JPH0929575A - 工作機械における工具並べ換え方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工中に工具を並べ換えることで総時間を短
縮するとともに、並べ換え必要な工具のみを移動するこ
とで並べ換え時間自体も短縮する。 【構成】 主軸とマガジンとの間で工具を自動交換可能
な工作機械において、工具をマガジンに抜き差しする抜
差ユニット１０を設ける。マガジン情報に基づき工具の
格納位置を判別するとともに、加工プログラムに基づい
て工具の使用順序を判別する。格納位置及び使用順序に
基づき並べ換え不要な工具の本数が最大値となるマガジ
ンの基準位置及び工具の配列方向を決定する。加工中に
抜差ユニット１０を動作させて、マガジン内の工具を基
準位置及び配列方向に従って使用順序に並べ換える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主軸とマガジンとの間
で工具を自動交換可能な工作機械において、マガジン内
の工具を使用順序に並べ換える方法及び装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年の工作機械は、自動化のためにマガ
ジンに複数の工具を貯蔵し、これらを適宜自動交換しな
がらワークを加工する。工具はマガジン内に環状に配列
された状態で保管され、マガジンを旋回し、使用工具を
特定位置に割り出して、自動工具交換機能により工作機
械の主軸等に装着するようになっている。

【０００３】自動工具交換方法としては、主軸とマガジ
ンとの間に工具交換装置を介在させたものと、主軸がマ
ガジンに工具を直接取りにいくものとがある。前者によ
れば、主軸上の工具で加工している間に、次工具を交換
位置に割り出すことができる利点がある。これに対し、
後者は主軸上の工具をマガジンに戻した後に次工具を割
り出して装着するため、交換時間が長くかかる欠点があ
る。後者の改良案として、特開昭６１−２３６４５０号
公報では、非加工時における主軸の動きを利用して、マ
ガジン内の工具を使用順序に並べ換える技術が提案され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
改良案によると、工具の並べ換えが非加工時に限られる
ため、１つのワークに要する加工時間と非加工時間とを
含む総時間が長くかかるという問題点があった。しか
も、主軸を用いて工具を並べ換えるためには、主軸に工
具を取り付けた状態でマガジン内に２個所空き場所を確
保するか、或は、マガジン外に予備用の工具置き場を設
ける必要がある。前者の場合は、収容可能な工具本数が
マガジンの容量より１本減ってしまい、後者の場合は、
予備置き場のための専用スペースが必要となる。また、
自動工具交換装置を用いた従来方法によると、加工時間
が非常に短い場合に、マガジンにおける次工具の割出時
間が、主軸の加工時間と交換位置への往復時間との加算
値よりも長くかかることがあり、この場合、無駄な待ち
時間が生じて、総時間が延びてしまうという問題点があ
った。

【０００５】そこで、本発明の課題は、加工中に工具を
並べ換えることで総時間を短縮できるとともに、並べ換
え時間自体も短縮できる新規な方法及び装置を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１の発明による工具並べ換え方法は、主軸
とマガジンとの間で工具を自動交換可能な工作機械にお
いて、工具をマガジンに抜き差しする抜差ユニットを備
え、抜差ユニットを加工中に動作させて、マガジン内の
工具を使用順序に並べ換えることを特徴とする。

【０００７】請求項２の発明による工具並べ換え方法
は、主軸とマガジンとの間で工具を自動交換可能な工作
機械において、並べ換え不要な工具の本数が最大値とな
るマガジンの基準位置及び工具の配列方向を決定し、マ
ガジン内の工具を基準位置及び配列方向に従って使用順
序に並べ換えることを特徴とする。

【０００８】請求項３の発明による工具並べ換え装置
は、主軸とマガジンとの間で工具を自動交換可能な工作
機械において、マガジン情報に基づき工具の格納位置を
判別するとともに、加工プログラムに基づいて工具の使
用順序を判別する手段と、格納位置及び使用順序に基づ
き並べ換え不要な工具の本数が最大値となるマガジンの
基準位置及び工具の配列方向を決定する手段と、マガジ
ン内の工具を基準位置及び配列方向に従って使用順序に
並べ換える手段とから構成される。

【０００９】

【作用】請求項１の発明によれば、主軸上の工具でワー
クを加工している間に、抜差ユニットが動作してマガジ
ン内の工具を使用順序に並べ換える。従って、加工時間
に工具交換時間をラップさせて、総時間を短縮すること
ができる。

【００１０】請求項２及び３の発明によれば、並べ換え
不要な工具を現在位置に放置し、並べ換え必要な工具の
みを移動して、マガジン内の工具を使用順序に並べ換え
る。従って、工具の移動本数を最小限にして、並べ換え
に要する時間を短縮することができる。

【００１１】また、加工中に抜差ユニットが動作し、並
べ換え必要な工具のみを移動して、マガジン内の工具を
使用順序に並べ換えることにより、加工時間に工具交換
時間をラップさせて総時間を短縮できるとともに、工具
の移動本数を最小限にして並べ換え時間自体も短縮する
ことができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図１〜
図５に従って説明する。図５は工作機械として縦形マシ
ニングセンタを例示するものである。このマシニングセ
ンタは、主軸２１が加工位置とマガジン２２との間で移
動して、マガジン２２内の工具（図示略）を直接的に自
動交換できるように構成されている。マガジン２２の近
傍には、工具をマガジン２２に抜き差しする抜差ユニッ
ト１０が主軸２１と干渉しない位置で移動可能に設けら
れている。

【００１３】図１は上記マシニングセンタの工具並べ換
え装置を示すものである。プログラム記憶部１は入力装
置（図示略）で入力された加工プログラムを記憶する。
プログラム解析部２は加工プログラムを解析して関数発
生部３に送出し、モータ制御部４がマガジン旋回用の駆
動モータ５を制御する。工具情報判別部６はプログラム
解析部２の解析データに基づき工具の使用順序を判別す
るとともに、マガジンデータ記憶部１１のマガジン情報
に基づいて工具の格納位置を判別し、これらの判別結果
を並べ換え順序決定部７に送出する。

【００１４】並べ換え順序決定部７は工具の格納位置及
び使用順序に基づき並べ換え不要な工具の本数が最大値
となるマガジン２２の基準位置及び工具の配列方向を決
定し、その結果を並べ換え順序記憶部８に記憶する。並
べ換え時間算出部１４はマガジン２２内の工具を前記基
準位置及び配列方向に従って並べ換えた際にかかる時間
を算出し、また、加工残時間算出部１２は主軸２１上の
工具による加工残時間を算出する。比較部１３は並べ換
え所要時間と加工残時間とを比較し、その結果を抜差ユ
ニット制御部９に送出する。抜差ユニット制御部９は関
数発生部３、並べ換え順序記憶部８、及び比較部１３か
ら入力した各データに基づいて抜差ユニット１０を制御
し、該ユニット１０を加工中に動作させて、マガジン２
２内の工具を基準位置及び配列方向に従って使用順序に
並べ換える。

【００１５】図２は工具の並べ換え方法を示すフローチ
ャートであり、本実施例では、以下のプログラムが加工
中に実行される。まず、工具の並べ換え順序を後述する
方法によって決定する（ステップＳ１）。次に、決定し
た順序で実際に工具を並べ換えた際にかかる時間を算出
するとともに（Ｓ２）、現在加工に使用している主軸上
工具の加工残時間を算出する（Ｓ３）。並べ換え時間と
加工残時間とを比較し（Ｓ４）、並べ換え時間の方が多
ければ、並べ換えを行わず、マガジン２２を旋回して次
工具を交換位置に割り出し（Ｓ８）、主軸２１により工
具交換を行った後に（Ｓ９）、次工具のための処理を開
始する（Ｓ２）。一方、加工残時間の方が並べ換え時間
より多ければ、加工中において抜差ユニット１０が動作
して、マガジン２２内の工具を並べ換える（Ｓ５）。全
工具の並べ換えが完了したら（Ｓ６）、マガジン２２を
旋回して次工具を交換位置に割り出し（Ｓ７）、並べ換
え処理を終了し、並べ換え未完了であれば、次工具のた
めの処理を開始する（Ｓ２）。

【００１６】図３は工具の並べ換え順序を決定する方法
を示すフローチャートであり、図４はその補足説明図で
ある。まず、マガジン２２のポット番号１を基準に設定
する（ステップＳ１１）。次いで、ポット番号１より左
回りに配列されている工具の番号と加工プログラムで指
定された使用順序とを照合し、並べ換え不要な工具本数
を算出して記憶するとともに、右回りも同様にして並べ
換え不要な工具本数を記憶する（Ｓ１２）。図示例で
は、ポット数は１２なので、各ポット番号１〜１２毎に
左回り及び右回りの算出処理を繰り返す（Ｓ１２，Ｓ１
３，Ｓ１４）。次に、これらの算出値の中で、並べ換え
不要な工具本数が最大値となる工具ポットの番号つまり
マガジン２２の基準位置と、それが左回り又は右回りの
いずれの配列方向であるかを求める（Ｓ１５）。図示例
では、工具をポット番号１０から左回りに配列したとき
に、並べ換えが不要となる工具が３本と一番多いので、
ポット番号１０をマガジン２２の基準位置とし、左回り
を工具の配列方向として並べ換え順序を決定（Ｓ１６）
し、一連の処理を終了する。

【００１７】なお、上記実施例では、主軸２１が工具を
直接交換するタイプのマシニングセンタにおいて、加工
中に抜差ユニット１０がマガジン２２内の工具を並べ換
えるように構成されているが、本発明はこれに限定され
るものではなく、図６に示すように、自動工具交換装置
２４が主軸２１とマガジン２２との間で工具交換するタ
イプのマシニングセンタにおいて、交換装置２４を動作
させて、前記実施例と同様の方法で工具を並べ換えるよ
うに構成してもよい。また、図７に示すように、自動工
具交換装置２４が加工中の主軸２１の近傍まで移動して
工具交換を行うタイプのマシニングセンタに本発明の方
法を適用することも可能で、交換装置の種類及び交換方
式は特に限定されない。さらに、請求項２及び３の発明
による工具並べ換え方法及び装置は、専用の抜差ユニッ
トを備えていなくても実施可能であり、例えば、非加工
時の主軸を利用してあるいは上記と同様に自動工具交換
装置を利用してマガジン内の工具を並べ換えるタイプの
マシニングセンタにも適用可能であり、この場合でも、
並べ換え時間を短縮することで、加工時間及び非加工時
間を含む総時間を短縮することができる。

【００１８】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１の発明に
よれば、加工中に抜差ユニットが工具を並べ換えるの
で、加工時間に工具交換時間をラップさせて、総時間を
短縮できるという優れた効果を奏する。

【００１９】請求項２及び３の発明によれば、並べ換え
必要な工具のみを移動して並べ換えを行うので、工具の
移動本数を最小限にして、並べ換えに要する時間を短縮
できるという効果がある。

【００２０】また、加工中に抜差ユニットが並べ換え必
要な工具のみを移動して並べ換えを行うことにより、加
工時間に工具交換時間をラップさせて総時間を短縮でき
るとともに、工具の移動本数を最小限にして並べ換え時
間自体も短縮できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による工具並べ換え装置の一実施例を示
すブロック図である。

【図２】本発明による工具並べ換え方法の一実施例を示
すフローチャートである。

【図３】図２の並べ換え順序決定方法を詳細に示すフロ
ーチャートである。

【図４】図３の方法を補足説明するマガジンの正面図で
ある。

【図５】本発明の一適用例を示す縦形マシニングセンタ
の斜視図である。

【図６】本発明の別の適用例を示すマシニングセンタの
斜視図である。

【図７】本発明のさらに別の適用例を示すマシニングセ
ンタの平面図である。

【符号の説明】

１・・プログラム記憶部、２・・プログラム解析部、６
・・工具情報判別部、７・・並べ換え順序決定部、９・
・抜差ユニット制御部、１０・・抜差ユニット、１１・
・マガジンデータ記憶部、２１・・主軸、２２・・マガ
ジン、２４・・自動工具交換装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸とマガジンとの間で工具を自動交換
   可能な工作機械において、工具をマガジンに抜き差しす
   る抜差ユニットを備え、抜差ユニットを加工中に動作さ
   せて、マガジン内の工具を使用順序に並べ換えることを
   特徴とする工具並べ換え方法。
2. 【請求項２】 主軸とマガジンとの間で工具を自動交換
   可能な工作機械において、並べ換え不要な工具の本数が
   最大値となるマガジンの基準位置及び工具の配列方向を
   決定し、マガジン内の工具を基準位置及び配列方向に従
   って使用順序に並べ換えることを特徴とする工具並べ換
   え方法。
3. 【請求項３】 主軸とマガジンとの間で工具を自動交換
   可能な工作機械において、マガジン情報に基づき工具の
   格納位置を判別するとともに、加工プログラムに基づい
   て工具の使用順序を判別する手段と、格納位置及び使用
   順序に基づき並べ換え不要な工具の本数が最大値となる
   マガジンの基準位置及び工具の配列方向を決定する手段
   と、マガジン内の工具を基準位置及び配列方向に従って
   使用順序に並べ換える手段とからなる工具並べ換え装
   置。