JPS6234741A - マシニングセンタのツ−ル交換装置 - Google Patents

マシニングセンタのツ−ル交換装置

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JPS6234741A
JPS6234741A JP60172903A JP17290385A JPS6234741A JP S6234741 A JPS6234741 A JP S6234741A JP 60172903 A JP60172903 A JP 60172903A JP 17290385 A JP17290385 A JP 17290385A JP S6234741 A JPS6234741 A JP S6234741A
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arm
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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、ツール交換時間を短縮できるようにしたマシ
ニングセンタのツール交換装置に関するものである。
〔従来技術〕
経済情勢が深刻になり、工場の生産性を高めることが次
第に厳しく要求されるようになってきた近年において、
加工工程時間の短縮、省力化を図ることは極めて重要で
ある。
このような要求に応えるために、ツールマガジンに収納
されている各種ツールをチェンジアームユニットのチェ
ンジアームで主軸のツールと交換しながらワークを加工
するマシニングセンタが実用化されるに至っている。こ
の種のマシニングセンタは、通常、第６図に示すような
制御プログラムに従って自動運転される。
すなわち、電源の投入により開始しくＦｌ）、初期設定
（Ｆ２）が終了してから、運転指令が入力されると（Ｆ
３）、最初のワークが搬入され（Ｆ４）でテーブルに固
定された治具に位置合わせしてクランプされる（Ｆ５）
。この後、１加工ステツブ分の加ニブログラムのデータ
がメモリから読取られ（Ｆ６）、ツールが主軸に装着さ
れていることが確認され（Ｆ７）、そのツールが正しい
ツールであることが６１！認されると（Ｆ８）、１加工
ステツブ分の加ニブログラムが実行される（Ｆ９）。ツ
ールが装着されていない場合には、ツールを装着して（
ＦＩＯ）、そのツールが正しいツールであることを確認
したうえで（Ｆ８）、１加工ステツブ分の加ニブログラ
ムが実行される（Ｆ９）。主軸に装着されたツールが正
しくない場合にはツールを正しいものと交換して（Ｆｉ
ｌ）から、■加ニステップ分の加ニブログラムが実行さ
れる（Ｆ９）。■加ニステップ分の加ニブログラムが終
了すると（Ｆｌ２）、全ての加ニステップが終了したか
否かが判定され（Ｆｌ３）、他に加ニステップが残され
ている場合には、メモリから読取られる加ニステップの
番号を１つ進ませて（Ｆｌ４）、１加工ステツブ分の加
ニブログラムのデータを読み取る段階（Ｆ６）に戻り、
これ以降全ての加ニステップが終了したか否かが判定さ
れる段階（Ｆｌ３）までの制御プログラムが繰り返され
る。ここで、全ての加工ステツブが終了したと判断され
たときには、全てのワークの加工が終了したか否かが判
別され（Ｆｌ５）、全てのワークの加工が終了していな
いときには、ワークを交換するとともに、メモリから読
取られる加ニステップの番号を１に戻して（Ｆｌ６）、
１加工ステツブ分の加ニブログラムのデータを読み取る
段階（Ｆ６）に戻り、これ以降は全てのワークの加工が
終了したか否かを判別する段階（Ｆｌ５）までの制御プ
ログラムが繰り返される。ここで、全てのワークの加工
が終了したと判別されたときは、制御プログラムは終了
する（Ｆ　１７）。
このように、マシニングセンタでは、一旦テーブルに治
具を介してワークを位置決めして固定すれば、異なるツ
ールによる加工を次々と連続して処理できるので、加工
工程時間を極めて短くすることが可能であり、省力化を
図れるばかりか、ワークを移動させずに種々の加工がで
きるので加工ラインを短くすることもできる。
ところで、従来のツール交換は例えば第７図に示すよう
なツール交換プログラムに従って実行されている。すな
わち、ツール交換プログラムが開始されると（Ｆｌ８）
、ツールを収納したツールマガジンが回転させられる（
Ｆｌ９）。ツールマガジンはその加ニステップで使用さ
れるツール（指定ツール）が抜取位置に来たことが確認
されるまで（Ｆ２０）回転する。指定ツールが抜取位置
に来たことが確認されると、チェンジアームがマガジン
の方向（ここでは左方向とする）に移動されて指定ツー
ルがチェンジアームの一端にキャッチされるＣＦ２１）
。この後、駆動シリンダでチェンジアームのみを前進さ
せて指定ツールをマガジンから抜取り（Ｆ２２）、主軸
のツールとチェンジアームに支持された指定ツールとを
交換するツールチェンジ位置に主軸が位置しているか否
かが判別される（Ｆ　２３’）。主軸は主軸進退駆動装
置により、この判別の段階以前にワーク側からツールチ
ェンジ位置に後退させられているのが通例である。しか
し、何等かの理由で主軸がツールチェンジ位置に後退し
ていないときには、主軸をこのツールチェンジ位置まで
後退させてＣＦ２４）、主軸をこのツールチェンジ位置
に位置することを確認したうえで（Ｆ２３）、チェンジ
アームを主軸方向、すなわち、右方向に移動させて、チ
ェンジアームの他端に主軸のツールをキャッチする（Ｆ
２５）。そして、チェンジアームをツールチェンジ位置
から前進させて主軸のツールを主軸から抜取った後（Ｆ
２６）、チェンジアームを旋回させて指定ツールを主軸
の前方に位置させ（Ｆ２７）、チェンジアームをツール
チェンジ位置まで後退させて指定ツールを主軸に差込み
、主軸に固定する（Ｆ２８）。そして、チェンジアーム
を左方向に移動させて（Ｆ２（１）指定ツールをチェン
ジアームからリリースしくＦ３０）、チェンジアームが
主軸と干渉しない不干渉領域に移動した後（Ｆ３１）、
加ニステップのプログラム実行開始指令が出され（Ｆ３
２）、ｌ加ニステップ分の加ニブログラムの実行（Ｆ９
）が開始される。チェンジアームは主軸から抜き取った
ツールがマガジンのツールボットの中心線上に位置する
まで左方向に移動させられ（Ｆ３３．Ｆ３４）　、主軸
から抜き取ったツールがマガジンのツールポ・ノドの中
心線上に位置することが確認されると（Ｆ３５）、次に
、マガジンを前進させてそのツールをマガジンに収納す
る（Ｆ３６）。チェンジアームはツールがマガジンに収
納された後、右方向に移動させられ（Ｆ３７）、マガジ
ンに収納されたツールをリリースしくＦ３８）、更に、
マガジン内のツール及び主軸と干渉しない中立位置に戻
される（Ｆ３９）。チェンジアームが中立位置に戻され
るとツール交換プログラムは終了する（Ｆ４０）。
このような従来のマシニングセンタのツール交換装置で
は、チェンジアームユニットが主軸の進退方向に移動し
ないので、ツール交換位置が最も主軸進退方向に長いツ
ールをチェンジアームに保持して回転させるときにこの
ツールがワーク等の他物と干渉しないようにワークから
後退した位置に設定される。したがって、主軸進退方向
に短いツール同志を交換する場合も、ワークから遠く離
れたツール交換位置まで主軸を後退させる。このために
、特に主軸進退方向に短いツール同志を交換する場合に
、主軸の移動及びそれに要する時間に無駄が生じるとい
う問題があった。
〔発明の目的〕
本発明は、上記の問題点を考慮してなされたものであっ
て、ツール交換時の主軸の移動及びそれに要する時間の
無駄が少なくなるようにしたマシニングセンタのツール
交換装置の提供を目的とするものである。
〔発明の構成〕
本発明に係るマシニングセンタのツール交換装置は、ツ
ールマガジンに収納されている各種ツールをチェンジア
ームユニットのチェンジアームで主軸のツールと交換し
ながらワークを加工するマシニングセンタにおいて、上
記主軸をワークに対して進退可能に設けるとともに、該
主軸をその進退方向に駆動する主軸進退駆動手段を設け
、上記チェンジアームユニットを主軸の進退方向と同一
方向に移動可能に設けるとともに、該チェンジアームユ
ニットをこの移動方向に移動させるユニット進退駆動手
段を設け、上記主軸に装着されたツールとこれに交替し
て主軸に装着されるツールとの長さを比較し、長い方の
ツールの先端がツールチェンジ時に他部材と干渉せず、
かつ、ワークに最も接近するワーク交換位置を算出し、
ワーク加工後に主軸をそのワーク交換位置まで後退させ
るように主軸進退駆動手段を制御する制御手段を設ける
一方、主軸のツールと交換されるツールを支持したチェ
ンジアームユニットを上記ワーク交換位置に移動させる
ように上記ユニット進退駆動手段を制御する制御手段が
設けられていることを特徴とするものである。
〔実施例〕
本発明の一実施例を第１図ないし第５図に基づいて説明
すれば、以下の通りである。
マシニングセンタ１の主軸２はコラム３に昇降可能に支
持され、このコラム３は基枠４にＸ軸方向（図上、左右
方向）に水平移動可能に支持されたスライド枠５を介し
てＸ軸方向（第１図及び第２図上、上下方向）に水平移
動可能に支持されている。上記主軸２はコラム３の上部
に設けた駆動モータ６によって昇降駆動され、上記コラ
ム３はスライド枠５の後部に取付られた例えば交流サー
ボモータからなる主軸進退駆動手段７によってガイドレ
ール８に案内されながらＸ軸方向に駆動される。また、
スライド枠５は図示しないスライド枠駆動手段によって
、別のガイドレール９に案内されながら、Ｘ軸方向に駆
動される。
上記主軸２の左側（図上、左側）には多数のツールを収
納したツールマガジン１０が配置されている。このツー
ルマガジンＩＯは、リンクプレート１１によってチェン
上に連結された多数のツールポット１２と、これらツー
ルポット１２をスブロケッ１−１３を介して回動駆動す
るツール回動駆動モータ１４とを有している。
主軸２及びコラム３とツールマガジンＩＯとの間にはチ
ェンジアームユニット１５が配置されている。このチェ
ンジアームユニット１５は基枠４にガイドレール１６を
介してＸ軸方向に水平移動可能に支持されたスライド枠
１７と、このスライド枠１７にＸ軸方向に水平移動可能
に支持されたアーム支持枠１８と、アーム支持枠１８の
前端に２軸方向の軸心のまわりに旋回可能に支持された
チェンジアーム１９とを有する。また、このチェンジア
ームユニット１５はスライド枠１７を駆動するユニット
進退駆動手段２０と、アーム支持枠１８を駆動するアー
ム横行駆動手段２１と、チェンジアーム１９を駆動する
アーム旋回駆動手段２２とを備えている。
上記チェンジアーム１９の両端にはツールを挾持する弦
月形状の挟持部２３が形成され、各ツールにはこの挾持
部２３に内嵌される共通形状の被挟持部２４が形成され
ている。また、主軸スピンドル２５内には、図示しない
嵌合テーパ穴が形成され、各ツールの被挟持部２４の後
側にはこの嵌合テーパ穴に内嵌される共通形状の嵌合テ
ーバ部２６が形成されている。更に、各ツールの後端に
は共通形状の係止用凸部２７が形成され、上記主軸スピ
ンドル２５にはこれに内嵌されたツールの係止用凸部２
７を係脱する図示しないツールプルスタンドが内蔵され
ている。
上記主軸２の前方（第１図及び第２図上、下方）には、
ワーク２８を位置決めして支持するチルティング治具２
９が配置される。このチルティング治具２９はこれの左
右側に配置されるテールストック３０とチルティングテ
ーブル３１によってＸ軸方向の軸心のまわりに回転可能
に支持されている。このチルティング治具２９はチルテ
ィングテーブル３１に内蔵された図示しないワーク回転
駆動手段によって回転駆動される。
このマシニングセンタｌの各アクチュエータ、すなわち
、主軸進退駆動手段７、ツール回動駆動モータ１４、ユ
ニット進退駆動手段２０、アーム横行駆動手段２１、ア
ーム旋回駆動手段２２等の作動を所定きプログラムにし
たがって数値制御するＮＣコントローラ３２が設けられ
ている。このＮＣコントローラ３２には、第５図に示す
ようなツール交換プログラムが組み込まれている。
すなわち、このツール交換プログラムは、ツール交換指
令により開始され（Ｆ４１）、まず、ツール回動駆動モ
ータ１４を作動させてツールマガジンｌＯのツールポッ
ト１２を回動させる（Ｆ４２）。実行すべき加ニステッ
プで用いるツール（指定ツール）が所定の抜取位置まで
きたことが確認されると（Ｆ１ａ）、ツール回動駆動モ
ータ１４が停止され、次にアーム横行駆動手段２１を作
動させてチェンジアーム１９を左方向に移動させる（Ｆ
　４４）。チェンジアーム１９の左方向への移動により
チェンジアーム１９の左端の挟持部２３に指定ツールの
被挟持部２４が挾持されると（Ｆ４５）、この指定ツー
ルの寸法と主軸２に装着されているツールの寸法がＮＧ
コントローラ３２内でメモリから読み出され（Ｆ４６）
、両ツールの長さを比較し、長い方のツールの先端がツ
ールチェンジ時にワーク２８、チルティング治具２９、
テールストック３０等の他部材と干渉せず、かつ、ワー
クに最も接近するワーク交換位置、具体的には、これら
他部材の干渉が生じ得る干渉区域３３　（第１図及び第
２図の仮想線ｌから下方のハツチングを施した区域）か
らツールの主軸２からの抜取のためにチェンジアーム１
９を前進させる距離ａの位置に長い方のツールの先端が
位置する主軸２及びチェンジアーム１９のＸ軸方向の位
置が算出される（Ｆ４７）。次に、指定ツールをツール
マガジン１０から抜き取られたことが確認され（Ｆ１ａ
）、更に、チェンジアーム１９が上記ツール交換位置に
達したと判別されるまで（Ｆ４９）ユニット進退駆動手
段２０を作動させてチェンジアーム１９を前進させ（Ｆ
２Ｏ，Ｆ５１）、チェンジアーム１９をツール交換位置
に待機させておく。次に加工が終了したのち、主軸２が
上記ツール交換位置に位置するか否かを判別しくＦ５２
）、主軸２が上記ツール交換位置に位置するまで主軸進
退駆動手段７を作動させてコラム３及び主軸２を後退さ
せる（Ｆ１ａ）。そして、両者がツール交換位置に位置
してツール交換が可能であることが確認されると（Ｆ５
４）、アーム横行駆動手段２１を作動させてチェンジア
ーム１９を右方、向に移動させる（Ｆ５５）。なお、主
軸２が後退の途中であってもチェンジアーム１９が主軸
２及びコラム３と干渉しなければチェンジアーム１９を
右方向へ作動させてもよい。次にチェンジアーム１９の
右方向にへの移動によりチェンジアーム１９の右端の挾
持部２３に主軸２のツールの被挟持部２４が挾持される
と（Ｆ５６）、ツールプルスタットの係止が解除され、
次いでユニット進退駆動手段２０を作動させてチェンジ
アーム１９を前進させる（Ｆ５７）。主軸２からのツー
ルの抜き取りが確認されると（Ｆ１ａ）、アーム旋回駆
動手段２２を作動させてチェンジアーム１９を旋回させ
る（Ｆ５９）。次に、ユニット進退駆動手段２０を作動
させてチェンジアーム１９を後退させる（Ｆ２Ｏ）。そ
して、指定ツールが主軸２に装着されたことが確認され
ると（Ｆ６１）、アーム横行駆動手段２１を作動させて
チェンジアーム１９を左方向に移動させ（Ｆ６２）、主
軸２に付替えられた指定ツールをチェンジアーム１９か
らリリースしくＦ１ａ）、チェンジアーム１９をＺ軸方
向に移動させても主軸２及びコラム３とチェンジアーム
１９とが干渉しない不干渉領域にチェンジアーム１９が
移動してから（Ｆ６４）、ツール欠損検知手段３４によ
って主軸から抜き取ったツールが欠損していないかどう
かが調べられる（Ｆ６５）。すなわち、このツール欠損
検知手段３４にツールの先端が接触すれば欠損がないも
のとされ、正常な加工が実行されたものと判断され、こ
れ以後のツール交換プログラムが続行される。これに対
して、このツール欠損検知手段３４にツールの先端が接
触しなければ、ツールが欠損しており、通常の加工がな
されなかったものと判断されてツール交換プログラムの
進行が中止され、例えば警報装置の発動等の必要な措置
がとられることになると共に、加ニステップのプログラ
ム実行が停止される。一方、主軸２から抜き取られたツ
ールに欠損がないことが確認されると（Ｆ６５）、加ニ
ステップのプログラム実行開始指令がＮＣコントローラ
３２内で与えられる（Ｆ６６）。
チェンジアーム１９の左方向への移動は、主軸２から抜
き取ったツールがツールマガジン１０の空いているツー
ルポ°ット１２の中心線上に位置することが確認される
まで（Ｆ６７）！けられる（Ｆ１ａ、Ｆ６９）。それか
ら、ユニット進退駆動手段２０を作動させてチェンジア
ームエ９を後退させ（Ｆ２Ｏ）、ツールマガジン１０に
ツールを収納する（Ｆ７１）。この後、アーム横行駆動
手段２１を作動させてチェンジアーム１９を右方向に移
動させ（Ｆ７２）、ツールマガジン１０に収納したツー
ルをチェンジアーム１９からリリースしくＦ１ａ）、チ
ェンジアーム１９がツールマガジン１０とコラム３との
間の中立位置に戻されると（Ｆ７４）ツール交換プログ
ラムが終了する（Ｆ７５）。
以上の構成において、主軸２は交換される両ツールの長
さを比較し、長い方のツールの先端がツールチェンジ時
にワーク２８、チルティング治具２９、テールストック
３０等の他部材と干渉せず、かつ、ワークに最も接近す
るワーク交換位置まで後退させられ、チェンジアームユ
ニット１５はそのツール交換位置まで前進させられる。
例えば第１図のように両ツールが比較的長いときには、
チェンジアームユニット１５の前進量は比較的小さいＳ
Ｉであるが、第２図に示すように両ツールがともに短い
場合には、チェンジアームユニット１５が太きくＳＺも
前進させられ、主軸２の後退量はそれだけ小さくなる。
〔発明の効果〕
本発明は以上のように、主軸の後退量が交換されるツー
ルの長さに応じて必要最少比に設定されるので、ツール
交換の時の主軸の移動及びこれに要する時間を最少に抑
制できる。従って、マシニングセンタによる加工工程に
要する時間をこれまで以上に短縮でき、また、エネルギ
を節約することができる等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は交換されるツールの少なくとも一方が長い場合
の本発明の一実施例に係るマシニングセンタの平面図、
第２図は交換されるツールが両方とも短い場合の本発明
の一実施例に係るマシニングセンタの平面図、第３図は
そのマシニングセンタの正面図、第４図はその制御回路
の要部のブロック図、第５図はそのＮＣコントローラに
組ミ込まれたツール交換プログラムのフロー図、第６図
は一般的なマシニングセンタの制御プログラムのフロー
図、第７図は従来のマシニングセンタのツール交換プロ
グラムのフロー図である。 ■はマシニングセンタ、２は主軸、１０はツールマガジ
ン、１５はチェンジアームユニット、１９はチェンジア
ーム、７は主軸進退駆動手段、２０はユニット進退駆動
手段、３２は制御手段（ＮＣコントローラ）。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １、ツールマガジンに収納されている各種ツールをチェ
    ンジアームユニットのチェンジアームで主軸のツールと
    交換しながらワークを加工するマシニングセンタにおい
    て、上記主軸をワークに対して進退可能に設けるととも
    に、該主軸をその進退方向に駆動する主軸進退駆動手段
    を設け、上記チェンジアームユニットを主軸の進退方向
    と同一方向に移動可能に設けるとともに、該チェンジア
    ームユニットをこの移動方向に移動させるユニット進退
    駆動手段を設け、上記主軸に装着されたツールとこれに
    交替して主軸に装着されるツールとの長さを比較し、長
    い方のツールの先端がツールチェンジ時に他部材と干渉
    せず、かつ、ワークに最も接近するワーク交換位置を算
    出し、ワーク加工後に主軸をそのワーク交換位置まで後
    退させるように主軸進退駆動手段を制御する制御手段を
    設ける一方、主軸のツールと交換されるツールを支持し
    たチェンジアームユニットを上記ワーク交換位置に移動
    させるように上記ユニット進退駆動手段を制御する制御
    手段を設けたことを特徴とするマシニングセンタのツー
    ル交換装置。
JP60172903A 1985-08-06 1985-08-06 マシニングセンタのツ−ル交換装置 Granted JPS6234741A (ja)

Priority Applications (3)

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JP60172903A JPS6234741A (ja) 1985-08-06 1985-08-06 マシニングセンタのツ−ル交換装置
KR1019860006068A KR890005088B1 (ko) 1985-08-06 1986-07-25 머시이닝센터의 공구교환장치
US06/892,049 US4752885A (en) 1985-08-06 1986-08-01 Tool exchanging apparatus with length of tool comparison

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