JPH0420734B2 - - Google Patents

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れた
工具を工作機械側に供給する工具マガジンと、前
記工具マガジンを工具交換装置により供給する補
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５図、従来の工具の受け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
つつ加工を行つてゆく複合加工旋盤を提案しい
る。

ところで、従来、複数の工具マガジン間で工具
を受け渡しする場合、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５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
持ポケツト１２が空席となつた状態となる。第５
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
工具保持ポケツト１２が空席となつて残る。

(c) 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
ツト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つた。

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つ
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、即ち工具保持ポケ
ツ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ツトに収納され
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
のポケツ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) 問題点を解決するための手段 即ち、本発明は、補充用工具マガジンの収納手
段に収納される工具と工具マガジン収納手段に収
納される工具について、一対一に対応させた工具
の組み合わせを作り、前記マガジン間おける工具
の交換を前記工具の組み合わせに基づく工具同士
でのみ行うようにして構成される。

(e) 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
補充用工具マガジンと工具マガジンとの間で一対
一に組み合わされた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れる数値
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ツク図、第４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。

数値制御旋盤１は、第２図に示すように、ベツ
ド２を有しており、ベツド２上にはキヤリツジ３
が、ベツド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）に移動駆動自在に設
けられている。キヤリツジ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
されており、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、チエー
ン式の工具マガジン７が設けられており、工具マ
ガジン７には２個のスプロケツト９，１０が回転
自在に設けられている。スプロケツト９，１０間
にはチエーン１１が張設されており、チエーン１
１には所定の間隔で工具保持ポケツト１２が設け
られている。工具保持ポケツト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、キヤリツジ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
ATCアーム１７が180゜範囲にわたり回転自在か
つ、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、ベツド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
ツト１２には複数の工具１３が着脱自在に設けら
れており、チエーン１１をスプロケツト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
はバス線２２を介して加工プログラムメモリ２
３、工具交換制御部２５、マガジンメモリ２６、
機構制御部２７等が接続し、更に工具交換制御部
２５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
ケツト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、スプロケツト
９側のチエーン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、キヤリツジ３をＺ軸方向である
主軸軸心方向にベツド２上を摺動させ、更ににク
ロススライド５をキヤリツジ３上をＺ軸方向とは
直角のＸ軸方向、即ち矢印Ｃ、Ｄ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、
スプロケツト９，１０を回転駆動して、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１
３については、スプロケツト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くが、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、キヤリツジ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、ここで工具交換装置１６を駆動
して補充用工具マガジン２０に収納された工具１
３を工具マガジン７に収納し、工具マガジン７に
おいて不要となつた工具１３を補充用工具マガジ
ン２０に返却する。工具交換装置１６による工具
交換動作は、まず所定の工具交換位置Ｚ１，Ｚ２
に交換すべき工具１３，１３を位置決めして、
ATCアーム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を工具保持ポケツト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、ATCアーム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ツト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は工具マガジン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図及び第４図により説明する。本実施例
の場合には、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個の工具保持ポケツト
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ツト１２の数は加工の必
要に応じて任意に設定することが可能なことはい
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、従つ
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１による加工は、加工プログラム
メモリ２３に格納された加工プログラム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等を駆動して行つてゆくが、加工の進
行に伴つ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じる。この場合、
主制御部２１は、加工プログラム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ポケツト
１２に工具１３が収納されているので、いずれか
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、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。工具マガジン７と補充用工具マ
ガジン２０には、第１図ａに示すように、６個の
工具保持ポケツト１２が、各工具保持ポケツト１
２を区別するためにポケツト記号PKとしてＡ、
Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ及びａ、ｂ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ
の記号が付された形で設けられているが、それ等
各工具保持ポケツト１２に収納される工具１３は
一対一に対応した形で設定されている。即ち、ポ
ケツト記号PKがＡ及びａの工具保持ポケツト１
２には、工具番号TNO（工具保持ポケツト１２を
示す円の中に記入された番号が工具番号TNOを
示す。）が１と７の工具１３のみが収納され、Ｂ
及びｂの工具保持ポケツト１２には、工具番号
TNOが２と８の工具１３のみが収納される。同
様に、Ｄ及びｄの工具保持ポケツト１２には、工
具番号TNOが３と９の工具１３が収納され、Ｅ
及びｅの工具保持ポケツト１２には、工具番号
TNOが４と10の工具１３が収納される。また、
Ｆ及びｆの工具保持ポケツト１２には、工具番号
TNOが５と11の工具１３が収納され、Ｇ及びｇ
の工具保持ポケツト１２には、工具番号TNOが
６と12の工具１３が収納される。従つて、加工プ
ログラムPROにより工具マガジン７に補充すべ
き工具１３が指定されると、工具マガジン７から
補充用工具マガジン２０に返却される工具１３
は、一対一の対応関係から直ちに判明する。各工
具１３の対応関係及び各工具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４図に示すよう
に、各マガジンに収納される工具１３の一対一の
対応関係を示す工具収納マツプMAPが格納され
ており（図中同一行に示された工具番号TNOが
対応する一対の工具１３である。）、更に当該工具
１３の収納された工具保持ポケツト１２を示すポ
ケツト記号PKが各工具番号TNOに対応する形で
格納されている。第４図ａに示す工具収納マガジ
ンMAPの状態は、第１図ａに示す各マガジンの
収納状態と対応している。

今、加工プログラム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、マガジンメモリ２６の工具収納マガ
ジンMAPを検索して、工具番号TNOが７の工具
１３が、現在、補充用工具マガジン２０のポケツ
ト記号PKがａなる工具保持ポケツト１２に収納
され、かつ当該工具１３と対に組み合わされてい
る工具マガジン７の工具１３はポケツト記号PK
がＡの工具保持ポケツト１２に収納された工具番
号TNOが１の工具１３であることを認識する。
そこで、主制御部２１は、工具交換制御部２５に
工具番号TNOが７と１の工具１３の交換を指令
し、工具交換制御部２５はそれを受けて、工具交
換装置１６を駆動して、補充用工具マガジン２０
と工具マガジン７との間で、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TNOが７の工具１
３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ｂ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４図ｂ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、対応するポケツ
ト記号PKが書き換えられる。

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図ｃでは工具番号TNOが３と９の工具
１３が、第１図ｄで工具番号TNOが４と10の工
具１３が、更に第１図ｅでは、工具番号TNOが
３と９の工具１３が再度交換され、その度に、マ
ガジンメモリ２６の工具収納マツプMAPも、第
４図ｃ，ｄ，ｅに示すように、書き換えられる
（第４図の工具収納マツプMAPの内容は、第４図
ａ〜ｅが、第１図のａ〜ｅ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
置になつている場合について説明したが、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、補充用工具マ
ガジン２０等もチエーン式のものに限らず、工具
を貯臓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。

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を交換使用する
全ての数値制御工作機械に適用が可能である。

(g) 発明の効果 以上、説明したように、本発明によれば、補充
用工具マガジン２０に収納される工具１３と工具
マガジン７に収納される工具１３について、一対
一に対応させた工具の組み合わせを作り、マガジ
ン７，２０間おける工具１３の交換を前記工具１
３の組み合わせに基づく工具同士のみで行うよう
にしたので、各マガジン７，２０の全ての工具保
持ポケツト１２等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、必ず決まつた組み合
わせで行なわれるので、当該工具の組み合わせが
収納される各マガジン７，２０の工具保持ポケツ
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、一対の工具１３の一方が工具マガジ
ン７に収納されていると、他方の工具１３は必ず
補充用工具マガジン２０の対応する工具保持ポケ
ツト１２に収納されているので、工具１３の組み
合わせさえ知つていれば、工具１３の収納場所を
直ちに認識することが出来、作業ミスが生じにく
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ツク図、第４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５図
は、従来の工具の受け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（工具保持ポケツ
ト）、１３……工具、１６……工具交換装置、２
０……補充用工具マガジン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 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、前記補充用工
   具マガジンの収納手段に収納される工具と前記工
   具マガジンの収納手段に収納される工具につい
   て、一対一に対応させた工具の組み合わせを作
   り、前記マガジン間おける工具の交換を前記工具
   の組み合わせに基づく工具同士でのみ行うように
   して構成した数値制御工作機械における工具交換
   方法。