JPS6044241A - 工作機械の工具交換方法 - 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】 本発明はマシニングセンタ等のような複数種の工具を多
数本使用して工作物を加工する工作機械の工具交換方法
に関する。

マシニングセンタあるいはターニングセンタ等の工作機
械のように、複数種の工具を多数本使用して加工する装
置においては、工具の使用時間が異なることや各工具ご
とに使用可能時間が異なるととなどから、摩耗が進行し
た工具は、その時々に交換する必要が生じる。しかし、
工作機械の運転中に交換することは危険であり、小男上
不可能である。そζで、従来は変換のため運転を一時停
止させていたが、機械の稼動率が低下するばかりでなく
、無人で運転されている場合には交換されず、寿命にな
った工具で切削することが生じ加工精度が著しく低下す
る不具合があった。

上記不具合を解消する方法として、予備工具を工具マガ
ジン内に設置しておき、その交換時期を知るための工具
寿命管理装置を用いて使用工具の工具寿命（使用時間の
県債が一定時間を越える等）を管理し１、寿命になった
工具はその予備工具に自動的に交換して加工Ｍ度の維持
及び工具管理をはかる方法がある。（特公昭５１−４８
８２５号参照）。

しかしながら、このよｉ）な工具交換方法には次のよう
な欠点がある。

（ａ）　使用工具の寿命を使用時間から決定することは
多数のデータ蓄積がないと現実には難しく、設定された
寿命時間そのものが不適当な場合が多い。そのため、シ
ステムの使用初めの時点では適正な寿命時間を設定する
ことは難しく、その結果、加工精度が低下してから予備
工具へ切換えられるなどの不都合が生じる。

（ｂ）　加工する工作物が変更になった時には、工具マ
ガジン中の工具はすべて取換えられ、再研摩されるのが
一般的であるが、その際に、木工具のみが摩耗して予備
工具はほとんど摩耗しない場合が多く、しＵえはドリル
のような場合、摩耗していない予備工具の長さを本工具
に一致でせる必要がある等工具管理上不都合なことが多
い。

（ｃ）　寿命に達した本工具から摩耗していない予備工
具に切換えられたときに加工精度が大きく変わシ製品の
安定性が損なわれる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、工作機械の稼動率の低下を招くことなく
各々の工具の摩耗を平均化し同一グループ内の工具の形
状変化を同期化させることができ再研摩を簡垣にするこ
とができる工作機械の工具交換方法を提供することにあ
る。

以下図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図ないし第３図は本発明を実施する装置の一例を示
すもので、図中符号１はマシニングセンタであり、この
マシニングセンタ１はベッド２上にサドル３が２方向に
移動自在に設けられ、このサドル３上にテーブル４がＸ
方向に移動自在に設けられている。そして、ベッド２の
一端にはコラム５が固定されておシ、その摺動面上を主
軸頭６がＹ方向に移動自在に設けられている。また、コ
ラム５の上部には工具マガジン７が改り付けられておシ
、この工具マガジン７が前後に移動し主軸頭６との間で
工具交換が行なわれるように構成されている。そして、
工具マガジン７内には工具Ｔが収納されており、使用頻
度が多く摩耗の激しい工具Ｔは同一のものが復数本用意
されると共に、それらの工具Ｔは同一グループとして設
定されている。

次に、本発明を実施する装置の制御部分は第２図に示す
ように、使用する工具Ｔの番号を指令するＮＣ装置ｎ８
が制御装置９の第１のインターフェイス１０に接続され
ておシ、この制御装置９が指令された工具番号から必要
な工具Ｔを選択して・上記第１のインターフェイス１０
を介して、工具マガジン７から工具Ｔを割シ出す工具割
出し制御回路１１に対して出力するように構成され七い
る。

そして、制御装置９はマイクロコンピュータで構成され
ており、この制御装置９は命令を解読し災行するＣＰＵ
　（中央処理装置）１２と、バスＢＵＳを介してＣＰＵ
１２に接続されている第１、第２、第３、第４メモリ１
３，１４，１５．１６と、バスＢＵＳ　を介してＣＰＵ
１２に接続されている第１、第２インターフェイス１０
．１７と、第２インターフエイス１７に接続されている
操作盤１８と、バスＢＵＳ　に接続されているタイマー
・１９とから構成されている。このタイマー１９は工具
Ｔの使用時間を計数するために設置されている。また、
操作盤１８は工具番号のグループ分けや、寿命時間の設
定等を行なうように構成されており、工具番号を表示す
る工具番号表示部２０と、グループ名を表示するグルー
プ名表示部２１と、工具Ｔの寿命時間を表示する寿命時
間表示部２２と、工具Ｔの使用時間を表示する使用時間
表示部２３と、工具番号を選択する工具番号選択スイッ
チ２４と、グループ名を選択するグループ名選択スイッ
チ２５と、工具Ｔの寿命時間を選択する寿命時間選択ス
イッチ２６と、工具番号をグループに設定するグループ
セット押釦スイッチ２７と、第１メモリ１３のグループ
名をクリアするグループリセット押釦スイッチｚ８と、
工具Ｔの刃台時間を設定する寿命時間セット押釦スイッ
チ２９と。

工Ａ−Ｔの使用時間をクリアする使用時間リセット押釦
スイッチ３０とから構成されている。また、第３図に示
すように、第１メモリ１３のグループテーブル３１には
工具番号Ａに対応してグループ名Ｂが割付けられており
、第２メモリ１４の使用時間テーブル（積算カウンタテ
ーブル）３２には工具Ｔの使用時間Ｃが割付けられてい
る。さらに、第３メモリ１５の寿命時間テーブル３３に
は工具Ｔの寿命時間りが割付けられておシ、第４メモリ
１６の使用不可テーブル３４には使用不可Ｅフラグが割
付けられている。

上記のように構成された装置を用いて、本発明に係る工
作機械の工具交換方法を説明する。

まずマシニグセンタ１の工具マガジン７に収納される工
ＡＴの工具番号に対応したグループ名の設定、変更ある
いは寿命時間の設定、変更等を行なうには、操作諾１８
の工具番号選択スイッチ２４によシ設定あるいは変更が
必要な工具番号を選択する。すると、それと同じ番号が
工具番号表示部２０に表示され、当該工具番号に関し、
現在設定されているグループ名がグループ名表示部２１
に表示される。同時に、当該工具番号に対応する工具Ｔ
の寿命時間及び使用時間がそれぞれ寿命時間表示部２２
及び使用時間表示部２３に表示される。そこで、グルー
プ名を変更する場合には、グループ名選択スイッチ２５
を所定のグループ名に設定し、グループセット押釦スイ
ッチ２７を押すと、とのグループ名は第１メモリ１３の
グループテーブル３１に記憶される。また、寿命時間を
設定する場合には、工具の寿命時間をヅ３命時間選択ス
イッチ２６にセットし、寿命時間七ント押釦スイッチ２
９を押すと、設定された時間が寿命時間表示部２２に表
示され、第２メモリ１５の寿命時間テーブル３３に記憶
される。さらに、新しい工具に変換したシ得研摩した場
合には該新しい工具に関する使用時間をクリアする必要
があシ、この時には使用時間リセット押釦スイッチ３０
を押す。すると、使用時間表示部２３が０００にクリア
され、第２メモリ１４の使用時間テーブル３２の該当エ
リアの記憶がクリア（消去）はれる。ざらにまた、マシ
ニングセンタ１において加工する工作物が変わって工具
マガジン７に収納されている工具Ｔを覗換える場合には
、新だに工具マガジン７にセットされた工具Ｔについて
、グループ名を再セットする必要がある。この時にはグ
ループリセット押釦スイッチ２８を押して、第１メモリ
１３のグループテーブル３１の該当エリアの記憶をクリ
アする。

このようにして、使用する工具Ｔすべてについて、グル
ープ名、寿命時間を設定し運転にはいる。

そして、マシニングセンタ１による所定のワークの加工
に際し、ＮＣ装置８から工具番号が指令されて来ると、
第４図に示すように、グループテーブル３１を参照して
工具番号Ａからそれに対応するグループ名Ｂを読み出す
（ステップＳ１参照）。

次いで、そのグループ名Ｂが０かどうかをチェックする
（ステップＳ２参照）。もし、グループ名ＢがＯのとき
には使用不可テーブル３４を参照して使用不可Ｅフラグ
を調べる（ステップＳ３参照）。

その結果、使用不可Ｅフラグが１であれば使用不可能で
あるので、機械を停止させるなどの警報を出力する（ス
テップＳ４参照）。使用不可Ｅフラグが０であれば、使
用可能であシ、また工具マガジン７内に指令された工具
Ｔ以外に同一グループの工具Ｔが存在しないため、ＮＣ
装置８によシ指令された工具番号をそのまま工具割出し
制御回路１１に対して出力する（ステップＳ５参照）。

次いで、ステップＳ２においてグループ名ＢがＯでない
場合には、指令された工具番号以外にも同一の工具が工
具マガジン７内に存在するので、同一グループ名Ｂの工
ＪＬＴをグループテーブル３１を参照して選び出すと共
に、使用不可テーブル３４を参照して上記同一グループ
名Ｂの工Ｊ％Ｔのうち使用可能工具Ｔすなわち、使用不
可Ｅフラグが０の工具Ｔｆを選び出す（ステップＳ６参
照鬼そして、使用可能工具が有るかどうかを判別して（
ステップＳ７参照）。使用可能工具がなければステラ７
’Ｓ４に従って警報を出力する。また、使用可能工具が
あれば、そのうちで使用時間Ｃが星も短い工具の番号を
工具割出し制御回路１１に対して出力する（ステップＳ
８参照）。

同一グループ内の使用時間が最も短い工具は第５図の流
れ図に示すようにして出力される。すなわち、初めにグ
ループテーブル３１の先頭にチェックのだめのインデッ
クスを設定する。（Ｓ８１参照）。出カニ具エリア５２
をクリアし、使用時間エリア５１に最大値を入れる。（
Ｓ８２参照）。

次に、インデックスが示すグループテーブル３１の内容
とＮＣ装置からの指令工具番号のグループ番号が一致し
ているか調べる。（８８３参照尤一致していない場合は
グループテーブル３１の次の内容を示すようにアップし
、Ｓ８３の処理に戻る。一致した場合には、その工具の
使用時間テーブル３２の値と使用時間エリア５１の値を
比較し、リア５２へ格納する。（８８４，８８５，Ｓ８
６の処理に戻る。このような処理を繰返し、全部の工具
についてテーブルを調べ終ると、（８８７参照）、その
ときに出カニ具エリア５２に入っていた工具番号を出力
する。すなわち、ＮＣ装置からの指令工具と同一のグル
ープにおける工具のうち、使用時間の最も短い工具が出
力される。

さらに、第４図のステップＳ５及びステップＳ８におい
て出力された番号の工具Ｔが工具割出し制御回路１１に
より工具マガジン７から選択され、マシニングセンタ■
の主軸頭６に挿入されて該マシニングセンタ１のテーブ
ル上に搭載しである所定のワークの所定個所の加工が開
始される。、（ステップＳ９参照）。ワークの加工作条
中は、タイマー１９によシ使用されている工具Ｔの使用
時間を知シ、使用時間テーブル３２の使用されている工
具Ｔの番号に対応したエリアの内容をカウントアンプす
る（ステップ８１０参照）。次いで、カウントアンプさ
れた使用時間とあらかじめ設定された寿命時間を比較し
くステップＳｌｌ参照）、その結果使用時間が寿命時間
を越えなければ上記ワークの加工に使用された工具は次
回の使用に供されるべく使用不可テーブル３４の該当エ
リアはＯを維持し、使用時間が寿命時間以上であれば、
使用不可テーブル３４の該当エリアを１にする（ステッ
プＳ１２参照）。すなわち使用不可Ｅフラグ、を立てる
。゛そして、当該工具は次回から使用の対象から外てれ
ることになる。

このようにして、１つのワークの加工が終了した後、マ
シニングセンタ１のテーブル４に新たなワークが搬入さ
れて、その加工が行われる場合、あるいは前記１つのワ
ークの他の加工面の加工が継続して行われる場合、それ
が上記と同一のグループ内の工具Ｔを使用する加工であ
って、先に使用した工具が摩耗等による寿命時間に達し
ていなくても、直前に使用した工具は選択されずに、別
の使用時間の最も短い工具が指令選択される。したがっ
て、同一グループ内の工具Ｔについて１つの工具が摩耗
等による寿命時間に達すまで継続して使用された後、新
たな工具に交換されるのではなく、同一グループ内工具
全体が適当な使用時間ないしは寿命時間に達するまでは
、各工具Ｔが平均して使用され、特定の工具Ｔのみが摩
耗することが避けられ摩耗度が各工具ともほぼ同一であ
る。

したがって、従来のごとく摩耗した工具をその摩耗の都
度個別に再研摩するようなことはせずに、同一グループ
内の工具の全てが適当な使用時間ないしは寿命時間に達
したときに、あるいは、工具マガジンに余裕がある場合
は各グループごとの本の処理を含めて工具管理が容易に
できる。また、同一形状を有し、かつ摩耗の激しい工具
Ｔについては複数本使用できるので長時間無人運転が可
能となる。

なお、工具折損検出装置等を用いて工具Ｔの折損等の異
常状態を検出した時には、その信号を制御装置９に入力
して使用不可テーブル３４の該当エリアの使用不可Ｅフ
ラグを立てて、以後その工具Ｔを使用しないようにする
。

以上説明したように、本発明は、工具マガジン中の工具
を同種類の工具ごとにグループに分けて記憶しておくグ
ループテーブルと、上記工具マガジン中の工具の使用時
間を個別に積算して記憶しておく積算カウンタテーブル
とを制御装置に設け、ＮＣ装置から使用工具が指定され
ると、上記グループテーブルにより使用工具の属するグ
ループを特定し、この使用工具の属するグループの工具
の使用時間を個別に積算カウンタテーブルによシ調べて
、最も使用時間°の短い工具を使用すると共に、この工
具について使用時間を積算するものであるから、各々の
工具の摩耗度を平均比できる。従って、無人運転中に寿
命が来るような工具については、複数本同一形状の工具
を工具マガジンに設置し、同一グループであると設定し
ておけば、各工具が順次使用されるので、あたかも１本
の工具のノ矛命が、その本数倍されたようになシ無人運
転中に寿命になってしまい、運転が停止してしまうこと
がなくせることや、再研摩のための工具交換の間隔を延
ばせることあるいは、工具マガジンに余裕がある場合は
各グループの本数を調整して、各グループの認工具寿命
を同じ時間になるようにすれげ、一度にそのマガジンに
入っている工具すべてが同時に寿命に達するようにでき
、再研摩をまとめてできるので、工作機械の稼動率の低
下を招くことなく、長ＩＩ　ｐｆｌ無人運転が可能であ
り、また同一グループ内の工具の形状変ｒヒを同期化で
きるので、適宜時期に工具を一括して集中的に再研摩で
き−、しかも、再研摩時に各工具の長さの調整を行なう
等の手間がほとんど必要なく研摩が簡単にできるなど工
具管理が極めて容易にできる効果がある。さらに、従来
のように、木工几から予備工具に切換わっだ時に加工精
度が大幅に変わるととはなくｉ　、ｙの１吊をｉ用Ｊて
も良好な加工精度を維持でき、製品６安定性を保つこと
ができる。さらにまた、同一グループの工具については
均等に使用されるので、寿命時間を設定するだめのデー
タ蓄積が容易にできる。従って、早い時期に適正な寿命
時間を設定できる等値れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明に係る工作機械の工具交換
方法を実施する装置の一例を示すもので、第１図は斜視
図、第２図は制御部分の構成図、第３図はメモリ内部の
説明１、第４図と第５図は制御装置の動作を示す流れ図
、第６図はメモリの説明図である。 ７・・・・・・工具マガジン、８・・・・・・ＮＣ装置
、９・・団・制御装置、１１・・・・・・工具割出し制
御回路、３１・・・・・・グループテーブル、３２・・
・田使用時間テーブル（積算カウンタテーブル）、Ｔ・
・・・・・工Ａ、Ａ・・・・・・工Ａ＠号、Ｂ・・・・
・・グループ名、Ｃ・・・・・・使用時間、Ｄ・・・・
・・寿命時間、Ｅ・・・・・・使用不可。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＮＣ装置の指令により指定された工具を選び出すｆｔｒ
   ｌ、制御装置と、この制御装置の出力により選び出され
   た指定工具を種々の工具を収納した工具グガジンから割
   シ出す工具割出し制御回路とを備えた工作機械の工具交
   換方法において、上記工具タガジン中の工具を同種類の
   工具ごとにグループに分けて記憶しておくグループテー
   ブルと、上記工具マガジン中の工具の使用時間を個別に
   積算して記憶しておく積算カウンタテーブルとを上記制
   御装置に設け、上記ＮＣ装置から使用工具が指定される
   と、上記グループテーブルにより使用工具の属するグル
   ープを特定し、この使用工具の属するグループの工具の
   使用時間を個別に積算カクンタテープルにより調べて、
   最も使用時間の短い工具を使用すると共に、この工具に
   ついて使用時間を積算することを特徴とする工作機械の
   工具交換方法。