JPH0722860B2 - 工作機械の自動工具交換装置 - Google Patents

工作機械の自動工具交換装置

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JPH0722860B2
JPH0722860B2 JP2065407A JP6540790A JPH0722860B2 JP H0722860 B2 JPH0722860 B2 JP H0722860B2 JP 2065407 A JP2065407 A JP 2065407A JP 6540790 A JP6540790 A JP 6540790A JP H0722860 B2 JPH0722860 B2 JP H0722860B2
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Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、工作機械の自動工具交換装置に関し、更に
詳しくは、主軸ヘッドの往復移動に従動して工具マガジ
ンと主軸との間で工具を交換せしめる機構を備えた自動
工具交換装置に関する。
「従来の技術」 この種の自動工具交換装置として特開昭63−267136号に
は主軸ヘッドの昇降及び下降動作によりカム機構を利用
して工具交換を行わせるようにしたものが示されてい
る。この工具交換装置は主軸ヘッドの移動領域に機械加
工を行う加工領域と工具交換を行うATC領域とを設け、A
TC領域での主軸ヘッドの往復移動によりカム機構を作動
せしめ、工具交換を行わせしめるものである。
そして、機械加工中に主軸ヘッドがATC領域に誤って入
り込まないように、加工領域とATC領域との境界を機械
原点に設定して、２つの領域を明確に分離していた。主
軸ヘッドを一つの領域から他の領域に移動させる際に
は、一旦原点復帰動作を行わせ、その後他の領域に移動
するようにするためである。そして、従来の制御装置
は、原点復帰動作は位置決めモードにより行っていた。
「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、位置決めモードによる原点復帰動作で
は、主軸ヘッドは必ず機械原点に一旦停止しなければな
らない。このため、加工領域にある主軸ヘッドに工具交
換動作を行わせる際には、主軸ヘッドを原点位置に向か
って上昇させ原点位置近傍で減速させて機械原点に一旦
停止し、しかる後に、再び加速して主軸ヘッドをATC領
域内に上昇せしめ、カム機械を作動させて工具交換動作
を行っていた。
工具交換終了後は、主軸ヘッドを機械原点に向かって下
降せしめ、原点近傍で減速して機械原点で主軸ヘッドを
一旦停止させる。しかる後に再び加速し、主軸ヘッドを
下降させて、加工領域内の元の位置に戻していた。そし
て、次の加工のための主軸の回転は、主軸が機械原点に
一旦停止した後に開始させていた。
上記のように従来の装置では、工具交換動作を行わせる
際に、主軸ヘッドを機械原点で必ず一旦停止させねばな
らず、往復２回の一旦停止により工具交換の時間が長く
なるという問題点があった。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもの
であり、その目的とするところは、主軸ヘッドの移動に
従動して工具交換動作を行わしめる簡易な構造の自動工
具交換装置において、その工具交換時間を短縮すること
にある。
「課題を解決するための手段」 上記目的を達成するため、本発明では、第１の発明とし
て、フレームと、工作物の加工を行う加工領域と工具交
換動作を行うATC領域との間で往復移動可能に前記フレ
ームに設けられた主軸ヘッドと、その主軸ヘッドにその
主軸ヘッドの移動方向と平行な回転軸線を中心に回転自
在に支承された主軸と、前記フレームに回転可能に支承
されそれぞれに工具保持可能な多数のグリップ部をその
回転軸線を中心とする円周上に擁する工具マガジンと、
前記主軸ヘッドのATC領域での移動に従動して前記工具
マガジンの所定割出位置に位置するグリップ部に前記主
軸との間で工具の受け渡し動作を行わしめる工具受け渡
し手段と、前記主軸を所定回転位置に位置決めする主軸
定位置停止手段と、前記加工領域又はATC領域のいずれ
か一方の領域から両領域の境界点である原点位置に前記
主軸ヘッドを移動させる原点復帰手段と、その原点位置
から次の領域内に前記主軸ヘッドを移動させる移動手段
と、前記工具マガジンを回転させて次工具が保持された
グリップ部を前記所定割出位置に位置決めする回転割出
手段と、を備える工作機械の自動工具交換装置におい
て、工具交換命令を受け、前記加工領域からの原点復帰
手段の実行途中における原点位置到着直前の減速動作と
次に実行すべき移動手段の実行開始直後の加速動作とを
重複して実行させる重複実行手段と、前記主軸が主軸定
位置停止手段による所定回転位置に停止していなければ
前記重複実行手段の実行を禁止する禁止手段と、を備え
ることを特徴とする工作機械の工具交換装置が提供され
る。
また、第２の発明として、前記主軸ヘッドが前記ATC領
域内の主軸の回転を禁止すべき領域内にあることを検出
する回転禁止領域検出手段と、前記回転割出手段の終了
信号を受け、前記ATC領域からの原点復帰手段の実行途
中における原点位置到着直前の減速動作と次に実行すべ
き移動手段の実行開始直後の加速動作とを重複して実行
させる重複実行手段と、前記次に実行すべき移動手段の
実行開始と同時的に加工開始のためにあらかじめ主軸に
回転動作を与える加工開始命令付与手段と、前記回転禁
止領域検出手段が検出信号を発している間は前記加工開
始命令付与手段の実行を禁止する実行禁止手段と、を備
えることを特徴とする工作機械の工具交換装置が提供さ
れる。
「作用」 上記のように構成された工作機械の自動工具交換装置で
は、原点復帰動作時の減速動作と次の移動の加速動作と
が重複して実行される。上記の動作は原点復帰時の動作
モードを切削モードとすることにより可能になる。減速
動作と加速動作とが重複して実行されるため、主軸ヘッ
ドは一旦停止することなく機械原点を通過し、他の領域
に移動することが可能になり、工具交換に要する時間が
短縮される。
第１の発明では、主軸ヘッドを加工領域からATC領域に
移動させる際の上記重複動作が実行される。このとき、
主軸定位置停止手段による主軸のオリエンテーションが
完了していなければ、禁止手段により重複実行が禁止さ
れるので、工具交換が不可能な状態のまま主軸ヘッドが
ATC領域に移動し、工具交換動作が開始されることがな
い。
第２の発明では、主軸ヘッドをATC領域から加工領域に
移動させる際の上記重複動作が実行される。このとき、
主軸ヘッドが回転禁止領域を未だ通過し終わっていない
ときは、実行禁止手段により主軸の回転が禁止されるの
で、工具マガジンのグリップ部が主軸から離脱する前に
主軸が回転を開始することがない。
「実施例」 本発明の実施例について図面を参照し説明する。まず自
動工具交換装置の機械構成について第１図ないし第８図
を用いて説明する。
《（１）主軸ヘッドおよび工具マガジン》 第１図に示すように自動工具交換装置に備える工作機械
は、垂直なコラム10に固設したフレーム12に配設されて
Ｚ軸方向に往復移動可能な主軸ヘッド24と、前記フレー
ム12にマガジン支持台58を介して配設され、回転割出し
可能な工具マガジン66とを基本的に備えている。
すなわち、前記フレーム12にガイドレール14が垂直に配
設され、上下の関係で配設した一対のリニアガイド16,1
6を介して主軸ヘッド24が、前記ガイドレール14に沿っ
てＺ軸方向に昇降自在に取付けられている。この主軸ヘ
ッド24には適宜の位置に送りナット18が固定され、前記
ガイドレール14に沿って平行に支持した回転自在なボー
ルねじ20が、前記送りナット18に螺合されている。そし
て該ボールねじ20をフレーム12の上方に配置したサーボ
モータ（Ｚ軸モータ）22により正逆両方向に回転駆動す
ることによって、前記主軸ヘッド24には、送りナット18
およびボールねじ20の螺合作用下に、ガイドレール14に
沿ってＺ軸方向に昇降する円滑な運動が付与される。
主軸ヘッド24の内部には、下端部に工具保持部（テーパ
孔）42を備えた主軸40が回転自在に垂直に配設され、こ
の主軸40はフレーム12の上方に設けられた主軸モータ36
にカップリング38を介して連結され、当該モータ36によ
り回転駆動されるようになっている。主軸40の前記工具
保持部42には、先端に工具50を装着した工具ホルダ48の
アーバー52を嵌挿可能になっており、この工具ホルダ48
を工具保持部42に嵌挿すると、該ホルダ48に設けたプル
スタッド54が主軸40中に設けたホルダ挟持部材44により
挟持（クランプ）される。またこのホルダ挟持部材44
を、主軸40の中心通孔中に同軸的に挿通配置したドロー
バー46により押圧すると、該ホルダ挟持部材44による前
記プルスタッド54の挟持が解除（アンクランプ）され、
工具ホルダ48の取外しが可能になる。
《（２）工具のクランプ・アンクランプ機構》 前記工具保持部42に嵌挿された工具ホルダ48をクランプ
し、また当該クランプを解除するために、クランクレバ
ーおよびこれに揺動運動を付与するカム機構が設けられ
ている。すなわち主軸ヘッド24の適宜位置に、支軸32を
介してクランクレバー30が揺動自在に枢支され、このレ
バー30における一方の短尺レバー30aの先端部が、前記
ドローバー46に水平方向に突設したピン56と係合可能に
なっている。またクランクレバー30の他方の長尺レバー
30bに図示形状の板カム28が固定され、当該板カム28は
その移動軌跡に位置するよう前記Ｚ軸モータ22の側部の
位置に配設したローラ状のカムフォロワ26と当接離脱可
能になっている。なお、前記長尺レバー30bと主軸ヘッ
ド24との間に引張コイルばね34が張設され、クランクレ
バー30を時計方向に付勢して、常時は短尺レバー30aに
よる前記ピン56の押圧を解除している。
そして、前記Ｚ軸モータ22の駆動により主軸ヘッド24が
上昇すると、その上昇過程においてクランクレバー30に
設けた板カム28が固定位置に配置した前記カムフォロワ
26と当接し、当該クランクレバー30に支軸32を中心とす
る反時計方向の動きを付与する。これにより短尺レバー
30aが前記ピン56を下方に押圧し、ドローバー46を介し
てホルダ挟持部材44を付勢し、工具ホルダ48のプルスタ
ッド54に対するクランプを解除する。
《（３）工具マガジンの回転割出機構》 フレーム12に固設したマガジン支持台58には、主軸ヘッ
ド24の昇降領域と隣接して斜め左下方に指向する支持軸
60が配設され、この支持軸60に図示形状のマガジンベー
ス64が、軸受62を介して回転自在に枢支されている。当
該マガジンベース64には、後に説明するホルダ把持手段
として機能するグリップアーム82が、放射状に所要の中
心角で複数個揺動自在に配設されている。
第２図に示すようにこのマガジンベース64には、前記支
持軸60を中心とする割出円板80がボルト79を介して固定
され、この割出円板80の一側面にローラ形状のカムフォ
ロワ78が、後述のグリップアーム82の配設位置に対応さ
せて複数個（実施例では10個）設けられている。
第１図のＣ方向矢視図である第６図に示すように、前記
マガジン支持台58に垂直配置したケーシング67の上部に
割出し用のマガジンモータ68が倒立配置され、マガジン
モータ68の回転軸69に駆動軸70がカップリング71を介し
て接続されている。この駆動軸70の下端部にはベベルギ
ヤ72が固定され、当該ベベルギヤ72は軸受73,73を介し
て水平に枢支した回転軸75に設けたベベルギヤ74と噛み
合っている。当該回転軸75には、外周面に所要の曲線を
描くカム溝76aが形成されたバレルカム76が固定され、
このカム溝76aに前記割出円板80に放射配置した各カム
フォロワ78が順次係合可能になっている。そして前記バ
レルカム76の回転により、割出円板80に間欠的に割出し
回転が付与される。
《（４）工具受け渡し手段》 次に、前述した回転割出し機構により割出されるグリッ
プアーム、およびグリップアームを工具ホルダ48の受渡
しのため揺動駆動する機構につき説明する。
第２図，第３図及び第４図に示すように、工具マガジン
66の一部を構成するマガジンベース64には、前記支持軸
60を中心とする円周方向に、所要の中心角でクレビス81
が順次配設されている（図示例では10個）。夫々のクレ
ビス81には、枢支軸84を介して図示形状のグリップアー
ム（グリップ部）82が揺動自在に枢支され、該アーム82
の自由端を半径方向外方に臨ませている。グリップアー
ム（グリップ部）82の自由端には、第３図に示すよう
に、前記工具ホルダ48の把持部を挟持可能な寸法に設定
した二股部83が形成されている。この二股部83の各先端
部内側には、行止り孔83aが穿設され、この行止り孔83a
に圧縮コイルばね99により弾圧される支持ピン98が後退
可能に収納され、当該支持ピン98の先端を二股部内方に
臨ませている。従って二股部83の両端部では、一対の支
持ピン98,98がその先端を相互に対向させていることに
なる。
そしてグリップアーム82の二股部83を前記工具ホルダ48
の把持部であるＶ形溝部48aに位置合わせすることによ
り、一対の支持ピン98,98が前記Ｖ形溝部48aに係合され
て当接し、圧縮コイルばね99の弾力に抗して後退した状
態で工具ホルダ48を把持する。
また、第２図に示すように、グリップアーム82の半自由
端にも行止り孔82aが穿設され、この行止り孔82aに圧縮
コイルばね92と共に鋼球90が弾力的に収納されて、当該
鋼球90の一部を行止り孔82aの開孔から突出させてい
る。また、マガジンベース64のボス部64aには、断面が
円弧状を呈する案内面88aを外周に周設したグリップ支
持カラー88が外挿され、この案内面88aに前記グリップ
アーム82に設けた鋼球90が弾力的に当接可能になってい
る。そして、第５図にも示す様に、前記案内面88aのマ
ガジンベース64側にはノッチ溝88bが周設され、割出し
待機状態にある各グリップアーム82は、その鋼球90を前
記ノッチ溝88bに落着させて、該アーム82をその姿勢で
安定保持させ得るようになっている。
第５図に示すように、前記グリップアーム82の枢支点と
なる枢支軸84を挟むアーム長手方向の前後で、かつ該ア
ーム82の中心線に対し左右に振分けた位置に、ローラ形
状を呈する第１カムフォロワ94および第２カムフォロワ
96が回転自在に枢支されている。そしてこの第１カムフ
ォロワ94および第２カムフォロワ96は、複合カム体86に
形成した第１カム面86aおよび第２カム面86bに、夫々対
応的に当接および離間可能となっている。すなわち、第
１図に示す如く、主軸ヘッド24の垂直面で、かつ前記工
具マガジン66と指向する側に複合カム体86が垂直にボル
ト固定され、その第１カム面86aおよび第２カム面86bを
工具マガジン66の所望の工具ホルダ48の割出し位置（主
軸40の工具保持部42に対応的に割出されたグリップアー
ム82と近接する位置）側に臨ませている。
そして、グリップアーム82に設けた第１カムフォロワ94
および第２カムフォロワ96は、第７図および第８図に関
して後述するように、機械原点ZOを中心とする主軸ヘッ
ド24の所要の昇降領域内で、前記複合カム板86の第１カ
ム面86aおよび第２カム面86aと夫々対応的に当接し摺動
するよう位置設定されている。主軸ヘッド24をＺ軸上方
に昇降移動させると、後述する条件の下で第１カムフォ
ロワ94が第１カム面に、また第２カムフォロワ96が第２
カム面に当接して、各対応のカム作用下に前記グリップ
アーム82は枢支軸84を中心として所定の揺動運動を行
う。このときグリップアーム82の反自由端に設けた鋼球
90は、グリップ支持カラー88に周設したノッチ溝88bか
ら離脱し、その案内面88aに倣いつつ移動することにな
る。
《（５）主軸回転禁止領域検出手段》 第１図に示すように、主軸ヘッド24の後方に突出した部
分24Aにドグ101が固定されている。一方、このドグ101
に対応するリミットスイッチ102が、コラム10の側面に
固定されている。リミットスイッチ102は主軸ヘッド24
がATC領域内の主軸回転禁止領域に位置することを検出
するリミットスイッチであり、主軸ヘッド24が機械原点
ZOより所定距離以上（たとえば5mm以上）上方に移動し
たときに、リミットスイッチ102を蹴り続けるようにド
グ101の形状が形成されている。
《（６）カム機構による工具交換動作》 次に、上記のように構成された機械構成からなる自動工
具交換装置の動作について、第７図および第８図を参照
し説明する。なお前述したように、主軸ヘッド24および
これに固定された複合カム体86は、Ｚ軸方向に昇降移動
されるが、工具マガジン66自体はフレーム12上の定位置
にあって、マガジンベース64を回転させるのみである。
従って、図中に主軸ヘッド24の動作基準位置となる機械
原点ZOを明示している。この機械原点ZOより下方が主軸
ヘッド24が工作物の加工を行う加工領域であり、機械原
点ZOより上方が主軸ヘッド24が工具交換動作を行うATC
領域である。
第７図（ａ）は、工作機械により工作物91を切削してい
る状態を示す。この状態では、主軸40の下軸端は機械原
点ZOより下方に位置している。そして、グリップアーム
82に設けた第１カムフォロワ94は、対応する複合カム体
87の第１カム面を上昇しきった位置にある。また、第２
カムフォロワ96は対応する第２カム面86bの最下部に位
置して、当該グリップアーム82の二股部83を最も左方向
に振り切った状態に保持している。すなわち二股部83
は、主軸40の工具保持部42に装着した特定の工具ホルダ
48から大きく離間した状態にあり、このため主軸ヘッド
24は工具マガジン66に干渉することなく工作物91に向け
下降し所要の切削加工を行うことができる。
第７図（ｂ）は、主軸ヘッド24が機械原点ZOと略一致し
た位置（Ｚ＝Ｏ）まで上昇した状態を示している。主軸
40はオリエンテーション（主軸定位置停止）終了の状態
となっている。グリップアーム82の第１カムフォロワ94
は前記第１カム面86aの中途に位置し、また第２カムフ
ォロワ96は第２カム面86bの中途に位置して、当該グリ
ップアーム82を枢支軸84を中心として反時計方向に僅か
に回動させている。これにより二股部83に設けた一対の
支持ピン98,98を、前記工具ホルダ48の最大直径部に形
成され水平に位置している前記Ｖ形溝部48aに一致させ
て近接している。
すなわちこの時点では、支持ピン98,98はＶ形溝部48aに
未だ嵌合しておらず、従って工具50による工作物91に対
する加工がなお可能である。なお、第７図（ｄ）で後述
するグリップ動作の終了まで二股部83の支持ピン98,98
が継続して工具ホルダ48のＶ形溝部48aに追従動作し得
るよう、前記第１カム面86aおよび第２カム面86bのカム
設計がなされている。
第７図（ｃ）は、主軸ヘッド24がATC領域に入り機械原
点ZOよりも、例えば距離Ｚ＝30だけ上昇した状態を示し
ている。この位置まで主軸ヘッド24が上昇する過程で、
主軸ヘッド24後方のドグ101がリミットスイッチ102を蹴
るようになり、リミットスイッチ102は主軸ヘッド24が
主軸回転禁止領域に入ったことを知らせる検出信号を出
力する。また、前述したクランクレバー30の板カム28が
カムフォロワ26に接触係合するに至り、当該クランクレ
バー30は引張コイルばね34の付勢力に抗して反時計方向
への回動を開始する。また機械原点ZOより上方への主軸
ヘッド24の上昇に伴い、複合カム体86の第１カム面86a
および第２カム面86bは、夫々対応の第１カムフォロワ9
4および第２カムフォロワ96を従動させ、クリップアー
ム82を反時計方向に更に揺動させる。これにより、グリ
ップアーム82の二股部83に設けた一対の支持ピン98,98
は、工具ホルダ48のＶ形溝部48aに整列して追従移動
し、当該支持ピン98,98をコイルばね99,99の弾力に抗し
て後退させながら、主軸40の中心線Ｃ上に位置するに至
る。
なおこの時点で、前記クランクレバー30の短尺レバー30
aがドローバー46に設けたピン56を押下げ始め、工具ホ
ルダ48のプルスタッド54に対するホルダ挟持部材44によ
る挟持の解除を開始する。
第７図（ｄ）は、主軸ヘッド24が機械原点ZOよりも距離
Ｚ＝50だけ上昇した状態を示している。この状態に至る
直前に、前記クランクレバー30は完全に揺動しきって、
ホルダ挟持部材44はプルスタッド54を解除し、工具ホル
ダ48に対するアンクランプを終了している。グリップア
ーム82は、両カム面86a,86bと各対応のカムフォロワ94,
96との作用下に反時計方向に更に揺動して、該アーム82
の鋼球90をグリップ支持カラー88のノッチ溝88b内に落
着させて安定しその動作を終了している。またアーム二
股部83の支持ピン98,98が、工具ホルダ48のＶ形溝部48a
を完全に把持して、グリップアーム82による工具ホルダ
48の把持がなされる。この時点から、主軸40から工具ホ
ルダ48の抜き取りが開始されることになる。
第７図（ｅ）は、主軸ヘッド24が機械原点ZOから距離Ｚ
＝138だけ上昇した状態を示している。第７図（ｂ）に
示す位置からの主軸ヘッド24の上昇に伴い、主軸40に装
着されていた工具ホルダ48はグリップアーム82に把持さ
れたまま残留し、これにより工具ホルダ48の抜き取り
（主軸ヘッド24から工具マガジン66への受渡し）が完了
する。この主軸ヘッド24が上昇した位置（Ｚ＝138）
で、マガジンモータ68が回転駆動され、バレルカム76お
よびカムフォロワ78のカム作用下に、割出円板80の回転
割出しがなされる。
第７図（ｆ）は割出円板80の回転割出しにより次に使用
される工具ホルダ48を把持した別のグリップアーム82
が、前記主軸ヘッド24の工具保持部42の直下に中心線Ｃ
を整列させて位置した状態を示している。
次いで、この新たに割出された工具ホルダ48を主軸40の
工具保持部42に装着する過程を説明する。主軸40への装
着は、Ｚ軸モータ22を逆方向に回転させ、主軸ヘッド24
を下降させることにより行われる。
第７図（ｇ）は機械原点ZOから距離Ｚ＝50の位置まで下
降した状態を示している。この主軸ヘッド24の下降によ
り、新たに割出された工具ホルダ48のアーバー52は工具
保持部42中に挿入される。なお第７図（ｅ）および
（ｆ）では、両カムフォロワ94,96は複合カム体86の両
カム面86a,86bから離脱していたが、この第７図（ｇ）
に示す状態に至って、両カムフォロワ94,96は再び対応
の両カム面86a,86bと当接して、グリップアーム82の逃
し動作が開始される。すなわち、グリップアーム82は枢
支軸84を中心とする時計方向への揺動を開始し、該アー
ム82の二股部83に設けた支持ピン98,98が、工具ホルダ4
8に形成したＶ形溝部48aの動きに追従する動作を行う。
さらに主軸ヘッド24が、距離Ｚ＝47まで下降すると、今
迄カムフォロワ26に当接して当該クランクレバー30を反
時計方向に揺動させていた板カム28は、前記カムフォロ
ワ26から逃げ始め、工具ホルダ48のプルスタッド54に対
するホルダ挟持部材44による挟持を開始する。
第７図（ｈ）は、主軸ヘッド24が更に下降し機械原点ZO
に対し、距離Ｚ＝30の位置まで下降した状態を示してい
る。この位置では前記クランクレバー30における板カム
28はカムフォロワ26から完全に離脱し、これによりホル
ダ挟持部材44がプルスタッド54を挟持してクランプ動作
を終了する。またグリップアーム82は、その両カムフォ
ロワ94,96が対応の両カム面86a,86bと連繋動作すること
により、アーム先端に設けた鋼球90がグリップ支持カラ
ー88のノッチ溝88bから離脱し、時計方向に揺動する。
第７図（ｉ）は更に主軸ヘッド24が下降し機械原点ZOに
一致した状態を示している。この位置まで下降する直前
に、主軸ヘッド24後方のドグ101がリミットスイッチ102
から離れ、リミットスイッチ102は検出信号を消失して
主軸ヘッド24が回転禁止領域を離脱したことを知らせ
る。機械原点（Ｚ＝０）ではグリップアーム82は主軸40
の工具保持部42に嵌挿保持された工具ホルダ48から完全
に離脱する。
更に、この原点ZOよりも主軸ヘッド24が下降すると、グ
リップアーム82は、例えば第７図（ａ）に示すように、
更に離間方向へ逃げ、主軸ヘッド24による工作物91に対
する単独の下降が可能とされる。
第８図は、以上説明したカム機構による工具交換動作
を、縦軸を主軸ヘッド24のストローク位置（Ｚ軸位
置）、横軸を時間にとって、関連する各部材の動作タイ
ミングを示したタイムチャート図である。
《（７）制御装置》 第９図は、上記の機械構成からなる自動工具交換装置を
備えた工作機械の制御装置を示すブロック図である。
制御装置110は、コンピュータを備えたものであり、制
御全体を統括するマスターCPU111と、工作物の加工を主
に司るスレーブCPU112と、工具交換を主に司るATC部CPU
113との３つのCPUを中心に構成されている。
マスターCPU111には、メモリ装置として制御装置自体を
動作させるプログラムや、定数等を格納するマスター部
ROM114と、制御実行中の変数やフラグ等を一時記憶する
第１マスター部RAM115と、工具交換タイミング及びワー
ク加工に使用する工具等を指示するための加工プログラ
ム等を格納した第２マスター部RAM116とが接続されてい
る。なお、この第２マスター部RAM116は、電源をオフ時
にもバックアップされている。
スレーブCPU112には、ワーク加工のためのモータ駆動プ
ログラムや、定数等を格納するスレーブ部ROM117と、ワ
ーク加工制御実行中の変数やフラグ等を一時記憶するス
レーブ部RAM118とが接続されている。ATC部CPU113には
工具交換のためのマガジン旋回プログラムや定数等を格
納するATC部ROM119と工具交換制御実行中の変数やフラ
グ等を一時記憶するATC部RAM120とが接続されている。
マスターCPU111とスレーブCPU112との間には、マスター
CPU111からスレーブCPU112への指令あるいはその逆方向
の信号、その他の情報をやりとりするためのMS間共通RA
M121が接続されている。MS間共通RAM121はマスターCPU1
11及びスレーブCPU112の双方から情報が書き込まれ、あ
るいは読み出される。
また、マスターCPU111とATC部CPU113との間には、マス
ターCPU111からATC部CPU113への指令あるいはその逆方
向の信号、その他の情報をやりとりするためのMA間共通
RAM122が接続されている。前述のMS間共通RAM121と同様
にMA間共通RAM122は、マスターCPU111及びATC部CPU113
の双方から情報が書き込まれ、あるいは読み出される。
さらに、マスターCPU111には加工プログラム等を作成入
力するためのキーボード123と、この加工プログラム等
を表示するためのCRT124とが接続されている。
スレーブCPU112には、図示しないワークテーブルをＸ軸
方向に移動させるＸ軸モータ125,Y軸方向に移動させる
Ｙ軸モータ126,さらにワークテーブルを回転させるＢ軸
モータ127,主軸ヘッド24を昇降させるＺ軸モータ22,及
び主軸40を回転する主軸モータ36が接続されている。ス
レーブCPU112は、これらを制御駆動し、ワークテーブル
上に載置された工作物に対して所定の工具による加工を
実行する。また、スレーブCPU112には主軸回転禁止領域
を検出するリミットスイッチ102が接続され、主軸ヘッ
ド24が機械原点位置ZOより上方の主軸回転禁止領域に位
置することを知らせる。
一方ATC部CPU113には、マガジンモータ68が接続されて
いる。ATC部CPU113はマガジンモータ68を制御駆動し、
工具マガジン66を回転させて、次に使用する工具の割出
しを行う。
第10図は、マスターCPU111とスレーブCPU112との間で情
報のやりとりを行うMS間共通RAM121のメモリー構成を示
す図である。151〜155には各種のフラグが収容され、15
6〜162にはマスターCPU111がスレーブCPU112に与える指
令値のデータが収容される。一方、165〜168にはスレー
ブCPU112からマスターCPU111に伝えるデータが格納され
る。
詳細について説明する。151は動作の開始を指令する実
行開始フラグSTART Ｆである。マスターCPU111がこ
こに１を書き込むことにより、スレーブCPU112はその他
の情報を参照しながら動作の実行を開始する。152は動
作の終了を知らせる実行終了フラグEND Ｆである。前
記実行開始フラグSTART Ｆにより実行の開始された動
作が終了すると、スレーブCPU112が１を書き込み、動作
の終了をマスターCPU111に知らせる。153は切削モード
フラグCUT Ｆである。マスターCPU111が１を書き込む
ことにより、軸移動が切削モード（G01）になり、０を
書き込むことにより位置決めモード（G00）になる。位
置決めモードG00では、スレーブCPU112は軸移動が完全
に終了した後に、前記実行終了フラグEND 152をあげ
る。これに対し、切削モードG01では、スレーブCPU112
は軸移動の減速開始時に前記実行終了フラグEND F152
をあげ、次の軸移動の受付を可能にする。154はタップ
動作フラグTAP Ｆである。マスターCPU111がタップ動
作の時に１を書き込む。155は主軸動作フラグSPCMD Ｆ
である。マスターCPU111が主軸回転動作時は１を、オリ
エンテーション動作時は２を書き込む。
156〜159は、それぞれ、Ｘ軸移動指令値XCMD V,Y軸移
動指令値YCMD V,Z軸移動指令値ZCMD V,及びＢ軸移動
指令値BCMD Ｂである。マスターCPU111が軸移動指令の
際にこれから移動すべき距離をインクリメンタル量で書
き込む。また、160は主軸回転指令値SPCMD V,161は移
動指令速度FEED V,162はタップ指令ピッチPITCH Ｖで
ある。
また、165〜168は、それぞれＸ軸現在位置XPOS V,Y軸
現在位置YPOS V,Z軸現在位置ZPOS V,及びＢ軸現在位
置BPOS Ｖとして用いられる。これらの現在位置データ
165〜168は、軸移動動作の実行に伴い、スレーブCPU112
により逐次更新される。
ここで、MS間共通RAM121への設定は可能な限りの複合動
作を許すようにされている。
第11図はマスターCPU111とATC部CPU113との間で情報の
やりとりをするMA間共通RAM122のメモリー構成を示す図
である。171は実行開始フラグASTART Ｆである。マス
ターCPU111が１を書き込むことにより、ATC部CPU113は
その他の情報を参照し、動作の実行を開始する。172は
実行終了フラグAEND Ｆである。ATC部CPU113は前記実
行開始フラグASTART F171により実行がかかった動作が
終了すると、１を書き込み、動作終了をマスターCPU111
に知らせる。173はマガジン旋回ポット番号APOT Ｖの
データが記憶される。マスターCPU111は次に使用する工
具のマガジンポット番号を書き込み、次の工具交換動作
での割出し位置をATC部CPU113に知らせる。
《（８）制御思想》 以上の構成に基づき、制御装置の作動について説明す
る。ワーク加工制御及び工具交換制御は、マスターCPU1
11からの指令に基づいて実行される。マスターCPU111
は、キーボード123から入力され第２マスター部RAM116
に格納された加工プラグラムを、１動作ずつ読み込み、
この読み込んだ情報がワーク加工に関するものであれ
ば、MS間共通RAM121にその指令を書き込む。スレーブCP
U112はこの書き込まれた指令を読み出して、各軸モータ
22,125,126,127の移動量及び主軸40の回転数とを決定
し、上述のワーク加工制御を実行する。同様に、読み出
された加工プログラムに工具交換が含まれている場合
は、MS間共通RAM121及びMA間共通RAM122の両者に指令デ
ータが書き込まれる。この結果、スレーブCPU112は各軸
モータ22,125,126,127及び主軸モータ36を駆動制御し、
ATC部CPU113はマガジンモータ68を駆動制御して、工具
交換制御が実行される。
第12図は工具交換制御の概要を示す流れ図である。工具
交換命令直前の命令による加工動作201が終了すると、
直ちにＺ軸原点復帰動作202が開始され、主軸ヘッド24
の上昇が開始される。このとき、Ｚ軸原点復帰動作202
と並行して同時に主軸定位置停止動作203が実行され
る。そして、主軸定位置停止動作203の完了を条件とし
て、Ｚ軸原点復帰動作202の完了間際の減速動作と次に
実行するＺ軸上方移動動作204の加速動作とが重複して
実行される。主軸ヘッド24が上昇端近傍のマガジン旋回
位置に到達すると、マガジン割出し動作205が開始さ
れ、マガジンモータ68によりマガジンが旋回されて、次
に使用すべき工具が割出される。このマガジン割出し動
作205中に、Ｘ軸及びＹ軸移動動作206が並行して実行さ
れ、テーブルが次の加工位置に移動させられる。マガジ
ンの割出しが終了すると、ATC領域からのＺ軸原点復帰
動作207が開始し、主軸ヘッド24の下降が開始される。
そして、Ｚ軸原点復帰動作207の終了間際の減速動作と
次に実行されるＺ軸下方移動動作208の加速動作とが重
複して実行させられ、主軸ヘッド24は機械原点ZOに停止
することなく、次の加工位置に移動する。また、主軸回
転禁止領域を離れ、ドグ101がリミットスイッチ102から
離れたことを条件に、主軸回転動作209が並行して開始
され、主軸の次の加工に対応した回転数での回転が開始
される。以上で工具交換動作を終了し、次の命令に従っ
て加工動作210が開始される。
上述のように、本発明に係る自動工具交換装置では、加
工領域からのＺ軸原点復帰動作202と主軸定位置停止動
作203とを、並行して実施するだけではなく、Ｚ軸原点
復帰動作202の一部と、Ｚ軸上方移動動作204の一部を重
複して実行せしめ、さらに、ATC領域からのＺ軸原点復
帰動作207の一部と、Ｚ軸下方移動動作208の一部を重複
して実行するようにして、工具交換に要する時間を短縮
しようとするものである。
《（９）制御装置での処理》 上述の制御思想を実現する制御装置110での処理につい
て説明する。
第13図は、工具交換時の加工プログラムの一例を示す図
である。一連の加工命令220の後にＺ軸原点復帰命令G28
Zと、主軸オリエンテーション命令ORIとの複合命令221
がプログラムされる。次いで工具交換命令T07とテーブ
ルの位置決め命令G00X100Y50からなる複合命令222がプ
ログラムされる。ここでは、次の工具としてNo.7の工具
ポットが選択されている。次いで、Ｚ軸を次の加工位置
に移動させる位置決め命令G00Z−50と、主軸回転命令SP
N4000とからなる複合命令223がプログラムされ、以下は
次の加工命令224が順次プログラムされている。
第14図はマスターCPU111での運転処理を示すフローチャ
ートである。処理300が開始されると、まずステップ301
で加工プログラムが１命令ずつ読み込まれる。そしてス
テップ302で読み込まれた加工プログラムの動作種類の
判定が行われる。加工プログラムが単独動作命令の場合
はステップ311以下に進み、ステップ311〜315で単独動
作の種類が判別され、それぞれの単独動作処理321〜325
に進む。例えば、加工プログラムが位置決め命令G00の
場合はステップ321に進み位置決め移動処理が行われ、
送り命令G01の場合はステップ322に進み切削移動処理が
行われ、タップ移動命令G77の場合はステップ323に進み
タップ移動処理が行われる。また、補助信号命令Mnnの
場合はステップ324に進み信号出力処理が行われ、プロ
グラム終了命令M30の場合ステップ325に進みプログラム
終了処理が行われる。これらの処理321〜325は、マスタ
ーCPU111がMS間共通RAM121に必要なフラグ及びデータか
らなる命令を書き込むことにより行われる。そして、マ
スターCPU111ではスレーブCPU112によりMS間共通RAM121
に実行終了フラグEND F152が立てられるのを待ち、実
行終了フラグEND F152が立てられるとステップ303に進
む。
一方、ステップ302で複合動作と判定された場合は、ス
テップ331以下に進み、ステップ331〜334でその複合動
作の種類が判別され、それぞれの複合動作処理341〜344
に進む。例えば、工具交換及び位置決めの複合処理Tnnb
G00では、ステップ341でATC領域での主軸ヘッド24の
移動とマガジン66の割出しによる工具交換処理及びテー
ブルの位置決め処理が行われる。また、位置決め及び主
軸回転の複合命令G00 SPNではステップ342で当該処理
が、Ｚ軸原点復帰及び主軸オリエンテーションの複合命
令G28N ORIではステップ343で当該処理がそれぞれ行わ
れる。これらの処理341〜344はMS間共通RAM121及びMA間
共通RAM122に所定のフラグ及びデータからなる命令を書
き込むことにより行われる。
そして、実行終了フラグEND F152及びAEND F172がた
てられるのを待ち、ステップ303に進む。ステップ303で
は、加工プログラムがすべて終了したか否かを判別し、
終了していなければステップ301に戻り上述の処理を繰
り返す。また、加工プログラムが終了した場合は、ステ
ップ303からステップ304に進み、運転処理を終了する。
従って、第13図に示す加工プログラムでは、まず命令22
1によりステップ343のＺ軸原点復帰及び主軸オリエンテ
ーションの複合動作処理G28Z ORIが実行され、次い
で、命令222によりステップ341の工具交換及び位置決め
処理Tnn G00が実行され、そして、命令223によりステ
ップ342の位置決め及び主軸回転の処理G00 SPNが実行
される。各処理343,341,342の詳細について次に説明す
る。
第15図はＺ軸原点復帰及び主軸オリエンテーション処理
343の詳細を示すフローチャートである。処理343が開始
されると、まずステップ401で、Ｚ軸移動指令値ZCMD V
158がMS間共通RAM121に設定される。このＺ軸移動指令
値ZCMD V158は、機械固有のＺ軸原点位置ZOからMS間共
通RAM121に記憶されているＺ軸現在位置ZPOS V167の値
をひくことにより算出される（ZCMD Ｖ＝ZO−ZPOS
Ｖ）。
次にステップ402では、今回のＺ軸原点復帰が工具交換
のためか否かが判断される。この判断は、次に実行すべ
き加工プログラム222に工具交換命令Tnnがあるか否かに
より判断される。工具交換のためであればステップ403
に進み、切削モードフラグCUT F153を１にセットす
る。一方、工具交換のためでなければステップ404に進
み、切削モードフラグCUT F153を０にセットする。こ
の結果、通常のＺ軸原点復帰動作は位置決めモード（G0
0）で実行されるが、工具交換のためのＺ軸原点復帰に
限り切削モード（G01）で実行されることになる。
次に、ステップ405で、主軸動作フラグSPCMD F160に２
を設定し主軸オリエンテーションを命令する。以上で動
作の準備を終了し、ステップ406では、実行開始フラグS
TART F151を１に設定し、スレーブCPU112に指示された
動作の実行を開始させる。そして、ステップ407で、実
行終了フラグEND F152がスレーブCPU112によって立て
られるのを待つ。スレーブCPU112は主軸オリエンテーシ
ョンとＺ軸の原点復帰の２つの動作が終了したときに、
実行終了フラグEND F152を１に設定する。
このとき、切削モードフラグCUT F153がステップ403で
１に設定されているので、スレーブCPU112は、主軸ヘッ
ド24が機械原点位置ZOに到着するのを待たず、原点位置
到着直前の減速動作の開始と共に実行終了フラグEND F
152を１にセットする。実行終了フラグEND F152が１に
されると、ステップ407から408に進み、今回のＺ軸原点
復帰及び主軸オリエンテーション処理343を終了する。
第16図は、次に実行される工具交換及び位置決め処理34
1の詳細を示すフローチャートである。この処理341は３
つのフェーズからなり、第１のフェーズは主軸ヘッド24
のマガジン旋回可能な位置（Ｚ＝138）への移動処理、
第２のフェーズはマガジン66の旋回及びテーブルの位置
決め処理、第３のフェーズは主軸ヘッド24の機械原点ZO
への復帰処理からなる。
処理341が開始されると、まず第１のフェーズが開始さ
れ、ステップ511で、マガジン66が旋回可能な位置への
Ｚ軸移動指令値ZCMD V158が設定される。このＺ軸移動
指令値ZCMD V158はＺ軸原点位置ZOからＺ軸の上昇端付
近までの機械に固有な値であり、本実施例ではＺ＝138
が設定される。そして、ステップ512で、実行開始フラ
グSTART F151に１を設定しスレーブCPU112にＺ軸の移
動を開始せしめ、ステップ513で、実行終了フラグEND
F152が１にされるのを待つ。以上でフェーズ１の処理を
終了し、次にフェーズ２の処理に移る。
フェーズ２では、まずステップ521で、MA間共通RAM122
のマガジン旋回ポット番号APOT V173に加工プログラム
で命令されたポット番号を書き込む。例えば、第13図に
示す加工プログラム222ではポット番号は07である。次
にステップ522で、Ｘ軸移動指令値XCMD V156を設定
し、ステップ523でＹ軸移動指令値YCMD V157を設定す
る。これらの移動指令値は、加工プログラム222で命令
された座標X100Y50からＸ軸及びＹ軸の現在位置XPOS V
165,YPOS V166を減算することにより算出される。以上
で準備を終了し、ステップ524で、MA間共通RAM122の実
行開始フラグASTART F171及びMS間共通RAM121の実行開
始フラグSTART F121を共に１に設定し、ATC部CPU113及
びスレーブCPU112に処理の実行を開始させる。そして、
ステップ525及び526では、それぞれのCPU122,121の処理
が終了し、実行終了フラグAEND F172及びEND F152が
１になるのを待つ。
以上でフェーズ２の処理を終了し、次にフェーズ３の処
理に移る。ステップ531では、主軸ヘッド24を原点位置Z
Oに復帰するためＺ軸移動指令値ZCMD V158を設定す
る。このＺ軸移動指令値ZCMD V158は主軸ヘッド24の上
昇端付近から、Ｚ軸機械原点ZOまでの距離であり機械に
固有の値である。本実施例ではＺ＝−138が設定され
る。次にステップ532で、切削モードフラグCUT F153を
１に設定する。これにより、今回のＺ軸原点位置ZOへの
復帰は、切削モードG01で行われることになる。そし
て、ステップ523で、実行開始フラグSTART F151を１に
設定しスレーブCPU112に処理を開始させ、ステップ534
で、実行終了フラグEND F152が１になるのを待つ。こ
こでは、切削モードフラグCUT F153が１にセットされ
ているので、主軸ヘッド24がＺ軸原点位置ZOに到着する
直前の減速動作が開始されると同時に、実行終了フラグ
END F152が１にされる。実行終了フラグEND F152が１
になるとステップ534から535に進み、今回の工具交換及
び位置決め処理341を終了する。
第17図は、次に実行されるＺ軸位置決め及び主軸回転処
理342の詳細を示すフローチャートである。処理342が開
始されると、まずステップ601で、加工プログラム223の
命令に従ってＺ軸移動指令値ZCMD V158が設定され、次
いでステップ602で、主軸回転指令値SPCMD V155が設定
される。次にステップ603で、主軸動作フラグSPCMD F1
55に１が設定され右回転が指示される。以上で準備を終
了し、ステップ604では、実行開始フラグSTART F151に
１が設定されスレーブCPU112に動作の開始を命令する。
そして、ステップ605で、実行終了フラグEND F152が１
になるのを待ち、実行終了フラグEND F152が１になる
とステップ606に進み、今回のＺ軸位置決め及び主軸回
転処理342を終了する。
《（10）動作》 第18図は以上説明した制御装置の処理による各軸の動作
を示すタイミングチャートである。自動工具交換動作が
開始されると、Ｚ軸モータ22が駆動され、Ｚ軸原点復帰
動作が開始されると共に（図示701）、主軸モータ36が
一旦停止され、主軸オリエンテーション動作が実行され
る（図示702）。この並行動作は第15図に示す処理343
（401〜408）により実行される。次に原点位置到着直前
の減速動作（703）と、ATC領域での移動（705）の加速
動作704とが主軸オリエンテーション702の終了を条件に
重複して実行される。このため、主軸ヘッド24は機械原
点ZOで停止することなく、機械原点ZOを通過する。これ
はステップ403で切削モードフラグCUT F153が１にセッ
トされているため、主軸ヘッド24の機械原点ZOへの到着
を待たず、ステップ407から408に進み、次の工具交換及
び位置決め処理341（511〜535）が開始されるため実現
される。図面では主軸オリエンテーション702の終了が
やや遅れた場合を例示しており、加速動作704の開始が
遅れるため、Ｚ軸モータ22の速度にやや低下する部分70
6が見られる。
主軸ヘッド24が上昇端付近のマガジン旋回位置に到着す
ると、マガジンモータ68が駆動されマガジン66の割出し
が行われる（図示706）。同時にＸ軸及びＹ軸モータ12
5,126が駆動され、テーブルの位置決めが行われる（図
示707）。この動作706,707はステップ521〜526の処理に
より実現される。
マガジン66の割出しが完了するとＺ軸モータ22が再び駆
動され、主軸ヘッド24の原点位置ZOへの下降が開始され
る（708）。そして、ここでも原点位置到着直前の減速
動作709と次のＺ軸の移動（711）の加速動作710とが重
複して実行される。これはステップ532で切削モードフ
ラグCUT F153が１に設定されるため、主軸ヘッド24が
機械原点ZOに到着する直前にステップ534から535に進
み、次とＺ軸位置決め及び主軸回転処理342（601〜60
6）が開始されることにより実現される。このため主軸
ヘッド24は機械原点位置で一旦停止したり、減速したり
することなくATC領域から加工領域に移動することがで
きる。それ故、従来の装置では5.4秒を要していた工具
交換時間を、本実施例では4.0秒に短縮することができ
た。
また、主軸回転禁止領域を検出するリミットスイッチ10
2からの信号が消失することを条件に、Ｚ軸の位置決め
動作711と並行して主軸モータ68の回転が開始される（7
12）。この条件は、ステップ604でマスターCPU111によ
り動作の開始を命令され実行開始フラグSTART F151が
１になっていても、スレーブCPU112では、リミットスイ
ッチ102からの信号が消失するまで主軸モータ36の回転
駆動712を禁止するようインタロック処理がとられるか
らである。
このように、主軸回転禁止領域検出用のリミットスイッ
チ102の付加により、減速動作710が開始された時点の主
軸ヘッド24の位置を考慮することなく、主軸40の回転指
令処理602,603,604を進めることができ、制御装置での
処理が簡単になるという利点が生ずる。
本実施例では、主軸回転禁止領域を検出するセンサとし
てリミットスイッチ102をコラム10に設けたが、制御装
置内部のMS間共通RAM121に記憶されるＺ軸現在位置ZPOS
V167のデータを利用して、スレーブCPU112の処理によ
り主軸回転禁止領域を検出する、いわゆるソフトリミッ
トを用いるようにしてもよい。
《（11）その他》 以上説明した実施例において、複合カム体86及びこれに
当接係合する第１及び第２カムフォロワ94,96からなる
カム機構は、前記主軸ヘッド24のATC領域での移動に従
動して前記工具マガジン66の所定回転位置に位置するグ
リップ部（グリップアーム）82に前記主軸40との間で工
具50の受け渡し動作を行わしめる工具受け渡し手段をな
す。
また、ステップ401,406及びステップ531,533の処理は、
前記加工領域又はATC領域のいずれか一方の領域から両
領域の境界点である原点位置ZOに前記主軸ヘッド24を移
動させる原点復帰手段をなし、ステップ511,512及びス
テップ531,533の処理は、その原点復帰位置ZOから次の
領域内に前記主軸ヘッド24を移動させる移動手段をな
す。
また、ステップ403において切削モードフラグCUT F153
に１を設定する処理は、工具交換命令221,222を受け、
前記加工領域からの原点復帰手段の実行途中における原
点位置ZO到着直前の減速動作703と次に実行すべき移動
手段705の実行開始直後の加速動作704とを重複して実行
させる第１の発明の重複実行手段をなす。
また、ステップ407においてステップ405で設定された主
軸定位置停止動作とＺ軸原点復帰の２つの動作の完了を
待つ処理は、前記主軸40が主軸定位置停止手段405によ
る所定回転位置に停止していなければ前記重複実行手段
の実行を禁止する第１の発明の禁止手段をなす。
次に、ステップ532において切削モードフラグCUT F153
に１を設定する処理は、回転割出手段706の終了信号526
を受け、前記ATC領域からの原点復帰手段708の実行途中
における原点位置ZO到着直前の減速動作709と次に実行
すべき移動手段711の実行開始直後の加速動作710とを重
複して実行させる第２の発明の重複実行手段をなす。
また、ステップ602乃至604において、Ｚ軸移動指令値ZC
MD Ｖ及び主軸回転指令値SPCMD Ｖ等を設定した後に
実行開始フラグSTART Ｆを１に設定する処理は、前記
次に実行すべき移動手段711の実行開始と同時的に加工
開始のためにあらかじめ主軸に回転動作712を与える加
工開始命令付与手段をなす。
また、スレーブCPU112においてマスタCPU111からの動作
開始命令（START Ｆ）にかかわらずリミットスイッチ1
02からの信号が消失するまで主軸モータ36の回転駆動を
禁止するインタロック処理は、前記回転禁止領域検出手
段102が検出信号を発している間は前記加工開始命令付
与手段の実行を禁止する第２の発明の実行禁止手段をな
す。
「発明の効果」 本発明は上記の構成を有し、原点位置到着直前の減速動
作と、次の加速動作とを重複して実行せしめるようにし
たものであるから、主軸ヘッドを一方の領域から他の領
域に移動させる際に原点で一旦停止させる必要がなくな
り、自動工具交換に要する時間を短縮することができる
という優れた効果がある。
特に第１の発明においては、主軸定位置停止に関連した
禁止手段を備えるので、工具交換が機械的に不可能な主
軸回転位置のままATC領域に移動すること防止しつつ主
軸ヘッドを加工領域からATC領域に移動させる時間に最
短にすることができ、自動工具交換の前半に要する時間
を短縮することができる。
第２の発明においては、回転禁止領域検出手段に関連し
た実行禁止手段を備えるので、工具マガジンのグリップ
部が主軸から離脱する前に主軸が回転を開始するのを防
止しつつ主軸ヘッドをATC領域から加工領域に移動させ
る時間を最短にすることができ、自動工具交換の後半に
要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示し、第１図は自動工具交換装
置の機械構成を示す縦断面図、第２図は工具マガジンの
主要部を示す縦断面図、第３図は第２図のＡ方向矢視
図、第４図は第２図のＢ方向矢視図、第５図はグリップ
アームを示す斜視図、第６図は工具マガジン割出し機構
を示す第１図のＣ方向矢視図、第７図は作動を説明する
正面図、第８図は主軸ヘッドの移動と各部材の動作との
対応を示すタイムチャート図、第９図は制御装置を示す
ブロック図、第10図及び第11図はメモリの構成を示す
図、第12図は作動の概要を模式的に示す図。第13図はAT
C動作のプログラム例を示す図、第14図はCPUでの実際の
処理を示すフローチャート、第15図，第16図及び第17図
はその詳細を示すフローチャート、第18図は各軸の動作
を示すタイミングチャートである。 12……フレーム、22……Ｚ軸モータ、24……主軸ヘッ
ド、40……主軸、66……工具マガジン、68……マガジン
モータ、82……グリップアーム（グリップ部）、86……
複合カム体、94,96……カムフォロワ、102……リミット
スイッチ（主軸回転禁止領域センサ）、110……制御装
置、111……マスターCPU、112……スレーブCPU、113…
…ATC部CPU、121……MS間共通RAM、122……MA間共通RA
M。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】フレームと、 工作物の加工を行う加工領域と工具交換動作を行うATC
    領域との間で往復移動可能に前記フレームに設けられた
    主軸ヘッドと、 その主軸ヘッドにその主軸ヘッドの移動方向と平行な回
    転軸線を中心に回転自在に支承された主軸と、 前記フレームに回転可能に支承されそれぞれに工具保持
    可能な多数のグリップ部をその回転軸線を中心とする円
    周上に擁する工具マガジンと、 前記主軸ヘッドのATC領域での移動に従動して前記工具
    マガジンの所定割出位置に位置するグリップ部に前記主
    軸との間で工具の受け渡し動作を行わしめる工具受け渡
    し手段と、 前記主軸を所定回転位置に位置決めする主軸定位置停止
    手段と、 前記加工領域又はATC領域のいずれか一方の領域から両
    領域の境界点である原点位置に前記主軸ヘッドを移動さ
    せる原点復帰手段と、 その原点位置から次の領域内に前記主軸ヘッドを移動さ
    せる移動手段と、 前記工具マガジンを回転させて次工具が保持されたグリ
    ップ部を前記所定割出位置に位置決めする回転割出手段
    と、 を備える工作機械の自動工具交換装置において、 工具交換命令を受け、前記加工領域からの原点復帰手段
    の実行途中における原点位置到着直前の減速動作と次に
    実行すべき移動手段の実行開始直後の加速動作とを重複
    して実行させる重複実行手段と、 前記主軸が主軸定位置停止手段による所定回転位置に停
    止していなければ前記重複実行手段の実行を禁止する禁
    止手段と、 を備えることを特徴とする工作機械の工具交換装置。
  2. 【請求項２】フレームと、 工作物の加工を行う加工領域と工具交換動作を行うATC
    領域との間で往復移動可能に前記フレームに設けられた
    主軸ヘッドと、 その主軸ヘッドにその主軸ヘッドの移動方向と平行な回
    転軸線を中心に回転自在に支承された主軸と、 前記フレームに回転可能に支承されそれぞれに工具保持
    可能な多数のグリップ部をその回転軸線を中心とする円
    周上に擁する工具マガジンと、 前記主軸ヘッドのATC領域での移動に従動して前記工具
    マガジンの所定割出位置に位置するグリップ部に前記主
    軸との間で工具の受け渡し動作を行わしめる工具受け渡
    し手段と、 前記加工領域又はATC領域のいずれか一方の領域から両
    領域の境界点である原点位置に前記主軸ヘッドを移動さ
    せる原点復帰手段と、 その原点位置から次の領域内に前記主軸ヘッドを移動さ
    せる移動手段と、 前記工具マガジンを回転させて次工具が保持されたグリ
    ップ部を前記所定割出位置に位置決めする回転割出手段
    と、 を備える工作機械の自動工具交換装置において、 前記主軸ヘッドが前記ATC領域内の主軸の回転を禁止す
    べき領域内にあることを検出する回転禁止領域検出手段
    と、 前記回転割出手段の終了信号を受け、前記ATC領域から
    の原点復帰手段の実行途中における原点位置到着直前の
    減速動作と次に実行すべき移動手段の実行開始直後の加
    速動作とを重複して実行させる重複実行手段と、 前記次に実行すべき移動手段の実行開始と同時的に加工
    開始のためにあらかじめ主軸に回転動作を与える加工開
    始命令付与手段と、 前記回転禁止領域検出手段が検出信号を発している間は
    前記加工開始命令付与手段の実行を禁止する実行禁止手
    段と、 を備えることを特徴とする工作機械の工具交換装置。
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