JPS6190845A - 数値制御工作機械における工具交換方法 - 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】 （ａ）、産業上の利用分野 本発明は、複数の工具を収納して該収納さねた工具を工
作機械側に供給する工具マガジンと、前記工具マガジン
に工具を工具交換装置により供給する、１個以上の補充
用工具マガジンを有する、旋盤やマシニングセンタ等の
数値制御工作機械において、工具マ、ガジンと補充用工
具マガジン間における工具の交換方法に関する。

（ｂ）、従来の技術 第６図は、従来の工具の受は渡し方法を補充用工具マガ
ジンと工具マガジン間の工具の交換に適用した場合を示
す図である。

出願人は、特願昭５８−２２１８６３号において、旋盤
の刃物台側に複数の工具を収納する工具マガジンを設け
、かつ該収納された工具を選択的に工具保持台に供給し
て加工に使用し、更に別に工具を収納する補充用工具マ
ガジンを設け、該補充用工具マガジンと工具マガジンと
の間で工具交換を行いつつ加工を行ってゆく複合加工旋
盤を提案している。

ところで、従来、複数の工具マガジン間で工具を受は渡
しする場合、工具が収納される場所が各工具について専
用に設けられていた。これを、補充用工具マガジンと工
具マガジン間の工具交換について適用すると、第６図に
示すように、補充用工具マガジン２０から工具マガジン
７に移送された工具の数だけ、補充用工具マガジン側の
工具保持ポケット１２が空席となった状態となる。第６
図の場合、加工に使用する６本の工具を補充用工具マガ
ジン２０から工具マガジン７側に移送したので、補充用
工具マガジン２０側には、それまで工具が収納されてい
たマガジン１個分に相当する工具保持ポケット１２が空
席となって残る。

（Ｃ）０発明が解決しようとする問題点このように、通
常の工具マガジンの他に、補充用工具マガジンを設ける
ことにより、加工に使用出来る工具の数を大幅に増加さ
せることが可能となるが、補充用工具マガジンと工具マ
ガジン間の工具交換に、従来の工具移送に用いられた手
法を適用すると、常に工具を収納しない工具保持ポケッ
ト１２等の工具収納手段が発生することとなり、極めて
不合理かつ不便であった。

そこで、各工具に固有の認識番号を付し、当該認識番号
を何らかの読み取り手段により読み取って、各工具の現
在の収納位置をメモリに格納し、各工具をランダムに各
収納手段に収納出来るようにする方法も用いられている
が、この場合には、各マガジンの全ての収納手段、即ち
工具保持ボケントに工具を収納出来る反面、認識番号の
読み取り手段の設置や認識番号を物理的にバーコードの
ような手段で工具に付与する必要がある等、多くの手間
と費用がかかる欠点があるばかりか、各工具が現在どの
マガジンのどのポケットに収納されているかを示すため
の表示手段が必要になる等、構造的にも大掛かりなもの
となる不都合がある。

また、作業者による工具の段取りに際しても、作業者は
自分が脱着すべき工具がどのマガジンのどのポケットに
収納されているかをいちいち表示手段により確認して、
作業を行う必要が生じ、極めて繁雑で間違いの発生する
可能性が高い欠点がある。

本発明は、前述の欠点を解消すべく、各マガジンの工具
の収納手段を有効に活用することが出来、しかも工具の
管理が容易な工具交換方法を提供することを第１の目的
とし、また、作業者による工具の段取りに際しても、工
具の収納場所を直ちに認識することが出来、更に実施す
る上での数値制御工作機械の構成及び構造がｈ１簡単で
かつ経済的な工具交換方法を提供することを第２の目的
とするものである。

（ｄ）０問題点を解決するための手段 即ち、本発明は、工具マガジンの各収納手段に対応させ
た形で１個以上の工具からなる工具グループをそれぞれ
設け、工具マガジンの前記各収納手段には当該収納手段
に対応する工具グループの工具を収納すると共に、残り
の工具を補充用工具マガジンの収納手段に収納し、工具
マガジンと補充用工具マガジンとの間の工具交換を前記
工具グ４−プ内でのみ行うようにして構成される。

（ｅ）９作用 上記した構成により、本発明は、補充用工具マガジンと
工具マガジンとの間の工具の交換作業が、工具マガジン
の各収納手段について設定された工具グループに属する
工具同士でのみ行われるように作用する。

（ｆ）、実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明による工具交換方法の一実施例を示す工
程図、第２図は本発明が適用さる数値制御旋盤の一例を
示す側面図、第３図は第２図の数値制御旋盤の制御ブロ
ック図、第４図は工具組み合せメモリの内容を示す模式
図、第５図はマガジンメモリ内の工具収納マツプを示す
模式図である。

歓値制園旋盤１は、第２図に示すように、ベッド２を有
しており、ペッド２上にはキャリッジ３が、ベッド２上
を、第２図紙面に垂直な方向、即ち主軸軸心方向（Ｚ軸
方向）に移動Ｓｔ！動自在に設けられている。キャリル
３上には、クロススライド５が、主軸軸心方向に直角な
方向（Ｘ軸方向）である矢印Ｃ，Ｄ方向に移動駆動自在
に支持さｎており、クロススライド５上には工具保持台
６が、後述の工具１３を保持開放自在に設けられている
。また、クロススライド５上には、チェーン式の工具マ
ガジン７が設けられてお勤、工具マガジン７には２個の
スプロケット９．１０が回転自在に設けられている。ス
プロケット９．１０間にはチェーン１１が張設されてお
り、チェーン１１には所定の間隔で工具保持ポケット１
２が設けられている。工具保持ポケット１２には旋削及
び回転用工具１３が着脱自在に保持されており、また、
キャリッジ３上には、アーム１５が設けられている。ア
ーム１５には工具交換装置１６のＡＴＣｌ−ム１７が１
８０°範囲にわたり回転自在かっ、紙面と直角方向に突
出後退自在に設けられており、更にＡＴＣアーム１７は
矢印Ａ、Ｂ方向に伸縮自在に設けられている。

一方、ベッド２の左方には、支持台１９が設けられてお
り、支持台１９上には工具マガジン７と同一の構成の補
充用工具マガジン２０が設置されている。補充用工具マ
ガジン２０の工具保持ポケット１２には複数の工具１３
が着脱自在に設けられており、チェーン１１をスプロケ
ット９．１０を介して駆動させることにより、所定の工
具交換位置Ｚ１に交換すべき工具１３を位置決めするこ
とが出来る。

また、数値制御旋盤１は、第３図に示すよう　。

に、主制御部２１を有しており、主制御部２１にはバス
綿２２を介して加ニブログラムメモリ２３、工具組み合
せメモリ２４、工具交換制御部２５、マガジンメモリ２
６、機構制御部２７等が接続し、更に工具交換制御部２
５には前述の工具交換装置１６が接続している。

数値制御旋盤１は、以上のような構成を有するので、加
工に際しては、工具マガジン７のスプロケット９．１０
を適宜回転駆動して、加工に使用すべき工具１３を、第
２図に示す、スプロケット９側のチェーン１１の屈曲部
に設定された工具保持位置Ｘに位置決めする。その状態
で、工具保持台６により、工具保持位置Ｘに位置決めさ
れた工具１３を保持し、キャリッジ３を２軸方向である
主軸軸心方向にベッド２上を摺動させ、更にクロススラ
イド５をキャリッジ３上をＺ軸方向とは直角のＸ軸方向
、即ち矢印ＣＳＤ方向に移動させて、所定の加工を図示
しないワークに対して行う。

加工に使用する工具１３を変える場合には、工具保持台
６による工具１３の保持を中止して、スプロケット９．
１０を回転駆動じて、次に使用すべき工具１３を工具保
持位置Ｘに位置決めし、更に工具保持台６により当該位
置決めされた工具１３を保持して加工を再開する。

こうして、工具マガジン７に収納された工具１３につい
ては、スプロケット９．１０を適宜回転させて、使用す
べき工具１３を次々に工具保持位置Ｘに位置決めして加
工を継続してゆ（が、補充用工具マガジン２０に収納さ
れた工具１３を使用する場合には、キャリッジ３をＺ軸
方向に、クロススライド５をＸ軸方向に、所定の工具交
換位置にまで移動させ、そこで工具交換装置１６を駆動
じて補充用工具マガジン２０に収納された工具１３を工
具マガジン７に収納し、工具マガジン７において不要と
なった工具１３を補充用工具マガジン２０に返却する。

工具交換装［１６による工具交換動作は、まず所定の工
具交換位置Ｚ１．２２に交換すべき工具１３．１３を位
置決めして、ＡＴＣ７−ム１７を矢印Ａ方向に突出させ
つつ紙面と直角方向に突出させて工具１３．１３を両端
に設けられた工具把持部１３ａ、１３ａにより把持し、
その状態でＡＴＣアーム１７をＢ方向に後退させて工具
１３を工具保持ポケット１２から抜き出し、更にその状
態で、ＡＴＣアーム１７を１８０°回転させて、それま
で工具マガジン７に収納されていた工具１３を補充用工
具マガジン２０側に、補充用工具マガジン２０に収納さ
れていた工具１３を工具マガジン７側に位置決めする。

そこで、ＡＴＣｙ−ム１７を再度Ａ方向に突出させると
、工具１３はそれぞれの工具保持ポケット１２に収納さ
れ、それまで補充用工具マガジン２０に収納されていた
工具１３は工具マガジシ７に、工具マガジン７に収納さ
れていた工具１３は補充用工具マガジン２０に収納され
る。そこで、補充用工具マガジン２０から工具マガジン
７に収納された工具１３を工具保持位置Ｘに位置決めし
、工具保持台６により該工具１３を保持して所定の加工
を行う。

次に、本発明による工具交換方法の一実施例を、第１図
、第４図及び第５図等を用いて具体的に説明する。本実
施例の場合は、説明を簡略化するために、第１図に示す
ように、工具マガジン７及び補充用工具マガジン２０は
、おのおのが６個の工具保持ポケット１２を有する場合
について説明するが、各マガジンにおける工具保持ポケ
ット１２の数は加工の必要に応じて任意に設定すること
が司能なことはいうまでもない（なお、第１図における
工具交換装置１６及び各マガジン７．２０の形状は、説
明上の便宜のために図案化・模式化されており、従って
、第２図に示すそれ等装置の実際の外形とは必ずしも一
致していない。）。

数値制御旋盤ｌζζよる加工は、加ニブログラムメモリ
２３に格納された加ニブログラムＰＲＯに基づいて、機
構制御部２７が図示しない主軸や工具保持台６等を駆動
して行ってゆくが、加工の進行に伴って補充用工具マガ
ジン２０中の工具１３を使用して加工を行う必要が生し
る。この場合、主制御部２１は、加ニブログラムＰＲＯ
に指示された工具１３を補充用工具マガジン２０から工
具交換装置１６により工具マガジン７へ移送するが、工
具マガジン７には全ての工具保持ボケン）・１２に工具
１３が収納されているので、シ）ずれかの工具１３を補
充用工具マガジン２０に返却する必要が有る。

そこで、主制御部２１は、工具組み合メモリ２４を検索
して、工具マガジン７に移送すべき工具１３が属してい
る工具グループＴＧを判定する。

工具組み合メモリ２４には、第４図に示すように、工具
マガジン７の各工具収納ポケット１２に対応した形で、
工具マガジン７及び補充用工具マガジン２０に収納され
ている工具１３が、１本以上の工具１３からなる工具グ
ループＴＧとしてグループ化されている（なお、工具マ
ガジン７と補充用工具マガジン２０には、第１図（ａｌ
に示すように、６個の工具保持ポケット１２が、各工具
保持ポケット１２を区別するためにポケット記号ＰＫと
してＡｌＢ、Ｄ、ＥｌＦ、Ｇ及びａＳｂ、ｄ、ｅ。

１．６の記号が付された形で設けられており、工具組み
合メモリ２４内の各工具１３のグループ化も前記ポケッ
ト記号ＰＫに基づいて行われている。

）。即ち、ポケット記号ＰＫがＡの工具収納ポケット１
２には、工具番号ＴＮＯが１と７の工具１３が、ポケッ
ト記号ＰＫがＢの工具収納ポケット１２には、工具番号
ＴＮＯが２の工具１３が、更にポケット記号ＰＫがＤの
工具収納ポケット１２には、工具番号ＴＮＯが３と８と
９の工具１３が、ポケット記号ＰＫがＥの工具収納ボケ
シト１２には、工具番号ＴＮＯが４の工具１３が工具グ
ループＴＧとしてグループ化されて格納されている。

なお、ポケット記号ＰＫがＦの工具収納ポケット１２に
は、工具番号ＴＮＯが５．１０．１１．１２の工具１３
が、ポケット記号ＰＫがＧの工具収納ポケット１２には
、工具番号Ｔ　Ｎ　Ｏが６の工具１３が工具グループＴ
Ｇとしてグループ化されている。従って、工具組み合メ
モリ２４を検索することにより、工具マガジン７に供給
すべき工具１３がどの工具グループＴＧに属しているか
は直ちに判明する。

目的の工具グループＴＧが判明したところで、主制御部
２１は、マガジンメモリ２６を検索して、補充用工具マ
ガジン２０から工具マガジン７に移送する工具１３と交
換に工具マガジン７から補充用工具マガジン２０に移送
する工具１３を決定する。即ち、工具マガジン７の各工
具収納ボヶッｒ１２には、前述の工具グループＴＧにつ
いて各】本の工具１３が収納されており、工具マガル７
へ移送する工具１３の工具グループＴＧが判明すると、
当該工具グループＴＧに属する工具１３を工具マガジン
７から補充用工具マガジン２０へ返却する形で工具交換
を行う。各工具グループＴＧに属する工具１３が現在ど
ちらのマガジンに収納されているかは、マガジンメモリ
２６を検索することにより直ちに判明する。即ち、マガ
ジンメモリ２６には、第５図に示すように、各マガジン
７．２０の各工具収納ポケット１２に収納された工具１
３の工具番号ＴＮＯがポケット記号ＰＫに対応する形で
格納されてお９、工具グループＴＧが判明すると、当該
工具グループＴＧに属する工具１３のいずれが工具マガ
ジン７に収納されているかは、工具マガジン７の各工具
収納ポケット１２に収納されてか工具１３の工具番号Ｔ
　Ｎ　Ｏと、同一工具グループＴＧに属する工具１３の
工具番号ＴＮｏを比較することにより直ちに判明する。

なお、第５図（ａｌに示す工具収納マツプＭＡＰの状態
は、第１図ｆａ）に示す各マガジンの収納状態と対応し
ている。

今、加ニブログラムＰＲＯの指示により、補充用工具マ
ガジン２０の工具番号ＴＮＯが７の工具１３を工具マガ
ジン７に供給する場合には、主制御部２１は、工具組み
合メモリ２４を検索して工具番号Ｔ　Ｎ　Ｏが７の工具
１３が属する工具グループＴＧを検索する。すると、工
具番号ＴＮＯが７の工具１３はポケット記号ＰＫがへの
工具収納ポケット１２に属する工具グループＴＧで、同
一の工具グループＴＧには工具番号ＴＮＯが１の工具１
３が存在することを認識する。そこで、主制御部２１は
マガジンメモリ２６を検索して、工具番号ＴＮＯが１の
工具１３が工具マガジン７のポケット記号ＰＫがＡの工
具収納ポケット１２に収納され、かつ工具番号ＴＮＯが
７の工具１３が補充用工具マガジン２０のポケット記号
ＰＫがａの工具収納ポケット１２に収納されていること
を確認し、工具交換制御部２５に工具番号Ｔ　Ｎ　Ｏが
７と１の工具１３の交換を指令する。工具交換制御部２
５はそれを受けて、工具交換装置１６を駆動して、各マ
ガジン７．２０のポケット記号ＰＫがＡとａの工具収納
ポケット１２の間で、工具番号ＴＮＯが１の工具１３を
工具マガジン７から補充用工具マガジン２０へ、同時に
工具番号Ｔ　Ｎ　Ｏが７の工具１３を補充用工具マガジ
ン２０から工具マガジン７へ交換収納する。当該交換作
業が行われると、各マガジン７．２０は、第１図１ｆｌ
に示すようになり、また、マガジンメモリ２６内の工具
収納マツプＭＡＰも、第５図（ｂｌに示すように、現在
のマガジンの収納状態に適合する形で、対応する工具番
号ＴＮＯが書き換えられる。

次に、第１図（ｃ）に示すように、工具番号ＴＮＯがｌ
】の工具１３を工具マガジン７に移送するが、工具組み
合メモリ２４には工具番号ＴＮＯが１１の工具１３は工
具番号ＴＮＯが５．１０．１２の工具１３と共にポケッ
ト記号ＰＫがＦなる工具収納ポケット１２について一つ
のグループとなっており、そこで、マガジンメモリ２６
を検索して、工具番号ＴＮＯが１１の工具１３の収納さ
れた補充用工具マガジン２０における工具収納ポケット
１２のポケット記号ＰＫ及び、ポケット記号ＰＫがＦの
工具収納ポケット１２に収納されている工具１３を判定
する。すると、第５図［ｂｌに示すように、工具番号Ｔ
ＮＯが１１の工具１３はポケット記号ＰＫがｆの工具収
納ポケット１２に収納されており、ポケット記号ＰＫが
Ｆの工具収納ポケット１２には工具番号ＴＮＯが５の工
具１３が収納されていることが判明するので、主制御部
２１は工具番号ＴＮＯが５と１１の工具１３間、従って
ポケット記号ＰＫがＦとｆなる工具収納ポケット１２間
で工具交換を行うように指示し、同時にマガジンメモリ
２６の内容を、第５図（ｅ）に示すように、工具交換後
の各マガジンの収納ｒｒ！Ａ様に合わせる形で書き換え
る。

以後、補充用工具マガジン２０に収納された工具１３の
交換作業は、前述の場合と同様に行われ、第１　ｖ！：
Ｊ、（ｄｉｒ−ハエＡ番号ＴＮ　ｏｈ＜　１１　トｔ　
ｏ　）工具１３が、更に第１図（ｅｌでは、工具番号Ｔ
ＮＯが１と７の工具１３が再度交換され、更に第１図１
ｆｌでは、工具番号ＴＮＯが５と１０の工具１３が交換
される。また、その度に、マガジンメモリ２６の工具収
納マツプＭＡＰも、第５図［ｄｌ、ｔｅｌ、（ｆｌに示
すように、書き換えられる（第５図の工具収納マツプＭ
　Ａ　Ｐの内容は、第５図の［ａｌ〜［ｆｌが、第１図
の（ａｌ〜（ｆｌにそれぞれ対応している。）。

なお、本実施例による数値制御旋盤１は、補充用工具マ
ガジン２０が工具マガジン７に対して別置になっている
場合について説明しｔ−が、本発明は補充用工具マガジ
ン２０と工具マガジン７が一体的に形成されている場合
にも適用できることは勿論であり、更に工具マガジン７
、補充用工具ツガノン２０等もチェーン式のものに限ら
ず、工具を貯蔵するどのような形態の工具マガジンでも
適用が可能なことは言うまでもない。また、補充用工具
マガジン２０の数は、各工具１３を工具マガジン７の工
具収納ポケット１２に対応させた形でグループ化し、マ
ガジンメモリ２６において各マガジンにおける収納状態
を管理する限り、１台以上何台で構成してもよい乙とは
勿論である。

更に、本発明は数値制御旋盤１に限らず、工具マガジン
７及び補充用工具マガジン２０を設け、それ等工具マガ
ジン間で工具１３を交換便用する全ての数値制御工作機
械に適用が可能である。

（ｇ）０発明の効果 以上、説明したように、本発明によれば、工具マガジン
７の各工具収納ポケット１２等の工具の収納手段に対応
させた形で１個以上の工具１３からなる工具グループＴ
Ｇをそれぞれ設け、工具マガジン７の前記各収納手段に
は当該収納手段に対応する工具グループＴＧの工具１３
を収納すると共に、残りの工具１３を補充用工具マガジ
ン２０の収納手段に収納し、工具マガジン７と補充用工
具マガジン２０との間の工具交換を前記工具グループＴ
Ｇ内でのみ行うようにしたので、各マガジン７．２０の
全ての工具の収納手段に工具１３を収納した状態で工具
の交換作業を行うことが出来、各マガジン７．２０を有
効に活用することが出来る。また、工具交換が、必ず決
まった工具グループＴＧ内で行なわれるので、当該工具
グループＴＧを構成する工具１３が収納される各マガジ
ン７．２０の工具保持ポケット１２は常に一定となり、
工具１３の管理が容易となるばかりか、作業者による工
具１３の段取りに際しても、当該工具１３の属する工具
グループＴＧに対応する工具の収納手段についてのみ点
検することにより、目的の工具１３の収納場所を容易に
発見することが出来、作業ミスが生じに（い利点がある
。また、各工具１３にいちいち認識番号を付したり、更
に当該認識番号の読み取り手段や工具の格納位置の表示
手段を設ける必要が無いので、数値制御工作機械の構成
及び構造が簡単になり、経済的な工具交換方法の提供が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による工具交換方法の一実施例を示す工
程図、第２図は本発明が適用さる数値制御旋盤の一例を
示す側面図、第３図は第２図の数値制御旋盤の制御ブロ
ック図、第４図は工具組み合せメモリの内容を示す模式
図、第５図はマガジンメモリ内の工具収納マツプを示す
模式図、第６図は、従来の工具の受は渡し方法を補充用
工具マガジンと工具マガジン間の工具の交換に適用した
場合を示す図である。 １・・・・数値制御工作機械（数値制御旋盤）６・・・
加工手段側（工具保持台） ７・・・・工具マガジン １２・　・・工具の収納手段（工具保持ポケット）１３
　・工具 １６　・・工具交換装置 ２０・・補充用工具マガジン ＴＧ・・・・・工具グループ 出願人　　株式会社　山崎鉄工所 代理人　　弁理士　　相１）呻二 （ほか１名） 第１図 （ｂ） 第１図 （Ｃ） （ｄ） 第４図 第５図 （ｂ）ＭＡＰ 第５図 （Ｃ） （ｄ） 第５図 （ｅ） （ｆ） 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の工具の収納手段が設けられ、かつ加 工手段側への工具の供給が可能な工具マガジンを有し、
   同様に複数の工具の収納手段が設けられた補充用工具マ
   ガジンを有し、それ等工具マガジンと補充用工具マガジ
   ンとの間に工具交換装置が設けられた数値制御工作機械
   において、工具マガジンの前記各収納手段に対応させた
   形で１個以上の工具からなる工具グループをそれぞれ設
   け、工具マガジンの前記各収納手段には当該収納手段に
   対応する工具グループの工具を収納すると共に、残りの
   工具を補充用工具マガジンの収納手段に収納し、工具マ
   ガジンと補充用工具マガジンとの間の工具交換を前記工
   具グループ内でのみ行うようにして構成した数値制御工
   作機械における工具交換方法。