JPH057131B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 産業上の利用分野 本発明は、複数の工具を収納して該収納された
工具を工具保持台に供給する工具マガジンと、前
記工具マガジンに工具を工具交換手段により供給
する、１個以上の補充用工具マガジンを有する旋
盤に関する。

(b) 従来の技術 出願人は、特願昭58−221863号において、旋盤
の刃物台側に複数の工具を収納する工具マガジン
を設け、かつ該収納された工具を選択的に工具保
持台に供給して加工に使用し、更に別に工具を収
納する補充用工具マガジンを設け、該補充用工具
マガジンと工具マガジンとの間で工具交換を行い
つつ加工を行つてゆく複合加工旋盤を提案してい
る。

(c) 発明が解決しようとする問題点 このように、通常の工具マガジンの他に、補充
用工具マガジンを設けることにより、加工に使用
出来る工具の数を干渉を極力生じさせること無く
大幅に増加させることが可能となるが、加工に供
する工具を収納する工具マガジンから補充用工具
マガジンへ、どのような基準で工具を返却してゆ
けばよいかは、効率の良い加工を行う上で重要な
ポイントとなる。

従来、こうした場合、加工プログラム中で返却
すべき工具を指定するのが一般的な方法であつた
が、そうすると、工具マガジン中に折損したり、
摩耗して加工に使用できない工具が有つたとして
も、そうした工具では無く、加工プログラムに指
示された使用可能な工具を補充用工具マガジンに
返却することになる。これでは、工具マガジン中
にいつまでも使用に適さない工具が収納される形
となるばかりか、その分補充用工具マガジンと工
具マガジンとの間での工具交換が頻繁に行われる
こととなり、加工効率が低下してしまう不都合が
生じる。

本発明は、前述の欠点を解消すべく、多くの工
具を干渉を極力生じさせること無くコンパクトに
装着することが出来、しかも工具マガジン中に加
工に適さない工具がいつまでも残留することが無
く、常に使用が可能な工具のみが工具マガジン中
に収納され、しかも加工プログラム中で補充用工
具マガジンに返却すべき工具をわざわざ指示する
必要の無い数値制御旋盤を提供することを目的と
するものである。

(d) 問題点を解決するための手段 即ち、本発明は、主軸軸心方向に移動自在に設
けられた工具保持台及び工具マガジンを有する数
値制御旋盤において、工具マガジンに巻き掛け媒
介節を移動駆動自在に設けると共に、前記媒介節
に、複数の工具を、前記媒介節の屈曲部において
選択的に位置決め自在に設け、前記工具保持台
を、該工具保持台が前記媒介節上の前記屈曲部に
位置決めされた工具を当該媒介節に保持された状
態のままで保持自在なるように設け、更に工具マ
ガジンを工具保持台と共に、主軸軸心方向及びそ
れと直角な方向に同期的に移動自在に設け、更に
複数の工具を格納した補充用工具マガジンを１個
以上設け、工具マガジンと前記補充用工具マガジ
ンとの間に工具交換手段を設け、実行すべき加工
プログラムを格納したメモリ手段を設け、前記工
具マガジンに収納された工具の内、折損状態にあ
る工具を判定する切損工具判定手段を設け、前記
工具マガジンに収納された工具の内、工具寿命に
達した状態にある工具を判定する工具寿命判定手
段を設け、実行すべき加工プログラムを前もつて
前記メモリ手段から読み出して、該加工プログラ
ムにおいて使用する予定の工具を抽出する使用工
具抽出手段を設け、前記使用工具抽出手段から抽
出された使用する予定の工具を基準に、前記工具
マガジンに収容されている工具の内、以後の加工
で使用しない不用工具を選択抽出する不用工具選
択抽出手段を設け、前記切損工具判定手段、工具
寿命判定手段及び不用工具選択抽出手段からの出
力に応じて、前記工具マガジンから前記補充用工
具マガジンに返却すべき工具を決定する返却工具
判定手段を設け、前記返却工具判定手段により決
定された、前記工具マガジンから前記補充用工具
マガジンに返却すべき工具に基づいて、前記工具
マガジンと前記補充用工具マガジンとの間で工具
返却動作を行なうように前記工具交換手段に指令
する工具返却指令手段を設けて構成される。

(e) 作用 上記した構成により、本発明は、加工に使用さ
れる工具は、工具保持台と共に移動する工具マガ
ジンと、当該工具マガジンに対して工具の交換が
可能な補充用工具マガジンに収納され、また工具
マガジンから補充用工具マガジンへ工具交換手段
を介して工具を返却する際に、加工に不適当とな
つた工具を優先的に返却し、更に前記加工に不適
当となつた工具が無い場合に、以後の加工に使用
しない工具を加工プログラムを先読みすることに
より抽出して、当該抽出された工具を工具マガジ
ンから補充用工具マガジンに返却し、工具マガジ
ン中には常に加工に適した工具が収納されるよう
に作用する。

(f) 実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。

弟１図は本発明数値制御旋盤の一例を示す制御
ブロツク図、第２図は本発明が適用される数値制
御旋盤の一例を示す側断面図、弟３図は返却工具
決定プログラムを示すフローチヤートである。

数値制御旋盤１は、弟２図に示すように、ベツ
ド２を有しており、ベツト２上にはキヤリツジ３
が、ベツド２上を、第２図紙面に垂直な方向、即
ち主軸軸心方向（Ｚ軸方向）に移動駆動自在に設
けられている。キヤリツジ３上には、クロススラ
イド５が、主軸軸心方向に直角な方向（Ｘ軸方
向）である矢印Ｃ，Ｄ方向に移動駆動自在に支持
されており、クロススライド５上には工具保持台
６が、後述の工具１３を保持開放自在に設けられ
ている。また、クロススライド５上には、チエー
ン式の工具マガジン７が設けられており、工具マ
ガジン７には２個のスプロケツト９，１０が回転
自在に設けられている。スプロケツト９，１０間
にはチエーン１１が張設されており、チエーン１
１には所定の間隔で工具保持ポケツト１２が設け
られている。工具保持ポケツト１２には旋削及び
回転用工具１３が着脱自在に保持されており、ま
た、キヤリツジ３には、アーム１５が設けられて
いる。アーム１５には工具交換装置１６のATC
アーム１７が180゜範囲にわたり回転自在かつ、紙
面と直角方向に突出後退自在に設けられており、
更にATCアーム１７は矢印Ａ，Ｂ方向に伸縮自
在に設けられている。

また、ベツド２の左方には、支持台１９が設け
られており、支持台１９上には工具マガジン７と
同一構成の補充用工具マガジン２０が設置されて
いる。補充用工具マガジン２０の工具保持ポケツ
ト１２には複数の工具１３が着脱自在に設けられ
ており、チエーン１１をスプロケツト９，１０を
介して駆動させることにより、所定の工具交換位
置Ｚ１に交換すべき工具１３を位置決めすること
が出来る。

また、数値制御旋盤１は、第１図に示すよう
に、主制御部２１を有しており、主制御部２１に
はバス線２２を介して、工具が折損しているか否
かを判定する工具折損判定装置２３、工具マガジ
ン７に収納された工具の工具番号TNOを格納し
ておく工具マガジンメモリ２４、工具が寿命に達
しているか否かを判定する工具寿命管理装置２
５、加工プログラムPROが格納された加工プロ
グラムメモリ２６、返却工具判定部２７等が接続
している。工具折損判定装置２３には折損工具メ
モリ３０が接続しており、工具寿命管理装置２５
には寿命工具メモリ３１が接続している。また、
返却工具判定部２７には前述の工具交換装置１６
及び返却工具決定プログラムメモリ３２が設けら
れている。

数値制御旋盤１は、以上のような構成を有する
ので、加工に際しては、工具マガジン７のスプロ
ケツト９，１０を適宜回転駆動して、加工に使用
すべき工具１３を、第２図に示す、スプロケツト
９側のチエーン１１の屈曲部に設定された工具保
持位置Ｘに位置決めする。その状態で、工具保持
台６により、工具保持位置Ｘに位置決めされた工
具１３を保持し、キヤリツジ３をＺ軸方向である
主軸軸心方向にベツド２上を摺動させ、更にクロ
ススライド５を、キヤリツジ３上をＺ軸方向とは
直角のＸ軸方向、即ち矢印Ｃ，Ｄ方向に移動させ
て、所定の加工を図示しないワークに対して行
う。加工に使用する工具１３を変える場合には、
工具保持台６による工具１３の保持を中止して、
スプロケツト９，１０を回転駆動して、次に使用
すべき工具１３を工具保持位置Ｘに位置決めし、
更に工具保持台６により当該位置決めされた工具
１３を保持して加工を再開する。

なお、この際、工具１３は工具マガジン７のチ
エーン１１に装着されたままで加工が行なわれる
が、工具保持位置Ｘはチエーン１１がスプロケツ
ト９に巻き掛けられた屈曲部に設定されているの
で、その部分では、チエーン１１が円弧状に屈曲
し、従つて、チエーン１１に装着された隣接する
工具１３，１３間が大きく開く形となるので、工
具マガジン７に工具１３を装着したままで加工を
行なつてもチエーン１１上の隣接する工具同志、
また、ワークとチエーン１１上の他の工具が干渉
することは無い。

こうして、工具マガジン７に収納された工具１
３については、スプロケツト９，１０を適宜回転
させて、使用すべき工具１３を次々に工具保持位
置Ｘに位置決めして加工を継続してゆくが、補充
用工具マガジン２０に収納された工具１３を使用
する場合には、キヤリツジ３をＺ軸方向に、スロ
ススライド５をＸ軸方向に、所定の工具交換位置
にまで移動させ、そこで工具交換装置１６を駆動
して補充用マガジン２０に収納された工具１３を
工具マガジン７に収納し、工具マガジン７におい
て不要となつた工具１３を補充用工具マガジン２
０に返却する。工具交換装置１６による工具交換
動作は、まず所定の工具交換位置Ｚ１，Ｚ２に交
換すべき工具１３，１３を位置決めして、ATC
アーム１７を矢印Ａ方向に突出させつつ紙面と直
角方向に突出させて工具１３，１３を両端に設け
られた工具把持部１３ａ，１３ａにより把持し、
その状態でATCアーム１７をＢ方向に後退させ
て工具１３を工具保持ポケツト１２から抜き出
し、更にその状態で、ATCアーム１７を180゜回
転させて、それまで工具マガジン７に収納されて
いた工具１３を補充用工具マガジン２０側に、補
充用工具マガジン２０に収納されていた工具１３
を工具マガジン７側に位置決めする。そこで、
ATCアーム１７を再度Ａ方向に突出させると、
工具１３はそれぞれの工具保持ポケツト１２に収
納され、それまで補充用工具マガジン２０に収納
されていた工具１３は工具マガジン７に、工具マ
ガジン７に収納されていた工具１３は補充用工具
マガジン２０に収納される。そこで、補充用工具
マガジン２０から工具マガジン７に収納された工
具１３を工具保持位置Ｘに位置決めし、工具保持
台６により該工具１３を保持して所定の加工を行
う。

この際、工具マガジン７から補充用工具マガジ
ン２０に返却される工具１３の選択は、返却工具
判定部２７により行われるが、次にその詳細な判
定方法について説明する。

工具マガジン７から、工具１３を補充用工具マ
ガジン２０に返却する際には、主制御部２１は返
却工具判定部２７に返却すべき工具１３の選択を
指令する。これを受けて返却工具判定部２７は返
却工具決定プログラムメモリ３２から返却工具決
定プログラムRTPを読み出して、該返却工具決
定プログラムRTPに基づいて工具マガジン７か
ら補充用工具マガジン２０に返却すべき工具１３
の選択を行う。

即ち、返却工具決定プログラムRTPは、第３
図に示すように、ステツプS1で折損状態の工具
１３が工具マガジン７に格納されているかを判定
する。工具１３の折損状態の判定は、工具折損判
定装置２３により行われており、加工プログラム
PROの実行中に使用中の工具１３が折損したも
のと判定された場合には（通常、この種の判定
は、切削時の切削トルクの異常変動等で検知され
る。）、当該工具１３の工具番号TNOを折損工具
メモリ３０中に格納しておき、以後の加工に際し
て該工具番号TNOに対応する工具１３の使用を
禁止する。従つて、返却工具判定部２７は工具折
損判定装置２３に現在の折損工具の工具番号
TNOの報告を指令し、工具折損判定装置２３か
ら折損した工具１３の工具番号TNOが報告され
たところで、ステツプS2に入り、折損した工具
１３が複数であるか否かを工具折損判定装置２３
からの報告内容から判定する。折損した工具１３
が複数である場合には、ステツプS3に入り、補
充用工具マガジン２０との工具交換位置Ｚ２に近
い工具保持ポケツト１２に格納された工具１３を
選択し、ステツプS4で当該工具１３を補充用工
具マガジン２０に返却すべき工具１３として決定
し、ステツプS5で工具交換装置１６に指令駆動
して該決定された工具１３を補充用工具マガジン
２０に返却する。

一方、ステツプS2で折損した工具１３が１本
だけの場合には、ステツプS4に直ちに入り、当
該工具１３を返却すべき工具１３として決定する
が、ステツプS1で、工具折損判定装置２３から
折損した工具１３が無い旨報告された場合には、
ステツプS6に入り、加工使用時間が規定時間に
達し、摩耗により工具寿命に達した工具１３が工
具マガジン７中に有るか否かを判定する。工具寿
命の計測は工具寿命管理装置２５が、各工具１３
について加工に使用された時間を積算することに
より行つており、加工使用時間が規定時間に達
し、工具寿命に達した工具１３については（工具
寿命の判定方法については、この方法に限らず、
種々の方法が知られている。例えば、加工された
ワーク寸法を計測することにより工具寿命を判定
する方法や、工具の刃先寸法を測定することによ
り、工具寿命を測定する方法等。）、その工具番号
TNOを寿命工具メモリ３１中に格納し、以後の
加工において当該工具１３の使用を禁止する。従
つて、返却工具判定部２７は工具寿命管理装置２
５に、現在、寿命に達した工具１３の工具番号
TNOの報告を指令し、工具寿命管理装置２５か
ら寿命に達した工具１３の工具番号TNOが報告
されたところで、ステツプS2に入り、当該工具
１３が複数であるか否かを工具寿命管理装置２５
からの報告内容から判定する。ステツプS2乃至
S5までの処理は、工具の折損の場合と同様なの
で説明を省略する。

また、ステツプS6において、寿命に達した工
具１３が無い場合には、ステツプS7に入り、こ
れから実行する加工プログラムPRO中で使用す
る予定の工具１３を、加工プログラムメモリ２６
中の加工プログラムPROを先読みして抽出し、
工具マガジンメモリ２４に格納された、工具マガ
ジン７に収納されている工具１３の工具番号
TNOと比較し、以後の加工で使用しない不用な
工具１３を抽出する。加工プログラムPRO中に
は、当該加工プログラムPROにおいて使用する
工具１３が指示されているので、これから実行す
べき加工プログラムPROを先読みすることによ
り以後の加工に必要な工具１３は容易に抽出する
ことが出来る。

以後の加工で使用しない不用な工具１３が有る
場合には、ステツプＳ８に入る。ステツプS8に
おいては、ステツプS7で不用な工具１３と判定
された工具１３が加工上頻繁に使用するような工
具１３である場合には、次の加工プログラム
PROの実行時に再度補充用工具マガジン２０か
ら該当工具１３を取り出す可能性が高いので、そ
うした使用頻度の高い工具１３については、返却
対象から除外する。次に、ステツプS9で返却工
具の数を確認し、同様にステツプS2からS5まで
を実行して工具１３を補充用工具マガジン２０に
返却する。なお、ステツプS7及びステツプS9に
おいて、返却すべき工具１３が無い場合には、ス
テツプS10に入り、オペレータに返却工具１３を
指示させる。

なお、本実施例による数値制御旋盤１は、補充
用工具マガジン２０が工具マガジン７に対して別
置になつている場合について説明したが、本発明
は補充用工具マガジン２０と工具アガジン７が一
体で形成されていても適用できることは勿論であ
る。

(g) 発明の効果 以上、説明したように、本発明によれば、主軸
軸心方向に移動自在に設けられた工具保持台６及
び工具マガジン７を有する数値制御旋盤におい
て、工具マガジンにチエーン１１などの巻き掛け
媒介節を移動駆動自在に設けると共に、前記媒介
節に、複数の工具１３を、前記媒介節の屈曲部に
おいて選択的に位置決め自在に設け、前記工具保
持台６を、該工具保持台が前記媒介節上の前記屈
曲部に位置決めされた工具を当該媒介節に保持さ
れた状態のままで保持自在なるように設け、更に
工具マガジンを工具保持台と共に、主軸軸心方向
及びそれと直角の方向に同期的に移動自在に設
け、更に複数の工具を格納した補充用工具マガジ
ン２０を１個以上設け、工具マガジンと前記補充
用工具マガジンとの間に工具交換装置１６などの
工具交換手段を設け、実行すべき加工プログラム
PROを格納した加工プログラムメモリ２６など
のメモリ手段を設け、前記工具マガジンに収納さ
れた工具の内、折損状態にある工具を判定する工
具切損判定装置２３などの切損工具判定手段を設
け、前記工具マガジンに収納された工具の内、工
具寿命に達した状態にある工具を判定する工具寿
命管理装置２５などの工具寿命判定手段を設け、
実行すべき加工プログラムを前もつて前記メモリ
手段から読み出して、該加工プログラムにおいて
使用する予定の工具を抽出する返却工具判定部２
７などの使用工具抽出手段を設け、前記使用工具
抽出手段から抽出された使用する予定の工具を基
準に、前記工具マガジンに収容されている工具の
内、以後の加工で使用しない不用工具を選択抽出
する返却工具判定部２７などの不用工具選択抽出
手段を設け、前記切損工具判定手段、工具寿命判
定手段及び不用工具選択抽出手段からの出力に応
じて、前記工具マガジンから前記補充用工具マガ
ジンに返却すべき工具を決定する返却工具判定部
２７などの返却工具判定手段を設け、前記返却工
具判定手段により決定された、前記工具マガジン
から前記補充用工具マガジンに返却すべき工具に
基づいて、前記工具マガジンと前記補充用工具マ
ガジンとの間で工具返却動作を行なうように前記
工具交換手段に指令する返却工具判定部２７など
の工具返却指令手段を設けて構成したので、工具
マガジン７における工具の不足を、工具交換手段
により工具マガジンと補充用工具マガジンとの間
で工具交換させることにより補うことが出来、工
具保持台側の工具マガジンがそれほど大きくなく
ても数多くの工具を使用することが出来、工具保
持側の工具マガジンの小型化により、工具交換に
要する時間（目的の工具の選択に要する時間）を
極力減少させることが出来る。

なお、巻き掛け媒介節上に多く工具を接着した
場合でも、その屈曲部においては、隣接する工具
同士が離れるので、加工に使用する工具と他の工
具の間、及び加工に使用する工具とワークとの間
での干渉の発生を極力防止することができる。

また、装着し得る工具も巻き掛け媒介節の長さ
を調整することにより、任意に設定が可能であ
り、しかも、屈曲部以外では、工具を十分に近接
した形で配列することが出来るので、工具マガジ
ンを小型化することが出来る。

更に、工具保持台は、工具を工具マガジンに保
持されたままの状態で保持し、所定の加工を行な
うことが出来るので、工具交換に要する時間を、
工具を工具マガジンと工具保持台との間で移動さ
せるATCアームによる場合に比して、大幅に短
縮化することが出来るばかりか、ATCアームが
不要となる分、工具保持台周辺の構造を単純小型
化することが出来る。

また、工具マガジン７から補充用工具マガジン
２０への工具１３の返却が、まず折損や寿命等に
より使用が不適当となつた工具１３について優先
的に返却され、次いで以後の加工に使用しない工
具１３が返却されるようにすることができるの
で、工具マガジン７中に加工に適さない工具１３
がいつまでも残留することが無く、常に使用が可
能な工具１３のみが工具マガジン７中に収納され
るばかりか、加工プログラムPRO中で補充用工
具マガジン２０に返却すべき工具１３をわざわざ
指示する必要が無くなり、効率の良い加工作業の
実行が可能となる。また、加工に不適当な工具１
３が全て補充用工具マガジン２０側に集められる
形となるので、それ等不適当な工具１３の交換作
業等を補充用工具マガジン２０側のみで行うこと
が可能となり、工具の段取り作業を効率良く行う
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明適用される数値制御旋盤の一例
を示す制御ブロツク図、第２図は本発明が適用さ
れる数値制御旋盤の一例を示す側断面図、第３図
は返却工具決定プログラムを示すフローチヤート
である。 １……数値制御旋盤、６……工具保持台、７…
…工具マガジン、１２……工具保持ポケツト、１
３……工具、１６……工具交換装置、２０……補
充用工具マガジン、２６……加工プログラムメモ
リ、PRO……加工プログラム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 主軸軸心方向に移動自在に設けられた工具保
   持台及び工具マガジンを有する数値制御旋盤にお
   いて、 工具マガジンに巻き掛け媒介節を移動駆動自在
   に設けると共に、 前記媒介節に、複数の工具を、前記媒介節の屈
   曲部において選択的に位置決め自在に設け、 前記工具保持台を、該工具保持台が前記媒介節
   上の前記屈曲部に位置決めされた工具を当該媒介
   節に保持された状態のままで保持自在なるように
   設け、 更に工具マガジンを工具保持台と共に、主軸軸
   心方向及びそれと直角な方向に同期的に移動自在
   に設け、 更に複数の工具を格納した補充用工具マガジン
   を１個以上設け、 工具マガジンと前記補充用工具マガジンとの間
   に工具交換手段を設け、 実行すべき加工プログラムを格納したメモリ手
   段を設け、 前記工具マガジンに収納された工具の内、折損
   状態にある工具を判定する切損工具判定手段を設
   け、 前記工具マガジンに収納された工具の内、工具
   寿命に達した状態にある工具を判定する工具寿命
   判定手段を設け、 実行すべき加工プログラムを前もつて前記メモ
   リ手段から読み出して、該加工プログラムにおい
   て使用する予定の工具を抽出する使用工具抽出手
   段を設け、 前記使用工具抽出手段から抽出された使用する
   予定の工具を基準に、前記工具マガジンに収容さ
   れている工具の内、以後の加工で使用しない不用
   工具を選択抽出する不用工具選択抽出手段を設
   け、 前記切損工具判定手段、工具寿命判定手段及び
   不用工具選択抽出手段からの出力に応じて、前記
   工具マガジンから前記補充用工具マガジンに返却
   すべき工具を決定する返却工具判定手段を設け、
   前記返却工具判定手段により決定された、前記工
   具マガジンから前記補充用工具マガジンに返却す
   べき工具に基づいて、前記工具マガジンと前記補
   充用工具マガジンとの間で工具返却動作を行なう
   ように前記工具交換手段に指令する工具返却指令
   手段を設けて構成した数値制御旋盤。