JPH11114756A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工具に対応する工具交換アームの旋回速度を
容易に確認することができるようにする。 【解決手段】 制御装置は、工具設定キーのオン操作を
検出すると、ＬＣＤ３３に工具設定画面を表示する（Ｓ
１）。ポット番号「１」にセットされる工具Ｔの番号を
入力すると（Ｓ２にてＮＯ、Ｓ３にてＹＥＳ、Ｓ４）、
制御装置は、入力された工具番号が範囲内にあるか否か
を判断して（Ｓ３にてＹＥＳ、Ｓ４）、範囲内にあると
きには（Ｓ４にてＹＥＳ）、続いて、入力された工具番
号が大径工具のものであるか否かを判断する。そして、
大径工具であると（Ｓ５にてＹＥＳ）、工具交換アーム
２０の旋回速度は遅いことを表示し（Ｓ６）、大径工具
でなければ（Ｓ５にてＮＯ）、工具交換アーム２０の速
度は速いことを表示する（Ｓ７）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加工軸に装着され
た工具を工具マガジンに収納された工具と交換しながら
ワークを加工する工作機械に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】上記工作機械には、加
工軸に装着された工具と工具マガジンにセットされた工
具とを、工具交換アームに設けられたフィンガ対により
それぞれ保持しながら、前記工具交換アームを上下動さ
せたり旋回させたりすることにより交換する構成のもの
がある。この場合、工具交換アームの旋回速度が速い
と、該アームの旋回動作中にフィンガ対に保持された工
具が落下してしまうおそれがある。そのため、上記工作
機械では、工具交換アームを比較的遅い速度で旋回させ
て、工具の大きさ（外径）や重量に関わりなく、確実に
工具を保持することができるように構成されている。

【０００３】しかし、上記従来の工作機械のように、工
具交換アームを一律に遅く旋回させるように構成されて
いると、大きさの小さい工具（小径工具）や軽い工具の
ように落下のおそれのない工具を交換する場合でも工具
交換アームはゆっくり旋回するため、作業時間が長くな
ってしまう。

【０００４】そこで、作業時間の短縮化を図るために、
交換する工具の大きさや重量に応じて工具交換アームの
旋回速度を異ならせて設定することができるように構成
することが考えられている。ところが、この構成の場
合、重い工具や大きい工具（大径工具）についての旋回
速度を誤って速く設定してしまうと工具交換動作中に工
具交換アームから工具が落下してしまうおそれがあり、
使用者は、工具マガジンにセットされた工具の大きさや
重量等を正確に把握しておく必要があった。

【０００５】そこで、本発明の目的は、工具に対応する
工具交換アームの旋回速度を容易に確認することができ
る工作機械を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の工作
機械は、加工軸に装着された工具と工具マガジンに収納
された工具とを旋回可能に設けられた工具交換アームに
より交換する工具交換機構を備えたものであって、前記
工具に対応する工具交換アームの旋回速度に関する情報
を画面表示する表示手段を備えたところに特徴を有す
る。

【０００７】このような構成によれば、使用者は、表示
手段により画面表示される各工具に対応する工具交換ア
ームの旋回速度に関する情報に基づいて、工具交換アー
ムによる工具の交換作業における旋回速度を設定した
り、或いは、工具交換アームの交換作業における旋回速
度が誤って設定されていないかを確認したりすることが
できる。

【０００８】この場合、表示手段は、工具交換アームの
旋回速度が早いか遅いかを画面表示するように構成する
と良い（請求項２の発明）。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づいて説明する。まず、図４は工作機械の外観を示す
正面図を、図５は工作機械のうちの工作機構を構成する
マシニングセンタの斜視図を示している。これら図４及
び図５において、工作機械１は、スプラッシュカバー２
の内部にマシニングセンタ３を収容して構成されてい
る。スプラッシュカバー３の前面にはドア４が設けられ
ており、その右側に、操作盤５が配設されている。この
操作盤５の構成は後述する。

【００１０】上記マシニングセンタ３は、例えば特開平
３−９２２３９号公報に開示されたものと同じ構成で、
以下のような構成となっている。即ち、このマシニング
センタ３では、ベース６に直立して固定されたコラム７
に加工ヘッド８が支持されている。加工ヘッド８は、Ｚ
軸モータ９及び送りねじ１０によりリニアガイド１１に
沿って上下方向に移動するように構成されている。ま
た、加工ヘッド８には、加工軸に相当する主軸１２が回
転可能に装着されている。この主軸１２の下端部の工具
取付部１３には工具Ｔが着脱可能に取付けられており、
主軸モータ１４の回転力が主軸１２に伝達されると、工
具Ｔは主軸１２と一体に回転するように構成されてい
る。

【００１１】ベース６には、加工ヘッド８の下方に位置
してワークテーブル１５が設けられている。このワーク
テーブル１５は、Ｘ軸モータ１５ａ及びＹ軸モータ１５
ｂ（いずれも図８参照）により水平方向に移動可能に構
成されている。

【００１２】加工ヘッド８には、主軸１２の側方に位置
して工具マガジン１６が固定されている。この工具マガ
ジン１６は、図６に示すように、内筒１６ａと外筒１６
ｂとの間の円環状の工具通路１６ｃ内に収容された複数
個の工具ポット１７を備えている。これら工具ポット１
７は、工具Ｔを着脱可能に保持するように構成されてい
る。尚、工具マガジン１６の各工具ポット１７にセット
された工具Ｔ及び前記主軸１２に取付けられた工具Ｔ
は、外径寸法の大きい大径工具とこれより外径寸法の小
さい通常工具とから構成されている。そして、詳しくは
図示しないが、マガジンモータ１８の回転に伴い、工具
ポット１７は工具通路１６ｃ内を移動するように構成さ
れている。

【００１３】また、工具マガジン１６には、ポット昇降
機構（図示せず）が配設されている。このポット昇降機
構はエアシリンダ４１（図８参照）を駆動源とするもの
であり、所定の工具ポット１７が工具マガジン１６の最
下部に位置する工具割出部１９に移動したとき、該工具
ポット１７を下方へ９０°回動させて所定の工具Ｔを工
具割出部１９を通して下方へ突出させる（図６に二点鎖
線で示す）。これにより、所定の工具Ｔは、工具交換ア
ーム２０により交換可能な状態となる。また、ポット昇
降機構は、所定の工具ポット１７を上方へ回動復帰させ
るように構成されている。

【００１４】尚、具体的な図示は省略するが、工具マガ
ジン１６には、ポット識別板４２（図８参照）が工具ポ
ット１７と一体に回転するように設けられている。この
ポット識別板４２には、工具ポット１７毎に異なるパタ
ーンの光透過部（図示せず）が形成されていて、各工具
ポット１７を個別に識別し得るように構成されている。

【００１５】工具交換アーム２０は、図７に示すよう
に、アーム本体２１と、このアーム本体２１から外側に
延出する開閉可能な２組のフィンガ対２２，２２とを備
えて構成されている。アーム本体２１は、中心孔２１ａ
に対して点対称の形状をしており、その両端部にフィン
ガ対２２，２２がボルト２３、ナット２４で回動可能に
支持されている。各組のフィンガ対２２の中心孔２１ａ
側端部には、ばね（圧縮コイルばね）２５がばねホルダ
２６を介してアーム本体２１にセットされている。この
ばね２５は、各フィンガ対２２を閉鎖する方向（図７
（ｂ）にて矢印Ａで示す方向）に付勢している。

【００１６】そして、アーム本体２１の中心孔２１ａ内
には、アーム本体２１とは独立に回動する中空カム軸２
７が挿通されており、この中空カム軸２７のカム部２７
ａが回動することにより各フィンガ対２２が開放動作さ
れるように構成されている。また、各フィンガ対２２の
アーム本体２１外側に延出する先端部には、把持部２２
ａが設けられており、この把持部２２ａ，２２ａ間に前
記工具Ｔを保持するように構成されている。

【００１７】また、アーム本体２１の上面の中空カム軸
２７周辺部には、中空状のアーム駆動軸２８がねじ止め
されている。このアーム駆動軸２８は、軸受（図示せ
ず）を介して加工ヘッド８に支持されている。そして、
アーム駆動軸２８は、軸線に沿った回動運動及び軸線方
向の往復運動（上下運動）が可能に構成されており、こ
れにより、工具交換アーム２０が旋回運動及び上下運動
するように構成されている。

【００１８】このように工具交換アーム２０を旋回及び
上下運動させると共に、フィンガ対２２を開閉動作させ
る工具交換機構としてのアーム駆動機構２９は、工具マ
ガジン１６と主軸１２との間に位置して加工ヘッド８に
設けられている。このアーム駆動機構２９は、加工ヘッ
ド８の上面に配設された工具交換モータ３０を駆動源と
して構成されている。そして、この工具交換モータ３０
に結合された駆動軸（図示せず）が１回転することに伴
い、工具交換アーム２０が１８０度水平方向に回転（旋
回）したり、鉛直方向に往復運動したり、フィンガ対２
２が開閉動作したりする。これにより工具交換アーム２
０は、主軸１２及び工具マガジン１６にセットされた工
具Ｔを、交換するように構成されている。

【００１９】さて、図３に示すように、操作盤５には、
操作パネル３１、機種パネル３２が設けられている。操
作パネル３１には、各種運転モードの実行を指令する運
転キー、プログラム編集キー、工具設定キーを備えたモ
ード選択キー３１ａ、テンキー及びアルファベットキー
等からなるキーボード３１ｂ等が設けられている。ま
た、機種パネル３２には、電源スイッチ，起動スイッチ
等の各種スイッチ３２ａが設けられている。更に、操作
盤５には、表示手段に相当する液晶表示装置（以下、Ｌ
ＣＤとする）３３が設けられている。このＬＣＤ３３
は、後述するように、モード選択キー３１ａのオン操作
に応じた各種の画面を表示したり、キーボード３１ｂか
らの入力に応じた表示をするように構成されている。

【００２０】このような構成の工作機械１は、図８に示
すように制御装置３４によりその運転全般が制御される
構成となっている。制御装置３４は、例えばマイクロコ
ンピュータを主体とし、ＣＰＵ３４ａ，ＲＯＭ３５ａ，
ＲＡＭ３５ｂ，入力インターフェース３６ａ，出力イン
ターフェース３６ｂ等から構成されている。そして、Ｒ
ＯＭ３５ｂには、工作機械１の動作全般を制御する機能
を実現する制御プログラムが格納されている。

【００２１】上記制御装置３４は、操作パネル３１及び
機種パネル３２の各種キー及び各種スイッチからの入力
信号を受けるように構成されている。また、制御装置３
４は、アームセンサ３７，Ｚ軸原点センサ３８，ポット
上昇センサ３９，ポット下降センサ４０からの各検出信
号を受けるように構成されている。

【００２２】上記アームセンサ３７は、工具交換アーム
２０が原点に上昇した場合にオンされる近接センサ（例
えばホール素子）からなるものであり、制御装置３４
は、アームセンサ３７のオンに基づいて工具交換アーム
２０が原点に位置していること（原点に復帰したこと）
を検出するようになっている。Ｚ軸原点センサ３８は、
主軸１２の原点（主軸１２の工具交換高さ位置）を検出
するものである。ポット下降センサ４０は、工具ポット
１７が下降して工具マガジン１６の工具Ｔが下降した
（工具割出部１９から突出した）ことを検出するもので
あり、ポット上昇センサ３９は、工具ポット１７がポッ
ト下降状態から上方へ回動されて上昇位置（元の待機位
置）に復帰したことを検出するものである。

【００２３】更に、制御装置３４には、投光素子４３ａ
及び受光素子４３ｂからなるポット識別センサ４３から
の信号が入力されるように構成されている。投光素子４
３ａ及び受光素子４３ｂは前述のポット識別板４２を挟
んで対向配置されている。制御装置３４は、投光素子４
３ａからの信号に基づいて工具マガジン１６の工具割出
部１９にいずれの工具ポット１７が搬送されたかを検出
する。

【００２４】一方、制御装置３４は、Ｚ軸モータ９，主
軸モータ１４，Ｘ軸モータ１５ａ，Ｙ軸モータ１５ｂ，
マガジンモータ１８，工具交換モータ３０，エアシリン
ダ４１を通電制御するように構成されている。また、制
御装置３４は、操作パネル３１のモード設定キー３１ａ
のオン操作に基づいてＬＣＤ３３に工具設定画面（図２
参照）やプログラム編集画面等を表示させるように構成
されている。

【００２５】ここで、モード選択キー３１ａにより選択
される各種運転モードについて説明する。運転モード
は、自動運転モード、手動運転モード、ＭＤＩ運転モー
ドから構成されている。自動運転モードは、予め制御装
置３４に記憶されているＮＣプログラムに基づいた加工
動作を実行するように構成されている。この場合、ＮＣ
プログラムは、プログラム編集キーのオン操作に基づい
てＬＣＤ３３に表示されるプログラム編集画面上におい
て、キーボード３１ｂからの入力に基づいて作成される
ように構成されている。

【００２６】ＮＣプログラムには、工具マガジン１６内
の工具Ｔがセットされた工具ポット１７を工具割出部１
９に移動させるための工具指定プログラム、工具マガジ
ン１６内の工具Ｔと主軸１２の工具Ｔとの交換を行わせ
るための工具交換用プログラムを備えている。そして、
本実施例においては、工具交換用プログラムは、工具ポ
ット１７の下降動作を行わせるポット下降動作プログラ
ムと、工具交換アーム２０を旋回させるアーム旋回動作
プログラムと、工具ポット１７の上昇動作を行わせるポ
ット上昇動作プログラムとから構成されている。さら
に、アーム旋回動作プログラムにおいては、工具交換ア
ーム２０の旋回速度を例えば２段階に設定可能に構成さ
れている。この場合、旋回速度は、工具Ｔのうちの大径
工具に適した遅い速度と通常工具に適した速い速度とか
らなる。

【００２７】手動運転モードでは、例えば主軸１２やワ
ークテーブル１５を所定の方向へ所定量移動させる軸移
動、工具マガジン１６を１工具分だけ旋回させるマガジ
ン旋回、工具交換アーム２０により工具マガジン１６に
セットされた工具Ｔと主軸１２にセットされた工具Ｔと
を交換させる工具交換単動等の動作を実行させることが
できるように構成されている。尚、工具交換単動が指令
された場合の工具交換アーム２０の旋回速度は、遅い速
度に設定されている。

【００２８】ＭＤＩ運転モードは、ＭＤＩ運転キーの操
作によりＬＣＤ３３に表示される設定画面上にて作成さ
れた１ブロック分のＮＣプログラムに基づいた加工動作
を実行するように構成されている。この場合、１ブロッ
ク分のＮＣプログラムは、上記自動運転モード実行時と
同様に、使用者がキーボード３１ｂを操作することによ
り入力される。ここで、１ブロック分のＮＣプログラム
とは、例えば工具指定プログラムやアーム旋回プログラ
ム等のような一作業分のプログラムを示す。

【００２９】ところで、上記ＮＣプログラムを作成する
にあたっては、使用者は、ＬＣＤ３３に表示された工具
設定画面（図２参照）をみて工具マガジン１６の各工具
ポット１７にセットされた工具Ｔを確認することができ
るようになっている。この工具設定画面は、モード選択
キー３１ａのうちの工具設定キーのオン操作に応じてＬ
ＣＤ３３に表示されるもので、工具ポット１７の番号と
工具Ｔの番号とを対応して表示すると共に、各工具Ｔに
対応する工具交換アームの旋回速度に関する情報、この
場合、各工具Ｔに適した工具交換アーム２０の旋回速度
を「遅い」、「速い」で表示するように構成されてい
る。

【００３０】そして、詳しくは後の作用説明で明らかと
なるように、上記工具設定画面は、工具マガジン１６に
工具Ｔをセットするに際して、使用者によりキーボード
３１ｂを操作することにより作成され、制御装置３４に
記憶されるように構成されている。特に、本実施例にお
いては、使用者がキーボード３１ｂから工具番号を入力
すると、この工具番号の工具Ｔに適した旋回速度が表示
（「速い」或いは「遅い」の表示）される構成となって
いる。従って、制御装置３４のＲＯＭ３５ａには、各工
具Ｔについての工具交換アーム２０の旋回速度がその工
具番号に対応させて記憶されている。

【００３１】次に、本実施例の作用を図１及び図２を参
照して説明する。図１のフローチャートは、工具設定画
面における工具番号の設定から工具交換アーム２０の旋
回速度の表示までの制御装置３４が実行する処理手順を
示しており、図２は、工具設定画面の一例を示してい
る。

【００３２】まず、制御装置３４は、工具設定キーのオ
ン操作を検出すると、ＬＣＤ３３に工具設定画面を表示
する（ステップＳ１）。初期状態においては、カーソル
３３ａがポット番号「１」上に位置した状態となってい
る。このとき、ポット番号「１」にセットされる工具Ｔ
の番号を入力する場合には（ステップＳ２にてＮＯ）、
使用者は、キーボード３１ｂの矢印キーを操作してカー
ソル３３ａを右側に移動させて工具番号を入力する。す
ると、制御装置３４は、入力された工具番号が範囲内に
あるか否かを判断して（ステップＳ３にてＹＥＳ、ステ
ップＳ４）、範囲内にあるときには（ステップＳ４にて
ＹＥＳ）、続いて、入力された工具番号が大径工具のも
のであるか否かを判断する。

【００３３】この場合、工具番号が１から９９までであ
れば範囲内にあり、更に、工具番号が１から５０までで
あれば通常工具を、５１から９９までであれば大径工具
を示している。そして、大径工具であると（ステップＳ
５にてＹＥＳ）、ステップＳ６にて工具交換アーム２０
の旋回速度は遅いことを表示し、大径工具でなければ
（ステップＳ５にてＮＯ）、ステップＳ７にて工具交換
アーム２０の速度は速いことを表示する。尚、他のポッ
ト番号に対応する工具番号が入力された場合も、制御装
置３４は上記したステップＳ２からＳ７までの動作を繰
り返す。

【００３４】一方、使用者によりポット番号が入力され
た場合には（ステップＳ２にてＹＥＳ）、次のステップ
Ｓ８にて、そのポット番号が範囲内にあるか否かが判断
される。そして、ポット番号が範囲内にあれば（ステッ
プＳ８にてＹＥＳ）、カーソル３３ａはそのポット番号
に対応する位置に移動する（ステップＳ９）。この場
合、ポット番号が１から８までの数値の場合が範囲内に
ある。

【００３５】尚、図示はしないが、入力された工具番号
が範囲内にないとき（ステップＳ３にてＮＯ）、ＬＣＤ
３３にエラーである旨の表示がなされる（ステップＳ１
０）。また、入力されたポット番号が範囲内にないとき
（ステップＳ８にてＮＯ）、ＬＣＤ３３にエラーである
旨の表示がなされる（ステップＳ１１）。

【００３６】そして、このような工具設定画面は、工具
設定キー以外のモード選択キー３１ａがオン操作される
ことにより終了し、ＬＣＤ３３には他のモードに対応す
る画面が表示される。

【００３７】このような構成の本実施例によれば、工具
設定画面に工具ポット１７の番号とその工具ポット１７
にセットされる工具Ｔの番号とを対応させて表示すると
共に、各工具Ｔについての工具旋回アーム２０の旋回速
度を表示するように構成した。そのため、ＮＣプログラ
ムを作成する際に、使用者は、工具設定画面をみて各工
具Ｔに適した旋回速度を確認することができる。そのた
め、アーム旋回プログラムにおいて各工具Ｔの旋回速度
を容易に設定することができ、例えば、大径工具のアー
ム旋回速度を誤って速く設定してしまうことを極力防止
できる。

【００３８】また、本実施例においては、各工具Ｔに対
応する旋回速度に関する情報を具体的に「速い」、「遅
い」で表示するように構成したので、旋回速度を誤って
設定してしまうことを一層防止できる。

【００３９】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、次のような変形も可能である。工具交換アー
ム２０の旋回速度は、「速い」、「遅い」の２段階に設
定可能に構成したが、３段階以上に設定可能に構成して
も良く、これに応じて工具設定画面における各工具Ｔに
適した旋回速度を表示させるように構成することが望ま
しい。

【００４０】工具設定画面に表示される各工具Ｔに対応
する工具交換アーム２０の旋回速度に関する情報として
は、工具Ｔの大きさや重量でも良い。この場合、工具Ｔ
の大きさや重量から使用者が各工具Ｔに適した旋回速度
に設定すれば良い。表示手段は、ＬＣＤの他、ＣＲＴデ
ィスプレイでも良い。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明にて明らかなように本発明の
工作機械によれば、加工軸に装着された工具と工具マガ
ジンに収納された工具とを旋回可能に設けられた工具交
換アームにより交換する工具交換機構を備えると共に、
前記工具に対応する工具交換アームの旋回速度に関する
情報を画面表示する表示手段を備えるように構成したの
で、工具交換アームによる工具の交換作業における旋回
速度を設定するにあたって、使用者は、各工具に適した
旋回速度を容易に設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示し、制御装置の制御内容
を示すフローチャート

【図２】工具設定画面を示す図

【図３】操作盤の正面図

【図４】工作機械の外観を示す正面図

【図５】マシニングセンタの外観を示す斜視図

【図６】工具マガジンの内部を示す図

【図７】工具交換アームの下面図（ａ）、工具交換アー
ム周辺の縦断側面図（ｂ）

【図８】電気的構成を示すブロック図

【符号の説明】

図中、１は工作機械、３はマシニングセンタ、１２は主
軸（加工軸）、１６は工具マガジン、２０は工具交換ア
ーム、２９はアーム駆動機構（工具交換機構）、３３は
液晶表示装置（表示手段）、３４は制御装置を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工軸に装着された工具と工具マガジン
   に収納された工具とを旋回可能に設けられた工具交換ア
   ームにより交換する工具交換機構を備えた工作機械にお
   いて、 前記工具に対応する工具交換アームの旋回速度に関する
   情報を画面表示する表示手段を備えたことを特徴とする
   工作機械。
2. 【請求項２】 表示手段は、工具交換アームの旋回速度
   が速いか遅いかを画面表示することを特徴とする請求項
   １記載の工作機械。