JPS6263042A - ストロ−クリミツト変更方法 - 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〉 本発明はストロークリミット変更方法に係り、特に加工
時における最大移動可能領域を越えた場所で自動工具交
換を行う工作８１減のストロークリミット変更方法に関
する。

〈従来技術〉 工作機械には機械可動部分が移動できる最大移動可能領
域というものがあり、該領域を越えて移動すると可動部
分が工作機械の固定部分と衝突して工作機械の損傷をき
たす。

このため、各軸の移動可能領域の境界にはストロークリ
ミットがハード的にあるいはソフト的に張られ常時可動
部が前記移動可能領域内に存在するかどうかをチェック
している。そして、該領域を越えて可動部分が移動する
とオーバトラベル信号が発生し、該信号の発生によりＮ
Ｃ装置は直ちに可動部分の移動を非常停止するようにし
ている。

以上のようにストロークリミットを適切な位置に設定し
ておけば工作機械が何等かの原因で暴走しても損傷ない
ようにできる。

〈発明が解決しようとしている問題点〉ところで、自動
工具交換機能（ＡＴＣ機能）を有する工作機械において
は自動工具交換を加工時における最大移動可能領域を越
えた位置で行うものがある。たとえばポーリング用の所
定の工作機械においては自動工具交換命令により主軸を
加工時におけるＺ方向の最大移動可能領域を越えて上昇
させ、該上昇に応じて工具マガジンを１工具ピッチ回転
させ、以後所望の工具が主軸の真下に位置する迄でＡＴ
Ｃ領域で主軸の上昇・下降を繰り返して工具交換するも
のがある。

又、別のポーリング用の工作機械においては自動工具交
換命令により主軸を加工時におけるＺ方向の最大移動可
能領域を越えて所定の位置迄上昇させ、該上昇の過程で
主軸機構と工具マガジンを係合させ、前記所定位置にお
いて主軸機構を回転させることにより工具マガジンを回
転させて所望の工具を主軸の真下に位置させて工具交換
するものもある。

このように、加工時における移動可能領域（加工領域）
を越えてＡＴＣ領域が存在する場合、ストロークリミッ
トを加工領域とＡＴＣ領域の境界に設定してしまうと工
具交換が行えなくなる。そこで、従来はストロークリミ
ットをＡＴＣ領域の外側に張っている。

しかし、かかる場合には通常の加工時に可動部分が加工
領域を越えてＡＴＣ領域に進入しても非常停止がかから
ず、高速で進入した場合には工作機械の破損を招来し、
又低速であっても工具マガジンを回転させてしまい誤動
作の原因になっている。

思上から本発明の目的は加工時にはストロークリミット
を加工領域の外側に設定し、自動工具交換時にはストロ
ークリミットをＡＴＣ領域の外側に設定して、工具の破
損を防止できるストロークリミット変更方法を提供する
ことである。

く問題点を解決するための手段〉 第１図は本発明の概略図である。

ＭＡＲはＺ軸方向の加工領域、ＡＴＡＲはＺ軸方向のＡ
ＴＣ領域、Ｐｌは加工時のＺ軸方向のストロークリミッ
ト位置、Ｐ２は自動工具交換時のＺ軸方向のストローク
リミット位置である。

加工時には工作機械の可動部は加工領域ＭＡＲ内で上下
して図示しないワークに穴明は加工等を施し、自動工具
交換時にはＡＴＣ領域ＡＴＡＲに移動して自動工具交換
を行う。

く作用〉 加工時と自動工具交換時とでストロークリミットの位置
を変更することができれば、それぞれに対して最適のオ
ーバトラベルの監視ができ、暴走等に起因する工作機械
の破損を有効に防止できる。

そこで、本発明においては自動工具交換命令により可動
部の移動可能領域を特定するストロークＩＪ　ミツトの
位置をＰｌからＰ２に変更すると共に、工具交換動作の
完了によりストロークリミットの位置をＰ２からＰｌへ
、すなわち元に戻すようにしている。

〈実施例〉 第２図は本発明のストロークリミット変更方法を適用で
きる工作機械の説明図であり、１は自動工具交換機構、
２は数値制御装置（ＮＣ装置）、３Ｘ、３Ｙはそれぞれ
Ｘ軸、Ｙ軸の送りモータ、４　Ｘ、　４　Ｙｌ！　ｉ　
　Ｆスクリュー、５はワーク、６Ｘ、６Ｙはテーブルで
ある。

１１は主軸機構であり、主軸１１ａと、該主軸と一体に
回転するカサ歯車１１ｂと、主軸筒１１Ｃと、後述する
工具マガジンをスライド可能に支持する支持部１１ｄと
、主軸筒１１ｃに固定され端部に雌ネジが形成されたナ
ツト部材ｌｉｅと、主軸筒１１ｃに固定されたし部材１
１ｆを有している。１２は主軸を回転させる主軸モータ
であり、プーリ１３→ベルト１４→プーリ１５を介して
主軸モータ１２の回転が主軸１１ａに伝達される。

１６は主軸モータ１２の回転速度を検出するタコジエネ
、１７は歯車機構、１８は歯車機構１７により主軸１１
ａの回転を伝達され、主軸１１ａの所定回転毎にフィー
ドバックＦｐを発生するパルスコーダ、１９は主軸１１
を上下方向（Ｚ軸方向）に駆動する上下方向駆動機構で
あり、Ｚ軸モータ１９ａと、リードスクリュー１９ｂを
有している。

リードスクリュー１９ｂはナツト部材ｌｉｅに形成した
雌ネジとネジ係合すると共に、Ｚ軸モータ１９ａの回転
により回転可能になっている。従って、Ｚ軸モータ１９
ａを回転すれば、リードスクリュー１９ｂが回転し、そ
の回転方向に応じて主軸機構１１は上、下に移動する。

２０は工具マガジンであり、複数の工具を収容する工具
収容部２０ａを有するブロック２０ｂと、ブロック２０
ｂと一体に回転可能なカサ歯車２０ｃと、シャフト２０
ｄと、主軸機構１１の支持部１１ｄに支持され、主軸に
対して上下方向に摺動可能なスライダ部材２０ｅを有し
ている。尚、スライダ部材２０ｅはシャフト２０ｄに固
定され、又カサ歯車２０ｃ及びブロック２０ｂばシャフ
ト２０ｄに対し一体に回転可能に支持されている。２１
は工具部材であり、工具２１ａと円錐状のアーμ２１ｂ
と先端部２１ｃを有している。尚、工具２１ａとアーμ
２１ｂは一体に一構成され、アーμ２１ｂの円錐側面は
主軸１１ａの端部内面に形成したテーパ部（ドローバ）
と係合し、又先端部２１ｃは図示しない主軸内部の把持
部により把持されて該主軸に固定されろようになってい
る。２２はスプリングであり、工具マガジン２０のスラ
イダ部材２０ｅと主軸機構１１のＬ部材１１ｆ間にかけ
わたされ、スライダ部材２０ｅを上方に引き上げるよう
に付勢力を発生している。この結果、スライダ部材２０
ｅは後述するストッパに突き当たる迄主軸筒１１ｃの頭
部に係合しており、主軸機構１１と一体に移動できるよ
うになっている。２３は機械に固定されたストッパであ
り、主軸機構１１と工具マガジン２０が一体となって上
方に移動しているときスライダ部材２０ｅが該ストッパ
２３に突き当たると以後工具マガジン２０の移動は停止
せしめられ、主軸機構１１のみが上方に移動する。

次に、工具交換の動作を第２図に従って説明する。尚、
第２図の状態は主軸機構１１がＺ軸方向原点に位置して
いる時の状態であり、該原点より下の頚城を加工策域Ｍ
ＡＲ，上の領域をＡＴＣ領域ＡＴＡＲという。

点線に示すように加工領域に゛おいてワーク５に対する
所定の加工動作を終了し、図示しないＮＣテープから自
動工具交換命令 ＭＯ６Ｔ工ｉ が指令されると、ＮＣ装置２は工具交換制御を開始する
。尚、ＭＯＳは自動工具交換命令であり、１口口はＴ機
能命令で新工具の工具番号はロロで示されろ。

自動工具交換命令によ）ＪＮＣ装置２はＺ軸モータ１９
ａを回転して主軸機構１１と工具マガジン２０を一体に
上方に引き上げＺ軸原点に復帰させると共に（第２図の
図示状態）、主軸１１ａを定位置に停止させる。

しかる後、Ｚ軸モーク１９ａを更に回転させれば、主軸
機構１１は工具マガジン２０と一体となってＡＴＣ領域
に入り込み、該ＡＴＣ領域内を上昇する。主軸機構１１
がＡＴＣ領域内で上昇すると、その途中で図示しないカ
ムが動作し、主軸１１の図示しない把持部はアーμの先
端部２１ｃの把持を解除する。

更に、主軸機構１１と工具マガジン２０を一体に上昇さ
せると工具マガジン２０のスライダ部材２０ｅがストッ
パ２３に突き当なろ。この結果工具マガジン２０の上昇
は停止し、訊後主軸機構１１のみが上昇する。

主軸機構１１のみが更に上昇すると主軸１１ａのテーパ
部において該主軸に係合していたアーμが抜け、これと
ほぼ同時に工具マガジン２ｏのカサ歯車２０ｃに主軸機
構１１のカサ歯車１１ｂがカミ合い、又Ｚ軸モータ１９
ａの回転は停止する。

カサ歯車１１ｂとカサ歯車２０ｃがカミ合っている状態
において、主軸モータ１２を回転して工具マガジン２０
を回転させ新工具を主軸の直下に位置決めする。

新工具を主軸直下に位置決め後、Ｚ軸モータ１９ａを逆
転して主軸機構１１を下降させれば、該主軸機構の下降
に応じて新工具のアーμが主軸１１のテーパ部と密着し
、又工具マガジン２０が主軸機構１１と一体に下降を開
始し、更に所定位置で主軸１１の把持部によりアーμの
先端部が把持される。そして、以後下降が続行しＺ軸原
点に戻るとＺ軸モータ１９ａの回転が停止して自動工具
交換動作が終了する。

自動工具交換後にＮＣテープよ）ＩＺ軸位置決め指令が
出されれば主軸機構１１は工具マガジン２０と一体にな
って加工領域内を下降し再び加工が行われる。

第３図は本発明を実現するＮＣ装置のブロック図である
。

１０１はプロセッサ、１０２はＲＯＭ、１０３はＲＡＭ
、１０４は各種パラメータ、オフセット景等を記憶する
不揮発性メモリである。加工時と自動工具交換時におけ
るストロークリミットの位置は異なり、加工時における
ストロークリミットの位置ＰＩ（第１図参照）と自動工
具交換時におけるストロークリミットの位置Ｐ２はそれ
ぞれ所定のパラメータ番号に対応させてパラメータとし
て不揮発性メモリ１０４に設定されている。

１０５はＣＲＴ　１０５　ａとデータ入力部１０５ｂを
有するＣＲＴ＆ＭＤＩ装置、１０６はＮＣデータを外部
記憶媒体から読み取ってＲＡＭ　１０３に転送記憶する
ＮＣデータ入力装置、１０７は操作盤、１０８は軸制御
部である。軸制御部１０８は図示しないがパルス補間器
、各軸サーボ回路等を有し、通路制御時においてプロセ
ッサ１０１より単位時間ΔＴ毎に該時間の間に移動すべ
き各軸移動量ΔＸ、ΔＹ、ΔＺを入力され、該移動量Δ
Ｘ、ΔＹ、ΔＺに基づいて周知のパルス分配演算を行っ
て分配パルスを発生し、該分配パルスに基づいて各軸の
移動制御を行う。尚、軸制御部１０８には図示しないが
主軸を所定回転速度で回転させ、及び所定の位置に停止
させろための主軸回転制御部も含まれている。

１０９はＮＣ装置と工作機械の間のデータ授受を司どる
インタフェース回路、１１０は工作機械である。

ＮＧ制御に際してプロセッサ１０１はＮＣデータ入力装
置１０６を介して外部記憶媒体から読み取ったＮＣデー
タあるいはＲＡＭ１０３に記憶されているＮＣデータに
基づいて所定のＮＧ処理を行うと共に、軸移動がある毎
に各軸の現在位置Ｘａ、Ｙａ、Ｚａを更新してＲＡＭ１
０３に格納する。又、プロセッサは各軸現在位置を更新
する毎に現在位置が各軸方向のストロークリミットを越
えたかどうかをチェックする。尚、ストロークリミット
の位置はＺ軸に着目すると加工時には第１図のＰｌであ
り、自動工具交換時には第１図のＰ２である。

すなわち、プロセッサ１０１は自動工具交換命令ＭＯ６
７ｍが読み取られる迄は加工状態であると認識し、該加
工状態時には所定のパラメータ番号が指示するパラメー
タＰ１を加工領域のＺ軸方向ストロークリミット位置と
して不揮発性メモリ１０４から読み取９、該ストローク
リミット位置Ｐ１とＺ軸方向現在位置Ｚａとを比較して
オーバトラベルが発生したかどうかをチェックする。

又、ＭＯ６ＴＯＤが読み取られれば以後自動工具交換動
作が終了する迄自動工具交換状態であると認識し、該自
動工具交換状態時には別のパラメータ番号が指示するパ
ラメータＰ２をＡＴＣ領域のＺ軸方向ストロ−フリミツ
ト位置Ｐ２として不揮発性メモリ１０４から読み取り、
該ストロークリミット位置Ｐ２とＺ軸方向現在位置Ｚａ
とを比較してオーバトラベルが発生したかどうかをチェ
ックする。尚、自動工具交換動作が終了すればプロセッ
サは加工状態に戻ったと認識し、以後加工時におけるス
トロークリミットＰ１を用いてオーバトラベルのチェッ
クを行う。

〈発明の効果〉 以上本発明によれば、自動工具交換命令により可動部の
移動可能領域を特定するストロークリミットの位置を変
更すると共に、工具交換動作の完了によりストロークリ
ミットの位置を元に戻すように構成したから、ＡＴＣ領
域が加工領域を越えた位置にあっても現在加工状態にあ
るか、あるいは自動工具交換状態にあるかに応じて最適
の位置にストロークリミットを設定してオーバトラベル
の監視ができ暴走等に起因して工作機械が破損するのを
効果的に防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概略図、 第２図は本発明を適用できる工作機械の構成図、第３図
は本発明を適用したＮＣ装置のブロック図である。 ＭＡＲ・・加工領域、 ＡＴＡＲ・・ＡＴＣ領域、 Ｐｌ・・加工時のストロークリミット位置、Ｐ２・・工
具交換時のストロークリミット位置特許出願人　　　　
　　　　ファナック株式会社代理人　　　　　　　　　
　弁理士　　齋藤千幹第１図 第２図 ！

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 加工時における移動可能領域を越えた場所で自動工具交
   換を行う工作機械のストロークリミット変更方法におい
   て、 自動工具交換命令により前記移動可能領域を特定するス
   トロークリミットの位置を変更すると共に、 工具交換動作の完了によりストロークリミットの位置を
   元に戻すことを特徴とするストロークリミット変更方法
   。