JPH075963Y2 - 大径工具の工具交換装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は大径工具の工具交換装置に係り、マシニングセ
ンタ等の主軸に大径工具を装着のため、または主軸から
の大径工具返却のためATC（自動工具交換装置）のアー
ムハンドに支持されて待機位置の状態にある大径工具
と、工具マガジン内ポット割り出し動作中の工具との干
渉を防止するようにした装置に関する。

〔従来の技術〕

マシニングセンタ等工具を自動交換する自動工具交換装
置（以下ATCと記載）を持つ工作機械は各種の工具を自
動的に交換して作業を進めるので、加工内容が幅広いこ
とが特徴となっている。具体的には、第６図に示すよう
に、工具マガジン（31）には、多数の工具T₁,T₂…T₅₀が
着脱自在に取り付けられている。（５）はATCであっ
て、アーム（5c）の両端に、夫々工具を把持するハンド
（5a），（5b）が形成され、中央部（5m）は図示しない
マシニングセンタに進退自在に、かつ回動自在に設けら
れている。マシニングセンタでは、NC装置に設けられた
CPU（中央処理装置）が加工プログラムを読み取らせ、
工具マガジン（31）内の工具選択指令と、マシニングセ
ンタ主軸に取り付けられている工具交換指令を与え、工
具を順次取り代えて、連続的に各種加工を施し、前記の
ように幅広い加工作業を効率的に実施している。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、工具マガジンに収納する工具について
は、通常大きさについて制限があり、制限値を越える工
具の使用は禁止されている。このため、規定外の大径工
具例えばオートマチック軸ツール（通称センター）
の使用の要望は大きい。しかし、大径工具が、工具マガ
ジンから主軸に装着するため、または主軸より工具マガ
ジンに返却するために、ATCのツインアームに把持され
待機位置にある場合に、工具マガジンポットを割り出す
ため、工具マガジンを回転させると、待機位置にある大
径工具がマガジン内の工具と干渉するという問題を生じ
る。

本考案は、大径工具を工具マガジンから主軸に、または
主軸から工具マガジンにATCにより工具交換する場合
に、待機位置にある大径工具が工具マガジン内工具との
干渉をおこさないで、工具マガジンポットを割り出すべ
く回転させることを可能とした大径工具の工具交換装置
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は前記課題を解決すべく創案されたもので、工具
を着脱自在に装着する主軸と、この主軸軸線と直交する
方向に工具軸線を向けて保持する工具マガジンと、前記
主軸と前記工具マガジンとのあいだに設けられ、前記主
軸側、前記工具マガジン側および前記主軸側と前記工具
マガジンの中間位置である待機位置とのあいだを揺動し
て前記工具の交換動作を行うツインアームとを有し、工
具選択指令が指令された場合、前記工具マガジンの工具
交換位置に割り出された指令工具を前記工具マガジン側
に揺動した前記ツインアームで抜き出して保持させ、前
記ツインアームを前記待機位置に揺動、待機させる制御
を行い、工具交換指令が指令された場合に、前記待機位
置にある前記ツインアームに保持された指令工具または
前記工具マガジンの工具交換位置に割り出され、前記工
具マガジン側に揺動した前記ツインアームで抜き出し保
持された指令工具と、前記主軸に装着された返却工具と
を交換させ、この返却工具を返却する返却工具用ポット
を前記工具交換位置に割り出し、前記返却工具を保持し
た前記ツインアームを前記工具マガジン位置に揺動させ
て返却させる制御を行う工具交換装置において、 所定の大きさを超えた前記工具を大径工具として工具番
号が登録される大径工具登録メモリと、加工プログラム
より読み取られた指令が前記工具交換指令または前記工
具選択指令の場合、この指令工具の工具番号または前記
主軸に装着されている返却工具が、前記大径工具登録メ
モリに登録されている工具番号であるか否かを比較判定
する大径工具比較部と、この大径工具比較部において前
記工具交換指令または前記工具選択指令の指令工具が大
径工具であるとされた場合、前記工具選択指令が指令さ
れた時に、この指令工具の工具割り出し指令を無視して
実行せずに完了させ、前記工具交換指令が指令された時
に、前記工具マガジンの工具変換位置に割り出された前
記指令工具と、前記主軸に装着された返却工具との交換
動作を実行させ、前記大径工具比較部において前記主軸
に装着されている返却工具が大径工具であるとされた場
合、前記工具交換指令が指令された時に、前記ツインア
ームを前記主軸側に揺動させ、前記返却工具と前記ツイ
ンアームに保持された指令工具とを工具交換するととも
に、前記返却工具用ポットを前記工具交換位置に割り出
す動作を前記ツインアームが前記主軸側に揺動している
あいだに実行し、その後、前記ツインアームを前記工具
マガジン側に揺動させ、前記返却工具を前記返却工具用
ポットに返却する動作を実行させる大径工具用シーケン
ス制御を行うシーケンス制御部と、前記各部を統轄制御
する中央処理装置とを有し、 前記指令工具または前記返却工具が大径工具の場合に
は、前記大径工具を前記待機位置に待機させないように
制御して、前記大径工具と前記工具マガジンのポットに
保持されている工具とのポット割り出し動作時の干渉を
防止することを特徴とする大径工具の工具交換装置とし
たものである。

〔作用〕

本考案では、NC装置（１）が加工プログラムから読み取
った工具の選択指令と交換指令とを送出し、この送出信
号を受けてプログラム・コントローラ（２）の大径工具
比較部（2d）において工具交換指令または工具選択指令
の指令工具が大径工具であるか否かを比較判定する。そ
の判定の結果に基づきシーケンス制御部（2b）において
大径工具用シーケンス制御を行う。

即ち、工具交換指令または工具選択指令の指令工具が大
径工具であるとされた場合、工具選択指令が指令された
時に、この指令工具の工具割り出し指令を無視して実行
せずに完了させる。そして、工具交換指令が指令された
時に、工具マガジンの工具交換位置に割り出された指令
工具と、主軸に装着された返却工具との交換動作を実行
させる。

大径工具比較部（2d）において主軸に装着されている返
却工具が大径工具であるとされた場合、工具交換指令が
指令された時に、ツインアームを主軸側に揺動させ、返
却工具とツインアームに保持された指令工具とを工具交
換するとともに、返却工具用ポットを工具交換位置に割
り出す動作をツインアームが主軸側に揺動しているあい
だに実行し、その後、ツインアームを工具マガジン側に
揺動させ、返却工具を返却工具用ポットに返却する動作
を実行させる。

このように、指令工具または返却工具が大径工具の場合
には、大径工具を待機位置に待機させないように制御し
て、大径工具と工具マガジンのポットに保持されている
工具とのポット割り出し動作時の干渉を防止する。

以上のことにより、待機位置にある大径工具と工具マガ
ジン内工具の干渉を防止する。

〔実施例〕

以下、本考案の一実施例を図面を参照して説明する。第
１図は本考案実施例の構成を示すブロック図である。同
図に示すように、本実施例装置は、CPU（1a）が加工プ
ログラムメモリ（1b）に格納の加工プログラムを読み取
らせて、プログラム・コントローラ制御部（1c）に工具
選択と工具交換との制御信号を送らせるNC装置（１）
と、該NC装置に夫々バスライン（10）（11）を介して接
続する表示駆動回路（６）で制御されるCRT（７）およ
びキーボード（８）と、前記NC装置（１）からの工具選
択と工具交換の制御信号が加えられて、CPU（2a）が内
蔵する大径工具比較部（2d）に対して、前記到来制御信
号内の工具番号が大径工具登録部（2c）に登録されてい
る大径工具番号に該当するか否かを判断させ、大径工具
（または通常工具）である場合には、大径工具用と公知
の通常工具用のATCシーケンス機能を備えている内蔵の
シーケンス制御部（2e）に対し、大径工具用（または通
常工具用）シーケンス制御信号を送出させるプログラム
・コントローラ（２）と、前記大径工具用（または通常
工具用）シーケンス信号をATC（５）のATC制御部（４）
へ調整して送出するインタフェース（３）とから構成さ
れる。

次に、実施例の動作を第２図に示すプログラムに従って
説明する。第２図のプログラムはNC加工プログラムの一
例であり、NC装置１内の加工プログラムメモリ1bに格納
されている。このNC加工プログラムにおいて、Ｔ□□は
工具選択指令であり、このＴ□□が指令されると、工具
マガジンにおいて工具番号□□番の工具のポットが工具
交換位置に割り出され、ATC5のツインアームを用いてこ
の□□番の工具がポットから抜き出され、ATC5のツイン
アームは待機位置で待機する。Ｔ□□M6は工具交換指令
であり、このＴ□□M6が指令されると、抜き出されてツ
インアームの待機位置にあった□□番の工具がツインア
ームの主軸側への揺動（旋回）、ツインアームの180度
旋回などにより主軸に装着されている返却工具と交換さ
れる。なお、ツインアームが180度旋回すると返却工具
が待機位置に来る。その後、工具マガジンの返却工具用
ポットが割り出され返却工具は返却される。Ｔ□□及び
Ｔ□□M6の指令の後、□□番の工具の移動指令に基づき
ワークに対して加工を行うのであるが、この移動指令は
省略されている。次に、Ｔ△△の工具選択指令が指令さ
れると、工具マガジンで工具番号△△番の工具のポット
が工具交換位置に割り出され、ツインアームに△△番の
工具が保持されてツインアームは待機位置に待機する。
Ｔ△△M6の工具交換指令で△△番の工具と主軸に装着さ
れていた□□番の工具が工具交換される。なお、□□番
の工具は工具マガジンの□□番のポットに返却されるこ
とになる。このようにNC加工プログラムが順次実行され
てゆき、次に、Ｔ＊＊及びＴ＊＊M6が指令されるのであ
るが、この指令において、工具番号＊＊番の工具が大径
工具である場合についての本発明のプログラム・コント
ローラの処理を第３図に基づいて詳細に説明する。

第３図は本発明におけるプログラム・コントローラの大
径工具の工具選択・交換処理のフローチャートである。
なお、この処理は第２図のプログラム順次処理されて、
次にＴ＊＊及びＴ＊＊M6が指令される場合を示す。ま
た、工具番号＊＊番の工具は大径工具として大径工具登
録部2cに登録されているものとする。

ステップS1において、プログラム・コントローラ２のシ
ーケンス制御部2eがNC装置１のPC制御部1cからの＊＊番
の工具の選択指令を受けて工具交換シーケンスを実行す
る。

ステップS2ではCPU2aは、Ｔ＊＊の選択指令を受けてATC
5のツインアームの待機位置に返却すべき工具が保持さ
れていないかどうかを判断する。返却すべき工具が保持
されていれば、即ち、何らかの理由により工具番号□□
番の工具がツインアームの待機位置に残って場合には、
ステップS3で、□□番の工具マガジンポットを工具交換
位置に割り出す動作を行い、ステップS4で、□□番の工
具をATC5のツインアームの待機位置から割り出された□
□番の工具マガジンポットに返却する動作を行う。一
方、返却すべき工具が保持されていなければ、ステップ
S5以降の処理に移行する。

ステップS5ではステップS1にて選択指令された工具Ｔ＊
＊が大径工具として大径工具登録部2cに登録されている
かどうかを判断する。この判断において工具Ｔ＊＊が大
径工具として登録されていれば、この工具選択指令を実
行しないでステップS8に移行し工具選択指令Ｔ＊＊を完
了する。一方、ステップS5の判断において大径工具とし
て登録されていなければ、ツインアームが工具マガジン
側に揺動し、該当ポットを割り出して工具をポットから
抜き出し、ツインアームは待機位置に待機する（ステッ
プS6,ステップS7）。なお、このステップS5からステッ
プS7の処理は連続運転中に主軸における工具交換時間を
短縮するために次回使用する工具を待機位置に待機させ
ておくもので、公知の工具交換シーケンスにおいて行わ
れているものである。しかしながら、大径工具をこの待
機位置に待機させたまま返却する工具等の工具マガジン
ポットの割り出し動作を行ったりシングルブロック等で
Ｔ＊＊で停止させオペレータが手動操作を行うと工具マ
ガジンポットに装着されている大径工具と衝突するおそ
れがあるので、本発明の大径工具の工具交換処理では大
径工具は待機位置にて待機している状態が生じないよう
に構成されている。

従って、大径工具は待機位置に待機させずに、CPU2aは
工具交換指令（Ｔ＊＊M6）にて初めて＊＊番の工具マガ
ジンポットの割り出しツインアームを工具マガジン側に
揺動し、＊＊番の工具をツインアームが保持し、ツイン
アームを待機位置に移動させる（ステップS9,ステップS
10,ステップS11）。なお、通常工具の場合には、ステッ
プS6,ステップS7において、ツインアームは待機位置に
待機しているのでステップS9,ステップS10,ステップS11
は実行しないで、ステップS12に移行する。また、通常
工具においても、工具選択指令を省略して、工具交換指
令のみをプログラムした場合には、ステップS9,ステッ
プS10,ステップS11の動作を実行し、待機位置に待機す
る。ステップS12で主軸装着の工具Ｔ△△は大径工具と
して登録されているかを判断し、登録されていないと判
断したときは、ステップS13で、主軸装着の工具Ｔ△△
と大径工具Ｔ＊＊を交換し、ステップS14で工具Ｔ△△
の工具マガジンポットを割り出し、ステップS17で割り
出した工具マガジンに工具Ｔ△△を返却し、ステップS1
8で工具交換指令Ｔ＊＊M6を完了する。

ステップS12において、主軸装着の工具Ｔ△△が大径工
具として登録されていると判断したときは、ステップS1
5でツインアームを主軸側に揺動させるとともにツイン
アームを180度旋回させて主軸装着の工具Ｔ△△と大径
工具Ｔ＊＊との交換動作をすると同時に、すなわちツイ
ンアームが主軸側に揺動しているあいだにステップS16
において、主軸装着の工具Ｔ△△を返却するＴ△△の工
具マガジンポットの割り出し動作も同時に実施する。前
記ステップS15,S16の動作終了後に、ステップS7のツイ
ンアームを工具マガジン側に揺動し、△△番の工具を△
△番の工具マガジンポットに返却する動作を行う。

第４図は工具交換指令M6によるATCの具体的動作の説明
図であって、第３図におけるステップS15とステップS16
とを具体的に説明するものである。すなわち第４図にお
ける20〜28は第３図におけるステップS15の具体的動作
を示し、ATCツインアーム（Ｔ）が第５図に示すよう
に、マシニングセンタの主軸側に旋回する（第４図の
20）。次いで、ATCのツインアームが第５図の位置に
移動し、上記ツインアームの空きハンドが主軸に装着し
てある工具を把持し（第４図の21）、主軸はアンクラン
プする（第４図22）。次いでATCのツインアームが第５
図の位置に前進し（第４図23）、ツインアームが工具
入れ替えのために180度旋回する（第４図の24）。この
状態（Ｑ）ではATCのツインアームが主軸側に旋回してA
TCのツインアームの着脱方向は主軸軸線と平行な状態で
あり、この状態において第３図のステップS16の動作
（主軸（Ma）装着のＴ△△の工具の工具マガジン内ポッ
ト（Ｐ）を割り出す動作）を開始する。従って、割り出
し動作のために工具マガジンを回転させてもツインアー
ムは主軸側に旋回し、工具マガジン側は空間となってい
るため、大径工具と工具マガジン内の工具との干渉は生
じない。また、待機位置にある工具を工具マガジンポッ
トに返却する場合には、通常のシーケンスにおいても、
まずATCツインアームを工具着脱方向“D"の位置に前進
させてから、工具マガジンポット割出しを行い、その
後、ツインアームを工具マガジン側に旋回させるので干
渉はおきない。

また第４図における28は第３図におけるステップS16の
動作完了後に作動をはじめるもので、ATCのツインアー
ムが第５図の位置に後退し（第４図の25）、主軸が新
工具をクランプする（第４図の26）。次いで、ツインア
ームは第５図の位置に移動し（第４図の27）、ステッ
プS16の動作完了信号を受けてツインアームは待機位置
へ旋回する（第４図の28）。

〔考案の効果〕

本考案は以上説明の構成を有することによって、マシニ
ングセンタの主軸に大径工具を装着する場合、大径工具
が主軸に装着されている場合、において、主軸における
工具交換時間を短縮するために、工具選択指令と工具交
換指令に基づいて工具交換動作を行うとき、大径工具の
工具選択指令は無視して動作を行わずに完了させ、大径
工具が主軸に装着されているときには、大径工具と主軸
に装着される指令工具との交換動作と、主軸から取り外
した大径工具返却用の工具マガジンポットの割り出し動
作とを同時に行うので、待機位置に大径工具が待機する
ことがなく、大径工具が工具マガジンの工具と干渉する
ことがないという実用上重要な効果を奏し、大径工具を
通常の工具と同様に取り扱うことができる。また、作成
するNC加工プログラムにおいては、作業が大径工具とい
うことで特別なことが必要でなく、従来と同様の工具選
択指令、工具交換指令が指令されたNC加工プログラムで
大径工具を使用しても大径工具登録メモリ、大径工具比
較部、シーケンス制御部により大径工具用シーケンス制
御動作が自動的に実行されるので、作業者はプログラム
作成時に、大径工具であることを意識しないで作成する
ことができ、プログラムミスを生じさせることがないと
いう効果も生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案実施例の構成を示すブロック図、第２図
はNC装置の加工プログラムメモリに格納されている工具
選択指令，工具交換指令を含むNC加工プログラム例を示
す図、第３図は本考案実施例の動作を示すフローチャー
ト、第４図は工具交換指令によるATCの具体的動作説明
図、第５図はATCの作動態様を示す説明用図、第６図は
工具マガジンとATCのツインアームの配置関係を示す説
明図である。 １……NC装置、1a……CPU、1b……加工プログラム・メ
モリ、1c……プログラム・コントローラ制御部、２……
プログラム・コントローラ、2a……CPU、2b……シーケ
ンス制御部、2c……大径工具登録部、2d……大径工具比
較部、３……入出力インターフェース、４……ATC制御
部、５……ATC、６……表示駆動回路、７……CRT、８…
…キーボード、10,11,12,13,14,15……バスライン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】工具を着脱自在に装着する主軸と、 この主軸軸線と直交する方向に工具軸線を向けて保持す
   る工具マガジンと、 前記主軸と前記工具マガジンとのあいだに設けられ、前
   記主軸側、前記工具マガジン側および前記主軸側と前記
   工具マガジンの中間位置である待機位置とのあいだを揺
   動して前記工具の交換動作を行うツインアームとを有
   し、 工具選択指令が指令された場合、前記工具マガジンの工
   具交換位置に割り出された指令工具を前記工具マガジン
   側に揺動した前記ツインアームで抜き出して保持させ、
   前記ツインアームを前記待機位置に揺動、待機させる制
   御を行い、 工具交換指令が指令された場合に、前記待機位置にある
   前記ツインアームに保持された指令工具または前記工具
   マガジンの工具交換位置に割り出され、前記工具マガジ
   ン側に揺動した前記ツインアームで抜き出し保持された
   指令工具と、前記主軸に装着された返却工具とを交換さ
   せ、この返却工具を返却する返却工具用ポットを前記工
   具交換位置に割り出し、前記返却工具を保持した前記ツ
   インアームを前記工具マガジン位置に揺動させて返却さ
   せる制御を行う工具交換装置において、 所定の大きさを超えた前記工具を大径工具として工具番
   号が登録される大径工具登録メモリと、 加工プログラムより読み取られた指令が前記工具交換指
   令または前記工具選択指令の場合、この指令工具の工具
   番号または前記主軸に装着されている返却工具が、前記
   大径工具登録メモリに登録されている工具番号であるか
   否かを比較判定する大径工具比較部と、 この大径工具比較部において前記工具交換指令または前
   記工具選択指令の指令工具が大径工具であるとされた場
   合、前記工具選択指令が指令された時に、この指令工具
   の工具割り出し指令を無視して実行せずに完了させ、前
   記工具交換指令が指令された時に、前記工具マガジンの
   工具交換位置に割り出された前記指令工具と、前記主軸
   に装着された返却工具との交換動作を実行させ、 前記大径工具比較部において前記主軸に装着されている
   返却工具が大径工具であるとされた場合、前記工具交換
   指令が指令された時に、前記ツインアームを前記主軸側
   に揺動させ、前記返却工具と前記ツインアームに保持さ
   れた指令工具とを工具交換するとともに、前記返却工具
   用ポットを前記工具交換位置に割り出す動作を前記ツイ
   ンアームが前記主軸側に揺動しているあいだに実行し、
   その後、前記ツインアームを前記工具マガジン側に揺動
   させ、前記返却工具を前記返却工具用ポットに返却する
   動作を実行させる大径工具用シーケンス制御を行うシー
   ケンス制御部と、 前記各部を統轄制御する中央処理装置とを有し、 前記指令工具または前記返却工具が大径工具の場合に
   は、前記大径工具を前記待機位置に待機させないように
   制御して、前記大径工具と前記工具マガジンのポットに
   保持されている工具とのポット割り出し動作時の干渉を
   防止することを特徴とする大径工具の工具交換装置。