JPS60150936A - 自動工具交換装置の工具呼出し方法 - 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】 本発明は、自動工具交換装置の工具呼出し方法に関し、
特に、主軸ヘッドへツールを供給する常設のメインマガ
ジンの他に・１着脱自在のサブマガジンを備えて、プロ
グラムに応じたツールの補給がｏＪ能な自動工具交換装
置の工具呼出し方法に関するものである。

従来の自動工具交換装置（Ａ　Ｔ　Ｃ装置）は、一般に
は１つのワークに使用する工具数がそれほど多くなく、
ワークの検知も限られていて、ヘッドにツールを供給す
るマガジンのポット数も多くを要せず、工具呼出し方法
はプログラム上で単にポット番号を指定１−るだけで、
各ボットにツールを補給するのは主として人手に頼って
いた。しかし、ファクトリ−オートメーションが進み、
現在の数値制御装置（ＮＣ装置）は工場の綜合自動化の
下で多棟多針のワークに柔軟に対応しなけれはならない
フレキシブルマニファクテユアリングシステム（１！’
−Ｍ＠Ｓ）の時代になっている。自動工具交換装置も、
常設ツメインマガジンの他に１着脱自在のサブマガジン
を備えて、プログラムに応じたツールの補給を行うよう
になり始めているが、このような時代に、工具呼出し方
法が従来の単にポット番号を指定する方式では、人手と
時間がかかって不便なばかりでなく、サブマガジンから
の補給を自動化することができない。まして、サブマガ
ジン自体が車輪を備えて工場内を走りまわり、マシニン
グセンタがプログラム上必要とするツールを自動的に補
給するツールボーイシステムが一般化して来ると、必要
なツールはツール番号で探し、しかも、自動工具交換装
置そのものが使用頻度や優先順位、工具の劣化などを判
断してツールの取捨選択を行い、ザブマガジンすなわち
ツールデータと連繋動作をできる能力が必咬になって米
た。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目
的は、常設のメインマガジンの他にサブマガジンを着脱
自在に配設する自動工具交換装置において、個々のツー
ルを対象とした制御を行ってメインマガジンとサブマガ
ジンの双方を綜合的に管理し、しかも、ツールの使用頻
度や優先順位、劣化度合などが合理的に考慮されて、実
施中のプログラムに適応したツールがメインマガジンへ
優先的かつ自動的に編集される工具呼出し方法を提供す
ることである。

本発明は、この目的を達成するために、主軸位置にある
ツールデータな格納する主軸位置ツールメモリと、メイ
ンマガジンのポット別のツールデータを格納するメイン
マガジンツールメモリと、サブマガジンのポット別のツ
ールデータを格納するザブマガジンツールメモリとを設
け、前記各ツールデータは該当位置に収納されているツ
ールのツール番号と該ツールの今回使用順位データおよ
び前回使用順位データとを含むものとし、ＮＣプログラ
ムが呼出すツール番号をメインマガジンに続くザブマガ
ジンの順で検索するツール検索手段と、各交換アームの
ツール交換動作に連動する信号でそれぞれ対応する前記
ツールメモリのツールデータを転送交換するツールデー
タ交換手段と、ギ軸位置ツールメモリへ転送交換された
ツールデータにその都度今（９）使用順位データを与え
る今回使用順位付与手段と、ＮＣプログラムの反復毎に
今回使用順位データを前回使用順位データへ移す前回使
用順位付与手段と、これらの使用順位データを検索した
結果によりメインマガジンからサブマガジンへ降格する
ツールを選定するツール降格選定手段とを備えて、ＮＣ
プログラムに基づく交換動作の重複で自動的に加工に必
要なツールをメインマガジンへ編集することを特徴とす
るものである。

以下、本発明を実施例と図面によって詳細に説明する。

第１図は、本発明を実施するのに好適な自動工具交換装
置の一例を示す側面図である。１は工作機械の本体、２
はメインマガジン、３はサブマガジンであり、本体１は
主軸ヘッド１１な備えている。メインマガジン２は、本
体１に常設され、無限軌道式に輪画する支持体に所定数
のツール収納用のボット２１を装置していて、工具交換
位置に割出された該ボット２１と前記ヘッド１１の主軸
１１ａとの間で、第１のアーム１２を介して、ツールの
交換が行われる。一方、サブマガジン３は、司搬式で機
械間軌道上を移動してターンフロア５等で方向変換して
、前記メインマガジン２に下接する本体部位へ着脱へ在
に配設され、同じ（無限軌道式に輪重する支持体に装着
されたボット３１とメインマガジンのボット２５との間
で、第２のアーム２２を介して、工具交換位置にてツー
ルの交換か行われる。

車２図は、上記の各工具交換位置な示す説明図である。

第２し１において、メインマガジン２の支持体２３に装
着された前記ボット２１は。

ヘッド１１に対向する第１の工具交換位置ＰＩにおいて
、前記第１のアーム１２を介し、主軸１１ａとツール交
換が可能であり、同様にサブマガジンに対応する第２の
工具交換位ｔｔＰ宜　において、前記第２のアーム２２
を介し、サブマガジン３の支持体３３上で第３の工具交
換位置Ｐ、にある前記ボット３１とメインマガジン２の
支持体２３に装着された前記ボット２５との間でツール
交換が可能である。それぞれのマガジンは支持体に接す
る位置検出器２４および３４を備えていて、何番のボッ
トが割出されているか、各側出し位置にあるボットの番
号は常に確認されている。

もちろん、これらのツール交換動作は、ＮＣプログラム
に基づいて、中央処理装置の制御のもとに行われる。

ｔ４３図は本発明を実施した上記の制御機構を示す概略
構成図である。第３図において、制御機構は中央処理装
置（ＣＰＵ　）４を中枢として構成され、中央処理装置
４からの幹線である主バス４１に、ＲＯＭ４２．１（・
ＡＭ４３、入力インタフェース４４、（メインマガジン
位置検出信号ＬＳ、やザブマガジン位置検出信号ＬＳ、
、および′ｒコード等のＮ／Ｃ指令等を入力する。）、
出力インタフェース４５（メインマガジン、サブマガジ
ンのソレノイドパルプ８ｏｌ　１．Ｓｏｌ　、への出力
等を行なう。）、および主軸位置ツールメモリ４６、メ
インマガジンツールメモリ４７、ザブマガジンツールメ
モリ４８が接続されている。この他に、キーボード４９
か接続される場合は、専用の接続−路４９ａを介する。

なお、Ａｆｔ　ＨＦ２３つのメモリ４６．４７および４
８はそれぞれ専用のＩＣメモリであってもよ（、前記Ｈ
，ＡＭ４３の領域の一部として設けられてもかまわない
。

３つのメモリの内容は、それぞれ該当の位置ＫＬるツー
ルのツール番号と該ツールの今回オよび前回の使用順位
データである。

主軸位置ツールメモリ４６は、その時点で主軸に装置さ
れているツールのツール番号と使用１１１位データとを
対応させて、第１＆の如く格納している。

第　１　衣 メインマガジンツールメモリ４７は、その時点でメイン
マガジンの各ボットに収納されているツールのツール番
号と使用順位データとを各ボット毎に第２表の如く格納
している。

ｖ　２　辰 ｎ、はメインマガジンの定量とされる所定ボット数であ
る。

サブマガジンツールメモリ４８は、その時点でサブマガ
ジンの各ボットに収納されているツールのツール番号と
使用順位データとを、各ポット毎に第３表の如く格納し
ている。

第　３　表 ｎ、ハサブマガジンの定梱とされる９１足ポット数であ
る。

なお、使用１１＠位データは１つのワークに対する使用
順に１．２．３・・・の数値を畳込み、未使用の場合は
０である。

上記の各メモリは、紀２図における各工具交換前ＩＰで
ツールの交換が行われると、前記アームの動作に連動し
て、次のように入れ換えられる。

まず、主軸位置のツールとメインマガジン上の第１の工
具交換前ｋ　Ｐ　＋　のツールとを交換する場合は、第
１のアーム１２の動作で起動される信号により、主軸位
置ツールメモリすなわちアドレスＳＰＯに格納されたデ
ータと、第１の工具交換位置Ｐ１　に割出されたポット
に対応するメモリ、例えば、ポットＡ３であるとすれば
アドレスＭＰ３に格納されたデータ（ツール番号、今回
順位、前回順位）とな交換する。

メインマガジンのツールとサブマガジンのツールとな交
換する場合は、次の如く行われる。

例えば、メインマガジン上の第２の工具交換前ｔ　Ｐ　
ｔ　に割出されたポットがボット扁２であったとし、サ
ブマガジン上の第３の工具交換位置Ｐ３　に割出された
空のポットがポットムｎ！　であったとして、第２のア
ーム２２の動作で起動される信号により、アドレスＭＰ
２に格納されたデータをアドレスＳＰｎ、に転送し、そ
の後でアドレスＭＰ２のデータを空にする。次に、ザブ
からメインに移したいツールの収納されているポットを
後記する呼出し方法で探し出し、ザブマガジンの支持体
３３を輪重させて、第３の工具交換前＆Ｐａ　に割出さ
せる。そのポットが例えばボン）４１であったとすれば
、そのツールを先刻空にしたメインマガジンのポット扁
２に移す第２のアーム２２の動作信号により、アドレス
ＳＰＩのデータをアドレスＭＰ２に転送し、その後でア
ドレスＳＰＩのデータを空にして、メモリの交換は完了
する。

なお、本実施例では、第２のアーム２２がシングルアー
ムを使用するものとして説明したが、ツインアームを使
用する場合は、マガジン間のメモリ交換も主軸とのメモ
リ交換と同一の形で行われることになる。

さて、上記のメモリおよびその交換方式を使用して、本
発明による工具呼出しは次のように行われる。

第４し１および第５図は１本発明を実施した工具呼出し
方法の一例を示すフローチャートで、車４図は電源”入
″′後初回のフローを示し、第５図は２回目以後のフロ
ーを示すものである。

車４図において、動源”人″後、プログラムをスタート
させ、「初回」であることが確認されると１手順■とし
て、前記３つのメモリの順位データはすべてクリヤされ
、「Ｏ」になる。

続いて、主軸のツールの呼出し■が行われ、該当ツール
がメインマガジンもしくはサブマガジンにあるかの判断
■、■がなされる。検索はツール番号によって行われ、
メインマガジンのメモリ内で発見された場合は、そのポ
ットを第１の工具交換前！（組２図のｐｌ）へ割出し■
。

第１のアーム１２により前記ツール交換およびメモリ交
換■を行う。その際、この交換が１回行われる毎に数値
を＋１ずつ加算する手順■を用意して、その数値を今回
順位として主軸位置ツールメモリの該当データに誓込む
■。そして、このフローは次の使用工具をめて１本流フ
ローのツール呼出し■へ戻る。一方、そのツール呼出し
■で、該当ツール番号をメインマガジン検索■で発見で
きず、サブマガジンでも発見できない場合■は、所要の
ツールがどこにもないということであり、″′アラーム
”になる。もつとも、このアラーム信号な第２、第３・
・・のサプマガジンを呼出す起動信号として使用しても
かまわない。一方、該当のツール番号がサブマガジンの
メモリで発見された場合■は、そのツールをメインマガ
ジンへ移す手順に入る。ます。

メインマガジンに空のポットがあるかどうかの検討■・
が行われ、空のポットがあれば、その空ポットへ該当ツ
ールを移す動作［相］に進めばよいが、満杯であれば、
今回順位が００ポツトを検索［相］する。通常は、１つ
のプログラムで使用されるツールの所要本数は、メイン
マガジンの前記定量本数ｎ、以下とされているので、初
回であるここでは、今回順位が００ツールが存在する筈
だが、もし発見できなければ、メインマガジン側の全ツ
ールが既にプログラム上必要とされているということに
なり１本数オーバーとして１アラーム゛′になる。今回
順位が００ツールが発見されれは問題はなく、そのツー
ルをサブマガジンの空ポットへ降格してメインマガジン
に空ポットを設け、その空ポットへ該当ツールを移す手
順［相］、すなわち第２図において政明したツール交換
と、それに伴うメモリ交換を行ったのち、その該当ツー
ルのポットを誹１の工具交換位置へ輪重させる手順■へ
、フローは戻る。

さて、工場では、１つのプログラムで同種類のワークを
複数個、繰返し加工する場合がしはしけあるが、そのよ
うな場合１本実施例のフローは、「２回目以後」として
、第５図に示される流れをたどることになる。「初回」
でないと判断されると、まず、全メモリの今回順位デー
タを前回順位欄へ転送し、その後で今回順位欄をクリヤ
するという手順０がとられる。次に、初回と同様なツー
ル呼出しヘリをかけ、該当ツール番号がメインマガジン
に発見された場合ｃ場、およびいずれのマガジンにも発
見されない場合０のフローは、初回のフローで説明した
ものと同様、である。該当ツール番号がメインマガジン
にな（、サブマガジンで発見された場合０についても、
そのツールをメインマガジンに移すためにメインマガジ
ンの孕ボットを探す検ｍ［相］を行うのは同様だが、メ
インマガジンが満杯である場合、サブマガジンへ降格さ
せるツールの選定法が初回のケースと異なり、また、使
用順位データを利用するという本発明の重要な特伎でも
ある。まず、今１ｇｌ順位および前回順位の検索［相］
が行われ１両方の順位がＯであるポットがメインマガジ
ンのメモリで発見されれは、そのツールは今回のプログ
ラムでは不必要なものと推定されるので、そのツールを
サブマガジンへ降格させる。問題は、そのようなツール
が発見されなかった場合で、今回は２回目以後なので前
面順位がすべてのポットのツールデータに与えられてい
る可能性があり、本数オーバーのアラームは不適当であ
る。従って１本発明によるフローは、更に、今回順位が
Ｏで、しかも、既にそのツールの前回順位よりも次１瞼
位以下に待機させられているものを検索Ｏする。そのよ
うなツールが発見されれば、それは、前回の使用順番が
来ているにもかかわらず、他のツールを代りに使用され
てしまい、今回は使用されないもの、例えば同一のツー
ルが２本存在した場合とか、工程の途中で劣化を発見さ
れて交換されたものなどを示すからである。通常、ＮＣ
プログラムは工程の途中でツールの劣化が検知された際
にそのツールをヘッドから交換するザブルーチンを備え
ている場合が多く１本発明による上記の手順はそのよう
な工具を更にザブマガジンへ降格させて行（効果な有す
るわけである。ところで、以上の検索を終っても、適応
するツールデータが発見されなければ、６アラーム”と
する。該当するデータが発見されれば、その後のフロー
は初回と同じく、そのポットを４２の工具交換位置へ輪
重させ、サブマガジンに空ポットがあるかの判断［相］
を行い、その空ポットへ降格ツールを移し、移した後の
空席ポットへ所要のツールを移す手順［相］へ進む。そ
の後は、ヘッドとの交換手順■へ戻り、加工が終ると、
ツールの呼出し■へ戻って、工具交換を重ねて行（。

以上、ｍ明したとおり１本発明は、３つのメモリにツー
ル番号と今回および１ｒｌＪ回の使用順位とを含むツー
ルデータを格納し、そのツールデータを使用する諸手１
１１を設け１個々のツールを対象とした制御を可能にし
てメインマガジンとサブマガジンの双方にわたる綜合的
な管理を行うと共に、プログラムが反復される毎に、ツ
ールの使用頻度や優先順位、劣化度合などを考慮された
選定が也ねられて、そのプログラムに適応したツールが
メインマガジンへ優先的に残され、自動的に編集されて
行く、きわめて高度の、Ｆ・ＭφＳに好適な工具呼出し
方法を提供するものである。

なお１本発明の応用例として、ツールデータ中のツール
番号に、例えは近似種類のツールは連続番号でまとめる
などファイル性格を持たせれば、更に高度な制御を実現
することもできるのは明らかである。また、上述の実施
例は、本発明をマシニングセンタに適用した場合につい
て述べたが１本発明はマシニングセンタに限うず、オペ
レータが装置に加工を指令する全ての数値制御工作機械
に適用することが可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動工具交換装置の一例の側面図、第２図はそ
の説明図、第３図は本発明を実施する制御機構のブロッ
ク図、第４図および第５図は本発明による工具呼出し方
法の一例のフローチャートである。 １・・・本体　２・・・メインマガジン３・・・サブマ
ガジン　１１・・・ヘッド２１．３１・・・ボン）　１
２．２２・・・交換アーム Ｐ、　、　Ｐ、　、　Ｐ３・・・工具交換位置４６・・
・主軸位置ツールメモリ ４７・・・メインマガジンツールメモリ４８・・・サブ
マガジンッールメモリ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被加工物のＮＣプログラムに基づいて主軸ヘッドの主軸
   へツールを供給する常設のメインマガジンと、該メイン
   マガジンへ予備のツールを補給するサブマガジンとを備
   え、第１の交換アームにより主軸とメインマガジンのポ
   ットの１つとの間でツールを交換し、第２の交換アーム
   によりメインマガジンのポットの１つとサブマガジンの
   ポットの１つとの間でツールを交換スる自動工具交換装
   置の工具呼出し方法において、主軸位置にあるツールデ
   ータを格納する主軸位置ツールメモリと、メインマガジ
   ンのポット別のツールデータを格納するメインマガジン
   ツールメモリと、ザブマガジンのポット別のツールデー
   タを格納するサブマガジンツールメモリとを設け、前記
   各ツールデータは該当位置に収納されているツールのツ
   ール番号と該ツールの今回使用順位データおよび前回使
   用順位データとを含むものとし、ＮＣプログラムが呼出
   すツール番号をメインマガジンに続くサブマガジンの鵬
   で検索するツール検索手段と、各交換アームのツール交
   換動作に連動する信号でそれぞれ対応する前記ツールメ
   モリのツールデータを転送交換するツールデータ交換手
   段と、主軸位置ツールメモリへ転送交換されたツールデ
   ータにその都度今回使用順位データを与える今回使用順
   位付与手段と、ＮＣプログラムの反復毎に今回使用順位
   デーＪ’を前回使用順位データへ移す前回使用順位付与
   手段と、これらの使用順位データを検索した結果により
   メインマガジンからサブマガジンへ降格するツールを選
   定するツール降格選定手段とを備えて、ＮＣプログラム
   に基づく交換動作の重複で自動的に加工に必要なツール
   をメインマガジンへ編集することを特徴とする自動工具
   交換装置の工具呼出し方法。