JP7188346B2 - 制御装置と制御方法と制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、制御装置と制御方法と制御プログラムに関する。

ＮＣプログラムに基づき、主軸に装着した工具（以下、現工具という。）でワークを加工する工作機械がある。該種の工作機械は自動工具交換装置（以下、ＡＴＣという。）を備える。ＡＴＣはマガジンと交換アームを備える。マガジンは複数のポットを有する。各ポットは工具を保持する。マガジンは回転することでポットを移動し、次に主軸に装着する工具（以下、次工具という。）を交換位置に配置する。工作機械は加工時に主軸を加工位置に配置し、工具交換時に主軸を交換位置に配置する。ＡＴＣは主軸と次工具の両方が交換位置にある時、交換アームを用いて、現工具を次工具に自動で交換する。特許文献１に記載の工作機械は加工時間を短縮する為、主軸が加工位置にある時にマガジンを回転することでポットを移動し、次工具を予め交換位置に配置する。

特開２０１８－９４６６３号公報

上記工作機械ではワークの加工中にマガジンが高速で移動する時がある。マガジンが高速で移動すると振動が発生し得る。故に振動によってワークの加工品質が低下する可能性がある。

本発明の目的は、ワークの加工品質の低下を抑制しつつ、加工時間を短縮できる制御装置と制御方法と制御プログラムを提供することである。

請求項１の制御装置は、工具を着脱可能に装着する主軸と、前記主軸を回転する駆動部と、前記主軸に装着した前記工具である現工具を、前記現工具とは異なる前記工具である次工具と交換する自動工具交換装置と、前記現工具を前記次工具と交換する工具交換位置と、前記工具交換位置とは異なる加工位置とに前記主軸を移動可能な移動機構とを備えた工作機械であって、前記自動工具交換装置は、前記工具を保持するポットを複数有し、該複数のポットを連動して移動することで、前記次工具を保持する前記ポットである次ポットを、前記次工具を前記現工具と交換するマガジン交換位置に移動可能なマガジンと、前記主軸が前記工具交換位置に位置し、且つ前記次ポットがマガジン交換位置に位置する時、前記現工具を前記次工具と交換する交換部とを備え、前記主軸が前記加工位置にある状態で前記駆動部が駆動することでワークを加工する前記工作機械を制御する為の制御装置において、前記マガジンによる前記ポットの移動速度であるポット速度を設定する設定部と、前記複数のポットと前記複数のポットが保持する前記工具の関係を示すマガジン情報と、前記主軸に装着する前記工具の順序である使用順序と、前記工具を装着した前記主軸が前記加工位置にある間の時間である使用時間を取得する取得部と、前記工作機械による前記ワークの加工開始前に、前記取得部が取得した前記マガジン情報と前記使用順序と前記使用時間に基づき、前記ワークの加工に使用する前記工具である第一工具を保持する前記ポットである第一ポットと前記使用順序が前記第一工具の一つ後である第二工具を保持する前記ポットである第二ポットの間の距離であるマガジン間距離が限界距離以下になるように、前記第一ポットと前記第二ポットの相対的な位置関係を決定する決定部とを備え、前記限界距離は、前記設定部が設定した前記ポット速度である設定速度で前記ポットが移動した時に、前記第一工具の前記使用時間内に前記ポットが移動可能な距離であることを特徴とする。

上記構成によれば、加工開始前に予め決定した第一ポットと第二ポットの相対的な位置関係とすれば、第二ポットは第一工具の使用時間内にマガジン交換位置迄移動できる。即ち制御装置は第一工具の使用が終了した時に第二ポットがマガジン交換位置迄到達しない時に発生する待機時間を抑制できる。故に制御装置は加工時間を短縮できる。決定した第一ポットと第二ポットの相対的な位置関係とすれば、第一工具の使用時間内に第二ポットがマガジン交換位置迄移動する為に必要な最小ポット速度は設定速度以下となる。これにより制御装置は第二ポットをマガジン交換位置迄移動する時に発生する振動を抑制できる。故に制御装置はワークの加工品質の低下を抑制しつつ、加工時間を短縮できる。

請求項２の制御装置は、前記第一工具の前記使用時間内に前記マガジン間距離を移動可能な最小の前記ポット速度である最小ポット速度を算出する算出部と、前記最小ポット速度が前記設定速度以下であるか否かを判断する判断部とを備え、前記決定部は、前記最小ポット速度が前記設定速度よりも大きいと前記判断部が判断した時、前記複数のポットの中で前記マガジン間距離が前記限界距離以下となる前記ポットである交換先ポットを前記第一ポットと前記第二ポットの何れかに決定してもよい。該時、第二ポットは最小ポット速度で移動することで第一工具の使用時間内にマガジン交換位置迄移動できる。故に制御装置はワークの加工品質の低下を更に抑制できる。

請求項３の制御装置において、前記決定部は、前記交換先ポットを前記第二ポットに決定してもよい。該時、制御装置は工具交換の複雑化を抑制できる。

請求項４の制御装置において、前記交換先ポットは、前記ワークの加工に使用する前記工具を保持する前記ポット以外の前記ポットであってもよい。該時、第一工具又は第二工具を交換先ポットの工具と交換すると、ワークの加工に使用する各工具の位置関係の内、第一工具又は第二工具と、使用順序が第一工具又は第二工具の前後の工具との位置関係のみが変化する。故に制御装置は工具交換の複雑化を抑制できる。

請求項５の制御装置は、前記ワークの加工開始前に、前記主軸が前記工具交換位置にある状態で前記マガジンと前記交換部を制御することで、前記決定部が決定した前記相対的な位置関係となるように、前記ポットに前記工具を配置する配置部を備えてもよい。該時、加工開始前に作業者が工具を交換する必要がない。故に制御装置は作業者による作業増加を抑制できる。

請求項６の制御方法は、工具を着脱可能に装着する主軸と、前記主軸を回転する駆動部と、前記主軸に装着した前記工具である現工具を、前記現工具とは異なる前記工具である次工具と交換する自動工具交換装置と、前記現工具を前記次工具と交換する工具交換位置と、前記工具交換位置とは異なる加工位置とに前記主軸を移動可能な移動機構とを備えた工作機械であって、前記自動工具交換装置は、前記工具を保持するポットを複数有し、該複数のポットを連動して移動することで、前記次工具を保持する前記ポットである次ポットを、前記次工具を前記現工具と交換するマガジン交換位置に移動可能なマガジンと、前記主軸が前記工具交換位置に位置し、且つ前記次ポットが前記マガジン交換位置に位置する時、前記現工具を前記次工具と交換する交換部とを備え、前記主軸が前記加工位置にある状態で前記駆動部が駆動することでワークを加工する前記工作機械を制御する為の制御方法において、前記マガジンによる前記ポットの移動速度であるポット速度を設定する設定工程と、前記複数のポットと前記複数のポットが保持する前記工具の関係を示すマガジン情報と、前記主軸に装着する前記工具の順序である使用順序と、前記工具を装着した前記主軸が前記加工位置にある間の時間である使用時間を取得する取得工程と、前記工作機械による前記ワークの加工開始前に、前記取得工程で取得した前記マガジン情報と前記使用順序と前記使用時間に基づき、前記ワークの加工に使用する前記工具である第一工具を保持する前記ポットである第一ポットと前記使用順序が前記第一工具の一つ後である第二工具を保持する前記ポットである第二ポットの間の距離であるマガジン間距離が、限界距離以下になるように、前記第一ポットと前記第二ポットの相対的な位置関係を決定する決定工程とを備え、前記限界距離は、前記設定工程で設定した前記ポット速度である設定速度で前記ポットが移動した時に、前記第一工具の前記使用時間内に前記ポットが移動可能な距離であることを特徴とする。

上記制御方法は、上記制御装置と同様の効果を奏することができる。

請求項７の制御プログラムは、工具を着脱可能に装着する主軸と、前記主軸を回転する駆動部と、前記主軸に装着した前記工具である現工具を、前記現工具とは異なる前記工具である次工具と交換する自動工具交換装置と、前記現工具を前記次工具と交換する工具交換位置と、前記工具交換位置とは異なる加工位置とに前記主軸を移動可能な移動機構とを備えた工作機械であって、前記自動工具交換装置は、前記工具を保持するポットを複数有し、該複数のポットを連動して移動することで、前記次工具を保持する前記ポットである次ポットを、前記次工具を前記現工具と交換するマガジン交換位置に移動可能なマガジンと、前記主軸が前記工具交換位置に位置し、且つ前記次ポットが前記マガジン交換位置に位置する時、前記現工具を前記次工具と交換する交換部とを備え、前記主軸が前記加工位置にある状態で前記駆動部が駆動することでワークを加工する前記工作機械を制御する為のコンピュータが実行する制御プログラムにおいて、前記マガジンによる前記ポットの移動速度であるポット速度を設定する設定処理と、前記複数のポットと前記複数のポットが保持する前記工具の関係を示すマガジン情報と、前記主軸に装着する前記工具の順序である使用順序と、前記工具を装着した前記主軸が前記加工位置にある間の時間である使用時間を取得する取得処理と、前記工作機械による前記ワークの加工開始前に、前記取得処理で取得した前記マガジン情報と前記使用順序と前記使用時間に基づき、前記ワークの加工に使用する前記工具である第一工具を保持する前記ポットである第一ポットと前記使用順序が前記第一工具の一つ後である第二工具を保持する第二ポットの間の距離であるマガジン間距離が限界距離以下になるように、前記第一ポットと前記第二ポットの相対的な位置関係を決定する決定処理とを含み、前記限界距離は、前記設定処理で設定した前記ポット速度である設定速度で前記ポットが移動した時に前記第一工具の前記使用時間内に前記ポットが移動可能な距離であることを特徴とする。

上記制御プログラムは、上記制御装置と同様の効果を奏することができる。

工作機械１の斜視図。 工具交換動作の流れ図。 工作機械１の電気的構成を示すブロック図。 更新前のマガジン情報５４２の概念図。 ＮＣプログラム５４１の概念図。 並び替え動作を実行しない時のＮＣ動作における工具交換の流れ図。 図６の続きを示す流れ図。 並び替え動作を実行しない時のＮＣ動作における工具交換のまとめを示す図。 更新後のマガジン情報５４３の概念図。 並び替え動作を実行した時のＮＣ動作における工具交換の流れ図。 図１０の続きを示す流れ図。 並び替え動作を実行した時のＮＣ動作における工具交換のまとめを示す図。 主処理の流れ図。 先読み処理の流れ図。 交換先ポット決定処理の流れ図。

本発明の一実施形態を説明する。以下説明は図中に矢印で示す左右、前後、上下を使用する。図１に示す工作機械１の左右方向、前後方向、上下方向は夫々、工作機械１のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向である。

図１を参照し、工作機械１を説明する。工作機械１は基台２、テーブル９、主軸ヘッド６、立柱５、主軸７、移動機構１０、自動工具交換装置（以下、ＡＴＣ４という。）を備える。基台２は平面視略矩形状であり、地面に設置する。テーブル９は基台２上面前部に配置する。ワーク（図示略）はテーブル９上面に固定する。立柱５は前後左右方向に移動可能に基台２上に設ける。主軸ヘッド６は立柱５に上下動可能に設け、主軸７を回転可能に支持する。主軸７はＺ軸方向に延び、主軸モータ２０（図３参照）の駆動により回転する。主軸７は工具ホルダを着脱可能に装着し、ＡＴＣモータ２５（図３参照）の回転角度に応じて工具ホルダのクランプとアンクランプを行う。工具ホルダは工具８（図２参照）を保持する。本実施形態では説明の便宜上、工具８を保持した工具ホルダを単に「工具８」という。

移動機構１０は立柱５を移動可能に支持する。移動機構１０はＸ軸モータ２１（図３参照）の回転駆動により、立柱５をＸ軸方向に移動する。移動機構１０はＹ軸モータ２２（図３参照）の駆動により、立柱５をＹ軸方向に移動する。移動機構１０はＺ軸モータ２３（図３参照）の駆動により、主軸ヘッド６をＺ軸方向に移動する。

ＡＴＣ４は現工具８１を次工具８２と交換する（図２参照）。現工具８１は主軸７に装着した工具８であり、即ち実際に主軸７に装着中の工具８である。次工具８２は現工具８１とは異なる工具８であり、ＮＣプログラムが現工具８１の次に指定する工具８である。即ち次工具８２は現工具８１の次に主軸７に装着する工具８である。ＡＴＣ４の詳細は後述する。

Ｘ軸モータ２１、Ｙ軸モータ２２、Ｚ軸モータ２３の駆動により、移動機構１０は主軸ヘッド６をテーブル９に対してＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に相対移動することで、加工位置（図示略）と工具交換位置（図１、図２参照）に主軸７を移動できる。加工位置と工具交換位置は互いに異なる位置である。工作機械１は主軸７が加工位置にある状態で主軸モータ２０を駆動し、工具８を装着した主軸７を回転することで、ワークを加工する。工作機械１は主軸７が工具交換位置にある状態でＡＴＣ４の動作により、現工具８１を次工具８２と交換する（図２参照）。尚、加工位置は実際にワークを加工する時の位置と、工具交換位置から実際にワークを加工する位置迄移動する時の位置を含む。

図１、図２を参照し、ＡＴＣ４を説明する。図１の如く、ＡＴＣ４は主軸ヘッド６右側にあり、マガジン４１と支持部４０を備える。マガジン４１は枠体４２、複数のポット４９を備える。枠体４２は側面視で上下方向よりも前後方向に長い楕円形状の外形を有する。枠体４２はレール４８を支持する。レール４８は枠体４２の内側にあり、枠体４２の外形よりも一回り小さい楕円形状を有する。レール４８はマガジンモータ２４（図３参照）の駆動により、枠体４２の外形に沿って回転する。

複数のポット４９は枠体４２の外形内側且つレール４８外側にあり、レール４８外側に固定する。複数のポット４９は枠体４２の外形とレール４８に沿って等間隔（ポット間距離Ｄ、図２（Ａ）、図６（Ａ）参照）で並ぶ。図２（Ａ）の如く、ポット間距離Ｄは隣り合う一対のポット４９の間の距離である。複数のポット４９は夫々工具８を着脱可能に保持する。以下、次工具８２を保持するポット４９を次ポット４９１という。

マガジン４１はレール４８の回転に伴い複数のポット４９を連動して移動することで、次ポット４９１をマガジン交換位置に移動できる。尚、図２では複数のポット４９の内最下部且つ前方にあるポット４９（次ポット４９１）がマガジン交換位置に位置する。マガジン交換位置に次ポット４９１がある時、後述の交換部４４は次工具８２を現工具８１と交換する。工具交換時、数値制御装置５０（図３参照）は次ポット４９１がマガジン交換位置に位置するようにマガジンモータ２４（図３参照）を制御する。

マガジン交換位置以外の位置にあるポット４９は水平姿勢（図２（Ａ）参照）を維持する。図２（Ａ）の如く、ポット４９が水平姿勢の時、ポット４９の装着部は右方を向く。故に水平姿勢のポット４９に装着した工具８は左右方向に延びる。マガジン交換位置にある次ポット４９１はエアシリンダ２６（図３参照）の駆動により、水平姿勢（図２（Ａ）参照）から垂直姿勢（図２（Ｂ）参照）に姿勢を変更できる。図２（Ｂ）の如く、次ポット４９１が垂直姿勢の時、次ポット４９１の装着部は下方を向く。故に次ポット４９１が垂直姿勢の時、次工具８２は次ポット４９１から下方（即ち現工具８１と平行）に延びる。

図２（Ａ）の如く、支持部４０はマガジン４１左側に固定し、回転軸４３を支持する。回転軸４３は支持部４０から下方に突出し、ＡＴＣモータ２５（図３参照）の駆動により回転し且つＡＴＣモータ２５の回転角度に応じて支持部４０に対して上下動する。回転軸４３下端には交換部４４が連結する。図２（Ｃ）の如く、交換部４４は腕状であり、回転軸４３との連結部を中心として水平方向の一方と他方に延びる。交換部４４両端部には把持部４５、４６がある。把持部４５、４６は平面視略Ｃ状であり、工具８上端部に係合可能である。交換部４４は主軸７が工具交換位置に位置し、且つ次ポット４９１がマガジン交換位置に位置する時、現工具８１を次工具８２と交換する。

交換部４４は回転軸４３の回転に伴い、待機姿勢（図２（Ａ）、図２（Ｈ）参照）と把持姿勢（図２（Ｃ）、図２（Ｆ）参照）に姿勢を変更できる。図２（Ａ）、図２（Ｈ）の如く、交換部４４は待機姿勢の時、前後方向に延びる。待機姿勢には第一待機姿勢（図２（Ａ）参照）と第二待機姿勢（図２（Ｈ）参照）がある。図２（Ａ）の如く、交換部４４が第一待機姿勢の時、把持部４６は把持部４５の前側に位置する。図２（Ｈ）の如く、交換部４４が第二待機姿勢の時、把持部４６は把持部４５の後側に位置する。

図２（Ｃ）、図２（Ｆ）の如く、交換部４４は把持姿勢の時、左右方向に延びる。把持姿勢には第一把持姿勢（図２（Ｃ）参照）と第二把持姿勢（図２（Ｆ）参照）がある。図２（Ｃ）の如く、交換部４４が第一把持姿勢の時、把持部４６は把持部４５の右側に位置する。図２（Ｆ）の如く、交換部４４が第二把持姿勢の時、把持部４６は把持部４５の左側に位置する。

工作機械１による工具交換動作を説明する。図２（Ａ）の如く、工具交換動作開始時、工作機械１は主軸７を工具交換位置迄移動し、ＡＴＣ４は次ポット４９１をマガジン交換位置迄移動する。主軸７が工具交換位置に位置し、且つ次ポット４９１がマガジン交換位置に位置する時、主軸７と次ポット４９１は左右方向に互いに隣り合う。次ポット４９１は水平姿勢である。交換部４４は第一待機姿勢である。図２（Ｂ）の如く、次ポット４９１はエアシリンダ２６の駆動により、水平姿勢から垂直姿勢となり、現工具８１と次工具８２は互いに左右方向に並ぶ。

図２（Ｃ）の如く、回転軸４３はＡＴＣモータ２５の駆動により、平面視反時計回り方向に回転する。回転軸４３の回転に伴い、交換部４４は第一待機姿勢から第一把持姿勢まで平面視反時計回り方向に９０°回転する。把持部４５は現工具８１を把持する。把持部４６は次工具８２を把持する。図２（Ｄ）の如く、主軸７はＡＴＣモータ２５の駆動により、現工具８１をアンクランプする。現工具８１は主軸７から抜ける状態になる。交換部４４はＡＴＣモータ２５の駆動により下降する。現工具８１は主軸７から下方に抜ける。次工具８２は次ポット４９１から下方に抜ける。

図２（Ｅ）の如く、回転軸４３はＡＴＣモータ２５の駆動により、平面視反時計回り方向に回転する。回転軸４３の回転に伴い、交換部４４は第一把持姿勢から第一待機姿勢を介して第二把持姿勢まで１８０°回転する。現工具８１と次工具８２の夫々の位置が互いに入れ替わる。次工具８２は工具交換位置の主軸７の下方に配置し、現工具８１はマガジン交換位置の次ポット４９１の下方に配置する。図２（Ｆ）の如く、交換部４４はＡＴＣモータ２５の駆動により上昇する。次工具８２は工具交換位置の主軸７に挿入する。現工具８１はマガジン交換位置の次ポット４９１に挿入する。主軸７はＡＴＣモータ２５の駆動により、次工具８２をクランプする。次ポット４９１は現工具８１を保持する。

図２（Ｇ）の如く、回転軸４３はＡＴＣモータ２５の駆動により、平面視時計回り方向に回転する。回転軸４３の回転に伴い、交換部４４は第二把持姿勢から第二待機姿勢まで平面視時計回り方向に９０°回転する。図２（Ｈ）の如く、マガジン交換位置にある次ポット４９１はエアシリンダ２６の駆動停止により、垂直姿勢から水平姿勢となる。以上により現工具８１と次工具８２が入れ替わり、工具交換動作は終了する。

図３を参照し、工作機械１の電気的構成を説明する。工作機械１は工作機械１を制御する為の数値制御装置５０を備える。数値制御装置５０はＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、記憶装置５４、入出力インタフェース５５を備える。ＣＰＵ５１は数値制御装置５０を統括制御する。ＲＯＭ５２は各種プログラムを記憶する。各種プログラムは後述する主処理（図１３参照）を実行する為の主制御プログラムを含む。ＲＡＭ５３は処理実行中の各種データを記憶する。記憶装置５４は不揮発性メモリであり、ポット間距離Ｄ、ポット速度、マガジン情報、ＮＣプログラム等を記憶する。

ポット速度はマガジン４１によるポット４９の移動速度である。以下、記憶装置５４に設定したポット速度を設定速度という。設定速度はポット４９の移動時の振動がワークの加工品質へ与える影響を考慮して作業者が予め記憶装置５４に設定する。マガジン情報は複数のポット４９と複数のポット４９が保持する工具８の対応関係を示す。ＮＣプログラムは移動指令、加工指令、交換指令を含む。移動指令は主軸７の位置座標、位置座標間の主軸７の移動速度を含む。加工指令は主軸７の回転速度を含む。交換指令は主軸７に装着する工具８の工具番号を指定する。即ち交換指令による工具番号を交換指令の順に並べた情報は主軸７に装着する工具８の順序（以下、使用順序という。）を示す。工作機械１はＮＣプログラムに基づく動作（以下、ＮＣ動作という。）を実行できる。

入出力インタフェース５５には入力部１８、表示部１９、主軸モータ２０、Ｘ軸モータ２１、Ｙ軸モータ２２、Ｚ軸モータ２３、マガジンモータ２４、ＡＴＣモータ２５、エンコーダ２０Ａ、２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ、２４Ａ、２５Ａ、エアシリンダ２６が電気的に接続する。入力部１８と表示部１９は操作パネル１７に設ける。入力部１８は各種入力を受け付ける。表示部１９は各種画面を表示する。

エンコーダ２０Ａは主軸モータ２０に設け、主軸モータ２０の回転角度を検出する。エンコーダ２１ＡはＸ軸モータ２１に設け、Ｘ軸モータ２１の回転角度を検出する。エンコーダ２２ＡはＹ軸モータ２２に設け、Ｙ軸モータ２２の回転角度を検出する。エンコーダ２３ＡはＺ軸モータ２３に設け、Ｚ軸モータ２３の回転角度を検出する。エンコーダ２４Ａはマガジンモータ２４に設け、マガジンモータ２４の回転角度を検出する。エンコーダ２５ＡはＡＴＣモータ２５に設け、ＡＴＣモータ２５の回転角度を検出する。

図４を参照し、一例としてマガジン情報５４２を説明する。以下では複数のポット４９の個数を便宜的に１０個とする。ポット番号は基準となるポット４９をポット番号Ｐ１と定め、ポット番号Ｐ１のポット４９から右側面視時計回り方向に順にポット番号Ｐ２～Ｐ１０と定める（図６（Ａ）等参照）。尚、右側面視反時計回り方向に順にポット番号を定めてもよい。工作機械１はセンサ（図示略）によりポット番号を識別できる。工具番号は工具８の種類に応じて定める。マガジン情報５４２はポット番号Ｐ１～Ｐ１０が夫々工具番号Ｍ１～Ｍ１０に対応することを示す。工作機械１はマガジンモータ２４の回転量をエンコーダ２５Ａで検出し、該回転量に基づきポット番号を識別してもよい。

尚、使用／不使用の欄は、後述のＮＣプログラム５４１が指定する工具８であるか否かを示し、即ち加工に使用する工具８であるか否かを示す。マガジン情報５４２では説明の為、使用／不使用の欄を設けたが、実際にはマガジン情報５４２は使用／不使用を示す情報を含まなくてもよい。

作業者はマガジン情報と同じ対応関係になるように各ポット番号のポット４９に各工具番号の工具８を予め装着する。図４のマガジン情報５４２の時、作業者はポット番号Ｐ１～Ｐ１０のポット４９に夫々工具番号Ｍ１～Ｍ１０の工具８を予め装着する。尚、作業者は予め各工具番号の工具８を装着したポット４９において各工具番号と各ポット番号の対応関係と同じ対応関係になるようにマガジン情報５４２を編集してもよい。

図５～図１２を参照し、一例としてＮＣプログラム５４１に基づき工作機械１がＮＣ動作を行う時（以下、本例という。）の主軸７とＡＴＣ４の動作を説明する。以下では加工に使用する一の工具８を第一工具といい、使用順序が第一工具の一つ後の工具８を第二工具という。第一工具を保持するポット４９を第一ポットといい、第二工具を保持するポット４９を第二ポットという。第一ポットと第二ポットの間の距離をマガジン間距離という。詳細にはマガジン間距離は第一ポットから第二ポット迄の右側面視時計回り方向への距離と右側面視反時計割り方向への距離の内短い方の距離である。マガジン間距離はポット間距離Ｄの整数倍である。例えば隣り合う二つのポット４９が第一工具と第二工具を保持する時、マガジン間距離は距離Ｄである。

第一工具による加工動作中の時間（第一工具を装着した主軸７が加工位置にある間の時間）を第一工具の使用時間という。即ち第一工具の使用時間は第一工具を主軸７に装着してから第二工具を主軸７に装着するまでの間の時間である。使用時間は加工動作において主軸７の移動距離と移動速度、待機時間（移動しない時の時間）等により算出できる。加工動作は主軸７が工具交換位置から実際にワークを加工する位置迄移動する動作と、実際にワークを加工する動作を含む。第一工具の使用時間内にマガジン間距離を移動可能な最小のポット速度を最小ポット速度という。例えばマガジン間距離が距離Ｄであり、第一工具の使用時間が時間Ｔの時、最小ポット速度は速度Ｄ／Ｔである。

第一工具が現工具８１の時、ポット４９が最小ポット速度以上で移動すれば、第二ポット（次ポット４９１）は使用時間内にマガジン交換位置に到達する。第一工具が現工具８１の時、ポット４９が最小ポット速度未満で移動すれば、第二ポット（次ポット４９１）は使用時間内にマガジン交換位置に到達しない。該時、第二ポット（次ポット４９１）がマガジン交換位置に到達する迄の間、主軸７が工具交換位置で待機する待機時間が発生する。故に数値制御装置５０は加工時間（ＮＣ動作の実行時間）を短縮する為、ポット４９を最小ポット速度以上で移動する必要がある。

ポット速度が大きくなるに従ってポット４９の移動による振動は大きくなる。故に数値制御装置５０はワークの加工品質の低下を抑制する為、設定速度を超えないポット速度でポット４９を移動する必要がある。本実施形態では数値制御装置５０は最小ポット速度が設定速度以下となるように、ＮＣ動作の前に各ポット４９間の工具８を並び替える並び替え動作を行う。即ち数値制御装置５０はＮＣ動作の前に複数回の工具交換動作を行うことで並び替え動作を行う。

以下では、工具番号Ｍｊの工具８の使用時間を使用時間（Ｍｊ）と表記し、ポット番号Ｐｊの第一ポットとポット番号Ｐｋの第二ポットの間のマガジン間距離、最小ポット速度、判定結果を夫々マガジン間距離（Ｐｊ→Ｐｋ）、最小ポット速度（Ｐｊ→Ｐｋ）、判定結果（Ｐｊ→Ｐｋ）と表記する。判定結果（Ｐｊ→Ｐｋ）は最小ポット速度（Ｐｊ→Ｐｋ）が設定速度よりも大きい時に「×」とし、最小ポット速度（Ｐｊ→Ｐｋ）が設定速度以下の時に「○」とする。

図８、図１２は並び替え動作を行わない時と、並び替え動作を行った時の各項目１～４について第一工具と第二工具、第一ポットと第二ポット、第一工具の使用時間、マガジン間距離、最小ポット速度、判定結果の関係を示す。例えば図８の項目１では第一工具は工具番号Ｍ１の工具８であり、第二工具は工具番号Ｍ９の工具８である。第一ポットはポット番号Ｐ１のポット４９であり、第二ポットはポット番号Ｐ９のポット４９である。使用時間（Ｍ１）は時間２Ｔであり、マガジン間距離（Ｐ１→Ｐ９）は距離２Ｄであり、最小ポット速度（Ｐ１→Ｐ９）は速度Ｄ／Ｔであり、判定結果（Ｐ１→Ｐ９）は「○」である。

図６、図７、図１０、図１１は主軸７が工具交換位置にあり、且つ複数のポット４９の内左上角部のポット４９がマガジン交換位置にある時を示す。

図５～図８を参照し、本例の主軸７とＡＴＣ４の動作について並び替え動作を行わない時を説明する。図５の如く、初期状態では主軸７は工具交換位置にあり、工具番号Ｍ１の工具８を装着する。主軸７は加工動作Ａ１を行う。加工動作Ａ１の時間（使用時間（Ｍ１））は時間２Ｔである。主軸７は工具交換位置に戻る。

図５、図６（Ａ）、図８の如く、次工具８２は工具番号Ｍ９の工具８なので、次ポット４９１はポット番号Ｐ９のポット４９である。使用時間（Ｍ１）は時間２Ｔなので、複数のポット４９は使用時間２Ｔ内（即ち加工動作Ａ１中）に右側面視時計回り方向に距離２Ｄ分回転する。該時、最小ポット速度（Ｐ１→Ｐ９）は速度Ｄ／Ｔである。図６（Ｂ）の如く、主軸７が工具交換位置に到達した時、次ポット４９１（ポット番号Ｐ９のポット４９）はマガジン交換位置に到達する。

図５の如く、ＡＴＣ４は工具交換動作Ｂ９を行うことで、現工具８１（工具番号Ｍ１の工具８）と次工具８２（工具番号Ｍ９の工具８）を交換する。工作機械１は加工動作Ａ９を行う。加工動作Ａ９の時間（使用時間（Ｍ９））は時間Ｔである。主軸７は工具交換位置に戻る。

図５、図６（Ｂ）、図８の如く、工具番号Ｍ１の工具８と工具番号Ｍ９の工具８の交換後、次工具８２は工具番号Ｍ３の工具８なので、次ポット４９１はポット番号Ｐ３のポット４９である。使用時間（Ｍ９）は時間Ｔなので、複数のポット４９は使用時間Ｔ内（即ち加工動作Ａ９中）に右側面視反時計回り方向に距離４Ｄ分回転する。該時、最小ポット速度（Ｐ９→Ｐ３）は速度４Ｄ／Ｔである。図７（Ｃ）の如く、主軸７が工具交換位置に到達した時、次ポット４９１（ポット番号Ｐ３のポット４９）はマガジン交換位置に到達する。

図５の如く、ＡＴＣ４は工具交換動作Ｂ３を行うことで、現工具８１（工具番号Ｍ９の工具８）と次工具８２（工具番号Ｍ３の工具８）を交換する。工作機械１は加工動作Ａ３を行う。加工動作Ａ３の時間（使用時間（Ｍ３））は時間６Ｔである。主軸７は工具交換位置に戻る。

図５、図７（Ｃ）、図８の如く、工具番号Ｍ９の工具８と工具番号Ｍ３の工具８の交換後、次工具８２は工具番号Ｍ６の工具８なので、次ポット４９１はポット番号Ｐ６のポット４９である。使用時間（Ｍ３）は時間６Ｔなので、複数のポット４９は使用時間６Ｔ内（即ち加工動作Ａ３中）に右側面視反時計回り方向に距離３Ｄ分回転する。該時、最小ポット速度（Ｐ３→Ｐ６）は速度Ｄ／２Ｔである。図７（Ｄ）の如く、主軸７が工具交換位置に到達した時、次ポット４９１（ポット番号Ｐ６のポット４９）はマガジン交換位置に到達する。

図５の如く、ＡＴＣ４は工具交換動作Ｂ６を行うことで、現工具８１（工具番号Ｍ３の工具８）と次工具８２（工具番号Ｍ６の工具８）を交換する。工作機械１は加工動作Ａ６を行う。加工動作Ａ６の時間（使用時間（Ｍ６））は時間Ｔである。主軸７は工具交換位置に戻る。ＮＣ動作は終了する。

以下では設定速度を速度３Ｄ／Ｔとして説明する。図８の如く、並び替え動作を行わない時、項目１、３では最小ポット速度Ｄ／Ｔ、Ｄ／２Ｔが設定速度３Ｄ／Ｔ以下となる。即ち項目１、３の判定結果は「○」となる。項目２では最小ポット速度４Ｄ／Ｔが設定速度３Ｄ／Ｔよりも大きくなる。即ち項目２の判定結果は「×」となる。故に工具番号Ｍ９の工具８の使用時、待機時間を抑制する為、最小ポット速度４Ｄ／Ｔでポット４９が移動すると、加工品質が低下する可能性があり、加工品質の低下を抑制する為、設定速度３Ｄ／Ｔでポット４９が移動すると、主軸７の工具交換位置での待機時間が発生する。工作機械１は加工品質の低下を抑制しつつ、加工時間を短縮する為、実際にＮＣ動作を実行する前にＮＣプログラムを先読みし、以下説明する並び替え動作を行う。

工作機械１による並び替え動作を説明する。並び替え動作は工具交換動作を繰り返すことで、マガジン間距離が限界距離以下になるような、第一工具と第二工具の相対的な位置関係（以下、工具位置関係という。）に工具８を並び替える動作である。限界距離は設定速度でポット４９が移動した時に第一工具の使用時間内にポット４９が移動可能な距離である。数値制御装置５０は工具交換動作を繰り返す前に、マガジン間距離が限界距離以下になるような工具位置関係を決定する。数値制御装置５０は決定した工具位置関係となるように各ポット４９に対して各工具８の並び順を入れ替える。

数値制御装置５０による工具位置関係の決定方法を説明する。以下では判定結果が「×」となる項目の第一工具を対象第一工具（工具番号Ｍｔ１とする。）といい、判定結果が「×」となる項目の第二工具を対象第二工具（工具番号Ｍｔ２とする。）という。対象第一工具を保持するポット４９を対象第一ポット（ポット番号Ｐｔ１とする。）といい、対象第二工具を保持するポット４９を対象第二ポット（ポット番号Ｐｔ２とする。）という。

数値制御装置５０は並び替える工具８として対象第二工具を探索する。本例では判定結果が「×」となる項目２の第二工具は工具番号Ｍ３の工具８である（図８参照）。故に対象第二工具は工具番号Ｍ３の工具８であり、対象第二ポットはポット番号Ｐ３のポット４９である。

数値制御装置５０は交換先ポットを探す。交換先ポットは工具８を並び替えた後に対象第二工具を保持するポット４９であり、複数のポット４９の中でマガジン間距離（Ｐｔ１→Ｐｔ２）が限界距離以下となるポット４９である。

交換先ポットの決定方法を説明する。数値制御装置５０は加工に使用しない工具８（以下、不使用工具という。）を保持するポット４９（以下、不使用ポットという。）を探す。不使用工具はＮＣプログラムが指定しない工具８である。本例では不使用工具は工具番号Ｍ２、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ７、Ｍ８、Ｍ１０の工具８である（図４参照）。不使用ポットはポット番号Ｐ２、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ７、Ｐ８、Ｐ１０のポット４９である（図４参照）。

数値制御装置５０は不使用ポットの中から対象第一ポットとの間のマガジン間距離が最も小さくなるポット４９（以下、最小距離ポットという。）を探す。本例では対象第一ポットはポット番号Ｐ９のポット４９である。マガジン間距離（Ｐ９→Ｐ２）、（Ｐ９→Ｐ４）、（Ｐ９→Ｐ５）、（Ｐ９→Ｐ７）、（Ｐ９→Ｐ８）、（Ｐ９→Ｐ１０）は夫々距離３Ｄ、５Ｄ、４Ｄ、２Ｄ、Ｄ、Ｄである（図６等参照）。故に最小距離ポットはポット番号Ｐ８、Ｐ１０のポット４９である。

数値制御装置５０は最小距離ポットの中で対象第二ポットとの間のマガジン間距離が最も小さくなるポット４９を交換先ポットの候補とする。本例では対象第二ポットはポット番号Ｐ３のポット４９である。マガジン間距離（Ｐ３→Ｐ８）、（Ｐ３→Ｐ１０）は夫々距離５Ｄ、３Ｄである（図６等参照）。故に交換先ポットの候補はポット番号Ｐ１０のポット４９となる。

仮に交換先ポットの候補の工具８と対象第二工具を並び替えるとする。該時、交換先ポットの候補の対象第二工具と、使用順序が対象第二工具の次の工具８との間のマガジン間距離が変化する。本例ではポット番号Ｐ１０の工具８（工具番号Ｍ１０）とポット番号Ｐ３の工具８（工具番号Ｍ３）を並び替えると、ポット番号Ｐ１０のポット４９は工具番号Ｍ３の工具を保持し、ポット番号Ｐ３のポット４９は工具番号Ｍ１０の工具８を保持する。使用順序が工具番号Ｍ３の工具８の次の工具８は工具番号Ｍ６の工具８である。該時、工具８の並び替えの前後で工具番号Ｍ３の工具８と工具番号Ｍ６の工具８との間のマガジン間距離が距離３Ｄから距離４Ｄに変化する。これに伴い、工具番号Ｍ３の工具８と工具番号Ｍ６の工具８との間の最小ポット速度も変化する。

数値制御装置５０は仮に交換先ポットの候補の工具８を対象第二工具と並び替えた時の、交換先ポットの候補の対象第二工具と、使用順序が対象第二工具の次の工具８との間の最小ポット速度を算出する。本例では最小ポット速度（Ｐ１０→Ｐ６）は速度２Ｄ／３Ｔである。算出した最小ポット速度が設定速度以下であれば、数値制御装置５０は交換先ポットの候補を交換先ポットとして確定する。本例では算出した最小ポット速度（Ｐ１０→Ｐ６）は速度２Ｄ／３Ｔであり、設定速度３Ｄ／Ｔ以下なので、数値制御装置５０はポット番号Ｐ１０のポット４９を交換先ポットに確定する。

算出した最小ポット速度が設定速度よりも大きければ、数値制御装置５０は不使用ポットの内交換先ポットの候補以外の中から最小距離ポットを探す。数値制御装置５０は上記交換先ポットを探す処理を繰り返す。

数値制御装置５０は確定した工具８の並び順となるようにＡＴＣ４による並び替え動作を行う。本例では並び替え動作を行うことで、ポット番号Ｐ３の工具８（工具番号Ｍ３）とポット番号Ｐ１０の工具８（工具番号Ｍ１０）を入れ替える。ポット番号Ｐ１～Ｐ１０のポット４９は夫々工具番号Ｍ１、Ｍ２、Ｍ１０、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６、Ｍ７、Ｍ８、Ｍ９、Ｍ３の工具８を保持する。

数値制御装置５０は並び替え動作後のポット番号と工具番号の対応関係となるようにマガジン情報を更新する。本例では図９の如く、マガジン情報５４３は並び替え後のポット番号と工具番号の対応関係を示す。これにより、数値制御装置５０はＮＣプログラムが交換指令にて指定する工具番号を変更することなく、ＮＣ動作を実行できる。

図５、図１０～図１２を参照し、本例の主軸７とＡＴＣ４の動作について並び替え動作を行った時を説明する。尚、主軸７の動作は並び替え動作を行わない時と同じ動作であり、ＡＴＣ４の動作は工具交換動作Ｂ９迄と工具交換動作Ｂ６以降は並び替え動作を行わない時と同じ動作なので説明を省略する（図５、図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）、図１１（Ｄ）、図１２参照）。

図５、図１０（Ｂ）、図１２の如く、工具番号Ｍ１の工具８と工具番号Ｍ９の工具８の交換後、次工具８２は工具番号Ｍ３の工具８なので、次ポット４９１はポット番号Ｐ１０のポット４９である。工具番号Ｍ９の工具８の使用時間は時間Ｔなので、複数のポット４９は使用時間Ｔ内（即ち加工動作Ａ９中）に右側面視反時計回り方向に距離Ｄ分回転する。該時、最小ポット速度は速度Ｄ／Ｔである。図１１（Ｃ）の如く、主軸７が工具交換位置に到達した時、次ポット４９１（ポット番号Ｐ１０のポット４９）はマガジン交換位置に到達する。

図５の如く、ＡＴＣ４は工具交換動作Ｂ３を行うことで、現工具８１（工具番号Ｍ９の工具８）と次工具８２（工具番号Ｍ３の工具８）を交換する。工作機械１は加工動作Ａ３を行う。主軸７は工具交換位置に戻る。

図５、図１１（Ｃ）、図１２の如く、工具番号Ｍ９の工具８と工具番号Ｍ３の工具８の交換後、次工具８２は工具番号Ｍ６の工具８なので、次ポット４９１はポット番号Ｐ６のポット４９である。工具番号Ｍ３の工具８の使用時間は時間６Ｔなので、複数のポット４９は使用時間６Ｔ内（即ち加工動作Ａ３中）に右側面視時計回り方向に距離４Ｄ分回転する。該時、最小ポット速度は速度２Ｄ／３Ｔである。図１１（Ｄ）の如く、主軸７が工具交換位置に到達した時、次ポット４９１（ポット番号Ｐ６のポット４９）はマガジン交換位置に到達する。

図１２の如く、並び替え動作を行うことで、項目１～３では最小ポット速度Ｄ／Ｔ、Ｄ／Ｔ、２Ｄ／３Ｔが設定速度３Ｄ／Ｔ以下となる。即ち項目１～３の判定結果は全て「○」となる。故に工作機械１はワークの加工品質の低下を抑制しつつ、加工時間を短縮できる。

図１３を参照し、主処理を説明する。数値制御装置５０が起動すると、ＣＰＵ５１はＲＯＭ５２から主プログラムを読出し、主処理を実行する。ＣＰＵ５１は作業者による入力部１８の操作に応じて設定速度を記憶装置５４に記憶する（Ｓ１０）。

ＣＰＵ５１は作業者による入力部１８の操作に応じてモードをＲＡＭ５３に設定する（Ｓ１１）。モードには先読みモードと通常モードがある。先読みモードではＣＰＵ５１はＮＣ動作（Ｓ５３）の前に並び替え動作に関する処理（Ｓ１３～Ｓ５２）を行う。通常モードではＣＰＵ５１は並び替え動作に関する処理（Ｓ１３～Ｓ５２）を行うことなくＮＣ動作（Ｓ５３）を行う。作業者は入力部１８を操作してモードを選択する。

ＣＰＵ５１は設定したモードが先読みモードであるか否かを判断する（Ｓ１２）。通常モードの時（Ｓ１２：ＮＯ）、ＣＰＵ５１はＮＣ動作を行う（Ｓ５３）。ＣＰＵ５１は主処理を終了する。先読みモードの時（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は並び替え動作に関する処理（Ｓ１３～Ｓ５２）を行う。ＣＰＵ５１はまず先読み処理（図１４参照）を行う（Ｓ１３）。

図１４を参照し、先読み処理を説明する。ＣＰＵ５１は記憶装置５４のＮＣプログラムを先読みすることでＮＣプログラム先読み情報をＮＣプログラムから取得する（Ｓ２１）。ＮＣプログラム先読み情報は工具の使用順序、各工具８の使用時間を含む。ＣＰＵ５１はマガジン情報を記憶装置５４から取得する（Ｓ２２）。ＣＰＵ５１はポット間距離Ｄを記憶装置５４から取得する（Ｓ２３）。

ＣＰＵ５１はＳ２２、Ｓ２３で取得したマガジン情報とポット間距離Ｄに基づきマガジン間距離を算出する（Ｓ２４）。具体的にはＣＰＵ５１はマガジン情報を参照し、第一ポットと第二ポットを特定する。ＣＰＵ５１は第一ポットと第二ポットの間にあるポット４９の個数とポット間距離Ｄに基づきマガジン間距離を算出する。該時、ＣＰＵ５１は第一工具を使用順序が最初の工具８から最後の工具８迄順にシフトして、夫々についてマガジン間距離を算出する。

ＣＰＵ５１は第一工具の使用時間とマガジン間距離に基づき最小ポット速度を算出する（Ｓ２５）。該時、ＣＰＵ５１は第一工具を使用順序が最初の工具８から最後の工具８迄順にシフトして、夫々について最小ポット速度を算出する。ＣＰＵ５１は最小ポット速度と工具番号（項目）を対応付けてＲＡＭ５３に記憶する（Ｓ２６）。ＣＰＵ５１は処理を主処理（図１３参照）へ戻す。

図１３の如く、ＣＰＵ５１は設定速度を記憶装置５４から取得する（Ｓ３１）。ＣＰＵ５１はＳ２５（図１４参照）で算出した最小ポット速度がＳ３１で取得した設定速度よりも大きい項目（即ち判定結果が「×」の項目）があるか否かを判断する（Ｓ３２）。全項目で最小ポット速度が設定速度以下の時（Ｓ３２：ＮＯ）、ＣＰＵ５１は処理をＳ５３へ移行する。最小ポット速度が設定速度よりも大きい項目がある時（Ｓ３２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は交換先ポット決定処理を行う（Ｓ３３）。

図１５を参照し、交換先ポット決定処理を説明する。ＣＰＵ５１は対象第二工具を決定する（Ｓ４１）。ＣＰＵ５１は上述した方法により交換先ポットを探索する（Ｓ４２）。ＣＰＵ５１は交換先ポットの候補をＲＡＭ５３に記憶する（Ｓ４３）。ＣＰＵ５１は対象第二工具から使用順序が対象第二工具の次の工具８までのマガジン間距離と対象第二工具の使用時間に基づき最小ポット速度を算出する（Ｓ４４）。ＣＰＵ５１はＳ４４で算出した最小ポット速度が設定速度よりも大きいか否かを判断する（Ｓ４５）。最小ポット速度が設定速度よりも大きい時（Ｓ４５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は処理をＳ４２に戻す。

最小ポット速度が設定速度以下の時（Ｓ４５：ＮＯ）、Ｓ４３で記憶した交換先ポットの候補を交換先ポットに決定する（Ｓ４６）。ＣＰＵ５１はＳ２６でＲＡＭ５３に記憶した情報（各項目と最小ポット速度の関係）を、決定した交換先ポットに基づき更新する（Ｓ４７）。ＣＰＵ５１は最小ポット速度が設定速度よりも大きい項目があるか否かを判断する（Ｓ４８）。最小ポット速度が設定速度よりも大きい項目がある時（Ｓ４８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は処理をＳ４１に戻す。全項目で最小ポット速度が設定速度以下の時（Ｓ４８：ＮＯ）、ＣＰＵ５１は処理を主処理（図１３参照）に戻す。

図１３の如く、ＣＰＵ５１はＳ４６で決定した交換先ポットに応じて並び替え動作を行う（Ｓ５１）。即ちＣＰＵ５１は並び替え動作を行うことで対象第二工具を交換先ポットの工具８と並び替える。ＣＰＵ５１は並び替え動作後のポット４９と工具８の対応関係となるようにマガジン情報を更新する（Ｓ５２）。ＣＰＵ５１は更新後のマガジン情報とＮＣプログラムに基づき、ＮＣ動作を行う（Ｓ５３）。ＣＰＵ５１は主処理を終了する。

以上説明の如く、記憶装置５４は設定速度を記憶する。ＣＰＵ５１はマガジン情報と使用順序と使用時間を取得する。工作機械１によるワークの加工開始前に、ＣＰＵ５１は取得したマガジン情報と使用順序と使用時間に基づき、マガジン間距離が限界距離以下になるように、第一ポットと第二ポットの相対的な位置関係を決定する。加工開始前に予め決定した第一ポットと第二ポットの相対的な位置関係とすれば、第二ポットは第一工具の使用時間内にマガジン交換位置迄移動できる。即ち数値制御装置５０は第一工具の使用が終了した時に第二ポットがマガジン交換位置迄到達しない時に発生する待機時間を抑制できる。故に数値制御装置５０は加工時間を短縮できる。決定した第一ポットと第二ポットの相対的な位置関係とすれば、第一工具の使用時間内に第二ポットがマガジン交換位置迄移動する為に必要な最小ポット速度は設定速度以下となる。これにより数値制御装置５０は第二ポットをマガジン交換位置迄移動する時に発生する振動を抑制できる。故に数値制御装置５０はワークの加工品質の低下を抑制しつつ、加工時間を短縮できる。

ＣＰＵ５１は最小ポット速度を算出する。ＣＰＵ５１は最小ポット速度が設定速度以下であるか否かを判断する。最小ポット速度が設定速度よりも大きい時、ＣＰＵ５１は交換先ポットを第二ポットに決定する。第二ポットは最小ポット速度で移動することで第一工具の使用時間内にマガジン交換位置迄移動できる。故に数値制御装置５０はワークの加工品質の低下を更に抑制できる。故に数値制御装置５０は工具交換の複雑化を抑制できる。

交換先ポットは、ワークの加工に使用する工具８を保持するポット４９以外のポット４９である。第二工具を交換先ポットの工具８と交換すると、ワークの加工に使用する各工具８の位置関係の内、第二工具と、使用順序が第二工具の前後の工具８との位置関係のみが変化する。故に数値制御装置５０は工具交換の複雑化を抑制できる。

ＣＰＵ５１はワークの加工開始前に主軸７が工具交換位置にある状態でマガジン４１と交換部４４を制御することで、決定した第一工具と第二工具の相対的な位置関係となるように並び替え動作を行う。加工開始前に作業者が工具８を交換する必要がない。故に数値制御装置５０は作業者による作業増加を抑制できる。

上記実施形態において数値制御装置５０は本発明の制御装置に相当する。主軸モータ２０は本発明の駆動部に相当する。図１３のＳ１０の処理を実行するＣＰＵ５１は本発明の設定部に相当する。図１４のＳ２１、Ｓ２２の処理を実行するＣＰＵ５１は本発明の取得部に相当する。図１５のＳ４６の処理を実行するＣＰＵ５１は本発明の決定部に相当する。図１４のＳ２５の処理を実行するＣＰＵ５１は本発明の算出部に相当する。図１３のＳ３２の処理を実行するＣＰＵ５１は本発明の判断部に相当する。図１３のＳ５１の処理を実行するＣＰＵ５１は本発明の配置部に相当する。図１３のＳ１０は本発明の設定工程に相当する。図１４のＳ２１、Ｓ２２は本発明の取得工程に相当する。図１５のＳ４６は本発明の決定工程に相当する。図１３のＳ１０の処理は本発明の設定処理に相当する。図１４のＳ２１、Ｓ２２の処理は本発明の取得処理に相当する。図１５のＳ４６の処理は本発明の決定処理に相当する。

本発明は上記実施形態から変更できる。例えば上記実施形態の工作機械１は主軸７がＺ軸方向に延びる縦型工作機械である。これに対し、工作機械１は主軸７がＹ軸方向に延びる横型工作機械でもよい。数値制御装置５０はパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等でもよい。該時、ＰＣは工作機械１と物理的に離れた別体であってもよい。上記実施形態では通常モードと先読みモードがあるが、先読みモードだけでもよい。ＣＰＵ５１はＳ１１で設定したモードを記憶装置５４に記憶し、設定したモードを記憶装置５４から取得してもよい。

上記実施形態においてＣＰＵ５１は並び替え動作（Ｓ５１）を省略してもよい。例えばＣＰＵ５１は更新後のマガジン情報を表示部１９に表示してもよい。該時、作業者は表示部１９にてマガジン情報を確認し、手作業で工具８を並び替えて各ポット４９に装着してもよい。

上記実施形態のＮＣプログラムは工具番号を指定するが、ポット番号を指定してもよい。該時、ＣＰＵ５１はＳ５２でＮＣプログラムの第二対象ポットのポット番号を交換先ポットのポット番号に書き換えればよい。ＣＰＵ５１はＮＣ動作（Ｓ５３）の後、並び替え動作前の工具８の並び順に並び替えてもよい。該時、ＣＰＵ５１はマガジン情報を更新前の状態に戻せばよい。

上記実施形態ではＣＰＵ５１は最小ポット速度と設定速度を比較することで各項目を「○」と「×」の何れかに判定する。これに対し、ＣＰＵ５１は設定速度でポット４９がマガジン間距離を移動した時にかかる時間（以下、ポット移動時間という。）と使用時間を比較することで各項目を「○」と「×」の何れかに判定してもよい。即ちＣＰＵ５１はポット移動時間が使用時間以下の項目を「○」と判定し、ポット移動時間が使用時間よりも長い項目を「×」と判定してもよい。

ＣＰＵ５１はＮＣ動作の実行時に設定速度でポット４９を移動した時に発生する待機時間を算出してもよい。ＣＰＵ５１はＮＣ動作の実行回数を取得してもよい。ＣＰＵ５１はＮＣ動作の実行回数分の待機時間を算出してもよい。ＣＰＵ５１は並び替え動作にかかる並び替え時間を算出してもよい。ＣＰＵ５１は待機時間よりも並び替え時間の方が短いか否かを判断してもよい。待機時間の方が並び替え時間よりも長い時、ＣＰＵ５１は並び替え動作を行ってもよい。待機時間の方が並び替え時間よりも短い時、ＣＰＵ５１は並び替え動作を行わなくてもよい。該時、数値制御装置５０は加工前の並び替え動作にかかる準備時間と加工時間を含めた全体の時間が長くなることを抑制できる。

工具交換位置の決定方法は上記実施形態に限定しない。数値制御装置５０は例えば不使用ポットの中から最小距離ポットを探す。これに対し、数値制御装置５０は全ポット４９の中から最小距離ポットを探してもよい。上記実施形態ではポット４９は最小ポット速度で移動する。これに対し、ポット４９は例えば設定速度で移動してもよい。

上記実施形態ではＣＰＵ５１は対象第二工具を交換先ポットの工具８と交換することを決定する。これに対し、ＣＰＵ５１は対象第一工具を交換先ポットの工具８と交換することを決定してもよい。即ちＣＰＵ５１は対象第一ポットを交換先ポットに決定してもよい。複数のポット４９は等間隔で並ばなくてもよい。該時、記憶装置５４は各ポット４９とポット間距離を対応付けて記憶すればよい。

数値制御装置５０はＣＰＵ５１の代わりにマイクロコンピュータ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等をプロセッサとして用いてもよい。複数のプロセッサは主処理を分散処理してもよい。記憶装置５４は情報を記憶する期間に関わらず、情報を留めておくことが可能な記憶媒体であればよい。記憶装置５４は一時的な記憶媒体（例えば、伝送される信号）を含まなくてもよい。数値制御装置５０はプログラムを例えばネットワークに接続したサーバからダウンロードして（すなわち、サーバはプログラムを伝送信号として送信し）、記憶装置５４に記憶してもよい。該時、プログラムはサーバに備えたハードディスクドライブ等の非一時的な記憶媒体に保存すればよい。

１ 工作機械
４ ＡＴＣ
７ 主軸
１０ 移動機構
２０ 主軸モータ
４１ マガジン
４４ 交換部
４９ ポット
５０ 数値制御装置
５１ ＣＰＵ

Claims (7)

1. 工具を着脱可能に装着する主軸と、
   前記主軸を回転する駆動部と、
   前記主軸に装着した前記工具である現工具を、前記現工具とは異なる前記工具である次工具と交換する自動工具交換装置と、
   前記現工具を前記次工具と交換する工具交換位置と、前記工具交換位置とは異なる加工位置とに前記主軸を移動可能な移動機構と
   を備えた工作機械であって、
   前記自動工具交換装置は、
   前記工具を保持するポットを複数有し、該複数のポットを連動して移動することで、前記次工具を保持する前記ポットである次ポットを、前記次工具を前記現工具と交換するマガジン交換位置に移動可能なマガジンと、
   前記主軸が前記工具交換位置に位置し、且つ前記次ポットがマガジン交換位置に位置する時、前記現工具を前記次工具と交換する交換部と
   を備え、
   前記主軸が前記加工位置にある状態で前記駆動部が駆動することでワークを加工する前記工作機械を制御する為の制御装置において、
   前記マガジンによる前記ポットの移動速度であるポット速度を設定する設定部と、
   前記複数のポットと前記複数のポットが保持する前記工具の関係を示すマガジン情報と、前記主軸に装着する前記工具の順序である使用順序と、前記工具を装着した前記主軸が前記加工位置にある間の時間である使用時間を取得する取得部と、
   前記工作機械による前記ワークの加工開始前に、前記取得部が取得した前記マガジン情報と前記使用順序と前記使用時間に基づき、前記ワークの加工に使用する前記工具である第一工具を保持する前記ポットである第一ポットと前記使用順序が前記第一工具の一つ後である第二工具を保持する前記ポットである第二ポットの間の距離であるマガジン間距離が限界距離以下になるように、前記第一ポットと前記第二ポットの相対的な位置関係を決定する決定部と
   を備え、
   前記限界距離は、前記設定部が設定した前記ポット速度である設定速度で前記ポットが移動した時に、前記第一工具の前記使用時間内に前記ポットが移動可能な距離である
   ことを特徴とする制御装置。
2. 前記第一工具の前記使用時間内に前記マガジン間距離を移動可能な最小の前記ポット速度である最小ポット速度を算出する算出部と、
   前記最小ポット速度が前記設定速度以下であるか否かを判断する判断部と
   を備え、
   前記決定部は、前記最小ポット速度が前記設定速度よりも大きいと前記判断部が判断した時、前記複数のポットの中で前記マガジン間距離が前記限界距離以下となる前記ポットである交換先ポットを前記第一ポットと前記第二ポットの何れかに決定することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記決定部は、前記交換先ポットを前記第二ポットに決定することを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
4. 前記交換先ポットは、前記ワークの加工に使用する前記工具を保持する前記ポット以外の前記ポットであることを特徴とする請求項２又は３に記載の制御装置。
5. 前記ワークの加工開始前に、前記主軸が前記工具交換位置にある状態で前記マガジンと前記交換部を制御することで、前記決定部が決定した前記相対的な位置関係となるように、前記ポットに前記工具を配置する配置部を備えたことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の制御装置。
6. 工具を着脱可能に装着する主軸と、
   前記主軸を回転する駆動部と、
   前記主軸に装着した前記工具である現工具を、前記現工具とは異なる前記工具である次工具と交換する自動工具交換装置と、
   前記現工具を前記次工具と交換する工具交換位置と、前記工具交換位置とは異なる加工位置とに前記主軸を移動可能な移動機構と
   を備えた工作機械であって、
   前記自動工具交換装置は、
   前記工具を保持するポットを複数有し、該複数のポットを連動して移動することで、前記次工具を保持する前記ポットである次ポットを、前記次工具を前記現工具と交換するマガジン交換位置に移動可能なマガジンと、
   前記主軸が前記工具交換位置に位置し、且つ前記次ポットが前記マガジン交換位置に位置する時、前記現工具を前記次工具と交換する交換部と
   を備え、
   前記主軸が前記加工位置にある状態で前記駆動部が駆動することでワークを加工する前記工作機械を制御する為の制御方法において、
   前記マガジンによる前記ポットの移動速度であるポット速度を設定する設定工程と、
   前記複数のポットと前記複数のポットが保持する前記工具の関係を示すマガジン情報と、前記主軸に装着する前記工具の順序である使用順序と、前記工具を装着した前記主軸が前記加工位置にある間の時間である使用時間を取得する取得工程と、
   前記工作機械による前記ワークの加工開始前に、前記取得工程で取得した前記マガジン情報と前記使用順序と前記使用時間に基づき、前記ワークの加工に使用する前記工具である第一工具を保持する前記ポットである第一ポットと前記使用順序が前記第一工具の一つ後である第二工具を保持する前記ポットである第二ポットの間の距離であるマガジン間距離が、限界距離以下になるように、前記第一ポットと前記第二ポットの相対的な位置関係を決定する決定工程と
   を備え、
   前記限界距離は、前記設定工程で設定した前記ポット速度である設定速度で前記ポットが移動した時に、前記第一工具の前記使用時間内に前記ポットが移動可能な距離である
   ことを特徴とする制御方法。
7. 工具を着脱可能に装着する主軸と、
   前記主軸を回転する駆動部と、
   前記主軸に装着した前記工具である現工具を、前記現工具とは異なる前記工具である次工具と交換する自動工具交換装置と、
   前記現工具を前記次工具と交換する工具交換位置と、前記工具交換位置とは異なる加工位置とに前記主軸を移動可能な移動機構と
   を備えた工作機械であって、
   前記自動工具交換装置は、
   前記工具を保持するポットを複数有し、該複数のポットを連動して移動することで、前記次工具を保持する前記ポットである次ポットを、前記次工具を前記現工具と交換するマガジン交換位置に移動可能なマガジンと、
   前記主軸が前記工具交換位置に位置し、且つ前記次ポットが前記マガジン交換位置に位置する時、前記現工具を前記次工具と交換する交換部と
   を備え、
   前記主軸が前記加工位置にある状態で前記駆動部が駆動することでワークを加工する前記工作機械を制御する為のコンピュータが実行する制御プログラムにおいて、
   前記マガジンによる前記ポットの移動速度であるポット速度を設定する設定処理と、
   前記複数のポットと前記複数のポットが保持する前記工具の関係を示すマガジン情報と、前記主軸に装着する前記工具の順序である使用順序と、前記工具を装着した前記主軸が前記加工位置にある間の時間である使用時間を取得する取得処理と、
   前記工作機械による前記ワークの加工開始前に、前記取得処理で取得した前記マガジン情報と前記使用順序と前記使用時間に基づき、前記ワークの加工に使用する前記工具である第一工具を保持する前記ポットである第一ポットと前記使用順序が前記第一工具の一つ後である第二工具を保持する前記ポットである第二ポットの間の距離であるマガジン間距離が限界距離以下になるように、前記第一ポットと前記第二ポットの相対的な位置関係を決定する決定処理と
   を含み、
   前記限界距離は、前記設定処理で設定した前記ポット速度である設定速度で前記ポットが移動した時に前記第一工具の前記使用時間内に前記ポットが移動可能な距離である
   ことを特徴とする制御プログラム。

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