JPH0117822B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマシニングセンタ等のような複数種の
工具を多数本使用して工作物を加工する工作機械
の工具変換方法に関する。

マシニングセンタあるいはターニングセンタ等
の工作機械のように、複数種の工具を多数本使用
して加工する装置においては、工具の使用時間が
異なることや各工具ごとに使用可能時間が異なる
ことなどから、摩耗が進行した工具は、その時々
に変換する必要が生じる。しかし、工作機械の運
転中に変換することは危険であり、事実上不可能
である。そこで、従来は変換のため運転を一時停
止させていたが、機械の稼動率が低下するばかり
でなく、無人で運転されている場合には変換され
ず、寿命になつた工具で切削することが生じ加工
精度が著しく低下する不具合があつた。

上記不具合を解消する方法として、予備工具を
工具マガジン内に設置しておき、その交換時期を
知るための工具寿命管理装置を用いて使用工具の
工具寿命（使用時間の累積が一定時間を越える
等）を管理し、寿命になつた工具はその予備工具
に自動的に交換して加工精度の維持及び工具管理
をはかる方法がある。（特公昭51−48825号参照）。

しかしながら、このような工具交換方法には次
のような欠点がある。

(a) 使用工具の寿命時間を正確に予側することは
難しく、設定された寿命時間は単なる目安にす
ぎない上に、多数の工具について各工具ごとに
寿命時間を記憶し、使用時間を管理するための
装置が必要となりシステム全体が高価になる。

(b) 加工する工作物が変更になつた時には、工具
マガジン中の工具はすべて取換えられ、再研摩
されるのが一般的であるが、その際に、本工具
のみが摩耗して予備工具はほとんど摩耗しない
場合が多く、例えばドリルのような場合、摩耗
していない予備工具の長さを本工具に一致させ
る必要がある等工具管理上不都合なことが多
い。

(c) 寿命に達した本工具から摩耗していない予備
工具に切換えられたときに加工精度が大きく変
わり製品の安定性が損なわれる。

本発明は、NC装置に指令により工具を選び出
す制御装置と、この制御装置の出力により選び出
された指定工具を種々の工具を収納した工具マガ
ジンから割り出す工具割出し制御回路とを備えた
工作機械の工具変換方法において、上記工具マガ
ジン中の工具を同種類の工具ごとにグループに分
け、かつ各グループ内における工具の使用順序を
記憶しておくグループテーブルと、グループごと
に次に使用する工具の番号を直接的、若しくは間
接的に記憶しておく使用工具マークテーブルとを
上記制御装置に設け、上記NC装置からの指令
で、上記グループテーブルにより使用工具の属す
るグループを特定し、上記使用工具マークテーブ
ルのうち上記使用工具の属するグループをチエツ
クして次に使用する工具を捜し出す構成としたも
ので、その目的とするところは、工具使用時間の
積算機能、寿命時間の設定等の必要がなく、シス
テム全体を安価にできる上に、工作機械の稼動率
の低下を招くことなく各々の工具の摩耗を平均化
し再研摩を簡単にすることができる工作機械の工
具交換方法を提供することにある。

以下図面を参照して本発明を具体的に説明す
る。

第１図ないし第３図は本発明を実施する装置の
一例を示すもので、図中符号１はマシニングセン
タであり、このマシニングセンタ１はベツド２上
にサドル３がＺ方向に移動自在に設けられ、この
サドル３上にテーブル４がＸ方向に移動自在に設
けられている。そして、ベツド２の一端にはコラ
ム５が固定されており、その摺動面上を主軸頭６
がＹ方向に移動自在に設けられている。また、コ
ラム５の上部には工具マガジン７が取り付けられ
ており、この工具マガジン７が前後に移動し主軸
頭６との間で工具交換が行なわれるように構成さ
れている。そして、工具マガジン７内には工具Ｔ
が収納されており、使用頻度が多く摩耗の激しい
工具Ｔは同一のものが複数本用意されると共に、
それらの工具Ｔは同一グループとして設定されて
いる。

次に、本発明を実施する装置の制御部分は第２
図に示すように、使用する工具（本工具）の番号
を指令するNC装置８が制御装置９の第１のイン
ターフエイス１０に接続されており、この制御装
置９が、指令された工具番号から必要な工具Ｔを
選択して上記第１のインターフエイス１０を介し
て、工具マガジン７から工具Ｔを割り出す工具割
出し制御回路１１に出力するように構成されてい
る。そして、制御装置９はマイクロコンピユータ
で構成されており、この制御装置９は命令を解読
し実行するCPU（中央処理装置）１２と、バス
BUSを介してCPU１２に接続されている第１、
第２メモリ１３，１４と、バスBUSを介して
CPU１２に接続されている第１、第２インター
フエイス１０，１５と、第２インターフエイス１
５に接続されている操作盤１６とから構成されて
いる。この操作盤１６は工具番号をグループに割
付けるように構成されており、工具番号を表示す
る工具番号表示部１７と、グループ名を表示する
グループ名表示部１８と、工具番号を選択する工
具番号選択スイツチ１９と、グループ名を選択す
るグループ名選択スイツチ２０と、工具番号をグ
ループに設定するグループセツト押釦スイツチ２
１と、第１メモリ１３のグループ名をクリアする
グループリセツト押釦スイツチ２２とから構成さ
れている。また、第１メモリ１３のグループテー
ブル２３には第３図イに示すように、工具番号Ａ
に対応してグループ名Ｂが記憶されており、グル
ープテーブル２３の内容は上記操作盤１６により
入力されるように構成されている。さらに、第２
メモリ１４の使用工具マークテーブル２４には第
３図ロに示すように、グループ名Ｃに対応して直
前に使用されていた使用工具Ｄが記憶されるよう
になつている。

上記のように構成された装置を用いて、本発明
に係る工作機械の工具交換方法を説明する。

まず、工具マガジン７内の工具Ｔの工具番号を
グループに割付ける場合には、操作盤１６の工具
番号選択スイツチ１９により工具番号を設定す
る。すると、それと同じ工具番号が工具番号表示
部１７に表示され、当該工具番号に関し現在設定
されているグループ名がグループ名表示部１８に
表示される。そこで、これを変更する場合には、
グループ名選択スイツチ２０を所定のグループ名
に設定し、グループセツト押釦スイツチ２１を押
すと、このグループ名は第１メモリ１３のグルー
プテーブル２３のグループ名Ｂエリアに記憶され
る。

このようにして、グループテーブル２３に使用
する工具Ｔすべてについての工具番号に対応する
グループ名を割付けた後、マシニングセンタ１に
おいて、所定のワークの加工が開始されるに際し
てNC装置８から本工具の工具番号が指令されて
来ると、第４図に示すように、グループテーブル
２３を参照して工具番号からそれに対応するグル
ープ名を読み出す（ステツプS1参照）。次に、そ
のグループ名が０かどうかをチエツクする（ステ
ツプS2参照）。もしグループ名Ｂエリアの値が０
のときは指令された工具Ｔ以外に同一グループの
工具Ｔは工具マガジン７内に存在しないため、指
令された工具番号をそのまま工具割出し制御回路
１１に対して出力する（ステツプS3参照）。例え
ば、NC装置８が工具番号TO１を指令すると、
グループテーブル２３の工具番号ＡエリアのTO
１に対応するグループ名Ｂエリアの値Ｏを読み出
すので、制御装置９は工具番号TO１をそのまま
出力する。

次いで、ステツプS2においてグループ名Ｂエ
リアの値が０でない場合には、指令された工具番
号以外にも同一の工具が工具マガジン７内に存在
するので、実際に使用する工具を捜すために、使
用工具マークテーブル２４を参照して、グループ
名からそれに対応する使用工具Ｄエリアの値を読
み出す（ステツプS4参照）。この使用工具マーク
テーブル２４に設定されている使用工具Ｄエリア
の値は同一グループ内で直前に使用された工具番
号である。そして、使用工具マークテーブル２４
で読み出された工具番号の欄から所定の順序で順
次グループテーブル２３に検索し、同一グループ
に属する工具番号を捜す（ステツプS5参照）。グ
ループテーブル２３を参照して上記使用工具マー
クテーブル２４で読み出された工具番号の次順位
において最初に読み出された同一グループ名に対
応する工具番号を工具割出し制御回路１１に対し
て出力すると同時に、その工具番号を使用工具マ
ークテーブル２４の同一グループ名Ｃエリアに対
応する使用工具Ｄエリアに記憶する（ステツプ
S6参照）。例えば、NC装置８が工具番号TO２を
指令すると、グループテーブル２３の工具番号Ａ
エリアのTO２に対応するグループ名Ｂエリアの
値２を読み出す。次いで、使用工具マークテーブ
ル２４を参照して、グループ名Ｃエリアの値２に
対応する使用工具Ｄエリアの値TO４を読み出
す。従つて、グループ２において直前に使用され
た工具の番号はTO４であるので、使用工具番号
TO４からグループテーブル２３を順次下に検索
し、同一グループ名２の工具番号のうち工具番号
TO４の次にあたる工具番号TO６を読み出す。
そして、この工具番号TC６を工具割出し制御回
路１１に対して出力すると同時に、使用工具マー
クテーブル２４のグループ名２に対応する使用工
具ＤエリアにTO４のかわりにTO６を登録する。

工具割出し制御回路１１に工具番号が入力され
ると、工具割出し制御回路１１は指令を出力し
て、工具マガジン７を回転させ、対応する工具Ｔ
を主軸頭６と一直線上に位置する最下部に移動さ
せる。そして、主軸頭６を上昇させ、工具マガジ
ン７を前後に移動させて、主軸頭６に制御装置９
から出力された番号の工具Ｔを挿着する。そし
て、当該工具Ｔにより上記マシニングセンタ１の
テーブル４に搭載してある所定のワークの所定の
加工個所の加工が行なわれる。

このようにして、一つのワークの加工が終了し
た後、マシニングセンタ１のテーブル４に新たな
ワークが搬入されて、その加工が行なわれる場
合、あるいは上記１つのワークの他の加工面の加
工が、継続して行なわれる場合、それが上記と同
一のグループ内の工具Ｔを使用する加工であつ
て、先に使用した工具Ｔが摩耗等による寿命時間
に達していなくても、直前に使用した工具は選択
されずに、別の工具が指令選択される。したがつ
て、同一グループ内の工具Ｔは１つの工具Ｔが継
続して使用されて摩耗等による寿命時間に達した
後、新たな工具Ｔに交換されるのでなく、工具全
体の適当な使用時間に達するまでは交互に使用さ
れる。このようにすることにより工具Ｔの摩耗が
平均化されるので、同一形状を有し、しかも摩耗
の激しい工具Ｔについて、特定の工具Ｔのみが摩
耗するといつたことはない。従つて、従来のごと
く、摩耗した工具Ｔをその摩耗の都度個別に再研
摩するようなことはせずに、同一グループ内の工
具Ｔが適当な使用時間に達した時は、当該工具の
全部をまとめて一緒に再研摩等を行なえばよく、
これらの処置を含めて、工具管理が簡単にでき
る。従来の場合において摩耗して寿命がきた工具
をそのまま再研摩しないでおくこともできるが、
その場合、その工具をそのまま予備工具として加
工を継続するか、その寿命工具を外して別の未使
用の工具を装着しなければならない。前者の場合
は他方の工具が万一破損したときに寿命工具を使
用しなければならず、工具精度が低下する、ある
いはその寿命工具が破損して加工の続行が不可能
となつてしまうなどの事態が想定される。後者の
場合には、余分の工具がさらに必要となつて、工
具の管理が複雑となり、好ましくない。また従来
のように寿命になつた工具Ｔを予備工具Ｔに切換
えたときに生じる精度ギヤツプが避けられ、安定
した加工精度が維持できる。

なお、本実施例では、第４図のステツプS5に
おいて、直前に使用された使用工具の番号からグ
ループテーブル２３を参照して次に使用する工具
番号を捜し出す際、直前に使用された使用工具の
番号から順次工具番号Ａエリアを上から下に検索
するように説明したが、下から上に検索してもよ
く、予め定められた順番で順次検索できれば他の
方法によつてもよいことは言うまでもない。ま
た、本装置を最初に使用する際には、使用工具マ
ークテーブル２４の使用工具Ｄエリアには０を入
力しておき、制御装置９が使用工具Ｄエリアの値
０を読んだ時には、そのまま、NC装置８が指令
した工具番号を工具割出し制御回路１１に対して
出力するようにしておけばよい。さらに、本実施
例では第４図のステツプS6において、使用工具
マークテーブル２４に直前に使用した工具番号を
登録しているが、使用工具Ｄエリアには次に使用
する工具番号をグループテーブル２３を参照して
調べて登録しておいてもよい。この場合、第４図
のステツプS5は不要となり、ステツプS4で読み
だされた使用工具マークテーブル２４の使用工具
Ｄエリアの値をそのまま使用する工具番号として
工具割出し制御回路１１に出力すればよい。

以上説明したように、本発明は、NC装置の指
令により工具を選び出す制御装置と、この制御装
置の出力により選び出された指定工具を種々の工
具を収納した工具マガジンから割り出す工具割出
し制御回路とを備えた工作機械の工具交換方法に
おいて、上記工具マガジン中の工具を同種類の工
具ごとにグループに分け、かつ各グループ内にお
ける工具の使用順序を記憶しておくグループテー
ブルと、グループごとに次に使用する工具の番号
を直接的、若しくは間接的に記憶しておく使用工
具マークテーブルとを上記制御装置に設け、上記
NC装置からの指令で、上記グループテーブルに
より使用工具の属するグループを特定し、上記使
用工具マークテーブルのうち上記使用工具の属す
るグループをチエツクして次に使用する工具を捜
し出すものであるから、同一グループ内の工具が
交互に選択使用され、各工具の寿命を個別に管理
する必要がなく、個々の工具の使用時間の積算あ
るいは寿命時間の設定等を行なう工具寿命管理装
置といつた特別の装置が不要であり、工具交換制
御システムが簡単で安価にできる上に、また、１
グループ内に複数本の工具を設定可能であるた
め、あたかも、使用工具の寿命が延びたようにな
り、再研摩のための工具交換間隔を長くでき、さ
らに、同一形状の工具は交互に使用されるので、
各々の工具の摩耗を平均化できる。寿命の判定
は、切れ味や破損などに起因する工具の推定寿命
時間に適当な安全率をかけて設定した時間で管理
する場合と、作業者が工具の摩耗の状況を目視し
て判定する場合とがあるが、いずれの場合におい
ても本発明の方法では従来に比較して作業や装置
の簡略化がなされる。

すなわち、時間で管理するには、従来の場合で
は工具の途中で交換などの可能性を考慮して、複
数の工具のそれぞれについて使用時間を積算し、
残余の時間を算出し、無人運転中にその時間が切
れる可能性があるときには交換などの対策を採る
必要がある。一方、この発明の方法においては、
工具の使用時間が平均化されているから、工具ご
との使用時間でなく、複数の工具をセツトしてか
らのその工具グループの作業時間を総計し、それ
を工具の数で割ればよく、制御システムが大幅に
簡略化される。

また、工具の摩耗は加工の対象の変化によつて
も大きく異なるので、特に安価な工作機械におい
ては、作業者が工具の摩耗量を直接刃先を観察し
てあるいは被加工物の加工面を観察して寿命を判
断することがなされるが、その場合にも、工具や
被加工物をそれがグループ内のどれに当たるかを
特定せずに１つを任意に選んで観察すればよいの
で、作業が簡略化される。従来の場合には、寿命
がきたときにこれを交換しなければならないから
このように簡単に寿命を推定する方法は採用でき
ない。また、例えば、同種の工具を２本（本工具
１本と予備工具１本）使用して加工する場合、従
来の方式では、本工具の寿命が尽きた後は、１本
の予備工具だけで加工がなされるのに対して、本
方式では、最後まで２本の工具が加工に携わる関
係から、無人運転の条件下における工具の不測の
破損を考慮すると、従来方式に比べて本方式の方
が運用しやすい長所がある。また、工具マガジン
に余裕がある場合は、各グループの本数を調整し
て各グループの総工具寿命を同じ時間になるよう
にすれば、一度にそのマガジンに入つている工具
すべてが同時に寿命に達するようでき、再研摩を
まとめてできる。従つて、工作機械の稼動率の低
下を招くことはなく、長時間の無人運転が可能で
あり、また同一グループ内の工具の形状変化を同
期化できるので、適宜時期に工具を一括して集中
的に再研摩でき、しかも再研摩時に同一グループ
の工具は同様な摩耗をしており、その形状を同一
にするための手間がほとんど必要なく研摩が簡単
にできるなど工具管理がきわめて容易にできる効
果がある。さらに、従来のように本工具から予備
工具に切り換わつた時に加工精度が大幅に変わる
ことがなく、どの工具を使用しても良好な加工精
度を維持でき、製品の安定性を保つことができる
等優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明に係る工作機械の
工具交換方法を実施する装置の一例を示すもの
で、第１図は斜視図、第２図は制御部分の構成
図、第３図はメモリ内部のグループテーブル及び
使用工具マークテーブルの説明図、第４図は制御
装置の動作を示す流れ図である。 ７……工具マガジン、８……NC装置、９……
制御装置、１１……工具割出し制御回路、２３…
…グループテーブル、２４……使用工具マークテ
ーブル、Ｔ……工具、Ａ……工具番号、Ｂ，Ｃ…
…グループ名、Ｄ……使用工具。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ NC装置の指令により工具を選び出す制御装
   置と、この制御装置の出力により選び出された指
   定工具を種々の工具を収納した工具マガジンから
   割り出す工具割出し制御回路とを備えた工作機械
   の工具変換方法において、上記工具マガジン中の
   工具を同種類の工具ごとにグループに分け、かつ
   各グループ内における工具の使用順序を記憶して
   おくグループテーブルと、グループごとに次に使
   用する工具の番号を直接的、若しくは間接的に記
   憶しておく使用工具マークテーブルとを上記制御
   装置に設け、上記NC装置からの指令で、上記グ
   ループテーブルにより使用工具の属するグループ
   を特定し、上記使用工具マークテーブルのうち上
   記使用工具の属するグループをチエツクして次に
   使用する工具を捜し出すことを特徴とする工作機
   械の工具変換方法。