JPH071272A - 工具マガジン割出し装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工具マガジンのポットへの工具の最適な収納
状態を設定する。 【構成】 加工プログラム解析部１の信号ＴＲに従い、
データ設定部４で設定された、工具サイズメモリ５から
のＴＤ信号、工具の収納方向メモリ６からのＴＭ信号、
ポット間距離メモリ８からのＰＤ信号の各信号情報によ
り、工具収納時の工具干渉をチェックし、更にはマガジ
ン旋回径メモリ７からのＭＲ信号により工具干渉をチェ
ックし、マガジンへの工具の配列順を決定して、マガジ
ン割出し指令部２よりの指令により、マガジン駆動装置
３を駆動して最適ポットへ返却工具を収納する。 【効果】 隣接工具との干渉が無く、無駄な空ポットを
も無くして、効率の良い返却工具の収納を可能にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動工具交換（以下Ａ
ＴＣと略記する）装置付きの数値制御工作機械におけ
る、ランダム選択方式による工具マガジン割出し装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の数値制御を備えた工作機械は、１
台の機械で穴明けやフライス等の異なる加工を行うた
め、種々の工具を持てるようになっている。すなわち、
加工の種類毎に工具を交換するためのＡＴＣ装置を備え
ている。このようなＡＴＣ装置には、工具を収納する工
具収納ポット（以下略してポットという）を複数個有す
るＡＴＣ装置用の工具マガジン（以下簡単にＡＴＣマガ
ジンと呼ぶ）なるものが備えられている。そして一般に
は、ＡＴＣマガジンのポットの中から工具を取り出して
回転工具主軸へ装着し、加工を行った後、再びポットへ
工具を返却する方式が用いられている。この際、工具を
特定のポットから取り出して同じポットに返却する場合
と、工具をＡＴＣマガジン上にランダムに配列しておい
て加工後もランダムに返却する、ランダム選択方式を採
用する場合とがある。本発明は、特にこのランダム選択
方式に適用される。

【０００３】以下に図面を用いて従来のランダム選択方
式によるＡＴＣマガジン付きの数値制御工作機械につい
て説明する。図４は一般的に使用されるＡＴＣマガジン
を説明するための模式図、図５は工具径による工具の干
渉状態を説明する模式図であり、図６はＡＴＣマガジン
のコーナー部における干渉状態を説明する模式図で、直
線部とコーナー部の状態の説明図である。

【０００４】ＡＴＣマガジン２０は承知のように、旋回
移動ができるように閉ループのライン２１上に、種々の
工具を収納するＰ１〜Ｐ８〜Ｐｎ等で示すようなポット
Ｐを複数個並べた構成を有している。工作機械での加工
に当たっては、このＡＴＣマガジン２０を旋回移動さ
せ、ポットＰを所定位置に位置決めすることにより所望
工具を選択し、図示しない回転工具主軸に装着されて加
工が行われる。加工終了後は、前記回転工具主軸上の工
具を、後述のＡＴＣマガジン割出し装置によって、ＡＴ
Ｃマガジン２０内の空いているポットＰをランダムに選
択割出しし、空ポットＰの中に返却される。

【０００５】ＡＴＣマガジン２０のポットＰに収納され
る工具は、その大きさや形状によって多くの種類があ
る。図４には工具径によって、標準工具３１、左大径工
具３２または超大径工具３３がその例示として分類され
図示されている。そして各工具は、ＡＴＣマガジン２０
に格納された時、隣接工具間で干渉が起きないように収
納する必要がある。そこで工具径分類に従って収納する
ポットＰを選択しなければならない。例えばポットＰ３
に左大径工具３２を収納するには、左側のポットＰ２を
空ポットにしておけばよいし、超大径工具３３をポット
Ｐ５に収納するには両側に隣接するポットＰ４およびＰ
６を空ポットにしておくと良い。また例えば図５のよう
に、右大径工具３４がポットＰ２に収納される時は、干
渉するポットＰ３は空ポットにしておけば良いという具
合に、ＡＴＣマガジン２０の所要ポットＰに標準工具３
１なら空ポットは１ポットあれば良く、左大径工具３２
や右大径工具３４なら空ポットは２ポット必要であり、
超大径工具３３なら空ポット数は３ポットを要するとい
うように、それぞれに空ポット数を決めておき、工具マ
ガジンへの工具の収納位置の割出しを行っていた。

【０００６】なお工具の干渉としては、工具の大きさや
形状からの問題ばかりでなく、図６に示すように、工具
の刃先３５がポットＰより出っ張っている場合も考えら
れる。すなわちこのときの干渉状態は、図６に示すＡＴ
Ｃマガジン２０のライン２１が直線部分の場合は、工具
自身の刃先は干渉しないが、図６に示すライン２１がコ
ーナー部分になった場合は、工具の収納方向によって工
具の刃先３５同士が干渉することもあり得る。

【０００７】次に、図３は従来のＡＴＣ装置の工具マガ
ジン割出し装置の一実施例を示すブロック線図である。
図において、工具径メモリ１５には、あらかじめデータ
設定部１４によりＡＴＣマガジン２０内の全工具につい
て、工具径が標準工具３１に属するか、右大径工具３４
に属するものか、または左大径工具３２か、超大径工具
３３に属するものか等を、分類し記憶させておく。ここ
で、加工プログラム解析部１１にて工具返却指令信号Ｔ
Ｒを認識すると、空ポット決定部１６は、工具径メモリ
１５からの情報により、今回返却されようとしている返
却工具が標準工具３１か、右大径工具３４か、左大径工
具３２かまたは超大径工具３３のいずれであるかを判定
し、返却工具の空ポット数を決定する。

【０００８】例えば空ポット数の決定は、返却工具が標
準工具３１の場合では１ポットの空ポットがあれば良い
ので空いているポットのどの位置でも良く、右大径工具
３４または左大径工具３２では２ポットの空ポットが必
要なのでその位置を探し、超大径工具３３では３ポット
の連続空ポットがある位置となる。連続空ポット数によ
りその収納位置が決定すると、マガジン割出し指令部１
２は前記の空ポット位置をＡＴＣマガジン２０上の位置
に変換し、マガジン駆動装置１３に割出し指令を出力
し、マガジン駆動装置１３により指定された位置に返却
工具を返却する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
ランダム選択方式によるＡＴＣ装置の工具マガジン割出
し装置では、工具径に従って占有するＡＴＣマガジンの
ポット数があらかじめ決定されてしまっているため、例
えば図５の右大径工具３４（必要空ポットは２ポット）
をポットＰ２に収納した状態で超大径工具３３（必要空
ポットは３ポット）をその右側に隣接収納しようとする
と、必然的にポットＰ５に収めることとなる。しかし、
超大径工具３３の実サイズによっては、ポットＰ４に標
準工具３１を収納できるスペースがあるにもかかわら
ず、ポットＰ４はポットＰ５の超大径工具３３に占有さ
れてしまうため必ず空ポットとなってしまう。一方も
し、ポットＰ４に超大径工具３３を収納できれば、ポッ
トＰ３の約１／２とポットＰ４およびポットＰ５の３ポ
ットを占有するのみで、ポットＰ６を空ポットとするこ
とができるにもかかわらず、従来装置では必然的にポッ
トＰ６までも占有してしまうという問題を有していた。

【００１０】また図４に示すような楕円形状のＡＴＣマ
ガジンでは、図６（イ）図に示すように、ＡＴＣマガジ
ン２０の直線部では何等隣接工具との干渉が無いにもか
かわらず、（ロ）図に示すように、ＡＴＣマガジン２０
のコーナー部にくると、工具の収納方向によっては隣接
工具間での工具刃先３５の干渉が発生してしまうという
ような問題もあった。特にこの問題は、工作機械のＡＴ
Ｃマガジン２０の占有スペースをすこしでも少なくしよ
うとして、曲率の小さなマガジンを用いる場合に多く発
生する。

【００１１】本発明は上述した課題を解決しようとして
成されたもので、工具のサイズばかりでなく、工具の収
納方向やマガジンの旋回径を考慮して、工具をポットに
収納する際の占有状態を最適にするＡＴＣ装置のマガジ
ン割出し装置を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によるＡＴＣ装置付き数値制御工作機械に
おける工具マガジン割出し装置は、工具の大きさを記憶
する工具サイズ記憶手段と、マガジンへの工具の収納方
向を記憶する収納方向記憶手段と、マガジン内の工具収
納ポット間の距離を記憶するポット間距離記憶手段と、
前記の３つの記憶手段からの情報により、工具収納時の
工具干渉を演算チェックする工具干渉チェック手段、お
よび前記マガジン内への工具の配列順を指令するマガジ
ン割出し指令手段とを備えたことを特徴とするものであ
る。

【００１３】更には、工具マガジンの旋回径を記憶する
マガジン旋回径記憶手段を有し、旋回径の情報を含めて
工具干渉の演算チェックを行い、工具マガジンへの工具
割出しを指令することを特徴としている。

【００１４】

【作用】本発明の工具マガジン割出し装置は、工具の返
却指令が出ると、工具サイズ、マガジンポットへの工具
収納方向、およびマガジン内の工具収納ポット間距離、
あるいはマガジン旋回径の記憶内容から工具の干渉チェ
ックを演算し、工具が最適なポット位置に格納されるた
め、無駄な空ポットがなくなり、ポットひいてはＡＴＣ
マガジンの利用効率を上げることができる。

【００１５】

【実施例】以下に本発明によるＡＴＣ装置の工具マガジ
ン割出し装置の一実施例を図面に基づいて説明する。図
１は本発明のＡＴＣ装置の工具マガジン割出し装置を示
すブロック線図である。

【００１６】図１において、データ設定部４は次に示す
各メモリに必要なデータを設定し、それぞれ各メモリに
記憶させる。すなわち、工具サイズメモリ５は、工具部
またはホルダー部の最大径、あるいは左大径工具か超大
径工具か等がＡＴＣマガジンの全ての工具毎に設定記憶
され、最大径信号ＴＤを出力する。収納方向メモリ６
は、やはり工具毎に、工具および工具刃先のポットＰへ
の収納方向が設定記憶され、収納方向信号ＴＭを出力す
る。またマガジン旋回径メモリ７はＡＴＣマガジン２０
のコーナー部の最小旋回半径が設定記憶されていて、最
小旋回半径信号ＭＲを出力する。更にポット間距離メモ
リ８は、ＡＴＣマガジン２０のポットＰの間隔を示す距
離が設定記憶されていて、ＡＴＣマガジン２０のポット
間隔信号ＰＤを出力する。

【００１７】加工プログラム解析部１は、返却工具をＡ
ＴＣマガジン２０に返却する際、工具返却指令信号ＴＲ
を出力する。工具返却指令信号ＴＲが認識されると、前
記の各メモリ５、６、７および８からのそれぞれの信号
ＴＤ、ＴＭ，ＭＲ、ＰＤが工具干渉チェック部９に入力
される。工具干渉チェック部９では返却工具について隣
接工具との干渉やＡＴＣマガジン２０のコーナー部での
干渉について、演算チェックが行われる。工具配列決定
部１０は、工具干渉チェック部９での干渉チェック結果
に基づいて、適正なＡＴＣマガジン２０上の工具配列を
演算し、最適な返却工具のマガジン割出しポット位置を
決定して、最適ポット位置信号ＭＧを出力する。マガジ
ン割出し指令部２は、この決定された最適ポット位置信
号ＭＧを、ＡＴＣマガジン２０上の最適位置に変換し、
マガジン駆動装置３に割出し指令信号を出力する。マガ
ジン駆動装置３は、割出し指令信号によってＡＴＣマガ
ジン２０の割出しを実行する。

【００１８】図２は工具マガジン割出し装置の割出し方
法を説明するためのフローチャートである。以下図２の
フローチャートに従って前述の構成例の動作を説明す
る。加工プログラム解析部１にて工具をＡＴＣマガジン
２０に返却するかどうかを決定する（ステップＳ１）。
工具返却指令信号ＴＲが出力されていない、すなわちス
テップＳ１の判定がＮの場合は、工作機械での加工が続
行していると判断し、工具マガジン割出し装置は何もし
ないで終了する。

【００１９】工具返却指令信号ＴＲが出力されたことが
認識されると、ステップＳ１の判定はＹとなり、工具サ
イズメモリ５からの最大径信号ＴＤにより示される工具
最大径に従って、工具返却ポットＰが仮に決定される。
（ステップＳ２）ここでの工具仮返却ポットをＲＰＫと
する。続いてポット間距離メモリ８からＡＴＣマガジン
２０内のポットＰの間隔を示すポット間隔信号ＰＤが読
み出される（ステップＳ３）。

【００２０】次に前記返却工具の工具部かホルダー部の
最大径を工具サイズメモリ５から読み出すとともに、返
却工具の工具および工具刃先のポットＰへの収納方向を
収納方向メモリ６から読み出す。この返却工具の工具部
かホルダー部の最大径をＴＤＲ、ポットＰへの収納方向
をＴＭＲとする（ステップＳ４）。更にステップＳ２で
決められた工具の仮返却ポットＲＰＫの隣接位置に収納
されている隣接工具の工具部またはホルダー部の最大径
を読み出すとともに、隣接工具の工具および工具刃先の
ポットＰへの収納方向を読み出す。この隣接工具の工具
部またはホルダー部の最大径をＴＤＮ、ポットＰへの収
納方向をＴＭＮとする（ステップＳ５）。ここでステッ
プＳ２で決定された仮返却ポットＲＰＫが返却工具を収
納返却するポットとして適正かどうか、つまり工具の仮
返却ポットＲＰＫに返却工具を収納した場合、隣接工具
と干渉するかどうかあるいは隣接工具との間に他の工具
を収納できるスペースが空いてしまわないかどうかを、
ポット間隔信号ＰＤや、返却工具の最大径ＴＤＲおよび
収納方向ＴＭＲ、隣接工具の最大径ＴＤＮおよび収納方
向ＴＭＮによってチェックする（ステップＳ６）。

【００２１】さてステップＳ６においてＮと判定した時
は、工具仮返却ポットＲＰＫに返却工具を収納した時、
隣接工具と干渉する場合と、隣接工具との間に他の工具
を収納できるスペースがまだ空いている場合とが考えら
れる。このうち隣接工具と干渉する場合は、工具仮返却
ポットＲＰＫを隣接工具と１ポット分広げるように返却
ポットの位置を変更する。変更された新しい返却ポット
新ＲＰＫをＲＰＫ（ＲＰＫ＝新ＲＰＫ）とする（ステッ
プＳ７）。そして再びステップＳ４に戻り、返却工具の
最大径ＴＤＲと収納方向ＴＭＲの読み出し、ステップＳ
５の隣接工具の最大径ＴＤＮと収納方向ＴＭＮを読み出
し、ステップＳ６において収納が正しいかどうかの判定
を繰り返す。次にもし隣接工具との間にスペースが空き
過ぎている場合は、逆に１ポット分狭くなるように工具
仮返却ポットＲＰＫの位置を変更し、新たにＲＰＫ（Ｒ
ＰＫ＝新ＲＰＫ）の位置を決める（ステップＳ７）。そ
して上述のようにステップＳ４からステップＳ６を繰り
返して工具返却ポットへの収納が適正になるまで、この
操作は図１の工具干渉チェック部９および工具配列決定
部１０にて続けられる。

【００２２】次に、ステップＳ６でＹと判定した時は、
ＡＴＣマガジン２０のコーナー部の最小旋回半径信号Ｍ
Ｒが、マガジン旋回径メモリ７から読み出される（ステ
ップＳ８）。ここで、ステップＳ３，Ｓ４およびＳ５で
読み出された、ポット間隔信号ＰＤ、返却工具の最大径
ＴＤＲおよび収納方向ＴＭＲ、隣接工具の最大径ＴＤＮ
および収納方向ＴＭＮを用いて、ステップＳ６で適正と
された、工具の仮返却ポットＲＰＫに返却工具を収納し
た時、最小旋回半径信号ＭＲで示されるＡＴＣマガジン
２０の旋回半径でマガジン旋回が行われた場合、隣接工
具との間に干渉が発生するかどうかがチェックされる
（ステップＳ９）。

【００２３】このチェックにて隣接工具との干渉が発生
すると判定された場合（ステップＳ９の判定Ｙ）は、工
具干渉チェック部９および工具配列決定部１０にて、干
渉する側の隣接工具との間の仮返却ポットＲＰＫの位置
が再変更される（ステップＳ１０）。そして再度ステッ
プＳ４へ戻り、前述と同様に収納状態が適正かどうかを
再度チェックするためのステップＳ６、コーナー部での
工具干渉をチェックするステップＳ９の判定を繰り返
す。

【００２４】このようにして、ステップＳ６の工具収納
適正チェックおよびステップＳ９のマガジンコーナー部
での工具干渉チェックが行われ、前記いずれのチェック
でも問題無しと判定される（ステップＳ９の判定Ｎ）
と、仮に決められていた工具の仮返却ポットＲＰＫが返
却ポットＲＰＦ（ＲＰＦ＝ＲＰＫ）として最終的に決定
される（ステップＳ１１）。この返却ポットＲＰＦはＡ
ＴＣマガジン２０の最適ポット位置信号ＭＧとして、図
１のマガジン割出し指令部２に送られる。この信号に基
づいてマガジン駆動装置３は、ＡＴＣマガジン２０の割
出し動作を実施（ステップＳ１２）し、返却工具は最適
なポット位置に収納されて全ての処理を終える。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたように本発明の工具マガジン
割出し装置によれば、マガジンへ工具を返却する際、工
具のサイズ、マガジンポットへの工具収納方向およびポ
ット間距離、あるいはマガジンの旋回径の最小半径によ
って、最適なマガジンポットを割出して工具を収納でき
るため、隣接工具との干渉が無くなるばかりでなく、無
駄な空ポットをも無くすことができるので、返却工具の
効率の良い収納を可能とし得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＡＴＣ装置の工具マガジン割出し装置
を示すブロック線図である。

【図２】本発明の工具マガジン割出し装置の割り出し方
法を説明するフローチャートである。

【図３】従来のＡＴＣ装置の工具マガジン割出し装置を
示すブロック線図である。

【図４】一般的に使用されるＡＴＣマガジンを説明する
ための模式図である。

【図５】工具径による工具の干渉状態を説明する模式図
である。

【図６】ＡＴＣマガジンのコーナー部における干渉状態
を説明する模式図である。

【符号の説明】

１ 加工プログラム解析部 ２ マガジン割出し指令部 ３ マガジン駆動装置 ４ データ設定部 ５ 工具サイズメモリ ６ 収納方向メモリ ７ マガジン旋回径メモリ ８ ポット間距離メモリ ９ 工具干渉チェック部 １０ 工具配列決定部 ２０ ＡＴＣマガジン ３３ 超大径工具 Ｐ 工具収納ポット ＴＤ 最大径信号 ＴＭ 収納方向信号 ＭＲ 最小旋回半径信号 ＰＤ ポット間隔信号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動工具交換装置を備えた数値制御工作
   機械の工具マガジン割出し装置において、 工具の大きさを記憶する工具サイズ記憶手段と、 マガジンへの工具の収納方向を記憶する収納方向記憶手
   段と、 マガジン内の工具収納ポット間の距離を記憶するポット
   間距離記憶手段と、 前記３つの記憶手段からの情報により、工具収納時の工
   具干渉を演算チェックする工具干渉チェック手段と、 マガジン内への工具の配列順を指令するマガジン割出し
   指令手段、とを備えたことを特徴とする工具マガジン割
   出し装置。
2. 【請求項２】 工具マガジンの旋回径を記憶するマガジ
   ン旋回径記憶手段を有し、旋回径の情報を含めて工具干
   渉の演算チェックを行うことを特徴とする請求項１記載
   の工具マガジン割出し装置。