JP5344156B2 - 数値制御式工作機械及びその工具交換方法 - Google Patents
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Description
図1、図2に示すように、マシニングセンタ(数値制御式工作機械)1は、図示外のワークと工具とが相対移動することで、ワークに所望の切削加工(例えば、「フライス削り」、「穴開け」、「切削」等)を施すことができる工作機械である。マシニングセンタ1は、鋳鉄製の基台であるベース2と、ベース2の上部に設けた機械本体3と、ベース2の上部に固定したスプラッシュカバー4とを構成の主体とする。機械本体3は、ワークの切削加工を行う。ベース2は、Y軸方向(機械本体3の奥行き方向)に長い略直方体状の鋳造品である。ベース2の下部の四隅は、高さ調節可能な脚部2aを夫々備えている。
図1に示すように、スプラッシュカバー4は、機械本体3とベース2の上部を覆う略直方体状の箱状のものである。スプラッシュカバー4はベース2の上部に固定してある。このスプラッシュカバー4の内側に、機械本体3の加工領域を設けてある。スプラッシュカバー4の前面に開口部(図示略)を設けてある。
図2に示すように、機械本体3はベース2の上側にあり、機械本体3が加工プログラムに基づいてワークの切削加工を行う。機械本体3は、コラム16と、主軸ヘッド7と、主軸9と、自動工具交換装置(ATC)20と、テーブル10とを構成の主体とする。直方体状のコラム16は、ベース2の後部にあるコラム座部17の上面に固定しており、且つ鉛直上方に延びている。主軸ヘッド7は、その内部に主軸9を回転可能に支持している。
図2に示すように、サーボモータからなるX軸モータ71(図3参照)はテーブル10をX軸方向(図2の左右方向)へ移動させる。サーボモータからなるY軸モータ72(図3参照)はテーブル10をY軸方向に移動させる。
1対のY軸送りガイドは、ベース2の上側においてベース2の長手方向(前後方向)に沿って延びている。この1対のY軸送りガイド上に直方体状の支持台12を移動可能に支持している。テーブル10の下側において、支持台12の上にはX軸方向に延びる1対のX軸送りガイド(図示略)を設けてある。この1対のX軸送りガイドにテーブル10を移動可能に支持している。
図2に示すように、コラム16の前面側で上下方向に延びるガイドレール(図示略)が、リニアガイドを介して主軸ヘッド7を昇降自在に案内している。ナット(図示略)がコラム16の前面側に上下方向に延びるように設けたZ軸モータ73(図3参照)がZ軸ねじシャフトを正逆方向に回転駆動することで、主軸ヘッド7は上下方向に昇降駆動する。Z軸制御部63aは、数値制御装置50のCPU51からの制御信号に基づいてZ軸モータ73を駆動する。Z軸モータ73が駆動することで、主軸ヘッド7は昇降駆動する。
図3に示すように、数値制御装置50は、マイクロコンピュータを含んで構成してあり、入出力インタフェース54と、CPU51と、ROM52と、RAM53と、軸制御部61a〜64a,75aと、サーボアンプ61〜64と、微分器71b〜74bなどを備えている。軸制御部61a〜64aは、夫々サーボアンプ61〜64に接続している。サーボアンプ61〜64は、夫々X軸モータ71、Y軸モータ72、Z軸モータ73、主軸モータ74に接続している。軸制御部75aはマガジンモータ75に接続している。
軸制御部75aは、CPU51からの移動指令量を受けて、マガジンモータ75を駆動する。
図5に示すように、登録テーブルは、加工に使用する工具18の優先順位を工具グループ毎に登録するためのテーブルである。登録テーブルは、作業者がキーボード81を介して工具番号を入力することで登録することができる。
数値制御装置50が予備工具交換制御を実行すると、起動信号が入力されたか否かを判断する。作業者がキーボード81を介して起動信号を入力した場合(S1;Yes)、加工プログラムをRAM53からロードする。工具管理テーブルに基づいて主工具/予備工具管理テーブルを作成した後(S2)、予備工具交換フラグFaを0にリセットする(S3)。
S6において工具交換指令でない場合に(S6;No)、サイクル終了指令でない場合は(S14;No)、指令に基づく処理を実行させた後(S17)、S5へ移行する。
サイクル終了指令である場合は(S14;Yes)、主軸9に装着された工具18の使用時間カウンタのカウントアップを停止させる(S15)。
この実施例2においては、主軸9に装着された主工具の残り寿命が、工具グループの初品検査時間Tn(n:101、102… 工具グループ番号)の1倍以上且つ2倍未満になったとき、且つその主工具の予備工具により加工されたワークの初品検査を行っていない場合に、予備工具に交換するように制御するものである。
初品検査時間Tnは以下の式から計算される。
Tn=初品検査時間T×工具グループの1サイクルの使用時間/サイクルタイム
但し、Tn<サイクルタイムならば、Tn=サイクルタイム
サイクルタイムとは、起動からサイクル終了信号までの時間(S31からS55ないしS59までの時間)で、図示しないが、数値制御装置50が算出し記憶するものであるが、予め作業者が登録することも可能である。
サイクル終了指令である場合は(S48;Yes)、主軸9に装着された工具18の使用時間のカウントアップを停止させる(S49)。
1]前記実施例において初品検査信号を出力する際に、ディスプレイ82に最初のワークの加工を終了した旨を表示させる代わりに、種々の方法で報知することが可能である。例えば、ランプを点灯させたり、スピーカから警告音を発するように構成してもよい。
2]前記実施例2において初品検査時間Tを予め登録したが、その代わりに初品検査時間Tの間に加工できるワークの個数を登録してもよい。
3]前記実施例において、S20,S54で記憶させた工具番号とワークカウンタとを、ディスプレイ82に表示させることも可能である。この場合、装着ミスや登録ミスのあった予備工具を作業者が簡単に特定することができる。
3 機械本体
9 主軸
18 工具
20 自動工具交換装置
21 工具マガジン
50 数値制御装置
53 RAM
Claims (6)
- 主軸に装着された工具と工具マガジンに収納された複数の工具の中から所望の工具とを交換可能な工具交換装置と、この工具交換装置を制御すると共に加工プログラムに基づいてワークに加工を施すように機械本体を制御する数値制御装置とを有する数値制御式工作機械において、
前記数値制御装置は、
前記複数の工具に対して、工具毎に使用した使用時間を累積的に計時する使用時間計時手段と、
前記複数の工具に対して工具毎に寿命時間を記憶した寿命時間記憶手段と、
前記使用時間計時手段の計時内容と、前記寿命時間記憶手段の寿命時間とに基づいて主軸に装着されている工具の寿命が残っているか否か判断する工具寿命判断手段と、
前記工具寿命判断手段により前記寿命が残っていないと判断された場合、前記工具マガジンに収納された複数の工具の中から前記主軸に装着されている工具と同種の予備工具に交換するように制御する予備工具交換手段と、
前記予備工具を使用して加工を行った最初のワークの加工終了時であるか否か判断する判断手段と、
前記判断手段が前記予備工具を使用して加工を行った最初のワークの加工終了時である
と判断した場合にその旨を報知する報知手段と、
前記報知手段による報知を行った際に前記予備工具による次の加工プログラムの実行を禁止するプログラム実行禁止手段と、
を備えたことを特徴とする数値制御式工作機械。 - 前記数値制御装置に、
前記予備工具により加工された最初のワークの検査が行われたか否かを判断する検査判断手段と、
前記各工具により加工された部位の検査に要する検査時間を予め記憶した検査時間記憶手段とを設け、
前記予備工具交換手段は、主軸に装着された工具の残り寿命時間が前記検査の検査時間の1倍以上且つ2倍未満になったときに、前記予備工具に交換するように制御することを特徴とする請求項1に記載の数値制御式工作機械。 - 前記数値制御装置に、前記報知手段による報知を行った際に前記予備工具交換手段により交換された交換前の工具に戻すように制御する工具復帰手段を設けたことを特徴とする請求項2に記載の数値制御式工作機械。
- 主軸に装着された工具と工具マガジンに収納された複数の工具の中から所望の工具とを交換可能な工具交換装置と、この工具交換装置を制御すると共に加工プログラムに基づいてワークに加工を施すように機械本体を制御する数値制御装置とを有する数値制御式工作機械の工具交換方法において、
前記数値制御装置に、前記複数の工具に対して工具毎に使用した使用時間を累積的に計時する使用時間計時手段と、前記複数の工具に対して工具毎に寿命時間を記憶した寿命時間記憶手段とを予め設けておき、
前記使用時間計時手段の計時内容と、前記寿命時間記憶手段の寿命時間とに基づいて主軸に装着されている工具の寿命が残っているか否か判断する第1ステップと、
前記寿命が残っていないと判断された場合、前記工具マガジンに収納された複数の工具の中から前記主軸に装着されている工具と同種の予備工具に交換するように制御する第2ステップと、
前記予備工具を使用して加工を行った最初のワークの加工終了時であるか否か判断すると共に前記予備工具を使用して加工を行った最初のワークの加工終了時であると判断した場合にその旨を報知する第3ステップと、
前記予備工具による次の加工プログラムの実行を禁止する第4ステップと、
を備えたことを特徴とする数値制御式工作機械の工具交換方法。 - 前記数値制御装置に、前記各工具により加工された部位の検査に要する検査時間を予め記憶した検査時間記憶手段を予め設けておき、
前記第2ステップにおいて、主軸に装着された工具の残り寿命時間が前記検査の検査時間の1倍以上且つ2倍未満になったときに、前記予備工具に交換するように制御することを特徴とする請求項4に記載の数値制御式工作機械の工具交換方法。 - 前記第3ステップにおいて、前記第2ステップで交換された交換前の工具に戻すように制御することを特徴とする請求項5に記載の数値制御式工作機械の工具交換方法。
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