JP2791733B2 - 工具交換方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械を制御する制
御装置および工具交換装置を用いた工具交換方法の改良
に関する。

【０００２】

【従来の技術】いわゆるマシニングセンタにおける切削
工具の交換およびＣＮＣパンチプレス機械における穿孔
工具の交換等の分野において、各種工作機械やパンチプ
レス機械等の制御装置からの指令で工具交換装置を駆動
して工具の自動交換作業を行うようにした工具交換方法
が広く知られている。工具交換装置を駆動するための指
令は加工プログラム中に書き込まれた工具選択指令によ
って構成され、加工プログラム中の工具選択指令を実行
対象ステートメントとして読み取った制御装置が工具選
択指令を工具交換装置に入力した時点で工具交換装置の
側での準備動作、即ち、工具選択指令で指定された工具
をポットから取り出したり、この工具を工具交換位置へ
移動させたりする準備動作が開始され、この準備動作が
完了した時点で初めて工具の交換作業が可能となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述したような従来技
術により工具交換の自動化自体は可能となったが、加工
の実行途中で工具交換を行うような場合では、制御装置
が工具選択指令を出力してから工具交換装置の準備動作
が完了するまでの間、加工プログラムの実行、即ち、工
作機械による加工動作を中断して待機状態を保持しなけ
ればならず、全体としての加工所用時間が増大してラン
ニングコストに悪影響を及ぼす欠点があった。特に、最
近では製品形状の複雑化や材質の多様化に伴って１加工
プログラム中での工具交換が頻繁に行われるようにな
り、工具交換による加工所用時間の増大が重要な問題と
なりつつある。そこで、本発明の目的は、工具交換によ
って生じる加工時間の増大を抑制し、工具交換を頻繁に
行った場合でも一連の加工を短時間で行うことのできる
工具交換方法を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の工具交換方法
は、加工開始時および工具交換が実行される毎に、工具
選択指令が読み取られるまで制御装置で加工プログラム
を先読みし、読み取られた工具選択指令の工具コードを
制御装置から工具交換装置に出力した後、前記加工プロ
グラムを制御装置により順次実行し、かつ、制御装置か
ら送られてきた工具コードを工具交換装置が受信した段
階で該工具コードの工具を工具交換装置によって工具交
換位置に移動させると共に、前記制御装置から工具選択
指令が入力されると工具交換装置は工具の交換作業を行
うことによって前記目的を達成した。

【０００５】

【作用】工作機械を制御する制御装置は、加工開始時お
よび工具交換が実行される毎に工具選択指令が読み取ら
れるまで加工プログラムを先読みすると共に、読み取っ
た工具選択指令の工具コードを工具交換装置に出力して
前記加工プログラムを順次実行する。工具交換装置は、
制御装置から送られてきた工具コードを受信した時点で
該工具コードの工具を工具交換位置に移動させる動作を
開始し、制御装置から工具選択指令が入力されると、工
具の交換作業を実行する。

【０００６】工作機械を制御する制御装置が工具選択指
令を先読みして工具コードを出力することにより工具交
換装置に工具交換のための準備動作、即ち、指定工具の
取り出しや工具交換位置への移動を開始させると共に、
指定工具の取り出しおよび移動が行われる間も制御装置
が工作機械を駆動制御して加工を実行する。しかも、先
読みされた工具選択指令がその後実行対象ステートメン
トとして制御装置に読み込まれて工具選択実行指令とし
て工具交換装置に出力された段階では、既に指定工具の
取り出しおよび移動が完了しており、工具交換装置は工
具選択指令が入力された時点で直ちに工具交換を実行す
ることができるので、工具交換のための加工中断による
加工時間の増大が最大限に抑制される。

【０００７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は本発明の方法を適用したＣＮＣパンチプレ
スシステムの概略を示すブロック図で、このシステム
は、工作機械としてのパンチプレス機械２、工具交換装
置３、および、パンチプレス機械２と工具交換装置３を
制御する制御装置であるＣＮＣ装置１によって構成され
る。プロセッサ１１はＣＮＣ装置１を全体的に制御する
プロセッサであり、バス１９を介して、ＲＯＭ１２に格
納されたシステムプログラムを読み出し、このシステム
プログラムに従って、ＣＮＣ装置１を全体的に制御す
る。ＲＡＭ１３には一時的な計算データや表示データお
よびＣＲＴ／ＭＤＩユニット２０を介してオペレータが
入力した各種データ等が格納される。ＣＭＯＳメモリ１
４は図示しないバッテリでバックアップされ、ＣＮＣ装
置１の電源がオフにされても記憶状態が保持される不揮
発性メモリとして構成され、インターフェイス１５を介
して読込まれた加工プログラムやＣＲＴ／ＭＤＩユニッ
ト２０を介して入力された加工プログラム等が記憶され
るようになっている。また、ＲＯＭ１２には、加工プロ
グラムの作成および編集のために必要とされる編集モー
ドの処理や自動運転のための再生モードの処理を実施す
るための各種のシステムプログラムが予め書き込まれて
いる。

【０００８】インターフェイス１５はＣＮＣ装置１に接
続可能な外部機器のためのインターフェイスであり、紙
テープリーダや紙テープパンチャーおよび外部記憶装置
等の外部機器１８が接続される。紙テープリーダや外部
記憶装置からは加工プログラム等が読み込まれ、また、
ＣＮＣ装置１内で編集された加工プログラムを紙テープ
パンチャーや外部記憶装置に出力することができる。Ｐ
ＭＣ（プログラマブル・マシン・コントローラ）１６
は、ＣＮＣ装置１に内蔵されたシーケンスプログラムで
プロセッサ１１からの指令コードを工具交換装置３で必
要な信号に変換してＩ／Ｏユニット１７から工具交換装
置３に出力し、また、パンチプレス機械２や工具交換装
置３のリミットスイッチおよびパンチプレス機械２の本
体に配備された操作盤の各種スイッチ等の信号を受け、
必要な処理をして、プロセッサ１１に渡す。

【０００９】ＣＲＴ／ＭＤＩユニット２０はディスプレ
イやキーボード等を備えた手動データ入力装置であり、
インータフェイス２１はＣＲＴ／ＭＤＩユニット２０の
キーボードからのデータを受けてプロセッサ１１に渡
す。インターフェイス２２は手動パルス発生器２３に接
続され、手動パルス発生器２３からのパルスを受ける。
手動パルス発生器２３はパンチプレス機械２の操作盤に
実装され、手動操作に基く分配パルスによる各軸制御で
パンチプレス機械２の可動部を精密に位置決めするため
に使用される。

【００１０】軸制御回路３０〜３２はプロセッサ１１か
らの各軸の移動指令を受けて、各軸の指令をサーボアン
プ４０〜４２に出力する。サーボアンプ４０〜４２はこ
の指令を受けて、パンチプレス機械２の各軸のサーボモ
ータ５０〜５２を駆動する。なお、サーボモータ５０，
５１はダイプレートのＸ軸，Ｙ軸方向の送り、サーボモ
ータ５２は穿孔工具をくわえるチャックの回転位置を変
化させるためのものである。各軸のサーボモータ５０〜
５２には位置検出用のパルスコーダが内蔵されており、
このパルスコーダからの位置信号がパルス列としてフィ
ードバックされる。場合によっては、位置検出器として
リニアスケールが使用される。また、このパルス列をＦ
／Ｖ（周波数／速度）変換することにより、速度信号を
生成することができる。図１ではパンチプレス機械２の
穿孔工具を駆動するためのフライホイールやその駆動源
となる電動モータ等（油圧回路の場合もある）に関して
は説明を省略している。

【００１１】また、工具交換装置３の近傍には形状や材
質の異なる様々な穿孔工具を多数ストックしたポットが
配備されており、工具交換装置３の工具交換機能によ
り、パンチプレス機械２のチャックから穿孔工具を回収
してポットに収めたり、指定された穿孔工具をポットか
ら選択して工具交換位置に移動させたり、更には、工具
交換位置に移動された工具をパンチプレス機械２のチャ
ックに取り付けたりできるようになっている。このよう
な機能は、例えば、指定された穿孔工具をポットから取
り出して工具交換位置に移動させた後、パンチプレス機
械２のチャックから穿孔工具が回収されたことを確認し
てから工具交換位置にある穿孔工具をチャックに取り付
ける第１のロボットアームと、パンチプレス機械２のチ
ャックから穿孔工具を回収してポットに収める第２のロ
ボットアームとの協調動作によって実現される。

【００１２】図２および図３はＣＮＣ装置１のプロセッ
サ１１（以下、ＣＰＵという）が自動運転モードの処理
で実行するシステムプログラムの概略を示すフロチャー
トであり、以下、２つのロボットアームを協調動作させ
て工具の交換作業を行う工具交換装置３を例にとって実
施例の工具交換方法を説明する。なお、再生の対象とな
る加工プログラムは既にＣＭＯＳメモリ１４に格納され
ているものとする。

【００１３】自動運転モードの処理を開始したＣＰＵ
は、まず、実行位置記憶指標Ｒ０および先読み開始位置
記憶指標Ｒ１の値を共に“０”に初期化して先読み禁止
フラグＦ０をリセットし（ステップＳ１）、実行位置記
憶指標Ｒ０の値を“１”インクリメントした後（ステッ
プＳ２）、該指標Ｒ０の値“１”に基いてＣＭＯＳメモ
リ１４の加工プログラムからシーケンス番号Ｒ０のステ
ートメントを読み込み、実行対象ステートメントとして
ＲＡＭ１３に一時記憶する（ステップＳ３）。次いで、
ＣＰＵは、先読み禁止フラグＦ０がセットされているか
否かを判別するが（ステップＳ４）、この場合、ステッ
プＳ１の処理で先読み禁止フラグＦ０がリセットされて
いるため、ステップＳ４の判別結果は偽となる。そこ
で、ＣＰＵは、先読み開始位置記憶指標Ｒ１の値を
“１”インクリメントし（ステップＳ５）、該指標Ｒ１
の値“１”に基いてＣＭＯＳメモリ１４の加工プログラ
ムからシーケンス番号Ｒ１のステートメントを先読み
し、このステートメントを先読みステートメントとして
ＲＡＭ１３に一時記憶する（ステップＳ６）。次いで、
ＣＰＵは、ステップＳ６の処理で先読みされたステート
メントに工具選択指令（Ｔコード）が付されているか否
かを判別するが（ステップＳ７）、工具選択指令が付さ
れていなければ、更に、このステートメントがプログラ
ムエンドを示すものであるか否かを判別する（ステップ
Ｓ８）。そして、プログラムエンドを示すものでもなけ
れば、ＣＰＵは再びステップＳ５の処理へと移行し、工
具選択指令が付されたステートメント、もしくは、プロ
グラムエンドを示すステートメントが先読みされるまで
の間、先読み開始位置記憶指標Ｒ１の値を順次インクリ
メントして、ステップＳ５〜ステップＳ８までの処理
（以下、先読み処理という）を繰り返し実行する。

【００１４】そして、先読み処理を繰り返し実行する間
に工具選択指令が付されたステートメントが先読みされ
た場合、即ち、ステップＳ７の判別結果が真となった場
合には、ＣＭＯＳメモリ１４に格納されている加工プロ
グラムが少なくとも１回の工具交換作業を含むものであ
ることを意味し、先読み開始位置記憶指標Ｒ１には次の
工具交換作業に関するステートメントのシーケンス番号
が保存されることとなる。また、加工プログラムの最後
まで先読みを行っても工具選択指令が付されたステート
メントが読み込まれない場合、即ち、ステップＳ８の判
別結果が真となった場合には、ＣＭＯＳメモリ１４に格
納されている加工プログラムが工具交換作業を必要とし
ない加工プログラムであることを意味し、先読み開始位
置記憶指標Ｒ１には加工プログラムにおける最終ステー
トメントのシーケンス番号“ｎ”が保存される。

【００１５】そこで、まず、ＣＭＯＳメモリ１４に格納
されている加工プログラムが工具交換作業を含むもので
ある場合の処理の流れについて、図４の加工プログラム
を参考にして説明する。なお、図４に示すＧコードのス
テートメントはパンチプレス機械２における各軸の送り
やチャックの回転位置等に関する通常の加工動作のため
のものであり、また、Ｔコードは工具交換のための工具
選択指令であって、必ず、新たな選択対象を示す工具コ
ードによって修飾されている。

【００１６】従って、図４の加工プログラムの例では、
まず、シーケンス番号Ｒ０＝“１”のステートメントが
実行対象ステートメントとしてＲＡＭ１３に一時記憶さ
れ、更に、先読み処理が繰り返し実行されて先読み開始
位置記憶指標Ｒ１の値が“３”にインクリメントされた
段階で、工具選択指令を有するシーケンス番号“３”の
ステートメントが先読みステートメントとして読み込ま
れ、ステップＳ７の判別結果が真となってＣＰＵがステ
ップＳ９の処理へと移行することとなる。

【００１７】ステップＳ９へと移行したＣＰＵは、シー
ケンス番号Ｒ１＝“３”の先読みステートメントに書き
込まれている工具コードの値、即ち、図４の例では工具
コードＡの値をＰＭＣ１６に出力して工具交換装置３で
必要な信号に変換した後、更に、Ｉ／Ｏユニット１７を
介して工具交換装置３に出力する（以上、ステップＳ
９）。すると、工具コードＡを受信した工具交換装置３
は第１のロボットアームを駆動して工具コードＡの穿孔
工具をポットから取り出し、工具交換位置を最終目標位
置として第１のロボットアームの移動を開始させる。

【００１８】また、工具交換装置３に工具コードの値を
出力したＣＰＵは、先読み禁止フラグＦ０を直ちにセッ
トし（ステップＳ１０）、シーケンス番号Ｒ０＝“１”
の実行対象ステートメントを実行してパンチプレス機械
２に各軸の送りやチャックの回転位置等に関する通常の
加工動作を行わせた後（ステップＳ１１）、シーケンス
番号Ｒ０＝“１”の実行対象ステートメントが工具選択
指令を付されたものであったか否か、即ち、今回の処理
周期で工具交換作業が実施されたか否かを判別する（ス
テップＳ１２）。今回の処理周期で工具交換作業が実施
されていればＣＰＵはステップＳ１３の処理へと移行し
て先読み禁止フラグＦ０をリセットすることとなるが、
図４の例ではシーケンス番号Ｒ０＝“１”の実行対象ス
テートメントに工具選択指令が付されていないからステ
ップＳ１２の判別結果は偽となり、ＣＰＵはステップＳ
１３の処理を非実行としてステップＳ１４の処理へと移
行し、シーケンス番号Ｒ０＝“１”の実行対象ステート
メントがプログラムエンドを示すものであったか否かを
判別することとなる。以上、図５における処理周期１を
参照。

【００１９】図４の例ではステップＳ１４の判別結果も
偽となるので、ＣＰＵは再びステップＳ２の処理へと移
行して実行位置記憶指標Ｒ０の値を“１”インクリメン
トし、該指標Ｒ０の値“２”に基いてＣＭＯＳメモリ１
４の加工プログラムからシーケンス番号Ｒ０のステート
メントを読み込み、実行対象ステートメントとしてＲＡ
Ｍ１３に一時記憶する（ステップＳ３）。次いで、ＣＰ
Ｕは、先読み禁止フラグＦ０がセットされているか否か
を判別するが（ステップＳ４）、この場合、前回の処理
周期のステップＳ１０の処理で先読み禁止フラグＦ０が
セットされているためステップＳ４の判別結果が真とな
って、ステップＳ５〜ステップＳ８の先読み処理とステ
ップＳ９の工具コードの出力に関する処理およびステッ
プＳ１０の処理が非実行とされ、ＣＰＵはステップＳ１
１の処理へと移行する。そして、ＣＰＵはシーケンス番
号Ｒ０＝“２”の実行対象ステートメントを実行してパ
ンチプレス機械２に各軸の送りやチャックの回転位置等
に関する通常の加工動作を行わせた後（ステップＳ１
１）、シーケンス番号Ｒ０＝“２”の実行対象ステート
メントが工具選択指令を付されたものであったか否か、
即ち、今回の処理周期で工具交換作業が実施されたか否
かを判別する（ステップＳ１２）。図４の例ではシーケ
ンス番号Ｒ０＝“２”の実行対象ステートメントに工具
選択指令が付されていないからステップＳ１２の判別結
果は偽となり、ＣＰＵはステップＳ１３の処理を非実行
として先読み禁止フラグＦ０のセット状態を維持したま
まステップＳ１４の処理へと移行し、シーケンス番号Ｒ
０＝“２”の実行対象ステートメントがプログラムエン
ドを示すものであったか否かを判別するが、この場合ス
テップＳ１４の判別結果も偽となるので、ＣＰＵは再び
ステップＳ２の処理へと移行することとなる。以上、図
５における処理周期２を参照。

【００２０】前回の処理周期においてステップＳ１３の
処理が非実行とされた結果、今回の処理周期においても
先読み禁止フラグＦ０のセット状態がそのまま維持され
ているので、ＣＰＵは、以下、前回の処理周期と同様に
してインクリメントされた実行位置記憶指標Ｒ０の値
“３”に基いてＣＭＯＳメモリ１４の加工プログラムか
らシーケンス番号Ｒ０のステートメントを読み込み、ス
テップＳ５〜ステップＳ８の先読み処理とステップＳ９
の工具コードの出力に関する処理およびステップＳ１０
の処理を非実行として、ステップＳ１１の処理でシーケ
ンス番号Ｒ０＝“３”の実行対象ステートメントを実行
することとなるが、図４の例では、シーケンス番号Ｒ０
＝“３”の実行対象ステートメントに工具選択指令が付
されているから、ＣＰＵは、このステートメントに書き
込まれた工具選択指令をＰＭＣ１６およびＩ／Ｏユニッ
ト１７を介して工具交換装置３に出力する（以上、ステ
ップＳ１１）。すると、工具選択指令を受信した工具交
換装置３は第２のロボットアームを駆動してパンチプレ
ス機械２のチャックからこれまで使用していた穿孔工具
を回収してポットに収める動作を開始させると共に、パ
ンチプレス機械２のチャックから穿孔工具が回収された
ことを確認した段階で、工具交換位置にある第１のロボ
ットアームを直ちに駆動して工具コードＡの穿孔工具を
パンチプレス機械２のチャックに取り付ける。工具コー
ドＡの穿孔工具の取り出しおよび工具交換位置への移動
に関する指令は既に２周期前の処理周期で工具交換装置
３に出力されており、この段階では工具の取り出しおよ
び工具交換位置への移動が既に完了しているから、工具
交換装置３は工具交換位置にある工具コードＡの穿孔工
具をパンチプレス機械２のチャックに直ちに取り付ける
ことができる。

【００２１】そして、工具交換装置３に工具選択指令を
出力したＣＰＵは、シーケンス番号Ｒ０＝“３”の実行
対象ステートメントが工具選択指令を付されたものであ
ったか否か、即ち、今回の処理周期で工具交換作業が実
施されたか否かを判別するが（ステップＳ１２）、図４
の例ではシーケンス番号Ｒ０＝“３”の実行対象ステー
トメントに工具選択指令が付されているのでステップＳ
１２の判別結果は真となる。そこで、工具交換作業の実
施を確認したＣＰＵは先読み禁止フラグＦ０をリセット
し（ステップＳ１３）、シーケンス番号Ｒ０＝“３”の
実行対象ステートメントがプログラムエンドを示すもの
であったか否かを判別するが、この場合ステップＳ１４
の判別結果は偽となるので、ＣＰＵは再びステップＳ２
の処理へと移行することとなる。以上、図５における処
理周期３を参照。

【００２２】ステップＳ２の処理へと移行したＣＰＵ
は、まず、実行位置記憶指標Ｒ０の値を“１”インクリ
メントした後、該指標Ｒ０の値“４”に基いてＣＭＯＳ
メモリ１４の加工プログラムからシーケンス番号Ｒ０の
ステートメントを読み込み、実行対象ステートメントと
してＲＡＭ１３に一時記憶する（ステップＳ３）。次い
で、ＣＰＵは、先読み禁止フラグＦ０がセットされてい
るか否かを判別するが（ステップＳ４）、この場合、前
回の処理周期におけるステップＳ１３の処理で先読み禁
止フラグＦ０がリセットされているため、ステップＳ４
の判別結果は偽となる。そこで、ＣＰＵは、先読み開始
位置記憶指標Ｒ１の値を“１”インクリメントし（ステ
ップＳ５）、該指標Ｒ１の値“４”に基いてＣＭＯＳメ
モリ１４の加工プログラムからシーケンス番号Ｒ１のス
テートメントを先読みし、以下、先読み処理を繰り返し
実行して工具選択指令が付されたステートメントを検出
することとなる。図４の例ではシーケンス番号“７”の
ステートメントに工具選択指令が付されているので、先
読み開始位置記憶指標Ｒ１の値が“７”にインクリメン
トされた段階でステップＳ７の判別結果が真となる。

【００２３】ステップＳ７からステップＳ９へと移行し
たＣＰＵは、シーケンス番号Ｒ１＝“７”の先読みステ
ートメントに書き込まれている工具コードの値、即ち、
図４の例では工具コードＢの値をＰＭＣ１６に出力して
工具交換装置３で必要な信号に変換した後、更に、Ｉ／
Ｏユニット１７を介して工具交換装置３に出力する。す
ると、工具コードＢを受信した工具交換装置３は第１の
ロボットアームを駆動して工具コードＢの穿孔工具をポ
ットから取り出し、工具交換位置を最終目標位置として
第１のロボットアームの移動を開始させる。

【００２４】また、工具交換装置３に工具コードの値を
出力したＣＰＵは、先読み禁止フラグＦ０を直ちにセッ
トし（ステップＳ１０）、シーケンス番号Ｒ０＝“４”
の実行対象ステートメントを実行してパンチプレス機械
２に各軸の送りやチャックの回転位置等に関する通常の
加工動作を行わせた後（ステップＳ１１）、シーケンス
番号Ｒ０＝“４”の実行対象ステートメントが工具選択
指令を付されたものであったか否か、即ち、今回の処理
周期で工具交換作業が実施されたか否かを判別する（ス
テップＳ１２）。図４の例ではシーケンス番号Ｒ０＝
“４”の実行対象ステートメントに工具選択指令が付さ
れていないからステップＳ１２の判別結果は偽となり、
ＣＰＵはステップＳ１３の処理を非実行としてステップ
Ｓ１４の処理へと移行し、シーケンス番号Ｒ０＝“４”
の実行対象ステートメントがプログラムエンドを示すも
のであったか否かを判別することとなる。以上、図５に
おける処理周期４を参照。

【００２５】図４の例ではステップＳ１４の判別結果も
偽となるので、ＣＰＵは再びステップＳ２の処理へと移
行して実行位置記憶指標Ｒ０の値を“１”インクリメン
トし、該指標Ｒ０の値“５”に基いてＣＭＯＳメモリ１
４の加工プログラムからシーケンス番号Ｒ０のステート
メントを読み込み、実行対象ステートメントとしてＲＡ
Ｍ１３に一時記憶する（ステップＳ３）。次いで、ＣＰ
Ｕは、先読み禁止フラグＦ０がセットされているか否か
を判別するが（ステップＳ４）、この場合、前回の処理
周期のステップＳ１０の処理で先読み禁止フラグＦ０が
セットされているためステップＳ４の判別結果が真とな
って、ステップＳ５〜ステップＳ８の先読み処理とステ
ップＳ９の工具コードの出力に関する処理およびステッ
プＳ１０の処理が非実行とされ、ＣＰＵはステップＳ１
１の処理へと移行する。そして、ＣＰＵはシーケンス番
号Ｒ０＝“５”の実行対象ステートメントを実行してパ
ンチプレス機械２に各軸の送りやチャックの回転位置等
に関する通常の加工動作を行わせた後（ステップＳ１
１）、シーケンス番号Ｒ０＝“５”の実行対象ステート
メントが工具選択指令を付されたものであったか否か、
即ち、今回の処理周期で工具交換作業が実施されたか否
かを判別する（ステップＳ１２）。図４の例ではシーケ
ンス番号Ｒ０＝“５”の実行対象ステートメントに工具
選択指令が付されていないからステップＳ１２の判別結
果は偽となり、ＣＰＵはステップＳ１３の処理を非実行
としてステップＳ１４の処理へと移行し、シーケンス番
号Ｒ０＝“５”の実行対象ステートメントがプログラム
エンドを示すものであったか否かを判別することとな
る。以上、図５における処理周期５を参照。

【００２６】図４の例ではステップＳ１４の判別結果も
偽となるので、ＣＰＵは再びステップＳ２の処理へと移
行して実行位置記憶指標Ｒ０の値を“１”インクリメン
トし、該指標Ｒ０の値“６”に基いて以下の処理を実行
するが、この場合も前記と同様に先読み禁止フラグＦ０
がセットされているからステップＳ４の判別結果は真と
なり、ステップＳ５〜ステップＳ８の先読み処理とステ
ップＳ９の工具コードの出力に関する処理およびステッ
プＳ１０の処理が非実行とされ、ＣＰＵはステップＳ１
１の処理へと移行して、シーケンス番号Ｒ０＝“６”の
実行対象ステートメントを実行してパンチプレス機械２
に各軸の送りやチャックの回転位置等に関する通常の加
工動作を行わせ、ステップＳ１２およびステップＳ１４
の判別処理を実行した後、再び、ステップＳ２の処理へ
と移行する。以上、図５における処理周期６を参照。

【００２７】そして、ステップＳ２の処理で実行位置記
憶指標Ｒ０の値を“１”インクリメントしたＣＰＵは、
該指標Ｒ０の値“７”に基いて以下の処理を実行する
が、この場合も前記と同様に先読み禁止フラグＦ０がセ
ットされているからステップＳ４の判別結果は真とな
り、ステップＳ５〜ステップＳ８の先読み処理とステッ
プＳ９の工具コードの出力に関する処理およびステップ
Ｓ１０の処理が非実行とされ、ＣＰＵはステップＳ１１
の処理へと移行してシーケンス番号Ｒ０＝“７”の実行
対象ステートメントを実行することとなるが、図４の例
ではシーケンス番号Ｒ０＝“７”の実行対象ステートメ
ントに工具選択指令が付されているから、ＣＰＵは、こ
のステートメントに書き込まれた工具選択指令をＰＭＣ
１６およびＩ／Ｏユニット１７を介して工具交換装置３
に出力する（以上、ステップＳ１１）。すると、工具選
択指令を受信した工具交換装置３は第２のロボットアー
ムを駆動してパンチプレス機械２のチャックからこれま
で使用していた工具コードＡの穿孔工具を回収してポッ
トに収める動作を開始させると共に、パンチプレス機械
２のチャックから穿孔工具が回収されたことを確認した
段階で、工具交換位置にある第１のロボットアームを直
ちに駆動して工具コードＢの穿孔工具をパンチプレス機
械２のチャックに取り付ける。工具コードＢの穿孔工具
の取り出しおよび工具交換位置への移動に関する指令は
既に３周期前の処理周期で工具交換装置３に出力されて
おり、この段階では工具の取り出しおよび工具交換位置
への移動が既に完了しているから、工具交換装置３は工
具交換位置にある工具コードＢの穿孔工具をパンチプレ
ス機械２のチャックに直ちに取り付けることができる。

【００２８】そして、工具交換装置３に工具選択指令を
出力したＣＰＵは、シーケンス番号Ｒ０＝“７”の実行
対象ステートメントが工具選択指令を付されたものであ
ったか否か、即ち、今回の処理周期で工具交換作業が実
施されたか否かを判別するが（ステップＳ１２）、図４
の例ではシーケンス番号Ｒ０＝“７”の実行対象ステー
トメントに工具選択指令が付されているのでステップＳ
１２の判別結果は真となる。そこで、工具交換作業の実
施を確認したＣＰＵは先読み禁止フラグＦ０をリセット
し（ステップＳ１３）、シーケンス番号Ｒ０＝“７”の
実行対象ステートメントがプログラムエンドを示すもの
であったか否かを判別するが、この場合ステップＳ１４
の判別結果は偽となるので、ＣＰＵは再びステップＳ２
の処理へと移行することとなる。以上、図５における処
理周期７を参照。

【００２９】ステップＳ２の処理へと移行したＣＰＵ
は、まず、実行位置記憶指標Ｒ０の値を“１”インクリ
メントした後、該指標Ｒ０の値“８”に基いてＣＭＯＳ
メモリ１４の加工プログラムからシーケンス番号Ｒ０の
ステートメントを読み込み、実行対象ステートメントと
してＲＡＭ１３に一時記憶する（ステップＳ３）。次い
で、ＣＰＵは、先読み禁止フラグＦ０がセットされてい
るか否かを判別するが（ステップＳ４）、この場合、前
回の処理周期におけるステップＳ１３の処理で先読み禁
止フラグＦ０がリセットされているため、ステップＳ４
の判別結果は偽となる。そこで、ＣＰＵは、先読み開始
位置記憶指標Ｒ１の値を“１”インクリメントし（ステ
ップＳ５）、該指標Ｒ１の値“８”に基いてＣＭＯＳメ
モリ１４の加工プログラムからシーケンス番号Ｒ１のス
テートメントを先読みし、以下、先読み処理を繰り返し
実行して工具選択指令が付されたステートメントを検出
することとなるが、図４の例ではシーケンス番号“７”
以降に工具選択指令を付されたステートメントが存在し
ないので、プログラムエンドまでの先読みが完了した時
点、即ち、先読み開始位置記憶指標Ｒ１の値が“ｎ”に
達した時点でステップＳ８の判別結果が真となる。そこ
で、ＣＰＵはステップＳ１０の処理に移行して先読み禁
止フラグＦ０をセットすることにより、これ以降の処理
でステップＳ５〜ステップＳ８の先読み処理が実行され
るのを禁止し、シーケンス番号Ｒ０＝“８”の実行対象
ステートメントを実行してパンチプレス機械２に各軸の
送りやチャックの回転位置等に関する通常の加工動作を
行わせた後（ステップＳ１１）、シーケンス番号Ｒ０＝
“８”の実行対象ステートメントが工具選択指令を付さ
れたものであったか否か、即ち、今回の処理周期で工具
交換作業が実施されたか否かを判別する（ステップＳ１
２）。図４の例ではシーケンス番号Ｒ０＝“８”の実行
対象ステートメントに工具選択指令が付されていないか
らステップＳ１２の判別結果は偽となり、ＣＰＵはステ
ップＳ１３の処理を非実行として先読み禁止フラグＦ０
のセット状態を維持したままステップＳ１４の処理へと
移行し、シーケンス番号Ｒ０＝“８”の実行対象ステー
トメントがプログラムエンドを示すものであったか否か
を判別するが、この場合ステップＳ１４の判別結果も偽
となるので、ＣＰＵは再びステップＳ２の処理へと移行
することとなる。以上、図５における処理周期８を参
照。

【００３０】図４に示す例ではシーケンス番号“７”以
降に工具選択指令を付されたステートメントは存在しな
いから、実行位置記憶指標Ｒ０の値が一旦“８”以上に
なってしまえば、実行対象ステートメントをどこまで実
行しても先読み禁止フラグＦ０が再びリセットされるこ
とはない。従って、ＣＰＵは、以下、ステップＳ２〜ス
テップＳ４およびステップＳ１１，ステップＳ１２，ス
テップＳ１４の処理のみを繰り返し実行し、前記ステッ
プＳ１１の処理でシーケンス番号Ｒ０＝“９”〜“ｎ”
の工具交換に関わりのない各ステートメントを実行し、
最終的に、実行位置記憶指標Ｒ０の値が“ｎ”となって
ステップＳ１４の判別処理で全ての加工プログラムの実
行が確認された段階で再生モードの処理を終了する。以
上、図５における処理周期９〜ｎを参照。

【００３１】以上に述べたように、本実施例の工具交換
方法では、加工開始時および工具交換が実行される毎に
ステップＳ５〜ステップＳ８の先読み処理を実行して次
に選択すべき穿孔工具の工具コードを工具交換装置３に
出力することにより選択対象となる穿孔工具の取り出し
および工具交換位置への移動を工具交換装置３によって
開始させると共に、工具の取り出しおよび工具交換位置
への移動が行われる間にもＣＮＣ装置１で加工プログラ
ムを実行し、工具選択指令が実行対象ステートメントと
して読み込まれた時点で直ちに工具交換を実施するよう
にしているので、従来のように工具選択指令を出力して
から穿孔工具の取り出しおよび工具交換位置への移動を
待ってから加工プログラムを再開する必要がなく、１加
工プログラム全体としての加工時間を大幅に節約するこ
とができる。

【００３２】なお、加工開始時における先読み処理で加
工プログラムの最後まで先読みを行っても工具選択指令
が付されたステートメントが読み込まれない場合、即
ち、第１回目の処理周期で先読み開始位置記憶指標Ｒ１
の値が“ｎ”となってステップＳ８の判別結果が真とな
ることによりＣＭＯＳメモリ１４に格納されている加工
プログラムが工具交換作業を必要としない加工プログラ
ムであることが確認された場合には、第１回目の処理周
期におけるステップＳ１０の処理で先読み禁止フラグＦ
０がセットされ、以下、全ての加工プログラムの実行が
確認されるまでの間、この状態が保持される。この場
合、ＣＰＵは、無駄な先読み処理を禁止してステップＳ
２〜ステップＳ４およびステップＳ１１，ステップＳ１
２，ステップＳ１４の処理のみを繰り返し実行し、従来
と同様の加工制御を行うこととなる。また、図４に示さ
れるような加工プログラムの例で最後の工具交換作業が
実行された場合もこれと同様であり、次の処理周期で先
読み禁止フラグＦ０がセットされる結果、以降の処理周
期では無駄な先読み処理が全て禁止される。

【００３３】また、特殊な例として、シーケンス番号
“１”のステートメントに工具選択指令が付されていた
場合では、ステップＳ９の処理で工具コードが出力され
た後、同一処理周期内のステップＳ１１の処理で工具交
換作業が行われることとなるが、この場合の交換動作は
従来と同様であって、工具コードで指定された穿孔工具
が工具交換位置まで移動するのを待って実施される。

【００３４】

【発明の効果】本発明の工具交換方法は、工作機械を制
御する制御装置が工具選択指令を先読みして工具コード
を出力することにより工具交換装置に工具交換のための
準備動作を開始させ、指定工具の取り出しおよび移動が
行われる間も制御装置により工作機械を駆動制御して加
工を実行するようにしたので、従来のように、工具選択
指令を出力してから穿孔工具の取り出しおよび工具交換
位置への移動を待ってから加工プログラムを再開する必
要がなく、工具の交換作業を必要とする１加工プログラ
ム全体の加工時間を大幅に節約することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を適用したＣＮＣパンチプレスシ
ステムの概略を示すブロック図である。

【図２】同実施例における工具交換処理の概略を示すフ
ローチャートである。

【図３】工具交換処理の概略を示すフローチャートの続
きである。

【図４】工具交換作業を含む加工プログラムの一例を概
念的に示す図である。

【図５】工具交換処理の各処理周期と実行位置記憶指標
Ｒ０，先読み開始位置記憶指標Ｒ１（最終値），工具コ
ード出力の有無，実行対象ステートメントのシーケンス
番号，先読み禁止フラグＦ０のセット状態との関係を図
４の例に対応させて示す図である。

【符号の説明】

１ ＣＮＣ装置（工作機械を制御する制御装置） ２ パンチプレス機械（工作機械） ３ 工具交換装置 １１ プロセッサ（ＣＰＵ） １４ ＣＭＯＳメモリ １６ ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コントロー
ラ） １７ Ｉ／Ｏユニット

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工プログラムに基いて工作機械を制御
   する制御装置からの工具選択指令により工具交換装置を
   駆動して工具の自動交換作業を行う工具交換方法におい
   て、加工開始時および工具交換が実行される毎に、前記
   制御装置は、工具選択指令が読み取られるまで加工プロ
   グラムを先読みし、読み取られた工具選択指令の工具コ
   ードを前記工具交換装置に出力した後、前記加工プログ
   ラムを順次実行し、前記工具交換装置は、前記制御装置
   から送られてきた工具コードを受信すると該工具コード
   の工具を工具交換位置に移動させ、前記制御装置から工
   具選択指令が入力されると工具の交換作業を行うように
   した工具交換方法。