JP3261269B2 - 工具交換装置を有する工作機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工具交換装置を有する
工作機械に係り、特に、ワーク加工動作時に工具交換領
域とワーク加工領域を区画するカバー装置を有した工作
機械に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、工作機械においては、工具が格納
してある工具格納及び工具交換装置を備え、複数本の工
具を使用してワークを加工する場合には、必要に応じて
工具交換装置を用いて、工具を交換しワークを加工する
ようにしている。そして、工具を把持しているグリップ
のテーパ部分や、主軸テーパ部分に切り粉やゴミが付着
していると、工具が主軸にきちんと把持されず、工具落
下等の原因となるため、工具交換領域へは切り粉等が入
り込まないように、加工領域と工具交換領域を区画する
ためのカバー（扉）が設けられている。そのカバーは、
通常、工具交換指令が出され、主軸が工具交換領域へ移
動する時に自動的に開いて、工具を交換し工具交換領域
から出てくると閉まるようになっている。従って、作業
者は、プログラム上ではカバーの開閉を指令する必要は
ないのであるが、カバーの開閉には時間がかかるので、
工具交換指令の直後に、カバーが閉まっていることを確
認する指令を入力するか、カバーが閉まるまでの時間の
ドウエル指令を入力する必要があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように、プログラム上での工具交換指令の後に、カバー
が閉まったことの確認指令や、カバーが閉まるまでの時
間のドウエル指令を入力するとなると、その分だけ機械
が停止しているので時間の無駄となり、その無駄な時間
を短縮するために、工具交換指令の後にカバーが閉まっ
ていることの確認指令やドウエル指令を入力せずに加工
動作運転を行うと、カバーが閉まり切る前に、切削動作
に入ってしまうこともあり、その場合には工具交換領域
に切り粉等が入り込むという問題があった。本発明は、
上述した問題を解決するためになされたものであり、作
業者がプログラムの中で、工具交換指令の後にわざわ
ざ、カバー閉の確認指令やドウエル指令を入れなくて
も、加工動作運転に入り、無駄な時間を短縮し、しか
も、切削動作はカバーが閉じられてからでないと動作し
ないようにして、工具交換領域に切削による切り粉等が
入り込むことがないようにした工作機械を提供すること
を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明は、ワークを加工するための工具が着
脱自在に保持される主軸ヘッドを有したワーク加工手段
と、主軸ヘッドとの間で工具の受け渡しを行う工具交換
手段と、ワーク加工手段の位置するワーク加工領域と、
工具交換手段が位置する工具交換領域とを区画するカバ
ー装置とを備えた工作機械において、カバー装置は、開
閉自在な扉を有し、ワーク加工手段は、加工動作指令の
入力に基づいて加工動作を開始する制御手段を有し、制
御手段は、加工動作指令が切削加工の指令である時は、
扉が閉じられたことを検出した後に動作を開始し、加工
動作指令が切削加工以外の指令である時は、直ちに動作
の実行を許容するものである。

【０００５】

【作用】上記構成を有する請求項１の工作機械によれ
ば、工具交換手段とワーク加工手段の主軸ヘッド間で工
具の受け渡しが終了して、カバー装置の扉が閉じられた
ことを制御手段が検出した後、制御手段は切削動作の実
行を許容する。従って、扉が開いた状態でワークの切削
動作が実行されて、ワークの切り粉等が、工具を把持す
るホルダーのテーパ部分、主軸ヘッドのテーパ部分等に
入り込むことがなくなる。また、加工動作指令が切削動
作以外の指令である時は、制御手段は、検出した扉の開
閉状態に関係なく、直ちに切削動作以外の加工動作を実
行する。従って、工作機械の待機時間が短くなる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。図１は本実施例による工作機械の概
略構成を示す斜視図である。この工作機械１は、回転テ
ーブル２上に載置されたワーク（図示なし）に対して水
平（横）方向から主軸ヘッド３に取り付けられた工具４
でもって数値制御加工するタイプのものである。ベース
１ａ上に、横置きのワークを基準としてＸ軸（左右）方
向に移動可能にキャリッジ５が設けられ、このキャリッ
ジ５上にＺ軸（前後）方向に移動可能にコラム６が設け
られ、このコラム６に対してＹ軸（上下）方向に移動可
能に主軸ヘッド３が設けられている。主軸ヘッド３に
は、ワークに対して加工を行う工具４が取り付けられ
る。

【０００７】キャリッジ５は、Ｘ軸ガイド７に案内さ
れ、Ｘ軸送りネジナット８を介してＸ軸送りネジ９に結
合されており、このネジ９がＸ軸モータ１０により回転
制御されることにより、移動制御される。コラム６は、
Ｚ軸ガイド１１に案内され、Ｚ軸送りネジナット１２を
介してＺ軸送りネジ１３に結合されており、このネジ１
３がＺ軸モータ１４により回転制御されることにより移
動制御される。主軸ヘッド３は、コラム６側に設けられ
たＹ軸ガイド１５に案内され、Ｙ軸送りネジナット１６
を介してＹ軸送りネジ１７に結合されており、このネジ
１７がＹ軸モータ１８により回転制御されることにより
移動制御される。また、工具４は主軸回転モータ１９に
より回転駆動制御される。回転テーブル２は、回転自在
に設けられ、Ｂ軸モータ２０により回転駆動制御され
る。

【０００８】主軸ヘッド３の上方には、主軸ヘッド３に
取り付けられる工具４を交換するための工具交換装置
（マガジン）３１がコラム６に設けられており（図２参
照）、このマガジン３１は、その工具交換領域と主軸ヘ
ッド３によるワーク加工領域とを区画するようカバー装
置３２により覆われている。このカバー装置３２の下面
には工具交換に際して開閉される扉３３，３４（図２）
が設けられている。また、マガジン３１の前後駆動用の
モータ３５及び旋回駆動用のモータ３６がコラム６に取
り付けられている。

【０００９】図２，図３は、マガジン３１とカバー装置
３２の扉３３，３４と主軸ヘッド３部分の正面断面図で
あり、図２は扉３３，３４が閉じている状態を示し、図
３は扉３３，３４が開いている状態を示す。図４は同部
の側断面図である。工具交換領域とワーク加工領域を区
画するためのカバー装置３２の下面及び背面の、主軸ヘ
ッド３の上方部には、主軸ヘッド３が工具交換領域へ移
動するための開口部３７が設けられており、この開口部
３７には工具交換に際して開閉される扉３３、３４が備
えられている。この扉３３，３４の開閉は、カバー装置
３２内部の左右両側面に備えられるエアシリンダ３８に
よって行われる。このエアシリンダ３８は駆動ロッド３
９を備え、この駆動ロッド３９の先端部が、扉３３，３
４のそれぞれに設けられているホルダー４０に連結され
ており、また、ホルダー４０はカバー装置３２側に設け
られたレール４１に案内されている。また扉３３，３４
の開閉をスムーズに行うためのローラー４２が扉３３，
３４のそれぞれの上部及び下部に備えられ、このローラ
ー４２はカバー装置３２に設けられたガイド４２ａによ
り案内されて移動する。

【００１０】工具４は、主軸ヘッド３に対して工具ホル
ダー４ａに保持された状態にて取り付けられ、この工具
ホルダー４ａには、工具交換時にマガジン３１のグリッ
プ４３が工具ホルダー４ａを把持するための把持用溝４
ｂが形成されている。マガジン３１は、円盤状基体の外
周上に複数個のグリップ４３を有し、主軸ヘッド３と工
具の受け渡しを行うものである。マガジン３１は工具交
換時に前後駆動用のモータ３５によって前後移動の動作
を行い、旋回駆動用のモータ３６によって旋回動作し、
これによって、交換しようとする他の工具を把持したグ
リップ４３が、主軸ヘッド３に対応した位置に割り出さ
れる。

【００１１】次に、上記のように構成された工作機械の
自動工具交換動作を説明する。自動工具交換の動作が開
始されると、主軸ヘッド３が上昇し、主軸ヘッド３に保
持されている工具４は、マガジン３１のグリップ４３に
受け渡される。このとき、グリップ４３は工具ホルダー
４ａに形成された把持用溝４ｂを把持する状態となる。
さらに、前後駆動用のモータ３５を動作させてマガジン
３１を前進させることにより、主軸ヘッド３と工具４が
分離される。次いで、旋回駆動用のモータ３６を動作さ
せて、次に取り付けようとする工具４を主軸ヘッド３に
対応する位置までマガジン３１を旋回移動させる。その
後、前後駆動用のモータ３５を動作させてマガジン３１
を後退させ、工具４を主軸ヘッド３に挿入する。以上に
より工具の交換動作が終了し、その後、主軸ヘッド３は
下降する。

【００１２】図５は工作機械の制御部のブロック構成図
である。中央処理装置（以下、ＣＰＵという）５１は、
ＮＣプログラム等を記憶するＲＡＭ５２、ＲＯＭ５３等
の記憶装置からの工作機械運転に必要なデータに基づい
て工作機械の制御を司る。ＣＰＵ５１は操作入力部５４
から工具交換開始信号を受け取ると、工具交換制御部５
５と移動制御部５６ａに工具交換指令を出力し、この指
令の出力と同時にカバー開閉制御部５７に扉開指令を出
力する。工具交換制御部５５は、工具交換指令を受け取
ると、これに従ってマガジン３１の前後駆動用のモータ
３５及び旋回駆動用のモータ３６に移動指令を出力し、
マガジン３１に対して工具交換のための動作を実行させ
る。移動制御部５６ａは、工具交換指令を受け取ると、
Ｙ軸モータ１８に移動指令を出力し、このモータ１８に
工具交換のために主軸ヘッド３の上下方向への移動を実
行させる。カバー開閉制御部５７は扉開指令を受け取る
と、扉開閉エアシリンダ３８により扉３３，３４を開く
動作を行わせる。扉開閉検出部５８は、ＣＰＵ５１に扉
開閉信号を出力する。

【００１３】操作入力部５４からワーク加工開始信号が
出力された時は、ＣＰＵ５１は移動制御部５６ａ及び切
削制御部５６ｂにワーク加工指令を出力する。既に工具
交換指令が出力されている場合、移動制御部５６ａ及び
切削制御部５６ｂは、マガジン３１及びグリップ４３と
主軸ヘッド３間での工具の交換が終了していることを確
認し、移動制御部５６ａはワーク加工指令に基づいて、
Ｘ軸モータ１０、Ｙ軸モータ１８、Ｚ軸モータ１４、Ｂ
軸モータ２０に位置決め指令を出力して主軸ヘッド３の
位置を移動させる。切削制御部５６ｂは、ワーク加工指
令と、扉開閉検出部５７から出力される扉開閉信号に基
づいて切削指令を各モータ１０，１４，１８，１９，２
０に出力して工具４を駆動し、ワークの切削動作を行
う。

【００１４】次に、上記のように構成された工作機械の
移動制御部５６ａ及び切削制御部５６ｂによる動作につ
いて、図６のフローチャートを参照して説明する。ＣＰ
Ｕ５１からワーク加工指令が出力されて処理が開始され
ると（Ｓ１）、マガジン３１と主軸ヘッド３間での工具
の交換が終了しているか否かの判断が行われる（Ｓ
２）。工具の交換が終了していない場合には（Ｓ２でＮ
Ｏ）、工具の交換が終了するまでワーク加工指令の実行
は行われない。工具の交換が終了している場合には（Ｓ
２でＹＥＳ）、切削指令であるか否かの判断が行われ
（Ｓ３）、切削指令以外の、例えば、位置決め指令等で
ある時は（Ｓ３でＮＯ）、移動制御部５６ａは扉開閉検
出部５８からの扉開閉検出信号に関係なく、位置決め指
令をＸ軸モータ１０、Ｙ軸モータ１８、Ｚ軸モータ１
４、Ｂ軸モータ２０に出力して主軸ヘッド３を移動させ
る（Ｓ５）。切削指令であった時には（Ｓ３でＹＥ
Ｓ）、切削制御部５６ｂは、扉開閉検出部５８からの扉
開閉信号を参照し、この信号が扉開信号である場合は
（Ｓ４でＮＯ）、各モータ１０，１４，１８，１９，２
０への切削指令の出力を禁止し、信号が扉閉信号である
場合は（Ｓ４でＹＥＳ）、各モータ１０，１４，１８，
１９，２０への切削指令を出力し、工具４にワークの切
削を実行させる（Ｓ５）。

【００１５】なお、扉開閉検出部５８は、扉３３，３４
の開閉を検出するスイッチではなく、扉が開閉に要する
時間を設定可能なタイマとして機能するものであっても
よく、この場合には、切削制御部５６ｂはワーク加工指
令と、タイマから出力される所定の時間経過を示すカウ
ンタ値に基づいて切削指令を出力する。

【００１６】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の工作機械に
よれば、加工動作指令が切削加工の指令である時は、カ
バー装置の扉が閉じられて始めて、該切削動作を開始す
るようにしているので、工具交換後に作業者がわざわざ
扉が閉じられたことの確認指令等を入力しなくてもよく
なり、無駄に時間を費やすことがなくなり、全体として
加工時間の短縮が図れ、しかもワークの切り粉等が工具
交換領域に入り込むことがなくなり、工具が落下するよ
うなことがなくなる。また、加工動作指令が切削動作以
外の加工動作である時は、カバー装置の扉の開閉状態に
関係なく直ちに該加工動作を許容するので工作機械の待
機時間が少なくなり、ワーク加工時間の短縮が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による工作機械の斜視図であ
る。

【図２】本実施例における扉が閉じている状態のカバー
装置部分の正面断面図である。

【図３】本実施例における扉が開いている状態のカバー
装置部分の正面断面図である。

【図４】本実施例におけるカバー装置部分の側断面図で
ある。

【図５】本実施例における制御部のブロック構成図であ
る。

【図６】本実施例における移動制御部及び切削制御部に
よる処理の流れを示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 工作機械 ３ 主軸ヘッド ４ 工具 ３１ マガジン ３２ カバー装置 ３３，３４ 扉 ５１ ＣＰＵ ５５ 工具交換制御部 ５６ａ 移動制御部 ５６ｂ 切削制御部 ５７ カバー開閉制御部 ５８ 扉開閉検出部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークを加工するための工具が着脱自在
   に保持される主軸ヘッドを有したワーク加工手段と、前
   記主軸ヘッドとの間で工具の受け渡しを行う工具交換手
   段と、前記ワーク加工手段の位置するワーク加工領域
   と、前記工具交換手段が位置する工具交換領域とを区画
   するカバー装置とを備えた工作機械において、 前記カバー装置は、開閉自在な扉を有し、 前記ワーク加工手段は、加工動作指令の入力に基づいて
   加工動作を開始する制御手段を有し、 前記制御手段は、加工動作指令が切削加工の指令である
   時は、前記扉が閉じられたことを検出した後に動作を開
   始し、加工動作指令が切削加工以外の指令である時は、
   直ちに動作の実行を許容するものであることを特徴とす
   る工具交換装置を有する工作機械。