JP7137722B1 - 工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の方法により複数の同一種類の工具を刃物台に取り付ける場合において、十分な本数の正常工具が残っていない場合でも、加工作業を継続する。【解決手段】工作機械は、ワークの内径側を削るために工具を保持する第１ホルダと、ワークの外径側を削るために工具を保持する第２ホルダを有する刃物台と、刃物台を制御し、ワークを加工する加工制御部と、刃物台と工具格納部の間で工具を交換する工具交換部と、不使用工具を特定する工具管理部と、を備える。工具交換部は、複数の同一種類の工具を第１ホルダおよび第２ホルダの双方に装着する場合において、装着予定の複数の同一種類の工具に不使用工具が含まれ、かつ、装着対象となるホルダのうち第１ホルダの数が第２ホルダの数よりも多いときには、不使用工具を第１ホルダに装着する。【選択図】図１０

Description

本発明は、工作機械における工具交換技術、に関する。

工作機械は、ワークを所望の形状に切削加工する装置や、金属粉末などを積層してワークを作る装置がある。切削加工する工作機械には、回転するワークに切削用の工具を当てることでワークを加工するターニングセンタと、回転する工具をワークに当てることでワークを加工するマシニングセンタ、これらの機能を複合的に備える複合加工機などがある。

刃物台を備える工作機械は、刃物台に複数の工具が装着されることがある。工作機械は、あらかじめ用意された加工プログラムにしたがって、刃物台を三次元的に動かしつつ、刃物台に装着される複数の工具からワークに当てる工具を選びながらワークを加工する。

工作機械には、多数の工具を格納する外付けの工具格納部を有するものもある。工作機械は、必要な工具が刃物台に装着されていないときには、指定された工具を工具格納部から刃物台に装着した上で、ワークの加工を続行する。以下、刃物台に装着される工具を「作業工具」とよび、工具格納部に格納される工具を「予備工具」とよぶ。特に区別しないときには単に「工具」とよぶ（特許文献１参照）。

特許第６７７９４０６号

刃物台には、複数の工具を複数の方法にて取り付けることもある。たとえば、ワークの内径側を削るためのホルダと外径側を削るためのホルダの２種類のホルダを刃物台に設定することもあれば、旋削加工用のホルダと回転加工用のホルダを設定することもある。工具はこれらのホルダに固定される。

また、刃物台に複数の同一種類の工具を取り付けることもある。たとえば、内径加工用のホルダＨＩと外径加工用のホルダＨＯが混在する刃物台において、３以上の同一種類の工具ＴをホルダＨＯとホルダＨＩの双方に取り付けるとき、下記のような状況が生じることがある。

工具は、ワークを加工することで摩耗する。工作機械は工具ごとの使用状態を管理する。３つの同一種類の工具Ｔを２つのホルダＨＩ（内径加工用）と１つのホルダＨＯ（外径加工用）に取り付ける場合において、少数側のホルダＨＯに取り付けるために工具格納部から選んだ工具が継続使用に適していない可能性がある。以下、このような使用すべきでない状態となった工具のことを「不使用工具」とよび、使用可能な状態にある工具のことを「正常工具」とよぶ。唯一のホルダＨＯ（外径加工用）に不使用工具が取り付けられてしまうと、工具交換を実行しても、工作機械は外径加工を実行できなくなってしまう。

工具交換時に正常工具のみを選ぶようにすればこのようなことは生じないが、工具格納部に正常工具が残っていない場合もある。

本発明のある態様における工作機械は、ワークの内径側を削るために工具を保持する第１ホルダと、ワークの外径側を削るために工具を保持する第２ホルダを有する刃物台と、加工プログラムにしたがって、刃物台に保持される工具を制御し、ワークを加工する加工制御部と、複数の工具を格納可能な工具格納部と、刃物台に保持される工具と工具格納部に格納される工具を交換する工具交換部と、工具格納部に格納される工具のうち使用すべきでない工具である不使用工具を特定する工具管理部と、を備える。
工具交換部は、複数の同一種類の工具を第１ホルダおよび第２ホルダの双方に装着する場合において、装着予定の複数の同一種類の工具に不使用工具が含まれ、かつ、装着対象となるホルダのうち第１ホルダの数が第２ホルダの数よりも多いときには、不使用工具を第１ホルダに装着する。

本発明の別の態様における工作機械は、ワークの内径側を削るために工具を保持する第１ホルダと、ワークの外径側を削るために工具を保持する第２ホルダを有する刃物台と、加工プログラムにしたがって、刃物台に保持される工具を制御し、ワークを加工する加工制御部と、複数の工具を格納可能な工具格納部と、刃物台に保持される工具と工具格納部に格納される工具を交換する工具交換部と、工具格納部に格納される工具のうち使用すべきでない工具である不使用工具を特定する工具管理部と、を備える。
工具交換部は、複数の同一種類の工具を第１ホルダおよび第２ホルダの双方に装着する場合において、装着予定の複数の同一種類の工具に不使用工具が含まれ、かつ、装着対象となるホルダのうち第２ホルダの数が第１ホルダの数よりも多いときには、不使用工具を第２ホルダに装着する。

本発明の別の態様における工作機械は、工具のシャンク部を第１方向に挿入し工具を保持する第１ホルダと、工具のシャンク部を第１方向とは異なる第２方向に挿入し工具を保持する第２ホルダを有する刃物台と、加工プログラムにしたがって、刃物台に保持される工具を制御し、ワークを加工する加工制御部と、複数の工具を格納可能な工具格納部と、刃物台に保持される工具と工具格納部に格納される工具を交換する工具交換部と、工具格納部に格納される工具のうち使用すべきでない工具である不使用工具を特定する工具管理部と、を備える。
工具交換部は、複数の同一種類の工具を第１ホルダおよび第２ホルダの双方に装着する場合において、装着予定の複数の同一種類の工具に不使用工具が含まれ、かつ、装着対象となるホルダのうち第１ホルダの数が第２ホルダの数よりも多いときには、不使用工具を第１ホルダに装着する。

本発明の別の態様における工作機械は、工具を旋削加工可能に固定する旋削ホルダと、工具を回転加工可能に固定する回転ホルダを有する刃物台と、加工プログラムにしたがって、刃物台に装着される工具を制御し、ワークを加工する加工制御部と、複数の工具を格納可能な工具格納部と、刃物台に装着される工具と工具格納部に格納される工具を交換する工具交換部と、工具格納部に格納される工具のうち使用を禁止すべき工具である不使用工具を特定する工具管理部と、を備える。
工具交換部は、複数の同一種類の工具を旋削ホルダおよび回転ホルダの双方に装着する場合において、装着予定の複数の同一種類の工具に不使用工具が含まれ、かつ、装着対象となる旋削ホルダおよび回転ホルダの一方の数が他方の数よりも多いときには、不使用工具を多数側のホルダに装着する。

本発明によれば、複数の同一種類の工具を刃物台に取り付ける場合において、正常工具が少ない場合でも、加工作業を継続しやすくなる。

本実施形態における工作機械の概略構成を示す平面図である。 工作機械の斜視図である。 工具格納部および工具交換部の斜視図である。 図３に示すＡ部の拡大斜視図である。 タレットの外観斜視図である。 工作機械のハードウェア構成図である。 情報処理装置の機能ブロック図である。 ステーション設定情報と現在パターン情報の関係を示す模式図である。 偏在交換を説明するための第１の模式図である。 偏在交換を説明するための第２の模式図である。 偏在交換の処理過程を示すフローチャートである。

本実施形態における工作機械は、ターニングセンタまたは複合加工機である。まず、図１から図５に関連して工作機械の構造を中心として説明する。図６以降に関連して、本実施形態における工具交換制御の詳細を説明する。

図１は、本実施形態における工作機械１００の概略構成を示す平面図である。
工作機械１００は、制御装置１６０、加工装置１１２、工具交換部１１４および工具格納部１０６を備える。制御装置１６０は、図６に関連して後述する情報処理装置１１８および加工制御部１１６に対応する。タレットベース１０２やタレット１６４は、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動可能である。タレットベース１０２とタレット１６４とを含めて刃物台という場合と、タレット１６４のみを刃物台という場合がある。図１は、Ｘ－Ｚ方向平面に見た場合の平面図である。タレット１６４はＺ軸を中心として回転可能にタレットベース１０２に設置される。工具格納部１０６（工具マガジン）は、タレットベース１０２のＺ軸正方向側に設けられる。工具交換部１１４は、工具Ｔを移送する。

図２は、工作機械１００の斜視図である。
角柱体型のタレット１６４には、その外周平面に、工具を保持するための複数のホルダ１６８を有する。ホルダ１６８はタレット本体から着脱可能に装着される。位置ＰＴのホルダ１６８に装着される工具が着脱対象となる。タレット１６４を矢示Ｂ－Ｃ方向（Ｚ軸回転方向）に回転させることにより、各ホルダ１６８を着脱位置ＰＴに割り出すことができる。

工具格納部１０６は、矢示Ｄ－Ｅ方向（Ｘ軸回転方向）に回転可能に設けられた保持板１７０と、保持板１７０の周縁に等間隔に配設された保持ポット１７４と、保持板１７０を回転させる駆動モータ１７６（図３参照）を備える。保持ポット１７４は工具を保持する。保持ポット１７４は、Ｘ軸負方向に突出する。位置ＰＭの保持ポット１７４にある工具が着脱対象となる。駆動モータ１７６が保持板１７０を回転させることにより、各保持ポット１７４を着脱位置ＰＭに割り出すことができる。

図３は、工具格納部１０６および工具交換部１１４の斜視図である。
工具交換部１１４は、タレットベース１０２および工具格納部１０６よりも、Ｘ軸負方向側に設けられる（図１参照）。工具交換部１１４は、Ｚ軸に沿って設けられた送り機構１７８と、送り機構１７８によりＺ軸に沿って移動される移動台１８０と、移動台１８０に取り付けられた第１ハンド１８２および第２ハンド１９４などを含む。

送り機構１７８は、Ｚ軸に平行に配設されるレール保持台１８４と、レール保持台１８４の下面に、Ｚ軸に平行に取り付けられる２本のガイドレール１８６と、各ガイドレール１８６に係合するようにそれぞれ２個ずつ設けられたスライダ１８８と、レール保持台１８４に沿って配設されたボールねじ１９０と、ボールねじ１９０に螺合するボールナット１９２と、ボールねじ１９０の端部に連結して、ボールねじ１９０を軸線中心に回転させるサーボモータ１９６を備える。スライダ１８８は移動台１８０の上面に固設される。

移動台１８０の下面には、矢示Ｆ－Ｇ方向（Ｙ軸回転方向）に回転可能、かつ、Ｘ軸方向に移動可能に保持部材１９８が配設される。保持部材１９８は、移動シリンダ２００によりＸ軸方向に駆動される。保持部材１９８は、ラック＆ピニオン機構などの機構を介し、駆動シリンダ２０２により駆動されて、矢示Ｆ－Ｇ方向に９０度の角度範囲で旋回する。すなわち、保持部材１９８はＸ－Ｚ方向に平面移動可能であり、かつ、Ｆ－Ｇ方向に回転可能に構成されている。図３は、保持部材１９８がＦ方向に回転したときの状態を示している。

保持部材１９８には回転軸２０４が貫通して取り付けられる。回転軸２０４は、ラック＆ピニオン機構などの機構を介し、駆動シリンダ２０６により駆動されて、矢示Ｊ－Ｋ方向に１８０度の角度範囲で回転する。

図４は、図３に示すＡ部の拡大斜視図である。
回転軸２０４の端部には、回転軸２０４の軸心を中心とした点対称、かつ、上下平行となるように、第１ハンド１８２および第２ハンド１９４が取り付けられる。第１ハンド１８２および第２ハンド１９４は同一構成である。第１ハンド１８２は、工具を把持するための一対の把持爪２０８を有し、把持爪２０８により工具を把持可能である。同様にして、第２ハンド１９４も一対の把持爪２１０を有し、把持爪２１０により工具を把持可能である。

保持部材１９８が矢示Ｆ方向側に回転したとき（図３，図４に示す回転状態）、第１ハンド１８２と第２ハンド１９４それぞれの把持爪２０８および把持爪２１０はＺ軸方向（把持爪２０８等により把持される工具の軸線方向と直交する直交方向）に沿った姿勢となる。保持部材１９８が矢示Ｇ方向側に回転したとき、第１ハンド１８２と第２ハンド１９４それぞれの把持爪２０８および把持爪２１０はＸ軸方向に沿った姿勢となる。

保持部材１９８がＸ軸正方向側の移動端（この位置を「第１Ｘ位置」という）にあり、かつ、Ｆ方向の回転端にあるとき、着脱位置ＰＭに割り出された保持ポット１７４に保持されている工具は、第１ハンド１８２または第２ハンド１９４により把持できる。

また、第１ハンド１８２が上側において工具を把持し、着脱位置ＰＭの保持ポット１７４に工具が保持されていないときには、第１ハンド１８２が把持する工具を着脱位置ＰＭの保持ポット１７４（空の保持ポット）に収容できる。

移動台１８０がタレット１６４と工具格納部１０６の中間位置にあるとする。ここで、保持部材１９８をＸ軸負方向の移動端（この位置を「第２Ｘ位置」という）に移動させ、かつ、矢示Ｆ方向の回転端に回転させる。次に、移動台１８０をＺ軸正方向に移動させ、第１ハンド１８２に把持される工具の軸心（Ｘ方向）と保持ポット１７４の軸心を一致させる（このときのＺ座標を「第１Ｚ位置」という）。続いて、保持部材１９８をＸ軸正方向に「第１Ｘ位置」まで移動させて、第１ハンド１８２の工具を着脱位置ＰＭの空の保持ポット１７４に装着する。このあと、移動台１８０をＺ軸負方向に移動させることにより（この位置を「第２Ｚ位置」という）、第１ハンド１８２による工具の把持が解除される。

一方、上側に第１ハンド１８２が位置し、第１ハンド１８２の把持爪２０８には工具が把持されておらず、着脱位置ＰＭに工具が保持されているときには、着脱位置ＰＭの工具を第１ハンド１８２により取り出すことができる。

移動台１８０がタレット１６４と工具格納部１０６と中間位置にあるとする。ここで、保持部材１９８を矢示Ｆ方向の回転端に回転させ（図３，図４に示す回転状態）、移動台１８０を「第２Ｚ位置」に移動させた後、移動台１８０を「第１Ｘ位置」に移動させ、次いで、移動台１８０を前記「第１Ｚ位置」に移動させる。これにより、着脱位置ＰＭに装着された工具は、一対の把持爪２０８の開口部分に侵入し、把持爪２０８により把持される。次に、保持部材１９８を「第２Ｘ位置」に移動させる。これにより、保持ポット１７４に装着された工具は、一対の把持爪２０８により把持された状態で、保持ポット１７４から取り出される。

タレット１６４では、着脱位置ＰＴに割り出されたタレット１６４が半径方向に沿って工具を保持するタイプの場合には、工具交換部１１４の保持部材１９８が「第１Ｘ位置」にあり、かつ、矢示Ｆ方向の回転端にある時、ホルダ１６８に保持された工具を、下側に位置する第１ハンド１８２または第２ハンド１９４によって把持できる。

上側に第１ハンド１８２が位置し、下側に第２ハンド１９４が位置し、第１ハンド１８２が工具を把持し、第２ハンド１９４が工具を把持していない状態にあり、かつ、着脱位置ＰＴに工具が保持されているときには、第１ハンド１８２に把持した工具と、着脱位置ＰＴのホルダ１６８に保持される工具を交換できる。

移動台１８０がタレット１６４と工具格納部１０６との中間位置にあるとする。ここで、保持部材１９８を矢示Ｆ方向の回転端に回転させるとともに、「第２Ｘ位置」に移動させた状態で、移動台１８０をＺ軸負方向に設定された所定位置（この位置を「第３Ｚ位置」という）まで移動させる。「第３Ｚ位置」は、保持部材１９８を「第１Ｘ位置」に移動させたときに、下側に位置する第２ハンド１９４がホルダ１６８に保持された工具に対してＺ軸正方向側の位置、言い換えれば、第２ハンド１９４が工具と干渉しない手前の位置にある。

保持部材１９８を「第１Ｘ位置」に移動させた後、移動台１８０をＺ軸負方向に設定された所定位置（この位置を「第４Ｚ位置」という）まで移動させる。これにより、着脱位置ＰＴの工具が、一対の把持爪２１０の開口部分に侵入して、把持爪２１０によって把持される。次に、保持部材１９８を「第２Ｘ位置」まで移動させると、ホルダ１６８に装着された工具が、一対の把持爪２１０によりホルダ１６８から取り出される。

次に、駆動シリンダ２０６は第１ハンド１８２と第２ハンド１９４とを上下反転させて、上側に第２ハンド１９４を位置させ、下側に第１ハンド１８２を位置させ、保持部材１９８を「第１Ｘ位置」に移動させる。これにより、第１ハンド１８２に把持された工具が着脱位置ＰＴに設置される。次いで、移動台１８０を「第３Ｚ位置」に移動させると、第１ハンド１８２による工具の把持が解除される。以上の第１交換動作によって、第１ハンド１８２に把持された工具と、着脱位置ＰＴの工具が交換される。なお、第２ハンド１９４に把持された工具は、上述した収納動作によって、工具格納部１０６に収納できる。

タレット１６４の着脱位置ＰＴに割り出されたホルダ１６８が、工具をＺ軸に沿って保持するタイプの場合には、保持部材１９８が矢示Ｇ方向の回転端にあり、かつ、「第１Ｘ位置」にある時に、このホルダ１６８に保持された工具を、下側に位置する第１ハンド１８２または第２ハンド１９４によって把持できる。

上側に第１ハンド１８２が位置し、下側に第２ハンド１９４が位置し、ボールナット１９２が工具を把持し、第２ハンド１９４が工具を把持していない状態にあり、かつ、着脱位置ＰＴに工具が保持されているときには、第１ハンド１８２に把持された工具と、着脱位置ＰＴの工具を交換できる。

移動台１８０がタレット１６４と工具格納部１０６との中間位置にあるとする。ここで、保持部材１９８を矢示Ｇ方向の回転端に回転させるとともに、「第２Ｘ位置」に移動させ、移動台１８０をＺ軸負方向に設定された「第３Ｚ位置」に移動させる。このとき、第２ハンド１９４はホルダ１６８に保持された工具を把持可能な位置にある。

次に、保持部材１９８を「第１Ｘ位置」に移動させる。これにより、着脱位置ＰＴの工具が、一対の把持爪２１０の開口部分に侵入し、把持爪２１０によって把持される。この後、保持部材１９８をＺ軸負方向に設定された「第４Ｚ位置」まで移動させると、ホルダ１６８に装着された工具は、把持爪２１０によりホルダ１６８から取り出される。

次に、駆動シリンダ２０６により、第１ハンド１８２と第２ハンド１９４とを上下反転させて、上側に第２ハンド１９４を位置させ、下側に第１ハンド１８２を位置させ、移動台１８０を「第３Ｚ位置」に移動させる。これにより、第１ハンド１８２が把持する工具は着脱位置ＰＴに装着される。次いで、保持部材１９８を「第２Ｘ位置」に移動させると、第１ハンド１８２による工具の把持が解除される。以上の第２交換動作によって、ボールナット１９２に把持された工具と、着脱位置ＰＴの工具を交換される。第２ハンド１９４に把持された工具は、上述した収納動作によって、工具格納部１０６に収納できる。

図５は、タレット１６４の外観斜視図である。
タレット１６４は、上述したように、Ｚ軸を中心として回転可能にタレットベース１０２に接続される。タレット１６４は、１２角柱形状を有し、その側面には差し込み穴を有する１２個のステーション２２２（端面）が形成される。ステーション２２２にはホルダ１６８（図中に示す有孔の円柱型部材）をそのまま差し込むこともできるし、カートリッジ２２０（図中に示すボックス型の部材）を差し込むこともできる。そして、カートリッジ２２０にホルダ１６８を差し込むこともできる。ホルダ１６８に、エンドミル、ドリルなどの工具のシャンク部を差し込むことで、タレット１６４には１２本の工具が保持される。なお、図５は各ホルダ１６８に刃具をもたない工具（以下、「ダミー工具」とよぶ）が取り付けられた状態を示している。

ステーション２２２に工具を直接固定するときには、工具の長手方向はタレット１６４の径方向である「第２方向」と一致する。以下、ステーション２２２に直接差し込まれたホルダ１６８のことを「第２ホルダ１６８Ｂ」とよぶ。一方、カートリッジ２２０に工具を固定するときには、工具の長手方向はタレット１６４の軸方向である「第１方向」と一致する。第１方向は、図５においてはＺ軸負方向とも一致する。以下、カートリッジ２２０に差し込まれたホルダ１６８のことを「第１ホルダ１６８Ａ」とよぶ。第１ホルダ１６８Ａおよび第２ホルダ１６８Ｂは、同一部品であるが、カートリッジ２２０を介してステーション２２２に固定されるか否かによって工具の保持方向が変化する。

第１ホルダ１６８Ａに保持される工具は、中実のワークの内径側を削る。第２ホルダ１６８Ｂに保持される第２方向の工具は、中実のワークの外径側を削る。本実施形態においては、６本の第１ホルダ１６８Ａと６本の第２ホルダ１６８Ｂがタレット１６４に設置されるため、６本の工具が内径加工に使用され、６本の工具が外径加工に使用される。

図６は、工作機械１００のハードウェア構成図である。
工作機械１００は、情報処理装置１１８、加工制御部１１６、加工装置１１２、工具交換部１１４および工具格納部１０６を含む。数値制御装置として機能する加工制御部１１６は、加工プログラムにしたがって加工装置１１２に制御信号を送信する。加工装置１１２は、加工制御部１１６からの指示にしたがってタレットベース１０２を動かしてワークを加工する。また、加工制御部１１６は、工具管理部１３０（後述）からタレット１６４に保持させるべき工具Ｔの組み合わせを示す「工具パターン」を取得する。加工制御部１１６は、工具管理部１３０から指示された工具パターンにしたがって、工具交換部１１４に工具交換を実行させる。

情報処理装置１１８は、加工制御部１１６を制御する。本実施形態においては、情報処理装置１１８は作業者にユーザインタフェース機能を提供するとともに工具パターンを管理する。工具格納部１０６は予備工具を格納する。工具交換部１１４は、いわゆるＡＴＣ（Automatic Tool Changer）に対応する。工具交換部１１４は、加工制御部１１６からの交換指示にしたがって、工具格納部１０６から予備工具を取り出し、タレット１６４の交換位置にある作業工具と予備工具を交換する。

図７は、情報処理装置１１８の機能ブロック図である。
情報処理装置１１８の各構成要素は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）および各種コプロセッサ（co-processor）などの演算器、メモリやストレージといった記憶装置、それらを連結する有線または無線の通信線を含むハードウェアと、記憶装置に格納され、演算器に処理命令を供給するソフトウェアによって実現される。コンピュータプログラムは、デバイスドライバ、オペレーティングシステム、それらの上位層に位置する各種アプリケーションプログラム、また、これらのプログラムに共通機能を提供するライブラリによって構成されてもよい。以下に説明する各ブロックは、ハードウェア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。

なお、加工制御部１１６も、プロセッサなどの演算器、メモリやストレージといった記憶装置、それらを連結する有線または無線の通信線を含むハードウェアと、記憶装置に格納され演算器に処理命令を供給するソフトウェアやプログラムを情報処理装置１１８とは別個のオペレーティングシステム上で実現される形態でもよい。

情報処理装置１１８は、ユーザインタフェース処理部１２０、データ処理部１２２およびデータ格納部１２４を含む。
ユーザインタフェース処理部１２０は、ユーザからの操作を受け付けるほか、画像表示や音声出力など、ユーザインタフェースに関する処理を担当する。データ処理部１２２は、ユーザインタフェース処理部１２０により取得されたデータおよびデータ格納部１２４に格納されているデータに基づいて各種処理を実行する。データ処理部１２２は、ユーザインタフェース処理部１２０およびデータ格納部１２４のインタフェースとしても機能する。データ格納部１２４は、各種プログラムと設定データを格納する。

ユーザインタフェース処理部１２０は、入力部１２６および出力部１２８を含む。
入力部１２６は、タッチパネルあるいはハンドル等のハードデバイスを介してユーザからの入力を受け付ける。出力部１２８は、画像表示あるいは音声出力を介して、ユーザに各種情報を提供する。

データ処理部１２２は、工具管理部１３０を含む。工具管理部１３０は、タレット１６４が保持すべき作業工具の組み合わせを示す工具パターンを管理する。

データ格納部１２４は、加工プログラムごとの工具パターンを保存する。加工制御部１１６は、加工プログラムの実行時において、指定された工具パターンにしたがって工具交換を適宜実行する。このほか、データ格納部１２４は、工具格納部１０６に格納される予備工具の工具ＩＤ、型番号（種類）および状態（使用可否）に関する予備工具情報のほか、後述のステーション設定情報２３０、現在パターン情報２３２も保存する。また、工具管理部１３０は、工具ごとの使用回数（後述）も管理する。

図８は、ステーション設定情報２３０と現在パターン情報２３２の関係を示す模式図である。
上述したように、タレット１６４は、１２種類のステーション２２２を有する。各ステーション２２２は、ステーション番号Ｓ１～Ｓ１２により識別される。ステーション番号＝Ｓ１に対応するステーション２２２のことを、以下「ステーション２２２（Ｓ１）」のように表記する。図８のステーション設定情報２３０によると、ステーション２２２（Ｓ２）は内径加工用である。すなわち、ステーション２２２（Ｓ２）にはカートリッジ２２０および第１ホルダ１６８Ａが取り付けられ、第１ホルダ１６８Ａに内径加工用の工具が取り付けられる。

ステーション設定情報２３０は、各ステーション２２２におけるカートリッジ２２０の有無、いいかえれば、各ステーション２２２が内径加工用か外径加工用のいずれであるかを示す。作業者は、加工作業の開始前にタレット１６４にカートリッジ２２０を取り付けたあと、入力部１２６を介してステーション設定情報２３０に設定内容を登録する。工具管理部１３０は、ステーション設定情報２３０をデータ格納部１２４に保存する。

データ格納部１２４には、タレット１６４に取り付けるべき工具の組み合わせである工具パターンが複数登録されている。工具パターンはパターンＩＤにより識別される。加工プログラムは、パターンＩＤを指定する工具交換命令を含む。加工制御部１１６は、加工プログラムの実行時において工具交換命令を検出したときには、工具交換命令により指定される工具パターンをタレット１６４に再現すべく、工具交換部１１４に工具交換を実行させる。

現在パターン情報２３２は、タレット１６４が現在保持している工具の組み合わせを示す工具パターン（以下、「現在パターン」ともよぶ）を示す。工具管理部１３０は、工具交換が実行されるごとに現在パターン情報２３２を更新する。工具には、工具を一意に識別する工具ＩＤと工具の種別を示す型番号を設定される。たとえば、ステーション２２２（Ｓ７：外径加工）には工具ＩＤ＝Ｔ４、型番号＝Ｐ６の工具（以下、「工具（Ｔ４：Ｐ６）」のように表記する）が取り付けられている。工具（Ｔ４：Ｐ６）は外径加工用であるから、工具（Ｔ４：Ｐ６）のシャンク部はステーション２２２（Ｓ７）の第２ホルダ１６８Ｂに挿入される。

ステーション２２２（Ｓ１０：内径加工）には工具（Ｔ１０：Ｐ６）が取り付けられている。工具（Ｔ１０：Ｐ６）は内径加工用であるから、工具（Ｔ１０：Ｐ６）のシャンク部は第１ホルダ１６８Ａに挿入され、第１ホルダ１６８Ａはカートリッジ２２０に挿入され、カートリッジ２２０はステーション２２２（Ｓ１０）に取り付けられる。すなわち、現在パターン情報２３２によれば、２本の同一種類の工具（Ｐ６）がステーション２２２（Ｓ７：外径加工）とステーション２２２（Ｓ１０：内径加工）に保持されていることがわかる。

工具管理部１３０は、工具ごとの使用回数をカウントする（詳細後述）。使用回数が閾値に到達したとき、工具管理部１３０はこの工具をこれ以上使用すべきではない不使用工具と判定する。工具管理部１３０は、工具ごとの使用回数を管理しておく。また、工具管理部１３０は、予備工具情報において、予備工具ごとに工具ＩＤおよび型番号とともに正常工具と不使用工具のいずれであるかを登録しておく。

ここで、ステーション２２２（Ｓ４：内径加工）の工具（Ｔ２：Ｐ８）、ステーション２２２（Ｓ７：外径加工）の工具（Ｔ４：Ｐ６）およびステーション２２２（Ｓ９：外径加工）の工具（Ｔ２６：Ｐ１２）を３つの工具を、予備工具（Ｐ１）と交換する場合を想定する。加工制御部１１６は工具交換部１１４に工具交換を指示し、工具交換部１１４は工具格納部１０６から工具（Ｐ１）を順番に取り出す。工具交換部１１４はステーション２２２（Ｓ４）等から作業工具を取り外し、予備工具（Ｐ１）と順次交換する。

図９は、偏在交換を説明するための第１の模式図である。
上述したように、工作機械１００のタレットベース１０２にはタレット１６４が接続される。タレット１６４は中央の軸を中心として回転可能に構成される。タレット１６４は、ホルダ１６８またはカートリッジ２２０を保持可能な１２個のステーション２２２を備える。ホルダ１６８に作業工具が取り付けられる。

図９においては、第１ホルダ１６８Ａ（内径加工用）は四角形、第２ホルダ１６８Ｂ（外径加工用）は円形で表現している。図８のステーション設定情報２３０に示したように、図９に示すタレット１６４においては第１ホルダ１６８Ａおよび第２ホルダ１６８Ｂが交互に６つずつ装着されている。

工具は内径加工用の第１ホルダ１６８Ａまたは外径加工用の第２ホルダ１６８Ｂに取り付けられる。第１ホルダ１６８Ａはカートリッジ２２０に挿入され、カートリッジ２２０はステーション２２２に取り付けられる。第２ホルダ１６８Ｂは直接ステーション２２２に取り付けられる。図９においてはステーション２２２（Ｓ１：外径加工）には、作業工具（Ｐ１５）が取り付けられている。作業工具（Ｓ１：Ｐ１５）は外径加工に使用される。

同様にして、ステーション２２２（Ｓ２：内径加工）には作業工具（Ｐ４）、ステーション２２２（Ｓ３：外径加工）には作業工具（Ｐ２）が取り付けられている。

タレットベース１０２は、所定の加工位置１１０に対応する作業工具によりワークを加工する。図９においては、ステーション２２２（Ｓ１：外径加工）にある作業工具（Ｐ１５）により、ワークが加工される。工作機械１００は、タレットベース１０２を移動させ、作業工具（Ｐ１５）をワークの所定位置に所定角度にて当てることでワークの外径を加工する。別の作業工具（Ｓ２：Ｐ４）によりワークを内径加工したいときには、加工制御部１１６はタレット１６４を回転させて作業工具（Ｓ２：Ｐ４）を加工位置１１０に割り出せばよい。このとき、工具管理部１３０は工具（Ｓ２：Ｐ４）の使用回数をカウントアップする。

交換位置１０８に対応する作業工具が交換対象となる。一般的に工具マガジンともよばれる工具格納部１０６には多数の予備工具が格納される。工作機械１００は、たとえば、予備工具（Ｔ２０：Ｐ２）をタレットベース１０２に装着したいときには、交換位置１０８（ステーション２２２（Ｓ２））（「着脱位置ＰＴ」に対応する）の作業工具（Ｐ４）を工具格納部１０６に格納するとともに、予備工具（Ｔ２０：Ｐ２）を交換位置１０８に対応するステーション２２２（Ｓ２）に装着する。

以上のように、工作機械１００は、タレットベース１０２の移動によりワークと作業工具の相対距離および相対角度を変化させつつワークを加工する。また、タレット１６４を回転させることで１２本の作業工具から使用対象となる作業工具を選ぶ。ワークの内径加工時には第１ホルダ１６８Ａに保持される作業工具を選び、外径加工時には第２ホルダ１６８Ｂに保持される作業工具を選ぶ。

作業工具と予備工具は随時交換可能である。大容量の工具格納部１０６に多数の予備工具を格納しておけば、１台の工作機械１００により多種多様な加工を実現できる。その一方、比較的使用頻度の高い１２種類の作業工具をタレット１６４に装着しておけば、工具交換にともなう時間のロスを抑制できる。

特に使用頻度が高い工具の場合、同時に複数本をタレット１６４に装着しておくこともある。図９においては、ステーション２２２（Ｓ４：内径加工）の作業工具（Ｐ８）、ステーション２２２（Ｓ７：外径加工）の作業工具（Ｐ６）およびステーション２２２（Ｓ９：外径加工）の作業工具（Ｐ１２）の３本の作業工具を工具格納部１０６内の予備工具（Ｐ１）と交換する場合を想定している。

ステーション２２２（Ｓ９）とステーション２２２（Ｓ７）には第２ホルダ１６８Ｂ（内径加工用）が装着され、ステーション２２２（Ｓ４）には第１ホルダ１６８Ａ（外径加工用）が装着されている。このため、工具交換後は、３本の工具（Ｐ１）のうち１本は第１ホルダ１６８Ａに内径加工用として装着され、２本は第２ホルダ１６８Ｂに外径加工用として装着されることになる。このように複数の同一種類の工具（Ｐ１）が第１ホルダ１６８Ａおよび第２ホルダ１６８Ｂの双方に取り付けられ、かつ、一方の装着本数が他方の装着本数よりも多くなるような工具交換を「偏在交換」とよぶ。

図９の場合、工具格納部１０６には予備工具（Ｐ１）が４本格納されている。４本の工具（Ｐ１）のうち、工具（Ｔ７：Ｐ１）、工具（Ｔ９：Ｐ１）、工具（Ｔ１９：Ｐ１）は正常工具であり、工具（Ｔ１３：Ｐ１）は不使用工具である。不使用工具（Ｔ１３：Ｐ１）がステーション２２２（Ｓ４：内径加工）に取り付けられた場合でも、ステーション２２２（Ｓ６：外径加工）とステーション２２２（Ｓ９：外径加工）には正常工具（Ｐ１）が取り付けられるので外径加工は可能である。しかし、少数側のステーション２２２（Ｓ４：内径加工）に取り付けられた不使用工具（Ｐ１）は使用できないので、工作機械１００は内径加工を実行できなくなってしまう。

このような状況を回避するため、加工制御部１１６は、工具交換部１１４に工具交換を指示するとき正常工具だけを交換対象として選択させる。具体的には、工具交換に際して、工具管理部１３０は予備工具情報を確認し、３つの正常工具（Ｐ１）の工具ＩＤを加工制御部１１６に指示する。図９に示す例の場合、加工制御部１１６は、工具管理部１３０からの指示にしたがって、３つの正常工具Ｔ７，Ｔ９，Ｔ１９を対象として工具交換を実行させる。工具交換部１１４はこれらの３つの正常工具（Ｐ１）をステーション２２２（Ｓ４：内径加工）、ステーション２２２（Ｓ７：外径加工）、ステーション２２２（Ｓ９：外径加工）に取り付ける。このような制御方法によれば、ステーション２２２（Ｓ６：外径加工）、ステーション２２２（Ｓ９：外径加工）およびステーション２２２（Ｓ４：内径加工）にはいずれも正常工具（Ｐ１）が取り付けられることになるため、工作機械１００は内径加工も外径加工も実行できる。

加工プログラムの作成者は、不使用工具（Ｔ１３：Ｐ１）を選択対象外とするアルゴリズムを加工プログラムに記述する必要はない。加工制御部１１６は加工プログラムにしたがって加工作業を実行し、工具交換が発生したときには工具管理部１３０に交換可能な工具を確認する。工具管理部１３０は、予備工具情報を参照し、使用可能な正常工具を加工制御部１１６に通知する。加工制御部１１６は、工具管理部１３０からの通知にしたがって工具交換部１１４に工具交換を指示する。このような制御方法によれば、加工プログラムの作成者は不使用工具の取り扱いについて気にしなくても、工作機械１００は正常工具を選んでタレット１６４に取り付けることができる。

工具管理部１３０は、工具ごとに、加工位置１１０に割り出されて使用対象となった回数をカウントする。この使用回数が閾値に到達したとき、工具管理部１３０はこの工具をこれ以上使用すべきではない不使用工具と判定する。ワークの加工にともなって工具も摩耗するため、あらかじめ工具ごとに使用回数の閾値（限界値）が設定されている。

３本の工具（Ｐ１）についての工具交換後、たとえば、加工中に外径加工用の作業工具（Ｓ７：Ｐ１）が不使用工具になったときには、工具管理部１３０が別の外径加工用の作業工具（Ｓ９：Ｐ１）を加工位置１１０に設定させれば、加工制御部１１６は作業工具（Ｓ９：Ｐ１）によりワークの外径加工を継続する。このように、外径加工用として２本の作業工具（Ｐ１）をタレット１６４に装着しておけば、いずれか１本の作業工具（Ｐ１）が不使用工具となった場合でももう１本の同タイプの作業工具（Ｐ１）をすぐに使えるので、作業効率を維持しやすくなる。工具管理部１３０は、各工具の使用回数を更新するごとに、工具ごとの使用回数もデータ格納部１２４に登録しておく。

図１０は、偏在交換を説明するための第２の模式図である。
図１０に示す例においては、工具格納部１０６には３本の予備工具（Ｐ１）が格納されている。３本の予備工具（Ｐ１）のうち、工具（Ｔ７：Ｐ１）、工具（Ｔ９：Ｐ１）は正常工具であり、工具（Ｔ１３：Ｐ１）は不使用工具である。

３本の予備工具（Ｐ１）を偏在交換する場合において、工具格納部１０６には２本しか正常工具（Ｐ１）が格納されていないときには、工具管理部１３０は不使用工具（Ｔ１３：Ｐ１）をステーション２２２（Ｓ９：外径加工）またはステーション２２２（Ｓ７：外径加工）に取り付けるように加工制御部１１６に指示する。ステーション２２２（Ｓ９）とステーション２２２（Ｓ７）はいずれも多数側の外径加工用である。図９においては、不使用工具（Ｔ１３：Ｐ１）をステーション２２２（Ｓ７）に取り付けるものとして説明する。

工具交換の結果、ステーション２２２（Ｓ９：外径加工）には正常工具（Ｔ７：Ｐ１）、ステーション２２２（Ｓ７：外径加工）には不使用工具（Ｔ１３：Ｐ１）が取り付けられ、ステーション２２２（Ｓ４：内径加工）には正常工具（Ｔ９：Ｐ１）が取り付けられる。第１ホルダ１６８Ａ（内径加工）と第２ホルダ１６８Ｂ（外径加工）の双方に正常工具（Ｐ１）が取り付けられるので、工具交換後も、工作機械１００はワークの内径加工および外径加工のいずれも実行できる。

図９、図１０に示した偏在変換は、内径加工と外径加工にも同一種類の工具（Ｐ１）を使用する場面において実行される。第１ホルダ１６８Ａ（内径加工）および第２ホルダ１６８Ｂ（外径加工）の双方に同一種類の工具（Ｐ１）を取り付けておけば、上述したように、タレット１６４を回転させるだけで複数の工具（Ｐ１）を使い分けながら内径加工と外径加工を実行できる。

更に、内径加工よりも外径加工の頻度が高い場合には、第１ホルダ１６８Ａ（内径加工用）に１本、第２ホルダ１６８Ｂ（外径加工用）に２本の工具（Ｐ１）を配置しておけば、外径加工用の工具（Ｐ１）が不使用工具となっても、もう１本の外径加工用の工具（Ｐ１）を使えばよいので、工具交換を実行しなくてもワークの加工を継続できる。いいかえれば、偏在交換により２本の外径加工用の工具（Ｐ１）をタレット１６４に取り付け、外径加工用の工具（Ｐ１）に余裕を持たせておけば、加工中に一方が不使用工具となった場合でも、工具交換にともなう時間のロスを抑制しやすくなる。

第１ホルダ１６８Ａ（内径加工）にも２本の工具Ｔ（Ｐ１）を取り付けておけばより確実であるが、タレット１６４にはなるべく多種類の工具を保持しておきたい場合もある。このため、外径加工用だけでなく内径加工用の工具にも余裕を持たせることは必ずしも合理的とはいえない。本実施形態においては、外径加工用に２本の工具（Ｐ１）を装着することで、いいかえれば、より頻度の高い外径加工用を多数側とする偏在変換方式により、工具（Ｐ１）の外径加工の継続性を高めている。

以上を前提としたとき、偏在交換の実行に際して、２本しか正常工具（Ｐ１）が工具格納部１０６に存在しない状況にあるときには、いいかえれば、交換予定本数分の正常工具（Ｐ１）が工具格納部１０６に格納されていない場合には、２本の正常工具（Ｐ１）を内径加工用の第１ホルダ１６８Ａと外径加工用の第２ホルダ１６８Ｂに分散し、不使用工具（Ｐ１）を多数側の第２ホルダ１６８Ｂに取り付けている。このような応急処置的な制御を実行することにより、工具交換後も外径加工および内径加工の双方に対応できる。

図１１は、偏在交換の処理過程を示すフローチャートである。
ここでは、加工プログラムにおいて工具交換命令が検出され、３本の同一種類の工具（Ｐ１）が偏在交換されるときの処理過程を示す。

工具格納部１０６に格納される複数の工具（Ｐ１）に不使用工具が含まれていなければ（Ｓ１０のＮ）、いいかえれば、工具格納部１０６に格納されている工具（Ｐ１）がすべて正常工具であれば、工具管理部１３０は加工制御部１１６に工具交換を許可し、工具交換部１１４は工具交換を実行する（Ｓ１８）。この場合、タレット１６４には３本の使用可能な工具（Ｐ１）が取り付けられる。

工具格納部１０６に格納されている複数の工具（Ｐ１）に不使用工具が含まれているときには（Ｓ１０のＹ）、工具管理部１３０は正常（使用可能）な予備工具（Ｐ１）だけを交換対象として選ぶことができるかを判定する（Ｓ１２）。図９に関連して説明したように、不使用工具（Ｐ１）が存在しても、交換予定本数分の正常工具（Ｐ１）が存在するときには、正常な予備工具だけを交換対象とすればよい。交換予定本数分の正常工具（Ｐ１）が格納されているときには（Ｓ１２のＹ）、工具管理部１３０は正常工具（Ｐ１）の工具ＩＤを加工制御部１１６に通知する（Ｓ１４）。図９に示す例の場合であれば、工具管理部１３０は加工制御部１１６に工具ＩＤ＝Ｔ７，Ｔ１３，Ｔ１９を通知し、加工制御部１１６は工具交換部１１４にこれらの予備工具を交換対象として指示する。工具交換部１１４は、加工制御部１１６からの指示にしたがって工具交換を実行する（Ｓ１８）。

交換予定本数分の正常な予備工具（Ｐ１）が存在しないときには（Ｓ１２のＮ）、工具管理部１３０は不使用工具（Ｐ１）を多数側のステーション２２２に装着するように加工制御部１１６に指示する（Ｓ１６）。図１０に関連して説明したように、不使用工具（Ｔ１３：Ｐ１）を多数側である第２ホルダ１６８Ｂに装着すれば、加工位置１１０は工具（Ｐ１）による内径加工および外径加工の双方を実行できる。工具交換部１１４は、加工制御部１１６からの指示にしたがって工具交換を実行する（Ｓ１８）。

［総括］
以上、実施形態にもとづいて工作機械１００を説明した。
複数の同一種類の工具を偏在交換する場合において、少数側のホルダ１６８に不使用工具が取り付けられると、ワークの加工を継続できなくなることがある。工具管理部１３０は、正常工具が交換予定本数分だけ揃っているときには、正常な予備工具のみを交換対象として選択する。この場合、タレット１６４の工具はすべて使用可能な状態となるため、ワークの加工を継続できる。

一方、交換予定本数分の正常工具が揃わないときには、工具管理部１３０は多数側に不使用工具を装着することにより、ワークの加工を継続させる。

２つの第２ホルダ１６８Ｂと１つの第１ホルダ１６８Ａに同一種類の工具（Ｐ１）を取り付ける場合において、工具格納部１０６に２本しか正常工具（Ｐ１）が存在しないとき、この２本の正常工具（Ｐ１）を第１ホルダ１６８Ａと第２ホルダ１６８Ｂに１つずつ取り付け、余った第２ホルダ１６８Ｂを空けておくという方法も考えられる。しかし、ワークの加工に際しては加工室内にてクーラントが噴射され、ワークの切屑も飛散するので、第２ホルダ１６８Ｂを空けておくと、第２ホルダ１６８Ｂに切屑等が入ってしまうので好ましくない。

不使用工具（Ｐ１）の代わりに他の工具（Ｐ２）を余った第２ホルダ１６８Ｂに装着する方法も考えられる。しかし、加工プログラムは、第２ホルダ１６８Ｂに工具（Ｐ１）が装着されることを想定してタレット１６４の移動経路を制御するため、本来想定されている工具（Ｐ１）とは形状の異なる別の工具（Ｐ２）を第２ホルダ１６８Ｂに取り付けると、この工具（Ｐ２）がテールストックなどと干渉してしまうかもしれない。したがって、加工プログラムが想定していない工具を不使用工具（Ｐ１）に代わりに第２ホルダ１６８Ｂに取り付けることも好ましくない。このほか、第２ホルダ１６８Ｂに専用の蓋部材を嵌めることで切屑等の侵入を防ぐ方法も考えられるが、工具格納部１０６に蓋部材を収納すると工具格納部１０６の収納スペースが圧迫されてしまう。

本実施形態においては、使用頻度の高い工具（Ｐ１）については偏在交換を行うことで加工の継続性を高めている。偏在交換に際して、交換対象となる工具に不使用工具が含まれるときには、使用可能な正常工具を第１ホルダ１６８Ａと第２ホルダ１６８Ｂの双方に取り付け、不使用工具を多数側の第１ホルダ１６８Ａに設置することで、内径加工と外径加工の当面の継続を優先する。また、不使用工具を多数側の第２ホルダ１６８Ｂに取り付けることで、第２ホルダ１６８Ｂに蓋をできるので、第２ホルダ１６８Ｂに切屑等が侵入するのを防止できる。
また、正常工具を効率よく使用できるため、途中での工具交換作業が少なくなり、加工に係わる総時間を短縮できる。その結果、工作機械の稼働時間を短くできるため、省エネにもつながる。

なお、偏在交換に際して、１本しか正常工具が工具格納部１０６に格納されていないときには、いいかえれば、交換予定本数に対して２本以上正常工具が不足しているときには、出力部１２８は作業者に対して警告を通知してもよい。この場合、作業者は工具格納部１０６から不使用工具を取り出して、正常工具を改めて格納する必要がある。

なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。

［変形例］
本実施形態においては、外径加工用の第２ホルダ１６８Ｂが多数側、内径加工用の第１ホルダ１６８Ａが少数側であって、不使用工具を多数側の第２ホルダ１６８Ｂに取り付けるとして説明した。これに限らず、内径加工用の第１ホルダ１６８Ａが多数側、外径加工用の第２ホルダ１６８Ｂが少数側であって、不使用工具をタレット１６４に取り付ける場合も同様である。この場合、工具交換部１１４は多数側の第１ホルダ１６８Ａに不使用工具を取り付ける。交換予定本数分の正常な予備工具が存在するときには、正常な予備工具だけを第１ホルダ１６８Ａおよび第２ホルダ１６８Ｂに取り付ければよい。

本実施形態においては、第１ホルダ１６８Ａは「ワークの内径側を削るための工具を保持するホルダ１６８」、第２ホルダ１６８Ｂは「ワークの外径側を削るための工具を保持するホルダ１６８」であるとして説明した。本発明は、内径側／外径側に限らず、タレット１６４において複数の工具保持方法が可能である場合に適用可能である。

たとえば、第１ホルダ１６８Ａの長軸方向（第１方向）と第２ホルダ１６８Ｂの長軸方向（第２方向）が異なるときにも偏在交換となることがある。ここでいう第１方向と第２方向は任意であり、互いに直交しない場合も考えられる。

このほか、旋削と回転という用途の違い応じて偏在交換が発生することもある。工具によっては旋削加工と回転加工の両方に対応できるものがある。ステーション２２２に旋削ホルダ１６８Ｍを取り付け、旋削ホルダ１６８Ｍに工具を取り付けたとき、この工具は旋削加工に使用される。一方、ステーション２２２に回転ホルダ１６８Ｎを取り付け、回転ホルダ１６８Ｎに同一種類の工具を取り付けたとき、この工具は回転加工に使用される。

たとえば、３本の予備工具（Ｐ１）のうち、２本を旋削ホルダ１６８Ｍに取り付け、１本を回転ホルダ１６８Ｎに取り付けるとする。このような偏在交換において、交換対象となる予備工具（Ｐ１）に不使用工具が含まれるときには、図１１に示したフローチャートと同様の処理過程により、不使用工具を多数側の旋削ホルダ１６８Ｍに取り付ける。

３本の工具（Ｐ１）のうち、２本を回転ホルダ１６８Ｎに取り付け、１本を旋削ホルダ１６８Ｍに取り付ける場合も同様である。交換対象に不使用工具が含まれるときには、加工制御部１１６は多数側の回転ホルダ１６８Ｎに不使用工具（Ｐ１）を設定すればワークの旋削加工と回転加工のどちらも当面継続できる。

以上においては、３本の工具（Ｐ１）が第１ホルダ１６８Ａと第２ホルダ１６８Ｂあるいは、旋削ホルダ１６８Ｍと回転ホルダ１６８Ｎに２本と１本に分けて取り付ける偏在交換を想定して説明した。偏在交換は、２本と１本に限らず、３本と１本、３本と２本のように、同一種類の工具（Ｐ１）が多数側と少数側に分かれて取り付けられる場合も含む。工具管理部１３０は、交換対象に不使用工具が含まれるときには、多数側のホルダ１６８に不使用工具を取り付ける。

本実施形態においては、工具管理部１３０は工具の使用回数が閾値に到達したとき、この工具を「不使用工具」と判定するとして説明した。これに限らず、工具管理部１３０は工具の使用時間、たとえば、工具が加工位置１１０に設定されている時間を使用時間として計測し、この使用時間が閾値に到達したとき、この工具を不使用工具と判定してもよい。工作機械１００は、工具長を加工中の任意のタイミングにて適宜検査してもよい。工具管理部１３０は、工具長が摩耗によって所定長以下となったとき、この工具を不使用工具とみなしてもよい。

偏在交換について、更に、別例を示す。
まず、タレット１６４のステーション２２２（Ｓ１）～ステーション２２２（Ｓ３）において、下記のように工具が取り付けられているとする。
ステーション２２２（Ｓ１：外径）：不使用工具（Ｔ１：Ｐ１）
ステーション２２２（Ｓ２：内径）：不使用工具（Ｔ２：Ｐ１）
ステーション２２２（Ｓ３：外径）：正常工具（Ｔ３：Ｐ１）
また、工具格納部１０６には、第１ポッドに不使用工具（Ｔ４：Ｐ１）、第２ポッドに正常工具（Ｔ５：Ｐ１）が格納されているとする。ここでいうポッドとは、工具格納部１０６における工具の格納位置を示す情報である。

ここで、タレット１６４に保持されている２本の不使用工具（Ｔ１：Ｐ１）、不使用工具（Ｔ２：Ｐ２）を正常工具（Ｐ１）と交換したいとする。工具格納部１０６には、正常工具（Ｐ１）は１本しか存在しないため、ステーション２２２（Ｓ１：外径）の不使用工具（Ｔ１：Ｐ１）と、ステーション２２２（Ｓ２：内径）の不使用工具（Ｔ２：Ｐ１）のいずれか１本のみが交換可能である。

このような状況においては、加工制御部１１６は、少数側であるステーション２２２（Ｓ２：内径）に保持される不使用工具（Ｔ２：Ｐ１）と、第２ポッドにある正常工具（Ｔ５：Ｐ１）の工具交換を工具交換部１１４に指示する。工具交換の結果、タレット１６４のステーション２２２（Ｓ１）～２２２（Ｓ３）における工具配置は下記のようになる。
ステーション２２２（Ｓ１：外径）：不使用工具（Ｔ１：Ｐ１）
ステーション２２２（Ｓ２：内径）：正常工具（Ｔ５：Ｐ１）
ステーション２２２（Ｓ３：外径）：正常工具（Ｔ３：Ｐ１）
また、工具格納部１０６には、第１ポッドに不使用工具（Ｔ４：Ｐ１）、第２ポッドに交換後の不使用工具（Ｔ２：Ｐ１）が格納されることになる。

以上の工具交換が行われたあとは、タレット１６４に搭載される３本の工具（Ｐ１）のうち１本は不使用工具（Ｔ１：Ｐ１）となるが、内径側と外径側の双方に正常工具（Ｔ３：Ｐ１）と正常工具（Ｔ３：Ｐ１）を配置できるため、工具交換後に内径加工および外径加工の双方が実行可能となる。
なお、工具交換後のステーション２２２（Ｓ１：外径）に保持される工具（Ｔ１：Ｐ１）は使用不可であるため、加工制御部１１６は加工位置１１０にステーション２２２（Ｓ１：外径）が割り出されないように制御する。

本実施形態においては、複数の同一種類の工具（Ｐ１）が内径側と外径側の双方に取り付けられ、かつ、一方の装着本数が他方の装着本数よりも多くなるような偏在交換を例として説明した。内径・外径に限らず、旋削・回転、内径・旋削、内径・回転、外径・旋削、外径・回転のように同一種類の複数の工具を複数の方法に分散して取り付ける場合であれば、図９に関連して説明した工具交換方法を応用可能である。

また、偏在交換に限らず、下記のような内径側と外径側に同数の不使用工具が配置される状況においても、内径・外径などの２種類の取り付け方法の一方に不使用工具が偏ってしまわないように工具交換を実行することが望ましい。

タレット１６４のステーション２２２（Ｓ１）～ステーション２２２（Ｓ４）において、下記のように工具が取り付けられているとする。
ステーション２２２（Ｓ１：外径）：不使用工具（Ｔ１：Ｐ１）
ステーション２２２（Ｓ２：外径）：不使用工具（Ｔ２：Ｐ１）
ステーション２２２（Ｓ３：内径）：不使用工具（Ｔ３：Ｐ１）
ステーション２２２（Ｓ４：内径）：不使用工具（Ｔ４：Ｐ１）
また、工具格納部１０６には、第１ポッドに正常工具（Ｔ５：Ｐ１）、第２ポッドに正常工具（Ｔ６：Ｐ１）が格納されているとする。

タレット１６４に取り付けられている４本の工具（Ｐ１）はいずれも不使用工具であるため、加工を継続できない状態にある。工具格納部１０６には正常工具（Ｐ１）は２本しかないため、４本の不使用工具（Ｐ１）のうち、２本だけを正常工具（Ｐ１）と交換可能である。

このような状況においては、加工制御部１１６は、内径側のステーション２２２に保持されている不使用工具（Ｐ１）と、外径側のステーション２２２に保持されている不使用工具（Ｐ１）を交換対象として選ぶ。工具交換の結果、タレット１６４のステーション２２２（Ｓ１）～２２２（Ｓ４）における工具配置は下記のようになる。
ステーション２２２（Ｓ１：外径）：不使用工具（Ｔ１：Ｐ１）
ステーション２２２（Ｓ２：外径）：正常工具（Ｔ５：Ｐ１）
ステーション２２２（Ｓ３：内径）：不使用工具（Ｔ３：Ｐ１）
ステーション２２２（Ｓ４：内径）：正常工具（Ｔ６：Ｐ１）
また、工具格納部１０６には、第１ポッドに交換後の不使用工具（Ｔ２：Ｐ１）、第２ポッドに交換後の不使用工具（Ｔ４：Ｐ１）が格納される。

以上の工具交換が行われたあとは、タレット１６４に搭載される４本の工具（Ｐ１）のうち２本は不使用工具（Ｔ１：Ｐ１）であるが、内径側と外径側の双方に正常工具（Ｔ５：Ｐ１）と正常工具（Ｔ６：Ｐ１）を配置できるため、内径加工および外径加工の双方を実行可能となる。
この場合にも、ステーション２２２（Ｓ１：外径）とステーション２２２（Ｓ３：内径）に保持される工具（Ｔ１：Ｐ１）、工具（Ｔ３：Ｐ１）は使用不可であるため、加工制御部１１６は加工位置１１０にステーション２２２（Ｓ１：外径）、ステーション２２２（Ｓ３：内径）が割り出されないように制御する。

図５に示したタレット１６４は、加工主軸が左主軸であることを想定している。図５においては、内径工具は右向き（Ｚ軸正方向）に第１ホルダ１６８Ａに挿し込まれており、したがって、内径工具は左向き（Ｚ軸負方向）となっている。本発明は、左主軸に限定されるものではなく、右主軸にも応用可能である。

また、右向きの第１ホルダ１６８Ａ、左向きの第１ホルダ１６８Ａおよび第２ホルダ１６８Ｂの３種類のホルダ１６８を有するタレット１６４、いいかえれば、右主軸と左主軸の双方に対応可能なタレット１６４に対しても本発明を応用可能である。

工具のシャンクを挿入する穴を塞ぐためのキャップ部材をホルダ１６８に取り付けてもよい。刃のついている通常の工具をキャップ代わりにホルダ１６８に取り付けてもよいが、通常の工具はキャップ部材よりも干渉が発生する可能性が高いため、キャップ部材を使用する方が好ましい。また、上述したように、ダミー工具をキャップ部材の代わりにホルダ１６８に取り付けてもよい。ダミー工具の場合には、工具交換部１１４（ＡＴＣ）による工具交換方式によりタレット１６４に取り付けることができる。キャップ部材あるいはダミー工具を取り付けることにより、加工時に切屑や油がホルダ１６８の穴に入り込むのを防ぐことができる。

１００ 工作機械、１０２ タレットベース、１０６ 工具格納部、１０８ 交換位置、１１０ 加工位置、１１２ 加工装置、１１４ 工具交換部、１１６ 加工制御部、１１８ 情報処理装置、１２０ ユーザインタフェース処理部、１２２ データ処理部、１２４ データ格納部、１２６ 入力部、１２８ 出力部、１３０ 工具管理部、１６０ 制御装置、１６４ タレット、１６８ ホルダ、１６８Ａ 第１ホルダ、１６８Ｂ 第２ホルダ、１６８Ｍ 旋削ホルダ、１６８Ｎ 回転ホルダ、１７０ 保持板、１７４ 保持ポット、１７６ 駆動モータ、１７８ 送り機構、１８０ 移動台、１８２ 第１ハンド、１８４ レール保持台、１８６ ガイドレール、１８８ スライダ、１９０ ボールねじ、１９２ ボールナット、１９４ 第２ハンド、１９６ サーボモータ、１９８ 保持部材、２００ 移動シリンダ、２０２ 駆動シリンダ、２０４ 回転軸、２０６ 駆動シリンダ、２０８ 把持爪、２１０ 把持爪、２２０ カートリッジ、２２２ ステーション、２３０ ステーション設定情報、２３２ 現在パターン情報

Claims (9)

1. ワークの内径側を削るために工具を保持する第１ホルダと、ワークの外径側を削るために工具を保持する第２ホルダと、を有する刃物台と、
   加工プログラムにしたがって、前記刃物台に保持される工具を制御し、ワークを加工する加工制御部と、
   複数の工具を格納可能な工具格納部と、
   前記刃物台に保持される工具と前記工具格納部に格納される工具を交換する工具交換部と、
   前記工具格納部に格納される工具のうち使用すべきでない工具である不使用工具を特定する工具管理部と、を備え、
   前記工具交換部は、複数の同一種類の工具を前記第１ホルダおよび前記第２ホルダの双方に装着する場合において、装着予定の前記複数の同一種類の工具に不使用工具が含まれ、かつ、装着対象となるホルダのうち前記第１ホルダの数が前記第２ホルダの数よりも多いときには、前記不使用工具を前記第１ホルダに装着する、工作機械。
2. ワークの内径側を削るために工具を保持する第１ホルダと、ワークの外径側を削るために工具を保持する第２ホルダと、を有する刃物台と、
   加工プログラムにしたがって、前記刃物台に保持される工具を制御し、ワークを加工する加工制御部と、
   複数の工具を格納可能な工具格納部と、
   前記刃物台に保持される工具と前記工具格納部に格納される工具を交換する工具交換部と、
   前記工具格納部に格納される工具のうち使用すべきでない工具である不使用工具を特定する工具管理部と、を備え、
   前記工具交換部は、複数の同一種類の工具を前記第１ホルダおよび前記第２ホルダの双方に装着する場合において、装着予定の前記複数の同一種類の工具に不使用工具が含まれ、かつ、装着対象となるホルダのうち前記第２ホルダの数が前記第１ホルダの数よりも多いときには、前記不使用工具を前記第２ホルダに装着する、工作機械。
3. 工具のシャンク部を第１方向に挿入し工具を保持する第１ホルダと、工具のシャンク部を前記第１方向とは異なる第２方向に挿入し工具を保持する第２ホルダと、を有する刃物台と、
   加工プログラムにしたがって、前記刃物台に保持される工具を制御し、ワークを加工する加工制御部と、
   複数の工具を格納可能な工具格納部と、
   前記刃物台に保持される工具と前記工具格納部に格納される工具を交換する工具交換部と、
   前記工具格納部に格納される工具のうち使用すべきでない工具である不使用工具を特定する工具管理部と、を備え、
   前記工具交換部は、複数の同一種類の工具を前記第１ホルダおよび前記第２ホルダの双方に装着する場合において、装着予定の前記複数の同一種類の工具に不使用工具が含まれ、かつ、装着対象となるホルダのうち前記第１ホルダの数が前記第２ホルダの数よりも多いときには、前記不使用工具を前記第１ホルダに装着する、工作機械。
4. 工具を旋削加工可能に固定する旋削ホルダと、工具を回転加工可能に固定する回転ホルダと、を有する刃物台と、
   加工プログラムにしたがって、前記刃物台に装着される工具を制御し、ワークを加工する加工制御部と、
   複数の工具を格納可能な工具格納部と、
   前記刃物台に装着される工具と前記工具格納部に格納される工具を交換する工具交換部と、
   前記工具格納部に格納される工具のうち使用を禁止すべき工具である不使用工具を特定する工具管理部と、を備え、
   前記工具交換部は、複数の同一種類の工具を前記旋削ホルダおよび前記回転ホルダの双方に装着する場合において、装着予定の前記複数の同一種類の工具に不使用工具が含まれ、かつ、装着対象となる旋削ホルダおよび回転ホルダの一方の数が他方の数よりも多いときには、前記不使用工具を多数側のホルダに装着する、工作機械。
5. 前記第１方向は、前記刃物台の径方向または周方向のいずれか一方であり、
   前記第２方向は、前記刃物台の径方向または周方向のいずれか他方である、請求項３に記載の工作機械。
6. 前記工具交換部は、前記第１ホルダおよび前記第２ホルダの双方に保持される工具と同一種類の工具が使用可能な工具として前記工具格納部に格納されているときには、前記工具格納部における前記使用可能な工具を交換対象として選択する、請求項１から３のいずれかに記載の工作機械。
7. 前記工具交換部は、前記工具格納部に交換予定本数分の使用可能な工具が格納されていないことを条件として、前記工具格納部に格納される不使用工具を交換対象として選択する、請求項６に記載の工作機械。
8. 前記工具交換部は、前記旋削ホルダおよび前記回転ホルダの双方に保持される工具と同一種類の工具が使用可能な工具として前記工具格納部に格納されているときには、前記工具格納部における前記使用可能な工具を交換対象として選択する、請求項４に記載の工作機械。
9. 前記工具交換部は、前記工具格納部に交換予定本数分の使用可能な工具が格納されていないことを条件として、前記工具格納部に格納される不使用工具を交換対象として選択する、請求項８に記載の工作機械。

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