JPH10146739A - 工作機械の工具寿命管理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工具の寿命がつきたときに、即座に作業者が
工具の取り替えを行うことができる工作機械の工具寿命
管理装置を提供すること。 【解決手段】 切削移動中の工具の寿命時間を使用時間
に応じて減算し（Ｓ１０４）、その寿命時間が初期寿命
値に達する前である予告寿命になった際（Ｓ１１０）、
ＣＲＴ６に工具寿命が間近であることを示すメッセージ
を出力する（Ｓ１１２）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械の加工工
具の寿命を管理する工具寿命管理装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】加工工具の寿命には限りがあり、寿命に
達したならば加工工具を交換する等、適宜の処理を行う
ことが必要である。そのため、従来、加工工具の使用時
間あるいは使用回数によって加工工具の寿命を管理する
ことが行われていた。特開昭６３ー２９５１５７号公報
に記載の寿命管理装置はその一例であり、加工工具の寿
命をその加工工具を使用し得る使用時間あるいはその加
工工具を使用し得る使用回数によって設定し、実際の使
用時間あるいは回数を累積するとともに、加工に先立っ
て一連の機械加工に必要な使用時間あるいは回数を累積
値に加算して寿命と比較し、加算の結果が寿命を超過す
る場合には寿命が尽きた（正確には一連の機械加工の途
中に寿命が尽きる）と判定し、そのことを作業者に知ら
せるために機械を停止させるとともにアラーム音を発生
させるようにしていた。一方、寿命を超過しない場合に
はまだ寿命が残っており、使用可能であると判定するよ
うに構成されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たものでは、機械が停止してから工具の寿命が尽きたこ
とを作業者が認識し、その後、作業者は、寿命がつきた
工具を新しい工具と取り替えるために、新しい工具を倉
庫等から取りに行かなければならなかった。

【０００４】この間も機械は停止した状態であるため、
生産効率が悪くなるという問題点があった。

【０００５】また、一人の作業者が複数台の機械を受け
持っているような場合には、工具寿命の尽きた機械が停
止している時間が一層長くなる傾向にあった。

【０００６】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、工具の寿命がつきたときに、即
座に作業者が工具の取り替えを行うことができる工作機
械の工具寿命管理装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１に記載の工作機械の工具寿命管理装置は、
工具毎に寿命時間または寿命回数等の工具寿命値を設定
する工具寿命設定手段と、工具を使用している時間、ま
たは回数等の値を演算する演算手段と、前記工具寿命値
よりも前に前記演算手段によって演算される値を工具寿
命予告値として設定する工具寿命予告設定手段と、前記
工具寿命予告設定手段によって設定された工具寿命予告
値と前記演算手段によって演算された値とが一致したと
きに工具寿命が間近であることを表示手段に表示するよ
うに制御する表示制御手段とを備えている。

【０００８】従って、前記演算手段によって演算された
工具を使用している時間または回数等の値が工具寿命設
定手段によって設定された工具寿命値に達する前である
前記工具寿命予告設定手段によって設定された工具寿命
予告値になった際、前記表示制御手段によって表示手段
に工具寿命が間近であることを表示させるため、作業者
は、その工具が工具寿命になる前に、工具交換の準備を
行うことができる。

【０００９】また、請求項２に記載の工作機械の工具寿
命管理装置によれば、前記表示制御手段は、前記工具寿
命設定手段によって設定された工具寿命値と前記演算手
段によって演算された値とが一致したときに工具寿命で
あることを表示手段に表示するようにしている。

【００１０】従って、前記表示制御手段によって工具寿
命予告に達した工具を表示手段に表示した後、前記工具
寿命設定手段によって設定された工具寿命値と前記演算
手段によって演算された値とが一致した際、前記表示制
御手段によってその工具が工具寿命に達したことを表示
手段に表示させるため、作業者は、工具寿命予告に達し
たことを確認した後、その工具を交換する準備を行い、
その工具が寿命に達したことを表示手段で確認した後、
即座にその工具を交換することができる。

【００１１】更に、請求項３に記載の工作機械の工具寿
命管理装置によれば、前記表示制御手段によって前記表
示手段に工具寿命であるこが表示されているときは、加
工ができないように制御する加工禁止制御手段を備えて
いる。

【００１２】従って、前記表示制御手段によって表示手
段に工具寿命であることが表示されている間、前記加工
禁止制御手段によって加工が実行できないようにしてい
るため、作業者が工具寿命予告の確認をした後、工具交
換の準備に手間取ってその工具が工具寿命に達してもま
だ工具交換ができない場合でも、その寿命に達した工具
で加工をすることがなくなり、加工不良の発生を防ぐこ
とができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の工作機械の工具寿
命管理装置の実施の形態について図面を参照して説明す
る。

【００１４】図２は、本実施の形態の工作機械の正面図
である。本実施の形態の工作機械１は、ベース１０上に
取り付けられたハウジング１２内に、図示しない主軸ヘ
ッド及びＸＹ軸テーブルが設けられ、主軸ヘッド３内の
主軸４（図３に示す）に装着された工具２が、ＸＹ軸テ
ーブル上に配置されたワークに対して切削加工を施すよ
うにされている。前記ＸＹ軸テーブルは、後述するＸ軸
モータ２１、Ｙ軸モータ２２によりＸＹ平面内を移動可
能に構成されている。また、前記主軸ヘッド３は、後述
するＺ軸モータ２３により上下に移動可能に構成されて
いる。

【００１５】また、ハウジング１２内のＸＹ軸テーブル
上方には、複数の工具２を収納できる工具マガジン６８
がマガジン旋回モータ２５によって図３に示す矢印ａ方
向に旋回可能に支持されている。その工具マガジン６８
は、図３に示すように１４個の工具ポット１０が設けら
れており、前記工具２は、その工具ポット１０に着脱可
能に保持されている。一方、ハウジング１２の正面右側
には、後述する工具寿命予告メッセージ等を表示する表
示手段としてのＣＲＴ６及び工具寿命設定手段及び工具
寿命予告設定手段としてのキーボード７を備えた操作パ
ネル５が設けられている。

【００１６】次に、本実施の形態の工作機械の電気的回
路構成について図４を用いて詳細に説明する。図４は、
工作機械１を制御する数値制御装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【００１７】数値制御装置は、ＣＰＵ３０により制御さ
れる。ＣＰＵ３０には、ＲＯＭ３１、ＲＡＭ３２、ＣＲ
Ｔコントローラ３３、キーボードコントローラ３４、モ
ータコントローラ３５らがバス３６を介して接続されて
いる。

【００１８】前記ＲＯＭ３１には、数値制御装置を制御
するためのプログラムが格納されている。前記キーボー
ドコントローラ３４は、キーボード７と接続されており
キー操作を認識することができる。前記ＣＲＴコントロ
ーラ３３は、前記キーボードコントローラ３４の入力に
応じてＣＲＴ６に表示を行う。前記モータコントローラ
３５は、Ｘ軸モータ２１、Ｙ軸モータ２２、Ｚ軸モータ
２３、主軸モータ２４及びマガジン旋回モータ２５と接
続されており、それらの軸を自在に操作することができ
る。

【００１９】前記ＲＡＭ３２は、図５に示すように、各
工具毎に、工具番号、工具径、方式、初期寿命、予告寿
命、寿命等が記憶されている。前記工具長は、工具の長
さを示すものであり、前記工具径は工具の太さを示すも
のである。前記方式は、工具寿命値として時間を用いる
か、加工穴数の値を用いるか、ワークプログラム実行回
数を用いるか決定する項目であり、１は時間を示し、２
は加工穴数を示し、３はワークプログラム実行数を示し
ている。前記初期寿命は、前記キーボード７によって設
定された工具寿命値を示している。前記予告寿命は、前
記キーボード７によって設定された工具寿命予告値を示
している。前記寿命は、後述する演算手段によって演算
された結果を示しており、前記初期寿命を設定したとき
に、その値が入力されるようになっている。図６は、図
５に示したＲＡＭ３２の内容をＣＲＴ６に表示したとき
の図である。

【００２０】また、前記ＲＡＭ３２には、ワークを加工
するためのワークプログラムも記憶されており、工作機
械１は、そのワークプログラムの内容を自動運転させる
ことによって無人運転できるようになっている。

【００２１】次に、工具交換の動作について図２及び図
３を用いて説明する。

【００２２】まず工具交換指令をＣＰＵ３０が受け付け
ると、ＣＰＵ３０は、モータコントローラ３５を介して
主軸ヘッド３を上昇させるように、Ｚ軸モータ２３を駆
動させる。すると、主軸４に装着された工具２が工具ポ
ットＨに戻される。更に主軸ヘッド３を工具マガジン６
８と干渉しない位置まで上昇させた後、主軸４に取り付
ける工具を割り出すためＣＰＵ３０は、モータコントロ
ーラ３５を介して工具マガジン６８が矢印ａの方向に近
回りで旋回するようにマガジン旋回モータ２５を駆動さ
せ、目的の工具ポットを割り出す。工具マガジン６８の
割り出しが完了したら、ＣＰＵ３０は、主軸ヘッド３を
下降させるために、モータコントローラ３５を介してＺ
軸モータ２３を駆動させて、工具ポットの工具を主軸に
取り付ける。

【００２３】次に、本実施の形態の工具寿命管理装置の
動作を図１のフローチャートを参照して説明する。

【００２４】図１のフローチャートは、キーボード３に
設けられた図示しないプログラム起動キーが押下された
ときに起動する。

【００２５】まず始めに、現在寿命メッセージがＣＲＴ
６に表示されているか否かを判断し（ステップ１００、
以下、ステップをＳで表す）、寿命になった工具（寿命
の値が０となったもの）があると判断した場合（Ｓ１０
０でＹＥＳ）、処理を終了させる。また、寿命の工具が
ないと判断した場合（Ｓ１００でＮＯ）、現在切削移動
中であるか否を判断し（Ｓ１０２）、切削移動中である
と判断した場合（Ｓ１０２でＹＥＳ）、図示しない内部
タイマを利用して、現在使用中の工具の寿命を減算し
（Ｓ１０４）、その後、ワークプログラムが終了したか
否かを判断する（Ｓ１０６）。

【００２６】一方、前記Ｓ１０２の処理工程において切
削移動中ではないと判断した場合（Ｓ１０２でＮＯ）、
ＸＹテーブルや主軸ヘッドの位置決めまたは工具交換等
の各軸の制御処理が行われ（Ｓ１２０）、その後、処理
を前記Ｓ１０６へ移行させる。

【００２７】前記Ｓ１０６の処理工程において、ワーク
プログラムが終了したと判断した場合（Ｓ１０６でＹＥ
Ｓ）、ＲＡＭに記憶された前記寿命と予告寿命とを工具
毎に比較し、寿命が予告寿命に達した工具をすべて抽出
する（Ｓ１０８）。その後、抽出された工具があるか否
かを判断し（Ｓ１１０）、抽出された工具があると判断
した場合（Ｓ１１０でＹＥＳ）、その工具番号とともに
工具寿命が間近である警告メッセージをＣＲＴ６に表示
する（Ｓ１１２）。更に、ＲＡＭ３２に記憶された寿命
が０になった工具を抽出する（Ｓ１１４）。次に、抽出
された工具があるか否かを判断し（Ｓ１１６）、抽出さ
れた工具がある場合（Ｓ１１６でＹＥＳ）、その工具番
号とともに工具寿命になったことを示す警告メッセージ
をＣＲＴ６に表示し（Ｓ１１８）、自動運転処理を終え
る。また、前記Ｓ１１４の処理工程において、抽出する
工具がないと判断した場合（Ｓ１１６でＮＯ）、自動運
転処理を終える。

【００２８】また、前記Ｓ１１０の処理工程において、
抽出された工具がないと判断された場合（Ｓ１１０でＮ
Ｏ）、前記Ｓ１１４の処理工程へ移行させ、寿命切れの
工具があるかないか調べる。

【００２９】一方、前記Ｓ１０６の処理工程において、
ワークプログラムが終了していないと判断した場合（Ｓ
１０６でＮＯ）、処理を前記Ｓ１０２へ移行させる。

【００３０】尚、前記Ｓ１０４の処理工程は、演算手段
として機能し、前記Ｓ１１２及びＳ１１８の処理工程
は、表示制御手段として機能し、前記Ｓ１００の処理工
程は、加工禁止制御手段として機能する。

【００３１】以上説明したことから明らかなように、本
実施の形態の工作機械の工具寿命管理装置は、切削移動
中の工具の寿命時間を使用時間に応じて減算し（Ｓ１０
４）、その寿命時間が初期寿命値に達する前である予告
寿命になった際（Ｓ１１０）、ＣＲＴ６に工具寿命が間
近であることを示すメッセージを出力する（Ｓ１１２）
ため、作業者は、その工具が工具寿命になる前に、工具
交換の準備を行うことができる。

【００３２】尚、本発明は上述した実施の形態に示した
ものに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲
内で種々の変更が可能である。例えば、本実施の形態で
は、演算手段として工具の寿命をその工具の使用に応じ
て、減算していくように構成したが、寿命として０を設
定し、工具の使用に応じて寿命を加算するようにし、初
期寿命の値と寿命の値が一致した場合に工具寿命と判断
できるように構成してもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明の請求項１に記載の工作機械の工具寿命管理装置で
は、前記演算手段によって演算された工具を使用してい
る時間または回数等の値が工具寿命設定手段によって設
定された工具寿命値に達する前である前記工具寿命予告
設定手段によって設定された工具寿命予告値になった
際、前記表示制御手段によって表示手段に工具寿命が間
近であることを表示させるため、作業者は、その工具が
工具寿命になる前に、工具交換の準備を行うことができ
る。

【００３４】また、請求項２に記載の工作機械の工具寿
命管理装置によれば、前記表示制御手段によって工具寿
命予告に達した工具を表示手段に表示した後、前記工具
寿命設定手段によって設定された工具寿命値と前記演算
手段によって演算された値とが一致した際、前記表示制
御手段によってその工具が工具寿命に達したことを表示
手段に表示させるため、作業者は、工具寿命予告に達し
たことを確認した後、その工具を交換する準備を行い、
その工具が寿命に達したことを表示手段で確認した後、
即座にその工具を交換することができる。

【００３５】更に、請求項３に記載の工作機械の工具寿
命管理装置によれば、前記表示制御手段によって表示手
段に工具寿命であることが表示されている間、前記加工
禁止制御手段によって加工が実行できないようにしてい
るため、作業者が工具寿命予告の確認をした後、工具交
換の準備に手間取ってその工具が工具寿命に達してもま
だ工具交換ができない場合でも、その寿命に達した工具
で加工をすることがなくなり、加工不良の発生を防ぐこ
とができる等の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】工作機械の工具寿命管理装置の動作を示すフロ
ーチャートである。

【図２】工作機械の正面図である。

【図３】工作機械の工具交換の動作を説明するための図
である。

【図４】工作機械に用いられる数値制御装置の電気的回
路構成を示す図である。

【図５】工具寿命等を記憶したＲＡＭの構成図である。

【図６】工具の情報を表示したＣＲＴの画面図である。

【符号の説明】

１ 工作機械 ２ 工具 ６ ＣＲＴ ７ キーボード １０ 工具ポット ３０ ＣＰＵ ３１ ＲＯＭ ３２ ＲＡＭ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具毎に寿命時間または寿命回数等の工
   具寿命値を設定する工具寿命設定手段と、 工具を使用している時間、または回数等の値を演算する
   演算手段と、 前記工具寿命値よりも前に前記演算手段によって演算さ
   れる値を工具寿命予告値として設定する工具寿命予告設
   定手段と、 前記工具寿命予告設定手段によって設定された工具寿命
   予告値と前記演算手段によって演算された値とが一致し
   たときに工具寿命が間近であることを表示手段に表示す
   るように制御する表示制御手段とを備えたことを特徴と
   する工作機械の工具寿命管理装置。
2. 【請求項２】 前記表示制御手段は、前記工具寿命設定
   手段によって設定された工具寿命値と前記演算手段によ
   って演算された値とが一致したときに工具寿命であるこ
   とを表示手段に表示するようにしたことを特徴とする請
   求項１に記載の工作機械の工具寿命管理装置。
3. 【請求項３】 前記表示制御手段によって前記表示手段
   に工具寿命であるこが表示されているときは、加工がで
   きないように制御する加工禁止制御手段を備えたことを
   特徴とする請求項２に記載の工作機械の工具寿命管理装
   置。