JPS58109255A - 数値制御旋盤における自動加工システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、数値制御旋盤（以下、ＮＯ旋盤ということ
もある。）Ｋおける自動加ニジステムに関する。

近年、ＭＯ旋盤においては、被加工物を搬送する搬送ロ
ボットを旋盤本体に付設しておき、この搬送口ボッ）Ｋ
よって搬送された被加工ｗａｔ−パワーチャックで把持
回転させるとともに、他方刃物台に複数の切削工具を予
め装着しておき、この刃物台を回転（タレット刃物台）
させたり、あるいは水平移動（〈シ型刃物台）させるこ
とにより、各工具ｒｔＩ１１次割出し位置決めして加工
する技術が実現している。

ところで最近、省力化等の費鯖から、この楯のＮＯ旋盤
Ｋｉつては、人手をわずられすことなく長時間に亘って
自動的に加工を行なう無人化の要望が高まってきている
。このような要望に応えるためには、被加工物について
は従来より搬送ロボットによる自動交換がなされていた
ので問題がないが、寿命に達した切削工具（以下、寿命
工具という、）の自動交換が問題となる。

そこで、ＮＣ旋盤に各種の寿命判定装置を設置し、その
判定装置の判定に基づいて刃物台に予め準備された代替
工具を使用しようとする時刃物台を割り出して工具交換
な行うという方法が提案されている。ところが、上記の
よりなＮＣ旋盤にあっては、刃物台に装着することがで
きる工具本数が少なく、このため寿命工具に対する代替
工具の一準備本数が少数に限定され、必ずしも充分には
実用的でないという欠点がある。他方、このような欠点
を除去するため、例えばマシニングセンタのように、多
数の切削工具を収納し得る工具マガジンおよび専用の工
具交換装置を旋盤本体に付設することが既に実現されて
いる。しかしながら、専用の工具交換装置を旋盤本体に
付設すると、旋盤本体の作業空間な狭くする上、その設
直簀用が嵩むという問題、さらには加工の内容に対応し
て工具を変える毎に工具マガジンと刃物台との間で工具
交換を行わねばならず、一つの切削工具による加工時間
がマシニングセンタはど長くないＮＣ旋盤の場合、実稼
動時間の低下を招き、能率的でないという問題があり、
その普及が阻まれている。

この発明は、上記事情に鎌みてなされたもので、特別な
装置等の設置を最小限におさえながら、長時間に亘って
無人運転が可能で、しかも加工能率の向上を図ることが
できる数値制御旋盤における自動加ニジステムを提供す
ることを目的とする。

この発明の特徴は、従来ワーク搬送に用いられていた搬
込ロボットを切削工具の交換にも用いるようにし、また
そのために工具コンベアを設置し、かつ工具寿命判定機
能を備えた工具監視・制御装置に代替工具テーブルおよ
び工具交換指令機能を付加した点にある。

以下、そのような特徴を有するこの発明の一実施例につ
いて第１図ないし第９図を参照して説明する。

まず第１図を参照して全体構成を説明するに、図中符号
°１は旋盤本体であり、こめ旋盤本体１には搬送ロボッ
ト２が配設されている。この搬送ロボット２は、旋盤本
体１と加工物コンベア３との間で加工品１０３＆と加工
素材１０３ｂとの交換、旋盤本体ｌと工具コンベア４′
との間で寿命工具１０９ｍ（１１０ａ）と代替工具１０
９　ｍ）　（１１０ｂ）との交換を行うようになされて
いる。なお、旋盤本体ｌは数値制御装置（以下、Ｎ’ａ
ｍ置という）５により直接に、あるいは機械制御盤６を
介して間接に制御されており、搬送ｐボット２、加工物
コンベア３および工具コシベア４はＭＯ装置５によりロ
ボット制御盤７を介して制御されている。

また、図中符号８は、旋盤本体１に設置された各種の検
出手段（図示せず）、例えば加工品の加工寸法、切削工
具に作用する切削力、切削動力、加工時間あるいは加工
個数岬な検出する検出装置から送られてくるデータによ
〕切削工具１０９ａ（１１０ａ）の寿命を判定し、かつ
切削工具１０９ａ（１１０ａ）が寿命に達した際には１
Ｊｃｉ＆５に工具交換指令を発する工具監視・制御装置
である。

次に、各構成ｌＩＬ素について詳述する。旋盤本体１の
第１図中下方の左側には、主軸１０１が回転自在に支承
された主軸台１０２が設けられている。

主軸１０１の先端部には、加工品ｔｏｓａを把持して主
軸１０１とともに回転するパワーチャック１０４が取り
付けられている。また、図中上方の右側には、ベッド１
０５が設けられている。このベッド１０５の上には、サ
ドル１０６が主軸１０】の軸線方向（２軸方向）に摺動
自在に設けられている。さらに、サドル１０６の上には
、タレット刃物価１０７を有するクロススライド１０８
が主軸１０１の軸線と直交する方向（Ｘ軸方向）に摺動
自在に設けられている。タレット刃物台１０７の外周に
は、第２図に示すように、複数（この実施例では８個）
の位置決め用のガイドとなるめり部を備えたクランプペ
ース（緊締手＆）１０７　ｍ　カ設けられている。これ
らのクツ／プベース１０７ａには、後述する工具データ
テーブルを作成する関係上、ＡｌからＡ８までの番号が
それぞれ付されている。そして、Ａ３とＡ４のクランプ
ベース１０７　ｍ、　　１０７　ｍには、種類の異なる
切削工具１０９ａ、１１０ｍがそれぞれ着脱自在に装着
されるようになされている。切削工具１０９　ｍ　、１
１０ｍの装着については、クランプベース１０７ｍのめ
り部の全部また゛は一部をタレット刃物台１０７の内外
方向に移動させることにより行われている。

なお、主軸１０１の正転、逆−１停止および回転数指定
、パワーチャック１０４の開閉、タレット刃物台１０７
０割出しおよびり２ンプベース１０７＆のあり部の移動
等は、Ｎｏ装置５により機械制御盤６を介して制御され
、サドル１０６およびクロススライド１０８の移動量は
、Ｎｏ装置５により直接制御されている。

また、加工物コンベア３には、コンベアトレー３１が設
けられており、このコンベアトレー３１には図示しない
シュート又は他の搬送装置から加工素材１０３ｂが１箇
宛送られてくる。この加工素材１０３ｂと加工品１０３
ｍとの交換は、ＮＣ装置ｊＩｔ５とロボット制御盤７と
により行われる。すなわち、加工品１０３＆は搬送ロボ
ット２により、交換位ｆｌＩＰ、にめる空のコンベアト
レー３１ＧＣ載直される。次に、加工物コンベア３が１
ピツチ、め４いは次の加工素材１０３ｂが交換位＠　ｐ
、に位置するまで移動する。その後、この交換位＠ｐ、
にめる加工素材１０３ｂが搬送ロボット２によって搬送
されてパワーチャック１０４に把持され、再び加工が開
始される。加工物コンベアの移動のかわりに搬送ロボッ
ト２の軸移動により交換位ｔＩｔＰ１及び珂にある２つ
のコンベアトレーを用いて交換動作を行なうことも、容
易に考えられる。

一方、この発明の特徴の−っである工具コンベア４には
、第５図に示すように、コンベアトレー４１が互いに離
間して勢ピッチで設けられている。

このコンベアトレー、４．１１には、後述する工具デー
タテーブルを作成する関係上、それぞれ番号が付されて
おり、この実施例においてはＡｌからム１２までの番号
が付されている。また、各コンベアトレー４１には、代
替工具１０９ｂ、１１０ｂが１箇宛載置され、全体とし
て無人運転に必要な数量および種類の代替工具１０９ｂ
、１１０ｂが準備されている。この実施例においては、
ＡｌおよびＡ２のコンベアトレー４１に、上記第２図に
示すタレット刃物台１０７のＡ３のクランプベース１０
７１に装着された切削工具１０９１に対応する代替工具
１０９ｂが準備され、同様ＫＡ４および４５にはタレッ
ト刃物台１０７のＡ４のクランプペース１０７ａＫ装着
された切削工具１１０＆に対応する代替工具１１（ｌが
準備されている。

なお、工具コンベア４には、予め設定された工具取出し
位＠ｐ、の近傍にシュータ４２が配設され、このシュー
タ４２から寿命工具が廃棄される。そして、例えばタレ
ット刃物台１０７のＡりの切削工具１０９＆が寿命に達
した場合、検出手段から送られてくるデータに基づいて
工具監視・制御装置１１ｔ８からＮｏ装置１５に工具交
換指令が発鷺勢ムる。

すると、タレット刃物台１０７が舅Ｃ装置５により機械
制御盤６を介して割出し制御され、寿命工具１９９４が
予め設定された工具取出し装置Ｐ１（例えば第２図に示
すように切削用割出し位置と同じく主軸中心線と一致す
る位置）に位置させられる。同様に、工具コンベア４が
Ｎ’０装［５とロボット制御盤７とにより制御され、Ａ
１の代替工具１０９ｂが取出位置Ｐ８に位置させられる
。その後、搬送ロボット２によって寿命工具１０９ａと
代替工具１０９ｂとの交換が行われ、再度加工が開始さ
れる。以上の様に１工具変換動作はロボットの軸移動と
コンベアの移動及び刃物台の割出し移動により行なわれ
る。％に寿命に達した工具をシュータに廃棄することは
、使用ずみ工具の弁別が容易で工具管理作業上、大へん
に有利である。

次に、このような工具交換指令を発する工具監視・制御
装置８について説明する。

この工具監視・制御装置８は、第６図に示すよ、うに１
工具寿命判定プログラム８１１Ｌと工具寿命判定データ
記憶領域８１ｂとを備えている。工具寿命判定データ記
憶領域８１ｂＫは上述した検出手段が検出するデータに
対応して、工具寿命を刊定するためのデータが記憶され
ている。そして、このデータと検出手段から送られてく
るデータとの比較が工具寿命判定プログラム８’ｌ’ａ
に従ってなされる。しかし、この機能だけの場合には、
加工を内聞するか、めるいはＭＯ旋盤全体を停止させる
ことができるだけである。そこで、この発明の工具監視
・制御装ａＳは、代替工具呼出しプログラム８２ａ１代
替工具呼出しデータ記憶領域８２ｔ）、代替工具自動交
換指令プログラム８３１および代替工具自動交換指令デ
ータ記憶領域８３ｂとを゛備えている。代替工具呼出し
データ記憶領域８２ｂには、第７図に示す工具データテ
ーブルのうちの刃物台番号と代替工具配置番号が記憶さ
れている。工具データテーブルはタレット刃物台１０７
のクランプベース１０７１の数と同数の行を有し、Ａｌ
からＡ８までの番号が付されている。

刃物台番号の列には、タレット刃物台１０７のクランプ
ベース１０７＆めうち実際に交換を必要とする工具のク
ランプベース１０７１の番号が記録されている。この実
施例の場合、Ａ）とＡ４である。タレット刃物台１０７
のクランプベース１０７ａが多くなった場合には行を増
やし、また実際に交換を必要とする工具のクランプベー
ス１ｏ７ａが増加したりあるいは変更した場合には、刃
物台番号に記録される番号を増加し、るるいは変更すれ
ばよい。

代替工具配置番号は、無人運転を行うのに必要かつ十分
な工具数の列を備えており、行および列によって区分さ
れる各マスには、工具コンベア４のコンベアトレー／４
１のうち実際に代替工具１０９ｂ％　１１０ｂがａｍさ
れているコンベアトレー４１の番号が記録される。すな
わち、この実施例の場合、第１行には切削工具１０９＆
が装着されるクランプベース１０７１の番号Ａ３が記録
されているが、第１行の第１列および第２列には、コン
ベアトレー４１のうち代替工具１０９ｂが載置されてい
るＡ２およびＡ１がそれぞれ記録される。同様にして、
第２行の第１列□および第２列には、コンベアトレー４
１のＡ５およびＡ４が記録される。また、工具データテ
ーブルの最終列のロボット動作番号は、代替工具自動交
換指令記憶領威８３１）に記憶される。ロボット動作番
号には、交換すべき切削工具１０９ｍ、１１０ｍに対応
して、タレット刃物台１０７、工具コンベア４および搬
送ロボット２を制御するプログラムを呼び出すための指
令番号が記録されている。この場合、ムラ１とＡ５Ｚで
ある。以上の様に代替工具の指定工具交換動作の指定が
フレキシブルに設定可能であり、各種の加工物の加工に
対応して変化するツーリングレイアウトや、代替工具の
本数設定に対して何ら拘束する条件がなく実用的である
。

しかして、例えばタレット刃物台１０７０Ａ）の切削工
具１０９＆が寿命に達した場合、工具データテーブルの
代替工具配置番号から工具コンベア４のＡ１のコンベア
トレー４１に代替工具１０９ｂがあることが判明する。

すると、ロボット動作番号５１がＭＯ装置５に発せられ
、機械制御盤６を介してタレット刃物台１０フのＡ３の
寿命工具１０９＆が取出し位ｉｌｌ　Ｐ、に位置させら
れるとともに、ロボット制御盤７を介して工具コンベア
４のＡ１のコンベアトレー４１が取出し位ｔＩＩＰ□に
位置させられる。その後、寿命工具１０９＆が搬送口ボ
ッ）２によってシュータ４２から廃棄され、代替工具１
０９ｂと交換される。そして、代替工具配置番号の第１
行第２列に記録されたＡ１が自動的に０に書き変えられ
る。なお、シュータ４２が工具コンベア４の近傍に配設
されているから、搬送ロボット２の動きにムダがなく、
加工能率の向上が図られ同時に使用済工具と未使用工具
の弁別が容易になり、工具管理の作業上有利でおること
は前述したとうりである。

以上のようなこの発明の加ニジステムの交換機能を端的
に表現すると、第８図に示すように、従来の加工物交換
動作パターン７１に工具交換動作パζ−ン７２と工具コ
ンベア４を付加したものといえる。すなわち、工具寿命
判定、工具自動交換のために特に追加される機器・装置
としては、工具監視・制御装置８と工具コン”ベア４の
みで充分である。

次に、第９図に示す７０−チャートに従って工共監視・
制御装置１８およびＭＯ装置５の情報および指令の流れ
を説明することにより、この発明をより明らかにする。

なお、図中細い流−線は情報・、仕事の流れを示し、太
い流れ線は指令・信号の授受を示す。

まず、ＮＯ装［５の加ニブログラムに従って加工素材１
０３ｂの加工が行われる。加工が完了すると、ＮＯ装［
ｉ１５から工具監視・制御装置８に工具寿命判定指令が
発せられ、検出手段から送られてくるデータと工具寿命
判定記憶領域８１ｂに設定されているデータとの比較が
工具寿命判定プログラムｇｌａに従って行われる。工具
寿命判定が「ＮＯ」、つまり切削工具１０９ｍ（１１０
ｍ）が寿命に達していない場合には、ＮＯ装置５から加
ニブｄグラム及び加工物交換指令が発せられて加工と、
加工品１０３１と加工素材１０３ｂとの交換が行われ、
その後次加工素材の加工が再開する。

他方、工具寿命判定が「ＹｌｉＳ」、つまり切削工具１
０９＆（１１０＆）が寿命に達した場合には、［ｙｍｓ
Ｊの情報により工具データテーブルに基づい工代替工具
１０９ｂ（１１０ｂ）の有無が確認される。代替工具１
０９ｂ（１１０ｂ）が無ければ、工具監視・制御装置８
からＭＯ装置１５に運転停止指令が発せられ、Ｎｏ旋盤
全体が停止する。

他方、代替工具１０９ｂ（１１０ｂ）が有事る場合には
、代替工具１０９ｂ（１１（１）の配ｌｆ査号抽出が行
われる。代替工具１０９ｂ（１１０ｂ）の種類に応じて
、ロボット動作番号５１（５２）が選択され、代替工具
１０９ｂ（１１０ｋｌ）の取出し位ｒｊＩＬＰ８への移
動、交換すべき切削工具１０９ａ（１１０ａ）の取出し
位置Ｐ１への移動および搬送ロポツ）２による工具交換
が自動的に行われて加工が再開される。次に、加工品１
０３ａと加工素材１０３ｂとの交換が行われ、次加工素
材の加工が再開される。

なお、第１０図および第１１図は、この発明の他の実施
例を示し、工具コンベア４を加工物コンベア３より一段
高くした上で、加工物コンベア３の内側に配直し、しか
も工具取出し位［Ｐ、、加工物交換位［Ｐ、およびシュ
ータ４２を搬送ロボット２０回転子面上に配置している
。この場合、工具コンベア４のための新たな占有面積が
不用となるばかりか、搬送ロボット２の動きにムダがな
くなり、より一層加工能率の向上を図ることができる。

なお、その他の構成および作用は上記実施例と同様であ
るから、その説明は省略する。

以上説明したように、この発明の数値制御旋盤における
０門“加ニジステムによれば、工具監視・制御装置に工
具交換指令機能および代替工具テーブルを付加して搬送
口ボッ）Ｋ工具交換を行なわせるとともに、工具コンベ
アを設置しているから、長時間に亘って無人運転が可能
になり、しかも専用の工具交換装置を増設する必要がな
く、比較的安価に無人化をなすことができる。また、刃
物台には複数の切削工具を装着しているから、加工の種
類が変わる毎に切削工具を交換する必要がなく、従って
加工能率の向上を図ることができる。さらに、寿命工具
が廃棄されるシュータを工具コンベアの取出し位置近傍
に配設しているから、搬送ロボットの動きにムダがなく
、加工能率のより一層の向上を図ることができ未使用工
具と使用済工具の弁別が極めて容易となる。勢の効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第９図はこの発明の一実施例を示し、第１
図はその全体構成図、第２図はタレット刃物台を示す正
面１図、第３図は旋盤本体、搬送ロボット、加工物コン
ベアおよび工具コンベアの位置関係を示す平面図、第４
図はそのｆｉｌ１面図、第５図は工具コンベアを示す斜
視図、第６図は工具監視・制御装置の機能を説明するブ
ロック図、第７図は工具データテーブルを示す図、第８
図は加工物交換機能と工具交換機能を説明するブロック
図、第９図はＮＯ装置および工具監視・制御装置におけ
る工具寿命判定および自動工具交換の情報および信号等
の流れを説明するフローチャート図、第１０図′はこの
発明の他の実施例を示す平面図、第１１図はその側面図
でわる。 １・・・・・旋盤本体、２・・・・・搬送ロボット、３
・・・・・加工物コンベア、４・・・・・工具コンベア
、５・・・・・数値制御装＠（Ｎｏ＠直）、６・・・・
・機械制御盤、フ・・・・・ロボット制御盤、８・・・
・・工具監視・制御装置、１０１・・・・・主軸、１０
４・・・・・パワーチ都ツク、１０７・・・・・タレッ
ト刃物台（刃物台）、１０７＆・・・・・クランプベー
ス（緊締手段）、１０９ｍ、１１０＆・・・・・切削工
具（寿命工具）、１０９ｂｖ１１０ｂ・・・・・代替工
具。３゜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 加工素材を把持して回転するパワーチャックおよび複数
   の切削工具がそれぞれ着脱自在に装着さ　＆れる複数の
   緊締手段を有する刃物台を備えた数値制御旋盤と、複数
   の加工素材をそれぞれ担持して循環し順次交換位１１に
   搬送する加工物コンベアと、複数の交換用切削工具をそ
   れぞれ担持して交換すべき切削工具を取出位置に搬送す
   る工具コンベアと、この工具コンベアの取出位置近傍に
   配設され寿命に達した切削工具が廃棄されるシュータと
   、前記数値制御旋盤に配設され、かつ前記パワーチャッ
   クと前記加工物コンベアとの間で加工品と加工素材との
   交換を行い、さらに前記刃物台と前記工具コンベアとの
   間で寿命に達した工具と交換用工具との交換を行う搬送
   ロボットと、工具寿命判定機能、代替工具テーブルおよ
   び工具交換指令機能を備えた工具監視・制御装置とから
   なり、前記工具寿命判定機能によって工具の寿命判定が
   なされると代替工具テーブルの記憶に基づいて工具交換
   指令機能が前記工具コンベアおよび搬送ロボットに工具
   交換動作を指令するようにしたことを特徴とする数値制
   御旋盤における自動加ニジステム。