JP6935548B1 - 工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】加工プログラムの実行時における工具パターンを記憶させておく。【解決手段】工作機械は、工具を装着可能な第１および第２のステーションを有するタレット１６４と、複数の工具を格納可能な工具格納部１０６と、加工プログラムにしたがって、タレットに装着される工具Ｔを制御し、ワークを加工する加工制御部と、タレットに装着される工具と工具格納部に格納される工具を交換する工具交換部１１４と、加工プログラムの第１部分に対応する第１および第２のステーションに装着される工具の組み合わせを第１工具パターンとして記憶し、加工プログラムの第２の部分に対応する第１および第２のステーションに装着される工具の組み合わせを第２工具パターンとして記憶する工具パターン記憶部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械における工具交換技術、に関する。

工作機械は、ワークを所望の形状に切削加工する装置や、金属粉末などを積層してワークを作る装置がある。切削加工する工作機械には、回転するワークに切削工具を当てることでワークを加工するターニングセンタと、回転する切削工具をワークに当てることでワークを加工するマシニングセンタ、これらの機能を複合的に備える複合加工機などがある。

刃物台を備える工作機械は、刃物台に複数の工具が装着されることがある。工作機械は、あらかじめ用意された加工プログラムにしたがって、刃物台を三次元的に動かしつつ、刃物台に装着される複数の工具からワークに当てる工具を選びながらワークを加工する。

工作機械には、多数の工具を格納する外付けの工具格納部を有するものもある。工作機械は、必要な工具が刃物台に装着されていないときには、指定された工具を工具格納部から刃物台に装着した上で、ワークの加工を続行する。以下、刃物台に装着される工具を「作業工具」とよび、工具格納部に格納される工具を「予備工具」とよぶ。特に区別しないときには単に「工具」とよぶ。また、予備工具を刃物台に作業工具として装着することを「工具交換」とよぶ（特許文献１，２参照）。

特開２００８−２２５７３８号公報 特開２０００−２１８４５９号公報

工作機械は、ワークの加工中に発生した各種の異常事象等を契機として、加工作業を強制停止させることがある。この場合、作業者は、工作機械の状態や作業状況を確認した上で、加工プログラムを再実行させる。

あるいは、作業者は、加工プログラムに含まれる一部の工程だけを繰り返したいこともある。一般的には、ワークの加工工程には、ワークを粗く削る粗工程と、粗く削られたワークを磨くように切削する仕上げ工程が含まれる。ワークの加工状態によっては、仕上げ工程だけを繰り返したいこともある。

上述したように、工作機械は、作業工具と予備工具を随時交換しながらワークを加工する。このため、加工プログラムを再実行する場合、刃物台に装着される作業工具の組み合わせ（以下、「工具パターン」とよぶ）は、前回実行時の工具パターンから変化している可能性がある。

狭い加工室において刃物台を三次元的に動かすときには、作業工具がワークそのものや、ワークを支えるテールストック（心押し装置）、振れ止め装置等の外部機材に接触しないように制御しなければならない。工具の形状および大きさはさまざまであるため、同一加工工程であっても、ある工具パターンであれば接触は発生しなくとも、別の工具パターンでは接触が発生してしまうこともある。

本発明のある態様における工作機械は、工具を装着可能な第１および第２のステーションを有するタレットと、複数の工具を格納可能な工具格納部と、加工プログラムにしたがって、タレットに装着される工具を制御し、ワークを加工する加工制御部と、タレットに装着される工具と工具格納部に格納される工具を交換する工具交換部と、加工プログラムの第１部分に対応する第１および第２のステーションに装着される工具の組み合わせを第１工具パターンとして記憶し、加工プログラムの第２の部分に対応する第１および第２のステーションに装着される工具の組み合わせを第２工具パターンとして記憶する工具パターン記憶部と、を備える。

本発明の別の態様における工作機械は、工具を装着可能なステーションを有するタレットと、複数の工具を格納可能な工具格納部と、加工プログラムにしたがって、タレットに装着される工具を制御し、ワークを加工する加工制御部と、タレットに装着される工具と工具格納部に格納される工具を交換する工具交換部と、を備える。
加工プログラムは、ステーション工具コードを含む。
加工プログラムの実行が途中で中断され、その後、加工プログラムを途中から再開する場合に、加工制御部は、ステーション工具コードを読み込み、ステーション工具コードと対応した工具がステーションに取り付けられていない場合に、工具交換部に工具の交換を指示する。

本発明によれば、加工プログラムの実行時におけるタレットに取り付けられる工具パターンを記憶させることが可能となる。

本実施形態における工作機械の概略構成を示す平面図である。 工作機械の斜視図である。 工具格納部および工具交換部の斜視図である。 図３に示すＡ部の拡大斜視図である。 刃物台における工具交換を説明するための模式図である。 工作機械のハードウェア構成図である。 情報処理装置の機能ブロック図である。 工具パターン画面の画面図である。 加工プログラムの構成図である。 保存パターンの復帰処理を示すフローチャートである。

本実施形態における工作機械は、ターニングセンタまたは複合加工機である。まず、図１から図４に関連して工作機械の構造を中心として説明する。図５以降に関連して、本実施形態における工具交換制御の詳細を説明する。

図１は、本実施形態における工作機械の概略構成を示す平面図である。
工作機械１００は、制御装置１６０、加工装置１１２、工具交換部１１４および工具格納部１０６を備える。制御装置１６０は、図６に関連して後述する情報処理装置１１８および加工制御部１１６に対応する。タレットベース１０２やタレット１６４は、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動可能である。タレットベース１０２とタレット１６４とを含めて刃物台という場合と、タレット１６４のみを刃物台という場合がある。図１は、Ｘ−Ｚ方向平面に見た場合の平面図である。タレット１６４はＺ軸を中心として回転可能にタレットベース１０２に設置される。工具格納部１０６（工具マガジン）は、タレットベース１０２のＺ軸正方向側に設けられる。工具交換部１１４は、工具Ｔを移送する。

図２は、工作機械１００の斜視図である。
角柱体型のタレット１６４には、その外周平面に、工具Ｔを保持するための複数のホルダ１６８を有する。ホルダ１６８はタレット本体から着脱可能に装着される。位置ＰＴのホルダ１６８に装着される工具Ｔが着脱対象となる。タレット１６４を矢示Ｂ−Ｃ方向（Ｚ軸回転方向）に回転させることにより、各ホルダ１６８を着脱位置ＰＴに割り出すことができる。

工具格納部１０６は、矢示Ｄ−Ｅ方向（Ｘ軸回転方向）に回転可能に設けられた保持板１７０と、保持板１７０の周縁に等間隔に配設された保持ポット１７４と、保持板１７０を回転させる駆動モータ１７６（図３参照）を備える。保持ポット１７４は工具Ｔを保持する。保持ポット１７４は、Ｘ軸負方向に突出する。位置ＰＭの保持ポット１７４にある工具Ｔが着脱対象となる。駆動モータ１７６が保持板１７０を回転させることにより、各保持ポット１７４を着脱位置ＰＭに割り出すことができる。

図３は、工具格納部１０６および工具交換部１１４の斜視図である。
工具交換部１１４は、タレットベース１０２および工具格納部１０６よりも、Ｘ軸負方向側に設けられる（図１参照）。工具交換部１１４は、Ｚ軸に沿って設けられた送り機構１７８と、送り機構１７８によりＺ軸に沿って移動される移動台１８０と、移動台１８０に取り付けられた第１ハンド１８２および第２ハンド１９４などを含む。

送り機構１７８は、Ｚ軸に平行に配設されるレール保持台１８４と、レール保持台１８４の下面に、Ｚ軸に平行に取り付けられる２本のガイドレール１８６と、各ガイドレール１８６に係合するようにそれぞれ２個ずつ設けられたスライダ１８８と、レール保持台１８４に沿って配設されたボールねじ１９０と、ボールねじ１９０に螺合するボールナット１９２と、ボールねじ１９０の端部に連結して、ボールねじ１９０を軸線中心に回転させるサーボモータ１９６を備える。スライダ１８８は移動台１８０の上面に固設される。

移動台１８０の下面には、矢示Ｆ−Ｇ方向（Ｙ軸回転方向）に回転可能、かつ、Ｘ軸方向に移動可能に保持部材１９８が配設される。保持部材１９８は、移動シリンダ２００によりＸ軸方向に駆動される。保持部材１９８は、ラック＆ピニオン機構などの機構を介し、駆動シリンダ２０２により駆動されて、矢示Ｆ−Ｇ方向に９０度の角度範囲で旋回する。すなわち、保持部材１９８はＸ−Ｚ方向に平面移動可能であり、かつ、Ｆ−Ｇ方向に回転可能に構成されている。図３は、保持部材１９８がＦ方向に回転したときの状態を示している。

保持部材１９８には回転軸２０４が貫通して取り付けられる。回転軸２０４は、ラック＆ピニオン機構などの機構を介し、駆動シリンダ２０６により駆動されて、矢示Ｊ−Ｋ方向に１８０度の角度範囲で回転する。

図４は、図３に示すＡ部の拡大斜視図である。
回転軸２０４の端部には、回転軸２０４の軸心を中心とした点対称、かつ、上下平行となるように、第１ハンド１８２および第２ハンド１９４が取り付けられる。第１ハンド１８２および第２ハンド１９４は同一構成である。第１ハンド１８２は、工具Ｔを把持するための一対の把持爪２０８を有し、把持爪２０８により工具Ｔを把持可能である。同様にして、第２ハンド１９４も一対の把持爪２１０を有し、把持爪２１０により工具Ｔを把持可能である。

保持部材１９８が矢示Ｆ方向側に回転したとき（図３，図４に示す回転状態）、第１ハンド１８２と第２ハンド１９４それぞれの把持爪２０８および把持爪２１０はＺ軸方向（把持爪２０８等により把持される工具Ｔの軸線方向と直交する直交方向）に沿った姿勢となる。保持部材１９８が矢示Ｇ方向側に回転したとき、第１ハンド１８２と第２ハンド１９４それぞれの把持爪２０８および把持爪２１０はＸ軸方向に沿った姿勢となる。

保持部材１９８がＸ軸正方向側の移動端（この位置を「第１Ｘ位置」という）にあり、かつ、Ｆ方向の回転端にあるとき、着脱位置ＰＭに割り出された保持ポット１７４に保持されている工具Ｔは、第１ハンド１８２または第２ハンド１９４により把持できる。

また、第１ハンド１８２が上側において工具Ｔを把持し、着脱位置ＰＭの保持ポット１７４に工具Ｔが保持されていないときには、第１ハンド１８２が把持する工具Ｔを着脱位置ＰＭの保持ポット１７４（空の保持ポット）に収容できる。

移動台１８０がタレット１６４と工具格納部１０６の中間位置にあるとする。ここで、保持部材１９８をＸ軸負方向の移動端（この位置を「第２Ｘ位置」という）に移動させ、かつ、矢示Ｆ方向の回転端に回転させる。次に、移動台１８０をＺ軸正方向に移動させ、第１ハンド１８２に把持される工具Ｔの軸心（Ｘ方向）と保持ポット１７４の軸心を一致させる（このときのＺ座標を「第１Ｚ位置」という）。続いて、保持部材１９８をＸ軸正方向に「第１Ｘ位置」まで移動させて、第１ハンド１８２の工具Ｔを着脱位置ＰＭの空の保持ポット１７４に装着する。このあと、移動台１８０をＺ軸負方向に移動させることにより（この位置を「第２Ｚ位置」という）、第１ハンド１８２による工具Ｔの把持が解除される。

一方、上側に第１ハンド１８２が位置し、第１ハンド１８２の把持爪２０８には工具Ｔが把持されておらず、着脱位置ＰＭに工具Ｔが保持されているときには、着脱位置ＰＭの工具Ｔを第１ハンド１８２により取り出すことができる。

移動台１８０がタレット１６４と工具格納部１０６と中間位置にあるとする。ここで、保持部材１９８を矢示Ｆ方向の回転端に回転させ（図３，図４に示す回転状態）、移動台１８０を「第２Ｚ位置」に移動させた後、移動台１８０を「第１Ｘ位置」に移動させ、次いで、移動台１８０を前記「第１Ｚ位置」に移動させる。これにより、着脱位置ＰＭに装着された工具Ｔは、一対の把持爪２０８の開口部分に侵入し、把持爪２０８により把持される。次に、保持部材１９８を「第２Ｘ位置」に移動させる。これにより、保持ポット１７４に装着された工具Ｔは、一対の把持爪２０８により把持された状態で、保持ポット１７４から取り出される。

タレット１６４では、着脱位置ＰＴに割り出されたタレット１６４が半径方向に沿って工具Ｔを保持するタイプの場合には、工具交換部１１４の保持部材１９８が「第１Ｘ位置」にあり、かつ、矢示Ｆ方向の回転端にある時、ホルダ１６８に保持された工具Ｔを、下側に位置する第１ハンド１８２または第２ハンド１９４によって把持できる。

上側に第１ハンド１８２が位置し、下側に第２ハンド１９４が位置し、第１ハンド１８２が工具Ｔを把持し、第２ハンド１９４が工具Ｔを把持していない状態にあり、かつ、着脱位置ＰＴに工具Ｔが保持されているときには、第１ハンド１８２に把持した工具Ｔと、着脱位置ＰＴのホルダ１６８に保持される工具Ｔを交換できる。

移動台１８０がタレット１６４と工具格納部１０６との中間位置にあるとする。ここで、保持部材１９８を矢示Ｆ方向の回転端に回転させるとともに、「第２Ｘ位置」に移動させた状態で、移動台１８０をＺ軸負方向に設定された所定位置（この位置を「第３Ｚ位置」という）まで移動させる。「第３Ｚ位置」は、保持部材１９８を「第１Ｘ位置」に移動させたときに、下側に位置する第２ハンド１９４がホルダ１６８に保持された工具Ｔに対してＺ軸正方向側の位置、言い換えれば、第２ハンド１９４が工具Ｔと干渉しない手前の位置にある。

保持部材１９８を「第１Ｘ位置」に移動させた後、移動台１８０をＺ軸負方向に設定された所定位置（この位置を「第４Ｚ位置」という）まで移動させる。これにより、着脱位置ＰＴの工具Ｔが、一対の把持爪２１０の開口部分に侵入して、把持爪２１０によって把持される。次に、保持部材１９８を「第２Ｘ位置」まで移動させると、ホルダ１６８に装着された工具Ｔが、一対の把持爪２１０によりホルダ１６８から取り出される。

次に、駆動シリンダ２０６は第１ハンド１８２と第２ハンド１９４とを上下反転させて、上側に第２ハンド１９４を位置させ、下側に第１ハンド１８２を位置させ、保持部材１９８を「第１Ｘ位置」に移動させる。これにより、第１ハンド１８２に把持された工具Ｔが着脱位置ＰＴに設置される。次いで、移動台１８０を「第３Ｚ位置」に移動させると、第１ハンド１８２による工具Ｔの把持が解除される。以上の第１交換動作によって、第１ハンド１８２に把持された工具Ｔと、着脱位置ＰＴの工具Ｔが交換される。なお、第２ハンド１９４に把持された工具Ｔは、上述した収納動作によって、工具格納部１０６に収納できる。

タレット１６４の着脱位置ＰＴに割り出されたホルダ１６８が、工具ＴをＺ軸に沿って保持するタイプの場合には、保持部材１９８が矢示Ｇ方向の回転端にあり、かつ、「第１Ｘ位置」にある時に、このホルダ１６８に保持された工具Ｔを、下側に位置する第１ハンド１８２または第２ハンド１９４によって把持できる。

上側に第１ハンド１８２が位置し、下側に第２ハンド１９４が位置し、ボールナット１９２が工具Ｔを把持し、第２ハンド１９４が工具Ｔを把持していない状態にあり、かつ、着脱位置ＰＴに工具Ｔが保持されているときには、第１ハンド１８２に把持された工具Ｔと、着脱位置ＰＴの工具Ｔを交換できる。

移動台１８０がタレット１６４と工具格納部１０６との中間位置にあるとする。ここで、保持部材１９８を矢示Ｇ方向の回転端に回転させるとともに、「第２Ｘ位置」に移動させ、移動台１８０をＺ軸負方向に設定された「第３Ｚ位置」に移動させる。このとき、第２ハンド１９４はホルダ１６８に保持された工具Ｔを把持可能な位置にある。

次に、保持部材１９８を「第１Ｘ位置」に移動させる。これにより、着脱位置ＰＴの工具Ｔが、一対の把持爪２１０の開口部分に侵入し、把持爪２１０によって把持される。この後、保持部材１９８をＺ軸負方向に設定された「第４Ｚ位置」まで移動させると、ホルダ１６８に装着された工具Ｔは、把持爪２１０によりホルダ１６８から取り出される。

次に、駆動シリンダ２０６により、第１ハンド１８２と第２ハンド１９４とを上下反転させて、上側に第２ハンド１９４を位置させ、下側に第１ハンド１８２を位置させ、移動台１８０を「第３Ｚ位置」に移動させる。これにより、第１ハンド１８２が把持する工具Ｔは着脱位置ＰＴに装着される。次いで、保持部材１９８を「第２Ｘ位置」に移動させると、第１ハンド１８２による工具Ｔの把持が解除される。以上の第２交換動作によって、ボールナット１９２に把持された工具Ｔと、着脱位置ＰＴの工具Ｔを交換される。第２ハンド１９４に把持された工具Ｔは、上述した収納動作によって、工具格納部１０６に収納できる。

次に、工具パターンの保存と復帰について説明する。

図５は、タレット１６４における工具交換を説明するための模式図である。
上述したように、工作機械のタレットベース１０２は、回転可能なタレット１６４を備える。タレット１６４は中央の軸を中心として回転可能である。タレット１６４は、工具の取り付け位置としてホルダ１６８がセットできる１２個のステーション１０４（Ｓ１〜Ｓ１２）を備える。各ステーション１０４に作業工具が装着される。たとえば、ホルダ１６８に２本の工具が装着できる形態であれば、１つのステーションに対して２本の工具が装着することもできる。

工具の形状およびサイズは多様である。工具はホルダ１６８に取り付けられ、ホルダ１６８はステーション１０４に装着される。工作機械は、各工具を工具番号により識別する。図５においてはステーション番号＝Ｓ１に対応するステーション１０４（以下、「ステーション１０４（Ｓ１）」のように表記する）に、工具番号＝Ｔ３の作業工具（以下、「作業工具（Ｔ３）」のように表記する）が装着されている。同様にして、ステーション１０４（Ｓ２）には作業工具（Ｔ２４）、ステーション１０４（Ｓ３）には作業工具（Ｔ２０）が装着されている。

タレットベース１０２は、所定の加工位置１１０に対応する作業工具によりワークを加工する。図５では、加工位置１１０（ステーション１０４（Ｓ１））にある作業工具（Ｔ３）により、ワークが加工される。工作機械は、タレットベース１０２およびタレット１６４を移動させ、作業工具（Ｔ３）をワークの所定位置に所定角度にて当てることでワークを加工する。別の作業工具（Ｔ２４）によりワークを加工したいときには、工作機械はタレット１６４を回転させて作業工具（Ｔ２４）を加工位置１１０にセットする。

交換位置１０８に対応する作業工具は工具交換の対象となる。工作機械は、一般的に工具マガジンともよばれる工具格納部１０６を有する。工具格納部１０６には多数の予備工具が格納される。工作機械は、たとえば、予備工具（Ｔ４）をタレットベース１０２に装着するときには、交換位置１０８（ステーション（Ｓ２））の作業工具（Ｔ２４）を工具格納部１０６に格納するとともに、予備工具（Ｔ４）を交換位置１０８に対応するステーション１０４（Ｓ２）に装着する。

以上のように、工作機械は、タレットベース１０２の移動によりワークと作業工具の相対距離および相対角度を変化させつつワークを加工する。また、タレット１６４を回転させることで１２個の作業工具からワークを実際に加工する作業工具を選ぶ。作業工具と予備工具は随時交換可能である。大容量の工具格納部１０６に多数の予備工具を格納しておけば、１台の工作機械により多種多様な加工を実現できる。その一方、比較的使用頻度の高い１２種類の工具をタレット１６４に装着しておけば、工具交換にともなう時間のロスを抑制できる。

工作機械は、加工プログラムにしたがって工具交換を繰り返しながらワークを加工する。このため、タレット１６４における作業工具の組み合わせ、すなわち、工具パターンは複雑に変化していく。加工スペースにおいてタレットベース１０２を移動させるとき、タレット１６４に装着される作業工具がテールストック等に接触しないように加工プログラムを作成する必要がある。以下、作業工具がワークあるいはテールストック等の外部機材に意図せぬ接触をしてしまう事象を「干渉」とよぶ。工具の大きさや形状は多種多様であるため、干渉がどのような状況において発生するのかをあらかじめ予見することは大変難しい。

たとえば、工具パターンＶ１により加工工程の一部の仕上げ工程Ａを行ったときには干渉は発生しなかったとする。しかし、同じ仕上げ工程Ａをもう一度行ったときには干渉が発生することもある。これは、１回目の仕上げ工程Ａの開始時における工具パターンＶ１と、２回目の仕上げ工程Ａの開始時における工具パターンＶ２が異なるためである。２回目の仕上げ工程Ａの開始時において、タレット１６４に大きな作業工具（ＴＸ）が取り付けられており、タレットベース１０２の移動時にこの作業工具（ＴＸ）が干渉を起こすことがある。このように、タレットベース１０２をまったく同じように動かしたとしても、工具パターンによって干渉が発生することもあれば発生しないこともある。今後、工作機械の小型化を進めていく上では、タレットベース１０２を狭い加工室内で動作させる必要があり、干渉が発生するリスクが高まると考えられる。

そこで、本実施形態においては、干渉が発生しない工具パターンを記憶させておき、この「安全な工具パターン」を再現した上で加工工程の再開または再実行を行うことにより、干渉のリスクを低減する。

図６は、工作機械１００のハードウェア構成図である。
工作機械１００は、情報処理装置１１８、加工制御部１１６、加工装置１１２、工具交換部１１４および工具格納部１０６を含む。数値制御装置として機能する加工制御部１１６は、加工プログラムにしたがって加工装置１１２に制御信号を送信する。加工装置１１２は、加工制御部１１６からの指示にしたがってタレットベース１０２を動かしてワークを加工する。また、加工制御部１１６は、工具情報管理部１３０（後述）からタレットベース１０２の工具パターンを取得する。

情報処理装置１１８は、加工制御部１１６を制御する。本実施形態においては、情報処理装置１１８は作業者にユーザインタフェース機能を提供するとともに工具パターンを管理する。工具格納部１０６は予備工具を格納する。工具交換部１１４は、いわゆるＡＴＣ（Automatic Tool Changer）に対応する。工具交換部１１４は、加工制御部１１６からの交換指示にしたがって、工具格納部１０６から予備工具を取り出し、タレットベース１０２の交換位置１０８にある作業工具と予備工具を交換する。

図７は、情報処理装置１１８の機能ブロック図である。
情報処理装置１１８の各構成要素は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）および各種コンピュータプロセッサなどの演算器、メモリやストレージといった記憶装置、それらを連結する有線または無線の通信線を含むハードウェアと、記憶装置に格納され、演算器に処理命令を供給するソフトウェアによって実現される。コンピュータプログラムは、デバイスドライバ、オペレーティングシステム、それらの上位層に位置する各種アプリケーションプログラム、また、これらのプログラムに共通機能を提供するライブラリによって構成されてもよい。以下に説明する各ブロックは、ハードウェア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。

なお、加工制御部１１６も、プロセッサなどの演算器、メモリやストレージといった記憶装置、それらを連結する有線または無線の通信線を含むハードウェアと、記憶装置に格納され演算器に処理命令を供給するソフトウェアやプログラムを情報処理装置１１８とは別個のオペレーティングシステム上で実現される形態でもよい。

情報処理装置１１８は、ユーザインタフェース処理部１２０、データ処理部１２２およびデータ格納部１２４を含む。
ユーザインタフェース処理部１２０は、ユーザからの操作を受け付けるほか、画像表示や音声出力など、ユーザインタフェースに関する処理を担当する。データ処理部１２２は、ユーザインタフェース処理部１２０により取得されたデータおよびデータ格納部１２４に格納されているデータに基づいて各種処理を実行する。データ処理部１２２は、ユーザインタフェース処理部１２０およびデータ格納部１２４のインタフェースとしても機能する。データ格納部１２４は、各種プログラムと設定データを格納する。

ユーザインタフェース処理部１２０は、入力部１２６および出力部１２８を含む。
入力部１２６は、タッチパネルあるいはハンドル等のハードデバイスを介してユーザからの入力を受け付ける。出力部１２８は、画像表示あるいは音声出力を介して、ユーザに各種情報を提供する。

データ処理部１２２は、工具情報管理部１３０を含む。工具情報管理部１３０は、工具パターンの保存および復帰を制御する（後述）。
データ格納部１２４は、工具パターン記憶部１３２を含む。工具パターン記憶部１３２は、加工プログラムごとの工具パターンを保存する。

以下、工具パターンのうち、タレット１６４に実際に取り付けられている作業工具の組み合わせをいうときには「現在パターン」とよび、現状ではタレット１６４に取り付けられていない作業工具の組み合わせとして工具パターン記憶部１３２に記憶される工具パターンのことを「保存パターン」とよぶ。両者を特に区別しないときには単に「工具パターン」とよぶ。

図８は、工具パターン画面１４０の画面図である。
工具パターン記憶部１３２は、工具パターン（現在パターンと保存パターン）を記憶する。情報処理装置１１８の出力部１２８は、工具パターン記憶部１３２が記憶する工具パターンに基づいて、工具パターン画面１４０を生成し、画面表示させる。

加工プログラムは、プログラム番号により識別される。プログラム番号領域１４４はプログラム番号を示す。工具情報管理部１３０は、加工プログラムごとに工具パターンを管理する。図８の工具パターン画面１４０は、加工プログラム（Ｂ１２４９）の工具パターンを示す。

現在パターン領域１４２は、タレット１６４に装着されている１２個の作業工具の工具番号の組み合わせとしての現在パターンを示す。図８によればステーション１０４（Ｓ１）には作業工具（Ｔ１）が装着されており、ステーション１０４（Ｓ２）には作業工具（Ｔ２３）が装着されている（図５参照）。出力部１２８は、加工プログラム（Ｂ１２４９）の実行中において、加工プログラム（Ｂ１２４９）に対応した工具パターン画面１４０を表示させる。また、加工中でなくても、作業者はプログラム番号「Ｂ１２４９」を指定した上で、加工プログラム（Ｂ１２４９）に対応した工具パターン画面１４０を表示させることもできる。

保存パターン領域１４６は、加工プログラム（Ｂ１２４９）に対応づけられる保存パターンのリストを示す。保存パターンは、パターンＩＤにより識別される。加工プログラムには、コードの一部として「ステーション工具コード」を記載できる。ステーション工具コードにおいてパターンＩＤを指定することにより、現在パターンを保存パターンとして記憶させることができる。

たとえば、ステーション工具コードを「ＧＸ」とする。加工プログラムに「現在パターンを保存コード（Ｖ２）として記憶させる命令」として「ＧＸ Ｖ２」と記載したとする。加工制御部１１６は、加工プログラムの実行中にステーション工具コード「ＧＸ Ｖ２」を検出したときには、「現在パターン」と「パターンＩＤ＝Ｖ２」「プログラム番号＝Ｂ１２４９」を情報処理装置１１８に通知する。情報処理装置１１８の工具情報管理部１３０は、通知された現在パターンを加工プログラム（Ｂ１２４９）の保存パターン（Ｖ２）として工具パターン記憶部１３２に記憶させる。このように、加工プログラムの任意の箇所にステーション工具コードを記載しておくことにより、加工工程の所定のタイミングにおける現在パターンを保存パターンとして工具パターン記憶部１３２に記憶させることができる。

また、ステーション工具コードは「ＧＸ Ｔ１ Ｖ３」のように「ステーション工具コード、工具番号、パターンＩＤ」の形式にて記載することもできる。これは、タレット１６４を回転させて作業工具（Ｔ１）を加工位置１１０に設定した上で、設定後の現在パターンを保存パターン（Ｖ３）として記憶させることを意味する。

本実施形態における工作機械１００においては、１つの加工プログラムにつき最大２４個の保存パターンを記憶させることができる。

保存パターンは「復帰コード」により現在パターンとして再現できる。加工プログラムには任意の箇所に復帰コードを記載できる。たとえば、復帰コードを「ＧＹ」とする。加工制御部１１６は、加工プログラムの実行中に「保存コード（Ｖ５）を現在パターンとして再現させる命令」として「ＧＹ Ｖ５」を検出したときには、「現在パターン」と「パターンＩＤ＝Ｖ５」「プログラム番号＝Ｂ１２４９」を情報処理装置１１８に通知する。情報処理装置１１８の工具情報管理部１３０は、現在パターンと保存パターン（Ｖ５）が一致しないときには、保存パターン（Ｖ５）を加工制御部１１６に通知する。加工制御部１１６は、保存パターン（Ｖ５）にしたがって工具交換部１１４に工具交換を指示することにより、保存パターン（Ｖ５）を現在パターンとして再現する。

一方、現在パターンと保存パターン（Ｖ５）が一致するときには、工具交換は不要であるため、工具情報管理部１３０は加工制御部１１６に工具交換なしでの作業続行を指示する。

加工制御部１１６は、工具交換によって、現在パターンが変更されるごとに情報処理装置１１８に通知する。出力部１２８は、工具パターン画面１４０を表示させるとともに、工具交換に対応して現在パターン領域１４２を更新する。作業者は、ワーク加工中において、工具パターン画面１４０を確認しながら現在パターンを確認できる。

工具パターン画面１４０には「保存キー」が表示されてもよい。ワークの加工中に作業者がパターンＩＤを選択した上で保存キーをタッチしたときには、工具情報管理部１３０は現在パターンを、選択されたパターンＩＤに対応する保存パターンとして工具パターン記憶部１３２に記憶させる。出力部１２８は、工具パターン画面１４０に示すデータを表形式のファイルとして出力することもできる。

図９は、加工プログラム１５０の構成図である。
加工プログラム１５０は、４つのプログラムパーツＢ１〜Ｂ４を含む。プログラムパーツは、加工プログラム１５０に含まれる加工工程における一単位である。各プログラムパーツの前にはステーション工具コードＲ１〜Ｒ４が記載されている。なお、図９では「ステーション工具コード」を「ＳＴコード」と記載している。

加工制御部１１６が加工プログラム１５０にしたがってワークの加工を実行するとき、まず、ステーション工具コードＲ１（Ｖ１）を検出する。ステーション工具コードＲ１（Ｖ１）は、現在パターンを保存パターン（Ｖ１）として記憶させるコマンドである。保存パターン（Ｖ１）の記憶後、加工制御部１１６はプログラムパーツＢ１を実行する。プログラムパーツＢ１の実行後、ステーション工具コードＲ２（Ｖ２）によりそのときの現在パターンが保存パターン（Ｖ２）として再び記憶される。以後、プログラムパーツＢ２、ステーション工具コードＲ３（Ｖ３）、プログラムパーツＢ３、ステーション工具コードＲ４（Ｖ４）、プログラムパーツＢ４が順番に実行され、加工プログラム１５０は終了する。

加工プログラム１５０の実行完了後、プログラムパーツＢ４だけ再実行したい場合がある。たとえば、プログラムパーツＢ４がワークの仕上げ工程であるとき、仕上げ工程を再実行することでワークの加工精度を高めたい場合が考えられる。あるいは、プログラムパーツＢ４の実行途中で異常停止が発生したため、プログラムパーツＢ４だけを再実行したい場合も考えられる。

加工制御部１１６は、プログラムパーツＢ４の再実行に際して、その直前にあるステーション工具コードＲ４（Ｖ４）が指定するパターンＩＤ＝Ｖ４および現在パターンを情報処理装置１１８に通知する。情報処理装置１１８の工具情報管理部１３０は、保存パターン（Ｖ４）を読み出し、現在パターンと保存パターン（Ｖ４）が一致しないとき、加工制御部１１６に保存パターン（Ｖ４）を通知する。加工制御部１１６は、工具交換部１１４に指示して保存パターン（Ｖ４）をタレットベース１０２の現在パターンとして再現する。保存パターン（Ｖ４）の再現後、加工制御部１１６は加工プログラム１５０のプログラムパーツＢ４を実行開始する。

工具パターン（Ｖ４）を現在パターンとして設定していれば、プログラムパーツＢ４の実行中に干渉が発生しないことは確認済みであるとする。その一方、プログラムパーツＢ４の実行中に工具交換が発生する可能性があるので、プログラムパーツＢ４の終了または中断時における現在パターンは開始時の工具パターン（Ｖ４）とは同一ではないかもしれない。

一例として、工具パターン（Ｖ４）には大きな作業工具（ＴＸ）は含まれていないが、プログラムパーツＢ４の実行中に作業工具（ＴＸ）が必要となり、工具交換を実行したとする。プログラムパーツＢ４の実行後、タレットベース１０２には作業工具（ＴＸ）が残る。このまま、プログラムパーツＢ４を再実行させるべくタレットベース１０２を動かすと、大きな作業工具（ＴＸ）がテールストック等と干渉する可能性がある。そこで、プログラムパーツＢ４を再実行する前に、保存パターン（Ｖ４）を現在パターンとして再現しておく。この場合、タレットベース１０２に装着されていた大きな作業工具（ＴＸ）は工具格納部１０６にいったん格納されることになる。工具パターン（Ｖ４）を復帰させた上でプログラムパーツＢ４を再実行する場合には干渉が発生しない。

加工プログラムの作成者は、プログラムパーツの開始行において「直前の保存パターンを再現する復帰コード」を明示的に記載してもよい。上記の例でいえば、プログラムパーツＢ４の先頭行に復帰コード「ＧＹ Ｖ４」を記載しておけばよい。加工プログラム１５０の作成者は、加工プログラム１５０の任意の位置に任意の復帰コードを記載してもよい。

あるいは、加工制御部１１６は、加工プログラム１５０のうち所定のプログラムパーツの再実行を情報処理装置１１８から指示されたときには、再実行時点の直前にあるステーション工具コードを検出し、このステーション工具コードにより指定される保存パターンを自動的に再現するようにあらかじめ設定されてもよい。

このほか、ステーション工具コードを明示的に記載することなく現在パターンを保存パターンとして記憶してもよい。たとえば、加工制御部１１６は、加工プログラム１５０を１行のコード、あるいは、所定行数のコードを実行するごとに、現在パターンを情報処理装置１１８に通知し、情報処理装置１１８の工具情報管理部１３０は現在パターンを保存パターンとして登録してもよい。このような制御方法によれば、加工プログラム１５０の作成者はステーション工具コードを明示的に記載しなくても、加工プログラム１５０の実行にともなって自動的に保存パターンを登録させることができる。

図１０は、保存パターンの復帰処理を示すフローチャートである。
加工プログラム１５０を再実行するとき、加工制御部１１６は現在パターンと、再実行時点の直前にあるステーション工具コードにより指定されるパターンＩＤを情報処理装置１１８に送信する。情報処理装置１１８の工具情報管理部１３０は、指定された保存パターンと現在パターンが一致するかを判定する（Ｓ２０）。一致しているときには（Ｓ２０のＹ）、工具情報管理部１３０は実行指示を加工制御部１１６に送信する。加工制御部１１６は、実行指示を受信したとき加工プログラム１５０の再実行を開始する（Ｓ２４）。

一致しないときには（Ｓ２０のＮ）、工具情報管理部１３０は保存パターンとともに工具交換を指示する（Ｓ２２）。加工制御部１１６は、保存パターンの再現後、ワークの加工を再開する（Ｓ２４）。

以上、実施形態に基づいて工作機械１００について説明した。
本実施形態によれば、加工プログラム１５０の実行時における現在パターンを保存パターンとして記憶させることができる。ステーション工具コードにより、任意のタイミングにてタレットベース１０２における作業工具の組み合わせを保存パターンとして記憶させることができるので、「干渉の発生しない安全な工具パターン」を再現した上で加工プログラム１５０を再実行できる。

また、加工プログラムの実行過程において、現在パターンを適宜、かつ、自動的に保存パターンとして記憶させてもよい。たとえば、加工プログラム１５０を１０行実行するごとに現在パターンを保存パターンとして記憶させてもよい。そして、加工プログラム１５０を２５行目のコードから再実行する場合には、加工制御部１１６はその直前の２０行目の実行時の保存パターンを現在パターンとして再現すればよい。

なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。

［変形例］
工作機械１００は、作業現場で簡単なコマンドやプログラムを組んで実行指示するためのＭＤＩモード（Manual Data Input Mode）を備えてもよい。以下、ＭＤＩモードにより作成されるプログラムのことを特に「ＭＤＩプログラム」とよぶ。ＭＤＩプログラムは、ユーザインタフェース処理部１２０により作成される１回限りの単純なプログラムであることが多く、プログラム番号の設定もなされない。このＭＤＩプログラムにおいて、既存の加工プログラムに対応付けられる任意の保存パターンを復帰させてもよい。たとえば、ＭＤＩプログラムに「ＧＹ Ｂ１２３４ Ｖ５」の形式にて復帰コードを記載してもよい。この場合には、工具情報管理部１３０は、加工プログラム（Ｂ１２３４）の保存パターン（Ｖ５）を読み出し、これを加工制御部１１６に通知する。加工制御部１１６は、通知された保存パターン（Ｖ５）にしたがって工具交換部１１４に工具交換を指示すればよい。

本実施形態においては、１つのステーション１０４に１つのホルダを装着し、１つのホルダに１つの作業工具を装着するとして説明した。このほか、１つのホルダに複数本の作業工具、たとえば、１つのホルダに４本の作業工具をセットで取り付け可能であってもよい。この場合には、工具パターンとして、ステーション１０４と工具番号を対応づけるのではなく、ステーション１０４と工具セットのセット番号を対応づけてもよい。

現在パターンの保存は、明示的にステーション工具コードを記載したタイミングにおいて実行しつつ、所定タイミング、たとえば、１０行実行するごとに自動的に実行されるとしてもよい。同様にして、保存コードの再現は、復帰コードが記載されているタイミングにおいて実行しつつ、所定のタイミング、たとえば、加工プログラム１５０の実行時または再開時において自動的に実行されるとしてもよい。

１００ 工作機械、１０２ タレットベース、１０４ ステーション、１０６ 工具格納部、１０８ 交換位置、１１０ 加工位置、１１２ 加工装置、１１４ 工具交換部、１１６ 加工制御部、１１８ 情報処理装置、１２０ ユーザインタフェース処理部、１２２ データ処理部、１２４ データ格納部、１２６ 入力部、１２８ 出力部、１３０ 工具情報管理部、１３２ 工具パターン記憶部、１４０ 工具パターン画面、１４２ 現在パターン領域、１４４ プログラム番号領域、１４６ 保存パターン領域、１５０ 加工プログラム、１６０ 制御装置、１６４ タレット、１６６ 工具交換装置、１６８ ホルダ、１７０ 保持板、１７４ 保持ポット、１７６ 駆動モータ、１７８ 送り機構、１８０ 移動台、１８２ 第１ハンド、１８４ レール保持台、１８６ ガイドレール、１８８ スライダ、１９０ ボールねじ、１９２ ボールナット、１９４ 第２ハンド、１９６ サーボモータ、１９８ 保持部材、２００ 移動シリンダ、２０２ 駆動シリンダ、２０４ 回転軸、２０６ 駆動シリンダ、２０８ 把持爪、２１０ 把持爪、Ｔ 工具

Claims (5)

1. 工具を装着可能な第１および第２のステーションを含む複数のステーションを有するタレットと、
   複数の工具を格納可能な工具格納部と、
   加工プログラムにしたがって、前記タレットに装着される工具を制御し、ワークを加工する加工制御部と、
   前記タレットに装着される工具と前記工具格納部に格納される工具を交換する工具交換部と、
   前記加工プログラムの第１部分に対応する前記第１および第２のステーションに装着される工具の組み合わせを第１工具パターンとして記憶し、前記第１部分の後にある前記加工プログラムの第２の部分に対応する前記第１および第２のステーションに装着される工具の組み合わせを第２工具パターンとして記憶する工具パターン記憶部と、を備え、
   前記工具交換部は、前記第２部分の実行中に加工作業が停止した場合、前記加工プログラム上の停止時の直前に保存されている工具パターンにしたがって工具交換を実行することを特徴とする、工作機械。
2. 前記加工プログラムは、工具パターンの記憶を指示するコマンドであるステーション工具コードを含み、
   前記工具パターン記憶部は、前記加工プログラムの実行中にステーション工具コードが検出されたとき、前記第１および第２のステーションに装着される工具の組み合わせを工具パターンとして記憶することを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
3. 前記工具パターン記憶部は、加工プログラムごとに工具パターンを記憶することを特徴とする請求項１または２に記載の工作機械。
4. 前記加工プログラムは、工具パターンの再現を指示するコマンドである復帰コードを含み、
   前記工具交換部は、前記加工プログラムの実行中に復帰コードが検出されたとき、前記復帰コードにより指定される工具パターンにしたがって前記タレットの前記第１および第２のステーションに工具を装着することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の工作機械。
5. 工具を装着可能な複数のステーションを有するタレットと、
   複数の工具を格納可能な工具格納部と、
   加工プログラムにしたがって、前記タレットに装着される工具を制御し、ワークを加工する加工制御部と、
   前記タレットに装着される工具と前記工具格納部に格納される工具を交換する工具交換部と、を備え、
   前記加工プログラムは、前記複数のステーションに装着される工具の組み合わせを示す工具パターンの記憶を指示するコマンドであるステーション工具コードを含み、
   前記工具交換部は、前記加工プログラムの実行が途中で中断され、その後、前記加工プログラムを途中から再開する場合において、停止時の直前のステーション工具コードにより保存された工具パターンが停止時の前記タレットにおける複数のステーションにおける工具パターンと一致しないときには、停止時の直前のステーション工具コードによって保存されている工具パターンにしたがって工具交換を実行することを特徴とする工作機械。

Images