JP5579589B2 - Numerical control device with tool management function - Google Patents

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Description

本発明は、主軸と複数の工具マガジンとの間で工具交換を行う工作機械の数値制御装置に関する。   The present invention relates to a numerical control device for a machine tool for exchanging tools between a spindle and a plurality of tool magazines.

従来、長時間の無人加工に備え、多数の工具を複数の工具マガジンに分けて格納し、自動工具交換装置(以下、ATCと略す)により主軸と各マガジンとの間で工具交換を行う工作機械が知られている。例えば、特許文献1に記載された工作機械は、互いに独立して工具を割出可能な2台の工具マガジンとATCとの間に工具搬送装置を移動可能に設け、ATCがいずれのマガジンからも工具交換をできるように構成されている。   Conventionally, in preparation for long-time unmanned machining, a large number of tools are stored separately in a plurality of tool magazines, and a machine tool that performs tool change between the spindle and each magazine by an automatic tool changer (hereinafter abbreviated as ATC) It has been known. For example, the machine tool described in Patent Document 1 is provided with a tool transfer device that can be moved between two tool magazines and ATCs that can index tools independently of each other. It is configured to allow tool change.

また、従来、寿命や折損により使用不可能となった工具を交換したり、次の加工に必要な工具を準備したりするなど、工具管理のための作業をマガジンで安全に行う工作機械も知られている。例えば、特許文献2には、手動操作による工具交換作業中のマガジンへの工具搬送装置の移動を数値制御装置により制限することで、工作機械の加工中にマガジン工具交換作業を安全に行うことができる工具管理方法が提案されている。   Also known are machine tools that safely perform tool management tasks in magazines, such as replacing tools that have become unusable due to their lifetime or breakage, or preparing tools necessary for the next machining. It has been. For example, Patent Document 2 discloses that a magazine tool change operation can be performed safely during machining of a machine tool by restricting the movement of the tool transfer device to the magazine during a tool change operation by a manual operation by a numerical control device. Possible tool management methods have been proposed.

図7は、従来の数値制御装置500を例示するブロック図である。工具交換にあたり、次工具指令部12は、加工プログラムにより指定された工具番号(TLNO)をポット検索部13に送る。ポット検索部13は、工具・ポット対応データ記憶部11から工具番号とポット番号との対応データ(TPTBL)を読み出し、このデータから工具番号に対応するポット番号(PTNO)を検索し、これをマガジン制御部14に送る。   FIG. 7 is a block diagram illustrating a conventional numerical controller 500. In changing the tool, the next tool command unit 12 sends the tool number (TLNO) designated by the machining program to the pot search unit 13. The pot search unit 13 reads the tool number / pot number correspondence data (TPTBL) from the tool / pot correspondence data storage unit 11, searches the pot number (PTNO) corresponding to the tool number from this data, and stores it in the magazine. This is sent to the control unit 14.

そして、ポット番号により指定されたポットを搭載する工具マガジンが割出可能なときは、マガジン制御部14がそのマガジンに割出指令を出力し、指定された工具を自動工具交換位置に割り出すための制御を行う。一方、マガジン工具交換作業中につき、工具マガジンが工具を割り出すことができない場合は、作業者の安全を確保するために、そのマガジンを停止状態に保持し、マガジン工具交換作業が終了するまで、主軸との間の自動工具交換を中断する。   When the tool magazine mounting the pot designated by the pot number can be indexed, the magazine control unit 14 outputs an indexing command to the magazine, for indexing the designated tool to the automatic tool change position. Take control. On the other hand, if the tool magazine cannot determine the tool during the magazine tool change operation, to ensure the safety of the operator, the magazine is held in a stopped state until the magazine tool change operation is completed. Interrupt automatic tool change between

特開昭59−76744号公報JP 59-76744 A 特開平11−239940号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-239940

しかしながら、特許文献2の工具管理方法および図7の数値制御装置500によると、加工プログラムの指令によって呼び出された工具がマガジン工具交換作業中の工具マガジンに格納されている場合は、マガジン工具交換作業が終了するまで、自動工具交換を中断する必要があった。このため、工作機械に加工待ち時間が発生し、加工効率を低下させるという課題があった。   However, according to the tool management method of Patent Document 2 and the numerical control device 500 of FIG. 7, when a tool called by a machining program command is stored in a tool magazine during magazine tool exchange work, the magazine tool change work It was necessary to interrupt the automatic tool change until the operation was completed. For this reason, there is a problem that a processing waiting time occurs in the machine tool and the processing efficiency is lowered.

そこで、本発明の目的は、複数の工具マガジンで工具管理を効率よく行い、工作機械の加工待ち時間を短縮できる数値制御装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a numerical control device that can efficiently manage tools with a plurality of tool magazines and reduce the machining waiting time of a machine tool.

上記課題を解決するために、本発明の数値制御装置は、互いに独立して工具を割出可能な複数の工具マガジンと主軸との間で工具交換を行う工作機械において、加工プログラムにより指定された工具が格納されている工具マガジンを識別するマガジン識別手段と、識別された工具マガジンが工具を割出可能な状態にあるか否かを判定するマガジン状態判定手段と、割出不能と判定された工具マガジンとは別の工具マガジンから指定工具と同種の加工に使用可能な代替工具を検索する代替工具検索手段とを備えたことを特徴とする。   In order to solve the above problems, the numerical control device of the present invention is specified by a machining program in a machine tool that performs tool exchange between a plurality of tool magazines and spindles that can index tools independently of each other. Magazine identification means for identifying the tool magazine in which the tool is stored, magazine status judgment means for judging whether or not the identified tool magazine is in a state where the tool can be indexed, An alternative tool search means for searching for an alternative tool that can be used for the same type of machining as the specified tool from a tool magazine different from the tool magazine is provided.

本発明の数値制御装置は、加工プログラムによって指定された工具が割出不能な工具マガジンに格納されている場合に、指定工具と同種の加工に使用可能な代替工具を割出動作可能な別の工具マガジンから検索する。このため、マガジン工具交換作業に妨げられることなく、複数の工具マガジンで工具管理を効率よく行い、自動工具交換の継続性を高め、工作機械の加工待ち時間を短縮できるという効果がある。   When the tool specified by the machining program is stored in a tool magazine that cannot be indexed, the numerical control device of the present invention provides another tool capable of indexing an alternative tool that can be used for the same type of machining as the specified tool. Search from the tool magazine. For this reason, there is an effect that the tool management can be efficiently performed by using a plurality of tool magazines, the continuity of the automatic tool change can be improved, and the processing waiting time of the machine tool can be shortened without being hindered by the magazine tool change work.

ATCの一例を示すマシニングセンタの斜視図である。It is a perspective view of the machining center which shows an example of ATC. 本発明による数値制御装置の一実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one Embodiment of the numerical control apparatus by this invention. 工具・ポット対応データ記憶部のデータテーブルを示す略図である。It is the schematic which shows the data table of the tool and pot corresponding | compatible data storage part. ポット・マガジン対応データ記憶部のデータテーブルを示す略図である。6 is a schematic diagram showing a data table of a pot / magazine correspondence data storage unit. 工具・工具グループ対応データ記憶部のデータテーブルを示す略図である。It is the schematic which shows the data table of the tool and tool group corresponding | compatible data storage part. 数値制御装置が実行する工具管理方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the tool management method which a numerical control apparatus performs. 従来の数値制御装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the conventional numerical control apparatus.

以下、本発明の実施形態を図1〜図6に従って説明する。図1は、工作機械として横型のマシニングセンタ100を例示する。このマシニングセンタ100は、工具Tを保持する主軸1、工作物を載置するテーブル2、工具Tを格納する第1工具マガジン3および第2工具マガジン4、両方のマガジン3,4から工具Tを取出可能な工具搬送装置5、工具搬送装置5と主軸1の間で工具Tを交換するATC6からなる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 illustrates a horizontal machining center 100 as a machine tool. The machining center 100 takes out the tool T from the spindle 1 that holds the tool T, the table 2 on which the workpiece is placed, the first tool magazine 3 and the second tool magazine 4 that store the tool T, and both magazines 3 and 4. It consists of a possible tool conveying device 5, an ATC 6 for exchanging the tool T between the tool conveying device 5 and the spindle 1.

2台の工具マガジン3,4は、工具Tを収納する複数のポット7を互いに独立して割出可能に構成されている。例えば、加工プログラムの次工具指令により指定された工具が第2マガジン4に格納されている場合、その工具を収納するポット7が第2マガジン4により自動工具交換位置P1に割り出され、次工具が工具搬送装置5によって主軸工具交換位置P3に搬送されたのち、ATC6により主軸1上の工具Tと交換される。   The two tool magazines 3 and 4 are configured such that a plurality of pots 7 for storing the tools T can be indexed independently of each other. For example, when the tool designated by the next tool command of the machining program is stored in the second magazine 4, the pot 7 for storing the tool is indexed to the automatic tool change position P1 by the second magazine 4, and the next tool Is transferred to the spindle tool change position P3 by the tool transfer device 5, and then changed to the tool T on the spindle 1 by the ATC6.

マシニングセンタ100は、作業者を機械可動部から保護するために、ほぼ全体が安全カバー8によって覆われている。安全カバー8には、工具マガジン3,4と対応する位置に第1ドア9および第2ドア10が設けられている。作業者は、寿命に達した工具や傷んだ工具を交換する場合、目的の工具を収納したポット7を手動工具交換位置P2に割り出し、ドア9,10を開いてマガジン工具交換作業を行う。   The machining center 100 is almost entirely covered with a safety cover 8 in order to protect the worker from the machine moving parts. The safety cover 8 is provided with a first door 9 and a second door 10 at positions corresponding to the tool magazines 3 and 4. When an operator replaces a tool that has reached the end of its life or a damaged tool, the operator indexes the pot 7 containing the target tool to the manual tool changing position P2, opens the doors 9 and 10, and performs magazine tool changing work.

第1および第2ドア9,10には、開放状態で工具マガジン3,4を停止させる安全装置(図示略)が設けられている。例えば、図1に示すように、第1ドア9が開いているときには、第1工具マガジン3が停止し、ポット7を割り出すことができない。ただし、安全装置は対応するマガジン3,4のみに機能するため、第1ドア9が開いていても、第2ドア10が閉じていれば、第2工具マガジン4はポット7を割り出すことができる。   The first and second doors 9 and 10 are provided with safety devices (not shown) for stopping the tool magazines 3 and 4 in the opened state. For example, as shown in FIG. 1, when the first door 9 is open, the first tool magazine 3 stops and the pot 7 cannot be indexed. However, since the safety device functions only in the corresponding magazines 3 and 4, even if the first door 9 is open, the second tool magazine 4 can index the pot 7 as long as the second door 10 is closed. .

図2は、マシニングセンタ100の数値制御装置200を示す。この数値制御装置200では、主軸1と2台の工具マガジン3,4との間で工具交換を行うために必要なデータが作業者によって3つの記憶部11,15,18に予め記憶されている。工具・ポット対応データ記憶部11には、図3に例示するように、工具マガジン3,4に搭載されているすべてのポット7の番号(PTNO)と、各ポット7に収納されている工具の番号(TLNO)とを対応付けた工具・ポット対応データ(TPTBL)が記憶されている。   FIG. 2 shows a numerical control device 200 of the machining center 100. In this numerical control device 200, data necessary for exchanging tools between the spindle 1 and the two tool magazines 3 and 4 is stored in advance in the three storage units 11, 15, and 18 by the operator. . In the tool / pot correspondence data storage unit 11, as illustrated in FIG. 3, the numbers (PTNO) of all the pots 7 mounted in the tool magazines 3 and 4 and the tools stored in each pot 7 are stored. Tool / pot correspondence data (TPTBL) in which a number (TLNO) is associated is stored.

ポット・マガジン対応データ記憶部15には、図4に例示するように、ポット番号(PTNO)と、各ポット7が搭載されている工具マガジン3,4の番号(MGNO)とを対応付けたポット・マガジン対応データ(PMTBL)が記憶されている。工具・工具グループ対応データ記憶部18には、図5に例示するように、工具番号(TLNO)と、各工具が属する工具グループの番号とを対応付けた工具・工具グループ対応データ(TGTBL)が記憶されている。工具グループには、同じ種類の加工に使用可能な複数の工具が予め登録されている   In the pot / magazine correspondence data storage unit 15, as illustrated in FIG. 4, the pot number (PTNO) is associated with the number (MGNO) of the tool magazine 3, 3 on which each pot 7 is mounted. -Magazine correspondence data (PMTBL) is stored. As illustrated in FIG. 5, the tool / tool group correspondence data storage unit 18 stores tool / tool group correspondence data (TGTBL) in which a tool number (TLNO) is associated with a tool group number to which each tool belongs. It is remembered. In the tool group, multiple tools that can be used for the same type of machining are registered in advance.

また、数値制御装置200には、次工具指令部12、ポット検索部13、マガジン制御部14、マガジン状態判定部16、マガジン識別部17、代替工具検索部19が設けられている。ATC6による自動工具交換時には、次工具指令部12が加工プログラムにより指定された工具番号(TLNO)をポット検索部13に送り、ポット検索部13が工具・ポット対応データ記憶部11に記憶されているデータ(TPTBL)から工具番号(TLNO)に対応するポット番号(PTNO)を検索し、これをマガジン識別部17に送る。   Further, the numerical control device 200 includes a next tool command unit 12, a pot search unit 13, a magazine control unit 14, a magazine state determination unit 16, a magazine identification unit 17, and an alternative tool search unit 19. During automatic tool change by the ATC 6, the next tool command unit 12 sends the tool number (TLNO) specified by the machining program to the pot search unit 13, and the pot search unit 13 is stored in the tool / pot correspondence data storage unit 11. The pot number (PTNO) corresponding to the tool number (TLNO) is searched from the data (TPTBL), and this is sent to the magazine identification unit 17.

マガジン識別部17は、ポット・マガジン対応データ記憶部15に記憶されているデータ(PMTBL)からポット番号(PTNO)に対応するマガジン番号(MGNO)を識別し、これをマガジン状態判定部16に送る。マガジン状態判定部16は、マガジン番号(MGNO)に該当する工具マガジンのドアの開閉状態に基づき、ドアが閉じているマガジンを割出可能な状態にあると判定し、ドアが開いているマガジンを割出不能な状態にあると判定し、どちらかの判定結果(MRES)をマガジン識別部17に送る。   The magazine identification unit 17 identifies the magazine number (MGNO) corresponding to the pot number (PTNO) from the data (PMTBL) stored in the pot / magazine correspondence data storage unit 15, and sends this to the magazine state determination unit 16. . Based on the open / closed state of the tool magazine door corresponding to the magazine number (MGNO), the magazine state determination unit 16 determines that the magazine with the door closed is in an indexable state, and determines the magazine with the door open. It is determined that the index is not possible, and one of the determination results (MRES) is sent to the magazine identification unit 17.

マガジン識別部17は、判定結果(MRES)を含む識別情報(PRES)をポット検索部13に送る。ポット検索部13は、識別情報(PRES)に割出可能の判定結果が含まれていた場合に、そのマガジン番号(MGNO)とポット番号(PTNO)をマガジン制御部14に送り、マガジン制御部14が該当する工具マガジンに割出指令を出力する。また、識別情報(PRES)に割出不能の判定結果が含まれていた場合は、割出不能と判定された工具マガジンとは別の工具マガジンから代わりの工具を検索するために、指定の工具番号(TLNO)を代替工具検索部19に送る。   The magazine identification unit 17 sends identification information (PRES) including the determination result (MRES) to the pot search unit 13. The pot search unit 13 sends the magazine number (MGNO) and the pot number (PTNO) to the magazine control unit 14 when the identification information (PRES) includes an indexable determination result, and the magazine control unit 14 Outputs an index command to the corresponding tool magazine. Further, when the identification information (PRES) includes a determination result indicating that the indexing is impossible, the specified tool is used to search for a substitute tool from a tool magazine different from the tool magazine determined to be unindexable. The number (TLNO) is sent to the alternative tool search unit 19.

代替工具検索部19は、工具・工具グループ対応データ記憶部18に記憶されているデータ(TGTBL)から指定の工具番号(例えば、図5に示す工具番号「5」)と同じ工具グループ番号(「2」)が付された他の工具番号(「6」)を検索する。そして、同種の加工に使用可能な他の工具を検索できた場合に、その工具番号(「6」)を代替工具番号(TLNO’)としてポット検索部13に送り、検索できなかった場合は、代替工具無しを示す所定の番号をポット検索部13に送る。   The substitute tool search unit 19 uses the same tool group number (“” as the tool number “5” shown in FIG. 5) from the data (TGTBL) stored in the tool / tool group correspondence data storage unit 18. 2 ”) is searched for another tool number (“ 6 ”). When another tool that can be used for the same type of processing can be searched, the tool number (“6”) is sent to the pot search unit 13 as an alternative tool number (TLNO ′). A predetermined number indicating no substitute tool is sent to the pot search unit 13.

ポット検索部13は、代替工具番号(TLNO’)に対応するポット番号を検索し、マガジン識別部17がポット番号に対応するマガジンを識別するとともに、マガジン状態判定部16の判定結果を含む識別情報をポット検索部13に送り、ポット検索部13が割出可能の判定結果を含む識別情報を受け取るまで、一連の処理を繰り返す。なお、代替工具無しの場合は、指定工具を格納するマガジンが割出可能な状態になるまで、マガジン制御部14が割出指令の出力を停止する。   The pot search unit 13 searches for the pot number corresponding to the alternative tool number (TLNO ′), the magazine identification unit 17 identifies the magazine corresponding to the pot number, and the identification information including the determination result of the magazine state determination unit 16 Until the pot search unit 13 receives the identification information including the determination result that can be indexed. When there is no substitute tool, the magazine control unit 14 stops outputting the indexing command until the magazine storing the designated tool becomes indexable.

図6は、工具管理方法の一実施形態を示す。数値制御装置200は、まず、加工プログラム中の次工具指令を実行し、工具番号を識別する(S1)。次に、工具・ポット対応データから工具番号に対応するポット番号を検索する(S2)。続いて、ポット・マガジン対応データからポット番号に対応するマガジン番号を識別する(S3)。そして、次工具が格納されている方のマガジンにおいてドアの開閉状態を検知する(S4)。   FIG. 6 shows an embodiment of a tool management method. First, the numerical control device 200 executes the next tool command in the machining program and identifies the tool number (S1). Next, the pot number corresponding to the tool number is searched from the tool / pot correspondence data (S2). Subsequently, the magazine number corresponding to the pot number is identified from the pot / magazine correspondence data (S3). Then, the open / close state of the door is detected in the magazine in which the next tool is stored (S4).

次に、検知結果に基づいてそのマガジンが工具を割出可能な状態であるか否かを判定する(S5)。マガジンが割出可能な状態であれば、割出指令を出力し、次工具を自動工具交換位置P1に割り出す(S6)。マガジン工具交換作業中につき、マガジンが割出不能な状態にある場合は、工具・工具グループ対応データから次工具と同じ工具グループに登録されている代替工具番号を検索する(S7)。そして、同じ処理(S2〜S5)を繰り返し、代替工具番号に対応するマガジンに割出指令を出力する(S6)。   Next, based on the detection result, it is determined whether or not the magazine is in a state where a tool can be indexed (S5). If the magazine can be indexed, an index command is output and the next tool is indexed to the automatic tool change position P1 (S6). If the magazine cannot be indexed during the magazine tool change operation, the tool / tool group correspondence data is searched for an alternative tool number registered in the same tool group as the next tool (S7). Then, the same processing (S2 to S5) is repeated, and an indexing command is output to the magazine corresponding to the alternative tool number (S6).

このため、例えば図1に示すように、加工プログラムによって指定された工具Tがマガジン工具交換作業中の第1マガジン3に格納されている場合に、その工具Tと同種の加工に使用可能な別の工具T’を代替工具として第2マガジン4から検索し、代替工具T’を自動工具交換位置P1に割り出すことができる。従って、マガジン工具交換作業に妨げられることなく、複数の工具マガジン3,4で工具管理を効率よく行い、自動工具交換の継続性を高めて、マシニングセンタ100の加工待ち時間を短縮することができる。   For this reason, for example, as shown in FIG. 1, when the tool T specified by the machining program is stored in the first magazine 3 during the magazine tool exchange operation, the tool T can be used for the same kind of machining. The tool T ′ can be retrieved from the second magazine 4 as an alternative tool, and the alternative tool T ′ can be determined at the automatic tool change position P1. Therefore, the tool management can be efficiently performed with the plurality of tool magazines 3 and 4 without being hindered by the magazine tool changing work, the continuity of the automatic tool changing can be improved, and the machining waiting time of the machining center 100 can be shortened.

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、別の種類の工作機械に適用したり、工具管理の手順を変えたりするなど、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、数値制御装置の構成を適宜に変更して実施することも可能である。   The present invention is not limited to the above embodiment, and the configuration of the numerical control device is within a range not departing from the gist of the invention, such as being applied to another type of machine tool or changing the tool management procedure. It is also possible to carry out by appropriately changing.

1 主軸
2 テーブル
3 第1工具マガジン
4 第2工具マガジン
5 工具搬送装置
6 ATC
7 ポット
8 安全カバー
9 第1ドア
10 第2ドア
11 工具・ポット対応データ記憶部
12 次工具指令部
13 ポット検索部
14 マガジン制御部
15 ポット・マガジン対応データ記憶部
16 マガジン状態判定部
17 マガジン識別部
18 工具・工具グループ対応データ記憶部
19 代替工具検索部
P1 自動工具交換位置
P2 手動工具交換位置
P3 主軸工具交換位置
1 Spindle 2 Table 3 1st Tool Magazine 4 2nd Tool Magazine 5 Tool Transfer Device 6 ATC
7 Pot 8 Safety cover 9 First door 10 Second door 11 Tool / pot correspondence data storage unit 12 Secondary tool command unit 13 Pot search unit 14 Magazine control unit 15 Pot / magazine correspondence data storage unit 16 Magazine state determination unit 17 Magazine identification Unit 18 Tool / Tool Group Corresponding Data Storage Unit 19 Alternative Tool Search Unit P1 Automatic Tool Change Position P2 Manual Tool Change Position P3 Spindle Tool Change Position

Claims (1)

互いに独立して工具を割出可能な複数の工具マガジンと主軸との間で工具交換を行う工作機械の数値制御装置において、
工具を識別する工具番号を同じ種類の加工に使用可能な工具グループに対応付けて記憶する工具・工具グループ対応データ記憶部と、
加工プログラムにより指定された指定工具が格納されている工具マガジンを識別するマガジン識別手段と、
識別された工具マガジンが工具を割出可能な状態にあるか否かを判定するマガジン状態判定手段と、
識別された工具マガジンが工具を割出不能と判定された場合、前記工具・工具グループ対応データ記憶部から前記指定工具と同じ工具グループに属する代替工具を検索する代替工具検索手段と、
前記代替工具が格納されている工具マガジンに割出指令を出力するマガジン制御部と
を備えたことを特徴とする数値制御装置。
In a numerical control device of a machine tool that performs tool exchange between a plurality of tool magazines and spindles that can index tools independently of each other,
A tool / tool group correspondence data storage unit for storing a tool number for identifying a tool in association with a tool group that can be used for the same type of machining;
Magazine identification means for identifying a tool magazine in which a designated tool designated by a machining program is stored;
Magazine state determination means for determining whether or not the identified tool magazine is in a state in which a tool can be indexed;
An alternative tool search means for searching for an alternative tool belonging to the same tool group as the specified tool from the tool / tool group correspondence data storage unit when it is determined that the identified tool magazine cannot index the tool ;
A numerical controller, comprising: a magazine control unit that outputs an index command to a tool magazine in which the substitute tool is stored .
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