JPS5866640A - 自動工具交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 交換装置に関し、特に大口径、中口径及び小口径工具が
その口径差によって工具貯蔵器への返却収納の際障害と
ならない様収容位置を自動的に選定しうる自動工具交換
装置に関する。

ＮＣ工作機械においては、被加工物に対する加工要求に
応じ、必要とする工具を交換することが要求される。こ
れらの工具の工作機械に対する交換は、人手によらず、
自動的に行う自動工具交換装置によって行なわれる。こ
の自動工具交換装置には、工具貯蔵器に工具の使用順序
に工具を配列収容して、順次工具を交換するシーケンシ
ャル方式のものが利用されていた。しかし々から、使用
順序が賢る都度丁−１の配列収容を入れ替えるのは、手
間のかかることから、工具の配列順序は自由（ランダム
）と１２、工具をプロフラノ・の指令する順序で選択交
換するランダムセレクション方式のものが開発された。

このランダムセレクション方式ものにおいて、初期には
、特定の工具とそのＩｌｙ容位置との関係が固定されて
いただめ、交換動作に要する時間が比較的長くなる欠虚
がｔつだ。従って、その後この関係が自由に採りうる完
全ランダムセレクション方式の自動工具交換装置が開発
されている。

この完全ランダムセレクション方式においては、工具貯
蔵器に収容される１風の口径が一定であれば極めて良好
であるが、一般に使用きわる工具の口径は一定でない。

即ち、一般には、大口径工具、普通口径工具、小口径工
具の少りくとも３つの種類の口径の工具が使用される１
、 との様な口径の異なる工具を工具貯蔵器に収容する場合
には、特に大口径工具はその左右の位置に収容される工
具と衝突等か生じない様、左右の位置の工具の口径に応
じてその収容位置を定める必要が生じてくる。例えば、
大口径工具はその隣接位置に大口径工具が収容されてい
ない位置に収容するとか、普通口径工具はその隣接位置
に大口径工具が収容されていない位置に収容するとかの
考Ｉが必要となる。

このため、従来の完全ランダムセレクション方式では、
指令を与えるプログラムに係る配慮を行いながら特定の
収容位置を指令する必要がチ・す、プログラミングが煩
雑になっている。

従って、本発明の目的は、上述の口径の異なる工具に対
し７、自動的にその収容位置を選択１１、各口径の工具
が円滑に収容でき、もって加工のためのプログラミング
上何ら特別な配慮を必要としない自動工具交換装置を提
供するにある。

以下、本発明を図面に従い詳細に駅間する。

第１図は本発明の一実施例ブロック図であり、図中、１
は自動工具交換装置の各部を制御する制御部であり、例
えばマイクロプロセッサによって構成されていると考え
て良い。２は制御部１に対するプログラムやテークを記
憶するメモリである。

３は図示しガい工作機械を制御する数値制御部（以下Ｎ
Ｃと称す）である。４は工作機械のスピンドルヘッドで
あり、主軸４′を有している。５は回転アーム型工具交
換機構であり、工具貯蔵器６の工具交換位置７′とスピ
ンドルヘッド４の主軸４′との間の工具の交換を行うも
ので、工具交換位置７′の工具及び／又は主軸４′に取
付けられている工具をアーム５′で保持した後工具の軸
方向に移動（前進）して、工具交換位置７′及び／又は
主軸４′から工具を抜き出し、アーム５′を１８０°回
転させた後工具の軸方向に移動（稜退）して、アーム５
′で保持した工具を主軸４′及び／又は工具交換位置７
′に取付は又は収容するものである。６は工具貯蔵器で
あり、円周上に複数の（図では８つ）工具収容位置７を
有１−１回転軸を中心に回転し、各収容位置を工具交換
位置７′に到来せしめる８９はモータ等で構成される工
具貯蔵器６０回転のための駆動装置で、スイッチ１０に
より正逆いずれの方向にも回転でき、又軸はコード板８
の軸及び工具貯蔵器乙の軸と一体的に接続される、コー
ド板８の円周には各工具収容位置７対応に位置コードが
印されており、工具交換位置７′対応の位置に設けられ
たコード検出器８′によって、位置コードが検出され、
制御部１へ伝えられる。

前述のメモリ２は係る工具交換を制御部１に実行させる
ためのプログラムを格納している他に、ＮＣ３からの割
り出し指令コード（Ｔコード）とともに制御部１へ入力
される指令工具コードを記憶する領域ａ、指令工具の工
具貯蔵器６における収容位置アドレスを記憶する領域ｂ
、割り出す収容位置アドレスを記憶する領域Ｃ，現に工
具交換位置７′に存在する工具収容位置のアドレスを記
憶する領域ｄ、主軸４′に取付けられた工具の工具コー
ドを記憶する領域ｅ、主軸４′に工具が取付けられてい
ることを記憶する領域ｆ、ケース■であることを記憶す
る領域ｇ、工具収容位置とその工具収容位置に現に収容
されている工具との対応を示す工具−収容位置対照表を
記憶ｌ〜だ領域ｌ］、小口径工具を収容する工具収容位
置を記憶した領域ｉ、普通口径工具を収容する工具収容
位置を記憶した領域、ｉ、大口径工具を収容する工具収
容位１＃　ｅ−記憶した領域にとを備えている、尚、各
領域の各工具収容位置に対し工具が収容されていないこ
とを示すフラグエリアが設けられる。一方、制御部１は
ＮＣ３からのＴコードによって動作開始し、ＮＣ３から
の指令工具コード、検出器８′からの位置コード、及び
メモリ２からのデータにより演算を行い、駆動装置９及
び工具交換機構５を制御し１、又メモリ２の内容を■替
えるものである。

以下、係る構成の動作を第２図工具貯蔵器の工具収容位
置関係図、第３図乃至第５図の処理フロー図を用いて説
明する。

先づ、工具貯蔵器乙の各工具収容位置の工具の配置関係
は、第２図に示す如く、大口径工具Ｌ１゜Ｌ２同志は隣
接１〜ない、大口径工具Ｌ１．Ｌ２の隣は小口径工具Ｓ
ｉ、Ｎ２とする、普通口径工具Ｎ１゜Ｎ２は隣接しても
よいが、大口径工具Ｌ１．Ｌ２とは隣接しない本のとす
る。即ち、各収容位置の軸間距離を一定とするととによ
り、工具口径の相違で係る条件が必然的に定まってくる
のである。

以下に動作を説明する。

ＮＣ３が一つの加工処理をそのスピンドルヘッド４の主
軸４′に取付けられた工具によって終了すると、割り出
し指令コード（Ｔコード）と指令工具コードを制御部１
へ発する。即ち、ＮＣ３よりＴ１−］口（Ｔ：割り出し
指令コード、日日は指令工具コード）が出力される一方
、制御部１はＴコードの受信によって起動され、指令工
具コードをメモリ２の指令工具コード記憶領域ａに記憶
する（受信ステップ）。

制御部１は現に主軸４′に工具が取付けられているかど
うかを、メモリ２の記憶領域ｆのフラグを読出しチェッ
クする（主軸工具チェックステップ）。

主軸４′に工具が取付けられていない場合には、ケース
■であるとして、メモリ２の記憶領域ｇにフラグを立て
る。次に指令工具の工具貯蔵器乙の工具収容位置アドレ
スを得るため、メモリ２の記憶領域りの工具コード−収
容位ｉｆｆアドレス対照表を前述の領域ａの工具コード
で索引し、その収容位置アドレスを求め、メモリ２の収
容位置アドレス記憶領域すに記憶せしめる。その後領域
すの内容を割り出しアドレス記憶領域Ｃに記憶せしめる
（割り出しステップ）。

次に、第４図の処理に移り、との領域Ｃの記憶アドレス
と工具交換位＃７′に存在する工具収容位置のアドレス
を記憶する領域ｄの記憶アドレスとを比較し、工具貯部
、器６の近１ｉ：ｉｌ　！７回転方向を決定する。即ち
、工具貯蔵器の回転選択動作時間を短くするため、近回
り回転力向を決定するものである。

そして、決定された回転方向に工具貯蔵器６を回転させ
るだめ、制御部１はスイッチ１ｏのいずれかの接点をオ
ンとし、駆動装置９を駆動する。

これとともに、コード板８のコードを検出する検出器８
′の出力を監視する。即ち、制御部１は検出器８′の出
力と前述の記憶領域Ｃの情報とを比較する。この比較動
作によって一致が検出されると、駆動装置９を停止させ
るためスイッチ１ｏの接点をオフし、必要によってはフ
レーキ等により制動をかける。更に、一致が検出された
ことで、割り出１〜アドレス記憶領域Ｃのアドレスを領
域ｄに記憶する（選択ステップ） 次に、この状態で、ＮＣ３から制御部１が工具交換指令
コード（Ｍコード）を受信すると、工具交換機構５のア
ーム５′を第１図の点線位置から実線位置へ９０°時計
方向に回転させるため、制御部１は工具交換機構５を駆
動する。その後、制御部１は工具交換機構５を駆動して
、アーム５′を支持軸方向に前進させて、主軸４′と工
具収容位置７′とから工具を抜き出す。そして、制御部
１け更に工具交換機構５を駆動し、アーム５′を１８ｏ
°反時計方向に回転せしめる。更に、制御部１は工具交
換機構５を駆動し、アーム５′を支持軸方向に後退させ
て、主軸４′に工具を取付けて収容せしめる。最后に制
御部１は工具交換機構５を駆動し、アーム５′を時計方
向に９０°回転し、アーム５′を第１図の点線の定位置
に復帰せしめ、又、主軸４′に取付けられた工具の工具
貯蔵器６での収容位置アドレス（領域Ｃの内容）を領域
ｄに記憶させると共に工具−収容位置対照表（領域りの
内容）のうち工具が抜きとられた収容位置に対応する工
具コードとして領域ｅの工具コードを記憶させる。尚、
主軸には最初工具が把持されていなかったから領域ｅの
工具コードはオール零である。し７かる後、主軸４′に
取付けられた工具の１月コード（領域ａの内容）を領域
ｅにセットし工具交換を終える（工具交換ステップ）。

次に、第５図の処理に移り、領域ｇの内容をチェックし
、ケースＩであれば、制御部１は工具交換終了と判定■
し、Ｉｉ’　ｉ　ｎ信号をＮＣ３へ送１１１シ、ＮＣ３
に次の加工処理を行々わせしめる（終了ステップ）。

前述の主軸工具チェックステップにおいて主軸に工具が
取付けられていると判断されると、制御部１は主軸に増
付けられている工具が小口径（Ｓ）か、普通口径（Ｎ）
か、それら以外の大口径（Ｌ）かを判定する。これは、
領域ｅに記憶されている工具コードによって判定される
。即ち、工具コード中に小口径か、普通口径か、大口径
かを判別できる情報を含ませであるから、該工具コード
を判別することで主軸工具及び指令工具の口径の小、普
通、大口径を判別できる（工具口径判別ステップ）。

主軸に取付けられた工具と指令工具とが同一口径であれ
ば、ケースＩと判断し、前述の割り出しステップを実行
し、第４図の選択ステップ、工具交換ステップ及び終了
ステップを実行する。

一方、主軸工具か小口径で、指令工具がそれ以外の普通
口径又は大口径である場合には、制御部１は小口径工具
を収容する工具収容位置アドレスを記憶した領域ｉを検
索し、前記フラグエリアにより工具の収容されてい々い
小ロ径工具空収容位置アドレスを得、これを領域Ｃに記
憶する。即ち、交換されるべき主軸工具の収容位置を検
索していることになる。

又、主軸工具が普通口径で、指令工具がそれ以外の小口
径又は大口径である場合には、制御部１は普通口径工具
を収容する工具収容位置アドレスを記憶した領域ｊを検
索し、前記フラグエリアにより工具の収容されていない
普通ロ径工具空収容位置アドレスを得、これを領域Ｃに
記憶する。

同様に、主軸工具が小口径、普通口径以外の大口径で、
指令工具がそれ以外の小口径又は普通口径である場合に
は、制御部１は大口径工具を収容する工具収容位置アド
レスを記憶した領域ｋを検索し、前記フラグエリアによ
り工具の収容されてい々い大ロ径工具空収容位置アドレ
スを得、これを領域Ｃに記憶する（主１１ｔ＋工具収容
位ＩＷ検索ステップ）。

次に、ケース■と同様、選択ステップと工具交換ステッ
プとを実行し、主軸に取付けられた工具を工具貯蔵器６
に収容する。これとともに前述の領域１＋ｊ＋にの主軸
工具の収容位置アドレスの空フラグを解除する。

更に、第５図の処理に入り、ケース■かが領域ｇの内容
で判断される。この場合ケースＩでないので、次に主軸
４′に指令工具を取付けるステップに入る。即ち、領域
りの対照表を用いて、指令工具の収容位置アドレスを検
索し、その結果を領域すに記憶し、更に領域すの記憶ア
ドレスを領域Ｃに記憶する。そして第４図の選択ステッ
プ、交換ステップにより、指令工具を主軸４′に取付け
る。

前記領域１＋ｊｔｋの指令工具の収容位置アドレスを空
フラグを立て空アドレスとする。その稜、工具交換終了
と判断し、Ｆｉｎ信号をＮＣ３へ送出させる。

以上要約すると、主軸に工具が取付けられてい々い場合
、主軸工具と指令工具が同一口径である場合には、指令
工具の位置を検索しく割り出しステップ）、指令工具を
主軸に取付け、更に、主軸工具が有る場合には主軸工具
を工具貯蔵器に収容しく選択、工具交換ステップ）終了
する。

一方、主軸工具と指令工具との口径が異なる場合には、
主軸工具の収容位置を検索しく主軸工具検索ステップ）
、主軸工具を工具貯蔵器に収容しく選択、工具交換ステ
ップ）、次に指令工具の位置を検索しく割り出しステッ
プ）、指令工具を主軸に取付け（選択、工具交換ステッ
プ）、終了する。

以上の様に、本発明によれば、工具貯蔵器に収容される
工具が少々くとも小口径、普通口径、大口径の３種類と
なり、工具貯蔵器の無駄がなくカリ、しかも通常利用さ
れる口径の神類に好都合である利点の他に、係る３ｆｌ
！１１類の口径の工具に対し、各々メモリの空収容位置
情報を利用して、各口径の工具が価突することなく収容
されるという利点も得られる。このため、３種類の口径
の工具が空間的に無駄なく配置され、工具貯蔵器の大型
化を避けることが出来るという第１１点も生じ、本発明
は笑用±極めて有用である。

尚、本発明を一実施例によって説明したが、例えば、各
口径の収容位置アドレスを記憶する領域ｉ、ｊ、ｋには
空か否かをフラグエリアによらず、現に空いている収容
位置アドレスを記憶してもよく、又指令工具の口径判別
に別途用量される口径毎の工具コードを収容する領域を
設けて口径判別を行ってもよい。更に上記の各領域はメ
モリの一部を用いて説明Ｌ７たが、各々異なるメモリに
領域を設けてもよく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
、種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から
排除するものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例プロツク図、第２図は本発明
の一実施例に用いられる工具貯蔵器の工具収容位置関係
図、第６図、笛４図及び第５図は本発明の一実施例処理
フロー図を示す。 図中、１・・・制御部　　　　　２・・・メモリ３・・
・ＮＣ４・・・スピンドルヘッド５・・・工具交換位置
　　　　４′・・・主軸５′・・・アーム　　　　　６
・・・工具貯蔵器７・・・工具収容位置　　　８・・・
コード板７′・・・工具交換位置　　　８′・・・検出
器９・・・駆動装ｆｆ　　　　　１０・・・スイッチ特
許出願人　富士通ファナック株式会社代理人　弁理士　
辻　　　實　外２名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 工具を収容しつる工具収容位置を複数重する工具貯蔵器
   と、前記工具貯蔵器の所望の工具収容位置を工具交換位
   置に駆動する駆動装置と、前記工具交換位置の工具と主
   軸の工具とを交換する工具交換機構とを有する自動工具
   交換装置において、指令工具とその工具収容位置との対
   応関係及び小口径、普通口径、大口径工具の空収容位置
   を記憶するメモリと、前記駆動装置及び前記工具交換機
   構を前記メモリの記憶内容に基いて制御する制御る工具
   と指令された工具とが同一口径であることに応じ、前記
   指令工具の収容位置を前記メモリにより検索し、検索さ
   れた収容位置に前記駆動装置を駆動して前記工具交換機
   構に工具交換を行なわしめ、前記主軸に取付けられた工
   具と前記指令工具とが異口径であることに応じ、前記メ
   モリを用いて前記主軸に取付けられた工具ロ仔の空収容
   位置を検索し、検索された収容位置に前記駆動装置を駆
   動して前記工具交換機構に前記主軸に取付けられた工具
   の前記空収容位置への収容を行寿わしめ、更に前記指令
   工具の収容位置を前記メモリにより検索し、検索された
   収容位置に前記駆動装置を駆動して前記工具交換機構に
   指令工具の前記主軸への取付けを行なわしめることを特
   徴とする自動工具交換装置。