JP3423201B2 - 数値制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シーケンス用プロ
グラムに従って工具割出動作や工具交換動作を行なうよ
うにした数値制御装置に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】従来より、数値制御装
置であるＮＣ工作機械においては、ＮＣプログラミング
を行なうようにしている。このＮＣプログラムは、工具
マガジン内の工具を工具交換位置へ至らせるための工具
割出用プログラムや、工具マガジン内の工具と加工軸の
工具との交換を行なわせるための工具交換用プログラム
といったシーケンス用プログラムが適宜組み合わされて
構成されるものであり、そのプログラムに従ってＸ−Ｙ
テーブルや、加工軸たる主軸等を動作させてワークに加
工を施すようにしている。

【０００３】図１８には、従来におけるＮＣプログラム
の一例を示している。この場合、ワークに対して、セン
タ穴加工、ドリル加工、タップ加工を行なうものであ
り、主軸には工具Ｋ１（センタドリル）が装着されてい
るものとする。また、このＮＣプログラムが実行されて
いるときの各動作のタイムチャートを図１５の（ａ）に
示しており、同図から分かるように動作内容によっては
並行して実行されるようになっている。この図１８に
は、作業者により制御部へ入力されたコード群（ＮＣプ
ログラム）が表されており、「Ｔ０２」は、次に使用す
る工具Ｋ２（ドリル）を割り出すための指令コードであ
り、制御部では、この「Ｔ××」なるコードに対応する
シーケンス用プログラムを有しており、このプログラム
の実行により、この場合「Ｔ０２」であるので、工具Ｋ
２が格納されているポットを割り出し、その工具Ｋ２を
工具マガジンの工具交換部まで移動させることを行な
う。

【０００４】次のコード「Ｇ０Ｚ−１００．０」は、主
軸を加工位置（−１００．０）へ位置決めさせる指令コ
ードであり、制御部では、「Ｇ０Ｚ××」に対応するシ
ーケンス用プログラムを有しており、この指令コードに
よりこのプログラムを実行するものである。この場合
「Ｇ０Ｚ−１００．０」であるので、主軸を加工位置
（−１００．０）まで移動させることを行なう。

【０００５】次のコード「Ｇ１Ｚ−１１０．０Ｆ１００
０」は、センタ穴加工させるための指令コードであり、
制御部では、このコードに対応するプログラムを有して
いる。制御部では、この指令コードに応じて上記プログ
ラムを実行して、主軸を回転させながら降下させること
を行なう。

【０００６】次のコード「Ｇ０Ｚ０．０」は、主軸を工
具交換位置（０．０）へ移動させて位置決めさせる指令
コードであり、制御部では、この指令コードに対応する
プログラムを実行するものである。この場合「Ｇ０Ｚ
０．０」であるので、主軸を工具交換位置（０．０）ま
で移動させることを行なう。

【０００７】次のコード「Ｍ０６」は、工具交換指令コ
ードであり、制御部では、この「Ｍ０６」に対応する工
具交換用プログラムを有しており、このプログラムを図
１９に示している。また図２０には、ＮＣ工作機械の工
具交換に関連する部分の構成を概略的に示している。こ
の図２０において主軸１には工具Ｋ１が取付けられてい
る。また、この状態では、工具マガジン２において、工
具Ｋ２が格納されたポット３ａが工具交換位置２ａに割
り出されており、工具交換アーム４は上昇位置（工具交
換位置）にある。図１９のステップＳ１においては、ポ
ット下降出力信号をオンしてアクチュエータを動作させ
てポット３ａを図２０の二点鎖線のように下降させ、こ
の後、ポット下降センサからの入力信号がオンになれば
（ステップＳ２）、ポット下降出力信号をオフして（ス
テップＳ３）アクチュエータの動作を停止させる。そし
て、工具交換アーム旋回出力信号をオンして（ステップ
Ｓ４）、工具交換モータを駆動する。

【０００８】これにより、工具交換アーム４の各フィン
ガ４ａ、４ｂが閉じて工具Ｋ１、Ｋ２を掴み、且つ工具
交換アーム４が下げられて（図２０（ｂ）参照）、この
後、１８０度旋回され（同図（ｃ）参照）、そして、工
具交換アーム４が上げられ（同図（ｄ）参照）、各フィ
ンガ４ａ、４ｂが開いて工具Ｋ１、Ｋ２を離す。これに
て、工具交換が完了する。この完了は、工具交換アーム
原点センサの入力信号がオンにより検出される。

【０００９】そして、工具交換アーム原点センサの入力
信号がオンになれば（ステップＳ５）、工具交換アーム
旋回出力信号をオフして（ステップＳ６）、工具交換モ
ータの駆動を停止する。

【００１０】この後、ポット上昇出力信号をオンして
（ステップＳ７）、アクチュエータを動作させてポット
を上昇させ、ポット上昇センサからの入力信号がオンに
なれば（ステップＳ８）、ポット上昇出力信号をオフし
て（ステップＳ９）アクチュエータの動作を停止させ
る。

【００１１】図１８のコード「Ｔ０３」は、次に工具Ｋ
３（タップ）を割り出すためのコードであり、前述のコ
ード「Ｔ０２」の場合と同様のプログラムにて同様の制
御が実行されるようになっている。以下、「Ｇ０Ｚ−１
００．０」（主軸加工位置へ位置決め）、「Ｇ１Ｚ−１
５０．０」（ドリル加工）、「Ｇ０Ｚ０．０」（主軸工
具交換位置へ位置決め）、「Ｍ０６」（工具交換（主軸
にタップを装着））、「Ｔ０１」（工具Ｋ１（センタド
リル）を割り出す）、「Ｇ０Ｚ−１００．０」（主軸加
工位置へ位置決め）、「Ｇ７７Ｚ−１５０．０Ｉ１．０
Ｓ６０００」（タップ加工）、「Ｇ０Ｚ０．０」（主
軸工具交換位置へ位置決め）、「Ｍ０６」（工具交換
（主軸にセンタドリルを装着））、「Ｍ３０」（プログ
ラム終了）の各コードに対応するプログラムが実行され
る。

【００１２】ところで、上述した従来においては、各コ
ードに対応するシーケンス用プログラムが一義的であ
り、つまり、各コードが指定されると、これに対応する
シーケンス用プログラムが、必ず、最初のステップから
最後のステップまで実行されるになっており、シーケン
ス用プログラムの内の任意の一つの動作を行なわせる単
位プログラム（例えば、ステップＳ１からステップＳ３
まで、あるいはステップＳ４からステップＳ６まで、ま
たは、ステップＳ７からステップＳ９まで）を必要に応
じて実行させることができず、制御の自由度が低く、き
め細かな制御ができず、また、制御時間が不必要に長く
なり、結果的にワーク加工時間も長くなることがある。

【００１３】特に、工具交換は、上述したように、ステ
ップＳ１からステップＳ３までのポット下降動作と、ス
テップＳ４からステップＳ６までのアーム旋回動作と、
ステップＳ７からステップＳ９までのポット上昇動作と
を行なうが、制御時間の短縮の観点からすると、アーム
旋回動作が実行されるまでに、ワーク加工と並行してポ
ット下降動作を予め実行しておくようにすれば、工具交
換の時間短縮が図れると考えられる。しかし、ポット下
降動作を予め実行しておくと、このポットに大径工具が
装着されていると、ワーク加工中に主軸と共に工具交換
アームが一体的に上下するため、各フィンガ４ａ、４ｂ
が開いた状態にあるとはいうもののフィンガが静止状態
のポットの大径工具と干渉する虞がある。これを考慮し
て、ポット下降動作はワーク加工が終了してから実行さ
れることになる。しかしながら、ポットの工具が標準工
具である場合には上述の虞はないことから、標準工具の
場合にポット下降動作を前もって実行しておけば時間短
縮に寄与できるが、上述したように工具交換指令コード
「Ｍ０６」に対応するシーケンス用プログラムが一義的
であり、それができないというのが実情である。

【００１４】本発明は、上述の事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、制御の自由度を高くできて、き
め細かな制御ができる数値制御装置を提供するにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、工具
マガジン内の工具を工具交換位置へ至らせるための工具
割出用プログラムや、工具マガジン内の工具と加工軸の
工具との交換を行なわせるための工具交換用プログラム
を記憶すると共に、この記憶されたプログラムに従って
工具割出動作や工具交換動作を制御する制御装置を備え
た数値制御装置において、 前記制御装置は、前記工具交
換用プログラムに、それぞれ異なる指令コードに基づい
て実行されるところの、ポット下降動作を行なわせるポ
ット下降動作プログラム、工具交換アームを旋回させる
アーム旋回動作プログラム、ポット上昇動作を行なわせ
るポット上昇動作プログラムを含み、且つ、前記各指令
コードに応じて当該指令コードに対応するプログラムを
個別に実行可能としたところに特徴を有する。 この構成
においては、ポット下降動作プログラムと、アーム旋回
動作プログラムと、ポット上昇動作プログラムとが個別
に実行可能であり、特に、交換する工具が標準工具であ
るときに、ワーク加工中に並行してポット下降動作プロ
グラムを予め実行させておくことが可能で、このように
すれば、工具交換に際して直ちにアーム旋回動作プログ
ラム及びポット上昇動作プログラムの実行に移行できる
ようになる。これにて工具交換についての制御時間短縮
を容易に図ることができ、もってワーク加工時間の短縮
に寄与できる。請求項２の発明は、工具割出用プログラ
ムには、ポット下降動作を実行させるためのポット下降
動作実行指令コードが付加され、このポット下降動作実
行指令コードはキャンセル指令コードによりキャンセル
されるようになっているところに特徴を有する。この構
成においては、工具割出用プログラムに、ポット下降動
作を実行させるためのポット下降動作実行指令コードを
付加することで、工具割出用プログラムが実行されると
きに、ポット下降動作プログラムによるポット下降動作
を実行させることが可能となり、工具マガジン内の工具
を工具交換位置へ至らせるときに合わせてポット下降動
作も行なうことができ、次の工具交換の際の制御時間短
縮が可能となる。なお、ポット下降動作の実行は、ポッ
トの工具（次に交換する工具）が標準工具のときに好適
する。また、ポット下降動作実行指令コードはキャンセ
ル指令コードによりキャンセルされるから、工具マガジ
ン内の工具を工具交換位置へ至らせるだけの制御（ポッ
ト下降動作実行無し）も可能となる。このようなキャン
セルは、例えば次に交換する工具が大径工具のときに好
適する。

【００１６】請求項３の発明は、アーム旋回動作プログ
ラムには、工具交換アームの旋回速度を複数段階で設定
するためのアーム速度指令コードが付加されるようにな
っているところに特徴を有する。この構成においては、
アーム旋回動作プログラムに、工具交換アームの旋回速
度を複数段階で設定するためのアーム速度指令コードを
付加することにより、アーム旋回動作プログラムで実行
するアーム旋回動作が「低速度」や「標準速度」で行な
われるようになる。特に工具に応じてその旋回速度を選
択すると、安定した工具交換が可能であると共に、必要
に応じて制御時間の短縮に寄与できるようになる。すな
わち、交換する工具が大径工具の場合には、旋回速度を
低速度とすることにより安定した工具交換が可能とな
り、また、交換する工具が大径工具の場合には、旋回速
度を標準速度とすることにより、工具交換時間の短縮が
図られる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施例につ
き図１ないし図１５を参照しながら説明する。まず、図
２において、スプラッシュカバー１１の前面には操作パ
ネル１２が配設されており、操作パネル１２の内部に
は、図６に示す制御装置１３が配設されている。この制
御装置１３は、マイクロコンピュータからなるものであ
り、ＣＰＵ１３ａ，ＲＯＭ１４ａ，ＲＡＭ１４ｂ，入力
インターフェース１５ａ，出力インターフェース１５ｂ
等から構成されている。

【００１８】尚、操作パネル１２の前面には，自動運転
キーや、手動運転キー、コード入力キー、さらには始動
キー等の各種キーを備えたキーボード１６（図６参照）
が装着されており、ＮＣプログラムは、キーボード１６
の操作に基づいて制御装置１３に入力されている。

【００１９】スプラッシュカバー１１の内部には、図３
に示すように、数値制御装置に相当するマシニングセン
タ１７が収納されている。以下、マシニングセンタ１７
について説明する。ベース１８にはコラム１９が固定さ
れている。このコラム１９の上面には、サーボモータか
らなるＺモータ２０が装着されており、Ｚモータ２０の
回転軸には送りねじ２１が連結されている。

【００２０】コラム１９の前面にはガイドレール１９
ａ，１９ａが固定されており、両ガイドレール１９ａに
は加工ヘッド２２がスライド可能に装着されている。こ
の加工ヘッド２２は送りねじ２１に螺合されたものであ
り、Ｚモータ２０の作動に伴い送りねじ２１が回転する
と、加工ヘッド２２が両ガイドレール１９ａに沿って上
下方向（矢印Ｚ方向）へ移動する。

【００２１】加工ヘッド２２には、加工軸に相当する主
軸２３が回転可能に装着されている。この主軸２３の下
端部には、下方へ開口する凹状の工具押込部（図示せ
ず）が設けられており、工具押込部内には、工具２４が
着脱可能に押込まれている。そして、加工ヘッド２２に
は主軸モータ２５が装着されており、主軸モータ２５が
作動すると、主軸モータ２５の回転力が主軸２３に伝達
され、主軸２３と一体的に工具２４が回転する。

【００２２】加工ヘッド２２の下方にはワークテーブル
２６が配設されている。このワークテーブル２６は、サ
ーボモータからなるＸモータ２７およびＹモータ２８
（いずれも図６参照）に連結されたものであり、制御装
置３は、自動運転モードが選択されている場合、ＮＣプ
ログラムに基づいてＸモータ２７，Ｙモータ２８，Ｚモ
ータ２０，主軸モータ２５を駆動制御する。これによ
り、ワークテーブル２６を矢印Ｘ方向（左右方向），矢
印Ｙ方向（前後方向）へ搬送し、主軸２３を矢印Ｚ方向
へ移動させながら、ワークテーブル２６上のワーク（図
示せず）に加工を施す。

【００２３】マシニングセンタ１７は、工具交換手段た
る工具交換装置２９を備えている。この工具交換装置２
９は、主軸２３の工具２４を別の工具２４と自動交換す
るものであり、次のように構成されている。

【００２４】加工ヘッド２２には工具マガジン３０が固
定されている。この工具マガジン３０は、図４に示すよ
うに、内筒３０ａと外筒３０ｂとの間に円環状の工具通
路３０ｃを形成してなるものであり、工具通路３０ｃ内
には複数の工具ポット３１が収納されている。これら各
工具ポット３１には、凹状の工具押込部（図示せず）が
設けられており、各工具押込部内には別の工具２４が着
脱可能に格納されている。

【００２５】工具マガジン３０には、下方へ開口する工
具交換部３０ｄが設けられている。そして、複数の工具
ポット３１は、マガジンモータ３２（図６参照）に連結
されており、マガジンモータ３２が作動することによ
り、複数の工具ポット３１が工具通路３０ｃに沿って回
転し、工具交換位置である工具交換部３０ｄに選択的に
対応する。

【００２６】図６のポット識別板３３は、複数の工具ポ
ット３１と一体的に回転するものであり、ポット識別板
３３には、工具ポット３１毎に窓部（図示せず）が形成
されている。これら各窓部は、複数のスリットからなる
ものであり、複数の窓部は、スリットの個数，スリット
の周方向に沿う幅寸法等が相違していて、各工具ポット
３１を個別に識別し得るようになっている。

【００２７】尚、図６のＺ軸原点センサ３４は、主軸２
３の原点（工具交換位置）を検出するものであり、制御
装置１３は、Ｚ軸原点センサ３４からのパルス信号に基
づいて主軸２３を原点に位置決め制御する。

【００２８】図６のポット識別センサ３５は投光素子３
５ａおよび受光素子３５ｂから構成され、これらは、ポ
ット識別板３３を挟んで対向配置されたものであり、ポ
ット識別板３３には、投光素子３５ａから光が投射され
る。また、受光素子３５ｂは、ポット識別板３３の窓部
を通過した光を受光してオンするものであり、制御装置
１３は、受光素子３５ｂのオン・オフに基づいて工具マ
ガジン３０の工具交換部３０ｄにいずれの工具ポット３
１が搬送されたかを検出する。そして、搬送されたこと
を検出すると、マガジンモータ３２を停止させ、所定の
工具２４を工具交換部３０ｄに対応させる。なお、制御
装置１３のＲＡＭ１４ｂには、各工具ポット３１のポッ
ト番号と、これに配置されている工具２４の工具番号と
を対応させた工具番号・ポット番号データテーブルを記
憶しており、制御装置１３は、所定の工具２４が指定さ
れると、所定の工具２４の工具番号に対応するポット番
号の工具ポット３１を検索し、検索した工具ポット３１
を上述の工具交換部３０ｄに至らせるようになってい
る。また、制御装置１３は、工具ポット３１の工具２４
が交換されたときには、その工具２４の工具番号につい
て、ＲＡＭ１４ｂのデータテーブルを書き替える（更新
記憶する）ようにして工具の所在が判別できるようにし
ている。さらに制御装置１３は、工具番号・ポット番号
データテーブルに、主軸２３に装着されている工具２４
の工具番号も記憶しており、工具交換ごとにその工具番
号も更新記憶するようになっている。

【００２９】工具マガジン３０にはポット下降機構（図
示せず）が配設されている。このポット下降機構は、エ
アシリンダ３６（図６参照）を駆動源とするものであ
り、制御装置１３は、工具呼出指令で設定された工具２
４を工具交換部３０ｄに対応させると、エアシリンダ３
６を駆動してポット下降機構を作動させる。すると、図
４に二点鎖線で示すように、所定の工具ポット３１が下
方へ略９０°回動し、所定の工具２４が工具交換部３０
ｄを通して下方へ突出する。

【００３０】図６のポット下降センサ３７ａは、工具マ
ガジン３０の工具２４が下降した（工具交換部３０ｄか
ら突出した）ときにオンされるリミットスイッチからな
るものであり、制御装置１３は、ポット下降センサ３７
ａのオンに基づいて工具ポット３１が割出し状態にある
ことを検出する。またポット上昇センサ３７ｂは、工具
ポット３１が、ポット下降状態から上方へ回動されて上
昇位置（元の待機位置）に復帰したときにオンされるリ
ミットスイッチからなるものであり、制御装置１３は、
このポット上昇センサ３７ｂのオンに基いて工具ポット
３１が待機状態にあることを検出する。

【００３１】加工ヘッド２２には、図５の（ａ）に示す
ように、円筒状のアーム旋回軸３８が回転可能および上
下動可能に装着されている。このアーム旋回軸３８の下
端部には工具交換アーム３９が固定されており、工具交
換アーム３９の両端部には、図５の（ｂ）に示すよう
に、フィンガ４０，４０が回動可能に装着されている。
これら各組のフィンガ４０，４０間には圧縮コイルスプ
リング４１が介在されており、各スプリング４１は、フ
ィンガ４０，４０を閉塞方向（矢印Ａ方向）へ付勢して
いる。尚、符号４０ａは、フィンガ４０の回動軸を示し
ている。

【００３２】アーム旋回軸３８の内部には、図５の
（ａ）に示すように、中軸４２が収納されている。この
中軸４２は、加工ヘッド２２に回転可能および上下動不
能に装着されたものであり、中軸４２の下端部には、幅
狭な係合部４２ａが形成されている。また、工具交換ア
ーム３９には、円筒状のカム軸４３が回転可能に装着さ
れており、アーム旋回軸３８と一体的に工具交換アーム
３９およびカム軸４３が上方の原点に移動すると、カム
軸４３が中軸４２の係合部４２ａに係合する。

【００３３】カム軸４３の外周部には、図５の（ｂ）に
示すように、カム部４３ａ，４３ａが形成されており、
各組の一方のフィンガ４０がカム部４３ａ相互間の隙間
に落込んだ状態では、各組の一方のフィンガ４０がスプ
リング４１のばね力で矢印Ａ方向へ回動し、各組のフィ
ンガ４０，４０が閉成されている。また、各組の一方の
フィンガ４０がカム部４３ａに乗上げると、各組の一方
のフィンガ４０がスプリング４１のばね力に抗して反矢
印Ａ方向へ押圧され、各組のフィンガ４０，４０が開放
される。

【００３４】アーム旋回軸３８は、運動伝達装置（図示
せず）を介して工具交換モータ４４（図６参照）に連結
されている。この運動伝達装置は、工具交換モータ４４
の回転力をアーム旋回軸３８に伝達するカム機構，工具
交換モータ４４の回転力を中軸４２に伝達するカム機
構，工具交換モータ４４の回転力を上下方向への直線運
動力に変換してアーム旋回軸３８に伝達するクランク機
構を有するものであり、工具交換動作の初期状態では、
図５の（ａ）に示すように、工具交換アーム３９が上方
の原点に移動し、カム軸４３が中軸４２の係合部４２ａ
に係合している。これと共に、各組の一方のフィンガ４
０がカム軸４３のカム部４３ａに乗上げ、各組のフィン
ガ４０，４０が閉成されている。

【００３５】図６のアームセンサ４５は、工具交換アー
ム３９が原点に上昇した場合にオンされる近接センサ
（例えばホール素子）からなるものであり、制御装置１
３は、アームセンサ４５のオンに基づいて工具交換アー
ム３９が原点に位置していることを検出し、アームセン
サ４５のオフに基づいて工具交換アーム３９が原点から
下降していることを検出する。尚、工具交換アーム３９
の上下動とフィンガ４０，４０の開閉とは機械的に連動
しており、制御装置１３は、アームセンサ４５のオンか
らフィンガ４０，４０の開放をも検出する。

【００３６】制御装置１３は、工具交換動作を開始する
と、Ｚ軸原点センサ３４からの出力信号に基づいてＺモ
ータ２０を駆動制御する。そして、加工ヘッド２２と一
体的に主軸２３を原点から下降させ、主軸２３の工具２
４を一組のフィンガ４０，４０間に挿入する。

【００３７】制御装置１３は、主軸２３の工具２４を一
組のフィンガ４０，４０間に挿入すると、工具交換モー
タ４４を作動させる。すると、工具交換モータ４４の回
転力がカム機構から中軸４２に伝達され、中軸４２が回
転するので（図７の位相角１２°〜５０°）、中軸４２
の回転力が係合部４２ａを通してカム軸４３に伝達さ
れ、カム軸４３が図５（ｂ）の矢印Ｂ方向へ回転する。

【００３８】カム軸４３が回転すると、各カム部４３ａ
が一方のフィンガ４０を通過し、各組の一方のフィンガ
４０がカム部４３ａ相互間の隙間に落込む。すると、各
組の一方のフィンガ４０がスプリング４１のばね力で矢
印Ａ方向へ回動し、各組のフィンガ４０，４０が閉塞さ
れるので、一組のフィンガ４０，４０が主軸２３の工具
２４を挟み、別の一組のフィンガ４０，４０が工具交換
部３０ｄから下方へ突出する別の工具２４を挟む。

【００３９】工具交換モータ４４の位相角が６５°に達
すると、工具交換モータ４４の回転力がクランク機構を
通してアーム旋回軸３８に伝達され、アーム旋回軸３８
が原点から下降する（図７の位相角６５°〜１２５
°）。すると、アーム旋回軸３８と一体的に工具交換ア
ーム３９が下降し、中軸４２の係合部４２ａがカム軸４
３から離間する。これと共に、一組のフィンガ４０，４
０が主軸２３の工具２４を挟んだまま下降し、別の一組
のフィンガ４０，４０が工具交換部３０ｄの工具２４を
挟んだまま下降するので、主軸２３の工具押込部および
工具ポット３１の工具押込部から工具２４が抜取られ
る。

【００４０】工具交換モータ４４の位相角が１００°に
達すると、工具交換モータ４４の回転力がカム機構を通
してアーム旋回軸３８に伝達され、アーム旋回軸３８と
一体的に工具交換アーム３９が１８０°回転する（図７
の位相角１００°〜２８０°）。すると、主軸２３の工
具２４を挟んだ一組のフィンガ４０，４０が工具交換部
３０ｄの真下に移動し、工具交換部３０ｄの工具２４を
挟んだ別の一組のフィンガ４０，４０が主軸２３の真下
に移動する。

【００４１】工具交換モータ４４の位相角が２３５°に
達すると、工具交換モータ４４の回転力がクランク機構
からアーム旋回軸３８に伝達され、アーム旋回軸３８と
一体的に工具交換アーム３９が上昇するので（図７の位
相角２３５°〜２９５°）、工具交換アーム３９のカム
軸４３が中軸４２の係合部４２ａに係合する。これと共
に、一組のフィンガ４０，４０が工具交換部３０ｄの工
具２４を挟んだまま主軸２３の工具押込部に向かって上
昇し、別の一組のフィンガ４０，４０が主軸２３の工具
２４を挟んだまま工具ポット３１の工具押込部に向かっ
て上昇するので、工具交換部３０ｄの工具２４が主軸２
３に押込まれ、主軸２３の工具２４が工具ポット３１に
押込まれる。

【００４２】工具交換モータ４４の位相角が３１０°に
達すると、工具交換モータ４４の回転力がカム機構から
中軸４２に伝達され、中軸４２が回転する（図７の３１
０°〜３４８°）。すると、中軸４２の回動力が係合部
４２ａを通してカム軸４３に伝達され、カム軸４３が回
転するので、カム軸４３の各カム部４３ａが一方のフィ
ンガ４０に乗上げる。これにより、各組の一方のフィン
ガ４０が反矢印Ａ方向へ回動するので、各組のフィンガ
４０，４０が開放状態に復帰する。尚、図６の符号４６
はＣＲＴディスプレーを示している。また、この実施例
においては図示はしないが他の各種センサや制御機構が
備えられているが、本発明と直接関係しない部分につい
ては図示及び説明を省略した。

【００４３】さて、制御装置１３は、そのＲＯＭ１４ａ
に、例えば工具交換用プログラムや、工具割出用プログ
ラム等の種々のシーケンス用プログラムを予め記憶され
ており、各シーケンス用プログラムは、キーボード１６
から入力された指令コードに従って読みだされて実行さ
れるようになっている。

【００４４】例えば、図１に示すシーケンス用プログラ
ムは、工具交換用プログラムを示している。この工具交
換用プログラムは、単位動作を行なわせる単位プログラ
ムである、「ポット下降動作」プログラム（これは指令
コード「Ｍ１０１」に基いて実行される）と、「アーム
旋回動作」プログラム（これは指令コード「Ｍ１０２」
に基いて実行される）と、「ポット上昇動作」プログラ
ム（これは指令コード「Ｍ１０３」に基いて実行され
る）とに分割されている。そして、これらの単位プログ
ラムは、各指令コードに基いて個別に実行可能である。
各単位プログラムについて述べる。

【００４５】「ポット下降動作」プログラムは、自動運
転においてはＮＣプログラム中に「Ｍ１０１」なる指令
コードが存在すると、また、マニュアルデータインプッ
ト運転（以下ＭＤＩ運転という）においては「Ｍ１０
１」なる指令コードが入力されると、それぞれ実行され
るものであり、図８に示すように、前記制御装置１３
は、まず、ポット下降出力信号をオンしてエアシリンダ
３６を一方向へ動作させ（ステップＰ１）、次いで、ポ
ット下降センサ３７ａからの入力信号がオンであるか否
かを判断し（ステップＰ２）、そして、オンとなったこ
とを判断すると、ポット下降出力信号をオフしてエアシ
リンダ３６の動作を停止させる（ステップＰ３）。

【００４６】「アーム旋回動作」プログラムは、自動運
転においてはＮＣプログラム中に「Ｍ１０２」なる指令
コードが存在すると、またＭＤＩ運転においては「Ｍ１
０２」なる指令コードが入力されると、それぞれ実行さ
れるものであり、図９に示すように、制御装置１３は、
アーム旋回出力信号をオンして工具交換モータ４４を駆
動し（ステップＱ１）、次いで、アームセンサ４５から
のアーム原点入力信号がオンになったか否かを判断し
（ステップＱ２）、そして、これがオンとなれば、アー
ム旋回出力信号をオフして工具交換モータ４４を駆動を
停止する（ステップＱ３）。

【００４７】「ポット上昇動作」プログラムは、自動運
転においてはＮＣプログラム中に「Ｍ１０３」なる指令
コードが存在すると、またＭＤＩ運転においては「Ｍ１
０３」なる指令コードが入力されると、それぞれ実行さ
れるものであり、図１０に示すように、制御装置１３
は、まず、ポット上昇出力信号をオンしてエアシリンダ
３６を上述とは逆方向へ動作させ（ステップＲ１）、次
いで、ポット上昇センサ３７ａからの入力信号がオンで
あるか否かを判断し（ステップＲ２）、そして、オンと
なったことを判断すると、ポット上昇出力信号をオフし
てエアシリンダ３６の動作を停止させる（ステップＲ
３）。

【００４８】工具割出用プログラムは、自動運転におい
てはＮＣプログラム中に「Ｔ××」なる指令コードが存
在すると、またＭＤＩ運転においては「Ｔ××」なる指
令コードが入力されると、それぞれ実行されるものであ
り、図１１に示すように、工具番号・ポット番号データ
テーブルから、指定された工具２４の固有工具番号「×
×」に対応するポット番号の工具ポット３１を検索し
（ステップＴ１）、マガジンモータ出力信号をオンして
工具ポット３１を順次移動させ（ステップＴ２）、ポッ
ト識別センサ３５からの入力センサに基いて該当工具ポ
ット３１が工具交換部３０ｄに至ったことが判別される
と（ステップＴ３）、マガジンモータ出力信号をオフし
て工具ポット３１の移動を停止して工具交換部３０ａに
至らせてここに留める（ステップＴ４）。

【００４９】また、制御装置１３は、アーム旋回速度を
設定するための指令コードが記憶されており、この場
合、「Ｍ２０３」、「Ｍ２０４」といったアーム速度指
令コードが記憶されている。また、制御装置１３は工具
交換モータ４４の回転速度として、「通常速度」制御モ
ードと「低速度」制御モードとを記憶しており、制御装
置１３は、自動運転においてはＮＣプログラム中に「Ｍ
２０３」なる指令コードが存在すると、またＭＤＩ運転
においては「Ｍ２０３」なる指令コードが入力される
と、、図１２に示すように、アーム旋回速度「通常速
度」モードを選択するプログラムを実行し、また、同様
に「Ｍ２０４」なる指令モードの場合には、図１３に示
すようにアーム旋回速度「低速度」モードを選択するプ
ログラムを実行する。

【００５０】さて、図１４には、ＮＣプログラムの一例
を示している。この場合、ワークに対して、センタ穴加
工、ドリル加工、タップ加工を行なうものであり、主軸
２３には工具２４のうち工具Ｋ１（センタドリル）が装
着されているものとする。この図１４のＮＣプログラム
と、図１８の従来のＮＣプログラムとを比較して、本実
施例のＮＣプログラムの特徴的な部分について述べる。
すなわち、第２行目にある「Ｍ１０１」なる指令コード
は、前述した図８から分かるように「ポット下降動作」
プログラム実行のための指令コードであり、この「ポッ
ト下降動作」は主軸側の動作と並行して実行可能であ
る。すなわち、この「ポット下降動作」は、図１５
（ｂ）に示すように、センタ穴が加工されているときに
並行して実行される。従って、次の工具交換時にはこの
「ポット下降動作」を省略でき（「Ｍ１０２」、「Ｍ１
０３」のみで良い）、もってその分時間短縮が図られ
る。ちなみに、従来では、「Ｍ１０１」、「Ｍ１０
２」、「Ｍ１０３」に相当する「Ｍ０６」が一義的に実
行されていた。

【００５１】また、第８行目の「Ｍ２０３」なる指令モ
ードでは、図１２のプログラムが実行されるもので、従
って、次の「Ｍ１０２」の指令モードに基くアーム旋回
動作（図９）において工具交換モータ４４が「通常速
度」で回転駆動され、旋回速度が短縮され、その実行時
間を短くできる。この場合、センタドリル（工具Ｋ１）
及びドリル（工具Ｋ２）は標準工具であるから「通常速
度」でアーム旋回しても差し支えがない。

【００５２】また、第１８行目の「工具交換」において
は、主軸２３に大径工具であるタップ（工具Ｋ３）を装
着するものであるから、これに先立つ第１７行目で「Ｍ
２０４」なる指令コード（アーム旋回速度として「低速
度」を設定）がプログラミングされている。

【００５３】また第２１行目においても、「Ｍ１０１」
なる指令コード（「ポット下降動作」）は、第２３行目
の「タップ加工」及び第２８行目の「工具交換」に先立
ってプログラミングされており、従って、「ポット下降
動作」はタップ加工が実行されているときに並行して実
行される。従って、次の工具交換時にはこの「ポット下
降動作」を省略でき、もってその分時間短縮が図られ
る。

【００５４】次に図１６は本発明の第２の実施例を示し
ており、この第２の実施例においては、工具割出用プロ
グラムに指令コード「Ｍ２０１」が付加されているよう
になっている。すなわち、制御装置１３は、入力コード
としてポット下降動作実行指令コード「Ｍ２０１」が用
意されていると共にキャンセルコード「Ｍ２０２」が用
意されており、これらのコードをＮＣプログラムに組み
入れることが可能なように構成されている。すなわち工
具割出用プログラムは、第１の実施例の場合と同様に、
自動運転においてはＮＣプログラム中に「Ｔ××」なる
指令コードが存在すると実行されるものである。

【００５５】すなわち、この工具割出用プログラムは、
図１６に示すように、工具番号・ポット番号データテー
ブルから、指定された工具２４の固有工具番号「××」
に対応するポット番号の工具ポット３１を検索し（ステ
ップＶ１）、マガジンモータ出力信号をオンして工具ポ
ット３１を順次移動させ（ステップＶ２）、ポット識別
センサ３５からの入力センサに基いて該当工具ポット３
１が工具交換部３０ｄに至ったことが判別されると（ス
テップＶ３）、マガジンモータ出力信号をオフして工具
ポット３１の移動を停止して工具交換部３０ａに留める
（ステップＶ４）。この後、指令コード「Ｍ２０１」が
ＮＣプログラム中に設定されているか否かを判断し（ス
テップＶ５）、設定されていれば、図８に示したポット
下降動作と同じ制御内容でポット下降動作を行なう（ス
テップＶ６、Ｖ７、Ｖ８）。この指令コード「Ｍ２０
１」は、ＮＣプログラムにキャンセルコード「Ｍ２０
２」が設定されているときには、それ以後、キャンセル
されるようになっている。すなわち、この後の工具割出
用プログラム（図１６）の実行時においてステップＶ５
の判断を一義的に「ＮＯ」と判断するようになってい
る。つまり、上記指令コード「Ｍ２０１」及び「Ｍ２０
２」は工具割出用プログラムに付加されて用いられるも
のである。

【００５６】そして図１７には、この第２の実施例にお
けるＮＣプログラムの一例を示している。このＮＣプロ
グラムの特徴的なところについて述べる。第１行目には
ポット下降動作実行指令コード「Ｍ２０１」がプログラ
ミングされている。このポット下降動作実行指令コード
「Ｍ２０１」は、第２行目の指令コード「Ｔ０２」に基
く工具割出用プログラム実行時に図１６に示したように
用いられる。この場合まず、ステップＶ１〜Ｖ４が実行
され、そして、「Ｍ２０１」が指定されているので、ス
テップＶ５の「ＹＥＳ」に従って、ステップＶ６〜Ｖ８
が実行され、ポット下降動作がセンタ穴加工と並行して
実行される。これによって第１の実施例の場合と同様に
時間の短縮が図られる。

【００５７】第８行目においてはキャンセルコード「Ｍ
２０２」がプログラミングされている。このキャンセル
コード「Ｍ２０２」は第１行目のポット下降動作実行指
令コード「Ｍ２０１」をキャンセルするものであり、第
１２行目の「Ｔ０３」に基く図１６の工具割出用プログ
ラム実行時にステップＶ５が「ＮＯ」と判断されてステ
ップＶ６〜Ｖ８が実行されないようになる。つまり、ポ
ット下降動作は実行されない。この趣旨は、次の工具交
換（第２０行目のコード「Ｍ１０２」に基く工具交換が
大径工具（タップ）であることから、ポット下降を予め
行なうことはしない方が好ましいためである。

【００５８】

【発明の効果】本発明は以上の説明から明らかなよう
に、次の効果を得ることができる。請求項１の発明によ
れば、ポット下降動作プログラムと、アーム旋回動作プ
ログラムと、ポット上昇動作プログラムとが個別に実行
可能であり、特に、交換する工具が標準工具であるとき
に、ワーク加工中に並行してポット下降動作プログラム
を予め実行させておくことが可能で、このようにすれ
ば、工具交換に際して直ちにアーム旋回動作プログラム
及びポット上昇動作プログラムの実行に移行でき、もっ
て、工具交換についての時間短縮が図れる。請求項２の
発明によれば、工具割出用プログラムに、ポット下降動
作を実行させるためのポット下降動作実行指令コードを
付加することで、工具割出用プログラムが実行されると
きに、ポット下降動作プログラムによるポット下降動作
を実行させることが可能で、工具マガジン内の工具を工
具交換位置へ至らせるときに合わせてポット下降動作も
行なうことができ、次の工具交換の際の制御時間短縮に
寄与できる。また、ポット下降動作実行指令コードはキ
ャンセル指令コードによりキャンセルされるから、工具
マガジン内の工具を工具交換位置へ至らせるだけの制御
（ポット下降動作実行無し）も可能となり、大径工具及
び標準工具に合わせてポット下降動作を行なうことが可
能となる。

【００５９】請求項３の発明によれば、アーム旋回動作
プログラムに、工具交換アームの旋回速度を複数段階で
設定するためのアーム速度指令コードを付加することに
より、アーム旋回動作プログラムで実行するアーム旋回
動作が「低速度」や「標準速度」で行なわれ、特に工具
に応じてその旋回速度を選択することにより、安定した
工具交換が可能であると共に、必要に応じて制御時間の
短縮に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す工具交換用プログ
ラムのフローチャート

【図２】スプラッシュカバーを示す正面図

【図３】マシニングセンタの外観を示す斜視図

【図４】工具マガジン部分の正面図

【図５】（ａ）は工具交換装置の要部を示す縦断面図、
（ｂ）は下面図

【図６】電気的構成を示すブロック図

【図７】工具交換動作のタイミングチャート

【図８】ポット下降動作プログラムのフローチャート

【図９】アーム旋回動作プログラムのフローチャート

【図１０】ポット上昇動作プログラムのフローチャート

【図１１】工具割出用プログラムのフローチャート

【図１２】アーム通常速度設定用プログラムのフローチ
ャート

【図１３】アーム低速度設定用プログラムのフローチャ
ート

【図１４】ＮＣプログラムの一例を示す図

【図１５】ＮＣプログラムの実行タイミングチャート

【図１６】本発明の第２の実施例に関わる工具割出用プ
ログラムのフローチャート

【図１７】ＮＣプログラムの一例を示す図

【図１８】従来例に関わるＮＣプログラムの一例を示す
図

【図１９】工具交換用プログラムのフローチャート

【図２０】概略正面図

【符号の説明】

１３は制御装置、１７はマシニングセンタ（数値制御装
置）、２２は下降ヘッド、２３は主軸（加工軸）、２４
は工具、２５は主軸モータ、２９は工具交換装置（工具
交換手段）、３０は工具マガジン、３０ｄは工具交換部
（工具交換位置）、３１は工具ポット、３９は工具交換
アーム、４０はフィンガ、４４は工具交換モータを示
す。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具マガジン内の工具を工具交換位置へ
   至らせるための工具割出用プログラムや、工具マガジン
   内の工具と加工軸の工具との交換を行なわせるための工
   具交換用プログラムを記憶すると共に、この記憶された
   プログラムに従って工具割出動作や工具交換動作を制御
   する制御装置を備えた数値制御装置において、 前記制御装置は、前記工具交換用プログラムに、それぞ
   れ異なる指令コードに基づいて実行されるところの、ポ
   ット下降動作を行なわせるポット下降動作プログラム、
   工具交換アームを旋回させるアーム旋回動作プログラ
   ム、ポット上昇動作を行なわせるポット上昇動作プログ
   ラムを含み、且つ、前記各指令コードに応じて当該指令
   コードに対応するプログラムを 個別に実行可能としたこ
   とを特徴とする数値制御装置。
2. 【請求項２】 工具割出用プログラムには、ポット下降
   動作を実行させるためのポット下降動作実行指令コード
   が付加され、このポット下降動作実行指令コードはキャ
   ンセル指令コードによりキャンセルされるようになって
   いることを特徴とする請求項１記載の数値制御装置。
3. 【請求項３】 アーム旋回動作プログラムには、工具交
   換アームの旋回速度を複数段階で設定するためのアーム
   速度指令コードが付加されるようになっていることを特
   徴とする請求項１記載の数値制御装置。