JP2021107094A

JP2021107094A - 工作機械と、加工具の交換方法

Info

Publication number: JP2021107094A
Application number: JP2019238405A
Authority: JP
Inventors: 貴文村上; Takafumi Murakami
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2021-07-29
Also published as: US20210197331A1; CN113043049A

Abstract

【課題】工作機械において、用意すべき加工具の個数の低減を図る。【解決手段】判定部が、工作機械の加工ヘッドに取り付けられた加工具に異常が発生したと判断することなく、加工具を用いての加工回数が、予め設定された交換加工回数に到達した際、加工具を、工具マガジンに保持された交換用加工具に交換する。その一方で、加工ヘッドから取り外された加工具を工具マガジンに戻し、予備交換用加工具として保管する。そして、判定部が、交換用加工具に異常が発生したと判断したとき、交換用加工具が予備交換用加工具に交換される。【選択図】図３

Description

本発明は、加工ヘッドと工具マガジンを備える工作機械と、加工ヘッドに取り付けられた加工具を、工具マガジンに保持された交換用加工具に交換するための加工具の交換方法に関する。

ドリルやエンドミル、リーマ等の加工具が取り付けられる加工ヘッドを備える工作機械は、周知の通り、ワークに機械加工を施して所定の構造部材を得るとき等に用いられる。加工具は、加工限界（換言すれば、寿命）に到達するまで加工に供され、加工限界に到達すると、特許文献１に記載されるように、交換用加工具に交換される。ここで、加工限界は、例えば、ワークに対する加工を所定の精度で施すことが限界となる加工回数又は加工時間であり（特許文献２参照）、予備試験によって求められる。なお、交換用加工具は、通常は工具マガジンに予め収納されており、加工具の交換は交換装置によって自動的に行われる。

また、特許文献３には、工作機械の稼働率を向上させるべく、加工を施した同一種類の加工具の中で残寿命が最小である加工具を選定し、該加工具よりも長寿命の工具を加工に供することが提案されている。

特公平３−１７６１５号公報特開平１０−１０００３３号公報特公昭６０−１１３４号公報

加工限界回数に到達する前の加工具（ないし交換用加工具）に欠損等の異常が生じると、所定の加工回数の中で予定個数よりも多数個の加工具を用いざるを得ない。すなわち、従来の工作機械には、予期しない不具合に対応するために多数個の加工具を準備せざるを得ず、このためにコストを低廉化することが容易ではないという不具合が顕在化している。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、所定の加工回数の中で用いる加工具（ないし交換用加工具）の個数の低減を図ることが可能であり、このためにコストの低廉化を図り得る工作機械と、加工具の交換方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明の一実施形態によれば、加工具が取り付けられる加工ヘッドと、前記加工具と同一種類である交換用加工具を保持する工具マガジンとを備える工作機械において、
前記加工具と前記交換用加工具とを交換するための工具交換装置と、
前記加工ヘッドに取り付けられた前記加工具に異常が発生したか否かを判定する判定部と、
を備え、
前記判定部が、前記加工具に異常が発生したと判断することなく、前記加工具を用いての加工回数が、予め設定されて限界加工回数よりも少回数である交換加工回数に到達した際、前記工具交換装置が前記加工具を前記交換用加工具に交換するとともに、前記加工ヘッドから取り外された前記加工具を前記工具マガジンに戻して予備交換用加工具とする一方、
前記交換用加工具を用いての加工回数が前記交換加工回数に到達する前に、前記判定部が、前記交換用加工具に異常が発生したと判断したとき、前記工具交換装置が前記交換用加工具を前記予備交換用加工具に交換する工作機械が提供される。

また、本発明の別の一実施形態によれば、工作機械の加工ヘッドに取り付けられる加工具と、工具マガジンに保持されて前記加工具と同一種類である交換用加工具とを工具交換装置によって交換する加工具の交換方法において、
判定部が、前記加工具に異常が発生したと判断することなく、前記加工具を用いての加工回数が、予め設定されて限界加工回数よりも少回数である交換加工回数に到達した際、前記工具交換装置が前記加工具を前記交換用加工具に交換するとともに、前記加工ヘッドから取り外された前記加工具を前記工具マガジンに戻して予備交換用加工具とする一方、
前記交換用加工具を用いての加工回数が前記交換加工回数に到達する前に、前記判定部が、前記交換用加工具に異常が発生したと判断したとき、前記工具交換装置が前記交換用加工具を前記予備交換用加工具に交換する加工具の交換方法が提供される。

本発明によれば、加工に一旦供された加工具が、予備交換用加工具として工具マガジンに保管される。そして、加工具に異常が発生したと認められたとき、前記予備交換用加工具（すなわち、加工に供された加工具）が再使用される。このため、加工に供された加工具の中で異常が発生しなかったものを、限界加工回数又はその近傍まで加工に用いることができる。

従って、新たな交換用加工具を過剰個数で準備しておく必要がない。これにより加工具の個数の低減を図ることが可能であることから、コストの低廉化を図ることができる。

しかも、加工具の交換は工具交換装置によって自動的に行われる。従って、異常が生じた加工具を交換用加工具に交換する際、工作機械による加工を停止する必要がない。すなわち、工作機械を継続して稼働することができる。この分、加工製品の生産効率を向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る工作機械の要部概略正面図である。工具マガジンに５種類の加工具を保持した場合の加工回数と交換タイミングとの関係を示したタイムチャートである。本発明の実施の形態に係る加工具の交換方法の概略フローである。加工回数と交換タイミングとの関係を示したタイムチャートである。

以下、本発明に係る加工具の交換方法につき、それを実施する工作機械との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施の形態に係る工作機械１０の要部概略正面図である。この工作機械１０は、加工ヘッド１４と、工具マガジン１６と、図示しない工具交換装置とを備える。この中の加工ヘッド１４は図示しないモータの作用下に回転する加工主軸１８を有し、該加工主軸１８の先端に加工具Ｔ１〜Ｔ５のいずれかが取り付けられる。加工主軸１８が回転付勢されることにより一体的に回転する加工具Ｔ１〜Ｔ５が、ワーク２０に対して所定の加工を行う。

工具マガジン１６には、１２個のスロット２２ａ、２２ｂ、２４ａ〜２４ｃ、２６ａ〜２６ｄ、２８ａ、２８ｂ、３０が設けられる。スロット２２ａ、２２ｂには加工具Ｔ１が収納され、スロット２４ａ〜２４ｃには加工具Ｔ２が収納される。また、スロット２６ａ〜２６ｄには加工具Ｔ３、スロット２８ａ、２８ｂには加工具Ｔ４、スロット３０には加工具Ｔ５がそれぞれ収納される。すなわち、工具マガジン１６に保持された加工具の個数は、交換用の加工具を含め、加工具Ｔ１が２個、加工具Ｔ２が３個、加工具Ｔ３が４個、加工具Ｔ４が２個、加工具Ｔ５が１個である。後述するように、加工の総回数（最終加工回数）は、例えば、２４００回に設定される。この場合、工具マガジン１６に保持された加工具Ｔ１〜Ｔ５の個数はいずれも、２４００の約数である。

加工具Ｔ１〜Ｔ５は、それぞれ、異なる加工を実施するための別種の加工具である。加工具Ｔ１〜Ｔ５の具体例としては、例えば、ドリルやエンドミル、リーマ等が挙げられる。なお、加工具Ｔ１〜Ｔ５の全てが、例えば、ドリルであってもよい。この場合、例えば、加工具Ｔ１、Ｔ２として段付ドリル、クロスドリルをそれぞれ選定する等、ドリルであっても異なる加工を実施するものを選定すればよい。

工具交換装置は、加工ヘッド１４を構成する加工主軸１８に取り付けられた加工具Ｔ１を、加工具Ｔ２〜Ｔ５のいずれか、又は、交換用の加工具Ｔ１に交換する。上記したように加工具Ｔ１を加工具Ｔ２〜Ｔ５のいずれかに交換することにより、加工具Ｔ１による加工とは異なる加工を実施することが可能となる。なお、工具交換装置は当業者に周知であることから、その図示及び詳細な説明は省略する。

工作機械１０は、制御部３２をさらに備える。制御部３２は、例えば、加工主軸１８に保持された加工具Ｔ１〜Ｔ５における負荷電流値を検出する電流測定部３４と、前記負荷電流値に基づいて異常が生じているか否かを判定する判定部３６を含む。

判定部３６には、加工具Ｔ１〜Ｔ５の交換加工回数と、限界加工回数とがそれぞれ記憶される。ここで、限界加工回数は、ワーク２０に対する加工を所定の精度で施すことが限界となる加工回数をいう。また、交換加工回数は、限界加工回数よりも少回数の所定値であり、例えば、限界加工回数のおよそ１／２程度に設定される。本実施の形態では、理解を容易にするべく、加工具Ｔ１〜Ｔ５のそれぞれの交換加工回数を１３００回、８００回、６００回、１２００回、２４００回とする。

次に、基本的にはこのように構成される工作機械１０の作用効果につき、本実施の形態に係る加工具の交換方法との関係で説明する。

工具マガジン１６に加工具Ｔ１〜Ｔ５を１個ずつ収納した場合、図２に示すように、加工具Ｔ１〜Ｔ５の各々が１８００回の加工を終了したとき、加工具Ｔ１〜Ｔ５の交換回数は、それぞれ、１回、２回、３回、１回、０回である。すなわち、この場合、１８００個のワーク２０に対して加工を行う間に７回の交換を行う必要がある。工具マガジン１６に交換用の加工具Ｔ１〜Ｔ５が収納されていないので、この場合、工作機械１０による加工を一旦停止し、作業者が、交換加工回数に到達した加工具を交換しなければならない。この間は加工を行うことができないので、その分、最初のワーク２０への加工を開始してから最後のワーク２０への加工が終了するまでの時間が長期化する。

しかも、加工具Ｔ１〜Ｔ５のいずれかが限界加工回数に到達する前に異常負荷が加わる等して欠損したり、折れたりする等の異常が発生した場合にも、臨時交換を行うべく加工を停止する必要がある。

本実施の形態では、上記の事情に鑑み、判定部３６に、加工具Ｔ１〜Ｔ５のそれぞれの交換加工回数を予め記憶させている。以下、理解を容易にするべく、加工の総回数が加工具Ｔ５の交換加工回数よりも少回数であり、且つ加工の継続中に加工具Ｔ３に異常が発生した場合を例示する。

本実施の形態に係る加工具の交換方法の概略フローを図３に示す。なお、この概略フローでは、後述するように加工具Ｔ３を例示しているが、加工具Ｔ１、Ｔ２、Ｔ４においても同様のフローで交換がなされる。

ワーク２０に対する加工を開始する際、工具交換装置は、スロット２２ａから加工具Ｔ１を取り出す。該加工具Ｔ１が加工主軸１８に取り付けられると、このことが検出信号として制御部３２に送信される。この検出信号を受けた制御部３２は、ワーク２０又は加工主軸１８のいずれかを移動させ、互いに接近させる。制御部３２は、さらに、前記モータを回転付勢し、加工主軸１８と加工具Ｔ１を一体的に回転させる。ワーク２０が加工主軸１８に対して一層接近することにより、回転する加工具Ｔ１によってワーク２０に所定の加工が施される。すなわち、加工が開始される。

加工具Ｔ１による加工の最中、電流測定部３４によって加工具Ｔ１の負荷電流値が測定される。加工具Ｔ１に欠損や折れ等の異常が発生せず加工が円滑に進行する場合、負荷電流値は略一定である。従って、判定部３６は、負荷電流値が略一定であることに基づき、「加工具Ｔ１に異常は発生しておらず、加工が進行している」と判定する。すなわち、この場合、「異常なし」との判断がなされ、加工が継続される。

加工具Ｔ１による加工が終了し、該加工具Ｔ１がワーク２０から離脱した後、工具交換装置は、制御部３２の制御作用下に加工具Ｔ１を加工主軸１８から取り外し、スロット２２ａに戻す。工具交換装置は、さらに、スロット２４ａから加工具Ｔ２を取り出し、加工主軸１８に取り付ける。以降は上記と同様に、回転する加工具Ｔ２によってワーク２０に所定の加工が施されるとともに、電流測定部３４によって加工具Ｔ２の負荷電流値が測定される。

加工具Ｔ２による加工が終了し、該加工具Ｔ２がワーク２０から離脱した後、工具交換装置は、制御部３２の制御作用下に加工具Ｔ２を加工主軸１８から取り外し、スロット２４ａに戻す。工具交換装置は、さらに、スロット２６ａから加工具Ｔ３を取り出し、加工主軸１８に取り付ける。その後は上記と同様に、回転する加工具Ｔ３によってワーク２０に所定の加工が施される（ステップＳ１）とともに、電流測定部３４によって加工具Ｔ３の負荷電流値が測定される（ステップＳ２）。負荷電流値に異常が認められる場合、すなわち、ステップＳ２において「ＮＯ」である場合、ステップＳ３に進んで、加工主軸１８の加工具Ｔ３がスロット２６ｂの加工具Ｔ３に交換される。一方、負荷電流値が略一定である（ステップＳ２において「ＹＥＳ」である）場合、「異常なし」との判断がなされ、加工が継続される。

加工具Ｔ３による加工が終了すると、工具交換装置の作用下に加工具Ｔ３がスロット２６ａに戻され、さらに、スロット２８ａから加工具Ｔ４が取り出されて加工主軸１８に取り付けられる。その後、回転する加工具Ｔ４によってワーク２０に所定の加工が施されるとともに、電流測定部３４によって加工具Ｔ４の負荷電流値が測定される。

そして、加工具Ｔ４による加工が終了すると、工具交換装置の作用下に加工具Ｔ４がスロット２８ａに戻される。その後、スロット３０から取り出されて加工主軸１８に取り付けられた加工具Ｔ５により、ワーク２０に所定の加工が施される。この際位にも、電流測定部３４によって加工具Ｔ５の負荷電流値が測定される。

なお、多くの場合、加工具Ｔ１〜Ｔ５の加工箇所は互いに相違するが、加工具Ｔ１〜Ｔ５の中の２個以上で同一箇所を加工するようにしてもよい。また、上記では、加工具Ｔ１（〜Ｔ４）による１回の加工を施した後に該加工具Ｔ１を加工具Ｔ２（〜Ｔ５）に取り替える場合を例示しているが、１個のワーク２０の姿勢を変更しながら加工具Ｔ１（〜Ｔ４）によって複数回の加工を施した後、加工具Ｔ２（〜Ｔ５）に取り替えるようにしてもよい。又は、加工具Ｔ１〜Ｔ５による一連の加工後、同一のワーク２０の別箇所に対し、加工具Ｔ１〜Ｔ５による加工を行うようにしてもよい。

１個のワーク２０に対して加工具Ｔ１〜Ｔ５による加工が終了した後、加工済のワーク２０が別の新たなワーク２０に取り替えられる。負荷電流値に異常が認められない限り、判定部３６は「異常なし」と判断する。従って、ワーク２０を取り替えながらの加工が継続される。

以上のようにして加工が継続される最中、負荷電流値を測定しながら加工具Ｔ１〜Ｔ５の加工回数が計測される（図３中のステップＳ２、Ｓ４）。「異常なし」の判定に基づいて加工が繰り返されると、加工具Ｔ３の加工回数が、加工具Ｔ３の交換に関するタイムチャートである図４に示すように、交換加工回数である６００回に到達する（ステップＳ４における「ＹＥＳ」）。この場合、ステップＳ５において、交換加工回数に達した加工具Ｔ３がスロット２６ａに戻される。そして、次に加工具Ｔ３を用いる加工が実施される際、工具交換装置は、制御部３２の制御作用下に、スロット２６ｂから新たな加工具Ｔ３を取り出し、加工主軸１８に取り付ける。すなわち、これ以降は、新たな加工具Ｔ３が加工に供される。勿論、この際にも、電流測定部３４によって加工具Ｔ３の負荷電流値が測定される（ステップＳ６）。正常である場合、加工が継続される。

新たな加工具Ｔ３を用いての加工を継続している最中、加工具Ｔ１〜Ｔ５の加工回数が計測される。そして、加工具Ｔ２の加工回数が、交換加工回数である８００回に到達する。工具交換装置は、交換加工回数に達した加工具Ｔ２をスロット２４ａに戻し、次に加工具Ｔ２を用いる加工が実施される際には、スロット２４ｂから新たな加工具Ｔ２を取り出して加工主軸１８に取り付ける。これ以降、新たな加工具Ｔ２が加工に供される。この際にも、電流測定部３４によって加工具Ｔ２の負荷電流値が測定されることは勿論である。

そして、制御部３２は、加工回数が最終加工回数に到達したか否かを判定する（ステップＳ７）。最終加工回数に到達する前に加工回数が１２００回に到達するので、加工具Ｔ３、Ｔ４の交換加工回数となる（ステップＳ７において「ＮＯ」且つステップＳ８において「ＹＥＳ」）。このとき、工具交換装置は、ステップＳ９を経てステップＳ５に戻り、交換加工回数に達した加工具Ｔ３をスロット２６ｂ、加工具Ｔ４をスロット２８ａに戻す。そして、次に加工具Ｔ３、Ｔ４を用いる加工が実施される際には、スロット２６ｃ、２８ｂから新たな加工具Ｔ３、Ｔ４をそれぞれ取り出して加工主軸１８に取り付ける。これ以降は、新たな加工具Ｔ３、Ｔ４が加工に供される。この際にも、電流測定部３４によって加工具Ｔ３、Ｔ４の負荷電流値がそれぞれ測定される。すなわち、ステップＳ６〜Ｓ８が実行される。

負荷電流値が正常値であれば、加工回数が１８００回に到達すると、加工具Ｔ３の交換加工回数となる（ステップＳ８における「ＹＥＳ」）。工具交換装置は、交換加工回数に達した加工具Ｔ３をスロット２６ｃに戻し、次に加工具Ｔ３を用いる加工が実施される際には、スロット２６ｄから新たな加工具Ｔ３を取り出して加工主軸１８に取り付ける。すなわち、ステップＳ９を経てステップＳ５に戻り、これ以降は新たな加工具Ｔ３が加工に供される。そして、負荷電流値が正常値を保つ限り加工が継続され、加工回数が最終加工回数である２４００回に到達する（ステップＳ７における「ＹＥＳ」）。これにより加工が終了する。

ここで、例えば、スロット２６ｃから取り出された加工具Ｔ２によるワーク２０への加工が継続される最中、加工具Ｔ３に異常負荷が作用して該加工具Ｔ３に欠損や折れ等の異常が発生することが想定される。この場合、電流測定部３４によって測定される加工具Ｔ３の負荷電流値が、正常値に比して大きくなる（ステップＳ６における「ＮＯ」）。異常が発生した加工具Ｔ３とワーク２０との間の摩擦抵抗が大きくなるので、加工具Ｔ３を回転させるべく該加工具Ｔ３に供給される電流値が大きくなるからである。

判定部３６は、電流測定部３４が発した検出信号に基づき、負荷電流値が所定値を上回ったことを認識する。これにより、判定部３６は、「加工具Ｔ３に異常が発生した（加工継続は不可である）」と判定する。この場合、制御部３２の制御作用下に工具交換装置が加工具Ｔ３をスロット２６ｃに戻す。その一方で、制御部３２は、ステップＳ９において、「未使用の加工具Ｔ３が存在するか否か」を判断する。この場合、スロット２６ｄに未使用の加工具Ｔ３が収納されているので、図３に示すステップＳ５に戻り、工具交換装置は、スロット２６ｄから新たな加工具Ｔ３を取り出し、加工主軸１８に取り付ける。これ以降は、新たな加工具Ｔ３が加工に供される。

その後、ステップＳ６において測定される負荷電流値が正常値であれば、新たな加工具Ｔ３は、加工主軸１８に取り付けられてから（換言すれば、異常が発生したと判定された先の加工具Ｔ３と取り替えられてから）の加工回数が６００回に到達すると、交換加工回数となる（ステップＳ８）。この際、制御部３２は、工具交換装置を介して加工具Ｔ３をスロット２６ｄに戻す一方、ステップＳ９において、「未使用の加工具Ｔ３が存在するか否か」を判断する。この場合、未使用の加工具Ｔ３が存在しないので、ステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０では、「予備交換用の加工具Ｔ３（すなわち、加工に一旦供された加工具Ｔ３）が存在するか否か」が判断される。スロット２６ａに一旦使用された加工具Ｔ３が収納されているので、制御部３２は、工具交換装置を介してスロット２６ａから加工具Ｔ３を取り出し、加工主軸１８に取り付ける（ステップＳ１１）。これ以降、この加工具Ｔ３が加工に供されるともに、負荷電流値が正常であるか否かが判定される（ステップＳ１２）。

また、スロット２６ｄから取り出された加工具Ｔ３によるワーク２０への加工の継続中に負荷電流値が大きくなった場合、判定部３６は、ステップＳ６において「新たな加工具Ｔ３に異常が発生した」と判定する。この際にも、ステップＳ１０、Ｓ１１を経る。すなわち、制御部３２の制御作用下に工具交換装置が加工具Ｔ３をスロット２６ｄに戻し、且つスロット２６ａから、一旦は加工に供された加工具Ｔ３を取り出して加工主軸１８に取り付ける。これ以降、この加工具Ｔ３が加工に供される。

スロット２６ａ内に収納されていた加工具Ｔ３は、限界加工回数よりも少回数である交換加工回数で交換されているので、加工に供されたにも拘わらず再使用することが可能である。制御部３２は、限界加工回数から交換加工回数を差し引いた値を求め、それと同じ値を、新たな交換加工回数として設定する。なお、新たな交換加工回数は、限界加工回数から交換加工回数を差し引いた値を下回る値であってもよい。要するに、新たな交換加工回数は、限界加工回数から交換加工回数を差し引いた以下に設定される。

そして、加工具Ｔ１〜Ｔ５の負荷電流値に異常が認められない限り（ステップＳ１２における「ＹＥＳ」）、判定部３６は「異常なし」と判断する。従って、ワーク２０を取り替えながらの加工が継続される。勿論、加工回数が最終加工回数に到達したか否かがステップＳ１３において判断され、最終加工回数に到達した場合には加工が終了する。

一方、最終加工回数に到達する前（すなわち、加工継続）中に加工具Ｔ１が交換加工回数に到達すると、制御部３２の制御作用下に、工具交換装置によって加工具Ｔ１が新たなものに交換される。すなわち、工具交換装置は、交換加工回数に達した加工具Ｔ１をスロット２２ａに戻し、次に加工具Ｔ１を用いる加工が実施される際には、スロット２２ｂから新たな加工具Ｔ１を取り出して加工主軸１８に取り付ける。これ以降、新たな加工具Ｔ１が加工に供される。

スロット２６ａから取り出された加工具Ｔ３が新たな交換加工回数に到達した場合（ステップＳ１４における「ＹＥＳ」）、ステップＳ１０に戻る。そして、ステップＳ１１において、制御部３２は、工具交換装置を介して加工具Ｔ３をスロット２６ａに戻し、且つスロット２６ｂから、一旦は加工に供された加工具Ｔ３を取り出して加工主軸１８に取り付ける制御を行う。以下、ステップＳ１２〜Ｓ１４が実行される。

スロット２６ａから取り出された予備交換用の加工具Ｔ３の負荷電流値が、交換加工回数に到達する前に大きくなる事態も想定される。この場合、判定部３６は、ステップＳ１２において「加工具Ｔ３に異常が発生した」と判定する。以降は上記と同様に、ステップＳ１０を経る。そして、ステップＳ１１において、制御部３２の制御作用下に、工具交換装置によって加工具Ｔ３がスロット２６ａに戻され、且つスロット２６ｂから加工具Ｔ３が取り出されて加工主軸１８に取り付けられる。いずれにおいても、これ以降は、スロット２６ｂに収納されていた加工具Ｔ３が加工に供され、ステップＳ１２〜Ｓ１４が実行される。

スロット２６ｂ内に収納されていた加工具Ｔ３も、限界加工回数よりも少回数である交換加工回数で交換されているので、加工に供されたにも拘わらず再使用することが可能である。制御部３２は、限界加工回数から交換加工回数を差し引いた値を求め、それ以下の値を新たな交換加工回数として設定する。

なお、ステップＳ１０において、「予備交換用の加工具Ｔ３が存在しない」との判定がなされたときには、工作機械１０による加工が停止される。

以上については、加工具Ｔ１、Ｔ２、Ｔ４を用いての加工の最中に負荷電流値に異常が認められたときも同様である。すなわち、加工に一旦供された加工具Ｔ１、Ｔ２、Ｔ４が再度加工に供される。

このように、本実施の形態では、加工に一旦供された加工具Ｔ１〜Ｔ４が、予備交換用加工具として工具マガジン１６に保管されている。そして、加工具Ｔ１〜Ｔ４に欠損や折れ等の異常が発生したときには、予備交換用加工具として保管された（加工に一旦供された）加工具Ｔ１〜Ｔ４が再使用される。このため、加工具Ｔ１〜Ｔ４の中で異常が発生しなかったものは、限界加工回数又はその近傍まで加工に供される。

従って、新たな交換用加工具を過剰個数で準備しておく必要がない。換言すれば、本実施の形態によれば、加工具の個数の低減を図ることが可能である。この分、コストの低廉化を図ることができる。

しかも、本実施の形態によれば、加工具Ｔ１〜Ｔ５の交換は、これら加工具Ｔ１〜Ｔ５の中に異常が発生した場合を含め、工具交換装置によって自動的に行われる。従って、異常が生じた加工具Ｔ１〜Ｔ５を新たなものに交換する際に工作機械１０を停止する必要がない。このため、工作機械１０を継続して稼働することができるので、その分、加工製品の生産効率を向上させることができる。

また、作業者が手作業で交換を行う必要もない。加えて、負荷電流値が異常値を示すまでの加工では、加工品質が保証される。このため、加工製品の加工品質を検査者が検査する必要は特にない。以上のような理由から、省人化を図ることもできる。

そして、加工の総回数が予め設定された所定回数、すなわち、２４００回に到達することに伴い、加工が終了する。上記したように、加工の総回数が２４００回であり、且つ工具マガジン１６に保持された加工具Ｔ１〜Ｔ５の各々の個数が２４００の約数に設定されている。従って、加工具Ｔ１〜Ｔ５の各々の交換加工回数が２４００の約数に設定される。このため、加工が終了して工作機械１０の稼働が停止された時点で、スロット２２ａ〜３０内の加工具Ｔ１〜Ｔ５の全てが交換される。このように、加工具Ｔ１〜Ｔ５の交換加工回数を加工総回数の約数に設定することにより、工作機械１０の稼働停止時間に加工具Ｔ１〜Ｔ５を全て交換することができる。

従って、異常が発生しない限り、工作機械１０の稼働中に加工具Ｔ１〜Ｔ５のいずれかを交換する必要はない。すなわち、加工具Ｔ１〜Ｔ５のいずれかを交換するために、加工の継続中に工作機械１０の稼働を停止せざるを得ないような事態を回避することができる。

本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、上記の例では、スロット２６ｃの加工具Ｔ３に異常が認められた場合、スロット２６ｄの新たな加工具Ｔ３に交換するようにしているが、この時点でスロット２６ａの加工具Ｔ３（予備交換用）に交換するようにしてもよい。この場合、ステップＳ９とステップＳ１０の順番を入れ替えればよい。

また、加工具Ｔ１〜Ｔ５の負荷電流値を検出することに代替し、振動センサによって加工具Ｔ１〜Ｔ５の振動を検出するようにしてもよい。

１０…工作機械１４…加工ヘッド
１６…工具マガジン１８…加工主軸
２２ａ、２２ｂ、２４ａ〜２４ｃ、２６ａ〜２６ｄ、２８ａ、２８ｂ、３０…スロット３２…制御部
３４…電流測定部３６…判定部
Ｔ１〜Ｔ５…加工具

Claims

加工具が取り付けられる加工ヘッドと、前記加工具と同一種類である交換用加工具を保持する工具マガジンとを備える工作機械において、
前記加工具と前記交換用加工具とを交換するための工具交換装置と、
前記加工ヘッドに取り付けられた前記加工具に異常が発生したか否かを判定する判定部と、
を備え、
前記判定部が、前記加工具に異常が発生したと判断することなく、前記加工具を用いての加工回数が、予め設定されて限界加工回数よりも少回数である交換加工回数に到達した際、前記工具交換装置が前記加工具を前記交換用加工具に交換するとともに、前記加工ヘッドから取り外された前記加工具を前記工具マガジンに戻して予備交換用加工具とする一方、
前記交換用加工具を用いての加工回数が前記交換加工回数に到達する前に、前記判定部が、前記交換用加工具に異常が発生したと判断したとき、前記工具交換装置が前記交換用加工具を前記予備交換用加工具に交換する工作機械。
請求項１記載の工作機械において、前記判定部が、前記予備交換用加工具に異常が発生したと判断することなく、前記予備交換用加工具を用いての加工回数が前記限界加工回数以下の新たな交換加工回数に到達した際、前記予備交換用加工具での加工を終了する工作機械。
請求項１又は２記載の工作機械において、前記工具マガジンに保持された同一種類の前記加工具及び前記交換用加工具の合計個数が、加工の総回数の約数に設定されている工作機械。
工作機械の加工ヘッドに取り付けられる加工具と、工具マガジンに保持されて前記加工具と同一種類である交換用加工具とを工具交換装置によって交換する加工具の交換方法において、
判定部が、前記加工具に異常が発生したと判断することなく、前記加工具を用いての加工回数が、予め設定されて限界加工回数よりも少回数である交換加工回数に到達した際、前記工具交換装置が前記加工具を前記交換用加工具に交換するとともに、前記加工ヘッドから取り外された前記加工具を前記工具マガジンに戻して予備交換用加工具とする一方、
前記交換用加工具を用いての加工回数が前記交換加工回数に到達する前に、前記判定部が、前記交換用加工具に異常が発生したと判断したとき、前記工具交換装置が前記交換用加工具を前記予備交換用加工具に交換する加工具の交換方法。
請求項４記載の交換方法において、前記判定部が、前記予備交換用加工具に異常が発生したと判断することなく、前記予備交換用加工具を用いての加工回数が前記限界加工回数以下の新たな交換加工回数に到達した際、前記予備交換用加工具での加工を終了する加工具の交換方法。
請求項４又は５記載の交換方法において、前記判定部が、前記交換用加工具に異常が発生したと判断することなく、前記交換用加工具を用いての加工回数が前記交換加工回数に到達した際、前記工具交換装置が前記交換用加工具を新たな交換用加工具に交換するとともに、前記加工ヘッドから取り外された前記交換用加工具を前記工具マガジンに戻して新たな予備交換用加工具とする加工具の交換方法。
請求項６記載の交換方法において、前記判定部が、前記新たな加工具に異常が発生したと判断することなく、前記新たな交換用加工具を用いての加工回数が前記交換加工回数に到達した際、前記新たな交換用加工具での加工を終了し且つ前記工具交換装置が前記新たな交換用加工具を前記工具マガジンに戻して別の新たな予備交換用加工具とする加工具の交換方法。
請求項４〜７のいずれか１項に記載の交換方法において、前記工具マガジンに保持された同一種類の前記加工具及び前記交換用加工具の交換加工回数を、加工の総回数の約数に設定する加工具の交換方法。