JP6424517B2 - 工作機械 - Google Patents

Description

本発明はワークを加工する工作機械に関する。

工作機械は、主軸を軸回りに回転可能に保持し、上下に移動する主軸ヘッドと、前記主軸に装着される工具を保持する工具マガジンと、前記主軸ヘッドの下方に配してあり、ワークを保持するテーブルと、情報の入力を受け付ける受付部（例えばキーボード、スイッチ又はタッチパネル）とを備える。

主軸ヘッド、工具マガジン及びテーブルはカバーで囲まれ、テーブルに対向する位置に自動扉が設けられている。工具マガジンは、工具を保持する複数の保持部（例えば、工具を保持するポット又はアーム）を有する（例えば特許文献１）。

ワークの加工を行う前の段取り時に、作業者は加工に必要な工具を各保持部に取り付ける。保持部に工具を取り付ける場合、作業者は受付部を操作し、自動扉を閉じる。そして受付部を操作して、工具マガジンを駆動させ、保持部を取り付け位置に配する。その後、受付部を操作して、自動扉を開き、取り付け位置にある保持部に工具を取り付ける。また必要に応じて、受付部を操作して、主軸ヘッドの上下位置を変更する。

特開２０１３−１８８７９７号公報

作業者は、工具を保持部に取り付ける為に、自動扉の開閉、工具マガジンの駆動及び主軸ヘッドの上下位置の変更夫々について、受付部を操作しなければならない。各工具を保持部に取り付ける場合、工具の取り付け作業は長時間に及び、製造効率の低下を招く。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、段取り時において、短時間で工具を保持部に取り付けることができる工作機械を提供することを目的とする。

本発明に係る工作機械は、主軸を軸回りに回転可能に保持する主軸ヘッドと、工具を保持する複数の保持部を有し、自動で動作する工具マガジンと、該工具マガジン及び主軸ヘッドを覆うカバーと、該カバーに設けてある自動扉とを備える工作機械において、工具を識別する識別子を受け付ける受付部と、該受付部にて前記識別子を受け付けたか否かを判定する判定部と、前記受付部にて受け付けた前記識別子及び工具との対応関係を記憶する記憶部と、前記工具マガジン及び自動扉の駆動を開始する開始スイッチとを備え、前記開始スイッチがオンになり且つ前記判定部にて前記識別子を受け付けたと判断した場合に、前記記憶部を参照して、前記自動扉を閉鎖し且つ前記工具マガジンを駆動させて、受け付けた前記識別子に対応する工具を保持すべき前記保持部を所定位置に配した後、前記自動扉を開放するようにしてあることを特徴とする。

本発明においては、作業者は工具を識別する識別子を入力する。工作機械は、識別子と保持部とを対応付けて記憶部に記憶する。作業者は開始スイッチをオンにする。工作機械は記憶部を参照して、自動扉を閉鎖し且つ工具マガジンを駆動させて、識別子に対応した保持部を所定位置に配した後、自動扉を開放する。作業者は、識別子に係る工具を所定位置にある保持部に取り付ける。

本発明に係る工作機械は、前記受付部にて複数の前記識別子を受け付けた場合に、受け付けた一の前記識別子に対応する工具を保持すべき前記保持部を前記所定位置に配した後、前記開始スイッチがオンになった場合に、前記記憶部を参照して、受け付けた他の前記識別子に対応する工具を保持し且つ前記所定位置に最も近い前記保持部を前記所定位置に配するようにしてあることを特徴とする。

本発明においては、一の工具を一の保持部に取り付けた後、作業者は開始スイッチをオンにする。工作機械は、他の識別子に対応した他の保持部を所定位置に配する。作業者は他の保持部に他の工具を取り付ける。作業者は開始スイッチを操作するだけで、他の工具も取り付けることができる。

本発明に係る工作機械は、前記開始スイッチがオンになり且つ前記判定部にて前記識別子の受付を検知していない場合に作動する報知部を備えることを特徴とする。

本発明においては、作業者が識別子を入力しておらず且つ開始スイッチがオンになった場合に、報知部がその旨報知する。工作機械は作業者に識別子の入力を促す。

本発明に係る工作機械は、前記開始スイッチがオンになり且つ前記判定部にて前記識別子を受け付けていない場合に、前記所定位置の隣に位置する前記保持部を前記所定位置に配するようにしてあることを特徴とする。

本発明においては、作業者が識別子を入力しておらず且つ開始スイッチがオンになった場合に、工作機械は所定位置の隣にある保持部を所定位置に配する。開始スイッチがオンになる都度、工作機械は複数の保持部を順次所定位置に配す。

本発明に係る工作機械は、前記受付部にて前記識別子を受け付け、受け付けた前記識別子に基づいて、前記自動扉及び工具マガジンを駆動させた後、受け付けた前記識別子の変更を前記受付部にて受け付け且つ前記開始スイッチがオンになった場合に、変更前の前記識別子に対応する工具を保持する前記保持部を前記所定位置に配するようにしてあることを特徴とする。

本発明においては、登録された識別子をユーザが変更した場合に、工作機械は変更された識別子に対応する保持部のみを所定位置に配する。これにより、工具の交換に要する作業量を最小化する。

本発明に係る工作機械にあっては、作業者は工具を識別する一又は複数の識別子を入力する。工作機械は、識別子と保持部とを対応付けて記憶部に記憶する。作業者は開始スイッチをオンにする。工作機械は記憶部を参照して、自動扉を閉鎖し且つ工具マガジンを駆動させて、識別子に対応した保持部を所定位置に配した後、自動扉を開放する。作業者は、識別子に係る工具を所定位置にある保持部に取り付ける。そのため、作業者は開始スイッチをオンにするだけで所望の位置に保持部を位置させて、工具を取り付けることができ、段取り時において、短時間で多数の工具を保持部に取り付けることができる。

実施の形態１に係る工作機械の外観を示す斜視図である。 工具マガジンを背面側から見た拡大斜視図である。 工作機械を囲繞する工作機械用カバーを略示する斜視図である。 制御盤の構成を略示するブロック図である。 不揮発性メモリに格納したアーム番号及び工具番号の対応関係を示すテーブルの一例を示す概念図である。 制御盤による工具取り付け処理を説明するフローチャートである。 制御盤による工具取り付け処理を説明するフローチャートである。 実施の形態２に係る工作機械の制御盤による工具取り付け処理を説明するフローチャートである。 制御盤による工具取り付け処理を説明するフローチャートである。 実施の形態３に係る工作機械の制御盤による工具取り付け処理を説明するフローチャートである。 制御盤による工具取り付け処理を説明するフローチャートである。

（実施の形態１）
以下本発明を実施の形態１に係る工作機械を示す図面に基づいて説明する。図１は工作機械の外観を示す斜視図であり、図２は工具マガジン７を背面側から見た拡大斜視図である。以下の説明では図において矢印で示す上下、左右及び前後を使用する。

工作機械は、被加工物であるワーク（図示略）と工具とを相対移動させて、ワークに所望の機械加工（例えば、フライス削り、穴あけ、切削等）を施す。工作機械は金属製の基台１を備え、基台１の下部の四隅夫々には脚部を設ける。基台１は工作機械の前後方向に長い直方体状の鋳造品である。

基台１は後部上にコラム座部３を設け、コラム座部３に鉛直上方へ延びる柱状のコラム４を立設する。コラム４は前面に沿って上下移動可能に主軸ヘッド５を支持する。主軸ヘッド５は加工用の工具６を装着する主軸５Ａを備える。コラム４の上部にＺ軸モータ４４（図４参照）を設け、Ｚ軸モータ４４の駆動で主軸ヘッド５は上下に移動する。

主軸ヘッド５は主軸５Ａを回転可能に支持し、主軸５Ａを回転駆動する主軸モータ５Ｂを上部に備える。主軸５Ａの下端に工具６が着脱可能に装着し、主軸５Ａが主軸モータ５Ｂにより回転駆動されることで工具６は回転し、後述するテーブル８に固定したワークの加工を行う。主軸５Ａは主軸ヘッド５の上下移動で上方の工具交換位置と下方の加工位置の間を移動する。尚加工位置と工具交換位置の間に原点位置が設定され、主軸５Ａは加工処理を開始する前に原点位置に移動する。

コラム４の前面の左右両縁部夫々から支持板４ａが前方に突出する。支持板４ａの前端部に工具６を保持する回転式の工具マガジン１４が設けてある。工具マガジン１４は、軸回りに回転可能な回転軸１４ｄ、円盤１４ｅ、アーム１４ａ及びカバー１４ｂを備える。回転軸１４ｄは前後方向に延びており、前方に向けて下降するように傾斜する。回転軸１４ｄにはマガジンモータ１８（図４参照）が連結する。円盤１４ｅは、回転軸１４ｄに略直交する姿勢で回転軸１４ｄに連結する。円盤１４ｅの外周部分には複数（本実施例においては１４個）のアーム１４ａ（保持部）が並設してある。複数のアーム１４ａ夫々は工具７２を保持する。アーム１４ａの後側には円形板状のカバー１４ｂが設けてある。カバー１４ｂは回転軸１４ｄの後端部側に配置してあり、アーム１４ａ及び円盤１４ｅを覆う。

カバー１４ｂの右下部分及び左下部分夫々に工具６を挿入するか又は取り外す開口１４ｃが設けてある。マガジンモータ１８の回転で回転軸１４ｄが回転し、円盤１４ｅが回転して、アーム１４ａに保持した工具６を所定の位置に配置する。

開口１４ｃに臨む位置が工具６を取り付ける取り付け位置になる。アーム１４ａが取り付け位置に配してある場合、作業者は工具６を持って開口１４ｃに手を挿入し、アーム１４ａに工具６を取り付ける。またアーム１４ａに工具６が取り付けてある場合、手を開口１４ｃに挿入し、工具６をアーム１４ａから取り外す。

基台１は主軸ヘッド５の下方位置にて、ワークを着脱可能に固定するテーブル８を支持する。サーボモータであるＸ軸モータ４２及びＹ軸モータ４３（図４参照）はテーブル８をＸ軸方向（左右方向）及びＹ軸方向（前後方向）に移動制御する。

詳しくは、直方体状の支持台１０がテーブル８の下側に設けてあり、支持台１０上にＸ軸方向に沿って延びる１対のＸ軸送りガイドを設け、該Ｘ軸送りガイド上にテーブル８を移動可能に支持する。基台１は長手方向（Ｙ軸方向）に沿って延びる１対のＹ軸送りガイドを支持し、該Ｙ軸送りガイド上に支持台１０を移動可能に支持する。基台１上に設けたＹ軸モータ４３はＹ軸送りガイドに沿ってＹ軸方向に支持台１０を移動させる。テーブル８は支持台１０上に設けたＸ軸モータ４２の回転でＸ軸送りガイドに沿ってＸ軸方向に移動する。

図３は工作機械を囲繞する工作機械用カバー１００を略示する斜視図である。図３に示すように、工作機械を囲繞する工作機械用カバー１００が基台の上側に設けてある。工作機械用カバー１００は上下方向に延設し、工作機械の前後左右を夫々覆う矩形の前壁５０、左壁６０、右壁７０及び後壁８０を備える。工作機械用カバー１００は工作機械の上側を覆い且つ左右方向及び前後方向に平行な矩形の天井９０を備える。

左壁６０及び右壁７０夫々は、その中央部に、取り外し可能な二つのパネル７１、７１を備える。なお、図３において、右壁のパネル７１のみ記載し、左壁６０のパネルの記載を省略する。作業者は必要に応じて左壁６０のパネル又は右壁７０のパネル７１、７１を取り外し、工作機械の保守管理を行う。後壁８０には、工作機械の動作を制御する制御基板及び前記各モータへ電力を供給するアンプ等を有する制御盤８１が設けてある。天井９０の中央部分は、前記主軸５Ａ及びコラム４等との接触を回避すべく、上方に突出する。

前壁５０の中央部には縦長矩形の開口５１が設けてあり、該開口５１の右隣には、作業者が情報を入力する操作盤５６が設けてある。操作盤５６は、キーボード、ボタン、工作機械を起動する起動スイッチ５６ａ等を備える。操作盤５６は情報（例えば工具を識別する識別子）を受け付ける受付部を構成する。操作盤５６の上側に情報を表示する表示部５２が設けてある。開口５１に縦長矩形の右扉５５及び左扉５４が左右方向に移動可能に並設してある。

右扉５５は左扉５４よりも後方に配置してある。右扉５５の前面に取手５５ａが設けてある。右扉５５及び左扉５４の開閉は自動又は手動で行われる。手動で開閉する場合、作業者が取手５５ａを把持し、左側へ引っ張った時、右扉５５及び左扉５４は順に左側に移動して開き、テーブル８が現れる。右側へ引っ張った時、右扉５５及び左扉５４は順に右側に移動して閉じる。

自動で開閉する場合、制御盤８１からの指令に基づいて、右扉５５及び左扉５４は左側に移動して開くか又は右側に移動して閉じる。

図４は制御盤８１の構成を略示するブロック図である。制御盤８１は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)８２、ＲＯＭ(Read Only Memory)８３、ＲＡＭ(Random Access Memory)８４及び不揮発性メモリ８５（記憶部）を備える。ＲＯＭ８３は、工作機械の制御プラグラムを格納する。ＣＰＵ８２は制御プログラムをＲＯＭ８３から作業領域としてのＲＡＭ８４に読み出して、工作機械の動作を制御する。不揮発性メモリ８５は、種々の情報を記憶し、例えば操作盤５６にて入力した情報を記憶する。

不揮発性メモリ８５は種々の情報を記憶し、例えば操作盤５６にて入力した情報を記憶する。不揮発性メモリ８５は例えば、ＥＥＰＲＯＭ(Electrically Erasable Programmable ROM)、ＥＰＲＯＭ(Erasable Programmable ROM)等である。不揮発性メモリ８５に代えて、ＨＤ(Hard Disk)等他の書き換え可能な記憶媒体を使用してもよい。

前記マガジンモータ１８には、アーム１４ａの位置を検出するアーム位置検出部１８ａが設けてある。アーム位置検出部１８ａは、例えばロータリエンコーダ又はポテンショメータで構成される。

前記開口５１の右縁部分及び左縁部分に右扉５５及び左扉５４の開閉を検出する扉開閉検出部５３が設けてある。例えば近接センサ又はリミットスイッチが扉開閉検出部５３を構成する。右扉５５と右縁部分の扉開閉検出部５３との距離が所定値未満且つ右扉５５と左縁部分の扉開閉検出部５３との距離が所定値以上の場合、扉開閉検出部５３は右扉５５及び左扉５４が閉じたことを示す信号を出力する。右扉５５と右縁部分の扉開閉検出部５３との距離が所定値以上であり且つ右扉５５と左縁部分の扉開閉検出部５３との距離が所定値未満である場合、扉開閉検出部５３は右扉５５及び左扉５４が開いたことを示す信号を出力する。

近接センサは例えば電磁誘導を利用した高周波発振型、磁石を用いた磁気型又は検出物体とセンサとの間の静電容量の変化を検出する静電容量型の近接センサ、及び光電型又は超音波型の近接センサ等である。

前記Ｘ軸モータ４２及びＹ軸モータ４３には、テーブル８の左右及び前後位置を検出するＸ軸位置検出部４２ａ及びＹ軸位置検出部４３ａが設けてある。例えばロータリエンコーダ又はポテンショメータはＸ軸位置検出部４２ａ及びＹ軸位置検出部４３ａを構成する。

Ｚ軸モータ４４には、主軸５Ａの上下位置を検出するＺ軸位置検出部４４ａが設けてある。Ｚ軸位置検出部４４ａは、例えばロータリエンコーダ又はポテンショメータで構成される。

左扉５４及び右扉５５は伝動機構を介して扉開閉モータ５７に連結する。扉開閉モータ５７の駆動で左扉５４及び右扉５５は開閉する。

操作盤５６、起動スイッチ５６ａ、アーム位置検出部１８ａ、扉開閉検出部５３、Ｘ軸位置検出部４２ａ、Ｙ軸位置検出部４３ａ及びＺ軸位置検出部４４ａの各出力信号は制御盤８１に入力する。

制御盤８１はマガジンモータ１８、Ｘ軸モータ４２、Ｙ軸モータ４３、Ｚ軸モータ４４及び扉開閉モータ５７に駆動又は停止信号を出力する。また制御盤８１は表示部５２に情報を表示する信号を出力する。

工作機械は報知部５９を備える。例えばランプ又はブザーは報知部５９を構成する。制御盤８１は報知部５９に駆動信号を出力する。報知部５９の駆動は、作業者に異常が発生したことを報知する。

図５は不揮発性メモリ８５に格納したアーム番号及び工具番号の対応関係を示すテーブルの一例を示す概念図である。作業者は、操作盤５６を操作して、工具番号（識別子）を入力する。不揮発性メモリ８５に設定したテーブルは工具番号をアーム番号に対応して格納する。

図６及び図７は制御盤８１による工具取り付け処理を説明するフローチャートである。

制御盤８１のＣＰＵ８２は、起動スイッチ５６ａから信号を取り込み、起動スイッチ５６ａがオンになるまで待機する（ステップＳ１：ＮＯ）。起動スイッチ５６ａがオンになった場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８２は不揮発性メモリ８５を参照して、工具番号をテーブルに登録済みであるか否かを判定する（ステップＳ２）。作業者は、工具取り付け処理を開始する前に、工具番号をアーム番号に対応付けてテーブルに登録する。

工具番号をテーブルに登録済みであると判定した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８２は、扉開閉検出部５３から信号を取り込み、右扉５５及び左扉５４が開いたか否かを判定する（ステップＳ３）。右扉５５及び左扉５４が開いてない場合（ステップＳ３：ＮＯ）、すなわち右扉５５及び左扉５４が閉じた場合、ＣＰＵ８２は、後述するステップＳ６に処理を進める。

右扉５５及び左扉５４が開いた場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８２は、扉開閉モータ５７に扉閉信号を出力し（ステップＳ４）、扉開閉検出部５３から信号を取り込み、右扉５５及び左扉５４が閉じるまで待機する（ステップＳ５：ＮＯ）。

右扉５５及び左扉５４が閉じた場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８２は、Ｚ軸位置検出部４４ａから信号を取り込み、主軸５Ａが工具交換位置にあるか否かを判定する（ステップＳ６）。

主軸５Ａが工具交換位置にある場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８２は、アーム位置検出部１８ａから信号を取り込み、各アーム１４ａの位置を取得する（ステップＳ７）。

主軸５Ａが工具交換位置にない場合（ステップＳ６：ＮＯ）、ＣＰＵ８２は、Ｚ軸モータ４４に駆動信号を出力する。主軸５Ａは工具交換位置まで移動する（ステップＳ８）。ＣＰＵ８２はＺ軸位置検出部４４ａから信号を取り込み、主軸５Ａが工具交換位置に移動するまで待機する（ステップＳ９：ＮＯ）。主軸５Ａが工具交換位置に移動した場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８２は、ステップＳ７に処理を進める。

ステップＳ７において、各アーム１４ａの位置を取得した場合、ＣＰＵ８２は不揮発性メモリ８５を参照し、開始アームを設定済みであるか否かを判定する（ステップＳ１０）。

開始アームを設定済みでない場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、ＣＰＵ８２は、取り付け位置にあるアーム１４ａに対して、工具番号が登録済みであるか否かを判定する（ステップＳ１８）。取り付け位置にあるアーム１４ａに対して、工具番号が登録済みである場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８２は、取り付け位置にあるアーム１４ａを開始アームに設定する（ステップＳ２０）。具体的には、ＣＰＵ８２は、取り付け位置にあるアーム１４ａの番号を開始アームとして不揮発性メモリ８５に記憶する。

取り付け位置にあるアーム１４ａに対して、工具番号が登録済みでない場合（ステップＳ１８：ＮＯ）、ＣＰＵ８２は、マガジンモータ１８に駆動信号を出力する。対応する工具番号が登録されたアーム１４ａは取り付け位置に移動する（ステップＳ１９）。ＣＰＵ８２はステップＳ２０に処理を進める。

開始アームを設定済みである場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、又は取り付け位置にあるアーム１４ａを開始アームに設定した場合（ステップＳ２０）、ＣＰＵ８２は、対応する工具番号を登録済み且つ取り付け位置に最も近い、開始アームと異なるアーム１４ａを算出する（ステップＳ１１）。

ＣＰＵ８２は、マガジンモータ１８に駆動信号を出力する。算出したアーム１４ａは取り付け位置に移動する（ステップＳ１２）。

ＣＰＵ８２は、表示部５２に、取り付け位置にあるアーム１４ａの番号（アーム番号）及び該アーム１４ａに取り付けるべき工具の番号（工具番号）を対応付けて表示する（ステップＳ１３）。例えば、図５に示すようなテーブルを表示部５２に表示し、該当する行を他の行と異なるように表示する。例えば該当する行を点滅させるか若しくは該当する行の背景色又は数字を他の行と異なる色で表示する。作業者は取り付けるべき工具６とアーム１４ａとの関係を容易に理解する。

ＣＰＵ８２は、アーム位置検出部１８ａから信号を取り込み、算出したアーム１４ａが取り付け位置に移動するまで待機する（ステップＳ１４：ＮＯ）。算出したアーム１４ａが取り付け位置に移動した場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８２は、不揮発性メモリ８５を参照し、取り付け位置に移動したアーム１４ａが開始アームであるか否かを判定する（ステップＳ１５）。

取り付け位置に移動したアーム１４ａが開始アームでない場合（ステップＳ１５：ＮＯ）、ＣＰＵ８２は、扉開閉モータ５７に扉開信号を出力し（ステップＳ１６）、扉開閉検出部５３から信号を取り込み、右扉５５及び左扉５４が開くまで待機する（ステップＳ１７：ＮＯ）。

右扉５５及び左扉５４が開いた場合（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８２は、ステップＳ１に処理を戻す。作業者は、取り付け位置にあるアーム１４ａに装着された工具を取り外して、アーム１４ａに対応する工具を取り付けることができる。続けて、他のアーム１４ａに工具を取り付ける場合、作業者は起動スイッチ５６ａをオンにする（ステップＳ１参照）。

取り付け位置に移動したアーム１４ａが開始アームである場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８２は、Ｚ軸モータ４４に駆動信号を出力する。主軸５Ａは原点位置まで移動する（ステップＳ２１）。ＣＰＵ８２は、不揮発性メモリ８５から開始アームの番号を削除し、開始アームの設定を解除する（ステップＳ２２）。

ＣＰＵ８２は、原点位置まで主軸５Ａが移動するまで待機する（ステップＳ２３：ＮＯ）。ＣＰＵ８２は、原点位置まで主軸５Ａが移動した場合、処理を終了する（ステップＳ２３：ＹＥＳ）。

工具番号が登録されていない場合（ステップＳ２：ＮＯ）、ＣＰＵ８２は報知部５９に駆動信号を出力し、工具番号を登録していないことを報知して（ステップＳ２４）、処理を終了する。

単一の工具番号のみが登録され、この工具番号に対応するアームが取り付け位置に移動し、ＣＰＵ８２が該アームを開始アームに設定した場合（ステップＳ１８〜Ｓ２０参照）、取り付け位置以外の箇所に、対応する工具番号を登録済みのアーム１４ａはないので、ステップＳ１１において、対応する工具番号を登録済み且つ取り付け位置に最も近い、開始アームと異なるアーム１４ａを算出できない。従ってステップＳ１１において、アーム１４ａを算出できない場合、ＣＰＵ８２はステップＳ２１に処理を移行する。

ステップＳ２において、複数の工具番号が登録済みであるか否かを判定し、単一の工具番号のみが登録済みであるか工具番号が全く登録されていない場合に（ステップＳ２：ＮＯ）、報知部５９を駆動し、報知してもよい（ステップＳ２４参照）。

なお初期状態において、ユーザは右扉５５及び左扉５４を開き、取り付け位置にあるアーム１４ａに工具を取り付けることができる。またステップＳ２３の後に開始アームに工具が取り付いていない場合、ユーザは右扉５５及び左扉５４を開き、開始アームに工具を取り付けることができる。

実施の形態１に係る工作機械にあっては、作業者は工具６を識別する工具番号（識別子）を入力する。工作機械は、工具番号とアーム１４ａ（アーム番号）とを対応付けて不揮発性メモリ８５に記憶する。作業者は起動スイッチ５６ａをオンにする。工作機械は不揮発性メモリ８５を参照して、右扉５５及び左扉５４を閉鎖し且つ工具マガジン１４を駆動させて、工具番号に対応したアーム１４ａを所定位置に配した後、右扉５５及び左扉５４を開放する。作業者は、工具番号に係る工具６を取り付け位置にあるアーム１４ａに取り付ける。そのため、作業者は起動スイッチ５６ａをオンにするだけで取り付け位置にアーム１４ａを位置させて、工具６を取り付けることができ、段取り時において、短時間で多数の工具６をアーム１４ａに取り付けることができる。

また一の工具６を一のアーム１４ａに取り付けた後、作業者は起動スイッチ５６ａをオンにする。工作機械は、他の工具番号に対応した他のアーム１４ａを取り付け位置に配する。作業者は他のアーム１４ａに他の工具６を取り付けることができる。

また作業者が工具番号を入力しておらず且つ起動スイッチ５６ａがオンになった場合に、報知部５９がその旨報知する。工作機械は作業者に工具番号の入力を促すことができる。

テーブル８が左右方向又は前後方向に移動せず、主軸ヘッド５が左右方向又は前後方向に移動可能である場合がある。その場合、ステップＳ２１において、ＣＰＵ８２は、主軸５Ａが工具交換位置又は原点位置に移動する時、左右方向又は前後方向についても、主軸ヘッド５を工具交換位置又は原点位置に移動制御する。なお工具の識別子は番号に限定されず、文字、図形又は記号等であってもよい。

（実施の形態２）
以下本発明を実施の形態２に係る工作機械を示す図面に基づいて説明する。図８及び図９は制御盤８１による工具取り付け処理を説明するフローチャートである。

制御盤８１のＣＰＵ８２は、起動スイッチ５６ａから信号を取り込み、起動スイッチ５６ａがオンになるまで待機する（ステップＳ３１：ＮＯ）。起動スイッチ５６ａがオンになった場合（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８２は不揮発性メモリ８５を参照して、工具番号をテーブルに登録済みであるか否かを判定する（ステップＳ３２）。

工具番号をテーブルに登録済みであると判定した場合（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８２は、扉開閉検出部５３から信号を取り込み、右扉５５及び左扉５４が開いたか否かを判定する（ステップＳ３４）。右扉５５及び左扉５４が開いてない場合（ステップＳ３４：ＮＯ）、すなわち右扉５５及び左扉５４が閉じた場合、ＣＰＵ８２は、後述するステップＳ３７に処理を進める。

工具番号をテーブルに登録済みでないと判定した場合（ステップＳ３２：ＮＯ）、ＣＰＵ８２は、不揮発性メモリ８５に工具番号が未登録であることを示す未登録フラグを設定し（ステップＳ３３）、ステップＳ３４に処理を進める。

右扉５５及び左扉５４が開いた場合（ステップＳ３４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８２は、扉開閉モータ５７に扉閉信号を出力し（ステップＳ３５）、扉開閉検出部５３から信号を取り込み、右扉５５及び左扉５４が閉じるまで待機する（ステップＳ３６：ＮＯ）。

右扉５５及び左扉５４が閉じた場合（ステップＳ３６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８２は、Ｚ軸位置検出部４４ａから信号を取り込み、主軸５Ａが工具交換位置にあるか否かを判定する（ステップＳ３７）。

主軸５Ａが工具交換位置にある場合（ステップＳ３７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８２は、アーム位置検出部１８ａから信号を取り込み、各アーム１４ａの位置を取得する（ステップＳ３８）。

主軸５Ａが工具交換位置にない場合（ステップＳ３７：ＮＯ）、ＣＰＵ８２は、Ｚ軸モータ４４に駆動信号を出力する。主軸５Ａは工具交換位置まで移動する（ステップＳ３９）。ＣＰＵ８２は、Ｚ軸位置検出部４４ａから信号を取り込み、主軸５Ａが工具交換位置に移動するまで待機する（ステップＳ４０：ＮＯ）。主軸５Ａが工具交換位置に移動した場合（ステップＳ４０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８２は、ステップＳ３８に処理を進める。

ステップＳ３８において、各アーム１４ａの位置を取得した場合、ＣＰＵ８２は、不揮発性メモリ８５を参照して、開始アームを設定済みであるか否かを判定する（ステップＳ４１）。

開始アームを設定済みでない場合（ステップＳ４１：ＮＯ）、ＣＰＵ８２は、取り付け位置にあるアーム１４ａに対して、工具番号が登録済みであるか否かを判定する（ステップＳ５４）。取り付け位置にあるアーム１４ａに対して、工具番号が登録済みである場合（ステップＳ５４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８２は、取り付け位置にあるアーム１４ａを開始アームに設定する（ステップＳ５６）。具体的には、ＣＰＵ８２は、取り付け位置にあるアーム１４ａの番号を開始アームとして不揮発性メモリ８５に記憶する。

取り付け位置にあるアーム１４ａに対して、工具番号が登録済みでない場合（ステップＳ５４：ＮＯ）、ＣＰＵ８２は、マガジンモータ１８に駆動信号を出力する。対応する工具番号が登録されたアーム１４ａは取り付け位置に移動する（ステップＳ５５）。ＣＰＵ８２はステップＳ５６に処理を進める。

開始アームを設定済みである場合（ステップＳ４１：ＹＥＳ）、又は取り付け位置にあるアーム１４ａを開始アームに設定した場合（ステップＳ５６）、ＣＰＵ８２は、前記未登録フラグが不揮発性メモリ８５に設定されているか否かを判定する（ステップＳ４２）。

未登録フラグが不揮発性メモリ８５に設定されていない場合（ステップＳ４２：ＮＯ）、ＣＰＵ８２は、対応する工具番号を登録済み且つ取り付け位置に最も近い、開始アームと異なるアーム１４ａを算出する（ステップＳ４３）。

ＣＰＵ８２は、マガジンモータ１８に駆動信号を出力する。算出したアーム１４ａは取り付け位置に移動する（ステップＳ４４）。

ＣＰＵ８２は、表示部５２に、取り付け位置にあるアーム１４ａの番号（アーム番号）及び該アーム１４ａに取り付けるべき工具の番号（工具番号）を対応付けて表示する（ステップＳ４５）。

ＣＰＵ８２は、アーム位置検出部１８ａから信号を取り込み、算出したアーム１４ａが取り付け位置に移動するまで待機する（ステップＳ４６：ＮＯ）。

ステップＳ４２において、前記未登録フラグが不揮発性メモリ８５に設定されている場合（ステップＳ４２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８２は、マガジンモータ１８に駆動信号を出力し、取り付け位置の隣に位置するアーム１４ａを取り付け位置に移動させて（ステップＳ４７）、ステップＳ４５に処理を進める。

ステップＳ４６において、算出したアーム１４ａが取り付け位置に移動した場合（ステップＳ４６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８２は、不揮発性メモリ８５を参照し、取り付け位置に移動したアーム１４ａが開始アームであるか否かを判定する（ステップＳ４８）。

取り付け位置に移動したアーム１４ａが開始アームでない場合（ステップＳ４８：ＮＯ）、ＣＰＵ８２は、扉開閉モータ５７に扉開信号を出力し（ステップＳ４９）、扉開閉検出部５３から信号を取り込み、右扉５５及び左扉５４が開くまで待機する（ステップＳ５０：ＮＯ）。

右扉５５及び左扉５４が開いた場合（ステップＳ５０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８２は、ステップＳ３１に処理を戻す。作業者は、取り付け位置にあるアーム１４ａに装着された工具を取り外して、アーム１４ａに対応する工具を取り付けることができる。続けて、他のアーム１４ａに工具を取り付ける場合、作業者は起動スイッチ５６ａをオンにする（ステップＳ３１参照）。

取り付け位置に移動したアーム１４ａが開始アームである場合（ステップＳ４８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８２は、Ｚ軸モータ４４に駆動信号を出力する。主軸５Ａは原点位置まで移動する（ステップＳ５１）。ＣＰＵ８２は、不揮発性メモリ８５から開始アームの番号を削除し、開始アームの設定を解除する（ステップＳ５２）。

ＣＰＵ８２は、原点位置まで主軸５Ａが移動するまで待機する（ステップＳ５３：ＮＯ）。原点位置まで主軸５Ａが移動した場合（ステップＳ５３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８２は、処理を終了する。

作業者が単一の工具番号のみを登録し、この工具番号に対応するアームが取り付け位置に移動し、ＣＰＵ８５が該アームを開始アームに設定した場合（ステップＳ５４〜Ｓ５６参照）、取り付け位置以外の箇所に、対応する工具番号を登録済みのアーム１４ａはないので、ステップＳ４３において、対応する工具番号を登録済み且つ取り付け位置に最も近いアーム１４ａを算出できない。従ってステップＳ４３において、アーム１４ａを算出できない場合、ＣＰＵ８２はステップＳ５１に処理を移行する。

実施の形態２に係る工作機械にあっては、作業者が工具番号を全く入力しておらず且つ起動スイッチ５６ａがオンになった場合、取り付け位置の隣にあるアーム１４ａは取り付け位置まで移動する。起動スイッチ５６ａがオンになる都度、複数のアーム１４ａは順次所定位置に移動し、作業者は所望のアーム１４ａに各工具６を取り付ける。

実施の形態２に係る工作機械の構成の内、実施の形態１と同様な構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

（実施の形態３）
以下本発明を実施の形態３に係る工作機械を示す図面に基づいて説明する。図１０及び図１１は制御盤８１による工具取り付け処理を説明するフローチャートである。

工作機械は工具取り付け処理を実行する前に加工処理を実行しており、複数のアーム１４ａに工具６が取り付けてあるものとする。また工具６の工具番号がアーム１４ａに対応付けて登録してあるものとする。作業者は、一のアーム１４ａに対応した一の工具６の工具番号を登録した場合に、他の工具６の工具番号を上書きできる。即ち、工具番号を変更できる。作業者が工具番号を変更した場合、不揮発性メモリ８５は変更後の工具番号（変更工具番号）を記憶する。

例えばアーム番号２に対応する工具番号５を工具番号６に変更し、アーム番号４に対応する工具番号２を工具番号７に変更した場合、工具番号６及び７が変更工具番号になる。

制御盤８１のＣＰＵ８２は、起動スイッチ５６ａから信号を取り込み、起動スイッチ５６ａがオンになるまで待機する（ステップＳ６１：ＮＯ）。起動スイッチ５６ａがオンになった場合（ステップＳ６１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８２は不揮発性メモリ８５を参照し、変更工具番号をテーブルに登録済みであるか否かを判定する（ステップＳ６２）。

変更工具番号をテーブルに登録済みであると判定した場合（ステップＳ６２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８２は、不揮発性メモリ８５を参照し、変更工具番号を取得する（ステップＳ６３）。ＣＰＵ８２は、扉開閉検出部５３から信号を取り込み、右扉５５及び左扉５４が開いているか否かを判定する（ステップＳ６４）。右扉５５及び左扉５４が開いてない場合（ステップＳ６４：ＮＯ）、すなわち右扉５５及び左扉５４が閉じた場合、ＣＰＵ８２は、後述するステップＳ６７に処理を進める。

右扉５５及び左扉５４が開いている場合（ステップＳ６４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８２は、扉開閉モータ５７に扉閉信号を出力し（ステップＳ６５）、扉開閉検出部５３から信号を取り込み、右扉５５及び左扉５４が閉じるまで待機する（ステップＳ６６：ＮＯ）。

右扉５５及び左扉５４が閉じた場合（ステップＳ６６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８２は、Ｚ軸位置検出部４４ａから信号を取り込み、主軸５Ａが工具交換位置にあるか否かを判定する（ステップＳ６７）。

主軸５Ａが工具交換位置にある場合（ステップＳ６７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８２は、アーム位置検出部１８ａから信号を取り込み、各アーム１４ａの位置を取得する（ステップＳ６８）。

主軸５Ａが工具交換位置にない場合（ステップＳ６７：ＮＯ）、ＣＰＵ８２は、Ｚ軸モータ４４に駆動信号を出力する。主軸５Ａは工具交換位置まで移動する（ステップＳ６９）。ＣＰＵ８２は、Ｚ軸位置検出部４４ａから信号を取り込み、主軸５Ａが工具交換位置に移動するまで待機する（ステップＳ７０：ＮＯ）。主軸５Ａが工具交換位置に移動した場合（ステップＳ７０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８２は、ステップＳ６８に処理を進める。

ステップＳ６８において、各アーム１４ａの位置を取得した場合、ＣＰＵ８２は、不揮発性メモリ８５を参照し、開始アームを設定済みであるか否かを判定する（ステップＳ７１）。

開始アームを設定済みでない場合（ステップＳ７１：ＮＯ）、ＣＰＵ８２は、取得した変更工具番号に対応する一のアーム１４ａを開始アームに設定する（ステップＳ７２）。ＣＰＵ８２は、後述するステップＳ７３に処理を進める。

開始アームを設定済みである場合（ステップＳ７１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８２は、変更工具番号に対応し且つ開始アームに最も近い、開始アームと異なるアーム１４ａを算出する（ステップＳ７３）。

ＣＰＵ８２は、マガジンモータ１８に駆動信号を出力する。算出したアーム１４ａは取り付け位置に移動する（ステップＳ７４）。

ＣＰＵ８２は、表示部５２に、取り付け位置にあるアーム１４ａの番号（アーム番号）及び該アーム１４ａに取り付けるべき工具の番号（工具番号）を対応付けて表示する（ステップＳ７５）。

ＣＰＵ８２は、アーム位置検出部１８ａから信号を取り込み、算出したアーム１４ａが取り付け位置に移動するまで待機する（ステップＳ７６：ＮＯ）。算出したアーム１４ａが取り付け位置に移動した場合（ステップＳ７６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８２は、不揮発性メモリ８５を参照し、取り付け位置に移動したアーム１４ａが開始アームであるか否かを判定する（ステップＳ７７）。

取り付け位置に移動したアーム１４ａが開始アームでない場合（ステップＳ７７：ＮＯ）、ＣＰＵ８２は、扉開閉モータ５７に扉開信号を出力し（ステップＳ７８）、扉開閉検出部５３から信号を取り込み、右扉５５及び左扉５４が開くまで待機する（ステップＳ７９：ＮＯ）。

右扉５５及び左扉５４が開いた場合（ステップＳ７９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８２は、ステップＳ６１に処理を戻す。作業者は、取り付け位置にあるアーム１４ａに装着した工具６を取り外して、他の工具６に交換する。続けて、他のアーム１４ａの工具を交換する場合、作業者は起動スイッチ５６ａをオンにする（ステップＳ６１参照）。

取り付け位置に移動したアーム１４ａが開始アームである場合（ステップＳ７７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８２は、Ｚ軸モータ４４に駆動信号を出力する。主軸５Ａは原点位置まで移動する（ステップＳ８０）。ＣＰＵ８２は、不揮発性メモリ８５から開始アームの番号を削除し、開始アームの設定を解除する（ステップＳ８１）。

ＣＰＵ８２は、原点位置まで主軸５Ａが移動するまで待機する（ステップＳ８２：ＮＯ）。原点位置まで主軸５Ａが移動した場合（ステップＳ８２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ８２は、処理を終了する。

作業者が変更工具番号を登録してない場合（ステップＳ６２：ＮＯ）、ＣＰＵ８２は報知部５９に駆動信号を出力し、変更工具番号を登録していないことを報知して（ステップＳ８３）、処理を終了する。報知部５９は、変更工具番号を登録することを作業者に促す。

作業者が単一の変更工具番号のみを登録し、この変更工具番号に対応するアームが取り付け位置に移動し、ＣＰＵ８２が該アームを開始アームに設定した場合（ステップＳ７２参照）、取り付け位置以外の箇所に、対応する変更工具番号を登録済みのアーム１４ａはないので、ステップＳ７３において、対応する工具番号を登録済み且つ取り付け位置に最も近い、開始アームと異なるアーム１４ａを算出できない。従ってステップＳ７３において、アーム１４ａを算出できない場合、ＣＰＵ８２はステップＳ８０に処理を移行する。

実施の形態３に係る工作機械にあっては、作業者が工具番号を変更した場合に、工作機械は変更した工具番号に対応する工具ポット１４ａのみを取り付け位置に配する。これにより、工具６の交換に要する作業量を最小化する。

実施の形態３に係る工作機械の構成の内、実施の形態１又は２と同様な構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

今回開示した実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。各実施例にて記載されている技術的特徴は互いに組み合わせることができ、本発明の範囲は、特許請求の範囲内での全ての変更及び特許請求の範囲と均等の範囲が含まれることが意図される。

５ 主軸ヘッド
５Ａ 主軸
６ 工具
１４ 工具マガジン
１４ａ アーム（保持部）
５４ 左扉（自動扉）
５５ 右扉（自動扉）
５６ 操作盤（受付部）
５６ａ 起動スイッチ（開始スイッチ）
５９ 報知部
８１ 制御盤（判定部）
８２ ＣＰＵ
８３ ＲＯＭ
８４ ＲＡＭ
８５ 不揮発性メモリ（記憶部）
１００ 工作機械用カバー（カバー）

Claims (4)

1. 主軸を軸回りに回転可能に保持する主軸ヘッドと、工具を保持する複数の保持部を有し、自動で動作する工具マガジンと、該工具マガジン及び主軸ヘッドを覆うカバーと、該カバーに設けてある自動扉とを備える工作機械において、
   工具を識別する識別子を受け付ける受付部と、
   該受付部にて前記識別子を受け付けたか否かを判定する判定部と、
   前記受付部にて受け付けた前記識別子及び工具との対応関係を記憶する記憶部と、
   前記工具マガジン及び自動扉の駆動を開始する開始スイッチと
   を備え、
   前記開始スイッチがオンになり且つ前記判定部にて前記識別子を受け付けたと判断した場合に、前記記憶部を参照して、前記自動扉を閉鎖し且つ前記工具マガジンを駆動させて、受け付けた前記識別子に対応する工具を保持すべき前記保持部を所定位置に配した後、前記自動扉を開放するようにしてあり、
   前記受付部にて複数の前記識別子を受け付けた場合に、受け付けた一の前記識別子に対応する工具を保持すべき前記保持部を前記所定位置に配した後、前記開始スイッチがオンになった場合に、前記記憶部を参照して、受け付けた他の前記識別子に対応する工具を保持し且つ前記所定位置に最も近い前記保持部を前記所定位置に配するようにしてあること
   を特徴とする工作機械。
2. 前記開始スイッチがオンになり且つ前記判定部にて前記識別子の受付を検知していない場合に作動する報知部を備えること
   を特徴とする請求項１に記載の工作機械。
3. 主軸を軸回りに回転可能に保持する主軸ヘッドと、工具を保持する複数の保持部を有し、自動で動作する工具マガジンと、該工具マガジン及び主軸ヘッドを覆うカバーと、該カバーに設けてある自動扉とを備える工作機械において、
   工具を識別する識別子を受け付ける受付部と、
   該受付部にて前記識別子を受け付けたか否かを判定する判定部と、
   前記受付部にて受け付けた前記識別子及び工具との対応関係を記憶する記憶部と、
   前記工具マガジン及び自動扉の駆動を開始する開始スイッチと
   を備え、
   前記開始スイッチがオンになり且つ前記判定部にて前記識別子を受け付けたと判断した場合に、前記記憶部を参照して、前記自動扉を閉鎖し且つ前記工具マガジンを駆動させて、受け付けた前記識別子に対応する工具を保持すべき前記保持部を所定位置に配した後、前記自動扉を開放するようにしてあり、
   前記開始スイッチがオンになり且つ前記判定部にて前記識別子を受け付けていない場合に、前記所定位置の隣に位置する前記保持部を前記所定位置に配するようにしてあること
   を特徴とする工作機械。
4. 主軸を軸回りに回転可能に保持する主軸ヘッドと、工具を保持する複数の保持部を有し、自動で動作する工具マガジンと、該工具マガジン及び主軸ヘッドを覆うカバーと、該カバーに設けてある自動扉とを備える工作機械において、
   工具を識別する識別子を受け付ける受付部と、
   該受付部にて前記識別子を受け付けたか否かを判定する判定部と、
   前記受付部にて受け付けた前記識別子及び工具との対応関係を記憶する記憶部と、
   前記工具マガジン及び自動扉の駆動を開始する開始スイッチと、
   情報を表示する表示部と
   を備え、
   前記開始スイッチがオンになり且つ前記判定部にて前記識別子を受け付けたと判断した場合に、前記記憶部を参照して、前記自動扉を閉鎖し且つ前記工具マガジンを駆動させて、受け付けた前記識別子に対応する工具を保持すべき前記保持部を所定位置に配した後、前記自動扉を開放するようにしてあり、
   前記受付部にて受け付け済みの複数の前記識別子を複数変更し且つ前記開始スイッチがオンになった場合に、変更した前記複数の識別子における一の前記識別子に対応する前記保持部を特定保持部に設定し、
   変更した前記複数の識別子における他の前記識別子に対応し且つ前記特定保持部に最も近い前記保持部を前記所定位置に配するようにしてあり、
   変更した前記複数の識別子における他の前記識別子と、該他の前記識別子に対応する前記保持部を示す情報とを前記表示部に表示させること
   を特徴とする工作機械。

Images