JPS61209845A - 工具交換制御方法 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、主軸と工具マガジンとの間で工具を交換する
工具交換制御方法に関するものである。

〈従来の技術〉 コラムの側方に別置形の工具マガジンを配設したマシニ
ングセンタにおいては、工具交換アームが工具マガジン
側と主軸頭側との間で旋回可能に支持され、工具マガジ
ン側において次に使用すべき工具を工具マガジンの工具
ポットより取出すとともに、工具交換アームを工具マガ
ジン側から主軸頭側に旋回して主軸との間で工具を交換
するようになっている。

この種のマシニングセンタにおいては、交換アームに把
持された次に使用する工具とワークとの干渉を避けるた
めに、一般に交換アームは次に使用する工具を工具マガ
ジンの工具ポットより取出して工具マガジン側で待機し
ており、主軸内の工具による加工が終了して工具交換指
令が発せられると、交換アームが工具マガジン側から主
軸頭側に旋回され、主軸の工具と交換するようになって
いる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 従って交換アームの待機状態においては、交換アームに
て取出された工具のテーパシャンクはむき出しの状態に
なっており、テーパシャンクにごみ等が付着して主軸嵌
合精度が悪くなる問題がある。

このようなテーパシャンクをごみ等から保護するために
は、カバーを設置することによって一応解決できるが、
このカバーは交換アームの旋回時に開放してやる必要が
あるため、構造が複雑となってコスト高となる問題があ
る。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は上述した、従来の問題点を解決するために、特
別な構造物を一切設けることなく、しかも工具交換時間
に悪影響を与えることなく、工具のテーパシャンクをご
み等より保護できる工具交換制御方法を提供せんとする
もので、主軸に装着された工具による加工時間より、交
換アームによって工具マガジンから次に使用する工具を
取出すに要する時間を減算して時間Ｔ１を演算し、主軸
に装着された工具による加工が開始されてから前記時間
ＴＩの経過後に工具取出動作を開始させるようにしたも
のである。

〈作用〉 従って本発明によれば、主軸に装着された工具による加
工が完了する直前に、次に使用する工具が交換アームに
よって工具マガジンの工具ポットより取出され、加工完
了に伴う工具交換指令によって交換アームは直ちに工具
マガジン側から主軸頭側に移動され、主軸との間で工具
が交換されるようになる。

〈実施例〉 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図および第２図は本発明方法の実施に好適なマシニ
ングセンタを示し、ベッド１０上にコラム１１が前後（
Ｚ軸）移動可能に装架されている。

コラム１１には主軸頭１２が上下（Ｙ軸）移動可能に装
架され、この主軸９１２に工具１７を着脱可能に挿着す
る主軸１３が水平軸線のまわりに回転可能に軸承されて
いる。コラム１１の前方にはテーブル１４がベッド１０
上に左右（Ｘ軸）移動可能に装架され、このテーブル１
４上に割出しテーブル１５が回転割出し可能に装架され
ている。

割出しテーブル１５上にはワークＷを載置したバレッ）
１６が搬入され、所定位置に位置決めクランプされるよ
うになっている。

前記コラム１１の側方には別置形の工具マガジン２０が
設置されている。工具マガジン２０には多数の工具１７
を前記主軸１６の軸線と交差する角度状態で保管する工
具ポット（図示せず）が無端チェーン２２によって割出
し可能に設けられ、所要の工具１７を取出位置Ｐに割出
しできるようになっている。工具マガジン２０のマガジ
ンブラケットには旋回体２４が主軸頭１２側と工具マガ
ジン２０側との間で旋回可能に枢支されている。

旋回体２４には主軸頭１２側に旋回位置したときには主
軸１６の軸線に平行となり、工具マガジン２０側に旋回
位置したときには工具マガジン２０に保管された工具ポ
ットの軸線に平行となる支持軸２５が回転かつ軸方向進
退移動可能に支持され、この支持軸２５の先端に交換ア
ーム２６が取付けられている。

次に上記した構成のマシニングセンタを制御する数値制
御装置の構成を第３図に基づいて説明する。３０はマイ
クロコンピュータのＣＰＵ、３１はメモリ、３３はデー
タ入力装置、３４はインタフェース回路、３５〜３７は
マシニングセンタのｘ、ｙ、ｚ軸モータ３８〜４０を制
御するＸ、Ｙ。

Ｚ軸駆動回路を示す。

前記マイクロコンピュータ３０のメモリ３１にはワーク
を加工するに必要なＮＣプログラムが記憶されており、
マイクロコンピュータ３０はそのＮＣプログラムを１ブ
ロツクづつ読取ってその内容を解読し、ｘ、　ｙ、　　
ｚ軸駆動回路３５〜３７に指令を与えて各軸モータ３８
〜４０を制御する動作を実行するとともに、工具交換装
置に指令を与えて必要な工具交換動作を実行する。

ところで前記メモリ３１に記憶された加ニブログラムに
基づいて、各工具１７による加工時間を求めることがで
きる。すなわち加工時間Ｔは、送り速度■と送り量りと
の関数であり、Ｔ＝Ｌ／Ｖを演算することにより求めら
れる。しかして■は送り速度指令データとして、Ｌは送
り量指令データとして前記加ニブログラムより与えられ
る。このような各工具毎の加工時間の演算の結果、次期
工具交換指令時期を予測することが可能となる。

第４図は上記した各工具１７による加工時間Ｔを加工サ
イクルに先立って演算する処理を示すためのフローチャ
ートを示し、まずステップ５０において加ニブログラム
のＮＣデータが１ブロック分づつ読込まれ、このＮＣデ
ータがステップ５１において解読され、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸移
動指令および送り速度指令がそれぞれレジスタにセット
される。

次いでステップ５４において移動指令（送り量）と送り
速度指令とに基づいて加工時間Ｔｏが演算され、ステッ
プ５５において加工時間Ｔｏが累積加算される。次いで
加ニブログラムの次の１ブロック分のＮＣデータが読込
まれ、前述したと同様にしてそのブロックにおける加工
時間Ｔｏが演算されるとともに、累積加算される。

しかして読出された１ブロック分のＮＣデータの解読の
結果、次の工具情報が判別（ステップ５２）されると、
ステップ５６に移行し、それまでドレスに記憶される。

以下同様にして加ニブログラムに従って加工に順次使用
される各加工毎の加工時間が演算されるとともに、これ
ら加工時間が記憶される。

次に工具交換制御方法を第５図および第６図のフローチ
ャートに基づいて説明する。

所要の工具１７が主軸１６に挿着されると、ステップ６
０において当該工具１７による加工時間Ｔがメモリ３１
より読出され、次いてステップ６■においてこの加工時
間Ｔより、工具マガジン２０から次に使用すべき工具を
取出すに必要な準備時間に基づいて設定された設定時間
Ｔ２　（メモリ３１に予め登録）が減算されて時間Ｔ１
がセット（ステップ６２）される。　　　　　　　　　
　　　　　　　。

工具！７が主軸１６に挿着されると、加工プロダラムに
従って各軸モータ３８〜４０が駆動されてコラム１１、
主軸頭１２およびテーブル１４が３次元方向に相対移動
され、ワークＷの加工が開始される。この加工開始と同
時に計時（Ｎ）が開始され、前述したように演算された
時間ＴＩが経過したことがステップ７０で判別されると
、工具取出開始指令が出力（ステップ７１）される。

かかる工具１７による加工の間に次に使用すべき工具が
指令され、この工具を工具マガジン２０の取出位置Ｐに
割出すべく無端チェーン２２が駆動され、所要の工具が
取出位置Ｐに割出されると、その状態で待機する。

前述したように主軸１６に挿着された工具１７による加
工が開始されてから時間Ｔ１が経過し、工具取出開始指
令が出力されると、この指令に基づいて工具マガジン２
０側で待機している交換アーム２６の作動が開始され、
交換アーム２６はまず所定角度回転されて取出位置Ｐに
割出されている次に使用すべき工具を一方の把持部で把
持し、続いて軸方向に所定量前進されて当該工具を工具
ポットより取出し、しかる後交換アーム２６は所定角度
回転されるとともに、軸方向に所定量後退されて原位置
に復帰される。かかる交換アーム２′６の一連の動作に
要する時間が経過すると、はぼ時期を同じくして主軸１
６に挿着された工具１７によるワークＷの加工が完了す
るようになり、加工完了に基づいて工具交換指令が発せ
られる。

かかる工具交換指令に基づいて旋回体２４が主軸［１２
側に旋回され、その位置において交換アーム２６が所定
角度回転されてもう一方の把持部により主軸１６に挿着
されている工具１７を把持し、続いて交換アーム２６が
軸方向に所定量前進されて当該工具を主軸１６よ１ｊ離
税させ、しかる後交換アーム２６を１８０°半転させる
とともに、軸方向に所定量後退させ、次に使用すべき工
具を主軸１６に挿着する。その後交換アーム２６は所定
角度回転されて原位置に復帰されるとともに、旋回体２
４の旋回により主軸頭１２側から工具マガジン２０側に
旋回され、使用済の工具１７を工具マガジン２０の工具
ポットに返還する。

このように主軸１６に挿着された工具１７による加工時
間ＴをＮＣデータに基づいて算出し、この加工時間Ｔよ
り交換アーム２６が工具マガジン２０側位置において次
に使用する工具を取出すまでに要する一定時間を減算し
て時間７１を求め、前記工具１７による加工が開始され
てからその時間７１が経過した時点で上記した次に使用
する工具を工具マガジン２０から取出す動作を開始させ
ることにより、この工具取出動作が完了した直前に主軸
１６に挿着された工具による加工が完了して工具交換サ
イクルに移行できるようになるので、次に使用する工具
が工具マガジン２０の工具ポットより取出されてテーパ
シャンクがむき出しとなる時間は必要最少限度に短縮さ
れ、工具交換動作中を除けば実質的に皆無とすることが
できるようになる。

なお、工具マガジン２０の工具ポットより工具１７を取
出す動作が主軸１６に挿着された工具１７による加工が
完了するのとほぼ同時に終了することが理想であるが、
実加工時間のバラツキあるいは工具取出時間のバラツキ
等により、工具１７による加工が完了しても次の工具１
７の取出しが完了していない場合には、工具交換時間に
ロスタイムを生じるため、加工時間Ｔより減算される準
備時間Ｔ２は、実際の工具取出時間より僅かに多めに設
定しておき、常に工具による加工が完了する前に次期工
具の取出動作が完了するようにすることが得策である。

上記実施例においては、加工サイクルに先立って各工具
による加工時間を求めて記憶しておき、加工サイクルの
実行時に該当する加工時間を読出して時間Ｔ１を演算す
る例について説明したが、加工サイクルに先立って時間
Ｔｚを演算するまでの処理を行っておき、これら時間Ｔ
Ｉを記憶させておくようにしてもよい。

また各工具による加工時間は、加工サイクルの実行時に
ＮＣデータを先読みして各工具毎の加工時間をその都度
求めるようにすることもできる。

さらに上記実施例においては、交換アームを主軸頭と工
具マガジンとの間で旋回させる構成のマシニングセンタ
について説明したが、本発明は加工中交換アームが工具
マガジン側で待機する各種構成のマシニングセンタに適
用できるものであることは勿論である。

〈発明の効果〉 以上述べたように本発明は、工具マガジンから工具を取
出す動作を、主軸に挿着された工具による加工が開始さ
れてからその工具による加工時間より工具マガジンから
工具を取出すに必要な時間を減じた時間だけ経過した時
点で開始させるようにしたので、工具マガジンの工具ポ
ットから工具を取出す動作が終了するのと、工具による
加工が完了するのをほぼ一致させることができ、従って
工具マガジンの工具ポットから取出された工具がテーパ
シャンクをむき出しにした状態で待機する時間を実質的
になくすることができ、直ちに工具交換動作に移行でき
るようになるので、テーパシャンクにごみ等が付着する
危険性を極めて少くできる効果があり、しかもこれがカ
バー等を付設することなく、また工具交換時間を全く増
加させることなく行い得る特徴がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は本発明方
法の実施に好適なマシニングセンタを示す正面図、第２
図はその側面図、第３図は数値制御装置を示す図、第４
図、第５図および第６図は本発明方法を説明するための
フローチャートである。 １２・・・主軸頭、１６・・・主軸、２０・・・工具マ
ガジン、２６・・・交換アーム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）交換アームによって工具マガジンの工具ポットよ
   り次に使用すべき工具を取出し、前記交換アームを工具
   交換指令に基づいて工具マガジン側から主軸頭側に移動
   させ、主軸との間で工具を交換するようにしたものにお
   いて、前記主軸に装着される工具による加工時間をＮＣ
   データに基づいて求め、この加工時間より前記交換アー
   ムによって工具マガジンから次に使用する工具を取出す
   動作に要する時間を減算して時間Ｔ＿１を演算し、前記
   主軸に挿着された工具による加工が開始されてから前記
   時間Ｔ＿１の経過後に前記工具取出動作を開始させるよ
   うにしたことを特徴とする工具交換制御方法。