JPH05104372A - 搬送ロボツトを備えた数値制御工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工具の寿命による工具交換と被加工物の供給
を、同じ搬送ロボットを用いて加工を停止させることな
く行う。 【構成】 数値制御装置１とロボット制御部１５との間
に、ロボットの空き状態データと数値制御装置１からの
工具寿命通知データを記憶させるロボットインタフェー
スバッファ１３を設け、工具交換とロボット動作のタイ
ミングを図れるようにした。 【効果】 被加工物の供給と、工具交換がうまくタイミ
ングがとれるため、多数の被加工物を無人で連続加工で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、加工工具や被加工物
を搬送する搬送ロボットを備えた数値制御工作機械の工
具交換に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は本発明の対象となる機械の構成例
を示す図であり、３０は工作機械（旋盤）、２１は工作
機械３０内で工具を装着するタレットで、加工プログラ
ムで指令される指令工具を予め装着できるよう、複数本
の工具３５〜４０を格納できるポケット２２〜２７が設
けられている。１８は工作機械中の被加工物、１９は被
加工物１８を固定する工作機械中のチャックの爪、２０
はスピンドル、３４は工作機械３０と工具マガジン３３
・爪マガジン４３・パレット４５との間を往復し、被加
工物や工具やチャックを搬送する搬送ロボット、３３は
タレット２１に装着される工具や、寿命となった工具を
格納する工具マガジン、４３は使用済のチャックの爪
や、今後使用されるチャックの爪を格納する爪マガジ
ン、４５は加工された被加工物や、今後加工される被加
工物を格納するパレットである。なお図中、１８ａ〜１
８ｄはパレット４５に格納される、加工された被加工物
または今後加工される被加工物、４１，４２は工具マガ
ジン３３に格納される、寿命となった工具または今後タ
レット２１に装着される工具、４４は爪マガジン４３に
格納される、使用済のチャックの爪または今後使用され
るチャックの爪である。

【０００３】図９はその工作機械３０を制御する数値制
御装置の従来の制御方法を示した説明図で、１は数値制
御装置、２は加工プログラム、３は全工具の情報を持つ
工具データ、４は加工プログラム２を解析するプログラ
ム解析処理部、６はタレット２１に装着されている工具
の情報を持つタレット工具データで、例えば工具交換の
ためタレット２１を回転させるとき、そのタレット２１
に装着された工具がチャックの爪に衝突しない位置まで
タレット２１を退避させるためのデータをプログラム解
析処理部４が演算するために使用される。７はプログラ
ム解析処理部４の解析データを基にモータ１４を動かす
軸制御データを作成したり、機械制御データを作成した
りする指令ブロック解析処理部で、後述する工具寿命チ
ェック処理機能をも有している。９は各軸制御処理部、
１０は機械Ｉ／Ｆ制御処理部、１１は数値制御装置１と
機械３０・ロボット３４との間でデータをやりとりする
ための機械インタフェースデータ、１２は工具交換完了
信号等が入力されるバッファ、１４は工作機械の各軸を
駆動するモータ、１５は機械ロボット制御部である。

【０００４】次に、従来の工具交換時の数値制御装置の
処理と機械の動作について図１０，図１１を用いて説明
する。被加工物１８を加工するプログラム２は、プログ
ラム解析処理部４によって解析され、指令ブロックとし
て指令ブロック解析処理部７に渡される。加工プログラ
ム２中に工具の指令があるとき、プログラム解析処理部
４では図１０に示す処理を行う。

【０００５】図１０は特開昭０２−２０５４４９号公報
等に開示されている工具交換の処理フローを示したもの
である。まず加工プログラム２で指定された工具（以下
指令工具と称する）に対し工具データ３からその寿命
のデータを取り出す。図１２はその工具データ３の例で
あり、工具データ３には全工具一本一本の形状データ４
８、工具径・刃先Ｒデータ４９、回転勝手データ５０、
切込量・切込角データ５１、刃数・刃先角データ５２な
どのデータが工具ナンバー４６順に格納されており、ま
た予備工具のグループを示す予備工具グループナンバー
データ４７や、現在の工具の摩耗量を示す摩耗補正デー
タ５３、その工具の最大の摩耗量を示す最大摩耗データ
５４、その工具の寿命となる加工時間や加工個数を示す
寿命データ５５、現在の使用時間や使用個数を示す使用
データ５６なども格納されている。寿命の判断は、摩耗
の場合、摩耗補正データ５３の摩耗量が最大摩耗データ
５４の摩耗量を越えているとその工具は寿命とみなす、
時間や個数も、使用データ５６が寿命データ５５を越え
ているとその工具は寿命とみなす。

【０００６】ステップ１１８において指令工具が寿命と
なったとき、工具データ３中で予備工具グループナンバ
ーデータ４７が指令工具と同じ工具を選択工具とする
（ステップ１１９）。すなわちこの選択工具が指令工具
の予備工具となる。そしてその選択工具（予備工具グル
ープナンバーデータ４７が同一）に対して、工具ナンバ
ー４６順にまた寿命の判断を行い、これを繰り返す。寿
命でない工具がみつかったとき、その予備工具の交換指
令を指令ブロック解析処理部７に出力する（ステップ１
２０）。これらの処理により指令工具が寿命となっても
事前に予備工具に自動的に切り換えられる。

【０００７】指令ブロック解析処理部７に出力された工
具交換指令は、機械インタフェース制御処理部１０を介
して機械ロボット制御部１５に出力される。なお、例え
ば予備工具が工具マガジン３３内にある場合には、搬送
ロボット３４を駆動することにより工具交換が行なわれ
る。実際に機械上で工具交換されると、機械インタフェ
ースデータ１１に完了フラグが返り、それを受けて機械
インタフェース制御処理部１０がタレット工具データ６
を更新する。

【０００８】図１３にタレット工具データ６の表示例を
示す。タレット２１には加工プログラムで指令される工
具３５〜４０を予め格納できるポケット２２〜２７があ
り、各ポケット２２〜２７に番号５９がついている。図
１３はその装着状況を示したもので、ポケットナンバー
データ６０に装着工具ナンバーデータ４６が対応してい
る。これにより何番のポケットに何番の工具が装着され
ているかが分かる。

【０００９】次に指令ブロック解析処理部７で行われる
工具寿命チェック処理について図１１で説明する。指令
ブロック解析処理部７では、プログラム解析処理部４か
ら１プログラム（一つの被加工物を加工するプログラ
ム）の終了を受け取ると、図１１の要領で次回の加工に
使用される各工具の寿命チェックを行う。まず、工具デ
ータ３の先頭工具５７をチェック工具とし（ステップ１
２１）、工具データ３の工具を全てチェックするまで処
理する（ステップ１２２）。チェック工具は前述した工
具寿命のチェックを受け（ステップ１２３）、寿命でな
い場合工具データ３内の次の工具をチェック工具とし、
寿命の場合工具データ３のチェック工具以降にその工具
の予備工具が存在するかサーチし（ステップ１２４）、
存在すればチェック工具は寿命にして工具データ３内の
次の工具をチェック工具とする（ステップ１２５）。こ
こで予備工具が存在しない場合はこれ以上の加工はでき
ないため、エラー出力する（ステップ１２６）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の搬送ロボット３
４を備えた数値制御工作機械は以上の様に構成されてい
るので、寿命工具の予備工具が例えタレット２１内にあ
っても、工具ナンバー４６順で予備工具が選ばれるた
め、余分な搬送ロボット３４の動作が発生することがあ
った。例えば図１２において、工具ナンバー４６の１の
工具の寿命でない予備工具（工具ナンバー４６の２の工
具）が工具マガジン３３側にあり、工具ナンバー４６の
１の工具の寿命でない予備工具（工具ナンバー４６の５
の工具）がタレット２１側にある場合、工具ナンバー４
６の１の工具が指令されその工具が寿命である際、従来
にあっては工具ナンバー順で予備工具が選ばれるため、
工具マガジン３３側にある予備工具（工具ナンバー４６
の２の工具）が選択された（搬送ロボット３４を駆動す
る必要がある）。

【００１１】また従来のものは、搬送ロボット３４の状
態を十分把握することなく工具交換指令を出力していた
ので、複数の被加工物の連続加工運転をする場合、次回
の被加工物を搬送ロボット３４が持って待機させると、
工具マガジン２１との間で予備工具交換ができず機械が
停止してしまう等の問題があった。

【００１２】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、寿命工具の予備工具を機械内の
工具データから優先的に選択するとともに、ロボットに
よる被加工物の供給を妨げない工具マガジンとの工具交
換を行うことのできる搬送ロボットを備えた数値制御工
作機械を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】第一の発明に係る搬送ロ
ボットを備えた数値制御工作機械は、機械外部に予備工
具マガジンを持つとともに、機械内部に予備工具保管部
を持ち、搬送ロボットにより上記予備工具マガジン中の
工具を機械に装着し加工する搬送ロボットを備えた数値
制御工作機械において、工具交換指令発生時にその指令
工具が寿命であるとき、機械内の予備工具データを優先
してチェックし、機械内に寿命でない予備工具が保管さ
れているとき、その予備工具にて加工を続行させる手段
を備えてなる搬送ロボットを備える構成としたものであ
る。

【００１４】また、第二の発明に係る搬送ロボットを備
えた数値制御工作機械は、機械外部に設置された予備工
具マガジンと、工具搬送及びその工具搬送以外の作業を
行う搬送ロボットとを備え、上記搬送ロボットにより上
記予備工具マガジン中の工具を機械に装着し加工する搬
送ロボットを備えた数値制御工作機械において、上記ロ
ボットの空き状態データと数値制御装置からの工具寿命
通知データを記憶させるロボットインタフェースバッフ
ァと、加工に供される工具の寿命チェック時にそのチェ
ック工具が寿命であるとき、上記ロボットインタフェー
スバッファのロボットの空き状態データを参照し、ロボ
ットが空き状態ならばそのチェック工具を寿命とし、空
き状態でなければ上記ロボットインタフェースバッファ
に工具寿命通知データを記憶させるとともに現工具で加
工を続行させる手段とを備える構成としたものである。

【００１５】

【作用】第一の発明における手段は、工具が寿命に達し
たとき工具データの順番ではなく、機械内の工具データ
の寿命でない予備工具を優先的に選択するので、機械内
に予備工具が存在すれば搬送ロボットの状態に関係なく
予備工具交換指令する。

【００１６】第二の発明における手段は、ロボットイン
タフェースバッファの内容を参照することにより搬送ロ
ボットの空き状態を把握できるので、連続加工中で例え
ばロボットが次回の被加工物を掴んでいる時はチェック
工具を寿命とせず、この工具で加工を続行させる。ま
た、搬送ロボットに寿命工具の発生を通知できるので、
搬送ロボットはその次の被加工物を取りに行くのを中断
して工具交換のために待機する。

【００１７】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図１〜図８を用
いて説明する。図１は本発明における図８の機械を制御
する数値制御装置の制御方法を示した説明図で、図にお
いて２は加工プログラム、３は全工具の情報を持つ工具
データ、４はプログラム解析処理部、５はプログラム解
析処理部４内にあるロボットの状態による工具の割り出
し処理部、６は従来と同様のタレット工具データ、７は
指令ブロック解析処理部、８は指令ブロック解析処理部
７内にあるロボットの状態による工具寿命チェック処理
部、９は各軸制御処理部、１０は機械Ｉ／Ｆ制御処理
部、１１は数値制御装置１と機械３０・ロボット３４と
の間でデータをやりとりするための機械インタフェース
データ、１２は工具交換完了信号等が入力されるバッフ
ァ、１３はロボットインタフェースバッファ、１４は工
作機械の各軸を駆動するモータ、１５は機械ロボット制
御部である。

【００１８】図２はロボットインタフェースバッファ１
３の内容を示す説明図で、１６は工具マガジン３３内の
工具と予備工具交換が必要になった時に数値制御装置１
からロボット制御部１５側へ出力される工具寿命通知デ
ータ、１７はロボット制御部１５側がロボット３４の空
き状態を数値制御装置１に伝えるロボット準備完了デー
タである。

【００１９】次に動作について、図１から図８を用いて
説明する。加工プログラム２中に工具交換指令がある
と、プログラム解析処理部４内にある工具割り出し処理
部５は図３のフローに従って処理を行う。まず、指令工
具（はじめは加工プログラム２にある指令工具）が寿命
かチェック（ステップ１０３）し、寿命でなければその
工具の交換指令を出力する（ステップ１０８）。寿命の
場合タレット２１に他に工具があれば（ステップ１０
４）、タレット工具データ６から工具を選び（ステップ
１０５）、選んだ工具が同じ予備グループ４７の工具か
チェックする（ステップ１０６）。これら（ステップ１
０４〜１０６）を繰り返し、タレット２１に指令工具の
予備工具が装着されているとき、その工具を選択工具と
する（ステップ１０７）。そしてステップ１０７で選択
された選択工具が寿命か否かをステップ１０３において
チェックし、寿命でない場合には、その工具の交換指令
を出力する（ステップ１０８）。またステップ１０７で
選択された選択工具が寿命である場合には、ステップ１
０４に移り、ステップ１０４〜ステップ１０７を繰り返
す。

【００２０】そしてステップ１０４において、タレット
２１内の他の調査工具がなくなった場合、またはタレッ
ト２１に他の工具がない場合、ロボットインタフェース
バッファ１３のロボット準備完了データ１７をチェック
（ステップ１００）し、ロボット３４が準備完了（空
き）状態ならば、工具交換可能であるため、工具データ
３からの予備工具割り出し（ステップ１０２）を行う。
そして予備工具に対して寿命の判断を行い（ステップ１
０１）、これを繰り返す。寿命でない工具が見つかった
とき、その予備工具の交換指令を指令ブロック解析処理
部７に出力する。なお、図３のフローは、工具データ３
中に指令工具やその予備工具があり、またタレット２１
中に少なくとも指令工具がある場合におけるフローであ
り、指令工具が寿命で、またタレット２１に予備工具が
なく、且つロボット３４が準備完了でない場合、例え工
具マガジン３３中に寿命でない予備工具があったとして
も、加工プログラムより指令された指令工具そのものの
交換指令を出力する。また指令工具が寿命で、またタレ
ット２１内に予備工具が存在するがその予備工具が全て
寿命で、且つロボット３４が準備完了でない場合には、
例え工具マガジン３３中に寿命でない予備工具があった
としても、タレット２１内の最後にチェックした予備工
具の交換指令を指令ブロック解析処理部７に出力する。

【００２１】これらの処理によりタレット２１の予備工
具を優先的に抽出する。例えば図５においてロボット３
４が準備完了でなく指令工具２８が寿命に達している場
合、工具２８の寿命でない予備工具２９がタレット２１
に存在すれば、例え工具マガジン３３に工具データ３上
で予備工具２９より装着工具ナンバー４６の若い寿命で
ない予備工具が存在しても、図３のフローにより２９の
工具が選択される。また図６のようにロボット３４が準
備完了で指令工具３１が寿命に達しており、且つ工具マ
ガジン３３に寿命でない予備工具３２がある場合、その
工具マガジン３３にある予備工具３２が選択されロボッ
ト３４により工具交換される。

【００２２】次に指令ブロック解析処理部７で行われる
工具寿命チェック処理部８の動作について図４で説明す
る。指令ブロック解析処理部７ではプログラム解析処理
部４から１プログラム（一つの被加工物を加工するプロ
グラム）の終了を受け取ると、図４の要領で各使用工具
の寿命チェックを行う。なお、図４のフローも工具デー
タ３中に指令工具やその予備工具があり、またタレット
２１中に少なくとも指令工具がある場合におけるフロー
である。まず、工具データ３の先頭工具５７をチェック
工具とし（ステップ１０９）、工具データ３の工具を全
てチェックするまで処理する（ステップ１１０）。チェ
ック工具は従来技術で述べた工具寿命のチェックを受け
（ステップ１１１）、寿命でない場合工具データ３内の
次の工具をチェック工具とし、寿命の場合その予備工具
がタレット２１内にあるかチェック（ステップ１１２）
し、存在すればチェック工具を寿命にする（ステップ１
１３）。

【００２３】予備工具がタレット２１内に無い場合、今
度は工具マガジン３３に予備工具があるかチェックする
（ステップ１１４）。工具マガジン３３の工具情報は、
工具データ３の工具のうちタレット工具データ６にない
ものである。工具マガジン３３にも存在しない場合工具
寿命のエラーを出力する（ステップ１１７）。工具マガ
ジンに予備工具が存在する場合、ロボットインタフェー
スバッファ１３のロボット準備完了データ１７をチェッ
クし（ステップ１１５）、ロボット３４が準備完了なら
ばチェック工具は寿命にし（ステップ１１３）、準備完
了でなければロボットインタフェースバッファ１３の工
具寿命通知データ１６に工具交換要求を出力し、ロボッ
ト制御部１５側にロボット３４による工具交換の要求を
行う（ステップ１１６）。ここでステップ１１６の処理
を受けたチェック工具は次回の工具寿命チェック処理ま
で寿命にされない。

【００２４】これにより、図７のようにロボット３４が
次回の被加工物１８ａを持って既に待機している場合、
加工工具３１が寿命となって予備工具３３がタレット２
１内になく工具マガジン３３にあっても、ロボットイン
タフェースバッファ１３のロボット準備完了データ１７
は準備未完のため、工具３１を寿命とせず次回の被加工
物１８ａも工具３１で加工する。ただし、ロボットイン
タフェースバッファ１３の工具寿命通知データ１６に工
具交換要求を出力することで、その次の被加工物１８を
パレット４５へ取りに行くのを中断し、ロボット３４は
工具交換に備える（ロボット準備完了データ４１が完了
になる）。

【００２５】なお、上記実施例では搬送ロボットを工具
交換と被加工物の搬送に用いるものを示したが、第１の
発明にあってはロボットがそれぞれ専用に独立したもの
でもよく、同様の効果を奏する。また機械を旋盤の例を
用いたが他の工作機械でもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上のように第一の発明によれば、指令
工具が寿命であるとき、数値制御装置が機械内の工具デ
ータを優先してチェックし、機械内の予備工具を優先し
て使用するように構成したので、搬送ロボットの無駄な
動きが無くなる。

【００２７】また第二の発明によれば、使用工具の連続
加工中で例えばロボットが工具搬送とは別の作業をして
いるとき（例えば次回の被加工物を掴んでいるとき）
は、チェック工具を無効とせず加工を続行させるように
構成したので、加工途中でロボットが工具搬送に使用で
きない事態が生じたとしても、加工が停止することがな
くなり無人化運転が可能となる。また搬送ロボットに寿
命工具の発生を通知できるので、搬送ロボットを、次工
程の作業を中断させて工具交換のために待機させること
ができるようになり、速やかに自動的に正常加工に復帰
させることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による数値制御装置の制御
の流れを示す図である。

【図２】この発明の一実施例によるロボットインタフェ
ースデータの一例を示す図である。

【図３】この発明の一実施例による工具割り出し処理の
フローチャートである。

【図４】この発明の一実施例による工具寿命チェック処
理のフローチャートである。

【図５】この発明の一実施例によるタレット内の工具交
換を示す説明図である。

【図６】この発明の一実施例による工具マガジンとの工
具交換を示す説明図である。

【図７】この発明の一実施例による被加工物の連続加工
を示す説明図である。

【図８】この発明の一実施例による工作機械と搬送ロボ
ットの構成図である。

【図９】従来の数値制御装置の制御の流れを示す図であ
る。

【図１０】従来の工具割り出し処理のフローチャートで
ある。

【図１１】従来の工具寿命チェック処理のフローチャー
トである。

【図１２】工具データの内容を示す説明図である。

【図１３】タレット内工具データの内容を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１ 数値制御装置 ２ 加工プログラム ３ 工具データ ４ プログラム解析処理部 ５ ロボットの状態による工具割出し処理部 ６ タレット工具データ ７ 指令ブロック解析処理部 ８ ロボットの状態による工具寿命チェック処理部 １０ 機械インタフェース制御処理部 １１ 機械インタフェースデータ １３ ロボットインタフェースバッファ １５ 機械ロボット制御部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機械外部に予備工具マガジンを持つとと
   もに、機械内部に予備工具保管部を持ち、搬送ロボット
   により上記予備工具マガジン中の工具を機械に装着し加
   工する搬送ロボットを備えた数値制御工作機械におい
   て、工具交換指令発生時にその指令工具が寿命であると
   き、機械内の予備工具データを優先してチェックし、機
   械内に寿命でない予備工具が保管されているとき、その
   予備工具にて加工を続行させる手段を備えてなる搬送ロ
   ボットを備えた数値制御工作機械。
2. 【請求項２】 機械外部に設置された予備工具マガジン
   と、工具搬送及びその工具搬送以外の作業を行う搬送ロ
   ボットとを備え、上記搬送ロボットにより上記予備工具
   マガジン中の工具を機械に装着し加工する搬送ロボット
   を備えた数値制御工作機械において、上記ロボットの空
   き状態データと数値制御装置からの工具寿命通知データ
   を記憶させるロボットインタフェースバッファと、加工
   に供される工具の寿命チェック時にそのチェック工具が
   寿命であるとき、上記ロボットインタフェースバッファ
   のロボットの空き状態データを参照し、ロボットが空き
   状態ならばそのチェック工具を寿命とし、空き状態でな
   ければ上記ロボットインタフェースバッファに工具寿命
   通知データを記憶させるとともに現工具で加工を続行さ
   せる手段とを備えてなる搬送ロボットを備えた数値制御
   工作機械。