JPS6044242A - 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ことなどから、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ととは危険であり、事実上
不可能である。そこで、従来は交換のため運転を一時１
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ととが生じ加工精度が著しく低下
する不昂合があった。

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身命（使用時間の
累積が一定時間を越える等）を管理し、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精度の誰持及
び工具管理をはかる方法がある。（特公昭５１−４８８
２５号参照〕。

しかしながら、このような工具交換方法には次のような
欠点がある。

（ａ）使用工具の寿命時間を正確に子側することは難し
く、設定された寿命時間は単なる目安にすぎない上に、
多数の工具について各工具ごとに寿命時間を記憶し、使
用時間を管理するための装置が必要となりシステム全体
が高価になる。

（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、柾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、例えばドリルのよ
うな場合、摩耗していない予−備工具の長さを本工具に
一致させる必要がある等工具管理上不都合なことが多い
。

（Ｑ）　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り製品の
安定性が損なわれる。

本発明は上記小情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、工具使用時間の積算機能寿命時間の設定
等の必要がなく、システム全体を安価にできる上に、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
を平均化し再研摩を簡単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ととにある。

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Ｚ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）、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が取り付けられておシ
、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が収納されておシ、使用頻
度が多く摩耗の激しい工具Ｔは同一のものが複数本用意
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、使用する工具の番号を指令するＮＣｔ［８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
り、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１工に出力するように構成されている。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シ
、この制御装置９は命令を解読し実行するＣＰＵ（中央
処理装置）１２と、バスＢＵＳを介してＣＰＵ１２に接
続されている第１、第２メモ続されている＠１、第２イ
ンターフエイス１０．１５と、第２インターフエイス１
５に接続されている操作盤１６とから構成されている。

この操作盤１６は工具番号をグループに割付けるように
構成されておシ、工具番号を表示する工具番号表示部１
７と、グループ名を表示するグループ名表示部１８と、
工具番号を選択する工具番号選択スイッチ１９と、グル
ープ名を選択するグループ名選択スイッチ２０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
２１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２２とから構成されている。

まだ、第１メモリエ３のグループテーブル２３　Ｄ？ｌ
−は第３図（イ）に示すように、工具番号Ａに対応して
グループ名Ｂが割付けられておシ、グループテーブル２
３の内容は上記操作盤１６によシ入力されるように構成
されている。さらに、第２メモリ１４の使用工具マーク
テーブル２４には第３図←）に示すように、グループ名
Ｃに対応して直前に使用されていた使用１抹りが割付け
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、工具マガジン７内の工具Ｔの工具番号をグループ
に割付ける場合には、操作盤１６の工具番号選択スイッ
チ１９によシ工具番号を設定する。

すると、それと同じ工具番号が工具番号表示部１７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
プ名がグループ名衰示部１８に表示される。そこで、こ
れを変更する場合には、グループ名選択スイッチ２０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２１を押すと、このグループ名は第１メモリ１３のグ
ループテーブル２３のグループ名Ｂエリアに記憶される
。

このようにして、グループテーブル２３に使用する工具
Ｔすべてについての工具番号に対応するグループ名を割
付けた後、マシニングセンタ　１において、所定のワー
クの加工が開始されるに際してＮＣ装置８から忙具番号
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２３を参照して工具番号からそれに対応するグル
ープ名を読み出す（ステップＳ１参照）。次に、そのグ
ループ名が０かどうかをチェックする（ステップＳ２参
照〕０もしグループ名Ｂエリアの値がＯのときは指令さ
れた工具Ｔ以外に同一グループの工具Ｔは工具マガジン
７内に存在しないため、指令された工具番号をその！、
ま工具割出し制御回路１１に対して出力する（ステップ
Ｓ３参照）。例えば、ＮＣ装置８が工具番号ＴＯＩを指
令すると、グループテーブル２３の工具番号人工リアの
ＴＯＩに対応するグループ名Ｂエリアの値０を読み出す
ので、制御装置９け工具番号ＴＯＩをそのまま出力する
。

次いで、ステップＳ２においてグループ名Ｂエリアの値
が０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、実際に使用
する工具を捜すために、使用工具マークテーブル２４を
参照して、グループ名からそれに対応する使用工具Ｄエ
リアの値を読み出ず（ステップＳ４参照〕。この使用工
具マークテーブル２４に設定されている使用工具Ｄエリ
　、アの値は同一グループ内で直前に使用された工具番
号である。そして、使用工具マークテーブル２４で読み
出された工具番号の欄から順次グループテーブル２３を
検索し、同一グループに属する工具番号を捜す（ステッ
プＳ５参照）。グループテーブル２３を参照して上記使
用工具マークテーブル２４で読み出された工具番号の次
順位において最ａｔ読み出された同一グループ名に対応
する工具番号を工具割出し制御回路１１に対して出方す
ると同時に、その工具番号を使用工具マークテーブル２
４の同一グループ名Ｃエリアに対応する使用工具Ｄエリ
アに記憶する（ステップＳ６参照）。

例えば、ＮＣ装置８が工具番号ＴＯ２を指令すると、グ
ループテーブル２３の工具番号ＡエリアのＴＯ２に対応
するグループ名Ｂエリアの値２を読み出す。次いで、使
用工具マークテーブル２４を参照して、グループ名Ｃエ
リアの値２に対応する使用工具Ｄエリアの値ＴＯ４を読
み出す。従って、グループ２において直前に使用された
工具の番号はＴＯ４であるので、使用工具番号ＴＯ４か
らグループテーブル２３を順次下に検索し、同一グルー
プ名２の工具番号のうち工具番号ＴＯ４の次にあたる工
具番号ＴＯ６を読み出す。そして、この工具番号ＴＯ６
を工具割出し制御回路１１に対して出力すると同時に、
使用工具マークテーブル２４のグループ名２に対応する
使用工具ＤエリアにＴＯ４のかわシにＴＯ６を登録する
。

工具割出し制御回路１１に工具番号が入力されると、工
具割出し制御回路１１は指令を出力して、工具マガジン
７を回転させ、対応する工具Ｔを主軸頭６と一直線上に
位置する最下部に移動させる。

そして、主軸頭６を上昇させ、工具マガジン７を前後に
移動させて、主軸頭６に制御装置９から出力された番号
の工具Ｔを挿着する。そして、当該工具Ｔによ勺上記マ
シニングセンタ１のテーブル４に搭載しである所定のワ
ークの所定の加工個所の加工が行なわれる。

このようにして、一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、その加工が行なわれる場合、あるいは上記１つの
ワークの他の加工面の加工が、継続して行なわれる場合
、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Ｔ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は１つの工具Ｔが継続して使用されて
摩耗等による寿命時間に達した後、新たな工具Ｔに交換
されるのでなく、工具全体の適当な使用時間に達するま
では交互に使用される。このようにすることにより工具
Ｔの摩耗が平均化されるので、同一形状を有し、しかも
摩耗の；激しい工具Ｔについて、特定の工具Ｔのみが摩
耗するといったことはない。従って、従来のごとく、摩
耗した工具Ｔ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Ｔが適当な使用時
間に達した時は、当該工具の全部をまとめて一緒に再研
摩等を行なえばよく、これらの処置を含めて、工具管理
が簡単にできる。また従来のように寿命になった工具Ｔ
を予備工具Ｔに切換えたときに生じる精度ギャップが避
けられ、安定した加工精度が維持できる。

なお、本実施例では、第４図のステップＳ５において、
直前に使用された使用工具の番号からグループテーブル
２３を参照して次Ｃ（使用する工具番号を捜し出す際、
直前に使用された使用工具の番号から順次工具番号Ａエ
リアを上から下に検索するように説明したが、下から上
に検索してもよく、順次検索できれば他の方法によって
もよいことは言うまでもない。また、本装置を最初に使
用する際には、使用工具マークテーブル２４の使用工具
Ｄエリアには０を入力しておき、制御装置９が使用工具
Ｄエリアの値Ｏを読んだ時には、そのまま、ＮＣ装置８
が指令した工具番号を工具割出し制御回路１１に対して
出力するよってしておけばよい。さらに、本実施例では
第４図のステップＳ６において、使用工具マークテーブ
ル２４に直前に使用した工具番号を登録しているが、使
用工具Ｄエリアには次に使用する工具番号をグループテ
ーブル２３を参照して調べて登録しておいても　。

よい。この場合、第４図のステップＳ５は不要となシ、
ステップＳ４で読みだされた使用工具マークテーブル２
４の使用工具Ｄエリアの値をそのまま使用する工具番号
として工具割出し制御回路１１に出力すればよい。

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、グループごとに直前に使用した工具
の番号を記憶しておく使用工具マークテーブルとを制御
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、上記使用工具マークテーブルのうち上記使用工
具の属するグループをチェックして、直前に使用した工
具番号を見つけ出し、この使用した工具番号から上記グ
ループテーブルの上記使用工具の属するグループを順次
検索して次に使用する工具を捜し出すものであるから、
同一グループ内の工具が交互に選択使用され、各工具の
寿命を個別に管理する必要がなく、個々の工具の使用時
間の積算あるいは寿命時間の設定等を行なう工具寿命管
理装置といった特別の装置が不要であり、工具交換制御
システムが簡単で安価にできる上に、また、１グループ
内に蝮数本の工具を設定可能であるため、あたかも、使
用工具の寿命が延びたようになり、再研摩のための工具
交換間隔を長くでき、さらに、同一形状の工具は交互に
使用されるので、各々の工具の摩耗を平均化できる。今
、同一形状の工具が工具マガジンの中に各々２本づつ設
置可能であるとする。そこで、従来の本工具１本とその
予備工具を１本という工具管理方式と本方式を比較をす
る。従来方式は本工具が寿命になると、無人運転に入る
前にその寿命工具を新しい工具と交換しておかなければ
いけない。工作機械の無人運転システムでは安全な運転
をするために工具の破損を検出する装置が付属している
のが普通である。そのため寿命になった工具をそのまま
にして加工を続行すると、予備工具１本で無人運転がさ
れることになシ、予備工具が破損すると、その時点て加
工続行が不可能になる。ところが本方式は１本が寿命に
なった場合は他方も寿命に近いことが想定され、２本と
も交換されるのが普通であ９２本とも寿命になることを
知っていて無人運転を続行するか、無人運転中に２本と
も破損しないかぎり、そのような不具合はなく、加工続
行ができる。すなわち、従来の方法では、例え同一形状
の工具が２本あったとしても、その工具の取換え間隔は
１本の工具寿命、時間でなければならないが、本方式で
は２本の場合は１本の工具寿命時間の２倍の間隔で取換
えれば良く、工具取替えによる機械の停止時間を短かく
できる。まだ、工具マガジンに余裕がある場合は、各グ
ループの本数をＪ７整して各グループの総工具寿命を同
じ時間になるようにすれば、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でき、再研
摩をまとめてできる。従って、工作機械の稼動率の乱丁
を招くことはなく、長時間の無人Ｎ転が可能であシ、マ
た同一グループ内の工具の形状変化を同期化できるので
、１宜時期に工具を一括して集中的に再研摩でき、しか
も再研摩時に同一グループの工具は同様な摩耗をしてお
り、その形状を同一にするための手間がほとんど必要な
く研摩がｆ１１１単にできるなど工具管理がきわめて容
易にできる効果がある。さらに１従来のように木工具か
ら予備工具に切シ換わった時に加工精度が大幅に変わる
ことがなく、どの工具を使用しても良好な加工精度を維
持でき、製品の安定性を保つことが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ｎｔＵ御部分のＨ７成図、第６図はメモリ
内部のグループテーブル及び使用工具マークテーブルの
説明回置４第４図は制御装置の動作を示す流れ図である
。 ７・・・・・工具マガジン、８・・・・・ＮＣ装置、９
・・可制御装置、１１・・・・・工具割出し制御回路、
２３・・・・・グループテーブル、２４・・・・・使用
工具マークテーブル、Ｔ・・・・・工具、Ａ・・・・・
工具番号、Ｂ、Ｃ・・・・・グループ名、Ｄ・・・・・
使用工具。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＮＣ装置の指令によシ指定された工具を選び出す制御装
   置と、この制御装置の出力によシ選び出された指定工具
   を種々の工具を収納した工具マ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、グ
   ループごとに直前に使用した工具の番号を記憶しておく
   使用工具マーク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
   ーブルによシ使用工具の属するグループを特定し、上記
   使用工具マークテーブルのうち上記使用工具の属するグ
   ループをチェックして、直前に使用した工具番号を見つ
   け出し、この使用した工具番号から上記グループテーブ
   ルの上記使用工具の属するグループを順次検索して次に
   使用する工具を捜し出すことを特徴とする工作機械の工
   具交換方法。