbから加工サイクルBの開始位置Pcへと移動する。なお、この時に、刃物台10は、工具T1→工具T2→工具T3の方向へと回転するものとする。   After the tool change from the tool T1 to the tool T3 is completed, the tool moves from the tool change position Pb to the start position Pc of the machining cycle B. At this time, the tool post 10 is rotated in the direction of the tool T1, the tool T2, and the tool T3.

自動決定された新しい工具交換位置Pbは、現在使用している工具T1と次に使用する工具T3、及び、その間に取り付けられた工具T2の最大突き出し量に基づいて算出され、その他の工具の突き出し量などにも依存しない。これによって、加工サイクルAの終了位置Pから自動決定された新しい工具交換位置Pbまでの移動量が、プログラム指令された工具交換位置Paまで移動するより小さくなり、工具交換動作に必要な刃物台の移動を最小限度に抑えることができる。また、自動決定された工具交換位置Pbは、工具交換後も新しい工具の突き出し量から自動的に再算出されるため、手動による教示が不要である。
このように、本発明では、工具交換位置を決定する手間を省くとともに、工具交換動作に必要な時間を大幅に短縮することができる。
The automatically determined new tool change position Pb is calculated based on the maximum protrusion amount of the tool T1 currently used, the next tool T3 to be used, and the tool T2 attached therebetween, and the protrusions of other tools It does not depend on the amount. As a result, the amount of movement from the end position P of the machining cycle A to the automatically determined new tool change position Pb is smaller than the amount of movement to the programmed tool change position Pa, and the turret necessary for the tool change operation is reduced. Movement can be minimized. Further, the automatically determined tool change position Pb is automatically recalculated from the protruding amount of the new tool even after the tool change, so that manual teaching is unnecessary.
As described above, according to the present invention, it is possible to save time and labor for determining the tool change position and to significantly reduce the time required for the tool change operation.

図3は、複数種類の工具を搭載した刃物台を説明する図であり、図13に示される工具の寸法をより詳細に説明する図である。加工サイクルA、加工サイクルB、及び工具交換動作が含まれている加工プログラムMを例として説明する。
加工プログラムM
加工サイクルA
工具交換指令
加工サイクルB
刃物台10には図示されるように、工具T1、工具T2、工具T3、及び工具T4の4種類の工具が取り付けられている(装着されている)。加工サイクルAでは工具T1が使用され、加工サイクルBでは工具T3が使用される。ここでは、工具T1から工具T3への交換動作は、T1→T2→T3の順で交換されるものとする。なお、本発明において、逆回りに交換されることを除外するものではない。
FIG. 3 is a diagram for explaining a tool post on which a plurality of types of tools are mounted, and for explaining the dimensions of the tool shown in FIG. 13 in more detail. A machining program M including a machining cycle A, a machining cycle B, and a tool change operation will be described as an example.
Machining program M
Machining cycle A
Tool change command
Processing cycle B
As shown in the figure, four types of tools, that is, a tool T1, a tool T2, a tool T3, and a tool T4 are attached (attached) to the tool post 10. In the machining cycle A, the tool T1 is used, and in the machining cycle B, the tool T3 is used. Here, it is assumed that the replacement operation from the tool T1 to the tool T3 is performed in the order of T1, T2, and T3. In the present invention, it is not excluded that the battery is exchanged in the reverse direction.

図3(a)に示されるように、刃物台基準位置Rから工具T1〜T4の刃物取り付け部までの工具軸方向の長さをTxとし、刃物取り付け部から工具T1〜T4の工具先端までの工具軸方向の長さをそれぞれT1x〜T4xとする。工具T1、工具T2、工具T3、及び工具T4のそれぞれの、刃物台基準位置Rから工具先端までの工具軸方向の突き出し量T1Lx、T2Lx、T3Lx、T4Lxは下式により算出される。   As shown in FIG. 3 (a), the length in the tool axis direction from the tool rest reference position R to the tool attachment portion of the tools T1 to T4 is Tx, and the distance from the tool attachment portion to the tool tip of the tools T1 to T4 is shown. The lengths in the tool axis direction are T1x to T4x, respectively. Projection amounts T1Lx, T2Lx, T3Lx, and T4Lx in the tool axis direction from the tool post reference position R to the tool tip for each of the tool T1, tool T2, tool T3, and tool T4 are calculated by the following equations.

T1Lx=T1x+Tx
T2Lx=T2x+Tx
T3Lx=T3x+Tx
T4Lx=T4x+Tx
また、図3(b)に示されるように、刃物台基準位置Rから工具T1〜T4のそれぞれの工具軸と垂直方向(換言すれば、刃物台回転中心軸14と平行な方向)の長さ、または、工具の半径を工具軸12と垂直方向の突き出し量T1Lz〜T4Lzとみなす。
T1Lx = T1x + Tx
T2Lx = T2x + Tx
T3Lx = T3x + Tx
T4Lx = T4x + Tx
Further, as shown in FIG. 3B, the length in the direction perpendicular to the tool axis of each of the tools T1 to T4 from the tool post reference position R (in other words, the direction parallel to the tool post rotation center axis 14). Alternatively, the radius of the tool is regarded as a protrusion amount T1Lz to T4Lz in the direction perpendicular to the tool axis 12.

工具T1〜T4は、それぞれの工具軸12が刃物台10において同一平面上にあり、かつ、刃物台基準位置Rでそれぞれの工具軸12が交差している。刃物台10は刃物台基準位置Rをとおる刃物台回転中心軸14を回転中心として図示しない駆動手段により駆動されて回動する。回動方向は、時計周り方向、あるいは、反時計周り方向を指令により選択できる、あるいは、工具交換が最短時間で実行されるように最適な回動方向が自動的に選択される。   In the tools T1 to T4, the tool axes 12 are on the same plane in the tool post 10, and the tool axes 12 intersect at the tool rest reference position R. The tool post 10 is rotated by a driving means (not shown) with the tool post rotation center axis 14 passing through the tool post reference position R as a rotation center. As the rotation direction, a clockwise direction or a counterclockwise direction can be selected by a command, or an optimal rotation direction is automatically selected so that tool change is executed in the shortest time.

次に、自動決定された工具交換位置Pbを説明する。
図4は、自動決定された工具交換位置Pbの座標位置を説明する図である。
加工サイクルAは、刃物台10が終了位置Pに位置する時に終了する。その後、加工プログラムに従って工具交換指令が実行されると、次の加工サイクルBで使用する工具T3に交換するため、終了位置Pからプログラム指令された工具交換位置Paへ移動開始する。
Next, the automatically determined tool change position Pb will be described.
FIG. 4 is a diagram for explaining the coordinate position of the automatically determined tool change position Pb.
The machining cycle A ends when the tool rest 10 is located at the end position P. After that, when a tool change command is executed in accordance with the machining program, movement is started from the end position P to the tool commanded tool change position Pa in order to change to the tool T3 used in the next machining cycle B.

このとき、X軸方向に可動する刃物台基準位置RのX軸の機械座標位置をXrとし、工具交換不可領域24を示すX軸の機械座標値をXiとし、各工具の工具軸方向の突き出し量T1Lx、T2Lx、T3Lxの最大値をTmaxLxとすれば、工具交換不可領域24から抜け出すX軸の機械座標値Xrが次式で求まり、これに間隙Qxを考慮することで、工具交換が可能なX軸の機械座標値Xbrが下記のとおり一意に決定される。なお、図3ではTmaxLxは、工具T2のT2Lxである。間隙Qxは適宜の値を選択する。   At this time, the X-axis machine coordinate position of the tool post reference position R movable in the X-axis direction is set to Xr, the X-axis machine coordinate value indicating the tool non-changeable region 24 is set to Xi, and each tool protrudes in the tool axis direction. If the maximum value of the quantities T1Lx, T2Lx, and T3Lx is TmaxLx, the X-axis mechanical coordinate value Xr that exits from the tool non-changeable region 24 is obtained by the following equation, and the tool can be changed by considering the clearance Qx. The machine coordinate value Xbr of the X axis is uniquely determined as follows. In FIG. 3, TmaxLx is T2Lx of the tool T2. An appropriate value is selected for the gap Qx.

Xr>Xi+TmaxLx
Xbr=Xi+TmaxLx+Qx
=Xi+T2Lx+Qx
同様に、Z軸方向に可動する刃物台基準位置RのZ軸の機械座標値をZrとし、工具交換不可領域を示すZ軸の機械座標値をZiとし、各工具の工具軸と垂直方向の突き出し量T1Lz〜T3Lzの最大値をTmaxLzとすれば、工具交換不可領域から抜け出すZ軸の機械座標値Zrが次式で求まり、これに間隙Qzを考慮することで、工具交換が可能なZ軸の機械座標値Zbrが下記のとおり一意に決定される。なお、図3ではTmaxLzは、工具T2のT3Lzである。間隙Qzは適宜の値を選択する。
Xr> Xi + TmaxLx
Xbr = Xi + TmaxLx + Qx
= Xi + T2Lx + Qx
Similarly, the Z-axis machine coordinate value of the tool post reference position R movable in the Z-axis direction is Zr, the Z-axis machine coordinate value indicating the tool non-changeable region is Zi, and the tool axis of each tool is perpendicular to the tool axis. If the maximum value of the protrusion amounts T1Lz to T3Lz is TmaxLz, the Z-axis mechanical coordinate value Zr that exits from the tool non-changeable area is obtained by the following equation, and the Z-axis that allows tool change by considering the gap Qz The machine coordinate value Zbr of is uniquely determined as follows. In FIG. 3, TmaxLz is T3Lz of the tool T2. An appropriate value is selected for the gap Qz.

Zr=Zi+TmaxLz
Zbr=Zi+TmaxLz+Qz
=Zi+T3Lz+Qz
刃物台10は、少なくとも工具交換が可能なX軸の機械座標値Xbrより離れた位置、または、少なくとも工具交換が可能なZ軸の機械座標値Zbrより離れた位置まで移動し、停止する。ただし、図4のように、自動決定される工具交換位置Pbは、少なくとも機械座標値Xbr、かつ、少なくとも機械座標値Zbrより離れた位置とすることもできる。
その後、工具T1から工具T3へと工具交換を行ない、工具交換位置Pbから次の加工サイクルBの開始位置Pcへと移動する。
Zr = Zi + TmaxLz
Zbr = Zi + TmaxLz + Qz
= Zi + T3Lz + Qz
The tool post 10 moves to at least a position away from the machine coordinate value Xbr of the X axis where the tool can be changed, or at least a position away from the machine coordinate value Zbr of the Z axis where the tool can be changed, and stops. However, as shown in FIG. 4, the automatically determined tool change position Pb may be at least a machine coordinate value Xbr and at least a position away from the machine coordinate value Zbr.
Thereafter, the tool is changed from the tool T1 to the tool T3 and moved from the tool change position Pb to the start position Pc of the next machining cycle B.

次に、刃物台10の移動を、場合分けして説明する。
<プログラム指令された工具交換位置PaへのX軸方向逃げ量が小さく、Z軸方向逃げ量が大きい場合>
図5は、逃げ量(X)が小さく、逃げ量(Z)が大きい場合の自動決定された工具交換位置Pbを説明する図である。
このとき、刃物台10は、工具交換が可能なX軸の機械座標値Xbrまで離れた位置に到達する前に、工具交換が可能なZ軸の機械座標値Zbrに到達し、プログラム指令された工具交換位置Paへの軸移動を終了する。この位置を自動決定された工具交換位置Pbとする。
自動決定された工具交換位置Pbにて工具T1から工具T3へと工具交換を行ない、工具交換位置Pbから次の加工サイクルBの開始位置Pcへと移動する。
Next, the movement of the tool rest 10 will be described for each case.
<When the amount of relief in the X-axis direction to the programmed tool change position Pa is small and the amount of relief in the Z-axis direction is large>
FIG. 5 is a diagram for explaining the automatically determined tool change position Pb when the relief amount (X) is small and the relief amount (Z) is large.
At this time, the tool post 10 reaches the Z-axis machine coordinate value Zbr at which the tool can be changed and is programmed before reaching the position where the tool change is possible up to the X-axis machine coordinate value Xbr. The axis movement to the tool change position Pa is completed. This position is set as an automatically determined tool change position Pb.
The tool is changed from the tool T1 to the tool T3 at the automatically determined tool change position Pb, and then moved from the tool change position Pb to the start position Pc of the next machining cycle B.

<プログラム指令された工具交換位置PaへのX軸方向逃げ量が大きく、Z軸方向逃げ量が小さい場合>
図6は、逃げ量(X)が大きく、逃げ量(Z)が小さい場合の自動決定された工具交換位置Pbを説明する図である。
このとき、刃物台10は、工具交換が可能なZ軸の機械座標値Zbrまで離れた位置に到達する前に、工具交換が可能なX軸の機械座標値Xbrに到達し、プログラム指令された工具交換位置Paへの軸移動を終了する。この位置を自動決定された工具交換位置Pbとする。
自動決定された工具交換位置Pbにおいて、工具T1から工具T3へと工具交換を行ない、工具交換位置Pbから次の加工サイクルBの開始位置Pcへと移動する。
<When the X-axis direction relief amount to the programmed tool change position Pa is large and the Z-axis direction relief amount is small>
FIG. 6 is a diagram for explaining the automatically determined tool change position Pb when the relief amount (X) is large and the relief amount (Z) is small.
At this time, the tool post 10 reached the X-axis machine coordinate value Xbr capable of tool change before reaching the position distant to the Z-axis machine coordinate value Zbr capable of tool change, and was programmed. The axis movement to the tool change position Pa is completed. This position is set as an automatically determined tool change position Pb.
At the automatically determined tool change position Pb, the tool is changed from the tool T1 to the tool T3 and moved from the tool change position Pb to the start position Pc of the next machining cycle B.

次に、工具交換不可領域24の設定について説明する。ワーク22とワークを把持するチャックであるワーク固定手段20、工具のテールストックの形状などを入力することで、工具交換不可領域24を設定することができる。
あるいは、一度設定した工具交換不可領域は、外部機器にデータとして出力、及び外部機器から入力することもでき、過去に設定した工具交換不可領域24が容易に再現できる。
Next, the setting of the tool change impossible area 24 will be described. By inputting the workpiece 22 and the workpiece fixing means 20 which is a chuck for gripping the workpiece, the shape of the tailstock of the tool, and the like, the tool non-changeable region 24 can be set.
Alternatively, the tool change impossible region once set can be output as data to an external device and input from the external device, and the tool change impossible region 24 set in the past can be easily reproduced.

図7は、加工サイクルBの開始位置Pcへの移動時に工具がワークと干渉する場合を説明する図である。
自動決定された工具交換位置Pbにおいて工具交換を行っても、加工サイクルBの開始位置Pcへ工具T3を移動する際に工具T3がワーク22と衝突することが起こりうる。図7に示されるように、自動決定された工具交換位置Pbと加工サイクルBの開始位置Pcの位置関係の場合、工具交換位置Pbから開始位置Pcへの移動時に、地点26において工具T3がワーク22と接触してしまう。
FIG. 7 is a diagram for explaining a case where the tool interferes with the workpiece when the machining cycle B moves to the start position Pc.
Even if the tool is changed at the automatically determined tool change position Pb, the tool T3 may collide with the workpiece 22 when the tool T3 is moved to the start position Pc of the machining cycle B. As shown in FIG. 7, in the case of the positional relationship between the automatically determined tool change position Pb and the start position Pc of the machining cycle B, the tool T3 is moved to the workpiece at the point 26 when moving from the tool change position Pb to the start position Pc. 22 is contacted.

そこで、図8に示されるように、干渉回避のための経由点Piを経由して、加工サイクルBの開始位置Pcへの移動時に工具がワークと干渉するのを避ける。自動決定された工具交換位置Pbと加工サイクルBの開始位置Pcの位置関係の場合、例えば、工具交換位置Pbから、一旦、Z軸方向へおいても工具交換が可能なZ軸の機械座標値Zbrまで移動した地点である干渉回避のための経由点Piを経由して、開始位置Pcに移動することができる。または、元々プログラム指令された工具交換位置Paを経由して、その開始位置Pcへ移動するなど、別の経路を経由して開始位置Pcへ移動してもよい。なお、ワーク22の形状は、工具交換不可領域の設定で説明した工具交換不可領域の設定時に入力したデータを使用することができる。   Therefore, as shown in FIG. 8, it is avoided that the tool interferes with the workpiece when moving to the start position Pc of the machining cycle B via the via point Pi for avoiding interference. In the case of the positional relationship between the automatically determined tool change position Pb and the start position Pc of the machining cycle B, for example, the machine coordinate value of the Z axis that allows the tool change once in the Z axis direction from the tool change position Pb. It is possible to move to the start position Pc via a waypoint Pi for avoiding interference, which is a point moved to Zbr. Or you may move to the starting position Pc via another route, such as moving to the starting position Pc via the tool change position Pa originally programmed. The shape of the workpiece 22 can use the data input when setting the tool non-changeable area described in the setting of the tool non-changeable area.

なお、工具交換位置への移動指令を含む工具交換動作において、プログラム指令された工具交換位置Paへの移動指令を、図4に示す自動決定された工具交換位置Pbへの移動指令に更新できるものとする。また、図8に示す干渉回避のための経由点Piがある場合も、経由点Piへの移動を含んだ指令で更新される。   In the tool change operation including the move command to the tool change position, the program-commanded move command to the tool change position Pa can be updated to the move command to the automatically determined tool change position Pb shown in FIG. And Also, when there is a via point Pi for avoiding interference shown in FIG. 8, it is updated with a command including movement to the via point Pi.

図9は、本発明に係る工具交換動作のアルゴリズムを示すフローチャートである。以下、各ステップに従って説明する。なお、以下のフローチャートに示す処理において、現在位置は、終了位置Pである。
●[ステップSA100]現在使用している工具と、次に使用する工具と、タレットにそれらの工具の間に配置されている工具とにおける、工具軸方向の最大の突き出し量TmaxLx、および、工具軸と垂直方向の最大突き出し量TmaxLzを算出する。
●[ステップSA101]指令された工具交換位置方向Paへ移動開始する。
●[ステップSA102]条件A、または、条件Bが成立するか否かを判断し、成立する場合にはステップSA103へ移行し、成立しない場合にはステップSA101へ戻る。 条件A:Xr>Xi+TmaxLx
条件B:Zr>Zi+TmaxLz
ただし、
Xr:刃物台基準位置R(X軸)
Xi:工具交換不可領域(X軸)
TmaxLx:工具軸方向の最大突き出し量
Zr:刃物台基準位置R(Z軸)
Zi:工具交換不可領域(Z軸)
TmaxLz:工具軸と垂直方向の最大突き出し量
●[ステップSA103]軸移動を終了する。
●[ステップSA104]工具交換を実施する。
●[ステップSA105]自動決定された工具交換位置Pbから次の開始位置Pcへの移動時にワークと刃物が干渉するか否か判断し、干渉する場合にはステップSA106へ移行し、干渉しない場合にはステップSA109へ移行する。
●[ステップSA106]干渉回避のための経由点Piを算出する。
●[ステップSA107]経由点Piを次の移動指令として開始位置Pcへの移動指令の前に挿入する。
●[ステップSA108]経由点Piへ移動する。
●[ステップSA109]開始位置Pcへ移動し、処理を終了する。
FIG. 9 is a flowchart showing an algorithm of a tool change operation according to the present invention. Hereinafter, it demonstrates according to each step. In the process shown in the flowchart below, the current position is the end position P.
[Step SA100] The maximum protrusion amount TmaxLx in the tool axis direction and the tool axis of the currently used tool, the next tool to be used, and the tool arranged between those tools in the turret And the maximum protrusion amount TmaxLz in the vertical direction is calculated.
[Step SA101] Start moving in the commanded tool change position direction Pa.
[Step SA102] It is determined whether or not the condition A or the condition B is satisfied. If satisfied, the process proceeds to step SA103, and if not satisfied, the process returns to step SA101. Condition A: Xr> Xi + TmaxLx
Condition B: Zr> Zi + TmaxLz
However,
Xr: Tool post reference position R (X axis)
Xi: Tool change impossible area (X axis)
TmaxLx: Maximum protrusion amount in the tool axis direction Zr: Tool post reference position R (Z axis)
Zi: Non-tool changeable area (Z axis)
TmaxLz: Maximum protrusion amount in the direction perpendicular to the tool axis [Step SA103] End the axis movement.
[Step SA104] The tool is changed.
[Step SA105] It is determined whether or not the workpiece and the blade interfere with each other when moving from the automatically determined tool change position Pb to the next start position Pc. If there is an interference, the process proceeds to Step SA106. Shifts to step SA109.
[Step SA106] A via point Pi for avoiding interference is calculated.
[Step SA107] The via point Pi is inserted as the next movement command before the movement command to the start position Pc.
[Step SA108] Move to via point Pi.
[Step SA109] Move to the start position Pc and end the process.

図10は、タレット式旋盤を制御する数値制御装置の要部ブロック図である。数値制御装置50から、刃物台10をX軸方向,Z軸方向へ移動するX軸駆動用モータ51,Z軸駆動用モータ52へ制御信号が送られる。また、加工サイクルに必要な工具が選択できるように工具交換動作を行うため刃物台10を回転させるタレットインデックス用モータ53へ制御信号が送られる。そして、加工サイクルに適する工具に交換された後、ワークを主軸まわりに回転させるための主軸用スピンドルモータ54にも制御信号が送られる。上記フローチャートにより説明したプログラムは、数値制御装置50内に格納されており、加工プログラムが実行することによって、本発明に係る工具交換の動作が行われる。   FIG. 10 is a principal block diagram of a numerical controller for controlling the turret type lathe. A control signal is sent from the numerical controller 50 to an X-axis drive motor 51 and a Z-axis drive motor 52 that move the tool post 10 in the X-axis direction and the Z-axis direction. In addition, a control signal is sent to the turret index motor 53 that rotates the tool post 10 in order to perform a tool changing operation so that a tool necessary for the machining cycle can be selected. Then, after the tool is changed to a tool suitable for the machining cycle, a control signal is also sent to the spindle motor 54 for the spindle for rotating the workpiece around the spindle. The program described with reference to the flowchart is stored in the numerical controller 50, and the tool change operation according to the present invention is performed by the machining program executing.

以上、タレット式旋盤を例として本発明を説明したが、タレット式旋盤以外の工作機械にも本発明に係る工具交換動作を適用することができる。ここでは、任意の位置でタレットを回転させて工具交換可能マシニングセンタ(MC)やプログラム指定された任意の位置にて工具交換可能なマシニングセンタ(MC)に適用した場合を説明する。   Although the present invention has been described above using the turret type lathe as an example, the tool changing operation according to the present invention can be applied to machine tools other than the turret type lathe. Here, a case will be described in which the turret is rotated at an arbitrary position and applied to a tool changeable machining center (MC) or a tool changeable machining center (MC) at an arbitrary position designated by a program.

<任意の位置でタレットを回転させて工具交換可能なMC>
図11は、本発明に係る工具交換動作をマシニングセンタに適用した場合を説明する図である。なお、発明の概念は同じであるので、工具の符号、工具の寸法などは前述の旋盤の説明と同じ符号を用いて説明する。テーブル28に固定されたワーク22は、タレット16に装着された工具によって加工される。加工プログラムMに、加工サイクルAと加工サイクルB、及び工具交換動作が含まれている。加工プログラムMでは、加工サイクルAが終了した後、プログラム指令された任意の位置に移動し工具交換を行う。工具交換後、加工サイクルBが開始される。
<MC that allows tool change by rotating the turret at an arbitrary position>
FIG. 11 is a diagram illustrating a case where the tool change operation according to the present invention is applied to a machining center. In addition, since the concept of invention is the same, the code | symbol of a tool, the dimension of a tool, etc. are demonstrated using the same code | symbol as description of the above-mentioned lathe. The workpiece 22 fixed to the table 28 is processed by a tool attached to the turret 16. The machining program M includes a machining cycle A, a machining cycle B, and a tool change operation. In the machining program M, after the machining cycle A is completed, the tool is moved to an arbitrary position commanded by the program and the tool is changed. After the tool change, the machining cycle B is started.

加工プログラムM
加工サイクルA
工具交換指令
加工サイクルB
タレット16には、工具T1,T2,T3,T4が取り付けられており(装着されており)、加工サイクルAでは工具T1が使用され、加工サイクルBでは工具T3が使用される。なお、タレット16は、タレット式旋盤の説明では刃物台10に対応する(図1参照)。
工具T1から工具T3への工具交換動作は、T1→T2→T3の順で交換されているものとする。図11に示されるように、タレット基準位置Rから工具T1〜工具T4の刃物取り付け部までの工具軸方向の長さをTzとし、刃物取り付け部から工具T1〜工具T4の工具先端までの工具軸方向の長さをそれぞれT1z〜T4zとすると、工具T1におけるタレット基準位置Rから工具T1の先端までの工具軸方向の突き出し量T1Lzは下式により算出される。
T1Lz=T1z+Tz
同様に、タレット基準位置Rから工具T2〜T4の先端までの工具軸方向の突き出し量T2Lz〜T4Lzも算出される。
Machining program M
Machining cycle A
Tool change command Machining cycle B
Tools T1, T2, T3, and T4 are attached to (attached to) the turret 16, the tool T1 is used in the machining cycle A, and the tool T3 is used in the machining cycle B. The turret 16 corresponds to the tool post 10 in the description of the turret type lathe (see FIG. 1).
It is assumed that the tool change operation from the tool T1 to the tool T3 is changed in the order of T1, T2, and T3. As shown in FIG. 11, the length in the tool axis direction from the turret reference position R to the tool attachment part of the tool T1 to the tool T4 is Tz, and the tool axis from the tool attachment part to the tool tip of the tool T1 to the tool T4 Assuming that the lengths in the directions are T1z to T4z, respectively, the protrusion amount T1Lz in the tool axis direction from the turret reference position R to the tip of the tool T1 in the tool T1 is calculated by the following equation.
T1Lz = T1z + Tz
Similarly, protrusion amounts T2Lz to T4Lz in the tool axis direction from the turret reference position R to the tips of the tools T2 to T4 are also calculated.

加工サイクルAの終了後、工具交換指令がなされると、次の加工サイクルBで使用する工具T3に交換するため、加工サイクルAの終了位置からプログラム指令された工具交換位置へ移動を開始する。   When a tool change command is issued after the end of the machining cycle A, movement is started from the end position of the machining cycle A to the programmed tool change position in order to change to the tool T3 used in the next machining cycle B.

このとき、Z軸方向に可動するタレット基準位置RのZ軸の機械座標値をZrとし、工具交換不可領域を示すZ軸の機械座標値をZiとし、各工具の工具軸方向の突き出し量T1Lz、T2Lz、T3Lzの最大値をTmaxLz(=T2Lz)とすれば、工具交換不可領域から抜け出すZ軸の機械座標値Zrが次式で求まり、これに間隙Qzを考慮することで工具交換が可能なZ軸の機械座標値Zbrが下記のとおり決定される。   At this time, the Z-axis machine coordinate value of the turret reference position R movable in the Z-axis direction is Zr, the Z-axis machine coordinate value indicating the tool non-changeable area is Zi, and the protrusion amount T1Lz of each tool in the tool axis direction If the maximum value of T2Lz and T3Lz is TmaxLz (= T2Lz), the machine coordinate value Zr of the Z axis that exits from the tool non-changeable area is obtained by the following equation, and tool change is possible by considering the gap Qz The machine coordinate value Zbr of the Z axis is determined as follows.

Zr>Zi+TmaxLz
Zbr=Zi+Tmax+Qz
=Zi+T2Lz+Qz
タレットは、工具交換が可能なZ軸の機械座標値Zbrまで移動し、停止する。その後、工具T1から工具T3へと工具交換を行い、工具交換位置から次の加工サイクルBの開始位置へと移動する。
Zr> Zi + TmaxLz
Zbr = Zi + Tmax + Qz
= Zi + T2Lz + Qz
The turret moves to a Z-axis machine coordinate value Zbr where the tool can be changed and stops. Thereafter, the tool is changed from the tool T1 to the tool T3 and moved from the tool change position to the start position of the next machining cycle B.

<プログラム指定された任意の位置にて工具交換可能なMC>
図12は、本発明に係る工具交換動作をプログラム指定された任意の位置にて工具交換可能なマシニングセンタへ適用できることを説明する図である。
加工プログラムMに加工サイクルAと加工サイクルB、及び工具交換動作が含まれている。加工プログラムMでは、加工サイクルAが終了した後、プログラム指令された任意の位置に移動し工具交換を行う。そして、工具交換後、加工サイクルBが開始される。
加工プログラムM
加工サイクルA
工具交換指令
加工サイクルB
加工サイクルAでは工具T1が使用され、加工サイクルBでは工具T3が使用される。主軸ヘッド18に加工工程に必要な工具が装着されている。図12(a)では加工サイクルAに用いられる工具T1が主軸ヘッド18に装着されている。図12(b)では加工サイクルBに用いられる工具T3が主軸ヘッド18に装着されている。
<MC that allows tool change at an arbitrary position specified by the program>
FIG. 12 is a diagram for explaining that the tool change operation according to the present invention can be applied to a machining center capable of changing tools at an arbitrary position designated by a program.
The machining program M includes a machining cycle A, a machining cycle B, and a tool change operation. In the machining program M, after the machining cycle A is completed, the tool is moved to an arbitrary position commanded by the program and the tool is changed. Then, after the tool change, the machining cycle B is started.
Machining program M
Machining cycle A
Tool change command Machining cycle B
In the machining cycle A, the tool T1 is used, and in the machining cycle B, the tool T3 is used. Tools necessary for the machining process are mounted on the spindle head 18. In FIG. 12A, the tool T <b> 1 used for the machining cycle A is attached to the spindle head 18. In FIG. 12 (b), the tool T 3 used in the machining cycle B is mounted on the spindle head 18.

工具T1から工具T3への交換動作は、図示しない可動式のツールチェンジャーによって工具T3が主軸位置に運ばれ、交換されるものとする。図12に示されるように、Z軸基準位置Rから工具T1、工具T3の刃物取り付け部までの工具軸方向の長さをTzとし、刃物取り付け部から工具T1、T3の工具先端までの工具軸方向の長さをそれぞれT1z、T3zとすると、工具T1におけるZ軸基準位置Rから工具T1の先端までの工具軸方向の突き出し量T1Lzは下式により算出される。
T1Lz=T1z+Tz
同様に、Z軸基準位置Rから工具T3の先端までの工具軸方向の突き出し量T3Lzも算出される。
In the exchange operation from the tool T1 to the tool T3, the tool T3 is moved to the spindle position by a movable tool changer (not shown) and is exchanged. As shown in FIG. 12, the length in the tool axis direction from the Z-axis reference position R to the tool attachment portion of the tool T1, tool T3 is Tz, and the tool axis from the tool attachment portion to the tool tip of the tool T1, T3 When the lengths in the direction are T1z and T3z, respectively, the protrusion amount T1Lz in the tool axis direction from the Z-axis reference position R to the tip of the tool T1 in the tool T1 is calculated by the following equation.
T1Lz = T1z + Tz
Similarly, the protrusion amount T3Lz in the tool axis direction from the Z-axis reference position R to the tip of the tool T3 is also calculated.

加工サイクルAの終了後、工具交換指令がなされると、次の加工サイクルBで使用する工具T3に交換するために、加工サイクルAの終了位置からプログラム指令された工具交換位置へ移動を開始する。当該の機械は、この工具交換位置を機械特有の一意の位置ではなく、任意の位置にプログラム指令できる機械とする。   When a tool change command is given after the end of the machining cycle A, in order to change to the tool T3 used in the next machining cycle B, the movement is started from the end position of the machining cycle A to the programmed tool change position. . The machine is a machine that can program the tool change position at an arbitrary position, not a unique position unique to the machine.

このとき、Z軸基準位置RのZ軸の機械座標値をZrとし、工具交換不可領域を示すZ軸の機械座標値をZiとし、各工具の工具軸方向の突き出し量T1Lz、T3Lzの最大値をTmaxLz(=T3Lz)とすれば、工具交換不可領域から抜け出すZ軸の機械座標値Zrが次式で決まり、これに間隙Qzを考慮することで工具交換が可能なZ軸の機械座標値Zbrが下記のとおり一意に決定される。なお、Z軸基準位置Rは、図3における刃物台基準位置Rに対応する。   At this time, the Z-axis machine coordinate value of the Z-axis reference position R is Zr, the Z-axis machine coordinate value indicating the tool non-changeable area is Zi, and the maximum values of the protrusion amounts T1Lz and T3Lz of the tools in the tool axis direction Is set to TmaxLz (= T3Lz), the Z-axis machine coordinate value Zr that exits from the non-tool changeable region is determined by the following equation, and the Z-axis machine coordinate value Zbr that allows tool change by considering the gap Qz. Is uniquely determined as follows. The Z-axis reference position R corresponds to the tool post reference position R in FIG.

Zr>Zi+TmaxLz
Zbr=Zi+TmaxLz+Qz
=Zi+T3Lz+Qz
Z軸は工具交換が可能なZ軸の機械座標値Zbr移動し、停止する。その後、工具T1からT3へと工具交換を行い、工具交換位置から次の加工サイクルBの開始位置へと移動する。
Zr> Zi + TmaxLz
Zbr = Zi + TmaxLz + Qz
= Zi + T3Lz + Qz
The Z-axis moves and stops after the machine coordinate value Zbr of the Z-axis that allows tool change. Thereafter, the tool is changed from the tool T1 to T3 and moved from the tool change position to the start position of the next machining cycle B.

10 刃物台
12 工具軸
14 刃物台回転中心軸
16 タレット
18 主軸ヘッド
20 ワーク固定手段
22 ワーク
24 工具交換不可領域

Pa プログラム指令された工具交換位置
Pb 自動決定された工具交換位置
Pc 加工サイクルBの開始位置
R 基準位置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Tool post 12 Tool axis 14 Tool post rotation center axis 16 Turret 18 Spindle head 20 Work fixing means 22 Work 24 Tool non-changeable area

Pa Programmed tool change position Pb Automatically determined tool change position Pc Start position of machining cycle B R Reference position

Claims (3)

複数の工具を装着し回転可能なタレットを有する刃物台あるいは主軸ヘッドを有し、加工プログラムに指令された工具交換位置、あるいは、機械に予め設定された工具交換位置で該タレットを回転させて工具を所定位置に割り出す工具交換装置を備えた工作機械の制御装置において、
前記工具が他の構造物と干渉が生じ工具交換を行うことができない領域である工具交換不可能領域を設定する領域設定手段と、
前記刃物台または主軸ヘッドの基準位置から、前記刃物台または主軸ヘッドに装着される工具それぞれの先端までの距離である突き出し量を求める突き出し量取得手段と、
工具交換前の加工工程の終了位置から前記工具交換位置へ移動する経路において、現在使用している工具と次に使用する工具およびその間にある工具の最大突き出し量、および、前記工具交換不可能領域に基づき、工具交換を行う際に工具が前記工具交換不可能領域に干渉しない位置を新たな工具交換位置として求める手段と、
を備え、
前記加工プログラムによって工具交換指令がなされた時、前記工具交換前の加工工程の加工終了位置から前記手段により求められた前記新たな工具交換位置まで前記タレットを移動し、前記タレットを回転させて工具を所定位置に割り出し工具交換を行うことを特徴とする工作機械の制御装置。
A tool turret or spindle head having a rotatable turret with a plurality of tools mounted thereon, and a tool by rotating the turret at a tool change position commanded by a machining program or a tool change position preset in the machine In a control device of a machine tool provided with a tool changer for indexing a predetermined position,
An area setting means for setting a tool non-changeable area, which is an area in which the tool interferes with other structures and cannot be changed.
A protrusion amount obtaining means for obtaining a protrusion amount which is a distance from a reference position of the tool post or the spindle head to a tip of each tool mounted on the tool rest or the spindle head;
In the path of movement from the end position of the machining process before the tool change to the tool change position, the tool currently used, the next tool to be used, the maximum protrusion amount of the tool between them, and the tool change impossible area And a means for obtaining a position at which the tool does not interfere with the tool non-changeable area as a new tool change position when performing a tool change,
With
When a tool change command is issued by the machining program, the turret is moved from the machining end position of the machining step before the tool exchange to the new tool exchange position determined by the means, and the turret is rotated to rotate the tool. A machine tool control device characterized in that the tool is indexed at a predetermined position and the tool is changed.
前記新たな工具交換位置から前記加工プログラムでプログラム指令された次の加工工程の開始位置へ移動する経路において、工具とワークが干渉しない干渉回避経路を求める干渉回避経路取得手段を備え、
前記干渉回避経路取得手段により求められた干渉回避経路を通って次の加工工程の開始位置へ移動することを特徴とする請求項1に記載の工作機械の制御装置。
An interference avoidance path obtaining means for obtaining an interference avoidance path in which the tool and the workpiece do not interfere with each other in the path moving from the new tool replacement position to the start position of the next machining step programmed by the machining program;
2. The machine tool control device according to claim 1, wherein the machine tool control apparatus moves to a start position of a next machining step through an interference avoidance path obtained by the interference avoidance path acquisition unit.
前記新たな工具交換位置と前記干渉回避経路を、工具交換位置、及び次の加工工程の開始位置への移動指令として前記加工プログラムを更新する更新手段と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の工作機械の制御装置。
Updating means for updating the machining program as a command to move the new tool exchange position and the interference avoidance path to a tool exchange position and a start position of the next machining step;
The machine tool control device according to claim 1, comprising:
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