JPH0661670B2 - Ｎｃ工作機械のツールマガジンへの工具配列制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ＮＣ工作機械のツールマガジンへの工具配
列制御装置に関するものであり、さらに詳しく言えば、
ＮＣ工作機械の刃物台に回動自在に取付けられたタレッ
トに、１番目からｎ番目まで複数個（例えば１０個）取
付けられたツールを、次のワークの加工の際にいっせい
交換する際、ツールマガジンに設けられた多数（例えば
５０個）のツール収納ポットに収納されたツールのう
ち、次のワークの加工のために順次使用する例えば１０
個のツールを、ＮＣ工作機械がワークを加工中に、予じ
め使用順に従ってツールマガジの１番目からｎ番目のツ
ール収納ポットに並び換えて収納しておき、このように
並び換えて収納されたツールとタレットに取付けられた
ツールとをいっせいに交換する際には、タレットおよび
ツールマガジンのツールポット連結体を互いに１ピッチ
ずつ回動させて、ツール自動交換装置のツインハンドの
一方のハンドと他方のハンドによって、ひとまずタレッ
トのツールを全部交換して、ワークの加工を始めること
ができるので、その交換時間をきわめて短かくして作業
能率を向上させ、また、ワークを加工中に、前記のよう
にひとまずツールマガジンのツール収納ポットに収納し
ておいたツールを、ツインハンドによって正確な番地の
ツール収納ポットに収納し換えるとともに、さらに、次
のワークの加工のために順次使用する例えば１０個のツ
ールを予じめツール収納ポットに使用順番に従って並び
換えて収納しておき、タレットのツールのいっせい交換
に備えるようにしたものである。

〔従来の技術〕

第１図および第２図は一般のＮＣ工作機械におけるツー
ル自動交換装置の概略を示すものであり、従来例におい
ては、一つのワークの加工が終り、そのワークの加工の
ためにＮＣ工作機械Ａの刃物台Ｂに回動自在に設けられ
たタレット１のツール取付部１ａに複数個（例えば１０
個）取付けられているツールをいっせいに交換する場合
には、ツインハンド２の一方のハンド２ａの近傍に、タ
レット１を回動させてこれに取付けられたツール（旧ツ
ール）を位置させて、この旧ツールを一方のハンド２ａ
で掴んで取外す。

一方、ツールマガジン３の多数のツール収納ポット３ａ
に収納された所望のツール（新ツール）を、ツール収納
ポット３ａをエンドレスに多数連結したツールポット連
結体３ｂを回動させてツインハンド２の他方のハンド２
ｂの近傍に回動させて来て、この新ツールを他方のハン
ド２ｂで掴んでおいたものを、ツインハンド２を１８０
度回動させてタレット１の前記取外した旧ツールのツー
ル取付部１ａに挿入して取付ける。

また、前記一方のハンド２ａで掴んだ旧ツールは、ツー
ルポット連結体３ｂを回動させて、その旧ツールの番地
のツール収納ポット３ａが前記一方のハンド２ａの近傍
に回動して来ると、それに旧ツールを収納する。

なお、第１図におけるＣは刃物台ＢをチャックＤに取付
けたワーク方向（Ｚ軸方向）に移動させるサドルであ
り、ガイドＥに摺動自在に設けられるとともに、後述す
る第２のサーボモータ２４で回転されるボールスクリュ
ー軸Ｆによって摺動駆動されるようになっている。Ｇは
このサドルＣにガイド（図示しない）を介して前後方向
（Ｘ軸方向）に摺動自在に設けられたクロススライドで
あり、後述する第１のサーボモータ２２（第３図参照）
で回転されるボールスクリュー軸（図示しない）によっ
て摺動駆動されるようになっている。

このクロススライドＧに前記刃物台Ｂが取付けられると
ともに、前記ツインハンド２の支持台Ｈが前後方向（Ｘ
軸方向）に図示しないガイドおよび駆動機構によって摺
動自在になっている。

従って、ツインハンド２は、タレット１のツール取付部
に取付けられたツールの近傍位置へ移動してツールを掴
み取ることも、また、ツールマガジン３の方向（Ｘ軸方
向）に移動し、さらに、図示しない機構によってＺ軸に
直角な垂直軸を支点にして９０度回動して、ツールマガ
ジン３のツール収納ポット３ａに収納したツールを掴み
取ることができるようになっている。また、ツインハン
ド２は１８０度回動できるようになっている。このよう
なツインハンド２の摺動および回動は後述するツインハ
ンドコントローラ１０（第３図参照）の制御によって行
われる。

Ｉは前記チャックＤを回転駆動する主軸Ｊが回転自在に
保持された主軸台、Ｋは主軸Ｊに取付けたプーリ、Ｌは
モータでその回転軸Ｍに取付けたプーリＮと前記主軸Ｊ
に取付けたプーリＫとの間にベルトＯが掛けられてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕 前記のような従来例においては、ＮＣ工作機械のタレッ
ト１に複数個取付けられているツールをいっせいに交換
する場合に、ツインハンド２の一方のハンド２ａでタレ
ット１から取外した旧ツールを、ツールマガジン３の所
定のツール収納ポット３ａに収納させるには、ツインハ
ンド２を１８０度回動させるとともに、ツールポット連
結体３ｂを回動制御させて、所定のツール収納ポット３
ａが旧ツールを掴んだ一方のハンド２ａの近傍に来たと
きにその回動を止め、そのツール収納ポット３ａに旧ツ
ールを収納する。

また、次に使用する所望の新ツールも前記ツールポット
連結体３ｂを回動させて、その所望のツールが一方のハ
ンドの近傍に来るように回動制御しなければならない。

このような回動制御を１個をツールを交換するたびに行
わなければならないので、タレット１に取付けられた１
０個のツールを全部交換するには、その交換のための時
間が多くかかり、作業能率の低下を招くという課題があ
った。

この発明は、前記のように、ツールの交換に時間が多く
かかり、作業能率の低下を招くという課題を解決するこ
とを目的として創案されたものである。

〔課題を解決するための手段〕

前記のような課題を解決するためのこの発明による手段
を、実施例に対応する図面に基づいて説明すると、複数
個取付けられたツールを割出し位置決めするタレット１
と、複数のツールを収納してその所望のツールを掴み取
り収納位置に回動させるツールマガジン３との間で、ツ
ール自動交換装置を介してツールを交換するようにした
ＮＣ工作機械において、ＮＣ工作機械の主制御を行う中
央制御処理装置５と、この中央制御処理装置５に接続し
た、タレット１に取付けられたツールを記憶するタレッ
トツールメモリ６と、同ツールマガジン３のツール収納
ポット３ａに収納されているツールを記憶するマガジン
ツールメモリ７と、同ツールマガジン３の１番目からｎ
番目までのツール収納ポット３ａに次のワークの加工に
備えたツールがその使用順番に並び換えられて収納され
ているツールを記憶するマガジンニューツールメモリ８
と、同ツールマガジン３のツールポット連結体３ｂを回
動制御するツールマガジンコントローラ９と、同ツール
自動交換装置のツインハンド２がタレット１のツールお
よびツールマガジン３のツールを掴み取りツール収納ポ
ット３ａへの収納およびタレット１への取付制御を行う
ツインハンドコントローラ１０と、前記中央制御処理装
置５からの情報によりタレット１のツール取付部１ａに
対応する新ツールがツールマガジン３の１番目からｎ番
目のツール収納ポット３ａに収納されているか否かを確
認する次作業用ツール対応確認回路１１と、この次作業
用ツール対応確認回路１１によって新ツールが前記ツー
ル収納ポット３ａに収納されていないことが確認される
と、前記ツールポット連結体３ｂを回動制御して新ツー
ルをツインハンド２の近傍位置に呼出す新ツール呼出回
路１２と、ツールマガジン３の１番目からｎ番目のツー
ル収納ポット３ａのうち前記呼出した新ツールを収納す
るツール収納ポット３ａが空か否かを確認するツール収
納ポット確認回路１３と、前記ツール収納ポット３ａが
空であると前記呼出した新ツールを一方のハンドで掴み
取りツールポット連結体３ｂを回動制御してその空のツ
ール収納ポット３ａに新ツールを収納する第１のツール
収納制御回路１４と、前記ツール収納ポット３ａに旧ツ
ールが収納されていると、前記呼出した新ツールを一方
のハンドで掴み取るとともに、ツールポット連結体３ｂ
を回動制御して他方のハンドで旧ツールを掴み取り、一
方のハンドで掴み取った新ツールをこの旧ツールを取り
出した後のツール収納ポット３ａに収納させ、他方のハ
ンドで掴んだ旧ツールは空のツール収納ポット３ａに収
納させる第２のツール収納制御回路１５と、前記のよう
な１番目からｎ番目のツール収納ポットへの新，旧ツー
ルの入れ換え収納作業が全て終ったか否かを確認するツ
ール入れ換え収納終了確認回路１６とよりなるＮＣ工作
機械のツールマガジンへの工具配列制御装置である。

〔作用〕

この発明は前記のような手段により、ＮＣ工作機械のタ
レット１に複数個取付けられたツールを、次のワークの
加工の際にいっせいに交換する場合は、ツールマガジン
３に設けられた多数のツール収納ポット３ａに収納され
たツールのうち、次のワークの加工のために順次使用す
るツールを、ＮＣ工作機械がワークを加工中に、予め使
用順番に従ってツールマガジン３のツール収納ポット３
ａに並び換えておく。

このようなツールマガジン３に並び換えて収納されたツ
ールとタレット１に取付けられたツールとをいっせいに
交換する際には、タレット１とツールマガジン３のツー
ルポット連結体３ｂを互いに１ピッチずつ回動させて、
ツール自動交換装置のツインハンド２の一方のハンド２
ａと他方のハンド２ｂによって、ひとまずタレット１の
ツールを全部交換してワークの加工を始めることができ
る。

また、そのワークの加工中に、前記のようにひとまずツ
ールマガジン３のツール収納ポット３ａに収納しておい
たツールを、ツインハンド２によって正確な番地のツー
ル収納ポット３ａに収納し換えるとともに、さらに次の
ワークの加工のために順次使用するツールを予じめツー
ル収納ポット３ａに使用順番に従って並び換えて収納し
ておく。

〔実施例〕

第３図はこの発明のＮＣ工作機械のツールマガジンへの
工具配列制御装置の系統図を示すものであり、ＮＣ工作
機械の主制御を行う中央制御処理装置（以下、ＣＰＵと
いう）５にバス４を介してこの発明を構成する各要素が
以下に説明するように接続されている。

すなわち、６はタレットツールメモリで、タレット１に
設けられた例えば１０個のツール取付部１ａに取付けら
れたツールを記憶する例えば１０個のタレットツールメ
モリＴＰＭ₁ 〜ＴＰＭ₁₀により形成されている。

７はマガジンツールメモリで、ツールマガジン３を形成
するツールポット連結体３ｂにエンドレスに連結された
例えば５０個のツール収納ポット３ａに収納されている
ツールを記憶する例えば５０個のマガジンツールメモリ
ＭＧＭ₁ 〜ＭＧＭ₅₀により形成されている。

８はマガジンニューツールメモリで、前記ツール収納ポ
ットのうち例えば１番目から１０番目までのツール収納
ポット３ａに次のワークの加工に備えたツールがその使
用順番に並び換えられて収納されているツールを記憶す
る、例えば１０個のマガジンニューツールメモリＭＧＮ
Ｍ₁ 〜ＭＧＮＭ₁₀により形成されている。

ＣＰＵ５は、バス４を介してこれらのタレットツールメ
モリ６とマガジンツールメモリ７とマガジンニューツー
ルメモリ８に対して情報の読出し書込（リード・ライ
ト）を行うことができる。

９はツールマガジン３のツールポット連結体３ｂを回動
制御するツールマガジンコントローラ、１０はツインハ
ンドコントローラで、ツインハンド２がタレット１のツ
ールおよびツールマガジン３のツールを掴み取り、それ
をツール収納ポット３ａへの収納およびタレツト１のツ
ール取付部１ａへの取付制御を行うものである。

１１は次作業用ツール対応確認回路で、前記ＣＰＵから
の情報によりタレツト１のツール取付部１ａ例えば１番
目から１０番目に対応するツールが、例えばツールマガ
ジン３の１番目から１０番目のツール収納ポット３ａに
収納されているか否かを確認する作用を行うものであ
る。

１２は新ツール呼出回路で、前記次作業用ツール対応確
認回路１１によって、新ツールが前記ツール収納ポット
３ａに収納されていないことが確認されると、前記ツー
ルポット連結体３ｂを回動制御して新ツールをツインハ
ンド２の近傍に呼出す作用を行うものである。

１３はツール収納ポット確認回路で、例えばツールマガ
ジン３の１番目から１０番目のツール収納ポット３ａの
うち、前記呼出した新ツールを収納するツール収納ポッ
ト３ａが空か否かを確認する作用を行うものである。

１４は第１のツール収納制御回路で、前記１番目から１
０番目のツール収納ポット３ａが空であると、前記呼出
した新ツールを一方のハンド掴み取り、ツールポット連
結体３ｂを回動制御してその空のツール収納ポット３ａ
を、一方のハンドの近傍に回動させて来て、それに新ツ
ールを収納する制御を行うものである。

１５は第２のツール収納制御回路で、前記１番目から１
０番目のツール収納ポット３ａに旧ツールが収納されて
いると、前記呼出した新ツールを一方のハンドで掴み取
るとともに、ツールポット連結体３ｂを回動制御して他
方のハンド前記旧ツールを掴み取り、一方のハンドで掴
み取った新ツールをこの旧ツールを取り出した後のツー
ル収納ポット３ａに収納させ、他方のハンドで掴んだ旧
ツールは空のツール収納ポット３ａに収納する制御を行
うものである。

１６はツール入れ換え収納終了確認回路で、前記のよう
な１番目から１０番目のツール収納ポットへの新，旧ツ
ールの入れ換え収納作業が全て終ったか否かを確認する
作用を行うものである。

以上がこの発明を構成する主要素であるが、さらにこの
実施例においては、次のような回路が接続されている。

すなわち、１７は前記のような新，旧ツールの入れ換え
収納が終了するとそれをＣＰＵ５に伝えるための入れ換
え収納終了信号発生回路である。

１８はツール自動交換を行う通常のＡＴＣ制御回路であ
る。

１９はＮＣ加工プログラムメモリで、ワークの加工手順
に従った加工プログラムが記憶されており、このＮＣ加
工プログラム１９はＮＣ制御回路２０を介してバス４に
接続されている。このＮＣ制御回路２０には、第１のサ
ーボコントローラ２１を介して刃物台に回動自在に設け
られたタレット１を前後方向（Ｘ軸方向）に動かす第１
のサーボモータ２２が接続されており、また、第２のサ
ーボコントローラ２３を介してタレット１をワークの方
向（Ｚ軸方向）に動かす第２のサーボモータ２４が接続
されている。従って、ＣＰＵ５は、前記ＮＣ制御回路２
０を介して前記ＮＣ加工プログラムメモリ１９に記憶さ
れた加工プログラムを読み取り、かつ、ＮＣ制御回路２
０に加工プログラムに従った加工手順を指令し、その加
工手順に従って第１および第２のサーボモータ２２，２
４が駆動されて、タレット１がＸ軸およびＺ軸方向に移
動する。

次に、この発明の動作を、第２図および第３図と、さら
に、第４図に示す動作のフローチャートに基づいて説明
する。

先ず、第１の命令レジスタ２５から第１，第２および第
３のゲート切換回路２６，２７，２８に対して、ＣＰＵ
５からのマガジンツールメモリ７の１番目のツール情報
と、マガジンニューツールメモリ８の１番目のツール情
報とを読み出す命令を与えることによって、これらのゲ
ート切換回路が前記ツール情報を導き出す（ステップ１
０１）。

そして、ＣＰＵ５からの情報により、タレット１のツー
ル取付部１ａの１番目に対応する新ツールが、ツールマ
ガジン３の１番目のツール収納ポット３ａに収納されて
いるか否かを次作業用ツール対応確認回路１１が判断す
る（ステップ１０２）。

この次作業用ツール対応確認回路１１により、前記新ツ
ールが収納されていることが判断されると（ＹＥＳ）、
引き続き第２の命令レジスタ２９の命令により、２番
目，３番目…と順次前記と同様にその判断を行う（ステ
ップ１０３）。

前記判断により、新ツールが収納されていないことが判
断されると（ＮＯ）、前記新ツール呼出回路１２が動作
して、前記収納されていないという情報をＣＰＵ５に送
り、ＣＰＵ５が前記ツールマガジンコントローラ９を制
御して、ツールマガジン３のツールポット連結体３ｂを
回動し、新ツールをツインハンド２の近傍に回動させ、
ツインハンドコントローラ１０を制御して、ツールマガ
ジンの新ツールをツインハンド２の一方のハンドへ呼出
してそれを掴み取る（ステップ１０４）。

そして、前記ツール収納ポット確認回路１３によって、
前記掴み取った新ツールを収納するための、ツール収納
ポット３ａが空か否かを判断し（ステップ１０５）、空
であることが確認されると（ＹＥＳ）、前記第１のツー
ル収納制御回路１４が動作するとともに、その情報をＣ
ＰＵ５に送り、ＣＰＵ５がツールマガジンコントローラ
９を制御して、ツールマガジン３のツールポット連結体
３ｂを回動する。そして、空のツール収納ポット３ａを
ツールハンドの近傍に回動させて来て、前記ツインハン
ドの一方のハンドで掴み取った新ツールを、前記ツイン
ハンドコントローラ１０の制御により、この空のツール
収納ポット３ａに収納する（ステップ１０６）。

前記ツール収納ポット確認回路１３により、新ツールを
収納するツール収納ポット３ａが空でない（ＮＯ）、す
なわち、旧ツールが収納されていると判断されると、前
記第２のツール収納制御回路１５が動作するとともに、
その情報をＣＰＵ５に送り、ＣＰＵ５がツールマガジン
コントローラ９を制御して、前記ツールポット連結体３
ａを回動させて旧ツールを呼出す。そして、ツインハン
ドコントローラ１０を制御して、ツインハンド２の他方
のハンドで旧ツールを掴み取るとともに（ステップ１０
７）、前記の一方のハンドで掴み取っておいた新ツール
を、この旧ツールを掴み取った後のツール収納ポット３
ａに収納する（ステップ１０８）。他方のハンドで掴み
取っておいた旧ツールは、ツールポット連係体３ｂを回
動させて他の空のツール収納ポット３ａに収納する（ス
テップ１０９）。

そして、このようなツールの入れ換え収納作業を、２番
目，３番目のツールへと順次行い、ツール入れ換収納終
了確認回路１６が前記のような１番目からｎ番目（１０
番目）のツール収納ポット３ａへの新，旧ツールの入れ
換え収納作業が全て終ったことを確認すると（ステップ
１１０）、その情報を入れ換収納終了信号発生回路１７
の動作によりＣＰＵ５に送る。新，旧ツールの入れ換収
納作業が全て終らないことを確認すると（ＮＯ）、前記
のような新，旧ツールの入れ換え収納作業を繰返す。

〔発明の効果〕

この発明は、以上説明したように、ＮＣ工作機械の刃物
台に回動自在に取付けられたタレットに、１番目からｎ
番目まで複数個取付けられたツールを、次のワークの加
工の際にいっせいに交換する場合は、ツールマガジンに
設けられた多数のツール収納ポットに収納された多数の
ツールのうち、次のワークの加工のために順次使用する
ツールを、ＮＣ工作機械がワークを加工中に、予じめ使
用順番に従ってツールマガジンのツール収納ポットに並
び換えて収納しておく。

そして、このようにツールマガジンに並び換えて収納さ
れたツールとタレットに取付けられたツールをいっせい
に交換する際には、タレットとツールマガジンのツール
ポット連結体を互いに１ピッチずつ回動させて、ツイン
ハンドの一方のハンドと他方のハンドによって、ひとま
ずタレットのツールを全部交換して、ワークの工作を始
めることができるので、タレットのツールの交換時間が
きわめて短かくなり、ツールの交換作業能率が向上す
る。

そして、ワークを加工中に、前記のようにひとまずツー
ルマガジンのツール収納ポットに収納しておいたツール
を、ツインハンドによって正確な番地のツール収納ポッ
トに収納し換えるとともに、さらに、次のワークの加工
のために順次使用するツールを予じめツール収納ポット
に使用順番に従って並び換えて収納させておき、タレッ
トのツールのいっせい交換に備えることができるので、
次工程の段取り作業を能率よく行うことができるなどの
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は一般のＮＣ工作機械におけるツー
ル自動交換装置の概略を示す図、第３図はこの発明のＮ
Ｃ工作機械のツールマガジンへの工具配列制御装置の制
御系統図、第４図は動作のフローチャートである。 １……タレット、 １ａ……ツール収納部、 ２……ツインハンド、２ａ……一方のハンド、 ２ｂ……他方のハンド、３……ツールマガジン、 ３ａ……ツール収納ポット、 ３ｂ……ツールポット連結体、 ４……バス、５……中央制御処理装置、 ６……タレットツールメモリ、 ７……マガジンツールメモリ、 ８……マガジンニューツールメモリ、 ９……ツールマガジンコントローラ、 １０……ツインハンドコントローラ、 １１……次作業用ツール対応確認回路、 １２……新ツール呼出回路、 １３……ツール収納ポット確認回路、 １４……第１のツール収納制御回路、 １５……第２のツール収納制御回路、 １６……ツール入れ換収納終了確認回路、 １７……入れ換収納終了信号発生回路、 １８……通常のＡＴＣ制御回路、 １９……ＮＣ加工プログラムメモリ、 ２０……ＮＣ制御回路、 ２１……第１のサーボコントローラ、 ２２……第１のサーボモータ、 ２３……第２のサーボコントローラ、 ２４……第２のサーボモータ、 ２５……第１の命令レジスタ、 ２６，２７，２８……第１，第２，第３のゲート切換回
路、 ２９……第２の命令レジスタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数個取付けられたツールを割出し位置決
   めするタレットと、複数のツールを収納してその所望の
   ツールを掴み取り収納位置に回動させるツールマガジン
   との間で、ツール自動交換装置を介してツールを交換す
   るようにしたＮＣ工作機械において、 ＮＣ工作機械の主制御を行う中央制御処理装置と、 この中央制御処理装置に接続した、タレットに取付けら
   れたツールを記憶するタレットツールメモリと、 同ツールマガジンのツール収納ポットに収納されている
   ツールを記憶するマガジンツールメモリと、 同ツールマガジンの１番目からｎ番目までのツール収納
   ポットに次のワークの加工に備えてツールがその使用順
   番に並び換えられて収納されているツールを記憶するマ
   ガジンニューツールメモリと、 同ツールマガジンのツールポット連結体を回動制御する
   ツールマガジンコントローラと、 同ツール自動交換装置のツインハンドがタレットのツー
   ルおよびツールマガジンのツールを掴み取りツール収納
   ポットへの収納およびタレットへの取付制御を行うツイ
   ンハンドコントローラと、 前記中央制御処理装置からの情報によりタレットのツー
   ル取付部に対応する新ツールがツールマガジンの１番目
   からｎ番目のツール収納ポットに収納されているか否か
   を確認する次作業用ツール対応確認回路と、 この次作業用ツール対応確認回路によって新ツールが前
   記ツール収納ポットに収納されていないことが確認され
   ると、前記ツールポット連結体を回動制御して新ツール
   をツインハンドの近傍位置に呼出す新ツール呼出回路
   と、 ツールマガジンの１番目からｎ番目のツール収納ポット
   のうち前記呼出した新ツールを収納するツール収納ポッ
   トが空か否かを確認するツール収納ポット確認回路と、 前記ツール収納ポットが空であると前記呼出した新ツー
   ルを一方のハンドで掴み取りツールポット連結体を回動
   制御してその空のツール収納ポットに新ツールを収納す
   る第１のツール収納制御回路と、 前記ツール収納ポットに旧ツールが収納されていると、
   前記呼出した新ツールを一方のハンドで掴み取るととも
   に、ツールポット連結体を回動制御して他方のハンドで
   旧ツールを掴み取り、一方のハンドで掴み取った新ツー
   ルをこの旧ツールを取り出した後のツール収納ポットに
   収納させ、他方のハンドで掴んだ旧ツールは空のツール
   収納ポットに収納させる第２のツール収納制御回路と、 前記のような１番目からｎ番目のツール収納ポットへの
   新，旧ツールの入れ換え収納作業が全て終ったか否かを
   確認するツール入れ換収納終了確認回路とよりなるＮＣ
   工作機械のツールマガジンへの工具配列制御装置。