JP2001105265A - 工具交換装置及び工具交換方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工作機械で使用している工具の残り寿命がな
くなったら、工具交換を速やかに実行可能にし、しか
も、被加工物の切削面に段差が発生することを防止す
る。 【解決手段】 本発明の工具交換装置は、工具マガジン
に収納されている工具の中から所定の工具を選択して交
換するように構成されたものにおいて、工具マガジンに
保持されている工具の寿命を管理する寿命管理手段を備
え、工作機械で実行している加工プログラムのうちの次
に実行するブロックが「位置決め」であるときに、工作
機械で使用している工具の寿命が残っているか否かを判
断する寿命判断手段を備え、この寿命判断手段により工
作機械で使用している工具の寿命が残っていないと判断
されたときに、工具マガジンの中から寿命が残っている
予備の工具を選択して交換する交換手段を備えたもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工具マガジンに保
持されている複数の工具の中から所定の工具を選択して
交換するように構成された工具交換装置及び工具交換方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】工具交換装置を備えた工作機械において
は、工具マガジンに保持されている複数の工具の中から
所定の工具を選択し、その選択した工具を主軸に装着す
ることにより被加工物を加工するように構成されてい
る。また、工具には、それぞれ加工作業に使用可能な時
間、即ち、寿命が決まっているため、工具マガジンに収
容されている複数の工具の寿命をそれぞれ管理するよう
に構成されている。そして、工具を交換する際には、同
じ種類の複数の工具については、寿命がなくなった工具
は選択しないようにし、寿命が残っている工具を選択す
るように構成されている。

【０００３】このような構成の工具交換装置を備えた工
作機械の一例として、特公平４−１８３２２号公報に記
載された構成がある。この公報の構成では、工作機械で
現在使用している工具の残り寿命を常に監視し、その使
用中の工具の残り寿命がなくなったら、加工動作を中断
して工具を交換し、工具交換後は、中断位置から加工動
作を再開させるように構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来構成の工具交
換装置の場合、加工動作として、例えば切削移動を実行
している途中で、工具交換を行ってしまうことがある。
具体的には、工作機械で実行するＮＣプログラム（即
ち、加工プログラム）においては、切削移動のブロック
が２個以上続くことがあり、このような切削移動ブロッ
クの実行の途中で、工具の残り寿命がなくなった場合、
切削移動のブロックの境界で、加工動作（切削移動）を
中断して工具交換を行ない、工具交換後、次の切削移動
のブロックを実行するように構成されている。しかし、
このように、切削移動の加工動作を途中で中断すると、
被加工物の切削面に段差が発生するという不具合があっ
た。

【０００５】そこで、本発明の目的は、工作機械で使用
している工具の残り寿命がなくなったら、速やかに工具
交換を実行できるように構成し、しかも、被加工物の切
削面に段差が発生することを防止できる工具交換装置及
び工具交換方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の工具交換装置
は、複数の工具を着脱可能に保持する工具マガジンを備
え、この工具マガジンに保持されている工具の中から所
定の工具を選択して交換するように構成された工具交換
装置において、前記工具マガジンに保持されている工具
の寿命を管理する寿命管理手段を備え、そして、工作機
械で実行している加工プログラムのうちの次に実行する
ブロックが「位置決め」であるときに、工作機械で使用
している工具の寿命が残っているか否かを判断する寿命
判断手段を備え、この寿命判断手段により工作機械で使
用している工具の寿命が残っていないと判断されたとき
に、前記工具マガジンの中から寿命が残っている予備の
工具を選択して交換する交換手段を備えたところに特徴
を有する。

【０００７】上記構成によれば、工作機械で使用してい
る工具の残り寿命がなくなった場合、次に実行するブロ
ックが「位置決め」であるときに、工具交換が実行され
る。このため、工具の残り寿命がなくなったら、工具交
換が速やかに実行される。そして、上記構成によれば、
次に実行するブロックが「切削移動」のときは、工具交
換が実行されない、即ち、切削移動の加工動作を中断し
て工具交換を行うようなことがなくなる。従って、被加
工物の切削面に段差が発生することを確実に防止でき
る。

【０００８】また、上記構成の場合、工具交換を行うた
めに加工を中断した加工中断位置を記憶する記憶手段
と、前記加工中断位置に、前記「位置決め」ブロックに
より指示された移動を加えた移動目標位置を計算する手
段とを備えるように構成することが好ましい。更に、前
記加工プログラムのうちの前記「位置決め」ブロックの
次のブロックが「位置決め」であるときには、前記移動
目標位置に、前記次の「位置決め」ブロックにより指示
された移動を加えた移動目標位置を計算する手段を備え
るように構成することがより一層好ましい。

【０００９】本発明の他の工具交換装置は、複数の工具
を着脱可能に保持する工具マガジンを備え、この工具マ
ガジンに保持されている工具の中から所定の工具を選択
して交換するように構成された工具交換装置において、
前記工具マガジンに保持されている工具の寿命を管理す
る寿命管理手段と、工作機械で使用している工具の寿命
が残っているか否かを判断する寿命判断手段と、この寿
命判断手段により工作機械で使用している工具の寿命が
残っていないと判断されたときであって、工作機械で実
行している加工プログラムのうちの次に実行するブロッ
クが「切削移動」でないときに、前記工具マガジンの中
から寿命が残っている予備の工具を選択して交換する交
換手段とを備えたものである。そして、この構成の場合
も、前記工具交換装置とほぼ同じ作用効果を得ることが
できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施例につ
いて、図１ないし図６を参照しながら説明する。まず、
図２は本実施例のマシニングセンタ（工作機械）１の全
体の概略構成を示す図であり、この図２を参照して、マ
シニングセンタ１について説明する。べース２にはコラ
ム３が配設されており、このコラム３の前面には主軸ヘ
ッド４が上下方向に移動可能に設けられている。この主
軸ヘッド４は、コラム３の上部に設けられた上下動モー
タ５により上下方向に移動駆動されるように構成されて
いる。

【００１１】上記主軸ヘッド４の内部には、主軸（図示
しない）が回転可能に設けられており、この主軸の下端
部に工具６が着脱可能に装着されるように構成されてい
る。上記主軸及び工具６は、主軸ヘッド４の上部に設け
られた主軸モータ７により回転駆動されるように構成さ
れている。

【００１２】そして、主軸ヘッド４の下方には、ワーク
（図示しない）を取付固定するワークテーブル８がＸＹ
方向に移動可能に設けられている。このワークテーブル
８は、Ｘ軸モータ９（図４参照）及びＹ軸モータ１０
（図４参照）によりＸＹ方向に移動駆動されるように構
成されている。

【００１３】また、主軸ヘッド４の側部には、複数（例
えば８個）の工具６を着脱可能に収納保持する工具マガ
ジン１１が配設されている。この工具マガジン１１に
は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、例えば８個の
工具ポット１２が円環状に配設されていると共に、これ
ら工具ポット１２内に工具６がそれぞれ収納保持されて
いる。上記工具ポット１２は、マガジンモータ１３によ
り円環状の工具通路１４内を搬送されるように構成され
ている。この搬送動作により、工具ポット１２ひいては
工具６は、工具割り出し部に位置付けられる、即ち、回
転割り出しされるように構成されている。

【００１４】そして、工具交換を実行する場合には、上
下動モータ５を駆動するにより主軸ヘッド４を上方へ移
動させて退避させ、主軸モータ７を駆動して主軸オリエ
ンテーションを実行する。続いて、マガジンモータ１３
を駆動して、交換する工具６を収納する工具ポット１２
を工具割り出し部に位置させるように回転割り出し（搬
送）する。

【００１５】次いで、揺動モータ１５を駆動して揺動機
構（図示しない）を作動させることにより、上記回転割
り出しされた工具ポット１２を、下方へ揺動させ、工具
交換位置（ＮＰ）にて下向きに工具取出し可能となるよ
うにする。そして、工具交換モータ１６を駆動して交換
用アーム１７を作動させると、主軸の下端部に装着され
ている工具６と、工具交換位置（ＮＰ）にある工具ポッ
ト１２に収納されている工具６とが交換されるように構
成されている。この後、それまで使用していた工具６を
収納した工具ポット１２を、揺動機構を作動させること
により、上方へ揺動させ、工具６が水平方向に向くよう
にする。これにより、工具交換作業が完了する。

【００１６】次に、上記マシニングセンタ１の各モータ
を駆動制御する数値制御装置１８について、図４を参照
して説明する。この図４に示すように、数値制御装置１
８は、マシニングセンタ１の運転全体の制御を司るマス
ターＣＰＵ１９と、ワーク加工の運転制御を司るスレー
ブＣＰＵ２０と、自動工具交換の運転制御を司る自動工
具交換ＣＰＵ（以下、ＡＴＣ部ＣＰＵと称す）２１とい
う３つのＣＰＵを中心にして構成されている。尚、上記
数値制御装置１８が、本発明の寿命管理手段、寿命判断
手段、交換手段としての各機能を備えている。

【００１７】上記マスターＣＰＵ１９には、マスター部
ＲＯＭ２２と、第１マスター部ＲＡＭ２３と、第２マス
ター部ＲＡＭ２４とが接続されている。マスター部ＲＯ
Ｍ２２には、制御装置自体を動作させるためのプログラ
ムや各種の定数等のデータ等が格納されている。第１マ
スター部ＲＡＭ２３には、制御実行中の変数やフラグ等
のデータが一時的に記憶されるようになっている。第２
マスター部ＲＡＭ２４には、加工プログラム（ＮＣプロ
グラム）や、工具マガジン１１に収納されている各工具
６に残存している寿命等の工具情報を管理するための工
具情報テーブルなどのデータが記憶されるように構成さ
れている。尚、第２マスター部ＲＡＭ２４は、電源オフ
時にバックアップされるように構成されている。

【００１８】また、スレーブＣＰＵ２０には、スレーブ
部ＲＯＭ２５と、スレーブ部ＲＡＭ２６とが接続されて
いる。スレーブ部ＲＯＭ２５には、ワーク加工のための
モータ駆動プログラムや各種の定数等のデータが格納さ
れている。スレーブ部ＲＡＭ２６には、ワーク加工制御
実行中の変数やフラグ等のデータが一時的に記憶される
ようになっている。

【００１９】更に、ＡＴＣ部ＣＰＵ２１には、ＡＴＣ部
ＲＯＭ２７と、ＡＴＣ部ＲＡＭ２８とが接続されてい
る。ＡＴＣ部ＲＯＭ２７には、工具交換のための交換ア
ーム駆動プログラムや各種の定数等のデータが格納され
ている。ＡＴＣ部ＲＡＭ２８には、交換制御実行中の変
数やフラグ等のデータが一時的に記憶されるように構成
されている。

【００２０】また、マスターＣＰＵ１９とスレーブＣＰ
Ｕ２０との間には、ＭＳ間共通ＲＡＭ２９が接続されて
いる。このＭＳ間共通ＲＡＭ２９には、マスターＣＰＵ
１９からスレーブＣＰＵ２０への指令或はその逆方向へ
の指令や情報等のデータが格納されている。上記ＭＳ間
共通ＲＡＭ２９は、マスターＣＰＵ１９及びスレーブＣ
ＰＵ２０の両方からデータが書き込まれると共に、両方
のＣＰＵによりデータが読出されるように構成されてい
る。同様にして、マスターＣＰＵ１９とＡＴＣ部ＣＰＵ
２１との間には、ＭＡ間共通ＲＡＭ３０が接続されてい
る。

【００２１】更に、マスターＣＰＵ１９には、キーボー
ド３１とＣＲＴ３２が接続されている。上記キーボード
３１により、加工プログラムや工具情報テーブルなどの
データを入力することが可能になっている。上記ＣＲＴ
３２には、入力された加工プログラムや工具の寿命に関
する情報や運転情報等が表示されるように構成されてい
る。更に、マスターＣＰＵ１９には、主軸ヘッド４の上
下方向アブソリュート位置を検出する上下位置センサ３
３が接続されている。

【００２２】一方、スレーブＣＰＵ２０には、Ｘ軸モー
タ９とＹ軸モータ１０が接続されている。スレーブＣＰ
Ｕ２０は、これらＸ軸モータ９及びＹ軸モータ１０に制
御信号を送出してこれらを駆動制御するように構成され
ている。これにより、ワークテーブル８及びワークテー
ブル８に取り付けられたワーク（被加工物）の位置がＸ
Ｙ方向に変更されるようになっている。更に、スレーブ
ＣＰＵ２０には、上下動モータ５と主軸モータ７とが接
続されている。スレーブＣＰＵ２０は、これら上下動モ
ータ５と主軸モータ７に制御信号を送出してこれらを駆
動制御するように構成されている。これにより、ワーク
に対して所定の工具による加工動作が実行されるように
なっている。

【００２３】更に、ＡＴＣ部ＣＰＵ２１には、マガジン
モータ１３と、揺動モータ１５と、工具交換モータ１６
とが接続されている。ＡＴＣ部ＣＰＵ２１は、マガジン
モータ１３に制御信号を送出してこれを駆動制御するこ
とにより工具割り出しを実行させ、揺動モータ１５に制
御信号を送出してこれを駆動制御することにより揺動機
構を作動させ、工具交換モータ１６に制御信号を送出し
てこれを駆動制御することにより工具交換を実行するよ
うに構成されている。

【００２４】一方、工具マガジン１１に収納された複数
の工具６の寿命等に関する情報を格納した工具情報テー
ブルＴＢの具体的構成を、図５に示す。この図５に示す
ように、工具情報テーブルＴＢは、第２マスター部ＲＡ
Ｍ２４内に格納されており、３つのエリアＡＲ１、ＡＲ
２、ＡＲ３から構成されている。エリアＡＲ１は、指令
工具エリアであり、加工プログラム上で指定された指定
工具番号Ｔｐｒｏｇが記憶されている。

【００２５】エリアＡＲ２は、ポット番号Ｐｎと工具番
号Ｔｎとの対応を示すものであり、工具マガジン１１の
各工具ポット１２のいずれに工具番号何番の工具６が収
納されているかを示す情報のデータが格納されている。
このエリアＡＲ２を、マガジン工具設定エリアと呼ぶ。
このマガジン工具設定エリアＡＲ２の右端の欄には、主
工具情報Ｑｍが格納されている。この主工具情報Ｑｍ
は、各工具６に対して主工具として指定された工具があ
るときに、その工具を示すデータである。例えば、ポッ
ト番号７の工具ポットに収納された工具番号６０の工具
は、工具番号２を主工具とする予備工具であることを表
している。尚、主工具の指定がない工具は、それ自身が
主工具であることを示している。

【００２６】また、エリアＡＲ３は、工具寿命管理エリ
アであり、工具番号何番の工具に何分間の寿命が残って
いるかを示すデータが格納されている。マスターＣＰＵ
１９は、加工に使用された各工具６に対して、実際の使
用時間を残存寿命から減算する処理を行い、逐次、工具
寿命管理エリアＡＲ３のデータ内容を書き替えるように
構成されている。

【００２７】次に、上記したマシニングセンタ１の運転
動作、特には、加工プログラムを実行している途中で工
具交換を行う場合の動作の制御について、図１及び図６
も参照して説明する。図１のフローチャートは、数値制
御装置１８のマスターＣＰＵ１９が実行する制御の内容
を示している。図６は、マシニングセンタ１で実行する
加工プログラムの一部分を示している。

【００２８】マシニングセンタ１の運転制御が開始され
ると、まず、図１のステップＳ１を実行し、マシニング
センタ１で実行している加工プログラムにおいて次のブ
ロックがあるか否かを判断する。ここで、次のブロック
が無いときは、ステップＳ１にて「ＮＯ」へ進み、運転
制御を終了する。これに対して、次のブロックが有ると
きは、ステップＳ１にて「ＹＥＳ」へ進み、次の１ブロ
ックの命令等を解釈する（ステップＳ２）。

【００２９】そして、上記解釈したブロックが「Ｇ
０」、即ち、「位置決め」であるか否かを判断する（ス
テップＳ３）。ここで、ブロックが「位置決め」でない
ときは、ステップＳ３にて「ＮＯ」へ進み、そのブロッ
クの命令等の内容を実行するように構成されている（ス
テップＳ１１）。このステップＳ１１を実行した後は、
ステップＳ１へ戻るようになっている。

【００３０】一方、上記ステップＳ３において、解釈し
たブロックが「位置決め」であるときは、「ＹＥＳ」へ
進み、現在使用中の工具６の寿命が切れているか否かを
判断する（ステップＳ４）。ここで、使用中の工具６の
寿命が切れていない（即ち、寿命が残っている）場合
は、ステップＳ４にて「ＮＯ」へ進み、上記ステップＳ
１１へ移行して、そのブロック、即ち、「位置決め」を
実行するように構成されている。

【００３１】これに対して、使用中の工具６の寿命が切
れている（即ち、寿命が残っていない）場合は、ステッ
プＳ４にて「ＹＥＳ」へ進み、次の工具、即ち、使用中
の工具の予備の工具（同じ種類の工具）があるか否かを
判断する（ステップＳ５）。ここで、予備の工具がある
ときは、ステップＳ５にて「ＹＥＳ」へ進み、ステップ
Ｓ６へ移行して、主軸に装着されている工具を予備の工
具に交換すると共に、工具交換位置で待機する。このと
き、加工中断点（位置）に、「位置決め」ブロックによ
り指示された移動量を加算した位置を移動目標位置と
し、この算出した移動目標位置を第１マスター部ＲＡＭ
２３または第２マスター部ＲＡＭ２４に記憶するように
構成されている。この場合、第１マスター部ＲＡＭ２３
または第２マスター部ＲＡＭ２４が、本発明の記憶手段
を構成している。

【００３２】一方、上記ステップＳ５において、予備の
工具がないときは、「ＮＯ」へ進み、ステップＳ１２へ
移行し、アラームを発生させて、マシニングセンタ１の
動作を一時停止するように構成されている。このアラー
ムの発生により、作業者は、異常（具体的には、工具の
寿命がなくなると共に予備工具が無いという異常）が発
生したことを認識することができ、その対策を施すこと
が可能となる。そして、上記異常を解消した後は、一時
中断点から運転を再開することができるように構成され
ている。

【００３３】さて、上記ステップＳ６にて工具交換を実
行した後は、ステップＳ７へ進み、加工プログラムにお
ける次のブロック（即ち、上記「位置決め」ブロックの
次のブロック）を解釈する。続いて、この解釈したブロ
ックが「Ｇ０」、即ち、「位置決め」であるか否かを判
断する（ステップＳ８）。ここで、解釈したブロックが
「位置決め」でないときは、ステップＳ８にて「ＮＯ」
へ進み、前記記憶しておきた移動目標位置へ移動させる
（ステップＳ１０）。そして、ステップＳ３へ戻り、こ
こでは、上記解釈したブロックが「位置決め」でないか
ら、ステップＳ３にて「ＮＯ」へ進み、ステップＳ１１
へ移行し、そのブロックの命令等の内容を実行するよう
に構成されている。

【００３４】一方、上記ステップＳ８において、解釈し
たブロックが「位置決め」であるときは、「ＹＥＳ」へ
進み、前記記憶しておきた移動目標位置に、上記「位置
決め」ブロックにより指示された移動量を加算した位置
を移動目標位置とし、この移動目標位置を記憶する（ス
テップＳ９）。そして、この後は、ステップＳ７へ戻
り、上述した処理を繰り返し実行するように構成されて
いる。

【００３５】さて、マシニングセンタ１で実行する加工
プログラムが例えば図６に示すようなプログラムであっ
た場合に、その加工動作の途中で工具の寿命がなくなっ
たときの動作について、具体的に説明する。尚、図６に
おいて、右端の数字は、加工プログラムのブロックの番
号を示している。

【００３６】上記図６の加工プログラムにおいて、ブロ
ック１、２、３は「切削移動」のブロックである。従っ
て、例えばブロック１の実行中に、今、使用している工
具６の寿命が切れたとすると、ブロック２、３が「切削
移動」であるから、即ち、「位置決め」でないから、図
１のステップＳ３の判定で「ＮＯ」へ進むようになり、
ブロック２、３の「切削移動」が実行されるように動作
し、工具交換は実行されない。

【００３７】この後、ブロック４が「Ｇ０（位置決
め）」であるから、このブロック４を解釈した時点で、
工具の寿命が切れていることを判断し、図１のステップ
Ｓ４及びＳ５でそれぞれ「ＹＥＳ」へ進み、工具交換を
実行する。そして、工具交換後は、加工中断点へ復帰せ
ずに、工具交換位置で待機する。この場合、加工中断点
に「位置決め」ブロック（ブロック４）により指示され
た移動量を加算した位置を、移動目標位置として記憶す
るように構成されている。

【００３８】次に、ブロック５を解釈する。このブロッ
ク５も「Ｇ０（位置決め）」であるから、主軸を移動さ
せず、移動目標位置を更新する処理（図１のステップＳ
９）を行う。続いて、ブロック６を解釈する。このブロ
ック６も「Ｇ０（位置決め）」であるから、主軸を移動
させず、移動目標位置を更新する処理（図１のステップ
Ｓ９）を行う。

【００３９】この後、ブロック７を解釈する。このブロ
ック７は、「切削移動」ブロックであり、「Ｇ０（位置
決め）」でないから、図１のステップＳ８にて「ＮＯ」
へ進み、ステップＳ１０へ移行し、主軸を、記憶してい
る移動目標位置へ移動させる。この場合、主軸を移動目
標位置へ移動させるに当たっては、まず、最初にＸＹ軸
方向に移動させて、ＸＹ軸の位置決めを行う。続いて、
Ｚ軸方向へ移動させ、Ｚ軸の位置決めを行うように構成
されている。

【００４０】このように移動させることにより、ワーク
と工具が干渉することを防止するようにしている。ま
た、上記構成では、工具交換後のＧ０ブロックの移動を
まとめて実行するように構成したので、工具交換後に一
旦加工中断点に復帰した後、この加工中断点からＧ０ブ
ロックで指定された移動量だけ移動させるように動作さ
せる構成に比べて、移動に要する時間を短縮することが
できる。

【００４１】このような構成の本実施例によれば、マシ
ニングセンタ１で使用している工具の残り寿命がなくな
った場合、次に実行するブロックが「位置決め」である
ときに、工具交換が実行される。このため、工具の残り
寿命がなくなったら、工具交換が速やかに実行される。
そして、上記構成によれば、次に実行するブロックが
「切削移動」のときは、マシニングセンタ１で使用して
いる工具の残り寿命がなくなっていても、工具交換が実
行されない、即ち、切削移動を中断して工具交換を行う
ようなことがない。従って、従来構成とは異なり、ワー
ク（被加工物）の切削面に段差が発生することを確実に
防止できる。

【００４２】また、上記実施例では、工具交換後のＧ０
ブロックの移動量を演算してまとめてから、１回で移動
させるように構成した。このため、工具交換後に一旦加
工中断点に復帰させた後、この加工中断点から、工具交
換後のＧ０ブロックで指定された移動量だけ移動させる
ように動作させる構成、即ち、移動を２回以上実行させ
る構成に比べて、移動に要する時間を短縮することがで
きる。

【００４３】図７及び図８は本発明の第２の実施例を示
すものであり、第１の実施例と異なるところを説明す
る。尚、第１の実施例と同一部分及び同一ステップにつ
いては、同一符号及び同一ステップ番号を付している。
前述した第１の実施例では、工具交換後、次のブロック
が「Ｇ０」ブロックでなければ、主軸を移動目標位置へ
移動させるように構成したが、これに代えて、第２の実
施例では、工具交換後、次のブロックが「Ｇ０」ブロッ
クでなくても、「切削移動」ブロックでなければ、主軸
を移動目標位置へ移動させないように構成した。

【００４４】具体的には、図７に示すように、ステップ
２とステップ３との間に、ステップ２１を挿入し、この
ステップＳ２１では、工具交換復帰中フラグがセットさ
れているか否かを判断する。ここで、工具交換復帰中フ
ラグがセットされていないときには、ステップＳ２１に
て「ＮＯ」へ進み、ステップＳ３へ進むように構成され
ている。そして、ステップＳ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６を順
に実行した後、即ち、予備の工具に交換した後、ステッ
プＳ２２に移行し、工具交換復帰中フラグをセットす
る。この後は、ステップＳ１へ戻るように構成されてい
る。

【００４５】一方、ステップＳ２１において、工具交換
復帰中フラグがセットされている場合には、「ＹＥＳ」
へ進み、ステップＳ２３へ移行し、次のブロックが「切
削移動」ブロックであるか否かを判断する。ここで、次
のブロックが「切削移動」ブロックであったときは、ス
テップＳ２３にて「ＹＥＳ」へ進み、移動目標位置へ移
動する（即ち、復帰位置に戻る）ように構成されている
（ステップＳ２４）。そして、ステップＳ２５へ進み、
工具交換復帰中フラグをクリアする。この後は、ステッ
プＳ１１へ移行し、次のブロック、即ち、「切削移動」
ブロックを実行するように構成されている。

【００４６】一方、ステップＳ２３において、次のブロ
ックが「切削移動」ブロックでないときは、「ＮＯ」へ
進み、ステップＳ８へ移行し、次のブロックが「位置決
め」ブロックであるか否かを判断する。ここで、次のブ
ロックが「位置決め」ブロックであったときは、ステッ
プＳ８にて「ＹＥＳ」へ進み、記憶しておきた移動目標
位置に、上記「位置決め」ブロックにより指示された移
動量を加算した位置を移動目標位置とし、この移動目標
位置を記憶する、即ち、移動目標位置を更新する（ステ
ップＳ９）。そして、ステップＳ１へ戻るように構成さ
れている。

【００４７】また、上記ステップＳ８において、次のブ
ロックが「位置決め」ブロックでないとき、即ち、次の
ブロックが「位置決め」ブロックでも「切削移動」ブロ
ックでもないときは、「ＮＯ」へ進み、ステップＳ１１
へ移行し、そのブロックの命令等の内容を実行するよう
に構成されている。尚、上述した以外の第２の実施例の
構成は、第１の実施例の構成と同じ構成となっている。

【００４８】さて、第２の実施例において、マシニング
センタ１で実行する加工プログラムが例えば図８に示す
ようなプログラムであった場合に、その途中で工具の寿
命がなくなったときの動作について、具体的に説明す
る。尚、図８において、右端の数字は、加工プログラム
のブロックの番号を示している。

【００４９】上記図８の加工プログラムにおいて、ブロ
ック２（即ち、Ｇ０（位置決め）ブロック）を解釈した
時点で、工具の寿命が切れていることを判断し、工具交
換を実行したとする。この場合、工具交換後は、加工中
断点へ復帰せずに、工具交換位置で待機する。このと
き、加工中断点に「位置決め」ブロック（ブロック４）
により指示された移動量を加算した位置を、移動目標位
置とし、この移動目標位置を記憶するように構成されて
いる。

【００５０】次に、ブロック３を解釈する。このブロッ
ク３は、「Ｇ０（位置決め）」でないから、前記第１の
実施例の場合には、主軸を記憶している移動目標位置へ
移動（即ち、復帰）させてしまう。これに対して、第２
の実施例の場合には、上記解釈したブロック３は、「Ｇ
０（位置決め）」でないと共に、「切削移動」ブロック
でもないから、図７のステップＳ２３にて「ＮＯ」及び
ステップＳ８にて「ＮＯ」へ進み、主軸を移動させず、
上記解釈したブロック３の命令等（具体的には「Ｍ８」
であり、これは移動指令ではない）の内容を実行するよ
うに構成されている。

【００５１】続いて、ブロック４を解釈する。このブロ
ック４は「Ｇ０（位置決め）」であるから、主軸を移動
させず、移動目標位置を計算して更新する処理（図７の
ステップＳ９）だけを行う。この後、ブロック５を解釈
する。このブロック５は、「切削移動」ブロックである
と共に、「Ｇ０（位置決め）」でないから、図７のステ
ップＳ２３にて「ＹＥＳ」へ進み、ステップＳ２４へ移
行し、主軸を、記憶している移動目標位置へ移動させ
る。

【００５２】このような構成の第２の実施例によれば、
第１の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。
特に、第２の実施例では、工具交換後、次のブロックが
「Ｇ０」ブロックでなくても、「切削移動」ブロックで
ないときは、主軸を移動目標位置へ移動させないように
構成したので、工具交換後、次のブロックが「Ｇ０」ブ
ロックでなく、且つ、「切削移動」ブロックでないとき
に、主軸を移動目標位置へ移動させてしまうことを防止
できる。これにより、第２の実施例では、工具交換後の
すべてのＧ０ブロックの移動量を演算してまとめること
ができ、工具交換後の最初の切削移動の前に、主軸の移
動を１回で完了させることができる。これにより、移動
に要する時間を短縮することができる。

【００５３】尚、上記各実施例では、マシニングセンタ
１で実行している加工プログラムのうちの次に実行する
ブロックが「位置決め」であるときに、マシニングセン
タ１で使用している工具の寿命が残っているか否かを判
断し、この工具の寿命が残っていないと判断されたとき
に、工具マガジン１１の中から寿命が残っている予備の
工具を選択して交換するように構成したが、これに代え
て、マシニングセンタ１で使用している工具の寿命が残
っているか否かを先に判断し、上記工具の寿命が残って
いないと判断されたときであって、マシニングセンタ１
で実行している加工プログラムのうちの次に実行するブ
ロックが「切削移動」でないときに、工具マガジン１１
の中から寿命が残っている予備の工具を選択して交換す
るように構成しても良い。このように構成した場合も、
前記各実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。

【００５４】

【発明の効果】本発明は以上の説明から明らかなよう
に、工作機械で実行している加工プログラムのうちの次
に実行するブロックが「位置決め」であるときに、工作
機械で使用している工具の寿命が残っているか否かを判
断し、工具の寿命が残っていないと判断されたときに、
工具マガジンの中から寿命が残っている予備の工具を選
択して交換するように構成したので、使用している工具
の残り寿命がなくなったら、工具交換を速やかに実行す
ることができ、しかも、被加工物の切削面に段差が発生
することを防止できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すフローチャート

【図２】マシニングセンタの斜視図

【図３】（ａ）は工具マガジンの正面図、（ｂ）は工具
マガジンの側面図

【図４】ブロック図

【図５】工具情報テーブルの内容を示す図

【図６】加工プログラムの一例を示す図

【図７】本発明の第２の実施例を示す図１相当図

【図８】図６相当図

【符号の説明】

１はマシニングセンタ（工作機械）、４は主軸ヘッド、
５は上下動モータ、６は工具、７は主軸モータ、８はワ
ークテーブル、９はＸ軸モータ、１０はＹ軸モータ、１
１は工具マガジン、１２は工具ポット、１３はマガジン
モータ、１５は揺動モータ、１６は工具交換モータ、１
８は電子制御装置（寿命管理手段、寿命判断手段、交換
手段）、１９はマスターＣＰＵ、２０はスレーブＣＰ
Ｕ、２１はＡＴＣ部ＣＰＵ、３１はキーボード、３２は
ＣＲＴ、３３は上下位置センサを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C002 AA03 BB06 FF03 GG03 HH01 HH07 5H269 AB01 AB31 BB03 BB11 CC02 CC17 EE03 EE08 EE11 EE13 EE14 GG08 GG09 JJ01 KK01 PP02 QB01 QB15 QB17 QC01 QD03 QE11 QE32 QE37

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の工具を着脱可能に保持する工具マ
   ガジンを備え、この工具マガジンに保持されている工具
   の中から所定の工具を選択して交換するように構成され
   た工具交換装置において、 前記工具マガジンに保持されている工具の寿命を管理す
   る寿命管理手段と、 工作機械で実行している加工プログラムのうちの次に実
   行するブロックが「位置決め」であるときに、工作機械
   で使用している工具の寿命が残っているか否かを判断す
   る寿命判断手段と、 この寿命判断手段により工作機械で使用している工具の
   寿命が残っていないと判断されたときに、前記工具マガ
   ジンの中から寿命が残っている予備の工具を選択して交
   換する交換手段とを備えたことを特徴とする工具交換装
   置。
2. 【請求項２】 工具交換を行うために加工を中断した加
   工中断位置を記憶する記憶手段と、 前記加工中断位置に、前記「位置決め」ブロックにより
   指示された移動を加えた移動目標位置を計算する手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１記載の工具交換装
   置。
3. 【請求項３】 前記加工プログラムのうちの前記「位置
   決め」ブロックの次のブロックが「位置決め」であると
   きには、前記移動目標位置に、前記次の「位置決め」ブ
   ロックにより指示された移動を加えた移動目標位置を計
   算する手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の工
   具交換装置。
4. 【請求項４】 複数の工具を着脱可能に保持する工具マ
   ガジンを備え、この工具マガジンに保持されている工具
   の中から所定の工具を選択して交換するように構成され
   た工具交換装置において、 前記工具マガジンに保持されている工具の寿命を管理す
   る寿命管理手段と、 工作機械で使用している工具の寿命が残っているか否か
   を判断する寿命判断手段と、 この寿命判断手段により工作機械で使用している工具の
   寿命が残っていないと判断されたときであって、工作機
   械で実行している加工プログラムのうちの次に実行する
   ブロックが「切削移動」でないときに、前記工具マガジ
   ンの中から寿命が残っている予備の工具を選択して交換
   する交換手段とを備えたことを特徴とする工具交換装
   置。
5. 【請求項５】 複数の工具を着脱可能に保持する工具マ
   ガジンの中から所定の工具を選択して交換する工具交換
   方法において、 前記工具マガジンに保持されている工具の寿命を管理す
   ると共に、 工作機械で実行している加工プログラムのうちの次に実
   行するブロックが「位置決め」であるときに、工作機械
   で使用している工具の寿命が残っているか否かを判断
   し、 工作機械で使用している工具の寿命が残っていないと判
   断されたときに、前記工具マガジンの中から寿命が残っ
   ている予備の工具を選択して交換することを特徴とする
   工具交換方法。
6. 【請求項６】 複数の工具を着脱可能に保持する工具マ
   ガジンの中から所定の工具を選択して交換する工具交換
   方法において、 前記工具マガジンに保持されている工具の寿命を管理す
   ると共に、 工作機械で使用している工具の寿命が残っているか否か
   を判断し、 工作機械で使用している工具の寿命が残っていないと判
   断されたときであって、工作機械で実行している加工プ
   ログラムのうちの次に実行するブロックが「切削移動」
   でないときに、前記工具マガジンの中から寿命が残って
   いる予備の工具を選択して交換することを特徴とする工
   具交換方法。