JPH02172649A - 工具入替え装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、工作機械の段取り時に工具を入替えする工具
入替え装置に関する。

（従来の技術） 例えば、ＮＣ工作機械では加工作業が終了すると、次の
加工作業への段取りが行なわれる。この段取りでは、Ｎ
Ｃ工作機械に備えられた工具マガジンへの工具の入替え
が行なわれる。ところで、この工具の入替えは、オペレ
ータのマニュアルにより行なわれたり、又自動入替え装
置を用いて自動的に行なわれる。オペレータのマニュア
ルによる方法は、オペレータが工具入替え指示書を見な
がら各工具を確認して工具マガジンの各ポットへの工具
の入替えを行っている。一方、自動入替え装置による方
法は、サブ工具マガジンを設け、このサブ工具マガジン
に予め次の加工作業で使用する工具を収納しておく。な
お、現在行なわれている加工作業で使用されている工具
のうち次の加工作業で使用する工具は、続けて使用され
るので工具マガジンに収納され続ける。そして、加工作
業が終了すると、自動入替え装置によってサブ工具マガ
ジンに収納されている工具と工具マガジンに収納されて
いる工具とが入替えられるものである。

なお、これら方法の他に工具にＩＣメモリを埋設してこ
のＩＣメモリに工具情報を記憶させたり、又ＤＮＣによ
り工具情報の転送を行って加工作業の能率向上を図るも
のがある。

しかしながら、以上のような入替え方法では次のような
問題がある。先ず、オペレータのマニュアルによる方法
では工具入替え指示書をいちいち見ながら工具を入替え
るので、工具の入替え作業に非常に長い時間がかかり、
そのうえ工具を間違って指示された以外のポット位置に
挿入することがある。このように挿入位置を間違った場
合、不良品を作るばかりでなく、工作機械に対してダメ
ージを与えてしまう。又、ＮＣ装置には工具データを入
力するが、この入力の作業も時間がかかるとともに間違
うことがある。

又、自動入替え装置を用いた方法では、工具の入替え時
間は短縮されるもののサブ工具マガジンの各ポットに工
具を収納する場合、工具を定められたポット位置に収納
しなければならないがこれを間違うことがある。そして
、このサブ工具マガジンへの工具の収納にも時間がかか
る。さらに、ＮＣ装置にも工具データを人力するが、こ
の入力も間違うことがある。

さらに、ＩＣメモリやＤＮＣを用いた方法では共にコス
ト高となり、特にＩＣメモリを使用した方法ではＩＣメ
モリの記憶内容を読み出したり書き込んだりするための
リード・ライトユニット等を別の手段を設けなければな
らず、このため装置自体を−新しなければならない。さ
らに、工具データが各工具のＩｃメモリに分散されるの
で、全体的な管理が煩雑となる。又、ＤＮＣを使用する
方法では小規模の装置に対してはＤＮＣの必要性が無く
、適用するメリットがない。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように段取りには時間がかかるとともに工具の挿
入間違いが起り、又装置に対してコスト高となる。

そこで本発明は、段取り時間を短縮できて信頼性を向上
させかつ低コストの工具入替え装置を提供することを目
的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、段取り時に工作機械の工具マガジンに収納さ
れている工具を入替える工具入替え装置において、工具
マガジンに隣接して設けられ次に実施される加工作業で
使用される工具を収納するサブ工具マガジンと、このサ
ブ工具マガジンに収納された工具の収納位置を認識する
工具位置認識手段と、次に実施される加工作業の加工プ
ログラムを記憶するとともに前記次に実施される加工プ
ログラム実行の順でかつ前記次に実施される加工プログ
ラムの開始前に工具入替え指示プログラムを記憶するメ
モリと、前記次に実施される加工作業開始前にメモリに
記憶されている工具入替え指示プログラムを読み取り工
具位置認識手段で認識されたサブ工具マガジンに収納さ
れている工具と工具マガジンに収納されている工具とを
入替える工具入替え手段とを備えて上記目的を達成しよ
うとする工具式替え装置である。

（作　用） このような手段を備えたことにより、サブ工具マガジン
に収納された各工具の収納位置を認識し、加工作業が終
了すると、工具入替え手段はメモリに記憶されている工
具入替え指示プログラムを読み取って工具マガジンに収
納されている工具とサブ工具マガジンに収納されている
工具とをメモリに記憶されている次の加工プログラムの
実行の前に入替える。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は工具式替え装置の全体構成図であり、第２図は
同装置の機能ブロック図である。同図においてＡはＮＣ
工作機械であって、そのうち１はマシニングセンタであ
り、その下部に主軸２が設けられている。又、３はＮＣ
装置であって、マシニングセンタ１を動作制御している
。そして、マシニングセンタ１には工具マガジン４が設
けられている。この工具マガジン４には多数のポット５
が形成され、これらポット５にそれぞれ各工具６が収納
されている。この工具マガジン４は工具マガジンコント
ローラ７の駆動制御により回転するものとなっおり、さ
らにこの工具マガジンコントローラ７はＮＣ装置３から
駆動制御の指令を受けるものとなっている。なお、マシ
ニングセンタ１には自動工具交換装置（ＡＴＣ）８が設
けられ、工具マガジン４に収納されている工具６を主軸
２に取り付けたり、工具マガジン４に収納されている工
具６と主軸２に取り付けられている工具とを交換するよ
うになっている。

以上のようなＮＣ工作機械Ａには隣接してサブ工具マガ
ジン９が配置されている。このサブ工具マガジン９の各
ポット１０には工具１１が収納されている。そして、こ
のサブ工具マガジン９はサブ工具マガジンコントローラ
１２の駆動制御により回転するようになっている。又、
バーコードリーダ１３が配置され、このバーコードリー
ダ１３により各工具１１に取り付けられたバーコードが
読み取られてサブ工具マガジンコントローラ１２に送ら
れるようになっている。

１４は工具入替えハンドであって、工具入替え装置１５
の駆動制御によりサブ工具マガジン９に収納されている
工具１１を工具マガジン４に収納したり、サブ工具マガ
ジン９に収納されている工具１１と工具マガジン４に収
納されている工具６とを入替える作業を行うものとなっ
ている。

前記ＮＣ装置３には工具データファイル１６が接続され
ており、この工具データファイル１６には加工に使用す
る各工具の番号（Ｔコード）とこれら工具を工具マガジ
ン４に収納するときのポット番号がＴコードに対応して
記憶されている。又、このＮＣ装置３のメモリには第３
図に示すように加工プログラムとともに加工プログラム
の前に工具入替え指示プログラムが記憶されてＮＣプロ
グラムが形成されている。又、このメモリには各工具の
補正データが記憶されるようになっている。

なお、工具入替え指示プログラムにおいてＴコード例え
ばｒ　Ｔ　ＯＩＪは工具マガジン４から搬出する工具の
コードを示し、又ポットダウン指令は工具入替えが可能
な状態にするものであり、ポットアップ指令は次の工具
の割出し可能な状態にするものである。

一方、Ｂは工具管理室であって、この工具管理室Ｂには
管理コンピュータ２０が設けられるとともに工具の寸法
を測定するための工具プリセッタ２１が設けられている
。なお、２２はＣＲＴ表示装置である。管理コンピュー
タ２０は加工で使用する各工具を管理し、工具の入替え
プログラムの作成とＮＣプログラムのＴコードの変換処
理を行うもので、工具指示を入力すると次の加工で入替
えする各工具がＣＲ７表示装置２２に表示されるように
なっている。又、バーコードリーダ２３が備えられ、こ
のバーコードリーダ２３により工具２４に取り付けられ
ているバーコードが読み取られてハンディタイプの記憶
装置２５に送られるようになっている。この記憶装置２
５は各工具のバーコードの他に管理コンピュータ２０か
らＮＣプログラムが記憶されるとともに工具プリセッタ
２１でＭｊ定された各工具の補正データが記憶されるも
のとなっている。

次に上記の如く構成された装置の作用について第４図に
示す工具入替え流れ図に従って説明する。

先ず、工具の入替えに先だって入替えを行う工具の補正
値が求められる。すなわち、オペレータが管理コンピュ
ータ２０に対して次に実行する加工プログラムナンバー
を入力すると、管理コンピュータ２０は次の加工プログ
ラム実行に必要な入替え工具とそのＴコード（変換処理
後のコード）をＣＲ７表示装置２２の画面上に表示する
。ここで、変換処理について説明すると、次回の加工プ
ログラムで必要な工具が第５図に示すようにＴコードｒ
　Ｔ　ＯＩＪ　　ｒ　Ｔ　０２Ｊ・・・に対してＥ、Ａ
・・・であり、現在実行している加工プログラムで使用
している工具が第６図に示すようにＴコードｒ　Ｔ　０
ＩＪｒ　Ｔ　０２Ｊ・・・に対してＡ、Ｂ・・・であれ
ば、管理コンピュータ２０は各Ｔコードｒ　Ｔ　ＯＩＪ
　　ｒ　Ｔ　０２Ｊ・・・に対して次のように変換処理
する。すなわち、工具Ａ、Ｂは現在及び次回の加工作業
で使用するので、工具Ｃ，Ｄと工具Ｅ、Ｆとを入替えす
る。この場合、Ｔコードｒ　Ｔ　ＯＩＪ　　ｒ　Ｔ　０
２Ｊに対応する各工具Ａ、Ｂは変更せずにＴコードｒ　
Ｔ　０３Ｊ　　ｒ　Ｔ　０４Ｊに対してそれぞれ工具Ｅ
、Ｆと変更することになる。第７図は変換処理後の各Ｔ
コード［Ｔ　０ＩＪｒ　Ｔ　０２Ｊ・・・に対応した各
工具Ａ、Ｂ・・・を示している。次にオペレータはこの
指示に従って各工具を組立てるとともにこれら工具にＴ
コードを示すバーコードを取り付ける。なお、Ｔコード
は工具マガジン４から搬出する工具に付けられたＴコー
ドと同一コードとなっている。そして、これら工具２４
を工具プリセッタ２１にセットする。なお、指示された
工具が既に工具マガジン４に収納されていれば、次の加
工プログラム実行で続けて使用されるので、準備指示は
されない。そして、工具プリセッタ２１で各工具２４の
寸法が４１＋定され、これら寸法から各工具２４に対す
る補正値が求められる。又、このときバーコードリーダ
２３は工具２４に取り付けられているバーコードを読み
取って記憶装置２５に送る。さらに、この記憶装置２５
には工具２４の補正値が記憶されるとともに管理コンピ
ュータ２０から工具入替え指示プログラムと加工プログ
ラムとから成るＮＣプログラムが転送されて記憶される
。以上の作業が終了すると、各工具２４及び記憶装置２
５はＮＣ工作機械Ａに搬送される。

そうして、搬送された各工具はオペレータによってサブ
工具マガジン９の各ポット１０にランダムに収納される
とともに記憶装置２５はＮＣ装置ｉ＆３に挿入されてＮ
Ｃ装置３との間で情報の授受が可能となる。なお、工具
２４はサブ工具マガジン９に収納されてから工具１１と
して説明する。しかして、ステップｓｌにおいてＮＣ装
置に記憶装置２５が挿入されたことが確認されて次のス
テップｓ２において転送指示があると、ステップｓ３に
おいて記憶装置２５に記憶されているＮＣプログラム及
び補正値はＮＣ装置３のメモリに転送される。

なお、ＮＣプログラムのうち工具入替え指示プログラム
は加工プログラムの前段に作成されている。

この状態でオペレータがサブ工具マガジンコントローラ
１２に起動指令を与えると、ステップＳ６においてサブ
工具マガジンコントローラ１２はサブ工具マガジン９を
所定のポット１０に収納された工具１１のバーコードが
バーコードリーダ１３によって読み取られる位置に設定
してから１回転させる。このサブ工具マガジン９が１回
転する間にバーコードリーダ１３は各工具１１に取り付
けられた各バーコードを読み取ってサブ工具マガジンコ
ントローラ１２に送出する。これにより、サブ工具マガ
ジン１２はサブ工具マガジン９の各ポット１０に収納さ
れている各工具１１のＴコードとその収納位置とを認識
する。そして、この状態でサブ工具マガジンコントロー
ラ１２は現在実行されている加工作業の完了を待つ。

次に加工作業が終了すると、ＮＣ装置３はステップｓ８
においてメモリに記憶された工具入替え指示プログラム
の最初の指示を読む。つまり、ＮＣ装置３は第３図に示
すように工具のコードｒ　Ｔ　ＯＩＪを読み取ってこの
Ｔコードｒ　Ｔ　ＯＩＪを工具マガジンコントローラ７
及びサブ工具マガジンコントローラ１２に送出する。こ
れにより、工具マガジンコントローラ７はＴコードｒ　
Ｔ　ＯＩＪが付された工具６が収納されている工具マガ
ジン４のポット５の位置を割出し、又サブ工具マガジン
コントローラ１２は同Ｔコードｒ　Ｔ　ＯＩＪが付され
た工具１１が収納されているサブ工具マガジン９のポッ
ト１０の位置を割出す。続いてＮＣ装置３はステップｓ
９において工具入替え指示プログラムからコード「Ｍ・
・」を読み取ってポットダウン指令を工具マガジンコン
トローラ７に送出する。この指令を受けると工具マガジ
ンコントローラ７は工具マガジン４を回転させてコード
ｒ　Ｔ　ＯＩＪの工具６が収納されたホット５の位置を
工具入替えバンド１４で入替え可能な位置に移動させる
。このように工具マガジン４が回転して工具の入替えが
可能となると、工具マガジンコントローラ７からサブ工
具マガジンコントローラ１２及びＮＣ装置３に準備完了
の旨が伝えられる。しかして、ステップｓｌｌにおいて
サブ工具マガジンコントローラ１２はサブ工具マガジン
９を回転させてコードｒ　Ｔ　Ｏｌｌの工具１１が収納
されたポット１０の位置を工具入替えバンド１４で入替
え可能な位置に移動させ、この後に工具入替え装置１５
の駆動制御によって工具入替えバンド１４が作動してサ
ブ工具マガジン９に収納されているコードｒＴＯＩＪの
工具１１と工具マガジン４に収納されている同コードｒ
　Ｔ　ＯＩＪの工具６とが入替えられる。そうして、工
具の入替えが全て終了するまで工具入替え指示プログラ
ムが読み取られてステップｓ８〜ｓ１２が繰返し実行さ
れる。そして、以上の工具の入替えが終了すると、ＮＣ
装置３は次の加工プログラムを読み取って加工作業を実
行する。

このように上記一実施例においては、サブ工具マガジン
９にランダムに収納された各工具１１の位置を認識し、
加工作業が終了するとＮＣ装置３のメモリに記憶されて
いる工具入替え指示プログラムを読み取って工具マガジ
ン４に収納されている工具６とサブ工具マガジン９に収
納されている工具１１とを次の加工プログラムの実行の
前に入替えるようにしたので、次の加工作業で使用する
各工具をサブ工具マガジン９にランダムに収納できて作
業時間を短縮でき、これによって工具マガジン４への工
具の収納位置を間違えることがない。

又、記憶装置２５によりＮＣプログラム（工具入替え指
示プログラム、加工プログラム）や補正値等をＮＣ装置
３に直接入力できるので、これら補正値等の入力の間違
いも生ぜずに信頼性が向上できる。さらに、工具の入替
え作業と段取りにおける他の作業とを並列的に行なえる
ので、より作業の時間短縮が図れて能率を向上させるこ
とができる。又、別途手段を追加したりすることが無い
ので低コストで済む。なお、ＮＣ装置３では工具の補正
値を人力するが、この補正値は試し加工により修正され
る場合がある。この場合、修正された補正値を記憶装置
２５によって工具管理室Ｂにフィードバックできるので
、補正値の精度を向上させることができる。

なお、本発明は上記一実施例に限定されるものでなくそ
の主旨を逸脱しない範囲で変形してもよい。例えば、サ
ブ工具マガジンコントローラ１２の機能をＮＣ装置３又
は工具マガジンコントローラ７に統合してよい。又、サ
ブ工具マガジン９に収納された各工具の認識はバーコー
ド以外のものを使用して認識するようにしてもよい。さ
らに、工具入替え手段は、例えば工具及び記憶装置２５
をＮＣＣ工作機械色工具管理室Ｂとの間で搬送する搬送
車に裁置してもよい。

［発明の効果］ 以上詳記したように本発明によれば、段取り時間を短縮
できて信頼性を向上させかつ低コストの工具入替え装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の工具入替え装置の一実施例
を説明するための図であって、第１図は全体構成図、第
２図は機能ブロック図、第３図はＮＣ装置のメモリ内容
を示す模式図、第４図は工具入替え流れ図、第５図乃至
第７図は管理コンピュータでのＴコード変換処理を説明
するための図である。 １・・・マシニングセンタ、３・・・ＮＣ装置、４・・
・工具マガジン、６，１１．２４・・・工具、７・・・
工具マガジンコントローラ、９・・・サブ工具マガジン
、１２・・・サブ工具マガジンコントローラ、１３゜２
３・・・バーコードリーダ、１４・・・工具入替えバン
ド、１５・・・工具入替え装置、１６・・・工具データ
ファイル、２０・・・管理コンピュータ、２１・・・工
具プリセッタ、２２・・・ＣＲＴ表示装置。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第　２　図 ；１３　図 加エフ℃グラムス灯 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 段取り時に工作機械の工具マガジンに収納されている工
   具を入替える工具入替え装置において、前記工具マガジ
   ンに隣接して設けられ次に実施される加工作業で使用さ
   れる工具を収納するサブ工具マガジンと、このサブ工具
   マガジンに収納された工具の収納位置を認識する工具位
   置認識手段と、前記次に実施される加工作業の加工プロ
   グラムを記憶するとともに前記次に実施される加工プロ
   グラム実行の順でかつ前記次に実施される加工プログラ
   ムの開始前に工具入替え指示プログラムを記憶するメモ
   リと、前記次に実施される加工作業開始前に前記メモリ
   に記憶されている工具入替え指示プログラムを読み取り
   前記工具位置認識手段で認識された前記サブ工具マガジ
   ンに収納されている工具と前記工具マガジンに収納され
   ている工具とを入替える工具入替え手段とを具備したこ
   とを特徴とする工具入替え装置。