JPH07314290A - 多刃工具の寿命管理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】多刃工具の加工精度の向上を図る。 【構成】多刃工具Ａの各刃１、２ごとに寿命ｔ1が予め
設定され、記憶手段４に記憶されるとともに、各刃１、
２ごとに現在までの累積使用時間ｔが順次更新されて、
記憶手段４に記憶される。そして、加工作業指令Ｓが出
力された際に、記憶手段４に記憶されている寿命データ
ｔ1および累積使用時間データｔとに基づいて、選択さ
れた多刃工具Ａの各刃１、２ごとに残り寿命Δｔが演算
される。そして、加工作業指令Ｓに応じた各刃１、２ご
との今回の使用時間と上記演算された各刃１、２ごとの
残り寿命Δｔとを比較し、この比較の結果、すべての刃
１、２について今回の使用時間が残り寿命Δｔを超えな
い場合には、当該選択された多刃工具Ａを用いてワーク
を加工し、今回の使用時間によって累積使用時間ｔを更
新し、これを記憶手段４に記憶させる。また、上記比較
の結果、今回の使用時間が残り寿命Δｔを超える刃が少
なくとも一つあった場合には、当該選択された多刃工具
Ａが寿命であると判定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の刃を有した多刃
工具の寿命管理装置に関し、特に各刃毎に寿命管理を行
うことができる装置に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】旋盤
等の工作機械では、その主軸に複数の刃を有した多刃工
具を装着し、各刃を順次使用することによって多工程か
らなる旋削加工作業を行う。特に近年、上記多刃工具に
ＩＤ素子と呼ばれるメモリを配設し、このメモリに当該
工具の累積使用時間を示すデータを記憶させることによ
り、工具の寿命管理を行い、より一層自動化を推進させ
る試みがなされている。

【０００３】しかし、従来の寿命管理は、単に多刃工具
の使用時間を累積して、この累積時間が寿命に達してい
るか否かを判断するというものである（特開平１―２１
０２４８号公報、特開平３―２４５９４９公報等）。

【０００４】したがって、多刃工具の寿命は、刃ごとの
使用頻度によらない一義的な値に設定せざるを得ない。
このため、所定の刃が多用された場合には当該刃の寿命
を超えた後も、多刃工具自体の寿命に達しないまま使用
が続けられることがあり、加工精度の低下を招来するこ
とがある。また、所定の刃がほとんど使用されないまま
多刃工具自体の寿命に達し、刃を交換をせざるを得ない
場合があり、刃の浪費、無駄な交換による工数の増加と
いった問題も招来する。

【０００５】本発明はこうした実状に鑑みてなされたも
のであり、多刃工具の各刃ごとに寿命管理を行うことに
より加工精度の向上を図るとともに、経済性の向上、工
数の低減を図ることを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、複
数の刃を有した多刃工具を複数用意するとともに、加工
作業指令に応じて前記複数の多刃工具の中から所定の多
刃工具を選択し、該選択された多刃工具の所定の刃を使
用して所定時間ワークを加工する工作機械に適用される
多刃工具の寿命管理装置において、多刃工具の各刃ごと
に寿命を予め設定し、記憶するとともに、前記各刃ごと
に現在までの累積使用時間を更新し、記憶する記憶手段
と、前記加工作業指令が出力された際に、前記記憶手段
に記憶されている寿命データおよび累積使用時間データ
とに基づいて、前記選択された多刃工具の各刃ごとに残
り寿命を演算する残り寿命演算手段と、前記加工作業指
令に応じた各刃ごとの今回の使用時間と前記残り寿命演
算手段で演算された各刃ごとの残り寿命とを比較し、こ
の比較の結果、すべての刃について今回の使用時間が残
り寿命を超えない場合には、当該選択された多刃工具を
用いてワークを加工し、今回の使用時間によって累積使
用時間を更新し、これを前記記憶手段に記憶させるとと
もに、前記比較の結果、今回の使用時間が残り寿命を超
える刃が少なくとも一つあった場合には、当該選択され
た多刃工具が寿命であると判定する判定手段とを具えて
いる。

【０００７】

【作用】かかる構成によれば、図１、図２に示すよう
に、多刃工具Ａの各刃１、２ごとに寿命ｔ1が予め設定
され、記憶手段４に記憶されるとともに、各刃１、２ご
とに現在までの累積使用時間ｔが順次更新されて、記憶
手段４に記憶される。

【０００８】そして、加工作業指令Ｓが出力された際
に、記憶手段４に記憶されている寿命データｔ1および
累積使用時間データｔとに基づいて、選択された多刃工
具Ａの各刃１、２ごとに残り寿命Δｔが演算される。

【０００９】そして、加工作業指令Ｓに応じた各刃１、
２ごとの今回の使用時間と上記演算された各刃１、２ご
との残り寿命Δｔとを比較し、この比較の結果、すべて
の刃１、２について今回の使用時間が残り寿命Δｔを超
えない場合には、当該選択された多刃工具Ａを用いてワ
ークを加工し、今回の使用時間によって累積使用時間ｔ
を更新し、これを記憶手段４に記憶させる。また、上記
比較の結果、今回の使用時間が残り寿命Δｔを超える刃
が少なくとも一つあった場合には、当該選択された多刃
工具Ａが寿命であると判定される。

【００１０】このように多刃工具の寿命は、刃ごとに設
定されており、たとえ所定の刃が多用された場合であっ
ても当該刃の寿命ｔ1を超える直前で、多刃工具自体の
寿命であると判定され、刃の寿命を超えた工具の使用が
防止されるので、加工精度が飛躍的に向上する。また、
少なくとも一つの刃が寿命に達するまではすべての刃の
使用が可能であるので、無駄な交換による刃の浪費、無
駄な交換による工数の増加を最小限に抑えることができ
る。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明に係る多刃工具
の寿命管理装置の実施例について説明する。

【００１２】図１は、実施例装置の構成を示すブロック
図であり、図２（ａ）は、実施例装置の外観を示す斜視
図であり、図２（ｂ）は実施例の多刃工具を示す図であ
る。これら図に示すように、実施例装置は、工具マガジ
ン６と工具交換装置７を備えた工作機械５と、ＮＣ加工
プログラムにしたがい工作機械５を駆動制御するＮＣ装
置９と、複数の多刃工具Ａ、Ｂ、Ｃ…に関する工具デー
タを記憶する工具データメモリ１３と、機械制御部１１
とメモリ制御部１２とを備えたメインコントローラ１０
と、多刃工具Ａ、Ｂ、Ｃ…ごとに配設されたメモリ４
と、このメモリ４と上記工具データメモリ１３との間で
データの受け渡しを行うメモリ用コントローラ１４とか
ら構成されている。

【００１３】ＮＣ装置９でＮＣ加工プログラムが実行さ
れると、プログラム実行に伴い工具交換指令Ｓが工作機
械５の工具交換装置７に出力される。工作機械５に上記
工具交換指令Ｓが入力されると、ＡＴＣ（自動工具交換
装置）の機能を有した工具交換装置７が駆動し、工具マ
ガジン６に格納されている複数の多刃工具Ａ、Ｂ、Ｃ…
の中から作業に適合した工具を選択し、これを工作機械
１の主軸に装着する。なお、多刃工具は、複数の工具
Ａ、Ｂ、Ｃが１グループを構成している。

【００１４】そして、ＮＣ加工プログラム実行に伴い切
削信号Ｖが工作機械５に出力され、加工すべきワークが
載置されたテーブル８を回転駆動される等してワークの
旋削加工作業が行われる。

【００１５】メインコントローラ１０は、プログラマブ
ルコントローラ（ＰＣ）であり、メモリ制御部１２によ
って工具データメモリ１３とデータの受け渡しを行うこ
とによって、工具の寿命の管理を行う。また、機械制御
部１１はＮＣ装置９、工作機械９を統括的に制御する。

【００１６】多刃工具Ａ、Ｂ、Ｃ…は切削加工を行う工
具であり、多刃工具Ａを例にとると、この多刃工具Ａに
は、２つの異なる仕様の刃具１、２が設けられており、
工具Ａのプルスタッド３には、当該工具Ａに関する工具
データを記憶するメモリ（ＩＤ素子）４が配設されてい
る。

【００１７】メモリ４には、工具データ、つまり自己の
工具Ａを示す工具ＩＤデータと、自己の工具Ａが有して
いる各刃１、２をそれぞれ示す刃ＩＤデータと、各刃
１、２ごとの寿命ｔ1を示す寿命データと、各刃１、２
ごとの累積使用時間（累積切削時間）ｔを示す累積使用
時間データとが記憶されている。

【００１８】上記工具ＩＤデータ、刃ＩＤデータ、寿命
データは、所定の書込装置を用いて予めメモリ４にイン
プットされている。

【００１９】さて、図４は、たとえば刃具１の累積使用
時間ｔとワーク加工面の面粗度との関係を示すグラフで
あり、同図に示すように累積使用時間ｔが増大するにつ
れてワーク加工面の面粗度が増大する。そこで、要求さ
れる面粗度（たとえば６．３ｓ以下）を満たす累積使用
時間ｔ1がこの刃１の寿命であるとして、メモリ４に寿
命データとして記憶されておかれる。なお、刃１は実際
には、ｔ1よりもはるかに大きいｔ2までであれば所定の
加工精度をもって使用可能であり、この時間ｔ2を寿命
データとして設定することもできる。

【００２０】メモリ４の累積使用時間データｔは、工作
機械５において刃が実際に使用されるに伴い順次更新さ
れる。

【００２１】以下、図３のフローチャートを参照して実
施例装置で行われる処理について説明する。

【００２２】まず、ＮＣ加工プログラムの実行に伴い、
加工に使用すべき工具のグループが選択され（ステップ
１０１）、選択されたグループ内に加工に使用可能な工
具があるか否かが判断される（ステップ１０２）。ここ
で、使用可能な工具が存在しない場合には、他のグルー
プの中から予備工具を探索する処理がなされる。なお、
予備工具が存在しない場合には、処理を停止する等の所
定の異常処理がなされる。

【００２３】上記ステップ１０２においてグループ内の
使用可能な工具、たとえば工具Ａがあることが判断され
ると、ＮＣ装置９は、工具交換指令Ｓを出力して工具交
換装置７によって工具Ａを工作機械５の主軸に装着させ
る。そして加工プログラムの内容から工具Ａの各刃のう
ち使用すべき刃（たとえば刃１）を決定する（ステップ
１０４）。

【００２４】ここで、工具Ａのメモリ４の記憶データが
メモリ用コントローラ１４を介して読み出され、工具デ
ータメモリ１３に書き込まれる。メモリ制御部１２は、
メモリ１３の記憶データを読み出して、加工に使用すべ
き工具Ａの刃１の寿命データｔ1から累積使用時間デー
タｔを減算して、残り寿命Δｔを求め、この残り寿命Δ
ｔが今回の切削に必要な使用時間以下であるか否かによ
って今回の切削加工が可能であるか否かを判断する（ス
テップ１０５）。この結果、残り寿命Δｔでは切削加工
をすることが不可能であると判断した場合には、手順は
再びステップ１０１に移行され、他のグループの中から
使用可能な工具が探索される。

【００２５】一方、工具Ａの刃１が寿命に達していない
場合には（ステップ１０５の判断ＮＯ）、この工具Ａの
刃１を用いて切削加工を実行することと決定し、以下メ
モリ制御部１２は刃１の寿命管理を行う。すなわち、工
具Ａの刃１によって切削加工をさせるための切削信号Ｖ
が出力され（ステップ１０６）、切削加工がなされてい
る間、その切削時間ｔpがＮＣ装置９でカウントされ
る。この切削時間ｔpはＮＣ装置９からメインコントロ
ーラ１０のメモリ制御部１２に出力される。メモリ制御
部１２は、現在の工具Ａの刃１の累積使用時間ｔに上記
切削時間ｔpを加算することで刃１の累積使用時間ｔを
更新し、これを工具データメモリ１３に書き込む処理を
行う（ステップ１０７）。

【００２６】そして、加工プログラムの内容から工具Ａ
の各刃の中からつぎのワークの加工に使用すべき刃が決
定される。ここで、つぎに刃２を使用すべきであると決
定されると、メモリ制御部１２は、メモリ１３の記憶デ
ータを読み出して、加工に使用すべき工具Ａの刃２の寿
命データｔ1から累積使用時間データｔを減算して、残
り寿命Δｔを求め、この残り寿命Δｔが今回の切削に必
要な使用時間以下であるか否かによって、今回の切削加
工が可能であるか否かを判断する（ステップ１０８）。
この結果、残り寿命Δｔでは切削加工をすることが不可
能であると判断した場合には、手順は再びステップ１０
１に移行され、他のグループの中から使用可能な工具が
探索される。

【００２７】一方、工具Ａの刃２が寿命に達していない
場合には（ステップ１０８の判断ＮＯ）、この工具Ａの
刃２を用いて切削加工を実行することと決定し、以下メ
モリ制御部１２は刃２の寿命管理を行う。すなわち、工
具Ａの刃２によって切削加工をさせるための切削信号Ｖ
が出力され（ステップ１０９）、切削加工がなされてい
る間、その切削時間ｔpがＮＣ装置９でカウントされ
る。この切削時間ｔpはＮＣ装置９からメインコントロ
ーラ１０のメモリ制御部１２に出力される。メモリ制御
部１２は、現在の工具Ａの刃２の累積使用時間ｔに上記
切削時間ｔpを加算することで刃２の累積使用時間ｔを
更新し、これを工具データメモリ１３に書き込む処理を
行う（ステップ１１０）。

【００２８】こうして、工具Ａによる切削加工が終了す
ると（ステップ１１１）、加工プログラムの内容からつ
ぎの加工に使用可能な工具のグループを選択する処理が
ステップ１０１と同様に実行され（ステップ１１２）、
同様な処理が繰返し実行され（ステップ１０２〜１１
１）、やがて、全加工が終了する（ステップ１１３の判
断ＹＥＳ）。ここで、上記ステップ１０５およびステッ
プ１０８において工具のすべての刃について寿命に達し
ていないと判断されている限りは、ステップ１０７およ
びステップ１１０で更新された累積使用時間ｔを、対応
する工具のメモリ４に書き込む処理を行う（ステップ１
１４の判断ＹＥＳ）。たとえば、工具Ａのメモリ４に
は、各刃１、２ごとに、今回の切削時間分だけ時間が増
加した累積使用時間ｔを示す更新データが書き込まれる
こととなり、次回の寿命判定（ステップ１０５、１０
８）を各刃１、２ごとに正確に行うことが可能となる
（ステップ１１５）。

【００２９】しかし、上記ステップ１０５またはステッ
プ１０８のいずれかにおいて工具のいずれかの刃が寿命
に達していると判断されると、ステップ１０７で更新さ
れた累積使用時間ｔを、対応する工具のメモリ４に書き
込む処理は行わない（ステップ１１４の判断ＮＯ）。こ
の場合、工具は寿命に達したものと判定し、その旨およ
び寿命に達した工具の各刃の累積使用時間をたとえばＣ
ＲＴ画面上に表示し、オペレータに刃の交換が必要であ
ることを警告する。

【００３０】なお、実施例では、工具に配設されたメモ
リ４に累積使用時間データｔ等を記憶させて寿命管理を
行うようにしているが、要は工具ごと、刃ごとに、累積
使用時間の対応づけがなされていればよく、本発明の寿
命管理は、工具にメモリを配設しないシステムにも適用
することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、多
刃工具の各刃ごとに寿命管理を行うようにしたので、加
工精度が飛躍的に向上するとともに、経済性の向上、工
数の低減も同時に達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る多刃工具の寿命管理装置の
実施例の構成を示すブロック図である。

【図２】図２（ａ）は実施例の装置の外観を示す斜視図
であり、図２（ｂ）は実施例の多刃工具を示す図であ
る。

【図３】図３は実施例の装置で実行される処理手順を示
すフローチャートである。

【図４】図４は多刃工具の刃の累積使用時間と面粗度と
の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 刃具 ２ 刃具 ４ メモリ ５ 工作機械 ９ ＮＣ装置 １２ メモリ制御部 Ａ、Ｂ、Ｃ 多刃工具

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の刃を有した多刃工具を複数用
   意するとともに、加工作業指令に応じて前記複数の多刃
   工具の中から所定の多刃工具を選択し、該選択された多
   刃工具の所定の刃を使用して所定時間ワークを加工する
   工作機械に適用される多刃工具の寿命管理装置におい
   て、 多刃工具の各刃ごとに寿命を予め設定し、記憶するとと
   もに、前記各刃ごとに現在までの累積使用時間を更新
   し、記憶する記憶手段と、 前記加工作業指令が出力された際に、前記記憶手段に記
   憶されている寿命データおよび累積使用時間データとに
   基づいて、前記選択された多刃工具の各刃ごとに残り寿
   命を演算する残り寿命演算手段と、 前記加工作業指令に応じた各刃ごとの今回の使用時間と
   前記残り寿命演算手段で演算された各刃ごとの残り寿命
   とを比較し、この比較の結果、すべての刃について今回
   の使用時間が残り寿命を超えない場合には、当該選択さ
   れた多刃工具を用いてワークを加工し、今回の使用時間
   によって累積使用時間を更新し、これを前記記憶手段に
   記憶させるとともに、 前記比較の結果、今回の使用時間が残り寿命を超える刃
   が少なくとも一つあった場合には、当該選択された多刃
   工具が寿命であると判定する判定手段とを具えた多刃工
   具の寿命管理装置。
2. 【請求項２】 前記多刃工具に、前記記憶手段を配
   設し、該記憶手段に当該多刃工具に関する寿命データお
   よび累積使用時間データを記憶させるようにした請求項
   １記載の多刃工具の寿命管理装置。