JP4330403B2

JP4330403B2 - 工作機械

Info

Publication number: JP4330403B2
Application number: JP2003297715A
Authority: JP
Inventors: 政治鈴木
Original assignee: Makino J Co Ltd
Current assignee: Makino J Co Ltd
Priority date: 2003-08-21
Filing date: 2003-08-21
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2023-08-21
Also published as: JP2005066726A

Description

本発明は、工具ストッカ及び工具マガジンを有し、複数種類の被加工物の加工に対応する工具を収納できる工作機械に関する。

自動車部品や機械部品などの加工分野では、１つの工作機械で寸法や形状が異なる多くの種類の被加工物を加工し、しかも、同一種類の被加工物の加工を連続して行った後に別の種類の被加工物の加工を連続して行うことが多い。

このような用途で使用する工作機械では、予め定められた被加工物の加工に使用する工具を工具マガジン内に予め収容しておき、被加工物の種類の切り替え毎に工具マガジン内に収容されている工具の差し替えを行う場合と、大形の工具マガジンを使用して、工具の差し替えなしに複数種類の被加工物に対処できるようにする場合とがある。

前者の場合には、作業者の手によって工具の差し替えを行うと、工具重量が大きい場合には、安全性に欠けると共に、工具差し替え間違いを起こしたり、工具差し替えに長い時間を要するという問題がある。この問題の解決のために、特許文献１は、複数の工具マガジンを設け、そのうちの１つの工具マガジンが主軸との間で工具をやり取りする工具授受位置にあるときに、工具ホルダ運搬装置によって他の工具マガジンと工具貯蔵マガジンとの間で工具ホルダの移動を行い、加工と並行して工具準備をする工作機械を提案している。

また、後者の場合には、多くの種類の工具を１つの工具マガジンに収容すると、使用済みの工具を主軸から工具マガジンの所定の位置に返却した後、次に必要な工具を所定の工具授受位置に移動させるのに長い時間を要し、主軸に装着させる工具を主軸が工具授受位置で待つ時間である工具待ち時間が生じることになり、１つの被加工物当たりの加工時間が長くなってしまうという問題が生じる。この問題の解決のために、特許文献２は、複数の種類の被加工物に共通して使用する共通工具グループと、各種類の被加工物毎に専用する専用工具グループとにそれぞれグループ分けして工具を工具マガジンに収容し、選択された種類の被加工物に対応する専用工具グループを工具マガジン内の共通工具の収容位置に隣接する位置に自動的に配置替えを行って、加工の際に工具マガジンによって工具を主軸との工具授受位置に割り出しするのに要する時間の短縮を図っている工具自動配置替え方法及び装置を提案している。

特開２００２−１７８２３６号公報

特開２００２−３４６８６７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の工作機械では、複数の工具マガジンが独立して使用されるために、同一寸法のいわゆる同種工具が複数の工具マガジンに必要とされる場合が生じ得る。よって工具貯蔵マガジンには工具マガジンと同じ数だけ同種工具が収容されていなければならない。さらに、同一種類の被加工物を連続して加工する場合には、工具の差し替え時間そのものよりも、加工サイクルタイムが加工効率に与える影響が大きく、非加工時間である工具交換時の工具待ち時間を短縮することが重要となる。しかしながら、特許文献１に記載の工作機械では、工具マガジン内で必要な工具を工具授受位置に移動することにより生じる主軸の工具交換時の工具待ち時間を考慮して工具マガジン内に工具を配置しておらず、加工サイクルタイムの短縮を図ることはできないという問題があった。

また、特許文献２に記載の工具自動配置替え方法及び装置では、加工すべき被加工物に使用する専用工具のグループを他の専用工具のグループと入れ替えて共通工具のグループに隣接する位置に配置するが、共通工具及び専用工具がそれぞれ別個のグループとして纏まった状態で配置されるので、どうしても工具マガジンが大形化し、工具マガジンの重量が重くなり、工具マガジンの割り出し位置決め時間が長くなるという問題があった。

本発明は従来技術に存する上述の問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、工具マガジンと主軸との間の工具授受の際の工具待ち時間を短縮して、加工サイクルタイムを短くすることである。

前述の目的を達成するため、主軸に装着する工具を自動的に交換する工具交換装置を備えた工作機械において、複数種類の被加工物の加工に必要な複数の工具を収容する工具ストッカと、加工しようとする１つの種類の被加工物の加工に使用する工具のみを収容する工具マガジンと、前記工具ストッカと前記工具マガジンとの間で工具を移載する工具移載装置と、被加工物を第１の種類の被加工物から第２の種類の被加工物へ切り替えるときに、前記第１の種類の被加工物の加工と前記第２の種類の被加工物の加工とに共通して必要な共通工具を選択し、前記共通工具以外の工具を前記工具マガジンから前記工具ストッカに移載した後、前記工具マガジンに残留した前記共通工具を前記第２の種類の被加工物の加工時の工具使用順序に再配列し、前記第２の種類の被加工物の加工に必要な他の工具を前記工具ストッカから前記第２の種類の被加工物の加工時の工具使用順序で前記工具マガジンに移載、配列するように前記工具移載装置を制御する制御装置とを具備し、前記工具交換装置によって前記工具マガジンに収容された工具を順次主軸に装着して被加工物を加工する工作機械が提供される。

ここで、工具マガジンとは加工しようとする現被加工物を加工するのに必要な工具を収容する工具貯蔵装置であり、工具ストッカとは他の種類の被加工物を加工するのに必要な工具を収容する工具貯蔵装置である。

本発明の工作機械は、多数の種類の工具を収容している工具ストッカを備えているので、一台で多くの種類の被加工物の加工に対応することができる。また、本発明の工作機械は、工具ストッカと別に工具マガジンを備え、工具ストッカに収容された工具の中から加工しようとする被加工物の加工に使用する工具を選択してその選択された工具を工具マガジンに収容し、工具マガジンに収容された工具を用いて被加工物の加工を行う。したがって、加工時に選択対象となる工具の数が必要最小限となり、工具ストッカに収容された工具も用いて現被加工物を加工する場合と比較して、工具マガジンが主軸との間で工具の授受を行う工具授受位置に工具を割り出すまでの時間が短縮される。さらに、工具マガジン内における工具の配列は加工の際の工具の使用順序に従って定められているので、工具マガジン内に無秩序に工具が配列されている場合と比較して、工具マガジン内で工具を工具授受位置まで移動させる量が少なくなり、加工中の工具交換時間を短縮することが可能となる。加えて、工具マガジンと工具ストッカとに同じ工具が同時に存在する必要はないので、工具数も最小限に抑えることができる。

第１の種類の被加工物の加工と第２の種類の被加工物の加工とに共通して必要な共通工具をそのまま工具マガジンに残し、新たに必要となる工具のみを工具ストッカから補充すれば、第２の種類の被加工物に必要となる工具を工具マガジン内に配置するときに工具ストッカと工具マガジンとの間での工具の無駄なやりとりが回避され、工具マガジン内に収容すべき工具の準備に要する時間の短縮が図れる。

以上説明したように本発明によれば、多数の種類の加工物を加工するのに必要な工具を収容している工具ストッカと、工具ストッカに収容された工具の中から加工しようとする被加工物の加工に必要な工具として選択された工具を収容する工具マガジンとを備え、さらに、工具マガジン内の工具の配列が加工の際の工具の使用順序に従って定められるので、工作機械として多種類の被加工物に対応できるにも拘わらず、主軸の工具待ち時間を減少させ、加工中の工具交換時間の短縮を図ることができる。これにより、１つの被加工物の加工に要する加工時間である加工サイクルタイムの短縮を図ることができ、製造効率の向上を達成することができる。

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について説明する。

図１に示されているように、本発明の工作機械１０は、被加工物Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを載置するためのテーブル１２に対してＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に移動可能な主軸１４と、複数種類の被加工物Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの加工に必要な複数種類の工具Ｔを収容する工具ストッカ１６と、テーブル１２上に載置された被加工物Ａの加工に必要な工具Ｔを収容する工具マガジン１８と、工具ストッカ１６と主軸１４との間及び工具マガジン１８と主軸１４との間の工具の授受、移載を制御する制御装置２０とを備えている。

工具ストッカ１６は、複数の工具収容グリッパ２２を備え、工作機械１０で加工される全ての種類の被加工物Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの加工に必要とされる多数の種類の工具Ｔがそれぞれ各工具収容グリッパ２２に対応付けて収容されるようになっている。例えば、図２に示されているように、工作機械１０により４つの種類の被加工物Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが加工され、それぞれの種類の被加工物Ａ，Ｂ、Ｃ、Ｄの加工に工具リストＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４に記載されている工具Ｔが必要とされる場合、これらの工具Ｔを全て含む工具ストッカツールリストＬＳに記載の工具Ｔ全てがそれぞれの工具収容グリッパ２２（Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎ）と対応付けて工具ストッカ１６内に収容される。工具Ｔの種類と工具収容グリッパ２２（Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎ）との対応付けは、例えば、作業者が各工具収容グリッパ２２（Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎ）に各種類の工具Ｔを収容した後に工具Ｔの種類と工具収容グリッパ２２の識別子Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎとを対応付けるように制御装置２０に登録してもよく、特定の工具収容グリッパ２２に予め対応付けられた種類の工具Ｔを収容するようにしてもよい。

主軸１４と工具ストッカ１６との工具Ｔの授受は、予め定められた工具授受位置（図１中の工具収容グリッパ２２（Ｓ１）の位置）において行われる。このため、工具ストッカ１６の工具収容グリッパ２２は、例えば軌道２４などに沿って、工具授受位置に対して相対移動できるようになっており、各工具収容グリッパ２２（Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎ）を工具授受位置に割り出し位置決めできる。工具ストッカ１６の工具収容グリッパ用軌道２４は、任意の形状とすることができるが、多数の工具Ｔを収容しながら設置スペースを小さくするために、本実施形態では図１に示されているように長円形を採用している。なお、予め定められた工具授受位置はＳ１に限らず、Ｓ２、Ｓ３等、主軸１４が移動できる範囲内のいずれか１つ又はそれらすべての工具収容グリッパ２２の位置で良い。

工具マガジン１８も、工具ストッカ１６と同様に、固有の識別子Ｍ１、Ｍ２、・・・、Ｍｎを割り振られた複数の工具収容グリッパ２６を備える。工具マガジン１８内には、工具ストッカ１６に収容されている工具Ｔの中から加工しようとしている被加工物Ａの加工に必要な工具として選択された種類の工具Ｔが各工具収容グリッパ２６（Ｍ１、Ｍ２、・・・、Ｍｎ）と対応付けて収容され、主軸１４は、工具マガジン１８内に収容された工具Ｔを用いて被加工物Ａの加工を行う。例えば、図２に示されている被加工物Ａの加工を行う場合、工具ストッカ１６に収容されている工具Ｔの中から被加工物Ａの加工に必要な工具Ｔとして選択された工具Ｔ（図２の工具リストＬ１に記載されている工具Ｔ）が工具収容グリッパ２６（Ｍ１、Ｍ２、・・・、Ｍｎ）と対応付けて工具マガジン１８に収容される。工具Ｔの種類と工具収容グリッパ２６（Ｍ１、Ｍ２、・・・、Ｍｎ）との対応付けは、加工すべき被加工物Ａの加工に先立って後述する工具移載手段により選択された工具Ｔを工具ストッカ１６から工具マガジン１８に移載する際に、制御装置２０の指令に従って指定された種類の工具Ｔを指定された工具収容グリッパ２６（Ｍ１、Ｍ２、・・・、Ｍｎ）に収容することによって行われる。

主軸１４と工具マガジン１８との工具Ｔの授受は、予め定められた工具授受位置（図１中の工具収容グリッパ２６（Ｍ１）の位置）において行われる。したがって、工具マガジン１８の工具収容グリッパ２６も工具授受位置に対して相対的に移動できるようになっている必要がある。その上、工具マガジン１８と主軸１４との間では加工中に順次工具交換が行われることから、工具マガジン１８の工具収容グリッパ２６の移動は頻繁に行われる。このため、工具マガジン１８における工具収容グリッパ２６の移動機構は単純であることが好ましく、図１に示されている工具マガジン１８では、円盤状支持部材２８の外周に沿って複数の工具収容グリッパ２６が支持されており、円盤状支持部材２８を回転させることによって、工具収容グリッパ２６を工具授受位置に対して相対移動させ、工具収容グリッパ２６を工具授受位置に割り出し位置決めできるようになっている。

制御装置２０は、主軸１４の動作並びに工具ストッカ１６及び工具マガジン１８の工具収容グリッパ２２、２６の移動を制御して、主軸１４と工具ストッカ１６又は工具マガジン１８との間で工具Ｔの授受を行う。工具ストッカ１６又は工具マガジン１８に収容されている工具Ｔを主軸１４に装着する場合には、制御装置２０からの指令に従って、所望される工具Ｔを収容する工具収容グリッパ２２、２６を工具ストッカ１６又は工具マガジン１８の所定の工具授受位置（図１中の工具収容グリッパ２２（Ｓ１）又は２６（Ｍ１）の位置）まで移動させた後、工具Ｔの中心軸線と主軸１４の回転軸線とが一致するように工具授受位置にある工具収容グリッパ２２、２６に収容されている工具Ｔの背後に主軸１４を移動させ、主軸１４を工具Ｔに向かって前進移動させることによって、工具収容グリッパ２２、２６から直接的に工具Ｔを主軸１４に装着させる。同様に、主軸１４に装着されている工具Ｔを工具ストッカ１６又は工具マガジン１８に収容させる場合には、制御装置２０からの指令に従って、当該工具Ｔが収容されるべき工具収容グリッパ２２、２６を工具授受位置（図１中の工具グリッパ２２（Ｓ１）又は２６（Ｍ１）の位置）まで移動させた後、主軸１４の工具Ｔを工具授受位置にある工具収容グリッパ２２、２６まで移動させ、主軸１４に装着されている工具Ｔを直接的に工具ストッカ１６又は工具マガジン１８の工具収容グリッパ２２、２６に把持させた後、主軸１４を工具収容グリッパ２２、２６から後退移動させて、工具Ｔを主軸１４から取り外し、工具収容グリッパ２２、２６に収容させる。ここではいわゆるアームレスＡＴＣの場合を説明したが、工具ストッカ１６及び／又は工具マガジン１８に工具交換アームを設け、その工具交換アームで自動工具交換をしても良い。

また、制御装置２０は、加工すべき被加工物Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの種類を切り替えるときに、工具ストッカ１６と工具マガジン１８との間で工具Ｔを装着した主軸１４を移動させ、工具ストッカ１６又は工具マガジン１８の工具授受位置で主軸１４と工具ストッカ１６又は工具マガジン１８との間で工具の授受を行わせる。こうして、制御装置２０は、工具ストッカ１６と工具マガジン１８との間で工具Ｔを移載する工具移載手段として主軸１４を機能させ、工具ストッカ１６に収容されている工具Ｔの中から次に加工すべき被加工物Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの加工に必要な工具として選択された種類の工具Ｔを工具ストッカ１６から工具マガジン１８に移載すると共に、次の加工に不要な種類の工具Ｔを工具マガジン１８から工具ストッカ１６へ戻すようにしている。このように主軸１４を工具移載手段として使用することにより、工具移載手段として別にロボットアームなどの搬送装置を設ける必要をなくしている。

さらに、加工すべき被加工物Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの加工に必要な工具Ｔを工具マガジン１８の各工具収容グリッパ２６に移載、収容するとき、制御装置２０は、工具移載手段である主軸１４によって、加工時の工具使用順序に従って定められた工具マガジン１８の工具収容グリッパ２６（Ｍ１、Ｍ２、・・・、Ｍｎ）に工具Ｔを収容させる。例えば、図１に示されているような工具マガジン１８に工具Ｔを収容するときには、制御装置２０は、主軸１４及び工具マガジン１８の動作を制御して、円盤状支持部材２８の外周に沿って整列した工具収容グリッパ２６（Ｍ１、Ｍ２、・・・、Ｍｎ）に、それぞれ、加工時の１、２、・・・、ｎ番目に使用する工具Ｔを収容させ、加工の際の使用順序が連続する工具Ｔが工具マガジン１８内の隣接する工具収容グリッパ２６に収容されているようにする。

これにより、工具収容グリッパ２６（Ｍ１）を工具授受位置に割り出し位置決めした後は、次に使用する工具Ｔを工具授受位置に割り出しするための工具マガジン１８の動作量（詳細には工具マガジン１８の円盤状支持部材２８の回転量）が最小となるので、主軸１４の工具交換時の工具待ち時間を短縮させることができる。

なお、主軸１４は、工具ストッカ１６及び工具マガジン１８の工具収容グリッパ２２、２６と直接的に工具Ｔの授受を行えるように、工具ストッカ１６及び工具マガジン１８内に定められた工具授受位置まで移動できるようになっている。これにより、主軸１４と工具ストッカ１６又は工具マガジン１８との間の工具Ｔの授受のためにロボットアームなどの他の工具着脱装置を不要とさせている。このようにして、本発明の工作機械１０では、工作機械１０の工具準備機能をより安価に実現することを可能とさせている。

図１に示されている工作機械１０により、被加工物Ａの加工を行った後に被加工物Ｄの加工を行うとき、工作機械１０は次のようにして加工を進める。

図３に示されているように、工作機械１０では、最初に、被加工物Ａの加工のための工具準備が行われる（ステップ３０）。このとき、制御装置２０は、図２に示されているような制御装置２０に予め記憶されている複数の工具リストＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の中から被加工物Ａの種類に対応して選択された工具リストＬ１又は被加工物Ａの加工に先立って読み込まれた被加工物Ａ用のＮＣプログラムの一部として含まれている工具リストＬ１に基づいて、被加工物Ａの加工に必要な工具Ｔの種類及びその使用順序を特定する。

次に、制御装置２０は、工具移載手段としての主軸１４により、被加工物Ａの加工に必要な工具を工具ストッカ１６から工具マガジン１８へ移載させる（ステップ３２）。まず、被加工物Ａの加工に最初に必要な工具Ｔを収容した工具収容グリッパ２２（Ｓ１）が工具ストッカ１６の工具授受位置に移動させられた後、主軸１４が工具ストッカ１６の工具授受位置に移動し、工具収容グリッパ２２に収容されている工具Ｔを装着する。さらに、主軸１４は、工具ストッカ１６の工具収容グリッパ２２から工具Ｔを取り出して、工具ストッカ１６の工具授受位置から工具マガジン１８の工具授受位置に移動し、制御装置２０によって当該工具Ｔと対応付けられた工具マガジン１８の工具収容グリッパ２６（Ｍ１）に工具Ｔを把持して収容する。

次に、工具マガジン１８の円盤状支持部材２８は制御装置２０の指令に従って１つの工具収容グリッパ２６分だけ回転し、隣接する工具収容グリッパ２６（Ｍ２）を工具マガジン１８の工具授受位置に移動させる。一方、主軸１４は再び工具ストッカ１６の工具授受位置に移動し、次の必要工具Ｔを装着すると、再び工具マガジン１８の工具授受位置に移動して工具マガジン１８の工具収容グリッパ２６（Ｍ２）に工具Ｔを把持して主軸１４からその工具Ｔを取り外し、その工具収容グリッパ２６（Ｍ２）に収容する。

以上の動作を繰り返すことにより、工具ストッカ１６に収容されている工具Ｔの中から被加工物Ａの加工に必要な工具Ｔとして選択された全ての工具Ｔ（図２の工具リストＬ１に記載されている全ての工具Ｔ１、Ｔ２、・・・、Ｔｎ）を円盤状支持部材２８の外周に沿って整列した工具収容グリッパ２６（Ｍ１、Ｍ２、・・・、Ｍｎ）に加工時の工具使用順序に従って収容させていく。この例では、被加工物Ａの加工の際に１、２、３、・・・、ｎ番目に使用する工具Ｔを工具収容グリッパ２６（Ｍ１、Ｍ２、・・・、Ｍｎ）に対応付け、そこにそれぞれ収容していく。

被加工物Ａの加工に必要な全ての工具Ｔが工具ストッカ１６から工具マガジン１８に移載されると、工具マガジン１８の工具収容グリッパ２６（Ｍ１）が再び工具マガジン１８の工具授受位置に移動させられ、工具収容グリッパ２６（Ｍ１）に収容されている工具Ｔが主軸１４に装着され、被加工物Ａの加工が開始される（ステップ３４）。そして、その工具Ｔによる加工が終了すると、主軸１４は再び工具マガジン１８の工具授受位置に移動して工具収容グリッパ２６（Ｍ１）に使用済みの工具Ｔを戻す。すると、制御装置２０は、工具マガジン１８の円盤状支持部材２８を時計回りに１つの工具収容グリッパ２６分だけ回転させ、隣接する工具収容グリッパ２６（Ｍ２）を工具収容位置に移動させる。そして、主軸１４は工具授受位置にある工具収容グリッパ２６（Ｍ２）に収容されている工具Ｔを装着して、加工を継続する。このとき、工具マガジン１８の円盤状支持部材２８は最小の回転量で工具Ｔの割り出しを行っているので、主軸１４の工具交換時の工具待ち時間は、工具マガジン１８内に工具Ｔが無秩序に収容されている場合と比較して、短縮される。

こうして、被加工物Ａの加工に必要な全ての工具Ｔを使用して所望の加工が終了すると、加工済みの被加工物Ａが新しい被加工物Ａに交換され、その間に、主軸１４は、工具マガジン１８の工具授受位置で、使用済みの工具Ｔを工具マガジン１８に戻した後、再び工具収容グリッパ２６（Ｍ１）に収容されている工具Ｔを装着して、新しい被加工物Ａの加工を開始する。

所望の数の被加工物Ａの加工が終了すると（ステップ３６）、加工すべき被加工物の種類を被加工物Ａから被加工物Ｄに切り替えるために、被加工物Ｄの加工のための工具準備を開始する（ステップ３８）。このとき、制御装置２０は、図２に示されているような制御装置２０に予め記憶されている複数の工具リストＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の中から被加工物Ｄの種類に対応して選択された工具リストＬ４又は被加工物Ｄの加工に先立って読み込まれた被加工物Ｄ用のＮＣプログラムの一部として含まれている工具リストＬ４に基づいて、被加工物Ｄの加工に必要な工具Ｔの種類及びその使用順序を特定する。

次に、制御装置２０は、図４（ａ）に示されているように、工具マガジン１８の各工具収容グリッパ２６に収容されている工具Ｔの種類と被加工物Ｄの加工に必要な工具Ｔとを対照させて、被加工物Ａの加工と被加工物Ｄの加工とに共通して必要な共通工具を選択する（ステップ４０）。この例では、工具マガジン１８の工具収容グリッパ２６（Ｍ１、Ｍ２、Ｍｎ）に収容されている工具Ｔが共通工具となる。

次に、制御装置２０は、共通工具以外の工具Ｔを主軸１４によって工具マガジン１８から工具ストッカ１６へ移載する（ステップ４２）。このとき、工具ストッカ１６は、主軸１４により工具マガジン１８の工具収容グリッパ２６から取り出された工具Ｔの種類と対応付けられた工具収容グリッパ２２を工具授受位置に移動させておき、主軸１４によって搬送された工具Ｔを工具ストッカ１６の元の工具収容グリッパ２２に収容させる。こうして、共通工具以外の工具Ｔが全て工具マガジン１８から工具ストッカ１６に移載されると、この例では、工具マガジン１８内に図４（ｂ）に示されているように３つの工具Ｔが残留した状態となる。

次に、制御装置２０は、図４（ｃ）に示されているように、工具マガジン１８に残留した共通工具を被加工物Ｄの加工時の工具使用順序に対応した工具収容グリッパ２６（Ｍ１、Ｍ２、・・・、Ｍｎ）に共通工具を再配列させる（ステップ４４）。この例では、工具マガジン１８の工具収容グリッパ２６（Ｍ２、Ｍｎ）に収容されている工具は再配列の必要はないが、工具収容グリッパ２６（Ｍ１）に収容されている工具Ｔを工具収容グリッパ２６（Ｍ３）に移動させる必要がある。そこで、工具収容グリッパ２６（Ｍ１）を工具授受位置に移動させ、主軸１４に工具収容グリッパ２６（Ｍ１）の工具“Ｐ１２３”を装着して、工具収容グリッパ２６（Ｍ１）から取り出した後、円盤状支持部材２８を回転させて工具収容グリッパ２６（Ｍ３）を工具授受位置に移動させ、主軸１４に装着されている工具“Ｐ１２３”を工具収容グリッパＭ３に移載させる。

次に、制御装置２０は、上述した手順と同様にして、図４（ｄ）に示されているように、共通工具以外に被加工物Ｄの加工に必要な工具Ｔを主軸１４に装着して工具ストッカ１６の工具収容グリッパ２２から取り出し、加工中の使用順序に対応した工具マガジン１８の工具収容グリッパ２６（Ｍ１、Ｍ２、・・・、Ｍｎ）に移載していく（ステップ４６）。

このようにして、被加工物Ｄの加工に必要な工具Ｔが全て工具マガジン１８に収容されると、制御装置２０は、工具収容グリッパ２６（Ｍ１）を工具授受位置に移動させて、工具収容グリッパ２６（Ｍ１）に収容されている工具Ｔを装着させ、被加工物Ｄの加工を開始させる（ステップ４８）。

以上、図示された実施形態に基づいて本発明の工作機械１０を説明したが、本発明は図示及び説明された実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、円盤状支持部材２８の外周に沿って工具収容グリッパ２６を備えた工具マガジン１８が例として説明されているが、多段棚形状に工具収容グリッパ２６が配置されている工具マガジン１８を本発明の工作機械１０に使用することも可能である。この場合でも、加工時の工具使用順序の連続する工具Ｔが工具マガジン１８の隣接する工具収容グリッパ２６に収容されているようにすることで、上記実施形態の工作機械１０と同様に主軸１４の工具交換時の工具待ち時間を短縮させることが可能である。また、上記実施形態では、主軸１４と工具ストッカ１６又は工具マガジン１８の工具収容グリッパ２２、２６との間で直接的に工具Ｔの授受を行っているが、ロボットアームなどの工具自動交換装置を介して主軸１４と工具収容ポット２２、２６との間で工具Ｔの授受を行ってもよい。また、上記実施形態では、工具移載手段として主軸１４を利用しているが、工具移載手段としてロボットアームを別に設けてもよい。さらに、工具リストＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４は制御装置２０に予め記憶されているか、又はＮＣプログラムの一部に含まれている実施形態を説明したが、工具リストは予め用意せず、ＮＣプログラムを加工に先立って最初から最後まで先読みし、その中で使用される順に工具番号を読み取り、工具リストを自動生成させて記憶する方法を用いても良い。

本発明の工作機械の全体構成図である。工作機械により加工される各種類の被加工物に必要な工具と本発明の工作機械の工具ストッカ内に収容されている工具との関係を示している図である。本発明の工作機械における工具準備の手順を示しているフローチャートである。図３の工具準備の進行に伴う本発明の工作機械の工具マガジン内に収容されている工具とその位置の推移を示している説明図である。

符号の説明

１０工作機械
１４主軸
１６工具ストッカ
１８工具マガジン
２０制御装置
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ被加工物
Ｔ工具

Claims

主軸に装着する工具を自動的に交換する工具交換装置を備えた工作機械において、
複数種類の被加工物の加工に必要な複数の工具を収容する工具ストッカと、
加工しようとする１つの種類の被加工物の加工に使用する工具のみを収容する工具マガジンと、
前記工具ストッカと前記工具マガジンとの間で工具を移載する工具移載装置と、
被加工物を第１の種類の被加工物から第２の種類の被加工物へ切り替えるときに、前記第１の種類の被加工物の加工と前記第２の種類の被加工物の加工とに共通して必要な共通工具を選択し、前記共通工具以外の工具を前記工具マガジンから前記工具ストッカに移載した後、前記工具マガジンに残留した前記共通工具を前記第２の種類の被加工物の加工時の工具使用順序に再配列し、前記第２の種類の被加工物の加工に必要な他の工具を前記工具ストッカから前記第２の種類の被加工物の加工時の工具使用順序で前記工具マガジンに移載、配列するように前記工具移載装置を制御する制御装置と、
を具備し、前記工具交換装置によって前記工具マガジンに収容された工具を順次主軸に装着して被加工物を加工することを特徴とした工作機械。