WO2016031324A1

WO2016031324A1 - 工作機械

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Publication number: WO2016031324A1
Application number: PCT/JP2015/064927
Authority: WO
Inventors: 孝行西岡; 哲志浅田
Original assignee: Dmg森精機株式会社
Priority date: 2014-08-26
Filing date: 2015-05-25
Publication date: 2016-03-03
Also published as: JP6279431B2; US20170176980A1; CN106232290A; CN106232290B; JP2016043462A; DE112015003900T5; US10168689B2

Abstract

工作機械（１）は、ＮＣプログラム実行部（５）がＮＣプログラムを実行する際に、その加工で使用される工具を特定するための使用工具情報を記憶した工具情報記憶部（９）を備え、マガジン操作盤（１８）は、オペレータに警報を報知するための報知部（１８ｂ）を備える。工具交換制御部（１１）は、ＮＣプログラム実行部（５）がＮＣプログラムを実行している間に、入力部（１８ａ）から操作信号を受信したとき、工具情報記憶部（９）に記憶された使用工具情報を確認して、操作信号に係る工具ポット（１７ａ）に保持された工具が当該加工で使用されない場合には、この工具ポット（１７ａ）を工具着脱位置（１７ｃ）に移動させ、当該加工で使用される場合には、報知部（１８ａ）に取扱い不可であることを表す警報を報知させる。

Description

工作機械

　本発明は、主軸を含む運動機構部、ＮＣプログラムに従って該運動機構部の作動を数値制御する数値制御装置、並びに前記主軸に装着された工具を他の工具と交換する工具交換装置を備えた工作機械に関する。

　従来の一般的な工具交換装置としては、工具が保持される複数の工具保持部を有する工具マガジンと、この工具マガジンを駆動して、各工具保持部を工具交換位置に移動させるマガジン駆動機構と、主軸に装着された工具と工具交換位置に位置決めされた工具とを交換する工具交換機構と、マガジン駆動機構及び工具交換機構の作動を制御する工具交換制御部とから構成されるものが知られている（特開平８－３１８４４３号公報参照）。

　このような工具交換装置において、段取り作業としての、前記工具保持部への工具の装着、及び当該工具保持部からの工具の取り出しは、オペレータの手作業によって行われている。そして、多数の工具保持部を備えた工具マガジンの場合には、オペレータが工具を着脱するための工具着脱位置が設定されるとともに、前記複数の工具保持部の中から特定の工具保持部を選択的に前記工具着脱位置に移動させるための操作信号を、前記工具交換制御部に入力する手動操作装置が設けられている。

　このような工具交換装置では、オペレータが、前記手動操作装置によって、作業対象の工具保持部を指定することで、指定された工具保持部を前記工具着脱位置に移動させるための操作信号が、当該手動操作装置から前記工具交換制御部に送信され、この工具交換制御部による制御の下で、前記マガジン駆動機構が駆動されて、指定された工具保持部が工具着脱位置に移動する。斯くして、かかる操作によって、オペレータは意図する任意の工具保持部を工具着脱位置に呼び出すことができ、当該工具保持部への工具の装着や、当該工具保持部からの工具の取り出しを行うことができる。

　ところで、この段取り作業には、工作機械で未実行の新たな加工を新規に設定された工具によって行う場合に、加工開始前の段取り作業として、設定工具を新たに前記工具保持部に装着する作業や、加工によって工具が摩耗限界に達した場合に、この摩耗限界に達した工具を新たな工具と交換する作業などがある。尚、工具の交換時期に関する管理は、一般的には、各工具の加工累積時間を把握することによって行われ、各工具について、摩耗限界とみなされる限界加工時間を経験的に設定し、この限界加工時間を基に、交換時期が設定され、交換時期に達した工具が、オペレータによって交換される。

　また、通常、工作機械の数値制御装置には、複数のＮＣプログラムが格納されており、当該工作機械では、ＮＣプログラムに応じた複数種の加工が実行される。したがって、前記工具マガジンには、各加工でそれぞれ用いられる複数の工具が予め格納されており、工具の中には、複数の加工で共用されるものや、単一の加工にのみ用いられるものもある。

　このような背景から、従来、加工限界に達した工具の交換は、工作機械の停止時の他に、加工中においても行われている。即ち、工具マガジンには、当該加工に用いられないものもあり、このような工具については、加工中に行っても、当該加工に支障を来さないからである。

特開平８－３１８４４３号公報

　ところが、従来、加工中に手動操作によって工具交換を行う場合に、オペレータが、呼び出すべき工具保持部を誤って前記手動操作装置に入力することにより、当該加工で用いられる工具が前記工具着脱位置に呼び出されるという問題を生じていた。

　加工中に、前記手動操作装置により前記工具マガジンを手動操作して、手作業により工具交換を行う場合、その作業中に、前記数値制御装置から前記工具交換制御部に自動工具交換指令が送信されて、当該自動工具交換動作が実行される場合がある。この場合、オペレータが手作業による工具交換を完了した後に、前記自動工具交換動作が実行される場合には、さほど大きな問題とはならないが、オペレータが工具着脱位置の工具保持部から工具を抜き出した後、新たな工具を当該工具保持部に装着する前に、当該工具保持部に対して自動工具交換動作が実行されると、当該工具保持部には工具が装着されていないことから、自動工具交換動作が途中で中断されることになり、この結果、加工が中断されるという問題を生じるのである。

　そして、加工が中断されると、中断後に当該加工を再開するには、工作機械の各部を原位置に復帰させた後、当該各部を加工中断前の正常な状態となるように動作させ、この後、ＮＣプログラムを中断した時点から再開するという面倒な作業を行う必要があり、また、加工の中断によって工作機械の稼働率が低下するという問題を生じる。

　本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、手動操作装置を用いた操作において、オペレータの誤操作があった場合に、これをオペレータに認識させることができ、また、誤操作によって工具マガジンが駆動されるのを防止することが可能な工作機械の提供を、その目的とする。

　上記課題を解決するための本発明は、主軸を含む運動機構部、ＮＣプログラムに従って該運動機構部の作動を数値制御する数値制御装置、並びに前記主軸に装着された工具を他の工具と交換する工具交換装置を備え、
　前記工具交換装置は、
　前記工具を保持する複数の工具保持部を有する工具マガジンと、
　前記工具マガジンを駆動して、前記工具保持部を、主軸に装着された工具と交換するための工具交換位置、及び該工具保持部に対して手動で工具を着脱するための工具着脱位置に移動させるマガジン駆動機構と、
　主軸に装着された工具と、前記工具交換位置に位置決めされた工具とを交換する工具交換機構と、
　前記マガジン駆動機構及び工具交換機構の作動を制御する工具交換制御部と、
　前記複数の工具保持部の中から特定の工具保持部を選択的に前記工具着脱位置に移動させるための操作信号を、前記工具交換制御部に入力する手動操作装置とを備えて構成される工作機械であって、
　前記数値制御装置がＮＣプログラムを実行する際に、該ＮＣプログラムを用いた加工で使用される工具を特定するための使用工具情報を記憶した工具情報記憶部を更に備え、
　前記手動操作装置は、オペレータに警報を報知するための報知部を備えるとともに、
　前記工具交換制御部は、前記数値制御装置が前記ＮＣプログラムを実行している間に、前記手動操作装置から前記操作信号を受信したとき、前記工具情報記憶部に記憶された使用工具情報を確認して、該操作信号に係る工具保持部に保持された工具が該ＮＣプログラムで使用されない場合には、該工具保持部を前記工具着脱位置に移動させ、該操作信号に係る工具保持部に保持された工具が該ＮＣプログラムで使用される場合には、前記報知部に警報を報知させるように構成された工作機械に係る。

　この工作機械によれば、数値制御装置がＮＣプログラム中の工具交換コードを実行することによって行われる自動工具交換動作と、オペレータが手動操作装置を介して実行する手動操作とが行われる。

　自動工具交換動作は、前記数値制御装置がＮＣプログラム中の工具交換コードを実行して、当該工具交換コードに係る工具交換指令を前記工具交換制御部に送信することによって実行され、工具交換指令を受信した工具交換制御部は、工具交換機構を駆動して、主軸に装着された工具と、前記工具交換位置に位置決めされた次工具とを交換する。また、工具交換位置への次工具の位置決めは、数値制御装置がＮＣプログラム中の工具指定コードを実行することによって行われる。即ち、数値制御装置は、ＮＣプログラム中の工具指定コードを実行することによって、次に使用される工具を認識し、認識した次工具を保持する工具保持部を、前記工具交換位置に位置決めさせる信号を工具交換制御部に送信し、工具交換制御部は、受信した信号に応じマガジン駆動機構を駆動して、指定された工具保持部を工具交換位置に位置決めする。

　一方、手動操作は、オペレータが、工具着脱位置に呼び出すべき工具保持部に関する情報を、手動操作装置に入力することによって行われる。一般的に、各工具保持部には、連番（工具保持番号）が割り当てられており、例えば、この工具保持番号を手動操作装置に入力する。

　呼び出すべき工具保持部に関する情報が入力されると、手動操作装置は、入力情報に係る工具保持部を工具着脱位置に移動させるための操作信号を工具交換制御部に送信する。そして、工具交換制御部は、この操作信号を受信すると、前記数値制御装置の動作状況を確認し、数値制御装置がＮＣプログラムを実行していない場合には、前記マガジン駆動機構を駆動して、操作信号に係る工具保持部を工具着脱位置に移動させる。

　一方、数値制御装置がＮＣプログラムを実行している場合には、工具交換制御部は、前記工具情報記憶部に記憶された使用工具情報を確認して、操作信号に係る工具保持部に保持された工具が当該ＮＣプログラムで使用されるものであるか否かを確認し、使用されない場合には、当該工具保持部を前記工具着脱位置に移動させ、操作信号に係る工具保持部に保持された工具が当該ＮＣプログラムで使用される場合には、前記報知部に使用予定であること、或いは取扱い不可であることなどを表す警報を報知させる。

　このように、本発明に係る工作機械によれば、加工中に、オペレータが手動操作によって、所望の工具を工具着脱位置に移動させる（呼び出す）際に、オペレータが、手動操作装置への入力を誤って、当該加工で使用される工具を保持した工具保持部を工具着脱位置に呼び出そうとしたとき、手動操作装置に設けられた報知部によって警報が報知されるので、オペレータは、容易に自身の誤入力を認識することができる。そして、誤入力の認識を得たオペレータが、入力を訂正することで、正しい工具保持部を工具着脱位置に呼び出す等の措置を講じることができ、また、このような措置を講じることで、自動工具交換動作が中断され、これによって加工が中断されるという従来のような問題が生じるのを防止することができる。

　尚、本発明において、前記工具情報記憶部には、可能なあらゆる手段により、前記使用工具情報を格納し、また、更新することができるが、前記工作機械に使用工具情報更新部を設けて、この使用工具情報更新部により、前記工具情報記憶部に使用工具情報を格納し、またこれを更新するようにするのが好ましい。

　そして、この使用工具情報更新部による、前記工具情報記憶部への前記使用工具情報の格納及び更新は、外部からの入力によって、これを行う態様を採ることができる。この場合、当該工作機械を操作するオペレータが、これから実行するＮＣプログラムを基に、当該加工で使用する工具を認識し、認識した工具に係る情報を前記使用工具情報更新部に入力して、当該使用工具情報を前記工具情報記憶部に格納し、また、これを更新する。

　或いは、前記使用工具情報更新部は、前記数値制御装置内に格納されたＮＣプログラムを解析することによって、前記工具情報記憶部に格納された使用工具情報を更新（格納を含む）するように構成されていても良く、また、前記使用工具情報更新部は、前記数値制御装置によって実行中のＮＣプログラムを解析することにより、前記工具情報記憶部に格納された使用工具情報を更新（格納を含む）するように構成されていても良い。このようにすれば、オペレータは何ら操作を行うことなく、工具情報記憶部への使用工具情報の格納，更新を行うことができるため、オペレータが使用工具情報を誤って入力するなどの人為的なミスが生じない。

　また、前記工具情報記憶部は、更に、前記工具マガジンの各工具保持部に保持された工具の加工累積時間、及び該工具の限界加工時間を記憶するように構成され、
　前記工作機械は、更に、前記数値制御装置によって実行されるＮＣプログラムを解析して、該ＮＣプログラムを用いた加工で使用される工具の加工時間を算出し、算出した加工時間でもって、前記工具情報記憶部に格納された、対応する工具の加工累積時間を更新する加工時間算出部を備え、
　前記使用工具情報更新部は、更に、前記工具情報記憶部に格納された各工具の加工累積時間が限界加工時間を超えたかどうかを監視し、加工累積時間が限界加工時間を超えた工具を、前記工具情報記憶部に格納された使用工具情報によって特定される使用工具から除外するように構成されていても良い。

　このような構成を備えた工作機械によれば、工具マガジンに格納された各工具の寿命管理を行うことができる。また、加工累積時間が限界加工時間を超えた工具については、これを引き続き加工に使用すると、工具が破損する等の問題を生じる可能性が高く、したがって、この工具は、例え、当該加工で使用されるものであっても、できるだけ早急に新たなものと交換するのが好ましい。上記構成によれば、限界加工時間を超えた工具については、工具情報記憶部に格納された使用工具情報によって特定される使用工具から除外されるので、オペレータが当該工具を交換すべく、前記手動交換装置に、当該工具を保持した工具保持部を工具着脱位置に呼び出す指令を入力したとしても、前記報知部によって警報は報知されないため、オペレータは注意をそがれることなく、工具交換作業を行うことができる。

　また、本発明において、前記工具交換制御部は、前記操作信号に係る工具保持部に保持された工具が、前記数値制御装置によって実行中の加工で使用される場合には、該工具保持部を前記工具着脱位置に移動させないように構成されているのが好ましい。オペレータの誤入力によって工具マガジンを動作させると、その動作自体が無駄となるばかりか、エネルギーの浪費となるからである。

　或いは、前記工具交換制御部は、前記操作信号に係る工具保持部に保持された工具が、前記数値制御装置によって実行中の加工で使用される場合には、前記警報の報知後に、更に、前記手動操作装置から実行信号を受信したときにのみ、該工具保持部を前記工具着脱位置に移動させるように構成されていても良い。当該加工で使用される工具であるにも拘らず、何らかの事情、例えば、加工累積時間が限界加工時間を超えていない工具について、目視により欠損が確認された場合には、オペレータは、当該工具を交換する必要がある。上記構成によれば、オペレータが、当該工具を保持した工具保持部を工具着脱位置に呼び出す指令を手動交換装置に入力することで、前記報知部から警報が報知されるが、オペレータが、更に、手動操作装置から実行信号を入力することで、当該工具保持部が工具着脱位置に呼び出され、これにより、オペレータは、必要な工具交換を行うことができる。

　以上のように、本発明によれば、加工中に、オペレータが手動操作によって、所望の工具を工具着脱位置に移動させる際に、オペレータが、手動操作装置への入力を誤って、当該加工で使用される工具を保持し工具保持部を工具着脱位置に呼び出そうとしたとき、手動操作装置に設けられた報知部によって警報が報知されるので、オペレータは、容易に自身の誤入力を認識することができる。そして、誤入力の認識を得たオペレータが、入力を訂正することで、正しい工具保持部を工具着脱位置に呼び出す等の措置を講じることができ、また、このような措置を講じることで、自動工具交換動作が中断され、これによって加工が中断されるという従来のような問題が生じるのを防止することができる。

本発明の一実施形態に係る工作機械の概略構成を示したブロック図である。本実施形態の工具情報記憶部に格納される工具情報について説明するための説明図である。本発明の他の実施形態におけるＮＣプログラムの一例を示した説明図である。本発明の他の実施形態におけるＮＣプログラムの一例を示した説明図である。

　以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る工作機械の概略構成を示したブロック図である。

　図１に示すように、本例の工作機械１は、制御装置２、送り装置１２、主軸装置１３、ＮＣ操作盤１４、工具交換機構１５、マガジン駆動機構１６、工具マガジン１７及びマガジン操作盤１８などから構成される。また、前記制御装置２は、ＮＣプログラム記憶部４、ＮＣプログラム実行部５、送り制御部６、主軸制御部７、使用工具情報更新部８、工具情報記憶部９、加工時間算出部１０及び工具交換制御部１１からなり、これらのうち、前記ＮＣプログラム記憶部４、ＮＣプログラム実行部５、送り制御部６及び主軸制御部７が数値制御部３を構成する。

　前記送り装置１２及び主軸装置１３は、工作機械１の運動機構部を構成するものであり、例えば、工作機械１がマシニングセンタである場合には、前記送り装置１２は、図示しないテーブルと主軸装置１３とを、三次元空間内で相対的に移動させる働きをする。また、主軸装置１３は、工具が装着される主軸及びこの主軸を軸中心に回転させる主軸モータなどを備える。

　前記工具マガジン１７は、適宜間隔をあけて配設された少なくとも２つのスプロケット（図示せず）と、このスプロケット（図示せず）に掛け回された無端環状のチェーン（図示せず）と、このチェーン（図示せず）に適宜間隔で連結された複数の工具ポット１７ａからなり、各工具ポット１７ａにそれぞれ工具が保持される。また、前記マガジン駆動機構１６は、前記スプロケット（図示せず）の一つに接続し、このスプロケット（図示せず）を軸中心に回転させて、前記チェーン（図示せず）及び工具ポット１７ａを矢示方向に移動させて、工具ポット１７ａを工具交換位置１７ｂ及び工具着脱位置１７ｃに経由させる。

　また、前記工具交換機構１５は、前記主軸装置１３の主軸に装着された工具と、前記工具交換位置１７ｂに位置する工具ポット１７ａに保持された工具とを交換する機構である。この工具交換機構１５の具体的な構成としては、例えば、両端部にそれぞれ工具把持部を備えた交換アームと、主軸と平行に設けられて、前記交換アームを支持する支持軸と、交換アームを支持軸の軸線中心に回転させる回転機構と、交換アームを支持軸に沿って進退させる進退機構とを備えた構成を例示することができる。

　この工具交換機構１５によれば、１）交換アームを原位置（待機状態にある角度位置）から支持軸の軸線中心に回転させて、主軸に装着された工具を、交換アームの一方の工具把持部に把持させると同時に、前記工具交換位置１７ｂにある次工具を他方の工具把持部に把持させる保持動作と、２）交換アームを支持軸に沿って進出させて、主軸から工具を抜き取る抜取り動作と、３）交換アームを支持軸の軸線中心に回転させて、他方の工具保持部に保持された次工具を主軸の軸線上に位置決めする位置決め動作と、４）交換アームを支持軸に沿って後退させて、他方の工具保持部に保持された次工具を主軸に装着させる装着動作と、５）交換アームを支持軸の軸線中心に回転させて原位置に復帰させる復帰動作とを実行することによって、主軸に装着された工具と、工具交換位置１７ｂにある次工具とを交換する。

　前記ＮＣ操作盤１４は、入力部１４ａ及び表示部１４ｂを備えており、前記入力部１４ａを介して、前記ＮＣプログラム記憶部４にＮＣプログラムを格納する処理、並びにＮＣプログラム実行部５，送り制御部６及び主軸制御部７にそれぞれ制御信号を入力する処理を行うことができるようになっている。また、表示部１４ｂには、ＮＣプログラム記憶部４に格納されたＮＣプログラムや、ＮＣプログラム実行部５における実行状況、送り装置１２及び主軸装置１３の動作状況などが表示されるようになっている。

　前記マガジン操作盤１８も同様に、入力部１８ａ及び表示部１８ｂを備えており、前記工具着脱位置１７ｃに呼び出すべき工具ポット１７ａの番号を、前記入力部１８ａを介して前記工具交換制御部１１に入力することができるようになっている。また、前記表示部１８ｂには、前記工具交換制御部１１から送信される取扱不可信号を受信して、取扱不可であることを表す画面（警告画面）を表示することができるようになっている。

　前記送り制御部６は前記送り装置１２の作動を制御する機能部であり、前記主軸制御部７は、前記主軸装置１３の作動を制御する機能部である。また、ＮＣプログラム記憶部４には、１以上のＮＣプログラムが格納され、ＮＣプログラム実行部５は、前記入力部１４ａから入力された指令に従い、指定されたＮＣプログラムを前記ＮＣプログラム記憶部４から読み出して、当該ＮＣプログラムを実行し、前記送り制御部６、主軸制御部７及び工具交換制御部１１にそれぞれ制御信号を送信する。尚、ＮＣプログラム実行部５は、ＭＤＩ操作として前記入力部１４ａからＮＣコードが入力される場合には、このＮＣコードも実行し、当該ＮＣコードに係る制御信号を前記送り制御部６、主軸制御部７及び工具交換制御部１１に送信する。

　前記工具情報記憶部９は、図２に示すような工具情報を記憶する機能部である。図２に例示した工具情報は、各工具について設定された工具番号、各工具が格納される前記工具マガジンの工具ポット１７ａの番号、各工具の寸法（径と長さ）、各工具が使用されるＮＣプログラム、各工具が使用されるＮＣプログラムでの加工時間、各工具についての現在の加工累積時間、各工具について設定された限界加工時間、各工具について設定された取扱不可フラグである。尚、前記限界加工時間は、各工具の摩耗限界とみなされる加工累積時間であり、経験的に設定される。

　前記加工時間算出部１０は、ＮＣプログラム記憶部４に格納されたＮＣプログラムを解析することによって、当該ＮＣプログラムで指定された工具番号を認識するとともに、当該工具の加工時間を算出し、算出した各ＮＣプログラムにおける各工具の加工時間を前記工具情報記憶部９に書き込む処理を行う。尚、この処理は、定期的に行うようにしても良いが、前記ＮＣプログラム記憶部４に新たなＮＣプログラムが格納される都度、この新たなＮＣプログラムについて処理し、また、ＮＣプログラム記憶部４に格納されたＮＣプログラムが編集等によって改変される都度、改変されたＮＣプログラムについて処理するのが好ましい。

　また、前記加工時間算出部１０は、前記ＮＣプログラム実行部５の動作状況を監視して、当該ＮＣプログラム実行部５で実行されるＮＣプログラムを認識するとともに、当該ＮＣプログラムの実行が完了される都度、又は工具交換機構１５によって主軸から工具が抜き取られる都度、当該ＮＣプログラムを用いた加工で使用される各工具、又は工具交換によって工具マガジン１７に格納された工具について、前記工具情報記憶部９に格納された加工時間を、当該工具情報記憶部９に格納された加工累積時間に加算することによって、当該加工累積時間を更新する処理を行う。

　前記使用工具情報更新部８は、前記工具情報記憶部９にデータを書き込み、また、既に格納されたデータを更新する処理を行う。具体的には、前記ＮＣ操作盤１４の入力部１４ａから入力された、前記工具番号に対応した工具ポット番号、工具名称、寸法、限界加工時間に係る各データを前記工具情報記憶部９に書き込む処理を行う。

　また、使用工具情報更新部８は、ＮＣプログラム記憶部４に格納されたＮＣプログラムを解析することによって、各ＮＣプログラムで指定された工具番号を認識、即ち、各ＮＣプログラムを用いた加工で使用される工具をそれぞれ認識し、各工具毎に、これが使用されるＮＣプログラム名（ＮＣプログラム番号）を、前記工具情報記憶部９に書き込む処理を行う。尚、この処理は、定期的に行うようにしても良いが、前記ＮＣプログラム記憶部４に新たなＮＣプログラムが格納される都度、この新たなＮＣプログラムについて処理し、また、ＮＣプログラム記憶部４に格納されたＮＣプログラムが編集等によって改変される都度、改変されたＮＣプログラムについて処理するのが好ましい。

　更に、使用工具情報更新部８は、前記ＮＣプログラム実行部５の動作状況を監視し、ＮＣプログラム実行部５でＮＣプログラムが実行される場合には、実行されるＮＣプログラム名を確認し、確認したＮＣプログラム名を基に、前記工具情報記憶部９を参照して、当該ＮＣプログラムで使用される工具を認識し、認識した工具の内、前記工具情報記憶部９に格納された加工累積時間が限界加工時間を超えていない工具について、前記工具情報記憶部９に記憶された取扱不可フラグをＯＮにし、それ以外の工具の取扱不可フラグをＯＦＦにする処理を行う。例えば、図２に示した例において、前記ＮＣプログラム実行部５で実行されるＮＣプログラムがＯ１０００である場合、使用工具情報更新部８は、Ｏ１０００のＮＣプログラムを用いた加工で使用され、加工累積時間が限界加工時間を超えていない工具番号００１，００２及び０２０等の工具の取扱不可フラグをＯＮにする一方、これらを除いた、工具番号００３等の工具の取扱不可フラグをＯＦＦにする。

　前記工具交換制御部１１は、前記ＮＣプログラム実行部５又は前記ＮＣ操作盤１４の入力部１４ａから送信される制御信号を受信して、受信した制御信号に応じて前記工具交換機構１５及びマガジン駆動機構１６の作動を制御する。例えば、ＮＣプログラム実行部５又は前記入力部１４ａから次工具を工具交換位置１７ｂに呼び出す制御信号を受信すると、工具交換制御部１１は、マガジン駆動機構部１６を駆動，制御して、当該制御信号に係る工具を保持した工具ポット１７ａを工具交換位置１７ｂに移動させ、ＮＣプログラム実行部５又は前記入力部１４ａから工具交換指令を受信すると、工具交換機構１５を駆動，制御して、工具交換機構１５に工具交換動作を実行させる。

　また、工具交換制御部１１は、前記マガジン操作盤１８から入力される操作信号、即ち、特定の工具ポット１７ａを工具着脱位置１７ｃに移動させる操作信号を受信すると、まず、前記ＮＣプログラム実行部５がＮＣプログラムを実行中であるか否かを確認し、ＮＣプログラムを実行中である場合には、更に、前記工具情報記憶部９を参照して、操作信号に係る工具ポット１７ａが、取扱不可フラグがＯＮになっている工具を保持した工具ポット１７ａであるか否かを確認し、取扱不可フラグがＯＦＦになっていれば、前記マガジン駆動機構１６を駆動，制御して、操作信号に係る工具ポット１７ａを工具着脱位置１７ｃに移動させ、一方、取扱不可フラグがＯＮになっていれば、操作信号に係る工具ポット１７ａを移動させることなく、取扱不可信号を前記表示部１８ｂに送信する。また、ＮＣプログラム実行部５がＮＣプログラムを実行していない場合には、マガジン駆動機構１６を駆動，制御して、操作信号に係る工具ポット１７ａを工具着脱位置１７ｃに移動させる。

　次に、以上の構成を備えた本例の工作機械１において、オペレータがマガジン操作盤１８を介して操作する手動操作について説明する。

　手動操作は、オペレータが、マガジン操作盤１８を介して、工具マガジン１７の特定の工具ポット１７ａを工具着脱位置１７ｃに呼び出す操作であり、オペレータは、工具着脱位置１７ｃに呼び出した工具ポット１７ａへの工具の装着や、呼び出した工具ポット１７ａからの工具の取り出しを行う。

　この手動操作において、オペレータは、まず、工具着脱位置１７ｃに呼び出すべき工具ポット１７ａの番号をマガジン操作盤１８の入力部１８ａから入力する。工具ポット１７ａの番号が入力されると、入力部１８ａは、入力された番号の工具ポット１７ａを工具着脱位置１７ｃに移動させる操作信号を工具交換制御部１１に送信する。

　工具交換制御部１１は、この操作信号を受信すると、前記ＮＣプログラム実行部５がＮＣプログラムを実行中であるか否かを確認し、ＮＣプログラム実行部５がＮＣプログラムを実行していない場合には、マガジン駆動機構１６を駆動，制御して、操作信号に係る工具ポット１７ａを工具着脱位置１７ｃに移動させる。これにより、オペレータは、呼び出した工具ポット１７ａへの工具の装着や、当該工具ポット１７ａからの工具の取り出しを行うことができる。

　一方、前記操作信号を受信したときに、前記ＮＣプログラム実行部５がＮＣプログラムを実行中であるときには、更に、前記工具情報記憶部９に格納されたデータを参照して、操作信号に係る工具ポット１７ａの取扱不可フラグがＯＮになっているかどうかを確認し、取扱不可フラグがＯＦＦになった工具ポット１７ａの場合には、前記マガジン駆動機構１６を駆動，制御して、操作信号に係る工具ポット１７ａを工具着脱位置１７ｃに移動させる。これにより、ＮＣプログラム実行部５がＮＣプログラムを実行中であっても、呼び出し対象の工具が、当該ＮＣプログラムで使用されるものでない場合、並びに、当該ＮＣプログラムで使用されるものではあるが、加工累積時間が限界加工時間を超えているものである場合には、当該工具を保持した工具ポット１７ａが工具着脱位置１７ｃに呼び出される。

　他方、取扱不可フラグがＯＮになった工具ポット１７ａの場合には、工具交換制御部１１は、当該工具ポット１７ａを工具着脱位置１７ｃに移動させることなく、取扱不可信号を前記表示部１８ｂに送信し、前記表示部１８ｂは、この取扱不可信号を受信して、当該工具ポット１７ａが取扱不可であることを表す画面（警告画面）を表示する。

　斯くして、本例の工作機械１によれば、加工中に、オペレータが手動操作によって、所望の工具を工具着脱位置１７ｃに呼び出す際に、オペレータが、マガジン操作盤１８の入力部１８ａへの入力を誤って、当該加工で使用される工具を保持した工具ポット１７ａを工具着脱位置１７ｃに呼び出そうとしたとき、マガジン操作盤１８の表示部１８ｂに、取扱い不可であることを表す警告画面が表示されるので、オペレータは、容易に自身の誤入力を認識することができる。

　そして、誤入力の認識を得たオペレータが、入力を訂正する、即ち、当該加工で使用されない工具を保持した工具ポット１７ａを工具着脱位置１７ｃに呼び出す等の措置を講じることができ、また、このような措置を講じることで、自動工具交換動作が中断され、これによって加工が中断されるという従来のような問題が生じるのを防止することができる。

　また、本例では、取扱不可フラグがＯＮになった工具ポット１７ａについては、これを工具着脱位置１７ｃに移動させないようにしているので、オペレータの誤入力による無駄な動作を回避することができ、エネルギーの浪費を防止することができる。

　また、本例では、工具情報記憶部９内に、各工具についての加工累積時間と限界加工時間とを記憶するようにしているので、工具マガジン１７に格納された各工具について、その寿命管理を行うことができる。

　尚、加工累積時間が限界加工時間を超えた工具については、これを引き続き加工に使用すると、工具が破損する等の問題を生じる可能性が高く、したがって、この工具は、例え、当該加工で使用されるものであっても、できるだけ早急に新たなものと交換するのが好ましい。本例では、加工累積時間が限界加工時間を超えた工具については、工具情報記憶部９に格納される取扱不可フラグをＯＦＦにするようにしているので、当該工具が現在の加工で使用されるものであっても、オペレータは、これを工具着脱位置１７ｃに呼び出して、適宜新たなものと交換することができ、また、その際、誤入力であるとする警告画面が前記表示部１８ｂに表示されないので、オペレータは注意をそがれることなく、交換作業を行うことができる。

　以上、本発明の具体的な実施の形態について説明したが、本発明が採り得る態様は、何らこれに限定されるものではない。

　例えば、上例では、工具交換制御部１１は、ＮＣプログラム実行部５がＮＣプログラムを実行中に、前記入力部１８ａから操作信号を受信したときに、工具情報記憶部９内に格納された取扱不可フラグのＯＮ，ＯＦＦを基に、操作信号に係る工具ポット１７ａを工具着脱位置１７ｃに移動させるか否かを決定するように構成されているが、これに限られるものではなく、工具交換制御部１１は、ＮＣプログラム実行部５が実行しているＮＣプログラム名を認識し、認識したプログラム名を基に、前記工具情報記憶部９内に格納された適用プログラム名と工具ポット１７ａとの関係から、操作信号に係る工具ポット１７ａが当該加工に使用されるものであるか否かを判断して、これを工具着脱位置１７ｃに移動させるか否かを決定するように構成されていても良い。但し、迅速な処理を実現するためには、上例のように、取扱不可フラグによって判断するのが好ましい。

　また、上例において、前記使用工具情報更新部８は、前記ＮＣプログラム記憶部４に格納されたＮＣプログラムを解析することにより、ＮＣプログラム名と当該ＮＣプログラムで使用される工具番号（工具）との関係を認識して、この相関を前記工具情報記憶部９に格納するとともに、ＮＣプログラム実行部５がＮＣプログラムを実行するときには、そのＮＣプログラム名と、工具情報記憶部９に格納された前記相関から、当該ＮＣプログラムで使用される工具を認識して、その前記工具情報記憶部９に格納される取扱不可フラグをＯＮにするように構成されているが、使用工具情報更新部８の構成は、これに限られるものではない。

　例えば、前記使用工具情報更新部８は、ＮＣプログラム実行部５がＮＣプログラムを実行するとき、当該ＮＣプログラムを先読みして、当該ＮＣプログラムで使用される工具を認識し、認識した工具について、前記工具情報記憶部９に格納される取扱不可フラグをＯＮにするように構成されていても良い。この場合、前記工具情報記憶部９には、必ずしも、適用プログラムに関するデータを格納する必要はない。

　また、前記使用工具情報更新部８を、前記ＮＣプログラム実行部５がＮＣプログラムを実行するときに、当該ＮＣプログラムから使用される工具を認識し、認識した工具について、前記工具情報記憶部９に格納される取扱不可フラグをＯＮにするように構成する場合には、ＮＣプログラムを、その冒頭部分に、当該ＮＣプログラムで使用する全ての工具を、当該ＮＣプログラムで使用される工具であることを意味するＮＣコードと共に記述した形式とするのが好ましい。

　このＮＣプログラムの一例を図３に示す。図３において、ＧコードであるＧ５００は、当該ブロックに記述する工具番号（Ｔ番号）、即ち、Ｔ００１、Ｔ００２及びＴ０２０が当該加工で使用されることを定義する。したがって、この場合、前記使用工具情報更新部８は、ＮＣプログラムの全文を先読みすることなく、ＮＣプログラムの冒頭部分に記述されたＧ５００から、当該加工でＴ００１、Ｔ００２及びＴ０２０が使用されることを認識することができ、認識された工具について、前記工具情報記憶部９に格納される取扱不可フラグをＯＮにする処理を行うことができる。

　また、このように、ＮＣプログラム中に使用工具をまとめて記述する態様において、図４に示すように、以降の加工で使用する工具を定義するＧコード（Ｇ５００）、この定義を解除するＧコード（Ｇ５０１）とを用いて、加工を幾つかの区分に区切って、各区分ごとに使用される工具を定義するようにしても良い。図４に示した例では、最初の加工区分でＴ００１及びＴ００２が使用されることが、使用工具情報更新部８において認識され、使用工具情報更新部８は、この区分の加工中には、工具Ｔ００１及びＴ００２についてのみ、工具情報記憶部９内の取扱不可フラグをＯＮにし、次の加工区分では、Ｔ００１及びＴ０２０が使用されることが、使用工具情報更新部８において認識され、使用工具情報更新部８は、この区分の加工中には、工具Ｔ００１及びＴ０２０についてのみ、工具情報記憶部９内の取扱不可フラグをＯＮにする処理を行う。このようにすれば、加工中の工具をより細かな間隔で定義することができため、取扱不可の工具をより細かな間隔で設定することができ、オペレータの作業上の制約を緩やかなものとすることができる。

　尚、この使用工具を定義するＮＣコードは、Ｇコードの限られるものではなく、当然のことながら、Ｍコード等、他のＮＣコードを用いることができる。

　また、上例では、前記ＮＣプログラム実行部５によって加工が実行されるとき、前記使用工具情報更新部８により、実行されるＮＣプログラムを解析して、前記工具情報記憶部９に格納された取扱不可フラグを更新するように構成したが、これに限られるものではなく、オペレータが、ＮＣ操作盤１４の入力部１４ａを介して、前記ＮＣプログラム実行部５が実行する加工において使用される工具について、前記工具情報記憶部９に格納された取扱不可フラグを更新するようにしても良い。オペレータは、自身が加工を操作するのであるから、当然のことながら当該加工で使用される工具を認識しており、オペレータ自身が、工具情報記憶部９に格納された取扱不可フラグを更新することが可能である。但し、オペレータの入力ミスを回避するためには、上例のように、使用工具情報更新部８によって、工具情報記憶部９に格納された取扱不可フラグを更新するようにするのが好ましい。

　また、上例では、工具交換制御部１１は、加工中にマガジン操作盤１８の入力部１８ａから入力された操作信号に係る工具ポット１７ａについて、工具情報記憶部９に格納された取扱不可フラグがＯＮである場合には、当該工具ポット１７ａを工具着脱位置１７ｃに移動させることなく、取扱不可信号を前記表示部１８ｂに送信して、表示部１８ｂに当該工具ポット１７ａが取扱不可であることを表す警告画面を表示させるように構成されているが、表示部１８ｂへの表示後、入力部１８ａから、更に、当該工具ポット１７ａを工具着脱位置１７ｃに移動させる実行信号を受信したときには、当該工具ポット１７ａを工具着脱位置１７ｃに移動させるように構成されていても良い。

　当該加工で使用される工具であるにも拘らず、何らかの事情、例えば、加工累積時間が限界加工時間を超えていない工具について、目視により欠損が確認された場合には、オペレータは、当該工具を交換する必要がある。上記構成によれば、オペレータが、当該工具を保持した工具ポット１７ａを工具着脱位置１７ｃに呼び出す指令を入力部１８ａから入力することで、前記表示部１８ｂに警告画面が表示されるが、オペレータが、更に、入力部１８ａから実行信号を入力することで、当該工具ポット１７ａが工具着脱位置１７ｃに呼び出され、これにより、オペレータは、必要な工具交換を行うことができる。

　また、上例では、加工中に前記入力部１８ａから入力された操作信号に係る工具ポット１７ａについて、工具情報記憶部９に格納された取扱不可フラグがＯＮである場合には、表示部１８ｂに当該工具ポット１７ａが取扱不可であることを表す警告画面を表示させるように構成したが、これに限られるものではなく、取扱不可フラグがＯＮである場合には、スピーカ等を用いた音声等によって報知するようにしても良い。

　また、上例では、実行されるＮＣプログラムで使用される工具について、「取扱不可」と認識するようにしたが、このような認識に限られるものではなく、例えば「使用予定有り」と認識するようにしても良い。

　また、上例では、工具ポット１７ａとこれに保持される工具とが固定される、所謂、固定番地方式を採用しているが、このような固定番地方式に限られるものではなく、所謂、ランダム番地方式を採用しても良い。この場合、前記工具交換制御部１１は、前記工具交換動作を実行させるたびに、当該工具交換によって変更された工具ポット１７ａとこれに保持される工具との関係を基に、これに応じて前記工具情報記憶部９に格納された工具番号に対応する工具ポット番号を更新するように構成される。

　１　　工作機械
　２　　制御装置
　３　　数値制御部
　４　　ＮＣプログラム記憶部
　５　　ＮＣプログラム実行部
　６　　送り制御部
　７　　主軸制御部
　８　　使用工具情報更新部
　９　　工具情報記憶部
　１０　加工時間算出部
　１１　工具交換制御部
　１２　送り装置
　１３　主軸装置
　１４　ＮＣ操作盤
　１５　工具交換機構
　１６　マガジン駆動機構
　１７　工具マガジン
　１８　マガジン操作盤
　１８ａ　表示部

Claims

　主軸を含む運動機構部、ＮＣプログラムに従って該運動機構部の作動を数値制御する数値制御装置、並びに前記主軸に装着された工具を他の工具と交換する工具交換装置を備え、
　前記工具交換装置は、
　前記工具を保持する複数の工具保持部を有する工具マガジンと、
　前記工具マガジンを駆動して、前記工具保持部を、主軸に装着された工具と交換するための工具交換位置、及び該工具保持部に対して手動で工具を着脱するための工具着脱位置に移動させるマガジン駆動機構と、
　主軸に装着された工具と、前記工具交換位置に位置決めされた工具とを交換する工具交換機構と、
　前記マガジン駆動機構及び工具交換機構の作動を制御する工具交換制御部と、
　前記複数の工具保持部の中から特定の工具保持部を選択的に前記工具着脱位置に移動させるための操作信号を、前記工具交換制御部に入力する手動操作装置とを備えて構成される工作機械であって、
　前記数値制御装置がＮＣプログラムを実行する際に、該ＮＣプログラムを用いた加工で使用される工具を特定するための使用工具情報を記憶した工具情報記憶部を更に備え、
　前記手動操作装置は、オペレータに警報を報知するための報知部を備えるとともに、
　前記工具交換制御部は、前記数値制御装置が前記ＮＣプログラムを実行している間に、前記手動操作装置から前記操作信号を受信したとき、前記工具情報記憶部に記憶された使用工具情報を確認して、該操作信号に係る工具保持部に保持された工具が該ＮＣプログラムで使用されない場合には、該工具保持部を前記工具着脱位置に移動させ、該操作信号に係る工具保持部に保持された工具が該ＮＣプログラムで使用される場合には、前記報知部に警報を報知させるように構成されていることを特徴とする工作機械。
　前記工具情報記憶部に格納された使用工具情報を更新する使用工具情報更新部を備えていることを特徴とする請求項１記載の工作機械。
　前記使用工具情報更新部は、外部からの入力によって、前記工具情報記憶部に格納された使用工具情報を更新するように構成されていることを特徴とする請求項２記載の工作機械。
　前記使用工具情報更新部は、前記数値制御装置内に格納されたＮＣプログラムを解析することにより、前記工具情報記憶部に格納された使用工具情報を更新するように構成されていることを特徴とする請求項２記載の工作機械。
　前記使用工具情報更新部は、前記数値制御装置によって実行中のＮＣプログラムを解析することにより、前記工具情報記憶部に格納された使用工具情報を更新するように構成されていることを特徴とする請求項２記載の工作機械。
　前記工具情報記憶部は、更に、前記工具マガジンの各工具保持部に保持された工具の加工累積時間、及び該工具の限界加工時間を記憶するように構成され、
　前記工作機械は、更に、前記数値制御装置によって実行されるＮＣプログラムを解析して、該ＮＣプログラムを用いた加工で使用される工具の加工時間を算出し、算出した加工時間でもって、前記工具情報記憶部に格納された、対応する工具の加工累積時間を更新する加工時間算出部を備え、
　前記使用工具情報更新部は、更に、前記工具情報記憶部に格納された各工具の加工累積時間が限界加工時間を超えたかどうかを監視し、加工累積時間が限界加工時間を超えた工具を、前記工具情報記憶部に格納された使用工具情報によって特定される使用工具から除外するように構成されていることを特徴とする請求項３記載の工作機械。
　前記工具情報記憶部は、更に、前記工具マガジンの各工具保持部に保持された工具の加工累積時間、及び該工具の限界加工時間を記憶するように構成され、
　前記工作機械は、更に、前記数値制御装置によって実行されるＮＣプログラムを解析して、該ＮＣプログラムを用いた加工で使用される工具の加工時間を算出し、算出した加工時間でもって、前記工具情報記憶部に格納された、対応する工具の加工累積時間を更新する加工時間算出部を備え、
　前記使用工具情報更新部は、更に、前記工具情報記憶部に格納された各工具の加工累積時間が限界加工時間を超えたかどうかを監視し、加工累積時間が限界加工時間を超えた工具を、前記工具情報記憶部に格納された使用工具情報によって特定される使用工具から除外するように構成されていることを特徴とする請求項４記載の工作機械。
　前記工具情報記憶部は、更に、前記工具マガジンの各工具保持部に保持された工具の加工累積時間、及び該工具の限界加工時間を記憶するように構成され、
　前記工作機械は、更に、前記数値制御装置によって実行されるＮＣプログラムを解析して、該ＮＣプログラムを用いた加工で使用される工具の加工時間を算出し、算出した加工時間でもって、前記工具情報記憶部に格納された、対応する工具の加工累積時間を更新する加工時間算出部を備え、
　前記使用工具情報更新部は、更に、前記工具情報記憶部に格納された各工具の加工累積時間が限界加工時間を超えたかどうかを監視し、加工累積時間が限界加工時間を超えた工具を、前記工具情報記憶部に格納された使用工具情報によって特定される使用工具から除外するように構成されていることを特徴とする請求項５記載の工作機械。
　前記工具交換制御部は、前記操作信号に係る工具保持部に保持された工具が、前記数値制御装置によって実行中の加工で使用される場合には、該工具保持部を前記工具着脱位置に移動させないように構成されていることを特徴とする請求項１記載の工作機械。
　前記工具交換制御部は、前記操作信号に係る工具保持部に保持された工具が、前記数値制御装置によって実行中の加工で使用される場合には、該工具保持部を前記工具着脱位置に移動させないように構成されていることを特徴とする請求項２記載の工作機械。
　前記工具交換制御部は、前記操作信号に係る工具保持部に保持された工具が、前記数値制御装置によって実行中の加工で使用される場合には、該工具保持部を前記工具着脱位置に移動させないように構成されていることを特徴とする請求項３記載の工作機械。
　前記工具交換制御部は、前記操作信号に係る工具保持部に保持された工具が、前記数値制御装置によって実行中の加工で使用される場合には、該工具保持部を前記工具着脱位置に移動させないように構成されていることを特徴とする請求項４記載の工作機械。
　前記工具交換制御部は、前記操作信号に係る工具保持部に保持された工具が、前記数値制御装置によって実行中の加工で使用される場合には、該工具保持部を前記工具着脱位置に移動させないように構成されていることを特徴とする請求項５記載の工作機械。
　前記工具交換制御部は、前記操作信号に係る工具保持部に保持された工具が、前記数値制御装置によって実行中の加工で使用される場合には、該工具保持部を前記工具着脱位置に移動させないように構成されていることを特徴とする請求項６記載の工作機械。
　前記工具交換制御部は、前記操作信号に係る工具保持部に保持された工具が、前記数値制御装置によって実行中の加工で使用される場合には、該工具保持部を前記工具着脱位置に移動させないように構成されていることを特徴とする請求項７記載の工作機械。
　前記工具交換制御部は、前記操作信号に係る工具保持部に保持された工具が、前記数値制御装置によって実行中の加工で使用される場合には、該工具保持部を前記工具着脱位置に移動させないように構成されていることを特徴とする請求項８記載の工作機械。
　前記工具交換制御部は、前記操作信号に係る工具保持部に保持された工具が、前記数値制御装置によって実行中の加工で使用される場合には、前記警報の報知後に、更に、前記手動操作装置から実行信号を受信したときにのみ、該工具保持部を前記工具着脱位置に移動させるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の工作機械。
　前記工具交換制御部は、前記操作信号に係る工具保持部に保持された工具が、前記数値制御装置によって実行中の加工で使用される場合には、前記警報の報知後に、更に、前記手動操作装置から実行信号を受信したときにのみ、該工具保持部を前記工具着脱位置に移動させるように構成されていることを特徴とする請求項２記載の工作機械。
　前記工具交換制御部は、前記操作信号に係る工具保持部に保持された工具が、前記数値制御装置によって実行中の加工で使用される場合には、前記警報の報知後に、更に、前記手動操作装置から実行信号を受信したときにのみ、該工具保持部を前記工具着脱位置に移動させるように構成されていることを特徴とする請求項３記載の工作機械。
　前記工具交換制御部は、前記操作信号に係る工具保持部に保持された工具が、前記数値制御装置によって実行中の加工で使用される場合には、前記警報の報知後に、更に、前記手動操作装置から実行信号を受信したときにのみ、該工具保持部を前記工具着脱位置に移動させるように構成されていることを特徴とする請求項４記載の工作機械。
　前記工具交換制御部は、前記操作信号に係る工具保持部に保持された工具が、前記数値制御装置によって実行中の加工で使用される場合には、前記警報の報知後に、更に、前記手動操作装置から実行信号を受信したときにのみ、該工具保持部を前記工具着脱位置に移動させるように構成されていることを特徴とする請求項５記載の工作機械。
　前記工具交換制御部は、前記操作信号に係る工具保持部に保持された工具が、前記数値制御装置によって実行中の加工で使用される場合には、前記警報の報知後に、更に、前記手動操作装置から実行信号を受信したときにのみ、該工具保持部を前記工具着脱位置に移動させるように構成されていることを特徴とする請求項６記載の工作機械。
　前記工具交換制御部は、前記操作信号に係る工具保持部に保持された工具が、前記数値制御装置によって実行中の加工で使用される場合には、前記警報の報知後に、更に、前記手動操作装置から実行信号を受信したときにのみ、該工具保持部を前記工具着脱位置に移動させるように構成されていることを特徴とする請求項７記載の工作機械。
　前記工具交換制御部は、前記操作信号に係る工具保持部に保持された工具が、前記数値制御装置によって実行中の加工で使用される場合には、前記警報の報知後に、更に、前記手動操作装置から実行信号を受信したときにのみ、該工具保持部を前記工具着脱位置に移動させるように構成されていることを特徴とする請求項８記載の工作機械。