JP2675593B2 - 工具交換装置 - Google Patents

工具交換装置

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JP2675593B2
JP2675593B2 JP63238205A JP23820588A JP2675593B2 JP 2675593 B2 JP2675593 B2 JP 2675593B2 JP 63238205 A JP63238205 A JP 63238205A JP 23820588 A JP23820588 A JP 23820588A JP 2675593 B2 JP2675593 B2 JP 2675593B2
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進一 佐藤
明彦 能
成行 菅野
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Toshiba Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/155Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
    • B23Q3/1552Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling parts of devices for automatically inserting or removing tools
    • B23Q3/15526Storage devices; Drive mechanisms therefor
    • B23Q3/15539Plural magazines, e.g. involving tool transfer from one magazine to another

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、工作機械に使用する工具の拡張に好適な工
具交換装置に関する。
(従来の技術) 例えばNC(数値制御)工作機械では工具マガジンが備
えられ、この工具マガジンに収納されている工具を加工
作業プログラムに従って順次取り出しNC工作機械の主軸
に取り付けて加工作業を実行している。ところが、かか
る装置で使用する工具の本数を増加しその拡張を図るに
は次のような方法が取られている。その1つの方法は現
在備えられている工具マガジンを取り外してより大きい
工具マガジンに取替えることである。なお、この場合、
NC工作機械の工具管理用のプログラムは書換られる。
又、他の方法としてサブ工具マガジンを設け、このサブ
工具マガジンに収納されている工具をロボット等によっ
てNC工作機械の主軸に取り付ける方法がある。さらに、
サブ工具マガジンを設け、このサブ工具マガジンに収納
されている工具を変更する方法である。なお、この工具
の変更作業はロボット又は作業員によって行なわれる。
ところが、以上のような各方法で拡張しても次のよう
な各問題が生じる。先ず、大きな工具マガジンに交換す
る方法では、NC工作機械のプログラムも変更しなければ
ならず非常にコトス高になり、かつNC工作機械の仕様に
よっては交換が不可能な場合もある。次にサブ工具マガ
ジンの工具をロボットで交換する方法では、工具の交換
に時間がかかってしまい高速な交換作業ができない。さ
らにサブ工具マガジンの工具を変更する方法では、サブ
工具マガジンの工具を変更するとともにこの変更の旨を
NC工作機械にも伝えてこの変更に対応したプログラムを
作成しなければならずゴスト高となる。又、工具の変更
を作業員によって行う場合はその段取り作業に時間がか
かり、稼働率が低下してしまう。
(発明が解決しようとする課題) 以上のように使用する工具を拡張するために各方法が
取られているが、その拡張にコストが高くかかったり、
又高速に交換ができなかったり、さらにNC加工機械にお
けるプログラムを変更しなければならなくなる。
そこで本発明は、使用する工具の拡張を容易にかつ安
価にできて工作機械の向上ができる工具交換装置を提供
することを目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は、複数の工具が収納されたメイン工具マガジ
ンと、複数の工具が収納されたサブ工具マガジンと、工
作機械の加工作業プログラムに従って次の加工作業に使
用する工具がメイン工具マガジンに収納されている場合
にこの工具を第1のコードにより指示し、又次の加工作
業に使用する工具がサブ工具マガジンに収納されている
場合にこの工具を第2のコードにより指示する機能を有
する工作制御装置と、この工作制御装置からの第1のコ
ードを受けてメイン工具マガジンに収納されている工具
を工作機械の主軸に取り付ける第1の交換手段と、工作
制御装置からの第2のコードを受けてサブ工具マガジン
に収納されている工具を工作機械の主軸に取り付ける第
2の交換手段と、工作機械の主軸に取り付けられている
工具がメイン又はサブ工具マガジンに収納される工具か
を判断して第1の交換手段と第2の交換手段とを動作制
御して主軸に取り付けられている工具を元の収納位置に
戻す交換制御手段とを備えて上記目的を達成しようとす
る工具交換装置である。
(作用) このような手段を備えたことにより、工作制御装置は
加工作業プログラムに従って次の加工作業に使用する工
具がメイン工具マガジンに収納されていれば第1のコー
ドにより指示し、サブ工具マガジンに収納されていれば
第2のコードにより指示する。そこで、交換制御手段は
工作機械の主軸に取り付けられている工具がメイン又は
サブ工具マガジンに収納される工具かを判断して第1及
び第2の交換手段を動作制御して主軸に取り付けられて
いる工具を元の収納位置に戻し、この後に第1の交換制
御手段は第1のコードを受けるとメイン工具マガジンに
収納されている工具を工作機械の主軸に取り付け、第2
の交換制御手段は第2のコードを受けてサブ工具マガジ
ンに収納されている工具を工作機械の主軸に取り付け
る。
(実施例) 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明
する。
第1図は工具交換装置の外観構成図であり、第2図は
機能ブロック図である。同図において1はNC工作機械で
あって、このNC工作機械1には矢印(イ)方向に移動自
在に主軸2が設けられている。又、3はメイン工具マガ
ジンであって、このメイン工具マガジン3は各加工処理
に使用する複数の工具4を収納しかつ図示しない回転軸
を中心に矢印(ロ)方向に回転するものとなっている。
このメイン工具マガジン3と主軸2との間には第1の交
換手段としての第1のオートマチックツールチェンジャ
(以下、ATCと指称する)5が設けられている。この第
1のATC5は主軸2がメイン工具マガジン3側に移動した
状態に矢印(ハ)方向に回転して主軸2に取り付けられ
た工具とメイン工具マガジン3に収納されている工具と
を交換する機能を有するものである。
一方、NC工作機械1のサイドには各加工処理に使用さ
れる複数の工具7を収納しかつ矢印(ニ)方向に回転す
るサブ工具マガジン6が設けられている。このサブ工具
マガジン6と主軸2との間には第2の交換手段としての
第2のATC8が設けられ、この第2のATC8は矢印(ホ)方
向に移動自在となっている。
次に10はNC制御装置であり、11は工具在席指示装置、
12,13はそれぞれシーケンス制御装置である。NC制御装
置10は加工作業プログラムに従って加工に使用する工具
のコードを順次指示する機能を有するもので、このとき
NC制御装置10のNCプログラムでは工具がメイン工具マガ
ジン3に収納されるものであればTコードで工具を指示
し、又工具がサブ工具マガジン6に収納されるものであ
ればMコードで工具を指示する機能を持っている。具体
的にはNC制御装置10の内部にメモリ14が設けられ、この
メモリ14内にメイン工具マガジン3に収納された各工具
4を指示する各Tコードが工具在席指示装置11により記
憶されてTコードテーブル14aが形成されるとともにサ
ブ工具マガジン6に収納された各工具7を示す各Mコー
ドがシーケンス制御装置13により記憶されてMコードテ
ーブル14bが形成されている。
工具在席指示装置11はTコードを受けこのTコードで
指示される工具に対するメイン工具マガジン3における
在席位置つまり収納位置を検索してシーケンス制御装置
12へ送出する機能を有するもので、具体的には制御部16
にTコードと在席位置との関係を記憶する工具在席リス
トメモリ17が継続されている。又、制御部16にはテンキ
ー18及び表示装置19が接続されている。
シーケンス制御装置12はTコードを受けて主軸2をメ
イン工具マガジン3側へ移動させるとともにメイン工具
マガジン3を駆動し、かつ第1のATC5を回転させて主軸
2に取り付けられている工具とメイン工具マガジン3に
収納されている工具4とを取替える制御を行うものであ
る。具体的にはCPU(中央処理装置)20にI/O(インプッ
ト/アウトプット)ポート21,22及びメモリ23が接続さ
れたものとなっている。そして、I/Oポート21からTコ
ードが入力され、又I/Oポート22を通して主軸2,メイン
工具マガジン3,第1のATC5に対してそれぞれ制御信号が
送出されるようになっている。
一方、シーケンス制御装置13はMコードとサブ工具マ
ガジン6に収納されている各工具7の在席位置との関係
をテーブル化して保持しており、Mコードを受けるとサ
ブ工具マガジン3を駆動するとともに第2のATC8を移動
及び回転させて主軸2に取り付けられている工具とサブ
工具マガジン6に収納されている工具7とを取替える制
御を行うものである。さらに、このシーケンス制御装置
13にはシーケンス制御装置12を通して常に主軸2に取り
付けられている工具がメイン又はサブ工具マガジン3,6
のいずれかに収納されているものかを管理し、交換作業
の際に工具がサブ工具マガジン6に収納されているもの
であればシーケンス制御装置12での交換作業をインター
ロックする交換制御手段としての機能を有している。具
体的にはCPU(中央処理装置)24にI/Oポート25,26及び
メモリ27が接続されたものとなっている。そして、I/O
ポート25を通してMコードを入力し、又I/Oポート26を
通してサブ工具マガジン6,第2のATC8に対してそれぞれ
制御信号が送出されるようになっている。
次に上記の如く構成された装置での工具交換作用につ
いて第3図に示す交換流れ図を参照して説明する。ステ
ップs1においてNC制御装置10から次の加工作業に使用す
る工具のTコードが工具在席指示装置11の制御部16に送
出されると、この制御部16は工具在席リストメモリ17か
らこのTコードの工具の在席位置を検索してシーケンス
制御装置12に送出する。このとき、シーケンス制御装置
13のCPU24はステップs2において主軸2に取り付けられ
ている工具がメイン又はサブ工具マガジン3,6に収納さ
れるものかを判断し、メイン工具マガジン3に収納され
るものであればステップs3に移ってその工具が大径の工
具かを判断する。この判断により主軸2に取り付けられ
ている工具が通常の径の工具であればステップs4に移っ
て次に使用される工具がメイン又はサブ工具マガジン3,
6のいずれかに収納されるものかを判断する。ここで、
次に使用される工具はTコードで指示されているので、
CPU24はメイン工具マガジン3に収納される工具である
と判断し次のステップs5において各工具を交換させる。
この交換作業は次の通り行なわれ。すなわち、CPU20は
主軸2に制御信号を送出して、この主軸の位置をメイン
工具マガジン3側へ移動させるとともにメイン工具マガ
ジン3に制御信号を送出して回転駆動させる。この回転
駆動によりメイン工具マガジン3はTコードで指示され
た工具4を第1のATC5による交換位置にセットする。次
にCPU20は第1のATC5に制御信号を送出することによ
り、この第1のATC5は一端側で主軸2に取り付けられた
工具を挟持するとともに他端でTコードで指示された工
具を挟持し、この状態で矢印(ハ)方向に回転して工具
の交換を行う。この後、ステップs6において加工作業が
実行される。ところで、ステップs1でNC制御装置13から
Mコードが送出され、上記ステップs4の判断において次
に使用される工具がサブ工具マガジン6に収納されてい
るものであれば、ステップs7に移って主軸2に取り付け
られている工具の回収が行なわれる。この回収作業は、
主軸2の位置をメイン工具マガジン3側へ移動させると
ともにメイン工具マガジン3を回転駆動させて主軸2に
取り付けられている工具の収納位置を第1のATC5による
交換位置にセットする。この状態に第1のATC5の一端側
で主軸2に取り付けられた工具を挟持し、この状態で矢
印(ハ)方向に回転して工具をメイン工具マガジン3に
戻す。次にステップs8に移ってシーケンス制御装置13の
CPU24はCPU20へインターロック信号を送出するとともサ
ブ工具マガジン6を回転駆動してMコードで指示された
工具が第2のATC8による交換位置にセットするとともに
第2のATC8をサブ工具マガジン6側へ移動させる。そし
て、この第2のATC8の一端側でMコードで指示された工
具を挟持させ、この状態で主軸2側へ移動させる。そし
て、第2のATC2を回転させて工具を主軸に取り付ける。
次にステップs2の判断において主軸2に取り付けられ
ている工具がサブ工具マガジン6に収納されるものであ
れば、ステップs9においてCPU24はCPU20へインターロッ
ク信号を送出するとともに第2のATC8を主軸2側へ移動
させてこの第2のATC8の一端で主軸2に取り付けられて
いる工具を挟持させて主軸2から取り外す。そして、CP
U24は第2のATC8をサブ工具マガジン6側へ移動させて
工具をサブ工具マガジン6へ収納する。この後、次に取
り付ける工具がメイン工具マガジン3に収納されるもの
であればステップs5に移り、又サブ工具マガジン6に収
納されるものであればステップs8に移る。
ところで、ステップs3の判断によって主軸2に取り付
けられている工具が大径であれば、ステップs11におい
てCPU20は主軸2の位置をメイン工具マガジン3側へ移
動させるとともにメイン工具マガジン3を回転駆動させ
て大径工具を収納する位置を第1のATC5の交換位置にセ
ットする。次にCPU20は第1のATC5の一端側で主軸2に
取り付けられた工具を挟持させて矢印(ハ)方向に回転
して工具の交換を行う。この後、ステップs10に移る。
このように上記一実施例においては、次の加工作業に
使用する工具がメイン工具マガジンに収納されていれば
Tコードでサブ工具マガジン6に収納されているもので
あればMコードにより指示し、このとき主軸2に取り付
けられている工具がメイン又はサブ工具マガジンに収納
される工具かを判断して、Tコードを受けるとメイン工
具マガジン3に収納されている工具と主軸2に取り付け
られている工具とを交換し、Mコードを受けるとサブ工
具マガジン6に収納されている工具と主軸2に取り付け
られている工具とを交換するようにしたので、シーケン
ス制御装置13を増設するのみで容易に使用する工具の拡
張ができる。そして、この場合、NC制御装置10にはメイ
ン工具マガジン3の各工具4に対して使用されているT
コードにMコードを追加するだけなので、NCプログラム
の変更が最小限であり、そのうえサブ工具マガジン6の
各工具7を使用しない場合はシーケンス制御装置13の動
作を停止させるだけでよい。又、サブ工具マガジン6は
工具交換作業が行いやすい位置に設置することができ
る。
なお、本発明は上記一実施例に限定されるものでなく
その主旨を逸脱しない範囲で変形してもよい。例えば、
サブ工具マガジン6に収納されている各工具をMコード
で指示したが、このMコードに限らず他のコードで指示
してもよい。又、主軸2に取り付けられている工具の在
席を判断して回収動作せる機能をシーケンス制御装置13
でなくシーケンス制御装置12に設けてもよい。あるい
は、第3図に示す流れ図をNCプログラムを作成する段階
で回収サイクル専用のMコードを追加し、NCプログラム
テープに記述し、NC装置10から指令しても良い。
[発明の効果] 以上詳記したように本発明によれば、使用する工具の
拡張を容易にかつ安価にできて工作機械の向上ができる
工具交換装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第3図は本発明に係わる工具交換装置の一実
施例を説明するための図であって、第1図は外観構成
図、第2図は機能構成図、第3図は交換流れ図である。 1……NC工作機械、2……主軸、3……メイン工具マガ
ジン、4……工具、5……第1のATC、6……サブ工具
マガジン、7……工具、8……第2のATC、10……NC制
御装置、11……工具在席指示装置、12,13……シーケン
ス制御装置、14a……Tコードテーブル、14b……Mコー
ドテーブル、17……工具在席リストメモリ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅野 成行 神奈川県川崎市幸区塚越1丁目7番地 東芝タンガロイ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−53138(JP,A) 特開 昭61−257737(JP,A) 特開 昭57−201145(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の工具が収納されたメイン工具マガジ
    ンと、複数の工具が収納されたサブ工具マガジンと、工
    作機械の加工作業プログラムに従って次の加工作業に使
    用する工具が前記メイン工具マガジンに収納されている
    場合にこの工具を第1のコードにより指示し、又次の加
    工作業に使用する工具が前記サブ工具マガジンに収納さ
    れている場合にこの工具を第2のコードにより指示する
    機能を有する工作制御装置と、この工作制御装置からの
    第1のコードを受けて前記メイン工具マガジンに収納さ
    れている工具を前記工作機械の主軸に取り付ける第1の
    交換手段と、前記工作制御装置からの第2のコードを受
    けて前記サブ工具マガジンに収納されている工具を前記
    工作機械の主軸に取り付ける第2の交換手段と、前記工
    作機械の主軸に取り付けられている工具が前記メイン又
    は前記サブ工具マガジンに収納される工具かを判断して
    前記第1の交換手段と前記第2の交換手段とを動作制御
    して前記主軸に取り付けられている工具を元の収納位置
    に戻す交換制御手段とを具備したことを特徴とする工具
    交換装置。
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KR101787602B1 (ko) * 2015-04-20 2017-10-18 (주)대명이엔지 공구 교환 시간을 획기적으로 감소시킬 수 있는 자동 공구 교환 장치를 포함하는 공작 기계

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