JP2012125904A

JP2012125904A - 工具管理機能を備えた数値制御装置

Info

Publication number: JP2012125904A
Application number: JP2010281746A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Ukai; 豊鵜飼
Original assignee: Okuma Corp; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2012-07-05
Anticipated expiration: 2030-12-17
Also published as: JP5579589B2

Abstract

【課題】複数の工具マガジンで工具管理を効率よく行い、工作機械の加工待ち時間を短縮できる数値制御装置を提供する。
【解決手段】数値制御装置は、加工プログラム中の次工具指令を実行し、工具番号を識別し、工具番号に対応するポット番号を検索し、ポット番号に対応するマガジン番号を識別する。次工具が格納されている方のマガジンの状態を検知し、そのマガジンが工具を割出可能な状態であるか否かを判定し、割出可能であれば、そのマガジンに割出指令を出力する。マガジン工具交換作業中につき、マガジンが割出不能な場合は、次工具と同じ工具グループに登録されている代替工具番号を検索し、代替工具を格納するマガジンに割出指令を出力する。
【選択図】図６

Description

本発明は、主軸と複数の工具マガジンとの間で工具交換を行う工作機械の数値制御装置に関する。

従来、長時間の無人加工に備え、多数の工具を複数の工具マガジンに分けて格納し、自動工具交換装置（以下、ＡＴＣと略す）により主軸と各マガジンとの間で工具交換を行う工作機械が知られている。例えば、特許文献１に記載された工作機械は、互いに独立して工具を割出可能な２台の工具マガジンとＡＴＣとの間に工具搬送装置を移動可能に設け、ＡＴＣがいずれのマガジンからも工具交換をできるように構成されている。

また、従来、寿命や折損により使用不可能となった工具を交換したり、次の加工に必要な工具を準備したりするなど、工具管理のための作業をマガジンで安全に行う工作機械も知られている。例えば、特許文献２には、手動操作による工具交換作業中のマガジンへの工具搬送装置の移動を数値制御装置により制限することで、工作機械の加工中にマガジン工具交換作業を安全に行うことができる工具管理方法が提案されている。

図７は、従来の数値制御装置５００を例示するブロック図である。工具交換にあたり、次工具指令部１２は、加工プログラムにより指定された工具番号（ＴＬＮＯ）をポット検索部１３に送る。ポット検索部１３は、工具・ポット対応データ記憶部１１から工具番号とポット番号との対応データ（ＴＰＴＢＬ）を読み出し、このデータから工具番号に対応するポット番号（ＰＴＮＯ）を検索し、これをマガジン制御部１４に送る。

そして、ポット番号により指定されたポットを搭載する工具マガジンが割出可能なときは、マガジン制御部１４がそのマガジンに割出指令を出力し、指定された工具を自動工具交換位置に割り出すための制御を行う。一方、マガジン工具交換作業中につき、工具マガジンが工具を割り出すことができない場合は、作業者の安全を確保するために、そのマガジンを停止状態に保持し、マガジン工具交換作業が終了するまで、主軸との間の自動工具交換を中断する。

特開昭５９−７６７４４号公報特開平１１−２３９９４０号公報

しかしながら、特許文献２の工具管理方法および図７の数値制御装置５００によると、加工プログラムの指令によって呼び出された工具がマガジン工具交換作業中の工具マガジンに格納されている場合は、マガジン工具交換作業が終了するまで、自動工具交換を中断する必要があった。このため、工作機械に加工待ち時間が発生し、加工効率を低下させるという課題があった。

そこで、本発明の目的は、複数の工具マガジンで工具管理を効率よく行い、工作機械の加工待ち時間を短縮できる数値制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の数値制御装置は、互いに独立して工具を割出可能な複数の工具マガジンと主軸との間で工具交換を行う工作機械において、加工プログラムにより指定された工具が格納されている工具マガジンを識別するマガジン識別手段と、識別された工具マガジンが工具を割出可能な状態にあるか否かを判定するマガジン状態判定手段と、割出不能と判定された工具マガジンとは別の工具マガジンから指定工具と同種の加工に使用可能な代替工具を検索する代替工具検索手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の数値制御装置は、加工プログラムによって指定された工具が割出不能な工具マガジンに格納されている場合に、指定工具と同種の加工に使用可能な代替工具を割出動作可能な別の工具マガジンから検索する。このため、マガジン工具交換作業に妨げられることなく、複数の工具マガジンで工具管理を効率よく行い、自動工具交換の継続性を高め、工作機械の加工待ち時間を短縮できるという効果がある。

ＡＴＣの一例を示すマシニングセンタの斜視図である。本発明による数値制御装置の一実施形態を示すブロック図である。工具・ポット対応データ記憶部のデータテーブルを示す略図である。ポット・マガジン対応データ記憶部のデータテーブルを示す略図である。工具・工具グループ対応データ記憶部のデータテーブルを示す略図である。数値制御装置が実行する工具管理方法を示すフローチャートである。従来の数値制御装置を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態を図１〜図６に従って説明する。図１は、工作機械として横型のマシニングセンタ１００を例示する。このマシニングセンタ１００は、工具Ｔを保持する主軸１、工作物を載置するテーブル２、工具Ｔを格納する第１工具マガジン３および第２工具マガジン４、両方のマガジン３，４から工具Ｔを取出可能な工具搬送装置５、工具搬送装置５と主軸１の間で工具Ｔを交換するＡＴＣ６からなる。

２台の工具マガジン３，４は、工具Ｔを収納する複数のポット７を互いに独立して割出可能に構成されている。例えば、加工プログラムの次工具指令により指定された工具が第２マガジン４に格納されている場合、その工具を収納するポット７が第２マガジン４により自動工具交換位置Ｐ１に割り出され、次工具が工具搬送装置５によって主軸工具交換位置Ｐ３に搬送されたのち、ＡＴＣ６により主軸１上の工具Ｔと交換される。

マシニングセンタ１００は、作業者を機械可動部から保護するために、ほぼ全体が安全カバー８によって覆われている。安全カバー８には、工具マガジン３，４と対応する位置に第１ドア９および第２ドア１０が設けられている。作業者は、寿命に達した工具や傷んだ工具を交換する場合、目的の工具を収納したポット７を手動工具交換位置Ｐ２に割り出し、ドア９，１０を開いてマガジン工具交換作業を行う。

第１および第２ドア９，１０には、開放状態で工具マガジン３，４を停止させる安全装置（図示略）が設けられている。例えば、図１に示すように、第１ドア９が開いているときには、第１工具マガジン３が停止し、ポット７を割り出すことができない。ただし、安全装置は対応するマガジン３，４のみに機能するため、第１ドア９が開いていても、第２ドア１０が閉じていれば、第２工具マガジン４はポット７を割り出すことができる。

図２は、マシニングセンタ１００の数値制御装置２００を示す。この数値制御装置２００では、主軸１と２台の工具マガジン３，４との間で工具交換を行うために必要なデータが作業者によって３つの記憶部１１，１５，１８に予め記憶されている。工具・ポット対応データ記憶部１１には、図３に例示するように、工具マガジン３，４に搭載されているすべてのポット７の番号（ＰＴＮＯ）と、各ポット７に収納されている工具の番号（ＴＬＮＯ）とを対応付けた工具・ポット対応データ（ＴＰＴＢＬ）が記憶されている。

ポット・マガジン対応データ記憶部１５には、図４に例示するように、ポット番号（ＰＴＮＯ）と、各ポット７が搭載されている工具マガジン３，４の番号（ＭＧＮＯ）とを対応付けたポット・マガジン対応データ（ＰＭＴＢＬ）が記憶されている。工具・工具グループ対応データ記憶部１８には、図５に例示するように、工具番号（ＴＬＮＯ）と、各工具が属する工具グループの番号とを対応付けた工具・工具グループ対応データ（ＴＧＴＢＬ）が記憶されている。工具グループには、同じ種類の加工に使用可能な複数の工具が予め登録されている

また、数値制御装置２００には、次工具指令部１２、ポット検索部１３、マガジン制御部１４、マガジン状態判定部１６、マガジン識別部１７、代替工具検索部１９が設けられている。ＡＴＣ６による自動工具交換時には、次工具指令部１２が加工プログラムにより指定された工具番号（ＴＬＮＯ）をポット検索部１３に送り、ポット検索部１３が工具・ポット対応データ記憶部１１に記憶されているデータ（ＴＰＴＢＬ）から工具番号（ＴＬＮＯ）に対応するポット番号（ＰＴＮＯ）を検索し、これをマガジン識別部１７に送る。

マガジン識別部１７は、ポット・マガジン対応データ記憶部１５に記憶されているデータ（ＰＭＴＢＬ）からポット番号（ＰＴＮＯ）に対応するマガジン番号（ＭＧＮＯ）を識別し、これをマガジン状態判定部１６に送る。マガジン状態判定部１６は、マガジン番号（ＭＧＮＯ）に該当する工具マガジンのドアの開閉状態に基づき、ドアが閉じているマガジンを割出可能な状態にあると判定し、ドアが開いているマガジンを割出不能な状態にあると判定し、どちらかの判定結果（ＭＲＥＳ）をマガジン識別部１７に送る。

マガジン識別部１７は、判定結果（ＭＲＥＳ）を含む識別情報（ＰＲＥＳ）をポット検索部１３に送る。ポット検索部１３は、識別情報（ＰＲＥＳ）に割出可能の判定結果が含まれていた場合に、そのマガジン番号（ＭＧＮＯ）とポット番号（ＰＴＮＯ）をマガジン制御部１４に送り、マガジン制御部１４が該当する工具マガジンに割出指令を出力する。また、識別情報（ＰＲＥＳ）に割出不能の判定結果が含まれていた場合は、割出不能と判定された工具マガジンとは別の工具マガジンから代わりの工具を検索するために、指定の工具番号（ＴＬＮＯ）を代替工具検索部１９に送る。

代替工具検索部１９は、工具・工具グループ対応データ記憶部１８に記憶されているデータ（ＴＧＴＢＬ）から指定の工具番号（例えば、図５に示す工具番号「５」）と同じ工具グループ番号（「２」）が付された他の工具番号（「６」）を検索する。そして、同種の加工に使用可能な他の工具を検索できた場合に、その工具番号（「６」）を代替工具番号（ＴＬＮＯ’）としてポット検索部１３に送り、検索できなかった場合は、代替工具無しを示す所定の番号をポット検索部１３に送る。

ポット検索部１３は、代替工具番号（ＴＬＮＯ’）に対応するポット番号を検索し、マガジン識別部１７がポット番号に対応するマガジンを識別するとともに、マガジン状態判定部１６の判定結果を含む識別情報をポット検索部１３に送り、ポット検索部１３が割出可能の判定結果を含む識別情報を受け取るまで、一連の処理を繰り返す。なお、代替工具無しの場合は、指定工具を格納するマガジンが割出可能な状態になるまで、マガジン制御部１４が割出指令の出力を停止する。

図６は、工具管理方法の一実施形態を示す。数値制御装置２００は、まず、加工プログラム中の次工具指令を実行し、工具番号を識別する（Ｓ１）。次に、工具・ポット対応データから工具番号に対応するポット番号を検索する（Ｓ２）。続いて、ポット・マガジン対応データからポット番号に対応するマガジン番号を識別する（Ｓ３）。そして、次工具が格納されている方のマガジンにおいてドアの開閉状態を検知する（Ｓ４）。

次に、検知結果に基づいてそのマガジンが工具を割出可能な状態であるか否かを判定する（Ｓ５）。マガジンが割出可能な状態であれば、割出指令を出力し、次工具を自動工具交換位置Ｐ１に割り出す（Ｓ６）。マガジン工具交換作業中につき、マガジンが割出不能な状態にある場合は、工具・工具グループ対応データから次工具と同じ工具グループに登録されている代替工具番号を検索する（Ｓ７）。そして、同じ処理（Ｓ２〜Ｓ５）を繰り返し、代替工具番号に対応するマガジンに割出指令を出力する（Ｓ６）。

このため、例えば図１に示すように、加工プログラムによって指定された工具Ｔがマガジン工具交換作業中の第１マガジン３に格納されている場合に、その工具Ｔと同種の加工に使用可能な別の工具Ｔ’を代替工具として第２マガジン４から検索し、代替工具Ｔ’を自動工具交換位置Ｐ１に割り出すことができる。従って、マガジン工具交換作業に妨げられることなく、複数の工具マガジン３，４で工具管理を効率よく行い、自動工具交換の継続性を高めて、マシニングセンタ１００の加工待ち時間を短縮することができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、別の種類の工作機械に適用したり、工具管理の手順を変えたりするなど、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、数値制御装置の構成を適宜に変更して実施することも可能である。

１主軸
２テーブル
３第１工具マガジン
４第２工具マガジン
５工具搬送装置
６ＡＴＣ
７ポット
８安全カバー
９第１ドア
１０第２ドア
１１工具・ポット対応データ記憶部
１２次工具指令部
１３ポット検索部
１４マガジン制御部
１５ポット・マガジン対応データ記憶部
１６マガジン状態判定部
１７マガジン識別部
１８工具・工具グループ対応データ記憶部
１９代替工具検索部
Ｐ１自動工具交換位置
Ｐ２手動工具交換位置
Ｐ３主軸工具交換位置

Claims

互いに独立して工具を割出可能な複数の工具マガジンと主軸との間で工具交換を行う工作機械の数値制御装置において、
加工プログラムにより指定された工具が格納されている工具マガジンを識別するマガジン識別手段と、識別された工具マガジンが工具を割出可能な状態にあるか否かを判定するマガジン状態判定手段と、割出不能と判定された工具マガジンとは別の工具マガジンから指定工具と同種の加工に使用可能な代替工具を検索する代替工具検索手段とを備えたことを特徴とする数値制御装置。