JPH05277867A - 工具交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な機械的構造を有し、工作機械の送り動
作機構の動作を利用して工具主軸と工具マガジンとの間
で直接、工具自体を授受、交換でき、しかも工具破損状
況を判断しながら工具交換を遂行できる工具交換装置を
提供するものである。 【構成】 工具２０の刃部２２と主軸装着部２４との間
の中間軸部２３を工具授受口がばね弾性的に開閉する工
具ホルダ１４を有した工具マガジン１２と機械の工具主
軸８との間で機械の動作機構の作動で直接、授受、交換
し、かつ、工具交換時に工具長Ｌを工具長測定手段３０
で実測し、予め記憶された工具長との比較により工具の
破損状況を判断処理できる工具交換装置１０を構成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械の工具主軸と
工具マガジンとの間で工具の授受、交換を行う工具交換
装置に関し、特に、工作機械の送り軸系及び旋回軸系等
の動作機構を用いることにより、刃部、主軸装着部、そ
れら刃部と主軸装着部との間の中間部とを有した加工々
具を直接、工具マガジンから工具主軸へ、或いは逆に、
工具主軸から工具マガジンへ転送して工具の交換を遂行
する工具交換装置に関する。

【０００２】本発明は、また、各工具の工具長さを予め
記憶すると同時に工具交換過程で工具長を実測する工具
長測定手段を備え、工具の使用に伴う刃部摩耗、刃欠け
や折損、中間部にまで達する損傷等（これらを総称して
工具破損と記載する）等によって変化した工具長さを実
測し、その実測長を、工具記憶長さと比較して両者の差
を求め、以て工具が依然として使用可能な状況にある
か、破損は発生しているが工具マガジンへ転送、返還し
たときに工具マガジン側で受け取ることが可能な状況に
あるか、工具主軸から工具マガジンへ転送しても工具マ
ガジン側で受取りが困難な程破損が進行してしまった状
況にあるか等を判断する工具状況判断処理手段を備え、
必要に応じて補修処理や加工プログラムを次工程の加工
プログラムへ進行させる等の適切な処理を遂行可能にし
ながら工具交換を行うことが可能な工具交換装置に関す
る。

【０００３】

【従来の技術】マシニングセンタ等の工作機械におい
て、工具マガジンに複数の工具を予め収納し、機械の工
具主軸との間に工具転送アームを介在させて、工具主軸
に装着された使用済みの工具を抜き取って工具マガジン
へ転送、返還し、他方、工具マガジンから工具主軸へ所
望の工具を転送し、装着することにより工具交換を行う
工具交換装置は従来から周知であり、かつ、汎用されて
いる。

【０００４】一方、ワークに対する工作機械の加工条件
の相違に応じて多種類の工具が工具マガジンに準備され
なければならないために、機械の工具主軸に設けられた
一定寸法規格の工具装着穴に、これら種々雑多な工具を
装着する場合の便宜、また、工具交換装置の工具マガジ
ンに夫々の工具を収納する場合の便宜から、一般には種
々の工具を一定形状、寸法のテーパシャンク、つまり、
工具主軸の工具装着穴と相補形状のテーパシャンクを有
した統一構造、形状の工具ソケットに装填し、工具交換
装置においては、この工具シャンクに形成した工具交換
用途の溝形の軸部を転送アームによる被把持部分として
用いることにより、工具と一体化された工具ソケット毎
に工具マガジンと機械の工具主軸との間で工具の授受、
交換を行う方式が従来から採用されている。

【０００５】また、工作機械の工具交換装置において、
コンピュータにプログラムされたＮＣ指令データに基づ
き工具マガジンと機械の工具主軸との間で工具の自動交
換を遂行するとき、工具マガジンから取り出される全て
の工具を工具マガジンに返却させる特定のＮＣ指令デー
タをコンピュータにプログラムし、加工過程で工具が折
損したとき、工具マガジンから各工作機械に取り出され
ている全ての工具を自動的に工具貯蔵マガジンの元の位
置に返却し、折損した工具は前以って予備の工具として
準備、登録された工具を使用することにより、新しい加
工々程を直ちに開始させ、工作機械の稼動能率の低下を
防止するようにした制御方式が、例えば特公昭５４ー１
１０２１号公報から周知である。つまり、自動工具交換
に伴い工作機械のワーク加工過程の省力化において不可
避な工具破損時の対処方法をコンピュータの制御で改善
したものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の工具交
換装置の構造面を検討すると、工作機械の工具主軸に装
着される工具は、工具ソケットのテーパシャンク部を主
軸への装着部とし、同工具ソケットのテーパシャンク部
が工具マガジンの工具収納位置に工具を装填する場合に
も同様に工具マガジンによる被把持部をなしている。依
って、工具マガジンには工具ソケットのテーパシャンク
部を着脱自在に把持する機構が必要となり、必然的に構
造が複雑になると共に単なる工具収納部にも関わらず複
雑な構造を具備することは工具交換装置をコスト高にす
る第１の問題点があった。

【０００７】他方、上述した工具破損時の制御方法は、
ワークのＮＣ加工々程で工具折損が発生したとき、全て
の工具を工具マガジン側に返却してしまうために、その
時点まで加工が進められていたワークの加工々程は必然
的に中断してしまう。つまり、折損工具の折損片がワー
ク中に残存し、より致命的な障害の発生原因にもなり兼
ねないので、新しい加工々程は、新しいワークを加工対
象として遂行されねばならない。従って、ワークが例え
ば、成形金型のような一つのワークを長時間に亘る多工
程を経て加工する場合には、途中で加工が中断され、ワ
ーク自体の交換も行われることでは、加工能率の低下は
さけることができないと言う第２の問題点がある。

【０００８】依って、本発明の目的は、まず、第１の問
題点を解消すべく、工具交換装置の構造の簡単化を図る
ことにある。また、本発明の他の目的は、上記の構造の
簡単化に当たり、工具ソケットを用いず、工作機械の工
具主軸と工具マガジンとの間で工作機械の動作自体を利
用して、直接、工具の授受、交換を行い得るようにし、
しかも、工具マガジンに収納される工具は工具位置決め
手段によって、常に、工具マガジンに一定の位置条件下
で収納され、工具マガジンから工具主軸への確実な転
送、装着及び工具マガジンに対する工具の確実な抜き差
しを可能とした工具交換装置を提供するものである。

【０００９】本発明の更に他の目的は、工作機械の工具
交換に当たり、工具破損が発生しているか否かを長さ実
測を介して検出し、同時に工具破損を有した工具が工具
マガジンへ返却可能であるか否かを判断処理することを
可能にして上述した第２の問題点も解消可能な工具交換
装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の発明目的に鑑み、
本願は、先端に刃部を備え、後端に工具主軸への装着係
合部を有した工具の同刃部と装着係合部との中間部分を
工具交換用途に用いて工作機械の工具主軸と複数の工具
を収納、保管する工具マガジンとの間で機械の送り軸系
及び回転系の動作機構を利用し、工具ホルダを用いない
で工具交換を遂行可能なようにした工具交換装置を構成
したものである。また、工具マガジンに収納、保管する
複数の工具の各工具長を予め記憶し、工具交換時に工具
長の実測を行うことにより、加工過程で発生した工具破
損を記憶長と実測長との比較から検出、判断し、その判
断結果から工具マガジンへの工具返却が可能か否かを判
断して工具中間部分にまで工具破損が及んでいないとき
には、正常な工具と同じに工具マガジンへ一旦、破損工
具を返却して工作機械の加工工程の中断を極力、低減し
得るようにした工具交換装置を提供せんとするものであ
る。

【００１１】即ち、本発明によれば、工作機械の工具主
軸に装着される主軸装着部と切削用刃部との間に所定長
さの中間軸部を備えた工具を前記工具主軸と工具マガジ
ンとの間で授受交換する工具交換装置において、前記工
具マガジンに固定された台座と、該台座に付け根を有し
て突出した二叉形状のホルダ指と、該ホルダ指の先端側
に設けられ、常時、閉口側に弾力付勢された工具授受口
とを有して前記工具の中間軸部を把持する工具ホルダ
と、前記工具を前記工具ホルダの工具授受口から装填す
る時に該工具ホルダに対する軸線方向の工具位置を規制
する工具位置決め手段とを、具備してなり、前記工具マ
ガジンと前記工具主軸との相対移動により工具交換を行
うようにしたことを特徴とする工具交換装置が提供され
るのである。

【００１２】本発明によれば、更に、工作機械の工具主
軸に装着される主軸装着部と切削用刃部との間に所定長
さの中間軸部を備えた工具を前記工具主軸と工具マガジ
ンとの間で授受交換する工具交換装置において、前記工
具マガジンに固定された台座と、該台座に付け根を有し
て突出した二叉形のホルダ指と、該ホルダ指の先端側に
設けられ、常時、閉口側に弾力付勢された工具授受口と
を有して前記工具の中間軸部を把持する工具ホルダと、
前記工具を前記工具ホルダの工具授受口から装填する時
に該工具ホルダに対する軸線方向の工具位置を規制する
工具位置決め手段と、前記工具マガジンと前記工具主軸
との相対移動を用いた工具交換の遂行時に前記工具主軸
に装着された工具の長さを実測する工具長さ測定手段
と、該工具長さ測定手段の実測長さと予め記憶された当
該工具の工具長さデータとの比較によって工具破損箇所
が前記工具の中間軸部であるか否かを判断すると共に、
前記工具の中間軸部である場合には少なくとも該工具の
前記工具ホルダへの返却不要を指令して補修処理を遂行
せしめる工具状況判断処理手段と、前記工具の刃部側だ
けが工具破損している場合には、前記工具ホルダに該破
損工具が受納されたとき、該破損工具による加工々程を
中断し、前記工具マガジンの新規工具による次工程のＮ
Ｃ加工プログラムを続行させる加工制御手段とを、具備
してなり、工具破損状況に応じた工具交換処理を行い得
るようにしたことを特徴とする工具交換装置が提供され
るのである。以下、本発明を添付図面に示す実施例に従
って更に、詳細に説明する。

【００１３】

【実施例】図１は、工具交換装置の構成の要部の図示と
作用説明用の略示部分正面図、図２は図１の矢視２によ
る工具ホルダの正面図、図３は工具長さ測定手段と、同
手段に接近している工具主軸に装着状態の工具とを図示
した略示側面図、図４は本発明による工具交換装置の作
用を制御する制御系をホストコンピュータとＮＣ装置と
で実現、構成した実施例のブロック図、図５は、同制御
系による制御下で工具交換装置が工具交換過程で遂行す
る工具破損状況に応じた判断処理過程の経過を図示した
フローチャートである。

【００１４】先ず、図１を参照すると、本発明に係る工
具交換装置１０は、工作機械の工具主軸８の工具装着穴
９に装着される工具２０を同工具主軸８と工具マガジン
１２との間で授受、交換を行う装置として構成されてい
る。ここで、本発明の工具交換装置が適用される工作機
械の本体は、図示されていないが、上記工具主軸８を有
した主軸ヘッドと、被加工ワークを上面に保持、固定す
るワークテーブルとが相対的に少なくとも直交３軸方向
（例えば、水平面内で直交するＸ軸、Ｙ軸の２軸方向と
同水平面に対して垂直なＺ軸方向）に移動可能に設けら
れ、従って、それらの各軸系における送り動作機構を備
えた周知の構造を有したものである。また、必要に応じ
て工具主軸８が縦軸線まわりの回転や水平軸線回りの旋
回も可能なように夫々の回転系の動作機構も備えた多送
り軸型工作機械の場合であっても本発明は適用可能であ
ると理解してよい。

【００１５】また、上記の工具マガジン１２は、工作機
械の本体側部や本体上部等周知の自動工具交換装置付き
工作機械ないしマシニングセンタの場合と同様に適宜の
位置に配設され、複数の工具２０を収納、保持する工具
交換装置１０の枢要部を形成する機械要素であり、複数
の工具ホルダ１４を適宜の間隔をおいて具備し、それら
の工具ホルダ１４に種々の工具２０を収納、保持し、か
つ、モータ等の駆動源から歯車機構やチェーン・スプロ
ケット機構等の伝動機構を介して駆動されることによ
り、所定の工具ホルダ１４を所定の工具交換位置に位置
決めし、工具主軸８との間で工具交換を行う構成を有し
ている。

【００１６】さて、図１と共に図２を参照すると、工具
マガジン１２に固定された上記の工具ホルダ１４は、台
座１５を有し、その台座１５の底面で工具マガジン１２
に取着されている。そして、この台座１５から図示のよ
うに上向き等の工具交換に適した向きに突出し、台座１
５との接続部側に付け根を有した二叉形状の工具把持用
ホルダ指１６を有し、ホルダ指１６は、典型的には左右
一対の構造の指１６ａ、１６ｂを備え、両指１６ａ、１
６ｂの間には工具２０の後述する工具把持用中間軸部の
径寸法より小寸法の開口幅を有した工具授受口１７が開
口され、また両指１６ａ、１６ｂの先端内側は、面取り
形状を有して工具２０の授受を容易化するように形成さ
れている。

【００１７】ここで、ホルダ指１６は、工具２０におけ
る刃部２２と工作機械の工具主軸８の装着穴９に装着さ
れる主軸装着部２４との間の中間軸部２３を同軸部２３
の径より小寸法の開口幅に形成された工具授受口１７を
介して授受可能に形成され、かつ、同ホルダ指１６を形
成する左右両指１６ａ、１６ｂは、台座１５の近傍の付
け根を支点位置にして工具授受口１７の開閉方向にばね
弾性を有するように形成されている。即ち、ホルダ指１
６はばね弾性を備えた金属材料や樹脂材料から作製され
ている。従って、両指１６ａ、１６ｂは、工具２０の受
納時には工具授受口１７を弾性的に拡開して同工具の中
間軸部２３を略同径の円形収納孔１８内に受入れ、受入
れ後は工具授受口１７を内向きの弾性復帰力で狭い開口
状態まで閉じ、工具中間軸部２３を円形収納孔１８内に
係合させた状態で挟持し、把持するのである。また、工
具２０を工具マガジン１２側から工具主軸８へ転送する
場合には、円形収納孔１８から工具２０の中間軸部２３
を工具授受口１７を介して引き上げる、両指１６ａ、１
６ｂが相互に離反する外側方向にばね弾性力に抗して押
し広げられ、工具授受口１７を拡開し、工具２０の取り
出しが可能になるのである。

【００１８】なお、工具２０を工具ホルダ１４のホルダ
指１６に装着したとき、同工具２０の軸方向に常に一定
の位置に位置決めされるように、各工具ホルダ１４にお
けるホルダ指１６の一側に弾性材から成る位置決め板１
９が設けられている。即ち、この位置決め板１９は基部
１９ａと、上記ホルダ指１６の工具授受口１７と略同形
状を有し、かつ、それより若干狭い開口幅を有した工具
授受口を形成する指部１９ｂとを備えており、工具２０
の授受作用時には、同指部１９ｂがホルダ指１６の両指
１６ａ、１６ｂと一体にばね弾性により拡開、収縮動作
し、かつ、工具２０がホルダ指１６内に一旦納まった時
点では、ばね弾性でその工具授受口を狭窄するように閉
動作する。このときに、工具２０を円形収納孔１８内で
軸方向に摺動させると、工具２０の中間軸部２３の所定
位置に形成されている位置決め溝２５に位置決め板１９
の指が弾性係合し、工具２０の軸方向の位置決めが行わ
れるようになっている。このように、各工具ホルダ１４
は常に、工具２０を軸方向に所定の位置で挟持し、把持
するように構成されていることにより、工具２０と工具
ホルダ１４との位置関係を常に一定することが可能とな
る。従って、工作機械の工具主軸８と工具マガジン１２
との間で工具交換を自動的に遂行するとき、工作機械側
の動作機構を用いて工具主軸８を図１のＹ軸方向、Ｚ軸
方向に動作させることにより、工具主軸８は工具交換位
置に停止している工具ホルダ１４との間で正確に工具の
授受、交換を行うことが可能となるのである。

【００１９】ここで、簡単に工具２０の授受、交換動作
を説明すると、以下の通りである。先ず、工具主軸８は
ワーク加工過程で使用した工具２０を装着した状態で、
Ｚ軸方向の動作機構の作用で工具マガジン１２に接近す
る。このとき、工具マガジン１２側では工具２０を把持
していない空状態のマガジン作動機構の作用で工具ホル
ダ１４を工具交換位置へ位置決めする。

【００２０】次いで、工具主軸８は、上記の使用済みの
工具２０における中間軸部２３を工具ホルダ１４のホル
ダ指１６の上方に搬送、位置決めし、その後、Ｙ軸方向
に動作して工具授受口１７を介して工具２０の中間軸部
２３を円形収納孔１８内に装填する。この過程では、勿
論、既述したばね弾性によるホルダ指１６の開閉作用が
伴うことは言うまでもない。こうして、使用済みの工具
２０が工具主軸８側から工具マガジン１２側へ返却され
る。なお、工具主軸８の内部には周知のコレットチャッ
ク方式またはプルロッド式の工具把持、解離手段が具備
され、工具２０の把持、離脱時にこの工具把持、離脱手
段が作動されることは従来の工具交換装置の作用と同様
である。

【００２１】次に、工具主軸８は、工具２０を返却した
工具ホルダ１４から一旦後退して所定の待機位置で停止
し、待機する。この間に工具マガジン１２が作動して次
に工具主軸８に装着して使用する別の工具２０を把持し
た工具ホルダ１４を工具交換位置へ割り出す。この工具
ホルダ１４に把持された工具２０は当然に一定の位置決
め状態で把持されているから、次に工具主軸８が待機位
置から所定のＹ軸方向、Ｚ軸方向の動作の組み合わせに
よる工具受取動作を遂行すると、工具ホルダ１４に把持
されている工具２０の主軸装着部２４が工具主軸８の工
具装着穴９内に係合し、しっかりと把持される。次い
で、工具主軸８は、把持した工具２０の中間軸部２３を
工具ホルダ１４のホルダ指１６から離脱させるべく、Ｙ
軸方向に動作する。こうして工具２０は、その中間軸部
２３が工具授受口１７を拡開して工具ホルダ１４のホル
ダ指１６から抜け出る。かくして次の加工工程で使用す
る工具２０が工具マガジン１２側から工具主軸８側へ転
送される。次いで、工具主軸８は、Ｚ軸方向の動作及び
Ｙ軸方向の動作でワーク加工位置へ復帰し、新たな所定
の工具２０によりワーク加工を遂行するのである。

【００２２】上述の説明から、本発明に係る工具交換装
置１０では、工具２０自体が機械の工具主軸８と工具マ
ガジン１２との間で直接、授受されることにより、工具
交換が遂行されることが理解できる。

【００２３】さて、本発明によれば、上述した工具交換
装置１０による自動的な工具交換過程で更に改善された
構成を具備した態様を実現することもできるのである。
即ち、図３に示すように、工具２０の長さを実測する工
具長測定手段３０が、例えば、工作機械の基台４０の一
部の所定の位置に固定状態で設けられ、工具交換に際し
て実際の工具長を実測することにより、工具破損状況を
判断することができるのである。

【００２４】この工具長測定手段３０は、周知の電圧変
動式等のタッチセンサ３２を先端に有することによって
形成され、工具主軸８が工具２０を装着した状態で、こ
の工具長測定手段３０に接近し、所定の基準位置から直
線動作して装着した工具２０の刃部２２の先端を同工具
長測定手段３０のタッチセンサ３２に接触させることに
よって、工具２０の工具長Ｌを実測することができるの
である。工具長の実測方法は例えば、上記基準位置から
使用前の各工具２０が装着された状態の工具主軸８が直
線動作して工具長測定手段３０に接触するまでの直線動
作量を予め各工具２０の長さに一致させて工作機械のＮ
Ｃ装置または多数台のＮＣ工作機械のＮＣ装置を群制御
するホストコンピュータに、使用前工具長として記憶さ
せておけば、上記基準位置から使用後の工具先端が工具
長測定手段３０に接触するまでに実際に工具主軸８が移
動した直線動作量を工作機械の送り動作系の動作量から
検知することにより、簡単に使用後の各工具２０の工具
長Ｌを検出、測定することができる。なお、工具長測定
手段３０はタッチセンサ３２を有した構成に限定される
ものでないことは言うまでもない。

【００２５】こうして実測した各工具２０の実測長を、
予め記憶された各工具２０の使用前の工具長Ｌとの比較
を行えば、ワーク加工に使用した結果、どの程度に工具
２０が磨耗や刃欠けが発生したか、或いは、折損してい
るか等の工具破損状況をＮＣ装置またはホストコンピュ
ータで判断することができる。こうして、工具２０の使
用に伴う工具破損状況を判断し、例えば、工具２０の刃
部２２だけに破損が生じている場合には、工具２０を工
具マガジン１２の空の工具ホルダ１４に一旦返却し、新
たな工具２０を工具主軸８に装着してワーク加工を続行
させ、その間に返却された破損工具２０を工具マガジン
１２上で遂行すれば、ワーク加工を停滞させることなく
工具交換を遂行することができる。

【００２６】他方、工具実測長の測定と記憶された工具
長との比較から工具２０の破損が刃部２２のみならず、
中間軸部２３にも浸食しているときは、工具マガジン１
２の工具ホルダ１４に返却する過程で、工具ホルダ１４
のホルダ指１６による工具把持が正常に遂行し得ない危
惧があるから、工作機械の運転を停止させて、必要に応
じてアラームを発生し、作業者の介在により破損工具２
０を作業者の手による交換補修等の適宜の処置を講ずる
ようにすることができるのである。

【００２７】ここで、１実施例として工具交換時に工具
長の実測を行い、工具破損状況を判断して工具交換並び
に工作機械の加工動作を制御する制御過程をホストコン
ピュータによって遂行する場合を図４および図５に基づ
いて説明する。図４は、ホストコンピュータを用いてＮ
Ｃ工作機械並びに工具交換装置を制御する場合の構成を
示したブロック図である。

【００２８】図４に示すように、ホストコンピュータ５
０は、工具交換装置１０（図１）を備えた工作機械７０
によるワークのＮＣ加工と、工具交換動作を制御するた
めにＮＣプログラム記憶手段５２、ＮＣプログラムの機
械側への転送実行の良否を判断するＮＣプログラム転送
判断処理手段５４、ＮＣプログラムの実際の転送を行う
ＮＣプログラム送信手段５６等を具備して構成され、こ
のホストコンピュータ５０は、各工作機械７０に付設さ
れたＮＣ装置６０へ電気的に接続されている。

【００２９】ＮＣ装置６０は、ホストコンピュータ５０
のＮＣプログラム送信手段５６からＮＣプログラムを受
信するＮＣプログラム受信手段６２、多数の工具２０の
前述した工具長Ｌ等のデータを記憶する工具データ記憶
手段６４、前述した工具２０の破損状況を判断し、所定
の処理指令を発生する工具状況判断処理手段６６、同工
具状況判断処理手段６６から工具２０が正常であるか又
は工具破損を発生している場合の工具状況の判断結果を
受信してホストコンピュータ５０のＮＣプログラム転送
判断処理手段５４へ工具２０が破損等の異常を有してい
るとき、それを通信、連絡する工具状況通知手段６８を
具備して構成されている。

【００３０】工作機械７０には上記のように工具交換装
置１０が具備されると共に工具長測定手段３０が具備さ
れ、ＮＣ装置６０のＮＣプログラム受信手段６２が受信
したＮＣプログラムに従ってワークのＮＣ加工と工具交
換とを遂行する。また、工具交換過程で工具長Ｌの実測
が行われるとき、その測定データ（測定した工具実測
長）をＮＣ装置６０の工具状況判断処理手段６６へ送出
するように接続されている。

【００３１】上述の構成によるＮＣ工作機械において、
工具交換時に各工具２０の工具長を実測し、工具破損状
況を判断して工作機械７０の動作制御を行う過程を、図
５に示すフローチャートに従って簡単に説明する。さ
て、ホストコンピュータ５０のＮＣプログラム記憶手段
５２に記憶されたＮＣプログラムをＮＣ装置６０で受信
し、同ＮＣ装置６０の制御により、工作機械７０が工具
交換を遂行しながら、ワークのＮＣ加工を行う運転を開
始すると、先ず、工具交換装置１０の工具マガジン１２
（図１）と工具主軸８との間で工具交換が遂行され、Ｎ
Ｃプログラムにより指令された工具２０を工具マガジン
１２から工具主軸８へ転送、装着される（ステップ
１）。

【００３２】こうして工具主軸８に装着された工具２０
によりワークの加工が遂行される（ステップ２）。ワー
クの加工過程でＮＣプログラムの工具交換指令が発せら
れると、先ず、工具主軸８に装着、使用された工具２０
の工具長Ｌの実測が工具長測定手段３０を用いて遂行さ
れる（ステップ３）。

【００３３】この工具長Ｌの実測結果はＮＣ装置６０の
工具状況判断処理手段６６へ送信され、そこで工具デー
タ記憶手段６４に記憶された使用前の工具長との比較が
行われる。そして、その比較結果から、工具２０が正常
状態を維持しているか、工具破損を生じているかの判断
が、工具状況判断処理手段６６で判断される（ステップ
４）。

【００３４】ここで、工具２０が正常であることが判断
されると、そのまま工具主軸８から工具マガジン１２の
空状態にある所定の工具ホルダ１４へ返却され、次の加
工に使用する工具２０の転送を受ける工具交換が遂行さ
れる（ステップ５）。工具交換が終了すると、交換され
た次の工具２０によりＮＣプログラムに従ってワークの
ＮＣ加工が遂行される。

【００３５】他方、工具状況判断処理手段６６が工具破
損の発生を判断したときは、先ず、その破損状況が工具
２０の刃部２２だけに発生した破損であって中間軸部２
３に達していない破損か、中間軸部２３に達している破
損であるかの判断が行われる（ステップ７）。上記の判
断結果から、工具破損が中間軸部２３に達していない場
合には、工具２０を工具マガジン１２の工具ホルダ１４
へ返却可能な程度の異常であると判断し、工具状況通知
手段６８を介して工具の異常状況をホストコンピュータ
５０のＮＣプログラム転送判断処理手段５４へ通知する
（ステップ８）と共に工具交換をそのまま遂行させて、
次の工具２０との交換を行う。このとき、ホストコンピ
ュータ５０は、現在の工程の加工を中断し、ＮＣプログ
ラム送信手段５６から次工程のＮＣプログラムを転送し
てワークＮＣ加工を続行させる（ステップ９）。

【００３６】上記次工程のＮＣ加工過程の間に、工具マ
ガジン１２に返却された破損工具が、その後の加工過程
で再度使用する必要があるときは、それを工具庫に保管
された予備の工具と交換する等の補修処理が遂行され
る。他方、上述したステップ７において、工具破損が工
具２０の中間軸部２３にも浸食している破損で工具マガ
ジン１２への返却が不可能と判断されたときは、工具主
軸８の破損工具を破棄処理等の適当な処理をすべく、一
旦、工作機械７０の運転が停止される（ステップ１
０）。なお、必要に応じてアラームを発生させても良
い。

【００３７】上述の工具交換過程において、ステップ６
及び９の過程の後は、ステップ１１で示すように、主軸
８と工具マガジン１２との間で上述と同様なステップに
よる工具交換を繰り返しながらワークのＮＣ加工が順次
に遂行され、ワークの加工が終了したとき、工作機械の
運転が終了する。以上の図４、図５に示した実施例はホ
ストコンピュータ５０によりＮＣ装置６０を介して工作
機械７０の工具交換装置１０を作動させる構成とした
が、単一のＮＣ工作機械の場合には、そのＮＣ装置にＮ
Ｃプログラム記憶手段を設け、同ＮＣプログラム記憶手
段からのＮＣプログラムに従って工具交換とワークのＮ
Ｃ加工とを順次に遂行させるようにすることも可能であ
ることは、当業者なら容易に理解できる。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、工具交換装置が工具ホルダに装着されていな
い工具を機械の工具主軸と工具マガジンとの間で直接、
機械の送り動作機構の動作を利用して工具交換を遂行し
得るので、工具主軸は単に工具の主軸装着部をしっかり
と装着、固定すれば良く、また、工具マガジン側には極
めて簡単な構造の工具ホルダを有するだけで工具の把持
が可能となり、工具交換装置の構造の簡単化を実現する
ことができるのである。

【００３９】しかも、工具交換過程で、工具長さを実測
することにより使用前の予め記憶した工具長と使用後の
実測工具長との差異から工具の破損状況を判断し、比較
的軽度な破損、つまり、工具の中間軸部を利用した工具
マガジンと工具主軸との交換が可能な程度の破損であれ
ば、破損工具を一旦、工具マガジンへ返却される処理を
行うことで工作機械の運転の中断を回避し、ワークのＮ
Ｃ加工能率を高レベルに維持することができるのであ
る。即ち、工具の破損が、工具の中間軸部にまで達する
比較的大きな破損であるときだけ、工作機械の運転を停
止するようにしたから、工作機械の運転稼働率を高稼働
率に維持できるのである。本発明の工具交換装置は、特
に、成形金型等の複雑な形状のワークをＮＣ加工するＮ
Ｃ工作機械が、比較的細身の折損等の破損が発生し易い
工具を用いてＮＣ加工を行う場合に適用すると、上述し
た効果を極めて顕著に発揮することができるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】工具交換装置の構成の要部の図示と作用説明用
の略示部分正面図である。

【図２】図１の矢視２による工具ホルダの正面図であ
る。

【図３】工具長さ測定手段と、同手段に接近している工
具主軸に装着状態の工具とを図示した略示側面図であ
る。

【図４】本発明による工具交換装置の作用を制御する制
御系をホストコンピュータとＮＣ装置とで実現、構成し
た実施例のブロック図である。

【図５】同制御系による制御下で工具交換装置が工具交
換過程で遂行する工具破損状況に応じた判断処理過程の
経過を図示したフローチャートである。

【符号の説明】

８…工具主軸 ９…工具装着穴 １０…工具交換装置 １２…工具マガジン １４…工具ホルダ １５…台座 １６…ホルダ指 １７…工具授受口 １８…円形収納孔 １９…工具位置決め板 ２０…工具 ２２…刃部 ２３…中間軸部 ２４…主軸装着部 ２５…位置決め溝 ３０…工具長測定手段 ３２…タッチセンサ ４０…工作機械の基部 ５０…ホストコンピュータ ６０…ＮＣ装置 ７０…工作機械

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械の工具主軸に装着される主軸装
   着部と切削用刃部との間に所定長さの中間軸部を備えた
   工具を前記工具主軸と工具マガジンとの間で授受交換す
   る工具交換装置において、 前記工具マガジンに固定された台座と、該台座に付け根
   を有して突出した二叉形状のホルダ指と、該ホルダ指の
   先端側に設けられ、常時、閉口側に弾力付勢された工具
   授受口とを有して前記工具の中間軸部を把持する工具ホ
   ルダと、 前記工具を前記工具ホルダの工具授受口から装填する時
   に該工具ホルダに対する軸線方向の工具位置を規制する
   工具位置決め手段とを、具備してなり、前記工具マガジ
   ンと前記工具主軸との相対移動により工具交換を行うよ
   うにしたことを特徴とする工具交換装置。
2. 【請求項２】 工作機械の工具主軸に装着される主軸装
   着部と切削用刃部との間に所定長さの中間軸部を備えた
   工具を前記工具主軸と工具マガジンとの間で授受交換す
   る工具交換装置において、 前記工具マガジンに固定された台座と、該台座に付け根
   を有して突出した二叉形のホルダ指と、該ホルダ指の先
   端側に設けられ、常時、閉口側に弾力付勢された工具授
   受口とを有して前記工具の中間軸部を把持する工具ホル
   ダと、 前記工具を前記工具ホルダの工具授受口から装填する時
   に該工具ホルダに対する軸線方向の工具位置を規制する
   工具位置決め手段と、 前記工具マガジンと前記工具主軸との相対移動を用いた
   工具交換の遂行時に前記工具主軸に装着された工具の長
   さを実測する工具長さ測定手段と、 該工具長さ測定手段の実測長さと予め記憶された当該工
   具の工具長さデータとの比較によって工具破損箇所が前
   記工具の中間軸部であるか否かを判断すると共に、前記
   工具の中間軸部である場合には少なくとも該工具の前記
   工具ホルダへの返却不要を指令して補修処理を遂行せし
   める工具状況判断処理手段と、 前記工具の刃部側だけが工具破損している場合には、前
   記工具ホルダに該破損工具が受納されたとき、該破損工
   具による加工々程を中断し、前記工具マガジンの新規工
   具による次工程のＮＣ加工プログラムを続行させる加工
   制御手段とを、具備してなり、工具破損状況に応じた工
   具交換処理を行い得るようにしたことを特徴とする工具
   交換装置。