JPH0319747A - 数値制御旋盤の工具交換装置 - 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】 発涯埋月土恕一 ［産業上の利用分野］ 本発明は数値制御旋盤における刃物台の旋回位置の自動
決定に関する。

［従来の技術］ 本願出願人は、刃物台の旋回位置の自動決定に関して先
に特開昭５８−１２６０４６号公報記載のものを提案し
、実際にその発明を数値制御旋盤に適用している。

提案の発明は、素材に近い位置で刃物台を旋回させて工
具交換することで加エサイクルタイムを短縮することを
目的としている。

このために、刃物台に取り付けられた総ての工具の工具
長をＸ軸座ｉ，ｚｍ座標に分けてメモリに格納しておき
、座標毎に最大工具長を検索し、その値にクリアランス
を加えて刃物台の旋回位置を決定し、該旋回位置にて刃
物台を割り出して工具を交換することをその内容として
いる。

従って、オペレータは刃物台の旋回位置を特に考慮する
ことなく、加工サイクルタイムの短縮化を図ることがで
きた。

［発明が解決する課題］ しかしながら、刃物台の旋回位置の自動決定に関して猶
一層の改善が望まれている。

即ち、素材の側面を、荒加工，仕上げ加工と連続加工す
る場合に、Ｘ軸方向ばかりでなくＺ軸方向にも刃物台を
素材から退避させておき、そこで刃物台を旋回させて工
具交換をしてから再び元の刃先位置まで戻って次加工を
行うといった余分な動作を含んでいた。

また、刃物台の代わりに、主軸ヘッドがＸ，Ｚ軸に対し
て移動する数値制御旋盤にあっては、工具交換を行う度
に主軸ヘッドが往復運動するといった不自然な動きをす
る。

さらに、工具によっては最適な旋回位置が他に存在する
にもかかわらず、刃物台に収り付けられた最長の工具に
支配されて、加工サイクルタイムを工具毎にきめ細かく
短縮できない。

また一方では、旋回位置はワーク寸法や工具形状等の加
工要素に依存するが、機械原点以外で加工要素によらな
い旋回位置を設定したいといった要求もある。例えば、
工具マガジンを備えた数値制御旋盤にあって自動工具交
換装置によって刃物台に工具を装着する場合に、工具交
換に適した旋回位置に刃物台をもっていく必要性から周
辺装置の設置の自由度をいたずらに制限していた。

かかる問題点を解決するために、本発明は工具交換をよ
り適切な旋回位置で実行し得る数値制御旋盤の工具交換
装置を提供することを目的とする。

窮咄攻猪戒一 ［課題を解決するための千段］ 上記目的を達成するためになされた請求項１に係る本発
明の数値制御旋盤の工具交換装置は、工具を収り付けた
刃物台がチャックに把持されるワークを旋削加工した後
に、前記チャックを装着する主軸ヘッドまたは／および
刃物台を相対的に退避させて該刃物台を旋回位置に合わ
せてがら工具交換を行う数値制御旋盤の工具交換装置に
おいて、 前記刃物台に取り付けられた工具の工具長を記憶する記
憶手段と、 前記旋回位置のＸ軸相対座標、Ｚ軸相対座標のうちいず
れか一方を前回旋削加工終了後のまま固定とし、他方を
前記ワークから離間するように前記記憶手段に記憶され
た工具長から決定する片座標離間距離決定手段と、 該決定された旋回位置のＸ軸相対座標，Ｚ軸相対座標で
前記刃物台を割り出す際に、前記固定とされた一方の相
対座標がＺ軸相対座標であるときに該刃物台と共に旋回
される工具が前記チャックと干渉するかどうかを判断す
る安全確認手段と、該干渉しないと判断されたとき、前
記刃物台を前記決定された旋回位置に位置決めする退避
手段と、 を備えたことを要旨とする。

また、請求項２に係る本発明の数値制御旋盤の工具交換
装置は、 加工プログラムに則って旋削加工した後に、刃物台もし
くは主軸ヘッドの少なくともいずれか一方を退避させて
該刃物台を旋回位置に合わせてから工具の交換をする数
値制御旋盤の工具交換装置において、 前記刃物台の旋回位置を、ワーク寸法や工具形状などの
加工要素によってＸ軸座標，Ｚ軸座標独立に決定する要
素座標設定手段と、 前記刃物台の旋回位置を、前記加工プログラムの作成時
に任意の座標値に入力設定可能な任意座標設定手段とを
備え、 該要素座標設定手段，前記任意座標設定手段を工具単位
に選択して前記刃物台の旋回位置を決定することを要旨
とする。

［作用コ 本発明の請求項１に係る数値制御旋盤の工具交換装置は
、工具を収り付けた刃物台がチャックに把持されるワー
クを旋削加工した後に、刃物台を旋回位置に合わせてか
ら工具交換を行う。

工具交換に際しては、片座標離間距離決定手段により前
記旋回位置のＸ軸相対座標，ｚ軸相対座標のいずれか一
方を前回加工終了後のまま固定とし、他方をワークから
離間するように記憶手段に記憶された工具長から決定す
る。決定された旋回位置で刃物台を割り出すとき、安全
確認手段により前記固定された一方の相対座標がＺ軸相
対座標であるときに旋回される工具がチャックと干渉す
る恐れを確認し、安全確認されたとき退避手段により前
記刃物台を前記旋回位置に位置決めする。

本発明の請求項２に係る数値制御旋盤の工具交換装置は
、ワークを旋削加工した後に加工プログラムに則って刃
物台をワークから退避させて工具交換を行うが、刃物台
の旋回位置を設定する要素座標設定手段および任意座標
設定手段を工具単位に選択する。

［実施例］ 次に、本発明の数値制御旋盤の工具交換装置の好適な実
施例を説明する。

数値制御旋盤における工具交換プログラムのフローチャ
ートを第１図（Ａ），（Ｂ）に示し、第２図に数値制御
装置のブロック図を示す。

数値制御旋盤１は、第３図（Ａ）に示すように数値制御
装置ｌＯを付属し、刃物台１２に取り付けられた複数の
工具を加工プログラムに従って適時選択し、チャック５
に把持されたワーク８を旋削加工するよう構成されてい
る。刃物台１２は、第３図（Ｂ）に示すように主軸１４
と平行な軸を有するいわゆるドラム型のもので、標準で
１２個の工具ホルダー１６ａが挿着可能な構造を有する
。

工具選択に際して、刃物台１２はＸ−Ｙ平面内を高速旋
回して（０，５秒／回転）所定の工具ｌ６を割り出す。

数値制御装置１０は、第２図に示すように周知の中央演
算処理ユニツ１〜（以下、ＣＰＵともいう）１５，工具
交換その他のプログラムが格納されたプログラムメモリ
１８，刃物台１２に取り付けられた総ての工具１６に関
する情報を記憶する工具データメモリ２１，工具交換時
の刃物台１２の退避の仕方を規定する工具交換パターン
を加工プログラムとは別に記憶するパラメータメモリ２
５，その他に、入力装置２７およびＣＲＴ表示装置２８
を備えてｉ浮される。

尚、工具データメモリ２１には、第４図に示すように刃
物台１２に取り付けられた工具１６の工具番号（Ｎ）毎
にＸ軸方向の工具長ＬＮＸ，　Ｚ軸方向の工具長ＬＮＺ
がマップ形式で登録されている。

工具長の測定は周知の刃先位置検出装置３５（第３図（
Ａ）参照）によってなされる。

以上示した構或を有する数値制御旋盤１における工具交
換プログラムについて説明する。

オペレータは予め対話形式で加工プログラムを作成し、
プログラムメモリ１８に記憶する。このとき、加工プロ
グラムの一部をなす工具交換プログラムを工具毎に設定
することができる。

数値制御装置１０は，プログラムメモリ１８に記憶され
ている加工プログラムに従って旋削加工を開始するが、
一旋削工程を終了して次の旋削加工に移行する際に工具
の交換を要するときは工具交換プログラムを実行する。

数値制御装置１０は，刃１勿台旋回時に工具１６がチャ
ックに把持されたワークと干渉しないように刃物台１２
を退避させるが、このときの退避の仕方を規定する工具
交換プログラムを第１図（Ａ）（Ｂ）に示すフローチャ
ートに基づいて説明ｔる。

換位置パターンをそれぞれ独立に設定する。

始めに、中央演算処理ユニット１５はＸ軸方向の工具交
換位置パターンを設定するが、そのための設定値を加工
プログラム中から読み込むが、加工プログラム中に組み
込まれていないときにはパラメータメモリ２５から読み
込む（ステップＳ１１０）。

読み込んだ設定値が値０、Ｚ．５のいずれかであるとき
には、第５図のテーブルに示すようにＸ軸方向の工具交
換位置パターンをクリアランス位置とする（ステップＳ
１２０，３１３０）。

クリアランス位置が指定されたとき、工具データメモリ
２１に格納されている第４図に示すマップからＸ軸方向
の最長工具番号を検索し（ステップＳ１４０）、刃物台
１２のＸ軸方向の移動座標値をその最大工具長ＬＸにク
リアランスβＸを加算して決定する（ステップＳ１５０
）．ここで、クリアランスβＸは予めオペレータによっ
て設定される安全のための間隙である。このときの刃物
台１２の退避予定位置を、第６図の◎，■，■に模式的
に示す。

ステップＳｌ　１０で読み込んだ設定値が値１，３，６
であるときには、第５図のテーブルに従ってＸ軸方向の
工具交換位置パターンを機械原点とする（ステップＳ１
２２，Ｓ１６０）。Ｘ軸方向の移動座標値は機械原点に
合わせて決定される（また、設定値が値４であるときに
は、第５図テーブルに従ってＸ軸方向の工具交換位置パ
ターンを固定点とする（ステップＳ１２４，Ｓ１８０）
。

固定点というのは２通りの決め方があって、オペレータ
が予め加工プログラム中に座標値を指定しているときに
はその値を移動座標値と決定し（ス１１ テップＳ２００）、加工プログラム中に指定がないとき
にはパラメータメモリ２５に登録されている値を移動座
標値と決定する（ステップＳ２１０）。したがって、オ
ペレータは加工プログラムの作成中に任意の座標値を固
定点と定めることができる。尚、固定点は第６図■に示
すように機械原点から座標として示される。

さらに、ステップＳ１１０で読み込んだ設定値が値７，
８であるときには、第５図テーブルに示すようにＸ軸方
向の工具交換位置パターンを前回加工終了点とする（ス
テップＳ２２０）。前回加工終了点というのは、加工を
終了したＸ軸方向の位置をそのまま移動座標値として設
定し、実質的に移動しない位置指定とする。

つぎに、Ｚ軸方向の工具交換位置パターンについて説明
するが、Ｘ軸方向の場合と同じ退避パターンが選択可能
である。但し、その選択は第５図のテーブルに示す場合
に限定されており、前述した設定値による組合せ以外は
許されない。

つまり、ステ・ソプＳ１１０で読み込んだ設定値１　２ が値０，１．７であるときには、Ｚ軸の工具交換位置パ
ターンをクリアランス位置とする（ステップＳ３１０，
Ｓ３２０）。このとき、工具データメモリ２１の第４図
に示すマップからＺ軸方向の最長工具番号を検索し（ス
テップ３３３０）　、その最長工具の工具長ＬＺにクリ
アランスβ２を加算して移動座標値を決定する（ステッ
プＳ３４０）。このときの刃物台１２の退避予定位置を
第６図◎，■，■に模式的に示す。

同様に、設定値が値２，３．８であるときには、設定値
が４であるときには、Ｘ軸方向の場合と同じで２軸方向
の退避も固定点として移動座標値を決定する（ステップ
Ｓ３７０，Ｓ３８０，Ｓ３９０，Ｓ４００）。つまり、
固定点を工具位置交換パターンとしたときはＸ軸，Ｚ軸
の両座標を任意に設定するようにされている（第６図■
）。

設定値を値５，６としたときには、Ｚ軸方向の工具交換
位置パターンを前回加工終了点に設定する（ステップＳ
４２０）。このとき、刃物台１２を旋回したら工具がチ
ャック端面と干渉するかどうかを判断するチャック端面
干渉サブルーチンを実行する。

チャック端面干渉ザブルーチン（ステップＳ４５０）で
は、第３図（Ｂ）に示すようにＺ軸を中心に刃物台１２
が旋回して工具を交換する際に、つぎの条件式（１）が
成り立つ場合には前回加工終了点で旋回することが禁止
される。

Ｚｐｏｓ＞−ＬＺ＋　（Ｗｚ−Ｗｚｔ）一βｚｔ・・・
（１） ここで、Ｚｐｏｓは前回加工終了点でのＺ軸座標値、Ｌ
Ｚは刃物台１２に取り付けられているＺ軸方向の最大工
具長、Ｗｚは素材の長さ、Ｗｚｔはワーク原点から素材
端面までの長さを示す。βｚｔはクリアランスを示し、
チャック５高さより若干高めに設定される。

条件式（１）が戒立するときには、刃物台１２から２軸
方向に突出している工具ｌ６のいずれかが刃物台旋回時
にチャック５と衝突してしまうとして、前回加工終了点
での工具交換位置パターンの設定を中止し（ステップＳ
４６０）、その代わりにステップＳ３２０−３３４０で
実行したクリアランス位置に決定して本ルーチンを終了
する（、ステップＳ４７０）。

また、条件式（１）が戒立しないときには、Ｚ軸の移動
座標値をーＬＺ＋　（Ｗｚ−Ｗｚｔ）一βｚｔに決定し
て本ルーチンを終了する（ステ・ソプＳ４８０）。

以上示したように、本実施例の数値制御旋盤ｌでは、工
具交換プログラムの実行に際して第６図具旋回を行う。

同様に設定値が値ｌから値８までのいずれかに設定され
ているときには、該当する図中■〜■のいずれかに退避
して工具旋回を行うことになる。

従って、例えば工具交換後にワーク端面加工を再び行う
場合には、設定値７のときが最も退避距１５ 離を短縮できる。

同様に、工具交換後にワーク側面加工を再び行う場合に
は、設定値５のときが最も退避距離を短縮できる。

前回加工終了点を維持したまま、途中で工具１えばよい
。

また、工具マガジンを付属させた数値制御旋盤にあって
は、設定値４を指定することによって、刃物台を自動工
具交換装置の最適な旋回位置に移動させておくことがで
きる。したがって，自動工具交換装置を適当な位置に設
置でき、旋回位置の自由度を確保できる。また、刃先検
出装置による検出位置を任意の位置に設定することも可
能となる。

設定値３を指定することによって、刃物台１２の初期位
置を機械原点に設定できる。この機械原点は刃物台１２
の位置補正や初期原点に相当する。

したがって、オペレータはこれらの工具交換パ１６ ターンを工具毎に別々に加工プログラム中で設定するこ
とにより、単に退避距離の短縮といった要求だけでなく
、さまざまな仕様に応じた工具交換を実現することが可
能となる。

尚、刃物台がｘ−ｚ平面内を旋回して工具交換を行うい
わゆるタレット型のものにあっては、旋回時の最大工具
長ＬＺ，ＬＸはＺ軸方向の最大工具長に捕らわれず、刃
物台に取り付られた総ての工具の最大工具長から決定さ
れる。つまり、刃物台がＸ−Ｚ平面内を旋回するので、
いずれの工具も旋回によって２軸方向に突出してくるか
らである。

また、工具マガジン，自動工具交換装置を付属し、工具
交換をしても刃物台に２〜３本程度の工検索対象としな
い構戒とすることができる。このように楕成することで
工具マガジンに比較的長めの工具が存在しても、それに
よって刃物台を必要以上に遠ざけなくても済ますことが
できる。

さらに、刃物台の代わりに主軸ヘッドが移動して旋削加
工を行う数値制御旋盤にあっては、前回加工終了位置で
刃物台を旋回動作させることによって前述した不自然な
主軸ヘッドの動きを回避することができる。

及豐ａ凱艷 以上詳述したように、本発明の請求項１に係る工具交換
装置はワークの画面を工具交換を行って連続加工する場
合に加エサイクルタイムを極めて短縮できるという優れ
た効果を備える。また、刃物台の代わりに主軸ヘッドが
移動する数値制御旋盤にあっては、工具交換の度に主軸
ヘッドが往復運動するといった不自然な動きを回避する
ことができる。

本発明の請求項２に係る工具交換装置は、オペレータが
加工プログラムを対話形式等で作成する際に、旋回位置
を工具毎に別々に加工プログラム中で設定することによ
り、単に退避距離を短縮するといったこと以外に、周辺
装置の機能に合わせたさまざまな仕様の工具交換を実現
することが可能となる。

尚、刃物台の工具を高速で任意割出ししようとするとき
は、加工に使用した工具から次に割り出される工具まで
の刃物台の回転に沿った総ての工具に関する工具長を検
索し、その中の最大長に合わせて退避する構成としても
よい。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ工具交換プログラムお
よびチャック端面干渉サブルーチンのフローチャート、
第２図は数値制御装置の構成を示すブロック図、第３図
（Ａ）は数値制御旋盤の構造を示す正面図、第３図（Ｂ
）は刃物台周辺部の構造をしめず説明図、第４図は工具
長データの内１・・・数値制御旋盤 ５・・・チャック ８・・・ワーク １９ ２０ １０・・・数値制御装置 １２・・・刃物台 １４・・・主軸 １６・・・工具 １６ａ・・・工具ホルダ ３５・・・刃先位置検出装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）工具を取り付けた刃物台がチャックに把持される
   ワークを旋削加工した後に、前記チャックを装着する主
   軸ヘッドまたは／および刃物台を相対的に退避させて該
   刃物台を旋回位置に合わせてから工具交換を行う数値制
   御旋盤の工具交換装置において、 前記刃物台に取り付けられた工具の工具長を記憶する記
   憶手段と、 前記旋回位置のＸ軸相対座標、Ｚ軸相対座標のうちいず
   れか一方を前回旋削加工終了後のまま固定とし、他方を
   前記ワークから離間するように前記記憶手段に記憶され
   た工具長から決定する片座標離間距離決定手段と、 該決定された旋回位置のＸ軸相対座標、Ｚ軸相対座標で
   前記刃物台を割り出す際に、前記固定とされた一方の相
   対座標がＺ軸相対座標であるときに該刃物台と共に旋回
   される工具が前記チャックと干渉するかどうかを判断す
   る安全確認手段と、該干渉しないと判断されたとき、前
   記刃物台を前記決定された旋回位置に位置決めする退避
   手段と、 を備えたことを特徴とする数値制御旋盤の工具交換装置
   。
2. （２）加工プログラムに則って旋削加工した後に、刃物
   台もしくは主軸ヘッドの少なくともいずれか一方を退避
   させて該刃物台を旋回位置に合わせてから工具の交換を
   する数値制御旋盤の工具交換装置において、 前記刃物台の旋回位置を、ワーク寸法や工具形状などの
   加工要素によってＸ軸座標、Ｚ軸座標独立に決定する要
   素座標設定手段と、 前記刃物台の旋回位置を、前記加工プログラムの作成時
   に任意の座標値に入力設定可能な任意座標設定手段とを
   備え、 該要素座標設定手段、前記任意座標設定手段を工具単位
   に選択して前記刃物台の旋回位置を決定することを特徴
   とする数値制御旋盤の工具交換装置。