JP2012200855A - 工作機械及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大径工具と交換アームとの接触を回避し、工具を交換する時間を短縮する工作機械及び工具を交換する動作を制御する制御方法を提供する。
【解決手段】加工軸９に装着された工具２４及び工具ポット３１に格納された工具２４がいずれも標準工具である場合に、工具ポット３１が交換アーム１８に接近する動作と加工軸９（軸台３）が交換位置に移動する動作とを並行的に実行する。標準工具は小型なので交換アーム１８に接触せず、交換時間を短縮することができる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、格納部に格納された大径又は小径の工具とワークを加工する加工部に装着した工具とを交換する工作機械及び工具を交換する動作を制御する制御方法に関する。

一般にマシニングセンタ（工作機械）は、フライス加工、中ぐり加工又はねじ立てなど種々の加工を行う。工作機械は、制御部からの指令に基づいて、複数の工具を格納する格納部から所定の工具を取り出す。そして加工軸（加工部）に装着された工具と交換し、目的の加工を行う。

特許文献１には、加工軸と、複数の工具を収容する工具マガジンと、交換アームと、制御装置（制御部）とを備える工作機械が開示してある。工具マガジンは、工具を格納する複数の工具ポット（格納部）を備えている。工具マガジンは環状をなし、前後方向又は左右方向を軸心方向として回転する。工具マガジンは工具ポットを交換可能な最下位置へ搬送する。最下位置へ搬送された工具ポットは、下側に略９０度回転する。

加工軸及び交換アームは、上下に移動する加工ヘッド（移動部）の下側に設けてある。加工ヘッドは、工具を交換する上側の交換位置とワークを加工する下側の加工位置との間を移動する。工具を交換する場合、加工ヘッドは交換位置に移動する。交換アームは、下側に回転した工具ポットに接近する。

交換アームは、アームと、フィンガとを備える。フィンガは、アームの両端にそれぞれ設けてある。各フィンガは、下側に回転した工具ポットに格納した工具と、加工軸に装着した工具とを把持する。交換アームが１８０度回転し、工具が交換される。加工軸は工具を装着する。工具ポットは工具を格納し、上側に略９０度回転する。

一般に工具は、大径工具（大型の工具）と、標準工具（小型の工具）とに大別される。標準工具は、大径工具よりも小径である。工具ポットに格納された大径工具を加工軸に装着する場合、加工ヘッドが交換位置に移動した後、工具ポットは下側に回転する。加工ヘッドが交換位置に移動する前に、工具ポットが下側に回転した場合、工具ポットに格納された大径工具と交換アームとが接触するおそれがある。そのため加工ヘッドが交換位置に移動した後、工具ポットは下側に回転する。

特開平１１−１１４７５７号公報

しかし加工ヘッドの移動と工具ポットの回転とを順に実行した場合、工具の交換に長時間を要する。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、大径工具と交換アームとの接触を回避し、工具を交換する時間を短縮する工作機械及び工具を交換する動作を制御する制御方法を提供することを目的とする。

本発明に係る工作機械は、大型又は小型の工具をそれぞれ格納する複数の格納部と、該格納部に格納された工具を装着してワークを加工する加工部と、該加工部に装着した工具を交換する交換部と、該交換部及び加工部と共に、工具を交換する交換位置及びワークを加工する加工位置の間を移動する移動部と、前記格納部を前記交換部に接離させるアクチュエータと、工具を交換する交換命令を記憶する記憶部と、工具を識別する識別情報及び該識別情報に対応付けてあり、大型又は小型の別を示す寸法情報を記憶する工具情報テーブルと、該工具情報テーブル及び交換命令に基づいて、前記移動部、アクチュエータ及び交換部の動作を制御し、加工部に装着した工具と格納部に格納した工具との交換を実行する制御部とを備える工作機械において、前記制御部は、前記加工部に小型の工具が装着してあるか否かを判定する装着判定手段と、前記加工部に装着してある工具の次に前記加工部に装着されるべき工具が小型の工具であるか否かを判定する次工具判定手段と、該次工具判定手段にて前記加工部に装着されるべき工具が小型の工具であると判定し、前記装着判定手段にて前記加工部に小型の工具が装着してあると判定した場合に、前記格納部が前記交換部に接近する動作及び前記移動部が前記交換位置に移動する動作を並行的に実行する手段と、該手段にて前記両動作を実行したか否かを判定する手段と、該手段にて前記両動作を実行したと判定した場合に、前記交換部による工具の交換を実行する手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係る工作機械は、前記交換部による工具の交換が終了したか否かを判定する手段と、該手段にて前記交換部による工具の交換が終了したと判定した場合に、前記格納部が前記交換部から離反する動作及び前記移動部が前記加工位置に移動する動作を並行的に実行する手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係る制御方法は、ワークを加工する加工部に装着した大型又は小型の工具を、工具を格納する複数の格納部に格納した工具に交換する交換部、該交換部及び加工部を設けてあり、工具を交換する交換位置及びワークを加工する加工位置の間を移動する移動部並びに前記格納部を前記交換部に接離させるアクチュエータの各動作を、工具を交換する交換命令に基づいて制御する制御方法において、前記加工部に小型の工具が装着してあるか否かを判定する装着判定ステップと、前記加工部に装着してある工具の次に前記加工部に装着されるべき工具が小型の工具であるか否かを判定する次工具判定ステップと、該次工具判定ステップにて前記加工部に装着されるべき工具が小型の工具であると判定し、前記装着判定ステップにて前記加工部に小型の工具が装着してあると判定した場合に、前記格納部が前記交換部に接近する動作及び前記移動部が前記交換位置に移動する動作を並行的に実行するステップと、該ステップにて前記両動作を実行したか否かを判定するステップと、該ステップにて前記両動作を実行したと判定した場合に、前記交換部による工具の交換を実行するステップとを備えることを特徴とする。

本発明に係る制御方法は、前記交換部による工具の交換が終了したか否かを判定するステップと、該ステップにて前記交換部による工具の交換が終了したと判定した場合に、前記格納部が前記交換部から離反する動作及び前記移動部が前記加工位置に移動する動作を並行的に実行するステップとを備えることを特徴とする。

本発明においては、加工部に装着された工具及び格納部に格納された工具がいずれも小型の工具である場合に、格納部が交換部に接近する動作と移動部が交換位置に移動する動作とを並行的に実行する。

本発明においては、交換部による工具の交換が終了した場合に、格納部が交換部から離反する動作と移動部が加工位置に移動する動作とを並行的に実行する。

本発明にあっては、加工部に装着された工具及び格納部に格納された工具がいずれも小型の工具である場合に、格納部が交換部に接近する動作と移動部が交換位置に移動する動作とを並行的に実行する。小型の工具は交換部に接触せず、交換時間を短縮することができる。

本発明にあっては、交換部による工具の交換が終了した場合に、格納部が交換部から離反する動作と移動部が加工位置に移動する動作とを並行的に実行する。小型の工具は交換部に接触せず、交換時間を短縮することができる。

マシニングセンタを略示する外観図である。 加工軸近傍の構成を略示する縦断面図である。 工具マガジンを略示する側面図である。 工具マガジンを略示する縦断面図である。 交換アームを略示する底面図である。 マシニングセンタのブロック図である。 ＥＥＰＲＯＭに記憶された加工プログラム及び工具情報テーブルの一例を示す図である。 加工軸に装着された工具及び次に加工軸に装着されるべき工具の大きさを判定し、工具交換を実行する制御装置による工具判定交換処理を説明するフローチャートである。 次に加工軸に装着する工具が標準工具の場合に実行される第１交換処理を説明するフローチャートである。 第１交換処理に係る工具ポット、加工軸及び交換アームの動作を説明する説明図である。 次に加工軸に装着する工具が大径工具の場合に実行される第２交換処理を説明するフローチャートである。 第２交換処理に係る工具ポット、加工軸及び交換アームの動作を説明する説明図である。

以下本発明を実施の形態に係るマシニングセンタを示す図面に基づいて詳述する。図１はマシニングセンタを略示する外観図、図２は加工軸近傍の構成を略示する縦断面図である。マシニングセンタは基台１を備える。基台１上にコラム２が直立している。コラム２の一側面に、上下に細長いガイドレール４、４が設けてある。ガイドレール４、４は、適当な間隔を空けて対向している。ガイドレール４、４に軸台（移動部）３が連結している。ガイドレール４は軸台３を上下方向に案内する。軸台３は後述する加工軸を搭載する。コラム２の上部にＺ軸送りモータ５が設けてある。Ｚ軸送りモータ５の回転軸に、送りネジ６が連結している。送りネジ６はガイドレール４、４の間を下方に延びる。軸台３は送りネジ６に連結しており、Ｚ軸送りモータ５の回転によって、上下方向（Ｚ軸方向）に移動する。

軸台３の下方に、テーブル７が配置してある。テーブル７は基台１に設けてあり、水平面方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）に移動可能である。テーブル７にワークが載置される。軸台３は、加工軸モータ８と、加工軸（加工部）９と、工具マガジン１０とを搭載している。加工軸９は、軸台３の上下移動によって上方の交換位置と下方の加工位置との間を移動する（後述する図４参照）。加工軸９は、加工軸モータ８の回転によって回転する。図２に示すように、加工軸９は、工具取付部１１と、ドローバー５３と、工具リリースピン５４とを備えている。工具取付部１１は、工具２４を着脱可能に保持する。工具リリースピン５４は、ドローバー５３を介して工具取付部１１に連結している。図１に示すように、軸台３に、工具交換モータ１５が設けてある。工具交換モータ１５は、カム機構を介して工具リリースピン５４に連結している。工具交換モータ１５の駆動によって工具リリースピン５４を押し下げた場合、工具２４は工具取付部１１から離脱する。

図３は工具マガジン１０を略示する側面図である。工具マガジン１０は、図３に示すように、円環状の工具通路１０ａを備えている。該工具通路１０ａの最下部に、開口１０ｂが設けてある。工具通路１０ａ内には、複数の工具ポット３１が収納してある。各工具ポット３１は、各別の工具２４を着脱可能に格納する。図１に示すように、工具マガジン１０に、マガジンモータ１４が設けてある。工具ポット３１は、マガジンモータ１４の駆動によって、工具通路１０ａ内を移動する。加工軸９に装着した工具２４と工具ポット３１に格納した工具２４とを交換する場合、所定の工具ポット３１が開口１０ｂに移動する。

図４は工具マガジン１０を略示する縦断面図である。工具マガジン１０は、工具ポット３１を支持する支持軸１６１を備える。支持軸１６１は、工具ポット３１を回転可能に支持する。工具ポット３１の内奥に、ラッチ機構が設けてある。該ラッチ機構は、凹部３３と、圧縮バネ３４と、ボール３５とを備える。凹部３３は、工具ポット３１の内周面に形成してある。圧縮バネ３４は、凹部３３内に設けてあり、ボール３５を工具ポット３１の内側に向けて付勢している。工具２４は、基端部にプルスタッド１２１を有している。工具２４を工具ポット３１に強く押し込んだ場合、プルスタッド１２１がボール３５に係合し、工具ポット３１は工具２４を保持する。工具２４を工具ポット３１から強く引き抜いた場合、ボール３５はプルスタッド１２１から外れ、工具２４が工具ポット３１から離脱する。

工具ポット３１の後端部に、ピン１６２が設けてある。工具マガジン１０は、上下方向に摺動するスライダ１６４を備える。スライダ１６４は、ピン１６２を係合するＵ字溝１６３を有する。スライダ１６４の上部は、ロッド１７１に連結してある。ロッド１７１はエアシリンダ１７０に接続してある。エアシリンダ１７０は制御信号によって駆動し、ロッド１７１の上昇又は下降を行う。工具ポット３１が開口１０ｂに移動した場合、ピン１６２がＵ字溝１６３に係合する。

図４において仮想線で示すように、エアシリンダ１７０の駆動によってロッド１７１が上昇した場合、工具ポット３１が支持軸１６１を支点にして下側に９０度回転する。工具２４は下向きになり、後述する交換アーム１８による交換が可能になる。エアシリンダ１７０の駆動によってロッド１７１が下降した場合、工具ポット３１が支持軸１６１を支点にして上側に９０度回転する。工具２４は横向きになり、交換アーム１８による交換が不可能になる。

軸台３に、下側に突出した回転軸１９が設けてある。回転軸１９は、加工軸９と、工具マガジン１０との間に位置している。回転軸１９の下端部に、交換アーム１８が設けてある。図５は交換アーム１８を略示する底面図である。
交換アーム１８は、アーム本体１６と、開閉可能なフィンガ対１７、１７とを備える。各フィンガ対１７、１７は、アーム本体１６の両端部に設けてある。フィンガ対１７、１７は、アーム本体１６の中心に対して対称な位置に配置されている。またフィンガ対１７、１７は、アーム本体１６から外側に延出している。フィンガ対１７、１７には、ばね５８、５９が設けてある。アーム本体１６に、カム軸５１が設けてある。該カム軸５１の駆動及びばね５８、５９の付勢力によって、フィンガ対１７、１７が開閉する。

回転軸１９はカム機構に連結してある。該カム機構は、工具交換モータ１５の回転運動を上下運動に変換する。工具交換モータ１５の駆動によって、回転軸１９は、上下方向（軸方向）に移動する。回転軸１９が上昇した場合、工具交換モータ１５の回転力は、前記カム軸５１に伝動する。このときフィンガ対１７、１７が開閉する。フィンガ対１７、１７は、加工軸９に装着した工具２４又は工具ポット３１に格納された工具２４を把持する。

なお工具ポット３１に格納された工具２４が下を向いている場合、フィンガ対１７の間に前記工具２４が位置するので、フィンガ対１７は前記工具２４を把持することができる。一方工具ポット３１に格納された工具２４が横を向いている場合、フィンガ対１７の間に前記工具２４が位置しないので、フィンガ対１７は前記工具２４を把持することができない。

回転軸１９が下降した場合、アーム本体１６が回転し、フィンガ対１７、１７に把持された工具２４、２４の位置が入れ替わる。そして回転軸１９が上昇する。工具２４、２４はそれぞれ工具ポット３１に格納され、加工軸９に装着される。フィンガ対１７、１７は工具２４、２４を離す。工具交換モータ１５が所定数回転する間に、フィンガ対１７、１７の開閉動作、並びに交換アーム１８の上下動作及び回転動作が行われる（詳細は特開平１０−１５１５４２号公報参照）。

交換アーム１８は、軸台３の上下移動によって加工軸９と共に上下方向に移動する（図４参照）。交換アーム１８は、加工軸９と共に上側に位置している場合、上述した交換動作を行う。

マシニングセンタは、加工動作及び工具交換動作を制御する制御装置（制御部）６０を備える。図６はマシニングセンタのブロック図である。制御装置６０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)６１と、制御プログラムを格納したＲＯＭ(Read Only Memory)６２と、データを一時的に記憶するＲＡＭ(Random Access Memory)６３と、ＥＥＰＲＯＭ(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)６４とを備える。ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６２に記憶された制御プログラムをＲＡＭ６３に読出し、後述する工具判定交換処理、第１交換処理及び第２交換処理などを実行する。制御装置６０は、入力インタフェース６５及び出力インタフェース６６を備える。ＥＥＰＲＯＭ６４は、後述する加工／工具交換プログラム及び工具情報テーブルなどを記憶する。なおＥＥＰＲＯＭ６４に代えて、書換可能な他の不揮発性メモリを使用してもよい。例えばフラッシュメモリ又はＥＰＲＯＭ(Erasable Programmable Read Only Memory)を使用してもよい。

マシニングセンタは、入力装置５０と、アームセンサ１８０と、Ｚ軸センサ９０と、ポット下降センサ３１ａと、ポット上昇センサ３１ｂとを備える。入力装置５０はキーボード又はタッチパネルなどからなり、操作を受け付ける。アームセンサ１８０は、交換アーム１８が原点まで上昇したか否かを検出する。Ｚ軸センサ９０は、加工軸９が工具を交換する交換位置まで上昇したか否かを検出する。ポット下降センサ３１ａは、開口１０ｂにて工具ポット３１が下側に回転したか否かを検出する。ポット上昇センサ３１ｂは、開口１０ｂにて工具ポット３１が上側に回転したか否かを検出する。入力装置５０、アームセンサ１８０、Ｚ軸センサ９０、ポット下降センサ３１ａ及びポット上昇センサ３１ｂは、入力インタフェース６５を介して制御装置６０に信号を入力する。

マシニングセンタは、Ｘモータ７１、Ｙモータ７２及び表示装置５１を備える。テーブル７は、Ｘモータ７１の駆動によって図１の矢印Ｘ方向に移動し、Ｙモータ７２の駆動によって図１の矢印Ｙ方向に移動する。表示装置５１は種々の情報を表示する。制御装置６０は、出力インタフェース６６を介してＸモータ７１、Ｙモータ７２、エアシリンダ１７０、表示装置５１、Ｚ軸送りモータ５、加工軸モータ８、マガジンモータ１４及び工具交換モータ１５に制御信号を出力する。

マシニングセンタはポット識別センサ４０を備える。ポット識別センサ４０は、投光素子４１と、受光素子４２と、ポット識別板４３とを備える。投光素子４１及び受光素子４２は、ポット識別板４３を挟んで対向している。ポット識別板４３は工具マガジン１０に設けてある。ポット識別板４３は、各工具ポット３１を個別に識別する光透過部を備える。該光透過部は、各工具ポット３１に対応したパターンを有している。ポット識別板４３は、複数の工具ポット３１と一体的に回転する。

制御装置６０は、出力インタフェース６６を介して投光素子４１に投光信号を入力する。受光素子４２は、光透過部の各パターンに応じた光を受光する。受光素子４２は、入力インタフェース６５に受光信号を出力する。ＣＰＵ６１は、受光信号に基いて開口１０ｂにいずれの工具ポット３１が搬送されたかを検出する。所定の工具ポット３１が搬送されたことを検出した場合、マガジンモータ１４を停止させ、所定の工具２４を開口１０ｂに位置決めする。

図７はＥＥＰＲＯＭ６４に記憶された加工プログラム及び工具情報テーブルの一例を示す図である。図７Ａは、ＥＥＰＲＯＭ６４に記憶された加工プログラムの一例を示す。ＣＰＵ６１は、加工プログラムを一行ずつ順に読込む。図中、Ｇ１００は工具交換命令を示し、Ｔは次に加工軸９に装着する工具２４の識別番号を示す。例えば図７Ａのｐ行目は、工具交換命令（Ｇ１００）であり、次に交換する工具２４は６番（Ｔ６）であることを示す。

ｒ＋１行目は加工命令（Ｇ５０）であり、２番の工具でＸｎ、Ｙｎ及びＺｎ位置にて加工することを示す。Ｘｎ、Ｙｎ及びＺｎはそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置を示す。

図７Ｂは、ＥＥＰＲＯＭ６４に記憶された工具情報テーブルの一例を示す。工具情報テーブルには、識別番号と、寸法情報と、位置情報とが対応付けて格納してある。識別番号は工具２４を識別する。寸法情報は、工具２４が大径工具であるか標準工具であるかを示す。位置情報は、工具２４が各工具ポット３１又は加工軸９のいずれに位置するのかを示す。ＣＰＵ６１は、工具２４の交換に従って工具情報テーブルを書き換える。

図８は加工軸９に装着された工具及び次に加工軸９に装着されるべき工具の大きさを判定し、工具交換を実行する制御装置６０による工具判定交換処理を説明するフローチャートである。工具判定交換処理は、次に実行する指令が工具交換指令である場合に起動する。

工具交換命令（Ｇ１００）を示すプログラムを読込んだ場合、ＣＰＵ６１は工具情報テーブルを参照し、次に加工軸９に装着する工具が大径工具か否かを判定する（ステップＳ１）。次に加工軸９に装着する工具が大径工具ではない場合（ステップＳ１：ＮＯ）、ＣＰＵ６１は後述する第１交換処理を実行する（ステップＳ２）。

次に加工軸９に装着する工具が大径工具の場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は後述する第２交換処理を実行する（ステップＳ３）。

図９は次に加工軸９に装着する工具が標準工具の場合に実行される第１交換処理を説明するフローチャート、図１０は第１交換処理に係る工具ポット３１、加工軸９及び交換アーム１８の動作を説明する説明図である。なお工具マガジン１０は、工具交換命令のＴに記述された標準工具を格納した工具ポット３１を開口１０ｂに予め搬送している。該工具ポット３１は横側を向いている。加工軸９は加工位置にある（図１０Ａ参照）。なお工具の交換が終了した後、ＣＰＵ６１はワークの加工を実行する。

ＣＰＵ６１はエアシリンダ１７０に駆動信号を出力し、工具ポット３１を下側に回転させ且つＺ軸送りモータ５に駆動信号を出力し、加工軸９を交換位置へ移動させる（ステップＳ６１）。工具ポット３１には、工具交換命令のＴに記述された標準工具が格納してある。

ＣＰＵ６１は工具ポット３１が下回転し、加工軸９が交換位置に存在するか否かを判定する（ステップＳ６２）。ＣＰＵ６１はポット下降センサ３１ａ及びＺ軸センサ９０の出力を取込み、前記判定を実行する。工具ポット３１が下回転していないか又は加工軸９が交換位置に存在しない場合（ステップＳ６２：ＮＯ）、ＣＰＵ６１は待機する。

工具ポット３１が下回転し、加工軸９が交換位置に存在する場合（ステップＳ６２：ＹＥＳ、図１０Ｂ）、ＣＰＵ６１は工具交換モータ１５に駆動信号を出力し、加工軸９に装着した標準工具を工具ポット３１に格納した標準工具に交換する（ステップＳ６３）。ＣＰＵ６１はアームセンサ１８０の出力を取込み、工具の交換が終了したか否かを判定する（ステップＳ６４）。工具の交換が終了してない場合（ステップＳ６４：ＮＯ）、ＣＰＵ６１は待機する。

工具の交換が終了した場合（ステップＳ６４：ＹＥＳ、図１０Ｃ）、ＣＰＵ６１は工具交換後に工具ポット３１に格納した工具が標準工具か否かを判断する（ステップＳ６５）。工具交換後に工具ポット３１に格納した工具が標準工具の場合（ステップＳ６５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１はエアシリンダ１７０に駆動信号を出力し、工具ポット３１を上側に回転させ、且つＺ軸送りモータ５に駆動信号を出力し、加工軸９を加工位置へ移動させる（ステップＳ６６）。工具ポット３１の動作と加工軸９の加工位置への移動は同時に行われる（図１０Ｄ）。図１０Ｄは、工具ポット３１が上側に移動する途中の状態を示している。

工具交換後に工具ポット３１に格納した工具が大径工具の場合（ステップＳ６５：ＮＯ）、ＣＰＵ６１はエアシリンダ１７０に駆動信号を出力し、工具ポット３１を上側に回転させる（ステップＳ６７）。ＣＰＵ６１はポット上昇センサ３１ｂの出力を取込み、工具ポット３１が略９０度上側に回転したか否かを判定する（ステップＳ６８）。工具ポット３１が上側に回転していない場合（ステップＳ６８：ＮＯ）、ＣＰＵ６１は待機する。工具ポット３１が略９０度上側に回転した場合（ステップＳ６８：ＹＥＳ、図１０Ｅ）、Ｚ軸送りモータ５に駆動信号を出力し、加工軸９を加工位置へ移動させ（ステップＳ６９、図１０Ｆ）、処理を終了する。前述の場合、大径工具を格納した工具ポット３１が先に上側に位置した後、加工軸９が加工位置に移動するので、交換アーム１８は、大径工具と干渉しない。

図１１は次に加工軸９に装着する工具が大径工具の場合に実行される第２交換処理を説明するフローチャート、図１２は第２交換処理に係る工具ポット３１、加工軸９及び交換アーム１８の動作を説明する説明図である。なお工具マガジン１０は、工具交換命令のＴに記述された大径工具を格納した工具ポット３１を、開口１０ｂに予め搬送している。該工具ポット３１は横側を向いている。加工軸９は加工位置にある（図１２Ａ参照）。なお工具の交換が終了した後、ＣＰＵ６１はワークの加工を実行する。

ＣＰＵ６１はＺ軸送りモータ５に駆動信号を出力し、加工軸９を交換位置へ移動させる（ステップＳ７１）。ＣＰＵ６１は加工軸９が交換位置に存在するか否かを判定する（ステップＳ７２）。加工軸９が交換位置に存在しない場合（ステップＳ７２：ＮＯ）、ＣＰＵ６１は待機する。

加工軸９が交換位置に存在する場合（ステップＳ７２：ＹＥＳ、図１２Ｂ）、ＣＰＵ６１はエアシリンダ１７０に駆動信号を出力し、工具ポット３１を下側に回転させる（ステップＳ７３）。ＣＰＵ６１は工具ポット３１が下回転したか否かを判定する（ステップＳ７４）。工具ポット３１が下回転していない場合（ステップＳ７４：ＮＯ）、ＣＰＵ６１は待機する。

工具ポット３１が下回転した場合（ステップＳ７４：ＹＥＳ、図１２Ｃ）、ＣＰＵ６１は工具交換モータ１５に駆動信号を出力し、加工軸９に装着した工具を工具ポット３１に格納した工具に交換する（ステップＳ７５）。ＣＰＵ６１は工具の交換が終了したか否かを判定する（ステップＳ７６）。工具の交換が終了してない場合（ステップＳ７６：ＮＯ）、ＣＰＵ６１は待機する。

工具の交換が終了した場合（ステップＳ７６：ＹＥＳ、図１２Ｄ）、ＣＰＵ６１は工具ポット３１に格納した工具が標準工具か否かを判断する（ステップＳ７７）。工具ポット３１に格納した工具が標準工具の場合（ステップＳ７７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１はエアシリンダ１７０に駆動信号を出力し、工具ポット３１を上側に回転させ、且つＺ軸送りモータ５に駆動信号を出力し、加工軸９を加工位置へ移動させる（ステップＳ７８、図１２Ｅ）。工具ポット３１の動作と加工軸９の加工位置への移動は同時に行われる。図１２Ｅは、工具ポット３１が上側に移動する途中の状態を示している。

工具ポット３１に格納した工具が大径工具の場合（ステップＳ７７：ＮＯ）、ＣＰＵ６１はエアシリンダ１７０に駆動信号を出力し、工具ポット３１を略９０度上側に回転させる（ステップＳ７９）。ＣＰＵ６１はポット上昇センサ３１ｂの出力を取込み、工具ポット３１が略９０度上側に回転したか否かを判定する（ステップＳ８０）。工具ポット３１が上側に回転していない場合（ステップＳ８０：ＮＯ）、ＣＰＵ６１は待機する。工具ポット３１が上側に回転した場合（ステップＳ８０：ＹＥＳ、図１２Ｆ）、Ｚ軸送りモータ５に駆動信号を出力し、加工軸９を加工位置へ移動させ（ステップＳ８１、図１２Ｇ）、処理を終了する。

実施の形態に係る工作機械及び制御方法にあっては、加工軸９に装着された工具及び工具ポット３１に格納された工具がいずれも標準工具である場合に、工具ポット３１が交換アーム１８に接近する動作と加工軸９（軸台３）が交換位置に移動する動作とを並行的に実行する。また交換アーム１８による工具の交換が終了した場合に、工具ポット３１が交換アーム１８から離反する動作と加工軸９（軸台３）が加工位置に移動する動作とを並行的に実行する。標準工具は小型なので交換アーム１８に接触しない。また交換時間を短縮することができる。

工具情報テーブルをＥＥＰＲＯＭ６４に記憶しているが、書換可能な不揮発性メモリを別途設け、該メモリに記憶してもよい。またハードディスクを設けて、該ハードディスクに工具情報テーブルを記憶してもよい。

以上説明した実施の形態は本発明の例示であり、本発明は特許請求の範囲に記載された事項及び特許請求の範囲の記載に基づいて定められる範囲内において種々変更した形態で実施することができる。
例えば、本実施形態の工具ポット３１は、工具交換する際、横向きの状態から下側に９０度回転させているが、角度は、９０度以外の角度でもよい。つまり、横向きの状態は、真横ではなくやや斜め下方または斜め上方に向いていてもよい。更に、全ての工具ポットが下向き状態となっており、工具交換の際、交換アームのフィンガ対が工具を把持できる位置に工具ポットが移動（平行移動）するようにしてもよい。

３ 軸台
９ 加工軸（加工部）
１０ 工具マガジン
１８ 交換アーム（交換部）
２４ 工具
３１ 工具ポット（格納部）
６０ 制御装置（制御部）
６１ ＣＰＵ
６２ ＲＯＭ
６３ ＲＡＭ
１６１ 支持軸（アクチュエータ）
１６２ ピン（アクチュエータ）
１６４ スライダ（アクチュエータ）
１７０ エアシリンダ（アクチュエータ）
１７１ ロッド（アクチュエータ）

Claims (4)

1. 大型又は小型の工具をそれぞれ格納する複数の格納部と、該格納部に格納された工具を装着してワークを加工する加工部と、該加工部に装着した工具を交換する交換部と、該交換部及び加工部と共に、工具を交換する交換位置及びワークを加工する加工位置の間を移動する移動部と、前記格納部を前記交換部に接離させるアクチュエータと、工具を交換する交換命令を記憶する記憶部と、工具を識別する識別情報及び該識別情報に対応付けてあり、大型又は小型の別を示す寸法情報を記憶する工具情報テーブルと、該工具情報テーブル及び交換命令に基づいて、前記移動部、アクチュエータ及び交換部の動作を制御し、加工部に装着した工具と格納部に格納した工具との交換を実行する制御部とを備える工作機械において、
   前記制御部は、
   前記加工部に小型の工具が装着してあるか否かを判定する装着判定手段と、
   前記加工部に装着してある工具の次に前記加工部に装着されるべき工具が小型の工具であるか否かを判定する次工具判定手段と、
   該次工具判定手段にて前記加工部に装着されるべき工具が小型の工具であると判定し、前記装着判定手段にて前記加工部に小型の工具が装着してあると判定した場合に、前記格納部が前記交換部に接近する動作及び前記移動部が前記交換位置に移動する動作を並行的に実行する手段と、
   該手段にて前記両動作を実行したか否かを判定する手段と、
   該手段にて前記両動作を実行したと判定した場合に、前記交換部による工具の交換を実行する手段と
   を備えることを特徴とする工作機械。
2. 前記交換部による工具の交換が終了したか否かを判定する手段と、
   該手段にて前記交換部による工具の交換が終了したと判定した場合に、前記格納部が前記交換部から離反する動作及び前記移動部が前記加工位置に移動する動作を並行的に実行する手段と
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
3. ワークを加工する加工部に装着した大型又は小型の工具を、工具を格納する複数の格納部に格納した工具に交換する交換部、該交換部及び加工部を設けてあり、工具を交換する交換位置及びワークを加工する加工位置の間を移動する移動部並びに前記格納部を前記交換部に接離させるアクチュエータの各動作を、工具を交換する交換命令に基づいて制御する制御方法において、
   前記加工部に小型の工具が装着してあるか否かを判定する装着判定ステップと、
   前記加工部に装着してある工具の次に前記加工部に装着されるべき工具が小型の工具であるか否かを判定する次工具判定ステップと、
   該次工具判定ステップにて前記加工部に装着されるべき工具が小型の工具であると判定し、前記装着判定ステップにて前記加工部に小型の工具が装着してあると判定した場合に、前記格納部が前記交換部に接近する動作及び前記移動部が前記交換位置に移動する動作を並行的に実行するステップと、
   該ステップにて前記両動作を実行したか否かを判定するステップと、
   該ステップにて前記両動作を実行したと判定した場合に、前記交換部による工具の交換を実行するステップと
   を備えることを特徴とする制御方法。
4. 前記交換部による工具の交換が終了したか否かを判定するステップと、
   該ステップにて前記交換部による工具の交換が終了したと判定した場合に、前記格納部が前記交換部から離反する動作及び前記移動部が前記加工位置に移動する動作を並行的に実行するステップと
   を備えることを特徴とする請求項３に記載の制御方法。

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