JP2017019040A

JP2017019040A - 切削加工機および使用すべき加工ツールの判断方法

Info

Publication number: JP2017019040A
Application number: JP2015138094A
Authority: JP
Inventors: 晃裕須山; Akihiro Suyama; 徹也冠者; Tetsuya Kanja
Original assignee: Roland DG Corp
Current assignee: Roland DG Corp
Priority date: 2015-07-09
Filing date: 2015-07-09
Publication date: 2017-01-26

Abstract

【課題】ＡＴＣを備える切削加工機において、ＡＴＣに収容された同種の２つの加工ツールのうち使用すべき加工ツールを判断する方法。【解決手段】所定種類の加工ツールを使用するとの指示を受信したときの第１加工ツールの使用時間Ｔ１及び第２加工ツールの使用時間Ｔ２を取得する使用時間取得部５２と、使用時間Ｔ１及び使用時間Ｔ２の少なくとも一方が交換目安時間ＴＣ以上であるか否かを判定する交換判定部５３と、使用時間Ｔ１及び使用時間Ｔ２のいずれが短いかを判定する摩耗判定部５４と、交換判定部５３が使用時間Ｔ１及び使用時間Ｔ２の少なくとも一方が交換目安時間ＴＣ以上であると判定したとき、摩耗判定部５４が使用時間Ｔ１の方が使用時間Ｔ２よりも短いと判定すると第１加工ツールを使用すべき加工ツールと判断し、摩耗判定部５４が使用時間Ｔ２の方が使用時間Ｔ１よりも短いと判定すると第２加工ツールを使用すべき加工ツールと判断する。【選択図】図７

Description

本発明は、ＡＴＣを備える切削加工機と、この切削加工機において使用すべき加工ツールを判断する判断方法に関する。

従来より、回転する加工ツールでワーク（被加工物）を切削加工する切削加工機が知られている。この切削加工機では、ワークと加工ツールとの相対的な位置関係を３次元で変化させながら、ワークに対して加工ツールを所定の角度で接触させることで、ワークを所望の形状に切削するようにしている。

この種の切削加工機として、例えば特許文献１には、一回の作業で多様な切削加工を自動かつ連続的に実施するために、切削部形状の異なる複数の加工ツールを自動で交換できる自動刃物交換機能（オートツールチェンジャー，Auto Tool Changer：ＡＴＣ）を備えた切削加工機が開示されている。複数の加工ツールは、切削加工機の内部空間に配設されたマガジンに収容される。そして、ＣＡＭ（コンピュータ支援製造；Computer Aided Manufacturing）技術によって外部コンピュータから送られる指示に基づき、切削加工機はワークに対し目的の切削加工を施すのに適した加工ツールを使用するよう制御される。

加工ツールは、ワークを切削加工するにつれて徐々に摩耗する。そのため、加工ツールには、交換目安時間が設定されている。そしてＡＴＣを備えた切削加工機のなかには、加工ツールごとに使用時間を管理し、使用時間が交換目安時間に達したときには作業者にその加工ツールの交換を促すメッセージを出力する機能を備えたものがある。

特開２０１３−１２１４６６号公報

この加工ツールの交換に際しては、切削加工機を停止し、作業者がマガジンに収容された摩耗した加工ツールを新しい加工ツールに交換する必要がある。しかしながら、切削加工機については、作業者の手を要することなく、一回の（一連の）作業でより長時間の切削加工を自動で行えることが潜在的に求められている。

本発明は、上記の従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、ＡＴＣを備える切削加工機において、一回の作業でより長時間の切削加工を行うことが可能な切削加工機を提供することを目的とする。また、ＡＴＣに収容された同種の２つの加工ツールのうち使用すべき加工ツールを判断する判断方法を提供することを他の目的とする。

本発明に係る切削加工機は、所定の種類を含むｎ種類（ここでｎは２以上の整数）の加工ツールを使用可能に構成された切削加工機であって、所定種類の加工ツールからなる第１加工ツールおよび第２加工ツールをそれぞれ収容可能な第１ストッカーおよび第２ストッカーを含む複数のストッカーを有するマガジンと、切削加工に使用すべき加工ツールの種類を指示する指示装置と、加工ツールを把持するとともに、３次元移動が可能なスピンドルと、指示装置の指示に基づき、スピンドルによる加工ツールの把持およびスピンドルの移動を制御する制御装置と、少なくとも所定種類の加工ツールの交換目安時間Ｔ_Ｃを記憶する記憶装置と、を備えている。そして制御装置は、指示装置から所定種類の加工ツールを使用するとの指示を受信する受信部と、指示を受信したときの第１加工ツールの使用時間Ｔ１および第２加工ツールの使用時間Ｔ２を取得する使用時間取得部と、使用時間Ｔ１および使用時間Ｔ２の少なくとも一方が交換目安時間Ｔ_Ｃ以上であるか否かを判定する交換判定部と、使用時間Ｔ１および使用時間Ｔ２のいずれが短いかを判定する摩耗判定部と、交換判定部が使用時間Ｔ１および使用時間Ｔ２の少なくとも一方が交換目安時間Ｔ_Ｃ以上であると判定したとき、摩耗判定部が使用時間Ｔ１の方が使用時間Ｔ２よりも短いと判定すると第１加工ツールを使用すべき加工ツールと判断し、摩耗判定部が使用時間Ｔ２の方が使用時間Ｔ１よりも短いと判定すると第２加工ツールを使用すべき加工ツールと判断する判断部と、を備えていることを特徴としている。

本発明に係る切削加工機においては、マガジンに同種の加工ツールを２本収容できるようにし、その各々について使用時間を管理するようにしている。これにより、加工ツールを１本しか収容していない場合と比較して、当該加工ツールでの切削加工を、作業者の手を要することなく連続して２倍の時間自動的に実施することができる。また、いずれか１本の加工ツールの使用時間が交換目安時間に達したときには、使用時間のより短い加工ツールを使用するようにしている。これにより、交換目安時間に達していない加工ツールを優先的に使用することができ、加工精度の低下を防止することができる。また、２本の加工ツールの両方の使用時間が交換目安時間に達した場合であっても、より使用頻度の少ない加工ツールを優先的に使用することができ、加工精度の低下を抑制して切削加工を実施することができる。

本発明の好ましい一態様によれば、判断部は、交換判定部が、使用時間Ｔ１および使用時間Ｔ２のいずれもが交換目安時間Ｔ_Ｃ未満であると判定したとき、摩耗判定部が使用時間Ｔ１の方が使用時間Ｔ２よりも短いと判定すると第２加工ツールを使用すべき加工ツールと判断し、摩耗判定部が使用時間Ｔ２の方が使用時間Ｔ１よりも短いと判定すると第１加工ツールを使用すべき加工ツールと判断するよう構成されていることを特徴とする。

上記態様によれば、加工ツールの使用時間が交換目安時間に達していないときには、使用時間のより長い加工ツールを優先的に使用するようにしている。これにより、２本の加工ツールの間で交換目安時間に達するタイミングを大きくずらすことができる。したがって、一方の加工ツールが交換目安時間に達しない状態で、他方の加工ツールの交換を作業者に余裕を持って知らせることができる。また、２本の加工ツールが共に交換目安時間に達するという事態が生じる頻度を低減させることができる。延いては、高い加工精度を保ちながら長時間の切削加工が可能とされる。

本発明の好ましい一態様によれば、切削加工機は、加工ツールが接触したことを検知するツールセンサーをさらに備えている。制御部は、スピンドルが加工ツールを把持しているか否かを判断する把持確認部をさらに備えている。そして把持確認部は、スピンドルの移動時に加工ツールが接触したことをツールセンサーが検知したときに、スピンドルが加工ツールを把持していると判断するように構成されていることを特徴とする。

上記態様によれば、切削加工機は、スピンドルによる加工ツールの把持を確認してから切削加工を実施する。これにより、スピンドルが加工ツールの把持を確認せずに切削加工に進むことが防止される。例えば、マガジンへの加工ツールの収容漏れや、加工ツールの脱落などにより、加工ツールを把持しないままスピンドルが切削加工の作業を進めるといった不都合を防止することができる。

本発明の好ましい一態様によれば、制御部は、スピンドルが加工ツールを把持していないと把持確認部が判断したときに、第１加工ツールおよび第２加工ツールのうち判断部により使用すべき加工ツールと判断された方と異なる方の加工ツールをスピンドルに把持させるように構成されていることを特徴とする。

上記態様によれば、スピンドルが第１加工ツールおよび第２加工ツールのうちで把持すべき加工ツールを把持していないとき、他方の加工ツールを把持することができる。これにより、マガジンへの加工ツールの収容漏れや、加工ツールの脱落などにより把持すべき加工ツールを使用できなくても、切削加工を継続することができる。

本発明に係る使用すべき加工ツールの判断方法は、所定の種類を含むｎ種類（ここでｎは２以上の整数）の加工ツールを使用可能に構成された切削加工機であって、所定種類の加工ツールからなる第１加工ツールおよび第２加工ツールをそれぞれ収容可能な第１ストッカーおよび第２ストッカーを含む複数のストッカーを有するマガジンと、切削加工に使用すべき加工ツールの種類を指示する指示装置と、加工ツールを把持するとともに、３次元移動が可能なスピンドルと、指示装置の指示に基づき、スピンドルによる加工ツールの把持およびスピンドルの移動を制御する制御装置と、少なくとも所定種類の加工ツールの交換目安時間Ｔ_Ｃをそれぞれ記憶する記憶装置と、を備え、加工ツールで被加工物を切削加工する切削加工機において、第１加工ツールおよび第２加工ツールのうち使用すべき加工ツールを判断する判断方法である。そしてこの判断方法は、Ｓ１）指示装置から加工ツールを使用するとの指示を受信し、Ｓ２）指示を受信したときの第１加工ツールおよび第２加工ツールのそれぞれの使用時間Ｔ１および使用時間Ｔ２を取得し、Ｓ３）使用時間Ｔ１および使用時間Ｔ２の少なくとも一方が交換目安時間Ｔ_Ｃ以上であるか否かを判定し、Ｓ４）使用時間Ｔ１および使用時間Ｔ２のいずれが短いかを判定し、Ｓ５）使用時間Ｔ１および使用時間Ｔ２の少なくとも一方が交換目安時間Ｔ_Ｃ以上であると判定したとき、使用時間Ｔ１の方が使用時間Ｔ２よりも短いと判定すると第１加工ツールを使用すべき加工ツールと判断し、使用時間Ｔ２の方が使用時間Ｔ１よりも短いと判定すると第２加工ツールを使用すべき加工ツールと判断することを特徴とする。

本発明に係る使用すべき加工ツールの判断方法においては、切削加工機のマガジンに同種の加工ツールを２本収容したとき、その各々について使用時間を管理することで、いずれの加工ツールを使用すべきかを判断するようにしている。これにより、切削加工機に加工ツールを１本しか収容していない場合と比較して、当該加工ツールでの切削加工を、作業者の手を要することなく自動で連続して２倍の時間実施することが可能となる。また、加工ツールの使用時間が交換目安時間に達したときには、使用時間のより短い加工ツールを優先的に使用するようにしている。これにより、加工精度の低下を抑制しながら、切削加工を実施することができる。

本発明の好ましい一態様によれば、工程Ｓ３において、使用時間Ｔ１および使用時間Ｔ２のいずれもが交換目安時間Ｔ_Ｃ未満であると判定したとき、使用時間Ｔ１の方が使用時間Ｔ２よりも短いと判定すると第２加工ツールを使用すべき加工ツールと判断し、使用時間Ｔ２の方が使用時間Ｔ１よりも短いと判定すると第１加工ツールを使用すべき加工ツールと判断するよう構成されていることを特徴としている。

上記態様によれば、加工ツールの使用時間が交換目安時間に達していないときには、使用時間のより長い加工ツールを優先的に使用するようにしている。これにより、２本の加工ツールの間で交換目安時間に達するタイミングを大きくずらすことができる。したがって、一方の加工ツールが交換目安時間に達しない状態で、他方の加工ツールの交換を作業者に余裕を持って知らせることができる。また、２本の加工ツールが共に交換目安時間に達するという事態が生じる頻度を低減させることができる。延いては、切削加工機の高い加工精度を保ちながら長時間の切削加工が可能とされる。

本発明の一実施形態に係る切削加工機を示す斜視図である。図１のフロントカバーを開けた状態の切削加工機を示す斜視図である。図１のIII−III矢視断面図である。本発明の一実施形態に係る保持部およびマガジンの構成を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係るスピンドルおよびマガジンの構成を示す正面図である。本発明の一実施形態に係る制御部のブロック図である。本発明の一実施形態に係る使用すべき加工ツールの判断方法のフローチャートである。

以下、適宜図面を参照しつつ、本発明に係る切削加工機と、使用すべき加工ツールの判断方法について説明する。ここで説明される実施形態は、本発明を限定することを意図したものではない。また、図面において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化する。

図１は、一実施形態に係る切削加工機１００の斜視図である。図１に示されるように、相互に直交する軸をＸ軸，Ｙ軸およびＺ軸としたとき、ここに開示される切削加工機１００は、Ｘ軸とＹ軸とで構成されるＸＹ平面に置かれるものとする。以下、左方および右方とは、切削加工機１００を図１のフロントカバー９７に向かって見た場合の左方および右方である。また、切削加工機１００を図１のフロントカバー９７に向かって見た場合に、切削加工機１００に近付く方を後方、遠ざかる方を前方とする。同図中の左方をＬ、右方をＲとし、前方をＦ、後方をＲｅとし、上方をＵ、下方をＤとする。但し、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、切削加工機１００の設置態様を何ら限定するものではない。

まず、切削加工機１００の構成について説明する。図１に示すように、切削加工機１００は大略的には箱状に形成されている。すなわち、切削加工機１００は、第１ベース部９２ａ、第２ベース部９２ｂ（図２参照）、左側壁部９３、右側壁部９４、天面部９５および後面部９６を有するケース９０と、フロントカバー９７とを備えている。第２ベース部９２ｂは第１ベース部９２ａの右方に設けられている。ケース９０の前方は開口されている。図２に示すように、左外壁部９３（図１参照）の右方には左内壁部９３ａが設けられている。右外壁部９４の左方には右内壁部９４ａが設けられている。左内壁部９３ａは、第１ベース部９２ａの左端において上方に延びている。右内壁部９４ａは、第２ベース部９２ｂの右端において上方に延びている。後面部９６は、第１ベース部９２ａの後端および第２ベース部９２ｂの後端において上方に延びている。後面部９６は、左側壁部９３の後端および右側壁部９４の後端に接続されている。天面部９５は、左側壁部９３の上端、右側壁部９４の上端および後面部９６の上端に接続されている。天面部９５には前方に吸気部が設けられている。第１ベース部９２ａ、第２ベース部９２ｂ、左内壁部９３ａ、右内壁部９４ａ、天面部９５および後面部９６に取り囲まれることによって、内部空間９８が形成されている。また、図２に示すように、フロントカバー９７は、左側壁部９３の前端および右側壁部９４の前端に沿って上下方向にスライドすることができ、ケース９０の前方の開口を開閉することができる。フロントカバー９７を上方にスライドさせることにより、内部空間９８と外部空間とが連通される。フロントカバー９７には窓部９７ａが設けられている。作業者は、窓部９７ａから内部空間９８を視認することができる。

切削加工機１００の内部空間９８には、第１ベース部９２ａと第２ベース部９２ｂとの境界において上方に延びる仕切り壁９９が設けられている。仕切り壁９９により、内部空間９８は加工エリア９８ａと制御エリア９８ｂとに区分けされている。加工エリア９８ａは制御エリア９８ｂよりも広い空間となっている。加工エリア９８ａでは、例えば、人工歯の材料である被加工物１４（図４参照）に対して切削加工が行われる。制御エリア９８ｂには、後述する保持部４０やマガジン２０の回転や移動を制御する図示しない駆動部等が収容されている。仕切り壁９９に着脱可能なカバー９９ａが取り付けられることにより、制御エリア９８ｂは閉じられた領域となる。

図３に示すように、第１ベース部９２ａは、前方から後方にかけて下降傾斜して形成されている。後面部９６およびフロントカバー９７は第１ベース部９２ａに対して垂直に配置されている。そこで、加工エリア９８ａにおいては、第１ベース部９２ａに対して垂直な方向をＺ１軸方向とする。Ｙ軸方向は前記と共通とする。また上記Ｘ軸についても下降傾斜させて、第１ベース部９２ａに沿ってＸ１軸をとる。このように互いに直交するＸ１軸、Ｙ軸およびＺ１軸について、Ｘ１軸方向の前方をＦ１、後方をＲｅ１、Ｚ１軸方向の上方をＵ１、下方をＤ１とする。但し、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、切削加工機１００の設置態様を何ら限定するものではない。第１ベース部９２ａの下方には、水平に形成された下面部９０ａが設けられている。第１ベース部９２ａの前端と下面部９０ａの前端とは、フロントカバー９７とほぼ面一に設けられた連結部９０ｂにより連結されている。下面部９０ａの後部には、垂直に配置された後方壁部９０ｃが設けられている。後方壁部９０ｃの上端は天面部９５に接続されている。後面部９６の上端は後方壁部９０ｃに接続されている。また、下面部９０ａの後端には、垂直に配置された後方外壁部９０ｄが設けられている。後方外壁部９０ｄの上端は天面部９５の後端と接続されている。後方壁部９０ｃと後方外壁部９０ｄとの間に形成される背面エリア９８ｃには、後述する指示装置１０，制御装置５０および記憶装置６０等が収容されている。図４に示すように、加工エリア９８ａには、被加工物１４を保持する保持部４０と、棒状の加工ツール１２を収容するマガジン２０とが一体的に設けられている。

図４に示す例では、被加工物１４は円板状に形成されて、半円弧状に構成された保持部４０により保持されている。保持部４０の前部には第１回転軸４２ａが接続されており、当該保持部４０の後部には第２回転軸４２ｂが接続されている。第１回転軸４２ａは、保持部４０のＦ１方向に設けられた駆動部４６に接続されている。駆動部４６は、例えばモータである。駆動部４６は、第１回転軸４２ａをＸ１軸周りの方向Ｔ１に回転させることができる。これにより、保持部４０を介して被加工物１４を方向Ｔ１に回転させることができる。保持部４０および駆動部４６は、Ｌ字状に形成された支持部４４に連結されて支持されている。支持部４４は、Ｘ１軸方向に延びて形成された第１部材４４ａと、Ｙ軸方向に延びて形成された第２部材４４ｂとを備えている。上記第２回転軸４２ｂは、支持部４４の第２部材４４ｂに支持されており、上記駆動部４６は第１部材４４ａの先端に支持されている。また、支持部４４の第１部材４４ａには、上記半円弧状の保持部４０のＸ１軸方向の中心に対応する位置に、第３回転軸４２ｃが接続されている。この第３回転軸４２ｃは、図示しない駆動部に接続されており、第１部材４４ａをＹ軸周りの方向Ｔ２に回転させる。これにより、保持部４０および支持部４４を介して、被加工物１４を方向Ｔ２に回転させることができる。また、支持部４４は、図示しない他の駆動部により、Ｘ軸方向に移動可能とされている。これにより、被加工物１４を、保持部４０および支持部４４を介してＸ１軸方向に移動させることができる。

マガジン２０は、Ｒ方向に配設される図示しないＸ方向移動用の駆動部に固定されている。図４に示すように、マガジン２０は箱状に形成されており、マガジン２０の上面２０ａには孔状のストッカー２２が複数形成されている。ストッカー２２には、後述の加工ツール１２が上端部１２ａ（図５参照）を露出した状態で挿入される。マガジン２０にストッカー２２が複数設けられていることで、様々な種類の加工ツール１２をマガジン２０に収容することができる。また、マガジン２０にストッカー２２が複数設けられていることで、例えば、加工ツール１２として、所定の加工ツールＡ_ｎについて、加工ツールＡ_ｎ１と加工ツールＡ_ｎ２との２本を同時にマガジン２０に収容することができる。すなわち、同一仕様の２本の加工ツールＡ_ｎ１およびＡ_ｎ２をマガジン２０に同時に収容することができる。本実施形態において、マガジン２０には１０個のストッカー２２が設けられている。ストッカー２２は、マガジン２０に、Ｘ１軸方向に５個ずつ、Ｙ軸方向に２列に亘って配列されており、左側の列のストッカー２２にはＲｅ１方向に向けて順に１〜５の番号が付番されている。右側の列のストッカー２２にはＲｅ１方向に向けて順に６〜１０の番号が付番されている。そして例えば１〜５番に付番されているストッカー２２が、５種類の加工ツールＡ_１１〜Ａ_５１を収容する第１ストッカー２２ａに設定されている。また、例えば６〜１０番に付番されているストッカー２２が、加工ツールＡ_１２〜Ａ_５２を収容する第２ストッカー２２ｂに設定されている。マガジン２０は、上記他の駆動部により、保持部４０と一体的に第１ベース部９２ａに沿って、前方Ｆ１および後方Ｒｅ１に移動可能に構成されている。

次いで、加工ツール１２について説明する。切削加工装置１００の切削加工には、棒状の加工ツール１２が用いられる。図５に示すように、加工ツール１２にはフランジ１２ｃが設けられている。加工ツール１２がストッカー２２に挿入された状態において、フランジ１２ｃよりも上方の上端部１２ａがストッカー２２から突出する。そしてこの上端部１２ａが後述のスピンドル３０により把持される。フランジ１２ｃよりも下方には刃物部１２ｂが設けられている。加工ツール１２には、様々な形状の刃物部１２ｂを有するものがある。スピンドル３０が加工ツール１２を把持してＺ１軸周りに回転することで、加工ツール１２もＺ１軸周りに回転する。回転状態にある加工ツール１２の刃物部１２ｂが被加工物１４に当接することで、被加工物１４に対する切削加工が実施される。加工ツール１２は、被加工物１４の材質や、切削加工量に応じて徐々に摩耗する。そのため、加工ツール１２には、被加工物１４の材質に応じて交換目安時間Ｔｃが設定されている。例えば、加工ツールＡ_ｎについては、被加工物１４の材質がジルコニア等のセラミックス材料である場合に、約１５時間という交換目安時間Ｔｃ_ｎが設定されている。また、加工ツール１２の材質は特に制限されない。加工ツールは、例えば、非導電性材料により形成されていても良いし、導電性材料により形成されていても良い。

また、マガジン２０にはツールセンサー７０が設けられている。ツールセンサー７０は、加工ツール１２が接触したことを検知することができる。ツールセンサー７０において、加工ツール１２の接触を検知する手法は特に制限されない。例えば、本例のツールセンサー７０は円柱形状である。図５に示すように、ツールセンサー７０の上面には凸部７０ａが設けられている。この凸部７０ａは、マガジン２０の上面２０ａよりも上方に突出するように形成されている。ツールセンサー７０の凸部７０ａには、機械的にスイッチをオンオフできる接触センサが備えられている。この接触センサは、例えば凸部７０ａの上面が微小荷重により微小に変位して、センサスイッチを機械的にオンオフすることで接触を検出することができる。また、加工ツール１２が導電性材料により形成されている場合には、ツールセンサー７０は、ツールセンサー７０と加工ツール１２を把持したスピンドル３０との間が電気的に導通されることにより、接触を検知する接触センサであってよい。

次に、スピンドル３０について説明する。加工エリア９８ａには、図５に示すように、スピンドル３０が第１ベース部９２ａに対して垂直なＺ１方向で伸縮可能に設けられている。スピンドル３０は、図示しない駆動部によって加工エリア９８ａをＹ軸方向に移動することができる。スピンドル３０は、加工ツール１２の上端部１２ａを把持する把持部３２を備えている。把持する加工ツール１２を交換する際には、スピンドル３０はそのとき把持している加工ツール１２をマガジン２０の所定位置に戻す。その後、スピンドル３０は、新たに把持すべき加工ツール１２の上端部１２ａの真上に把持部３２が位置するよう移動する。そして、スピンドル３０は、把持部３２を開いた状態で加工ツール１２の上端部１２ａに向かってＤ１方向に下降し、当該把持部３２を閉じることにより加工ツール１２の上端部１２ａを把持する。その後、スピンドル３０は、新たに把持した加工ツール１２を所望の位置に移動させるため、Ｙ軸方向での移動を行う。

前述したように、切削加工機１００の背面エリア９８ｃには、指示装置１０、制御装置５０および記憶装置６０が備えられている（図３参照）。指示装置１０は、例えば、図示しない外部コンピュータ等から送られる加工情報に基づき、被加工物１４に対して目的の切削加工を施すのに適した加工ツール１２を使用するよう、制御装置５０に指示を送る。制御装置５０は、指示装置１０の指示に基づき、上記のスピンドル３０の移動を制御する。記憶装置６０は、加工ツールＡ_ｎの交換目安時間Ｔ_Ｃｎを記憶する。また、制御装置５０は、切削加工機１００に備えられる記憶装置６０、図示しない入力部、出力部および演算部等のそれぞれの処理機能を統括的に管理し、制御する。例えば、所定のプログラムおよび処理条件等に基づき、上記スピンドル３０の動作すべきタイミングやその内容等を制御することができる。このとき、スピンドル３０の動作と共に、保持部４０および支持部４４の動作を全体として統括的に制御する。これにより、例えば、被加工物１４と加工ツール１２との相対的な位置関係を３次元で変化させて、５軸制御による高精度切削加工を実現することができる。この制御装置５０は、公知のパーソナルコンピュータや汎用コンピュータなどに設けられるＣＰＵ（中央演算処理装置）により実現することが可能である。

図６に示すように、制御装置５０は、詳細には、受信部５１と、使用時間取得部５２と、交換判定部５３と、摩耗判定部５４と、判断部５５と、把持確認部５６と、を備えている。交換判定部５３は、適時に使用時間取得部５２および記憶装置６０と通信することができる。摩耗判定部５４は、適時に使用時間取得部５２と通信することができる。判断部５５は、適時に交換判定部５３および摩耗判定部５４と通信することができる。上記各部はハードウェアで構成されていてもよく、ＣＰＵがコンピュータプログラムを実行することにより機能的に実現されるようになっていてもよい。

以上の切削加工機１００においては、マガジン２０の複数のストッカー２２のうちのいずれかに、同じ種類の加工ツールＡ_ｎを２本ずつ収容することができる。例えば、第１ストッカー２２ａおよび第２ストッカー２２ｂに、同種の加工ツールＡ_１である加工ツールＡ_１１および加工ツールＡ_１２が収容されている。例えば、第１ストッカー２２ａおよび第２ストッカー２２ｂに、材質、形状、および寸法が同一の加工ツールＡ_１１および加工ツールＡ_１２が収容されている。このような状況において、指示装置１０から加工ツールＡ_１を使用するとの指示が制御装置５０に送られたとき、制御装置５０が、加工ツールＡ_１１と加工ツールＡ_１２とのいずれを使用すべきかを判断する判断方法について、フローチャートを参照しつつ説明する。図７に示すように、使用すべき加工ツールの判断方法は、受信ステップＳ１、使用時間取得ステップＳ２、交換判定ステップＳ３、摩耗判定ステップＳ４および判断ステップＳ５を含んでいる。また、記憶装置６０には、加工ツールＡ_１についての交換目安時間Ｔｃ_１が記憶されている。

受信ステップＳ１では、受信部５１が、指示装置１０から使用する加工ツールについての指示を受信する。すなわち、制御装置５０は、受信部５１において指示装置１０から加工ツールＡ_１を使用するとの指示を受信する。ここで、マガジン２０には、加工ツールＡ_１として、加工ツールＡ_１１と加工ツールＡ_１２との２本が、第１ストッカー２２ａおよび第２ストッカー２２ｂにそれぞれ収容されている。例えば、１番のストッカー２２に加工ツールＡ_１１が収容され、６番のストッカー２２に加工ツールＡ_１２が収容されている。ただし、加工ツールＡ_１１が収容されるストッカー２２と加工ツールＡ_１２が収容されるストッカー２２とは必ずしも隣り合っている必要はなく、適宜に設定することができる。受信部５１は、加工ツールＡ_１１および加工ツールＡ_１２のいずれを使用すべきかを決定するために、使用すべき加工ツールを判断する必要がある。したがって、受信部５１は、例えば、使用時間取得部５２に対して加工ツールＡ_１１および加工ツールＡ_１２について使用時間を取得する必要がある旨の信号を送ることができる。

使用時間取得ステップＳ２では、使用時間取得部５２が、加工ツールＡ_１１の使用時間Ｔ_１１と加工ツールＡ_１２の使用時間Ｔ_１２とをそれぞれ取得する。例えば、加工ツールＡ_１１の使用時間Ｔ_１１は、指示装置１０からの指示に基づきスピンドル３０が加工ツールＡ_１１を把持したのち、スピンドル３０が加工ツールＡ_１１を回転させた回転時間の積算時間を採用することができる。この使用時間Ｔ_１１には、スピンドル３０が加工ツールＡ_１１を把持したのち、例えば移動のみする、静止する等して、加工ツールＡ_１１を回転させていない時間については含まない。また、この使用時間Ｔ_１１には、スピンドル３０が加工ツールＡ_１１を回転させているが、加工ツールＡ_１１と被加工物１４とが接触していない時間をも含み得る。すなわち、使用時間Ｔ_１１は、加工ツールＡ_１１が実際に被加工物１４に対して切削加工を施している時間よりも長い時間となり得る。したがって、かかる使用時間Ｔ_１１は、加工ツールＡ_１１の実際の摩耗度合いと交換目安時間Ｔｃ_１との比較において、十分な安全を考慮した時間となっている。加工ツールＡ_１２の使用時間Ｔ_１２についても、使用時間Ｔ_１１と同様に算出することができる。取得した使用時間Ｔ_１１と使用時間Ｔ_１２とは、例えば、使用時間取得部５２に記憶することができる。

交換判定ステップＳ３では、交換判定部５３が、取得した使用時間Ｔ_１１および使用時間Ｔ_１２と、記憶装置６０に記憶されている交換目安時間Ｔ_Ｃ１とをそれぞれ比較して、使用時間Ｔ_１１および使用時間Ｔ_１２の少なくとも一方が交換目安時間Ｔ_Ｃ１以上であるか否かを判定する。かかる判定は、例えば、以下のように実行することができる。まず、ステップＳ３１において、使用時間Ｔ_１１と交換目安時間Ｔ_Ｃ１とを比較する。このとき、使用時間Ｔ_１１が交換目安時間Ｔ_Ｃ１以上の場合（Ｔ_１１≧Ｔ_Ｃ１）は、次の摩耗判定ステップであるステップＳ４１に進む。一方、使用時間Ｔ_１１が交換目安時間Ｔ_Ｃ１よりも短い場合（Ｔ_１１＜Ｔ_Ｃ１）は、ステップＳ３２に進む。ステップＳ３２では、使用時間Ｔ_１２と交換目安時間Ｔ_Ｃ１とを比較する。このとき、使用時間Ｔ_１２が交換目安時間Ｔ_Ｃ１以上の場合（Ｔ_１２≧Ｔ_Ｃ１）は、摩耗判定ステップのステップＳ４１に進む。一方、使用時間Ｔ_１２が交換目安時間Ｔ_Ｃ１よりも短い場合（Ｔ_１２＜Ｔ_Ｃ１）は、摩耗判定ステップのステップＳ４２に進む。ここで、ステップＳ４１に進んだとき、使用時間Ｔ_１１および使用時間Ｔ_１２の少なくとも一方が交換目安時間Ｔ_Ｃ１以上であると判断することができる。また、ステップＳ４２に進んだとき、使用時間Ｔ_１１および使用時間Ｔ_１２のいずれもが交換目安時間Ｔ_Ｃ１に満たないと判断することができる。なお、使用すべき加工ツールの判断方法において、「使用時間Ｔ_ｎ１および使用時間Ｔ_ｎ２の少なくとも一方が交換目安時間Ｔ_Ｃｎ以上であるか否か」の境界における判定は必ずしも重要ではない。したがって、例えば、「使用時間Ｔ_１１が交換目安時間Ｔ_Ｃ１以上」との判定を、「使用時間Ｔ_１１が交換目安時間Ｔ_Ｃ１より長い」と読み替えることは許容される。使用時間Ｔ_１２についても同様である。

摩耗判定ステップＳ４では、ステップＳ４１およびステップＳ４２のそれぞれにおいて、摩耗判定部５４が、取得した使用時間Ｔ_１１と使用時間Ｔ_１２とを比較して、使用時間Ｔ_１１および使用時間Ｔ_１２のいずれが短いかを判定する。使用時間Ｔ_１１および使用時間Ｔ_１２のうちのより短い使用時間についての情報は、例えば、摩耗判定部５４に記憶することができる。なお、使用時間Ｔ_１１と使用時間Ｔ_１２とが同一の場合（Ｔ_１１＝Ｔ_１２）、使用時間Ｔ_１１の方が短いと見なしてもよく、使用時間Ｔ_１２の方が短いと見なしてもよい。ここでは、ステップＳ４１に進んだときには、Ｔ_１１＝Ｔ_１２の場合に使用時間Ｔ_１２の方が長いと見なすこととする。また、ステップＳ４２に進んだときには、Ｔ_１１＝Ｔ_１２の場合に使用時間Ｔ_１１の方が長いと見なすこととする。

判断ステップＳ５では、判断部５５が、加工ツールＡ_１１と加工ツールＡ_１２のうち、加工ツールＡ_１として使用すべきものを決定する。具体的には、交換判定ステップＳ３において、交換判定部５３が使用時間Ｔ_１１および使用時間Ｔ_１２のうちで交換目安時間Ｔ_Ｃ１よりも長いものがあると判定したときには、より使用時間の短い加工ツールＡ_１を選択して切削加工を行うようにする。すなわち、摩耗判定ステップＳ４のステップＳ４１においては、摩耗判定部５４が使用時間Ｔ_１１および使用時間Ｔ_１２のうちでより短いと判定した使用時間の加工ツールを、加工ツールＡ_１１と加工ツールＡ_１２とのうちから一つ特定する。そしてこのように特定された加工ツールＡ_１１および加工ツールＡ_１２のいずれか一方を、加工ツールＡ_１として使用すべき加工ツールＡuseであると判断する（ステップＳ５１、Ｓ５２）。

ステップＳ４１において、例えば、使用時間Ｔ_１１および使用時間Ｔ_１２のうち、使用時間Ｔ_１２のみ交換目安時間Ｔｃ_１に達している場合は、Ｔ_１１＜Ｔ_１２の関係となるため、使用すべき加工ツールＡuseは交換目安時間Ｔｃ_１に達していない加工ツールＡ_１１であると判断される（ステップＳ５１）。また、使用時間Ｔ_１１のみ交換目安時間Ｔｃ_１に達している場合は、Ｔ_１１＞Ｔ_１２の関係となるため、使用すべき加工ツールＡuseは交換目安時間Ｔｃ_１に達していない加工ツールＡ_１２であると判断される（ステップＳ５２）。さらに、使用時間Ｔ_１１および使用時間Ｔ_１２の両方が交換目安時間Ｔｃ_１に達している場合は、例えば、Ｔ_１１＜Ｔ_１２の関係があるときに、使用すべき加工ツールＡuseはより使用時間の少ない加工ツールＡ_１１であると判断される（ステップＳ５１）。また、Ｔ_１１≧Ｔ_１２の関係があるときに、使用すべき加工ツールＡuseはより使用時間の少ない加工ツールＡ_１２であると判断される（ステップＳ５２）。なお、Ｔ_１１＝Ｔ_１２の場合は、加工ツールＡ_１１と加工ツールＡ_１２とのいずれを加工ツールＡuseと判断してもよい。例えば、第１ストッカー２２ａに収容されている加工ツールＡ_１１を加工ツールＡuseと判断するようにしても良い（ステップＳ５１）。加工ツールＡuseが加工ツールＡ_１１と加工ツールＡ_１２とのいずれであるかの情報は、例えば、判断部５５に記憶することができる。

なお、判断部５５は、交換判定ステップＳ３において交換判定部５３が使用時間Ｔ_１１および使用時間Ｔ_１２について交換目安時間Ｔ_Ｃ１よりも長いものはないと判定したときには、摩耗判定ステップＳ４のステップＳ４２において、摩耗判定部５４が使用時間Ｔ_１１および使用時間Ｔ_１２のうちでより長い方の使用時間に対応する加工ツールＡ_１を、使用すべき加工ツールＡuseであると判断する。そしてこのように特定された加工ツールＡ_１１および加工ツールＡ_１２のいずれか一方を、加工ツールＡ_１として使用すべき加工ツールＡuseであると判断する（ステップＳ５３、Ｓ５４）。換言すると、交換目安時間Ｔｃ_１に達している加工ツールＡ_１がないときは、より使用時間の長い加工ツールＡ_１を使用して切削加工を行うようにする。例えば、使用時間Ｔ_１１および使用時間Ｔ_１２の両方ともが交換目安時間Ｔｃ_１に達していない場合において、Ｔ_１１＞Ｔ_１２の関係があるときは、使用すべき加工ツールＡuseは加工ツールＡ_１１であると判断することができる（ステップＳ５３）。また、Ｔ_１１＜Ｔ_１２の関係があるときは、使用すべき加工ツールＡuseは加工ツールＡ_１２であると判断することができる（ステップＳ５４）。なお、Ｔ_１１＝Ｔ_１２の場合は、加工ツールＡ_１１と加工ツールＡ_１２とのいずれを加工ツールＡuseと判断してもよい。例えば、第２ストッカー２２ｂに収容されている加工ツールＡ_１２を加工ツールＡuseと判断するようにしても良い（ステップＳ５４）。これにより、加工ツールＡ_１として、加工ツールＡ_１１と加工ツールＡ_１２とのいずれを使用すべきかを決定することができる。

なお、判断ステップＳ５に引き続き、把持確認ステップＳ６を実施するようにしてもよい。把持確認ステップＳ６のステップＳ６１では、把持確認部５６が、スピンドル３０が加工ツールＡ_１を把持しているか否かを判断する。すなわち、把持確認部５６は、まず、加工ツール１２がツールセンサー７０の凸部７０ａの直上に位置するように、スピンドル３０をツールセンサー７０の上方に移動させる。次いで、把持確認部５６は、加工ツール１２の刃物部１２ｂがツールセンサー７０の凸部７０ａに接触するまで、スピンドル３０を下方に向けて移動させる。そして、加工ツールＡ_１の刃物部１２ｂがツールセンサー７０の凸部７０ａに接触したことがツールセンサー７０によって検知された場合、把持確認部５６は、スピンドル３０が加工ツールＡ_１を把持していると判断する。

一方、この把持確認ステップＳ６において、スピンドル３０が下方に移動を始めてから所定の位置に到達するまでに、加工ツールＡ_１の刃物部１２ｂがツールセンサー７０の凸部７０ａに接触したことがツールセンサー７０によって検出されなかったとき、把持確認部５６は、スピンドル３０が加工ツールＡ_１を把持していないと判断する。例えば、スピンドル３０が加工ツールＡ_１を把持した場合に刃物部１２ｂの下端と凸部７０ａとの接触がツールセンサー７０により検知される位置よりも、下方にまでスピンドル３０が移動したときに、把持確認部５６は、スピンドル３０が加工ツールＡ_１を把持していないと判断することができる。このとき、切削加工装置１００は、例えば切削加工を中断して、作業者に向けて、切削加工を中断したことを知らせるメッセージを表示することができる（ステップＳ６２）。または、切削加工を継続するため、判断ステップＳ５において使用すべきツール加工ツールＡuseと判断された方の加工ツールと異なる方の加工ツールを把持するようにしてもよい。例えば、判断ステップＳ５において加工ツールＡ_１１が加工ツールＡuseである判断された場合に、把持確認ステップＳ６においてスピンドル３０が加工ツールＡ_１を把持していないと判断されると、スピンドル３０が加工ツールＡ_１２を把持し、切削加工を継続するようにしてもよい。

以上のように、本実施形態によれば、マガジン２０に同種の加工ツール１２を２本収容して切削加工を行うことができる。これにより、加工ツール１２を１本のみ収容する場合と比較して、当該加工ツール１２を使用した切削加工を２倍の時間実行することができる。また、そのような長時間の切削加工を、作業者の手を要することなく、連続的かつ自動に実施することができる。また、本実施形態によれば、２本の加工ツールＡ_１１，Ａ_１２の少なくとも一方が交換目安時間Ｔｃ_１に達した場合には、使用頻度の低い加工ツール１２を優先して使用するようにしている。これにより、摩耗のより少ない加工ツール１２で加工を行うことができ、加工精度の低下を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、２本の加工ツール１２のうち、両方の使用時間が交換目安時間Ｔｃに達していないときは、使用頻度の高い方の加工ツール１２を優先して使用するようにしている。これにより、２本の加工ツール１２が交換目安時間に達するタイミングをずらすことができ、作業者には余裕をもって加工ツール１２の交換の機会が与えられる。延いては、２本の加工ツール１２が同時に摩耗されるといった事態の発生を低減することができる。

また、本実施形態によれば、切削加工機１００はツールセンサー７０と把持確認部５６とを備えており、スピンドル３０が加工ツール１２を保持しているか否かを確認することができる。これにより、スピンドル３０が加工ツール１２を確実に把持したことを確認して切削加工を進めることができる。例えば、２本の加工ツール１２のうちのいずれか１本をマガジン２０に収容し忘れた場合や、保持の際に加工ツール１２が脱落した場合等に、スピンドル３０が加工ツール１２を保持しない状態で切削加工に作業に入ることを防止することができる。

上記実施形態では、指示装置１０から加工ツールＡ_１を使用するとの指示が為された場合に、加工ツールＡ_１１および加工ツールＡ_１２のいずれか一方を使用すべき加工ツールＡuseとして選択する場合について説明したが、これに限定されるものでない。上記の使用すべき加工ツールの判断方法は、上記例に限定されることなく、任意の加工ツールＡ_ｎについて、加工ツールＡ_ｎ１および加工ツールＡ_ｎ２の間でいずれを使用すべきかを判断することができる。

上記実施形態では、指示装置１０から加工ツールＡ_１を使用するとの指示が為された場合に、加工ツールＡ_１１および加工ツールＡ_１２のいずれか一方を使用すべき加工ツールＡuseとして選択する場合について説明したが、これに限定されるものでない。上記の使用すべき加工ツールの判断方法において、加工ツールＡ_１は、加工ツールＡ_１１，加工ツールＡ_１２および加工ツールＡ_１３を含む３本以上であってもよい。その場合、そのうちの任意の２本について前述の判断を行うことができる。

また、上記実施形態では、１番に付番されたストッカー２２を加工ツールＡ_１１を収納する第１ストッカー２２ａと設定し、６番に付番されたストッカー２２をＡ_１２を収納する第２ストッカー２２ｂと設定していたが、これに限定されるものではない。例えば、加工ツールＡ_ｎ１，Ａ_ｎ２を収納する第１ストッカー２２ａおよび第２ストッカー２２ｂは、複数のストッカー２２の中から作業者が任意のストッカー２２に設定することができるようにしてもよい。

１０受信部
２０マガジン
３０スピンドル
４０保持部
５０制御装置
６０記憶装置
７０ツールセンサー
１００切削加工機

Claims

所定の種類を含むｎ種類（ここでｎは２以上の整数）の加工ツールを使用可能に構成された切削加工機であって、
前記所定種類の加工ツールからなる第１加工ツールおよび第２加工ツールをそれぞれ収容可能な第１ストッカーおよび第２ストッカーを含む複数のストッカーを有するマガジンと、
切削加工に使用すべき加工ツールの種類を指示する指示装置と、
前記加工ツールを把持するとともに、３次元移動が可能なスピンドルと、
前記指示装置の指示に基づき、前記スピンドルによる前記加工ツールの把持および前記スピンドルの移動を制御する制御装置と、
少なくとも前記所定種類の加工ツールの交換目安時間Ｔ_Ｃを記憶する記憶装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記指示装置から前記所定種類の加工ツールを使用するとの指示を受信する受信部と、
前記指示を受信したときの前記第１加工ツールの使用時間Ｔ１および前記第２加工ツールの使用時間Ｔ２を取得する使用時間取得部と、
前記使用時間Ｔ１および前記使用時間Ｔ２の少なくとも一方が前記交換目安時間Ｔ_Ｃ以上であるか否かを判定する交換判定部と、
前記使用時間Ｔ１および前記使用時間Ｔ２のいずれが短いかを判定する摩耗判定部と、
前記交換判定部が前記使用時間Ｔ１および前記使用時間Ｔ２の少なくとも一方が前記交換目安時間Ｔ_Ｃ以上であると判定したとき、前記摩耗判定部が前記使用時間Ｔ１の方が前記使用時間Ｔ２よりも短いと判定すると前記第１加工ツールを使用すべき加工ツールと判断し、前記摩耗判定部が前記使用時間Ｔ２の方が前記使用時間Ｔ１よりも短いと判定すると前記第２加工ツールを使用すべき加工ツールと判断する判断部と、
を備えている、切削加工機。
前記判断部は、前記交換判定部が、前記使用時間Ｔ１および前記使用時間Ｔ２のいずれもが前記交換目安時間Ｔ_Ｃ未満であると判定したとき、前記摩耗判定部が前記使用時間Ｔ１の方が前記使用時間Ｔ２よりも短いと判定すると前記第２加工ツールを使用すべき加工ツールと判断し、前記摩耗判定部が前記使用時間Ｔ２の方が前記使用時間Ｔ１よりも短いと判定すると前記第１加工ツールを使用すべき加工ツールと判断するよう構成されている、請求項１に記載の切削加工機。
前記切削加工機は、前記加工ツールが接触したことを検知するツールセンサーをさらに備え、
前記制御部は、前記スピンドルが前記加工ツールを把持しているか否かを判断する把持確認部をさらに備えており、
前記把持確認部は、前記スピンドルの移動時に前記加工ツールが接触したことを前記ツールセンサーが検知したときに、前記スピンドルが前記加工ツールを把持していると判断するように構成されている、請求項１または２に記載の切削加工機。
前記制御部は、前記スピンドルが前記加工ツールを把持していないと前記把持確認部が判断したときに、前記第１加工ツールおよび前記第２加工ツールのうち前記判断部により使用すべき加工ツールと判断された方と異なる方の加工ツールを前記スピンドルに把持させるように構成されている、請求項３に記載の切削加工機。
所定の種類を含むｎ種類（ここでｎは２以上の整数）の加工ツールを使用可能に構成された切削加工機であって、前記所定種類の加工ツールからなる第１加工ツールおよび第２加工ツールをそれぞれ収容可能な第１ストッカーおよび第２ストッカーを含む複数のストッカーを有するマガジンと、切削加工に使用すべき加工ツールの種類を指示する指示装置と、前記加工ツールを把持するとともに、３次元移動が可能なスピンドルと、前記指示装置の指示に基づき、前記スピンドルによる前記加工ツールの把持および前記スピンドルの移動を制御する制御装置と、少なくとも前記所定種類の加工ツールの交換目安時間Ｔ_Ｃをそれぞれ記憶する記憶装置と、を備え、前記加工ツールで被加工物を切削加工する切削加工機において、前記第１加工ツールおよび前記第２加工ツールのうち使用すべき加工ツールを判断する判断方法であって、
Ｓ１）前記指示装置から前記加工ツールを使用するとの指示を受信し、
Ｓ２）前記指示を受信したときの前記第１加工ツールおよび前記第２加工ツールのそれぞれの使用時間Ｔ１および使用時間Ｔ２を取得し、
Ｓ３）前記使用時間Ｔ１および前記使用時間Ｔ２の少なくとも一方が前記交換目安時間Ｔ_Ｃ以上であるか否かを判定し、
Ｓ４）前記使用時間Ｔ１および前記使用時間Ｔ２のいずれが短いかを判定し、
Ｓ５）前記使用時間Ｔ１および前記使用時間Ｔ２の少なくとも一方が前記交換目安時間Ｔ_Ｃ以上であると判定したとき、前記使用時間Ｔ１の方が前記使用時間Ｔ２よりも短いと判定すると前記第１加工ツールを使用すべき加工ツールと判断し、前記使用時間Ｔ２の方が前記使用時間Ｔ１よりも短いと判定すると前記第２加工ツールを使用すべき加工ツールと判断する、使用すべき加工ツールの判断方法。
前記工程Ｓ３において、前記使用時間Ｔ１および前記使用時間Ｔ２のいずれもが前記交換目安時間Ｔ_Ｃ未満であると判定したとき、前記使用時間Ｔ１の方が前記使用時間Ｔ２よりも短いと判定すると前記第２加工ツールを使用すべき加工ツールと判断し、前記使用時間Ｔ２の方が前記使用時間Ｔ１よりも短いと判定すると前記第１加工ツールを使用すべき加工ツールと判断するよう構成されている、請求項５に記載の使用すべき加工ツールの判断方法。