JP4614110B2 - 工具マガジン内の工具自動配置替え方法および装置 - Google Patents
工具マガジン内の工具自動配置替え方法および装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動工作機械に設備されている工具マガジン内に格納されている複数の工具を工作物の種類に合わせて自動的に配置替えする方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、工具マガジンを備え工作物を複合加工するマシニングセンタ等の自動工作機械においては、前記工具マガジンに格納する工具の多数本化が進み、これにより、工具マガジンの寸法も益々大型化している。このために、加工に必要な工具を工具マガジンから所定の工具交換位置に取り出して、主軸に装着するまでの時間が多くかかるようになっている。前記自動工作機械においては、非切削時間の短縮による加工のサイクルタイムの短縮が要求されており、特に、使用済み工具を主軸から工具マガジンに返却してから、次の使用工具を主軸に取り付けるまでの時間（工具準備時間）の短縮が重要となっている。
【０００３】
従来、前記自動工作機械の工具マガジンは、大きく分けて、図６（Ａ）に示すように、円盤状の支持部材１２の周囲に配列した工具格納ポット１３に工具Ｔを支持する形式の回転型工具マガジンＫ１と、図６（Ｂ）に示すように、縦横に棚状に配列した工具格納ポット１３に工具Ｔを支持する形式の棚収納型工具マガジンＫ２の２種類があり、その中に格納する工具Ｔは、複数種類の工作物の加工に共通して使用する共通工具グループＴａの工具と、特定の工作物の加工にのみ使用する専用工具グループＴｂの工具とがあり、通常、これらの工具グループＴａ，Ｔｂの工具は工具マガジンＫ１，Ｋ２内に混在している。
【０００４】
なお、共通工具グループＴａの工具を１つのグループとしてまとめ、専用工具グループＴｂの工具を加工対象の工作物毎にグループ分けして工具マガジンＫ１，Ｋ２に格納する場合もあるが、その場合でも、共通工具グループＴａと、各専用工具グループＴｂＡ，ＴｂＢ，・・・とは工具マガジンＫ１，Ｋ２内に混在しているのが普通である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記工具準備時間を短縮するためには、加工に必要な複数本の工具を、主軸１４との間で工具交換を行う工具交換位置Ｐ１に近い工具マガジン内の位置に、隣り合わせて配置しておくことが有効であるが、工作物の種類が変わり、使用工具も変わったりすると、その都度、工具マガジン内の工具の配置替えを行う必要が生じる。
【０００６】
しかしながら、従来の工具マガジンＫ１，Ｋ２では、前記のように工具が混在して格納されているので、作業者が加工対象の工作物の種類に対応させてその使用工具を工具マガジンＫ１，Ｋ２内に所定位置に適切に配置替えをすることは実際上は不可能であった。このため、加工対象の工作物の種類が変わる毎にその使用工具の工具マガジンＫ１，Ｋ２内における配置を自動的に組み替えることができる装置の実現が望まれていた。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、加工対象の工作物の種類が変わる毎に、各種類の工作物に使用する専用工具を工具マガジン内で所定の準備位置へ自動的に配置替えすることができる工具マガジン内の工具自動配置替え方法および装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために、以下の点を特徴としている。すなわち、請求項１に係る工具マガジン内の工具自動配置替え方法は、複数種類の工作物の加工に共通に使用される共通工具と、工作物の種類毎に専用に使用される複数グループの専用工具とを格納する工具マガジンを備え、制御装置の処理によって前記工具マガジンと工具交換機構を作動させて、加工すべき工作物の種類を選択すると、前記制御装置が処理して予め該制御装置内に記憶されている工作物の種類毎の工具パターン指示プログラムに従って、選択された種類の工作物に使用されるグループの専用工具を、工具マガジン内の共通工具の格納位置に隣接した準備位置へ、該準備位置に格納されている他のグループの専用工具と入れ替えて自動的に配置替えすることを特徴とする。
【０００９】
上記工具マガジン内の工具自動配置替え方法によれば、工作物の加工に先だって加工すべき工作物が選択されると、制御装置がその選択された工作物に対応する工具パターン指示プログラムを読み取って、その内容にもとづき前記工具マガジンと工具交換機構の作動を制御して、加工すべき工作物に使用する専用工具を前記工具マガジン内の準備位置に順次移動して、該準備位置に格納されている他の専用工具と入れ替える。
【００１０】
これにより、作業者による工作物の種類を選択するだけで、その種類に対応したグループの専用工具が自動的に工具マガジン内で所定の工具準備位置に移動されるので、従来のように作業者が工作物が変わる毎に操作盤で工具マガジンと工具交換機構を操作して工具の入れ替え作業を行わなくてもよく、工具マガジン内での工具の配置替えが、簡単に能率よく行える。
【００１１】
請求項２に係る工具マガジン内の工具自動配置替え方法は、請求項１に記載の工具自動配置替え方法において、前記工具パターン指示プログラムは、工作物の種類毎に対応する専用工具の配列パターンを指示するものであり、前記工具マガジン内における前記準備位置の工具格納ポットのポットＮＯ．と、該ポットＮＯ．に格納すべき専用工具の工具番号とのデータを順次記憶したプログラムであることを特徴とする。この工具マガジン内の工具自動配置替え方法では、工具パターン指示プログラムで指定された通りに工具マガジン内での工具の入れ替えが行われるので、配置替え後の工具マガジン内の工具の配置パターンに混乱が生じることがない。
【００１２】
請求項３に係る工具マガジン内の工具自動配置替え装置は、複数種類の工作物の加工に共通に使用される共通工具と、工作物の種類毎に専用に使用される複数グループの専用工具とを格納する工具マガジンを備えると共に、制御装置の処理によって前記工具マガジンと工具交換機構を作動させて、加工すべき工作物に使用する専用工具を、その加工に先立って前記工具マガジン内の準備位置に移動させて、該準備位置に格納されている他のグループの専用工具と入れ替えるようにした工具マガジン内の工具自動配置替え装置において、前記制御装置には、工作物の種類を選択する選択手段と、工作物の種類毎に対応する専用工具の配列パターンを指示するものであり、前記工具マガジン内における前記準備位置の工具格納ポットのポットＮＯ．と、該ポットＮＯ．に格納すべき専用工具の工具番号とのデータを順次記憶した工具パターン指示プログラムを記憶する第１の記憶手段と、前記工具パターン指示プログラムで指示された前記ポットＮＯ．と、該ポットＮＯ．に格納すべき工具番号とを新たな工具配列に関するパターン指示データとして記憶する第２の記憶手段と、前記工具マガジンと工具交換機構とによる専用工具の並び替え動作を指示する工具並び替え動作プログラムを記憶する第３の記憶手段と、前記選択手段で工作物の種類が選択されると、前記第１の記憶手段の内容に従って前記工具並び替え動作プログラムを起動させ、前記パターン指示データにもとづいて工具マガジン内の専用工具の移動を行わせるシーケンサと、を備えていることを特徴とする。
【００１３】
この工具マガジン内の工具自動配置替え装置では、選択手段で工作物が選択されると、前記制御装置のシーケンサが、予め第１の記憶手段に記憶されている工作物の種類毎の工具パターン指示プログラムを読み取って、その内容と第２の記憶手段に記憶されているデータ変換プログラムに従って、工具対照テーブルのデータを変換し、この変換データにもとづいて第３の記憶手段の工具並び替えプログラムを実行させて、前記工具マガジンと工具交換機構の作動を制御し、これにより、選択された工作物に使用される専用工具が工具マガジン内の共通工具の格納位置に隣接した準備位置に自動的に配置替えされる。
【００１４】
したがって、工具マガジン内の工具自動配置替え装置によれば、作業者が複雑な操作をする必要がなく、工作物の種類を選択するだけで、制御装置の処理で工具マガジンと工具交換機構を作動させて、所要グループの専用工具をまとめて自動的に工具マガジン内の準備位置に配置替えすることができる、構成の簡単な工具マガジン内の工具自動配置替え装置が実現される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る自動工作機械における工具マガジン内の自動工具配置替え装置の一実施の形態について、図１〜図４を参照して説明する。
図１において、１はマシニングセンタ等の自動工作機械Ｍに付設された工具マガジンである。該工具マガジン１は、円盤状の支持部材２の外周部に周方向に適宜間隔をあけて配置された複数個の工具格納ポット３を備え、各工具格納ポット３には、前記自動工作機械Ｍで加工される複数種類の工作物に共通して使用される共通工具グループＴａの工具と、工作物Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・の種類毎に専用して使用される専用工具グループＴｂ（ＴｂＡ，ＴｂＢ，ＴｂＣ・・・）の工具とが、それらの軸方向を前記支持部材２に直交する方向に向けてそれぞれ保持されている。なお、説明を解り易くするために、本実施の形態においては、共通工具グループＴａが１つのグループから構成されているものとする。
【００１６】
そして、自動工作機械Ｍの全体の動作を自動制御するＮＣ装置（数値制御装置）によって、自動工作機械Ｍの主軸ヘッド５の主軸４に装着すべき工具Ｔｘが指定されると、工具マガジン制御回路Ｅ１を介して作動される工具マガジン１がイ、ロ矢方向のいずれか一方に回転され、指定された工具Ｔｘが主軸４に近い工具交換位置Ｐ１に割り出されてから工具の軸方向前方に移動すると共に、主軸ヘッド制御回路Ｅ２を介して作動されて主軸ヘッド５が工具交換位置Ｐ１に上昇し、工具Ｔｘと主軸４の中心とが一致された後、工具マガジン１が工具の軸方向後方に移動することにより、工具Ｔｘが主軸４に装着され、さらに、主軸ヘッド５が下降することにより、工具マガジン１から工具Ｔｘが抜き出されるようになっている。また、上記とは逆の動作で主軸５に装着されている工具を工具マガジン１の工具格納ポット３に格納するようになっている。
【００１７】
なお、前記工具交換位置Ｐ１には割り出された工具格納ポットのポットＮＯ．を識別するための識別装置（図示せず）が設けられている。
前記工具マガジン１と主軸ヘッド５とは、両者間で工具を直接に入れ替える工具交換機構の機能を分担して有しており、この工具交換機構の機能をも工具交換機構と称するものとする。
【００１８】
前記工具マガジン１は、共通工具グループＴａの工具と、工作物Ａ，Ｂ，Ｃ・・・の各種類毎に専用して使用される各専用工具グループＴｂ（ＴｂＡ，ＴｂＢ，ＴｂＣ・・・）の工具とがそれぞれグループ分けされて、図１の例では、工具交換位置Ｐ１の側から共通工具グループＴａ、専用工具グループＴｂＡ、専用工具グループＴｂＢ、専用工具グループＴｂＣ、・・・の順に反時計方向に配置されている。また、工具マガジン１内には前記共通工具グループＴａ用、専用工具グループＴｂ用の各工具格納ポット３のほかに、２つのダミーポット（空工具格納ポット）３ｙ，３ｚが共通工具グループＴａの時計方向における隣接位置に設けられている。
【００１９】
次に、前記工具マガジン１内の工具配置替えの作動を制御する自動工具配置替え制御装置（制御装置）Ｇについて説明する。前記制御装置Ｇは、前記自動工作機械Ｍを自動制御するＮＣ装置の一部をなすものであり、プログラマブル・マシン・コントローラ（以下、ＰＭＣという）用シーケンサ（シーケンサ）６と、該ＰＭＣ用シーケンサ６に接続され、各工作物Ａ，Ｂ，Ｃ・・・に対応する専用工具の配列パターン（パターンＡ，Ｂ，Ｃ・・・用）を指示する工具パターン指示プログラムＨ（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，・・・Ｈｎ）とを記憶する第１の記憶手段としての第１メモリ（ＲＯＭ）７と、前記ＰＭＣ用シーケンサ６にバス接続され、その作業領域としてデータの一時記憶等の処理に使用される第２の記憶手段としての第２メモリ（ＲＡＭ）８とを備えている。
【００２０】
さらに、前記制御装置Ｇは、前記第２メモリ８と前記ＰＭＣ用シーケンサ６とにバス接続されると共に、工具並び替え動作プログラムを記憶する第３の記憶手段としての第３メモリ（ＲＯＭ）９と、前記ＰＭＣ用シーケンサ６に接続され前記工具パターン指示プログラムＨを第１メモリ７に登録したり、ＰＭＣ用シーケンサ６を起動させる操作をする操作パネル（選択手段）１０と、前記ＰＭＣ用シーケンサ６に接続されると共に、前記工具マガジン制御回路Ｅ１と主軸ヘッド制御回路Ｅ２に接続されている入出力回路１１とを備えている。
【００２１】
前記第１メモリ７には、各工作物Ａ，Ｂ，Ｃ・・・の種類毎に使用される専用工具グループＴｂ（ＴｂＡ，ＴｂＢ，ＴｂＣ・・・）に属するＴコードで示す工具の絶対番号（工具絶対番号）と、該工具の工具マガジン内におけるＭコードで示す工具格納ポット３のポットＮＯ．とを特定するための工具パターン指示プログラムＨ１（パターンＡ用）ｏ９００１、Ｈ２（パターンＢ用）ｏ９００２、Ｈ３（パターンＣ用）ｏ９００３、・・・Ｈｎ（パターンｎ用）ｏ９００ｎが記憶されている（図２ではパターンＢが例示されている）。
【００２２】
なお、共通工具グループＴａの工具は、そのグループとして工具マガジン１内の予め定めた特定位置の工具格納ポット、通常は、工具交換位置Ｐ１に近い工具格納ポットに格納すべく、後述の工具対照テーブル（図３参照）に記録されている。そして、各パターンＡ，Ｂ，Ｃ・・・用の工具パターン指示プログラムＨ１，Ｈ２，Ｈ３・・・におけるＭコードで示す工具格納ポットのポットＮＯ．は、いずれも、前記共通工具グループＴａの工具用の予め定めた特定の工具格納ポット３ａに隣接した位置であって、前記ダミーポット３ｙ，３ｚと反対側にある準備位置の工具格納ポット３ｓが指定されるように記憶されている。
【００２３】
また、前記第２メモリ８には、図３に示すように、工具マガジン１の工具格納ポット３のポットＮＯ．欄と、これに対応する工具の工具絶対番号欄と、各ポットＮＯ．に対応するフラグ欄とからなる工具対照テーブルが作成されている。そして、前記第２メモリ８は、前記ＰＭＣ用シーケンサ６が操作パネル１０で選択指定された工作物の種類に対応した工具パターン指示プログラムＨで指示されたポットＮＯ．と格納すべき工具番号（工具絶対番号）とを読み取りプログラムで読み取って、読み取られたポットＮＯ．と工具番号とを新たな工具配列に関するパターン指示データとして記憶するようになっている。通常、前記読み取りプログラムは、ＰＭＣ用シーケンサ６またはＰＭＣ用制御ソフト等で作成する。
【００２４】
次に、上記構成の工具マガジン内の自動工具配置替え装置の作用と共に、自動工具配置替え方法について図５に示すフロー図をも参照して説明する。
例えば、図４（Ａ）に示すように、工具マガジン１に工具格納ポット３が１２個設けられ、そのポットＮＯ．１〜３に共通工具グループＴａの工具が、ポットＮＯ．４，５に工作物Ａを加工するパターンＡの専用工具ＴｂＡが、ポットＮＯ．６，７に工作物Ｂを加工するパターンＢの専用工具ＴｂＢが、ポットＮＯ．８〜１０に工作物Ｃを加工するパターンＣの専用工具ＴｂＣがそれぞれ格納されている。
【００２５】
また、ポットＮＯ．１１，１２は第１、第２ダミーポットとなっており、自動工作機械Ｍの主軸４には工作物Ａを最初に加工するのに使用するパターンＡ用の専用工具（工具絶対番号）０１０９が装着されているものとする。このとき、第２メモリ８には図３に示すように、工具格納ポットのポットＮＯ．１〜１０とそれらに対応した共通工具グループＴａの工具（０１００〜０１０２）、専用工具グループＴｂの工具（０１０３〜０１０９）が順次記載された工具対照テーブルが記憶されている。
【００２６】
また、予め、機械の操作者は専用工具グループＴｂにおける工具の各パターンＡ，Ｂ，Ｃの工具絶対番号とそれの工具マガジン１の準備位置において格納すべき工具格納ポット３ｓのポットＮＯ．を、前記第１メモリ７に各パターンＡ，Ｂ，Ｃ用の工具パターン指示プログラムＨ（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３）を登録しておく。
この状態からＢパターンの専用工具ＴｂＢによる工作物Ｂを加工するため、図４（Ｂ）に示すように、先にパターンＡの専用工具ＴｂＡが格納されていた工具格納ポットに、パターンＢの専用工具ＴｂＢを配置替えする場合について示す。
【００２７】
先ず、作業者が前記操作パネル１０で、工作物の種類である工作物Ｂを選択して起動スイッチを押し、工作物Ｂを加工するためのパターンＢ用の工具パターン指示プログラムＨ２による工具配置替え動作を起動させる。この工具配置替え動作が起動されると、前記制御装置ＧのＰＭＣ用シーケンサ６が処理を開始し、第１メモリ７を検索してパターンＢ用の工具パターン指示プログラムＨ２で指示された工具格納ポットのポットＮＯ．と格納すべき工具番号（工具絶対番号）とを読み取りプログラムで読み取って、読み取られたポットＮＯ．と工具番号とを新たな工具配列に関するパターン指示データとして第２メモリ８に記憶させる。
【００２８】
前記パターン指示データが第２メモリ８に記憶されると、ＰＭＣ用シーケンサ６は第３メモリ９に記憶されている工具並び替え動作プログラムを起動させ、前記パターン指示データにもとづいてパターンＡの専用工具ＴｂＡとパターンＢの専用工具ＴｂＢとを工具マガジン１内で入れ替える工具の並び替え動作を実行させる。
この工具並び替え動作プログラムによる工具の並び替え動作は、次のようにして行われる。
【００２９】
先ず、工具マガジン制御回路Ｅ１と主軸ヘッド制御回路Ｅ２とが動作して、工具マガジン１の旋回による指定格納ポット３の工具交換位置ＰＩへの割出し移動、主軸ヘッド５の工具交換位置Ｐ１への上昇、工具マガジン１の主軸４の軸方向への前進移動による工具の主軸からの引き抜きと指定格納ポットへの同時装着の各動作を行わせることによって、現在主軸４に装着されている主軸工具（絶対工具番号０１０９）を第１ダミーポット（ポットＮＯ．１１）３ｙに格納する（ステップＳ１）。
なお、説明を簡略にするため、以下、工具マガジン制御回路Ｅ１と主軸制御回路Ｅ２の動作で作動する工具マガジン１と主軸ヘッド５の各動作の動作手順の詳細に代えて、前記各動作が組み合わせて行われる工具の移動動作を示すものとする。
【００３０】
次に、工具マガジン１が回転して、共通工具グループＴａの工具格納ポットのポットＮＯ．３の次に位置する目標工具格納ポット（パターンＢの工具を格納すべき工具格納ポット）の先頭のポットＮＯ．４を工具交換位置Ｐ１に移動させると共に、前記第２メモリ８内の工具対照テーブルを照合して、ポットＮＯ．４に対応する工具絶対番号がパターンＢの目的工具（先頭の工具絶対番号０１０５）であるか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００３１】
上記判定は、図３の例では否であるので、ポットＮＯ．４の専用工具（工具絶対番号０１０３）を工具交換機構の動作で第２ダミーポット（ポットＮＯ．１２）３ｚに格納した（ステップＳ３）後に、パターンＢの目的工具（工具絶対番号０１０５）を工具マガジン１の工具格納ポットのポットＮＯ．６から目標工具格納ポット（ポットＮＯ．４）へ移動させる（ステップＳ４）と共に、工具対照テーブルのポットＮＯ．４の工具絶対番号を目的工具（工具絶対番号０１０５）の番号に書き換える。
【００３２】
そして、第２ダミーポット（ポットＮＯ．１２）３ｚ内に挿入された前記専用工具（工具絶対番号０１０３）を、先にパターンＢの目的工具が格納されていた工具マガジン１内の工具格納ポット（ポットＮＯ．６）へ移動させる（ステップＳ５）と共に、工具対照テーブルのポットＮＯ．６の工具絶対番号を返送工具（工具絶対番号０１０３）の番号に書き換えてから、工具対照テーブルのポットＮＯ．４に対応するフラグ欄に、パターンＢの先頭の目的工具（工具絶対番号０１０５）の工具マガジン１内での配置替えが終了したことを示すフラグ＋１を立てる。
【００３３】
次に、工具マガジン１が回転して、目標工具格納ポット（パターンＢの工具を格納すべき工具格納ポット）の次位の工具格納ポット（ポットＮＯ．５）を工具交換位置Ｐ１に割出し移動させて、次の目的工具の配置替えのセットがなされ（ステップＳ６）、前記第２メモリ８内の工具対照テーブルが照合されて、目標工具格納ポットに対応するフラグ欄の全てにフラグ＋１が立てられ、パターンＢの目的工具が全て目標工具格納ポットに格納されたか否か判定される（ステップＳ７）。本例では、未だ目的工具（工具絶対番号０１０６）が格納されていないので、前記ステップＳ２〜ステップＳ６の動作が繰り返して行われ、目的工具（工具絶対番号０１０６）が工具格納ポットのポットＮＯ．５に格納される。
【００３４】
これにより、工具対照テーブルのポットＮＯ．５の工具絶対番号を目的工具（工具絶対番号０１０６）の番号に書き換えると共に、ポットＮＯ．７のの工具絶対番号を返送工具（工具絶対番号０１０４）の番号に書き換えてから、工具対照テーブルのポットＮＯ．５に対応するフラグ欄に、パターンＢの次位の目的工具（工具絶対専用番号０１０６）の工具マガジン１内での配置替えが終了したことを示すフラグ＋１を立てる。
【００３５】
このようにして、工具の配置替え動作が行われて、パターンＢの目的工具が全て目標工具格納ポットに格納されたことが、ステップＳ７で工具対照テーブルのフラグ欄の照合によって判定されると、パターンＢの専用工具で最初に主軸４に掴む工具（工具絶対番号０１０８）が工具格納ポットのポットＮＯ．９から第２ダミーポット（ポットＮＯ．１２）３ｚに移動される（ステップＳ８）。
【００３６】
そして、先に第１ダミーポット（ポットＮＯ．１１）３ｙに装着して置いた工具（工具絶対番号０１０９）が工具格納ポットのポットＮＯ．９に移動され（ステップＳ９）、第２ダミーポット３ｚに移動された工具（工具絶対番０１０８）が主軸４に装着される（ステップＳ１０）と共に、これらの動作に合わせて工具対照テーブルの工具絶対番号欄の書き換えが行われ、一連の動作が終了される。
前記ステップＳ８，Ｓ９，Ｓ１０の動作は、工作物Ｂの加工のサイクルタイムをできるだけ短縮するために、最初に加工する工具を主軸４に装着させるものである。
【００３７】
上記工具マガジン内の工具自動配置替え方法によれば、工作物Ａ，Ｂ，Ｃの加工に先だって加工すべき工作物が操作パネル１０で選択されると、制御装置Ｇがその選択された工作物に対応する工具パターン指示プログラムＨを読み取って、その内容にもとづき前記工具マガジン１と工具交換機構の作動を制御して、加工すべき工作物に使用する専用工具グループＴｂの工具を前記工具マガジン１内の共通工具グループＴａの工具を格納する工具格納ポット３ａに隣接した準備位置の工具格納ポット３ｓに順次移動させる。
【００３８】
これにより、作業者による工作物Ａ，Ｂ，Ｃの種類を選択するだけで、その選択された種類の工作物に対応した専用工具グループＴｂの工具が自動的に工具マガジン１内で所定の準備位置に移動されるので、従来のように作業者が工作物が変わる毎に操作盤で工具マガジン１と工具交換機構を操作して工具の入れ替え作業を行わなくてもよく、工具マガジン１内での工具Ｔの配置替えを簡単に能率よく行うことができる。
しかも、工具パターン指示プログラムＨで工具の配置順が指定されて、その順序に従って工具マガジン１内での工具の入れ替えが行われるので、配置替え後の工具マガジン１内の工具の配置パターンに混乱が生じることを確実に防止することができる。
【００３９】
また、前記工具マガジン内の自動工具配置替え装置によれば、操作パネル１０で工作物Ａ，Ｂ，Ｃの種類が選択されると、前記制御装置ＧのＰＭＣ用シーケンサ６が、予め第１のメモリ７に記憶されている工作物Ａ，Ｂ，Ｃの種類毎の工具パターン指示プログラムＨを読み取って、その内容と第２のメモリ８にパターン指示データとして記憶され、このパターン指示データにもとづいて第３のメモリ９の工具並び替え動作プログラムを実行させて、前記工具マガジン１と工具交換機構の作動を制御し、これにより、選択された工作物に使用される専用工具グループＴｂの工具が工具マガジン１内の共通工具グループＴａにおける工具の工具格納ポット３ａに隣接した準備位置である工具格納ポット３ｓに自動的に配置替えされる。
【００４０】
したがって、工具マガジン１内の工具自動配置替え装置によれば、作業者が複雑な操作をする必要がなく、工作物Ａ，Ｂ，Ｃの種類を選択するだけで、制御装置Ｇの動作で工具マガジン１と工具交換機構を作動させて、所要グループＡ，Ｂ，Ｃの専用工具ＴｂＡ，ＴｂＢ，ＴｂＣのそれぞれをまとめて自動的に工具マガジン１内の準備位置に配置替えすることができる、構成の簡単な工具マガジン内の工具自動配置替え装置を実現することができる。
【００４１】
なお、前記実施の形態の工具マガジン内の自動工具配置替え方法、装置においては、前記工具マガジン１に、共通工具グループＴａの工具を３個、工作物Ａ，Ｂ，Ｃに使用する専用工具グループＴｂにおけるパターンＡの専用工具グループＴｂＡ、パターンＢの専用工具グループＴｂＢの工具をそれぞれ２個、パターンＣの専用工具グループＴｂＣの工具を３個格納する工具格納ポット１０個、ダミーポット２個からなる合計１２個の工具格納ポットを備えたものについて説明したが、本発明はこれに限らず、更に多数種の工作物に対応させて多数のパターンを有し、各パターン内の工具数も更に多くした工具マガジンに適用してもよい。
【００４２】
また、前記実施の形態に係る工具マガジン内の自動工具配置替え装置においては、工具マガジン１と自動工作機械Ｍの主軸４との間で直接に工具を交換する方式の工具交換機構を備えた装置に本発明を適用したが、これに限らず、工具マガジン１と前記主軸４との間に両者間で工具の交換を行う工具交換アーム（工具交換機構）を設けた装置に適用することができる。この場合には、主軸４を支持する主軸ヘッド５を工具交換機構の一部として作動させる必要はなく、また、工具マガジン１内のダミーポットは１つだけで足りる。
【００４３】
さらに、本発明は、円盤状の支持部材２の周囲に工具格納ポット３を配置した工具マガジン１を有するものに限らず、図６（Ｂ）に示すような、縦横に棚状に配列した工具格納ポット３に工具Ｔを支持する形式の棚収納型工具マガジンＫ２や、その他の形式の工具マガジンを有するものに適用することもできる。前記棚収納型工具マガジンＫ２の場合には、専用工具グループＴｂの各グループＡ，Ｂ，Ｃ・・・の相互間、および各グループＡ，Ｂ，Ｃ・・・と工具交換位置Ｐ１との間を工具を把持して転送する工具転送装置（工具交換機構）１５が備えられる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば以下の優れた効果を奏する。
請求項１に係る工具マガジン内の自動工具配置替え方法によれば、作業者による工作物の種類を選択するだけで、その種類に対応した専用工具グループが自動的に工具マガジン内で所定の工具準備位置に移動されるので、従来のように作業者が工作物が変わる毎に操作盤で工具マガジンと工具交換機構を操作して工具の入れ替え作業を行わなくてもよく、工具マガジン内での工具の配置替えを簡単に、かつ、能率よく行うことができる。
【００４５】
請求項２に係る工具マガジン内の自動工具配置替え方法によれば、工具パターン指示プログラムで指定された通りに工具マガジン内での工具の入れ替えが行われるので、配置替え後の工具マガジン内の工具の配置パターンに混乱が生じるのを確実に防止することができる。
【００４６】
請求項３に係る工具マガジン内の自動工具配置替え装置によれば、作業者が複雑な操作をする必要がなく、工作物の種類を選択するだけで、制御装置の動作で工具マガジンと工具交換機構を作動させて、所要の専用工具グループの工具をまとめて自動的に工具マガジン内の準備位置に配置替えすることができる、構成の簡単な工具マガジン内の工具自動配置替え装置を確実、容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態に係る工具マガジン内の工具自動配置替え装置のブロック図である。
【図２】 同じく制御装置の工具パターン指示プログラムの一例を示す図面である。
【図３】 同じく制御装置の工具対照テーブルの一例を示す図である。
【図４】 同じく工具自動配置替え方法を例示する説明図である。
【図５】 同じく作用を示すフロー図である。
【図６】 従来の工具マガジンにおける工具の配置例を示す説明図である。
【符号の説明】
１，Ｋ１，Ｋ２ 工具マガジン ３，１３ 工具格納ポット
３ｙ，３ｚ 第１、第２のダミーポット（空工具格納ポット）
４，１４ 主軸 ５ 主軸ヘッド
６ ＰＭＣ用シーケンサ ７ 第１メモリ（第１の記憶手段）
８ 第２メモリ（第２の記憶手段） ９ 第３メモリ（第３の記憶手段）
１０ 操作パネル（選択手段） １１ 入出力回路
Ｅ１ 工具マガジン制御回路 Ｅ２ 主軸ヘッド制御回路
Ｇ 制御装置 Ｍ 自動工作機械
Ｔａ 共通工具グループ Ｔｂ 専用工具グループ
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動工作機械に設備されている工具マガジン内に格納されている複数の工具を工作物の種類に合わせて自動的に配置替えする方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、工具マガジンを備え工作物を複合加工するマシニングセンタ等の自動工作機械においては、前記工具マガジンに格納する工具の多数本化が進み、これにより、工具マガジンの寸法も益々大型化している。このために、加工に必要な工具を工具マガジンから所定の工具交換位置に取り出して、主軸に装着するまでの時間が多くかかるようになっている。前記自動工作機械においては、非切削時間の短縮による加工のサイクルタイムの短縮が要求されており、特に、使用済み工具を主軸から工具マガジンに返却してから、次の使用工具を主軸に取り付けるまでの時間（工具準備時間）の短縮が重要となっている。
【０００３】
従来、前記自動工作機械の工具マガジンは、大きく分けて、図６（Ａ）に示すように、円盤状の支持部材１２の周囲に配列した工具格納ポット１３に工具Ｔを支持する形式の回転型工具マガジンＫ１と、図６（Ｂ）に示すように、縦横に棚状に配列した工具格納ポット１３に工具Ｔを支持する形式の棚収納型工具マガジンＫ２の２種類があり、その中に格納する工具Ｔは、複数種類の工作物の加工に共通して使用する共通工具グループＴａの工具と、特定の工作物の加工にのみ使用する専用工具グループＴｂの工具とがあり、通常、これらの工具グループＴａ，Ｔｂの工具は工具マガジンＫ１，Ｋ２内に混在している。
【０００４】
なお、共通工具グループＴａの工具を１つのグループとしてまとめ、専用工具グループＴｂの工具を加工対象の工作物毎にグループ分けして工具マガジンＫ１，Ｋ２に格納する場合もあるが、その場合でも、共通工具グループＴａと、各専用工具グループＴｂＡ，ＴｂＢ，・・・とは工具マガジンＫ１，Ｋ２内に混在しているのが普通である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記工具準備時間を短縮するためには、加工に必要な複数本の工具を、主軸１４との間で工具交換を行う工具交換位置Ｐ１に近い工具マガジン内の位置に、隣り合わせて配置しておくことが有効であるが、工作物の種類が変わり、使用工具も変わったりすると、その都度、工具マガジン内の工具の配置替えを行う必要が生じる。
【０００６】
しかしながら、従来の工具マガジンＫ１，Ｋ２では、前記のように工具が混在して格納されているので、作業者が加工対象の工作物の種類に対応させてその使用工具を工具マガジンＫ１，Ｋ２内に所定位置に適切に配置替えをすることは実際上は不可能であった。このため、加工対象の工作物の種類が変わる毎にその使用工具の工具マガジンＫ１，Ｋ２内における配置を自動的に組み替えることができる装置の実現が望まれていた。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、加工対象の工作物の種類が変わる毎に、各種類の工作物に使用する専用工具を工具マガジン内で所定の準備位置へ自動的に配置替えすることができる工具マガジン内の工具自動配置替え方法および装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために、以下の点を特徴としている。すなわち、請求項１に係る工具マガジン内の工具自動配置替え方法は、複数種類の工作物の加工に共通に使用される共通工具と、工作物の種類毎に専用に使用される複数グループの専用工具とを格納する工具マガジンを備え、制御装置の処理によって前記工具マガジンと工具交換機構を作動させて、加工すべき工作物の種類を選択すると、前記制御装置が処理して予め該制御装置内に記憶されている工作物の種類毎の工具パターン指示プログラムに従って、選択された種類の工作物に使用されるグループの専用工具を、工具マガジン内の共通工具の格納位置に隣接した準備位置へ、該準備位置に格納されている他のグループの専用工具と入れ替えて自動的に配置替えすることを特徴とする。
【０００９】
上記工具マガジン内の工具自動配置替え方法によれば、工作物の加工に先だって加工すべき工作物が選択されると、制御装置がその選択された工作物に対応する工具パターン指示プログラムを読み取って、その内容にもとづき前記工具マガジンと工具交換機構の作動を制御して、加工すべき工作物に使用する専用工具を前記工具マガジン内の準備位置に順次移動して、該準備位置に格納されている他の専用工具と入れ替える。
【００１０】
これにより、作業者による工作物の種類を選択するだけで、その種類に対応したグループの専用工具が自動的に工具マガジン内で所定の工具準備位置に移動されるので、従来のように作業者が工作物が変わる毎に操作盤で工具マガジンと工具交換機構を操作して工具の入れ替え作業を行わなくてもよく、工具マガジン内での工具の配置替えが、簡単に能率よく行える。
【００１１】
請求項２に係る工具マガジン内の工具自動配置替え方法は、請求項１に記載の工具自動配置替え方法において、前記工具パターン指示プログラムは、工作物の種類毎に対応する専用工具の配列パターンを指示するものであり、前記工具マガジン内における前記準備位置の工具格納ポットのポットＮＯ．と、該ポットＮＯ．に格納すべき専用工具の工具番号とのデータを順次記憶したプログラムであることを特徴とする。この工具マガジン内の工具自動配置替え方法では、工具パターン指示プログラムで指定された通りに工具マガジン内での工具の入れ替えが行われるので、配置替え後の工具マガジン内の工具の配置パターンに混乱が生じることがない。
【００１２】
請求項３に係る工具マガジン内の工具自動配置替え装置は、複数種類の工作物の加工に共通に使用される共通工具と、工作物の種類毎に専用に使用される複数グループの専用工具とを格納する工具マガジンを備えると共に、制御装置の処理によって前記工具マガジンと工具交換機構を作動させて、加工すべき工作物に使用する専用工具を、その加工に先立って前記工具マガジン内の準備位置に移動させて、該準備位置に格納されている他のグループの専用工具と入れ替えるようにした工具マガジン内の工具自動配置替え装置において、前記制御装置には、工作物の種類を選択する選択手段と、工作物の種類毎に対応する専用工具の配列パターンを指示するものであり、前記工具マガジン内における前記準備位置の工具格納ポットのポットＮＯ．と、該ポットＮＯ．に格納すべき専用工具の工具番号とのデータを順次記憶した工具パターン指示プログラムを記憶する第１の記憶手段と、前記工具パターン指示プログラムで指示された前記ポットＮＯ．と、該ポットＮＯ．に格納すべき工具番号とを新たな工具配列に関するパターン指示データとして記憶する第２の記憶手段と、前記工具マガジンと工具交換機構とによる専用工具の並び替え動作を指示する工具並び替え動作プログラムを記憶する第３の記憶手段と、前記選択手段で工作物の種類が選択されると、前記第１の記憶手段の内容に従って前記工具並び替え動作プログラムを起動させ、前記パターン指示データにもとづいて工具マガジン内の専用工具の移動を行わせるシーケンサと、を備えていることを特徴とする。
【００１３】
この工具マガジン内の工具自動配置替え装置では、選択手段で工作物が選択されると、前記制御装置のシーケンサが、予め第１の記憶手段に記憶されている工作物の種類毎の工具パターン指示プログラムを読み取って、その内容と第２の記憶手段に記憶されているデータ変換プログラムに従って、工具対照テーブルのデータを変換し、この変換データにもとづいて第３の記憶手段の工具並び替えプログラムを実行させて、前記工具マガジンと工具交換機構の作動を制御し、これにより、選択された工作物に使用される専用工具が工具マガジン内の共通工具の格納位置に隣接した準備位置に自動的に配置替えされる。
【００１４】
したがって、工具マガジン内の工具自動配置替え装置によれば、作業者が複雑な操作をする必要がなく、工作物の種類を選択するだけで、制御装置の処理で工具マガジンと工具交換機構を作動させて、所要グループの専用工具をまとめて自動的に工具マガジン内の準備位置に配置替えすることができる、構成の簡単な工具マガジン内の工具自動配置替え装置が実現される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る自動工作機械における工具マガジン内の自動工具配置替え装置の一実施の形態について、図１〜図４を参照して説明する。
図１において、１はマシニングセンタ等の自動工作機械Ｍに付設された工具マガジンである。該工具マガジン１は、円盤状の支持部材２の外周部に周方向に適宜間隔をあけて配置された複数個の工具格納ポット３を備え、各工具格納ポット３には、前記自動工作機械Ｍで加工される複数種類の工作物に共通して使用される共通工具グループＴａの工具と、工作物Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・の種類毎に専用して使用される専用工具グループＴｂ（ＴｂＡ，ＴｂＢ，ＴｂＣ・・・）の工具とが、それらの軸方向を前記支持部材２に直交する方向に向けてそれぞれ保持されている。なお、説明を解り易くするために、本実施の形態においては、共通工具グループＴａが１つのグループから構成されているものとする。
【００１６】
そして、自動工作機械Ｍの全体の動作を自動制御するＮＣ装置（数値制御装置）によって、自動工作機械Ｍの主軸ヘッド５の主軸４に装着すべき工具Ｔｘが指定されると、工具マガジン制御回路Ｅ１を介して作動される工具マガジン１がイ、ロ矢方向のいずれか一方に回転され、指定された工具Ｔｘが主軸４に近い工具交換位置Ｐ１に割り出されてから工具の軸方向前方に移動すると共に、主軸ヘッド制御回路Ｅ２を介して作動されて主軸ヘッド５が工具交換位置Ｐ１に上昇し、工具Ｔｘと主軸４の中心とが一致された後、工具マガジン１が工具の軸方向後方に移動することにより、工具Ｔｘが主軸４に装着され、さらに、主軸ヘッド５が下降することにより、工具マガジン１から工具Ｔｘが抜き出されるようになっている。また、上記とは逆の動作で主軸５に装着されている工具を工具マガジン１の工具格納ポット３に格納するようになっている。
【００１７】
なお、前記工具交換位置Ｐ１には割り出された工具格納ポットのポットＮＯ．を識別するための識別装置（図示せず）が設けられている。
前記工具マガジン１と主軸ヘッド５とは、両者間で工具を直接に入れ替える工具交換機構の機能を分担して有しており、この工具交換機構の機能をも工具交換機構と称するものとする。
【００１８】
前記工具マガジン１は、共通工具グループＴａの工具と、工作物Ａ，Ｂ，Ｃ・・・の各種類毎に専用して使用される各専用工具グループＴｂ（ＴｂＡ，ＴｂＢ，ＴｂＣ・・・）の工具とがそれぞれグループ分けされて、図１の例では、工具交換位置Ｐ１の側から共通工具グループＴａ、専用工具グループＴｂＡ、専用工具グループＴｂＢ、専用工具グループＴｂＣ、・・・の順に反時計方向に配置されている。また、工具マガジン１内には前記共通工具グループＴａ用、専用工具グループＴｂ用の各工具格納ポット３のほかに、２つのダミーポット（空工具格納ポット）３ｙ，３ｚが共通工具グループＴａの時計方向における隣接位置に設けられている。
【００１９】
次に、前記工具マガジン１内の工具配置替えの作動を制御する自動工具配置替え制御装置（制御装置）Ｇについて説明する。前記制御装置Ｇは、前記自動工作機械Ｍを自動制御するＮＣ装置の一部をなすものであり、プログラマブル・マシン・コントローラ（以下、ＰＭＣという）用シーケンサ（シーケンサ）６と、該ＰＭＣ用シーケンサ６に接続され、各工作物Ａ，Ｂ，Ｃ・・・に対応する専用工具の配列パターン（パターンＡ，Ｂ，Ｃ・・・用）を指示する工具パターン指示プログラムＨ（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，・・・Ｈｎ）とを記憶する第１の記憶手段としての第１メモリ（ＲＯＭ）７と、前記ＰＭＣ用シーケンサ６にバス接続され、その作業領域としてデータの一時記憶等の処理に使用される第２の記憶手段としての第２メモリ（ＲＡＭ）８とを備えている。
【００２０】
さらに、前記制御装置Ｇは、前記第２メモリ８と前記ＰＭＣ用シーケンサ６とにバス接続されると共に、工具並び替え動作プログラムを記憶する第３の記憶手段としての第３メモリ（ＲＯＭ）９と、前記ＰＭＣ用シーケンサ６に接続され前記工具パターン指示プログラムＨを第１メモリ７に登録したり、ＰＭＣ用シーケンサ６を起動させる操作をする操作パネル（選択手段）１０と、前記ＰＭＣ用シーケンサ６に接続されると共に、前記工具マガジン制御回路Ｅ１と主軸ヘッド制御回路Ｅ２に接続されている入出力回路１１とを備えている。
【００２１】
前記第１メモリ７には、各工作物Ａ，Ｂ，Ｃ・・・の種類毎に使用される専用工具グループＴｂ（ＴｂＡ，ＴｂＢ，ＴｂＣ・・・）に属するＴコードで示す工具の絶対番号（工具絶対番号）と、該工具の工具マガジン内におけるＭコードで示す工具格納ポット３のポットＮＯ．とを特定するための工具パターン指示プログラムＨ１（パターンＡ用）ｏ９００１、Ｈ２（パターンＢ用）ｏ９００２、Ｈ３（パターンＣ用）ｏ９００３、・・・Ｈｎ（パターンｎ用）ｏ９００ｎが記憶されている（図２ではパターンＢが例示されている）。
【００２２】
なお、共通工具グループＴａの工具は、そのグループとして工具マガジン１内の予め定めた特定位置の工具格納ポット、通常は、工具交換位置Ｐ１に近い工具格納ポットに格納すべく、後述の工具対照テーブル（図３参照）に記録されている。そして、各パターンＡ，Ｂ，Ｃ・・・用の工具パターン指示プログラムＨ１，Ｈ２，Ｈ３・・・におけるＭコードで示す工具格納ポットのポットＮＯ．は、いずれも、前記共通工具グループＴａの工具用の予め定めた特定の工具格納ポット３ａに隣接した位置であって、前記ダミーポット３ｙ，３ｚと反対側にある準備位置の工具格納ポット３ｓが指定されるように記憶されている。
【００２３】
また、前記第２メモリ８には、図３に示すように、工具マガジン１の工具格納ポット３のポットＮＯ．欄と、これに対応する工具の工具絶対番号欄と、各ポットＮＯ．に対応するフラグ欄とからなる工具対照テーブルが作成されている。そして、前記第２メモリ８は、前記ＰＭＣ用シーケンサ６が操作パネル１０で選択指定された工作物の種類に対応した工具パターン指示プログラムＨで指示されたポットＮＯ．と格納すべき工具番号（工具絶対番号）とを読み取りプログラムで読み取って、読み取られたポットＮＯ．と工具番号とを新たな工具配列に関するパターン指示データとして記憶するようになっている。通常、前記読み取りプログラムは、ＰＭＣ用シーケンサ６またはＰＭＣ用制御ソフト等で作成する。
【００２４】
次に、上記構成の工具マガジン内の自動工具配置替え装置の作用と共に、自動工具配置替え方法について図５に示すフロー図をも参照して説明する。
例えば、図４（Ａ）に示すように、工具マガジン１に工具格納ポット３が１２個設けられ、そのポットＮＯ．１〜３に共通工具グループＴａの工具が、ポットＮＯ．４，５に工作物Ａを加工するパターンＡの専用工具ＴｂＡが、ポットＮＯ．６，７に工作物Ｂを加工するパターンＢの専用工具ＴｂＢが、ポットＮＯ．８〜１０に工作物Ｃを加工するパターンＣの専用工具ＴｂＣがそれぞれ格納されている。
【００２５】
また、ポットＮＯ．１１，１２は第１、第２ダミーポットとなっており、自動工作機械Ｍの主軸４には工作物Ａを最初に加工するのに使用するパターンＡ用の専用工具（工具絶対番号）０１０９が装着されているものとする。このとき、第２メモリ８には図３に示すように、工具格納ポットのポットＮＯ．１〜１０とそれらに対応した共通工具グループＴａの工具（０１００〜０１０２）、専用工具グループＴｂの工具（０１０３〜０１０９）が順次記載された工具対照テーブルが記憶されている。
【００２６】
また、予め、機械の操作者は専用工具グループＴｂにおける工具の各パターンＡ，Ｂ，Ｃの工具絶対番号とそれの工具マガジン１の準備位置において格納すべき工具格納ポット３ｓのポットＮＯ．を、前記第１メモリ７に各パターンＡ，Ｂ，Ｃ用の工具パターン指示プログラムＨ（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３）を登録しておく。
この状態からＢパターンの専用工具ＴｂＢによる工作物Ｂを加工するため、図４（Ｂ）に示すように、先にパターンＡの専用工具ＴｂＡが格納されていた工具格納ポットに、パターンＢの専用工具ＴｂＢを配置替えする場合について示す。
【００２７】
先ず、作業者が前記操作パネル１０で、工作物の種類である工作物Ｂを選択して起動スイッチを押し、工作物Ｂを加工するためのパターンＢ用の工具パターン指示プログラムＨ２による工具配置替え動作を起動させる。この工具配置替え動作が起動されると、前記制御装置ＧのＰＭＣ用シーケンサ６が処理を開始し、第１メモリ７を検索してパターンＢ用の工具パターン指示プログラムＨ２で指示された工具格納ポットのポットＮＯ．と格納すべき工具番号（工具絶対番号）とを読み取りプログラムで読み取って、読み取られたポットＮＯ．と工具番号とを新たな工具配列に関するパターン指示データとして第２メモリ８に記憶させる。
【００２８】
前記パターン指示データが第２メモリ８に記憶されると、ＰＭＣ用シーケンサ６は第３メモリ９に記憶されている工具並び替え動作プログラムを起動させ、前記パターン指示データにもとづいてパターンＡの専用工具ＴｂＡとパターンＢの専用工具ＴｂＢとを工具マガジン１内で入れ替える工具の並び替え動作を実行させる。
この工具並び替え動作プログラムによる工具の並び替え動作は、次のようにして行われる。
【００２９】
先ず、工具マガジン制御回路Ｅ１と主軸ヘッド制御回路Ｅ２とが動作して、工具マガジン１の旋回による指定格納ポット３の工具交換位置ＰＩへの割出し移動、主軸ヘッド５の工具交換位置Ｐ１への上昇、工具マガジン１の主軸４の軸方向への前進移動による工具の主軸からの引き抜きと指定格納ポットへの同時装着の各動作を行わせることによって、現在主軸４に装着されている主軸工具（絶対工具番号０１０９）を第１ダミーポット（ポットＮＯ．１１）３ｙに格納する（ステップＳ１）。
なお、説明を簡略にするため、以下、工具マガジン制御回路Ｅ１と主軸制御回路Ｅ２の動作で作動する工具マガジン１と主軸ヘッド５の各動作の動作手順の詳細に代えて、前記各動作が組み合わせて行われる工具の移動動作を示すものとする。
【００３０】
次に、工具マガジン１が回転して、共通工具グループＴａの工具格納ポットのポットＮＯ．３の次に位置する目標工具格納ポット（パターンＢの工具を格納すべき工具格納ポット）の先頭のポットＮＯ．４を工具交換位置Ｐ１に移動させると共に、前記第２メモリ８内の工具対照テーブルを照合して、ポットＮＯ．４に対応する工具絶対番号がパターンＢの目的工具（先頭の工具絶対番号０１０５）であるか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００３１】
上記判定は、図３の例では否であるので、ポットＮＯ．４の専用工具（工具絶対番号０１０３）を工具交換機構の動作で第２ダミーポット（ポットＮＯ．１２）３ｚに格納した（ステップＳ３）後に、パターンＢの目的工具（工具絶対番号０１０５）を工具マガジン１の工具格納ポットのポットＮＯ．６から目標工具格納ポット（ポットＮＯ．４）へ移動させる（ステップＳ４）と共に、工具対照テーブルのポットＮＯ．４の工具絶対番号を目的工具（工具絶対番号０１０５）の番号に書き換える。
【００３２】
そして、第２ダミーポット（ポットＮＯ．１２）３ｚ内に挿入された前記専用工具（工具絶対番号０１０３）を、先にパターンＢの目的工具が格納されていた工具マガジン１内の工具格納ポット（ポットＮＯ．６）へ移動させる（ステップＳ５）と共に、工具対照テーブルのポットＮＯ．６の工具絶対番号を返送工具（工具絶対番号０１０３）の番号に書き換えてから、工具対照テーブルのポットＮＯ．４に対応するフラグ欄に、パターンＢの先頭の目的工具（工具絶対番号０１０５）の工具マガジン１内での配置替えが終了したことを示すフラグ＋１を立てる。
【００３３】
次に、工具マガジン１が回転して、目標工具格納ポット（パターンＢの工具を格納すべき工具格納ポット）の次位の工具格納ポット（ポットＮＯ．５）を工具交換位置Ｐ１に割出し移動させて、次の目的工具の配置替えのセットがなされ（ステップＳ６）、前記第２メモリ８内の工具対照テーブルが照合されて、目標工具格納ポットに対応するフラグ欄の全てにフラグ＋１が立てられ、パターンＢの目的工具が全て目標工具格納ポットに格納されたか否か判定される（ステップＳ７）。本例では、未だ目的工具（工具絶対番号０１０６）が格納されていないので、前記ステップＳ２〜ステップＳ６の動作が繰り返して行われ、目的工具（工具絶対番号０１０６）が工具格納ポットのポットＮＯ．５に格納される。
【００３４】
これにより、工具対照テーブルのポットＮＯ．５の工具絶対番号を目的工具（工具絶対番号０１０６）の番号に書き換えると共に、ポットＮＯ．７のの工具絶対番号を返送工具（工具絶対番号０１０４）の番号に書き換えてから、工具対照テーブルのポットＮＯ．５に対応するフラグ欄に、パターンＢの次位の目的工具（工具絶対専用番号０１０６）の工具マガジン１内での配置替えが終了したことを示すフラグ＋１を立てる。
【００３５】
このようにして、工具の配置替え動作が行われて、パターンＢの目的工具が全て目標工具格納ポットに格納されたことが、ステップＳ７で工具対照テーブルのフラグ欄の照合によって判定されると、パターンＢの専用工具で最初に主軸４に掴む工具（工具絶対番号０１０８）が工具格納ポットのポットＮＯ．９から第２ダミーポット（ポットＮＯ．１２）３ｚに移動される（ステップＳ８）。
【００３６】
そして、先に第１ダミーポット（ポットＮＯ．１１）３ｙに装着して置いた工具（工具絶対番号０１０９）が工具格納ポットのポットＮＯ．９に移動され（ステップＳ９）、第２ダミーポット３ｚに移動された工具（工具絶対番０１０８）が主軸４に装着される（ステップＳ１０）と共に、これらの動作に合わせて工具対照テーブルの工具絶対番号欄の書き換えが行われ、一連の動作が終了される。
前記ステップＳ８，Ｓ９，Ｓ１０の動作は、工作物Ｂの加工のサイクルタイムをできるだけ短縮するために、最初に加工する工具を主軸４に装着させるものである。
【００３７】
上記工具マガジン内の工具自動配置替え方法によれば、工作物Ａ，Ｂ，Ｃの加工に先だって加工すべき工作物が操作パネル１０で選択されると、制御装置Ｇがその選択された工作物に対応する工具パターン指示プログラムＨを読み取って、その内容にもとづき前記工具マガジン１と工具交換機構の作動を制御して、加工すべき工作物に使用する専用工具グループＴｂの工具を前記工具マガジン１内の共通工具グループＴａの工具を格納する工具格納ポット３ａに隣接した準備位置の工具格納ポット３ｓに順次移動させる。
【００３８】
これにより、作業者による工作物Ａ，Ｂ，Ｃの種類を選択するだけで、その選択された種類の工作物に対応した専用工具グループＴｂの工具が自動的に工具マガジン１内で所定の準備位置に移動されるので、従来のように作業者が工作物が変わる毎に操作盤で工具マガジン１と工具交換機構を操作して工具の入れ替え作業を行わなくてもよく、工具マガジン１内での工具Ｔの配置替えを簡単に能率よく行うことができる。
しかも、工具パターン指示プログラムＨで工具の配置順が指定されて、その順序に従って工具マガジン１内での工具の入れ替えが行われるので、配置替え後の工具マガジン１内の工具の配置パターンに混乱が生じることを確実に防止することができる。
【００３９】
また、前記工具マガジン内の自動工具配置替え装置によれば、操作パネル１０で工作物Ａ，Ｂ，Ｃの種類が選択されると、前記制御装置ＧのＰＭＣ用シーケンサ６が、予め第１のメモリ７に記憶されている工作物Ａ，Ｂ，Ｃの種類毎の工具パターン指示プログラムＨを読み取って、その内容と第２のメモリ８にパターン指示データとして記憶され、このパターン指示データにもとづいて第３のメモリ９の工具並び替え動作プログラムを実行させて、前記工具マガジン１と工具交換機構の作動を制御し、これにより、選択された工作物に使用される専用工具グループＴｂの工具が工具マガジン１内の共通工具グループＴａにおける工具の工具格納ポット３ａに隣接した準備位置である工具格納ポット３ｓに自動的に配置替えされる。
【００４０】
したがって、工具マガジン１内の工具自動配置替え装置によれば、作業者が複雑な操作をする必要がなく、工作物Ａ，Ｂ，Ｃの種類を選択するだけで、制御装置Ｇの動作で工具マガジン１と工具交換機構を作動させて、所要グループＡ，Ｂ，Ｃの専用工具ＴｂＡ，ＴｂＢ，ＴｂＣのそれぞれをまとめて自動的に工具マガジン１内の準備位置に配置替えすることができる、構成の簡単な工具マガジン内の工具自動配置替え装置を実現することができる。
【００４１】
なお、前記実施の形態の工具マガジン内の自動工具配置替え方法、装置においては、前記工具マガジン１に、共通工具グループＴａの工具を３個、工作物Ａ，Ｂ，Ｃに使用する専用工具グループＴｂにおけるパターンＡの専用工具グループＴｂＡ、パターンＢの専用工具グループＴｂＢの工具をそれぞれ２個、パターンＣの専用工具グループＴｂＣの工具を３個格納する工具格納ポット１０個、ダミーポット２個からなる合計１２個の工具格納ポットを備えたものについて説明したが、本発明はこれに限らず、更に多数種の工作物に対応させて多数のパターンを有し、各パターン内の工具数も更に多くした工具マガジンに適用してもよい。
【００４２】
また、前記実施の形態に係る工具マガジン内の自動工具配置替え装置においては、工具マガジン１と自動工作機械Ｍの主軸４との間で直接に工具を交換する方式の工具交換機構を備えた装置に本発明を適用したが、これに限らず、工具マガジン１と前記主軸４との間に両者間で工具の交換を行う工具交換アーム（工具交換機構）を設けた装置に適用することができる。この場合には、主軸４を支持する主軸ヘッド５を工具交換機構の一部として作動させる必要はなく、また、工具マガジン１内のダミーポットは１つだけで足りる。
【００４３】
さらに、本発明は、円盤状の支持部材２の周囲に工具格納ポット３を配置した工具マガジン１を有するものに限らず、図６（Ｂ）に示すような、縦横に棚状に配列した工具格納ポット３に工具Ｔを支持する形式の棚収納型工具マガジンＫ２や、その他の形式の工具マガジンを有するものに適用することもできる。前記棚収納型工具マガジンＫ２の場合には、専用工具グループＴｂの各グループＡ，Ｂ，Ｃ・・・の相互間、および各グループＡ，Ｂ，Ｃ・・・と工具交換位置Ｐ１との間を工具を把持して転送する工具転送装置（工具交換機構）１５が備えられる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば以下の優れた効果を奏する。
請求項１に係る工具マガジン内の自動工具配置替え方法によれば、作業者による工作物の種類を選択するだけで、その種類に対応した専用工具グループが自動的に工具マガジン内で所定の工具準備位置に移動されるので、従来のように作業者が工作物が変わる毎に操作盤で工具マガジンと工具交換機構を操作して工具の入れ替え作業を行わなくてもよく、工具マガジン内での工具の配置替えを簡単に、かつ、能率よく行うことができる。
【００４５】
請求項２に係る工具マガジン内の自動工具配置替え方法によれば、工具パターン指示プログラムで指定された通りに工具マガジン内での工具の入れ替えが行われるので、配置替え後の工具マガジン内の工具の配置パターンに混乱が生じるのを確実に防止することができる。
【００４６】
請求項３に係る工具マガジン内の自動工具配置替え装置によれば、作業者が複雑な操作をする必要がなく、工作物の種類を選択するだけで、制御装置の動作で工具マガジンと工具交換機構を作動させて、所要の専用工具グループの工具をまとめて自動的に工具マガジン内の準備位置に配置替えすることができる、構成の簡単な工具マガジン内の工具自動配置替え装置を確実、容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態に係る工具マガジン内の工具自動配置替え装置のブロック図である。
【図２】 同じく制御装置の工具パターン指示プログラムの一例を示す図面である。
【図３】 同じく制御装置の工具対照テーブルの一例を示す図である。
【図４】 同じく工具自動配置替え方法を例示する説明図である。
【図５】 同じく作用を示すフロー図である。
【図６】 従来の工具マガジンにおける工具の配置例を示す説明図である。
【符号の説明】
１，Ｋ１，Ｋ２ 工具マガジン ３，１３ 工具格納ポット
３ｙ，３ｚ 第１、第２のダミーポット（空工具格納ポット）
４，１４ 主軸 ５ 主軸ヘッド
６ ＰＭＣ用シーケンサ ７ 第１メモリ（第１の記憶手段）
８ 第２メモリ（第２の記憶手段） ９ 第３メモリ（第３の記憶手段）
１０ 操作パネル（選択手段） １１ 入出力回路
Ｅ１ 工具マガジン制御回路 Ｅ２ 主軸ヘッド制御回路
Ｇ 制御装置 Ｍ 自動工作機械
Ｔａ 共通工具グループ Ｔｂ 専用工具グループ
Claims (3)
- 複数種類の工作物の加工に共通に使用される共通工具と、工作物の種類毎に専用に使用される複数グループの専用工具とを格納する工具マガジンを備え、制御装置の処理によって前記工具マガジンと工具交換機構を作動させて、加工すべき工作物に使用する専用工具を、その加工に先立って前記工具マガジン内の準備位置に移動するようにした工具マガジン内の工具自動配置替え方法において、
加工すべき工作物の種類を選択すると、前記制御装置が処理して予め該制御装置内に記憶されている工作物の種類毎の工具パターン指示プログラムに従って、選択された種類の工作物に使用されるグループの専用工具を、工具マガジン内の共通工具の格納位置に隣接した準備位置へ、該準備位置に格納されている他のグループの専用工具と入れ替えて自動的に配置替えすることを特徴とする工具マガジン内の工具自動配置替え方法。 - 前記工具パターン指示プログラムは、工作物の種類毎に対応する専用工具の配列パターンを指示するものであり、前記工具マガジン内における前記準備位置の工具格納ポットのポットＮＯ．と、該ポットＮＯ．に格納すべき専用工具の工具番号とのデータを順次記憶したプログラムであることを特徴とする請求項１に記載の工具マガジン内の工具自動配置替え方法。
- 複数種類の工作物の加工に共通に使用される共通工具と、工作物の種類毎に専用に使用される複数グループの専用工具とを格納する工具マガジンを備えると共に、制御装置の処理によって前記工具マガジンと工具交換機構を作動させて、加工すべき工作物に使用する専用工具を、その加工に先立って前記工具マガジン内の準備位置に移動させて、該準備位置に格納されている他のグループの専用工具と入れ替えるようにした工具マガジン内の工具自動配置替え装置において、
前記制御装置には、
工作物の種類を選択する選択手段と、
工作物の種類毎に対応する専用工具の配列パターンを指示するものであり、前記工具マガジン内における前記準備位置の工具格納ポットのポットＮＯ．と、該ポットＮＯ．に格納すべき専用工具の工具番号とのデータを順次記憶した工具パターン指示プログラムを記憶する第１の記憶手段と、
前記工具パターン指示プログラムで指示された前記ポットＮＯ．と、該ポットＮＯ．に格納すべき工具番号とを新たな工具配列に関するパターン指示データとして記憶する第２の記憶手段と、
前記工具マガジンと工具交換機構とによる専用工具の並び替え動作を指示する工具並び替え動作プログラムを記憶する第３の記憶手段と、
前記選択手段で工作物の種類が選択されると、前記第１の記憶手段の内容に従って前記工具並び替え動作プログラムを起動させ、前記パターン指示データにもとづいて工具マガジン内の専用工具の移動を行わせるシーケンサと、
を備えていることを特徴とする工具マガジン内の工具自動配置替え装置。
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