JPH1034471A - 数値制御機械の工具識別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 数値制御機械に実装した加工工具の種類を装
置側で自動認識させることにより、加工工具の手作業に
よるパラメータ入力をなくし、作業者の手数を軽減する
と共にパラメータの入力ミスによる加工不良をなくす。 【解決手段】 予め与えた数値情報に基づいて複数の加
工工具を順次交換しながら被加工物の加工を行なう数値
制御機械において、複数の加工工具１を保持するための
複数の工具保持部２ａを有する工具保持手段２と、加工
工具１側に設けられた各加工工具の種類及び固有のパラ
メータ毎に異なる識別マーク８と、加工工具１を工具保
持部２ａに保持させた場合に、識別マーク８を認識して
工具保持部２に保持された加工工具を特定する工具認識
手段９とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、予め与えた数値情
報に基づいて複数の加工工具を順次交換しながら被加工
物の加工を行なう数値制御機械に関し、特に上記複数の
加工工具の種類及びパラメータを自動的に認識すること
ができる数値制御機械の工具識別装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】マシニングセンタや数値制御旋盤（ＮＣ
旋盤）に代表される数値制御機械は、熟練工でさえ製作
が困難な複雑形状の部品を、短時間で安定して生産でき
ることから既に広く普及している。そして近年の数値制
御機械においては、数十本の加工工具を本体側に着脱自
在に実装し、該実装された工具を順次自動的に交換しな
がら加工を行なうようにしたものがある。

【０００３】図１は三軸制御横形マシニングセンタの一
例を示すものであり、その本体側面には多種多様の加工
工具１を着脱自在に実装する工具マガジン２が備えられ
ている。工具マガジン２は、図２に示すように本体に対
し回転自在にされた可動部分を有し、各加工工具１はこ
の可動部分上に形成された多数のツールポット２ａに挿
入実装される。

【０００４】工具マガジン２に実装された特定の加工工
具による加工が必要になると、工具マガジン２はマシニ
ングセンタのコントローラによって回転制御され、必要
な工具を自動工具交換装置３に臨む位置まで移動させ
る。次いで自動工具交換装置３によって該工具が取り出
され、同時に前に使用していた工具が工具マガジン２に
戻される。

【０００５】また図３はＮＣ旋盤におけるツールシステ
ムを示すものであり、旋盤本体に対し回転自在に支承さ
れたベースホルダー４に対し、複数種類の外削工具５及
び内削工具６が実装される。外削工具５は、ベースホル
ダー４の半径方向に放射状に延びる溝４ａ内に固定さ
れ、また内削工具６はベースホルダー４の前面に形成さ
れたツールポット４ｂに挿入して保持されている。ベー
スホルダー４はＮＣプログラムに基づいて回転し、必要
な工具を加工位置に与える。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一方、近年の数値制御
機械においては複雑な形状の加工を実現するために、多
種多様の加工工具を上記工具マガジン２あるいはベース
ホルダー４に実装できるようになっている。すなわち同
種の加工を行なう加工工具において、その半径やバイト
の刃先ノーズＲ等の固有のパラメータを異にする複数の
工具が用意され、目的とする加工に最適な工具の選定が
可能になっている。

【０００７】そのため従来においては、上記マシニング
センタの工具マガジン２あるいはＮＣ旋盤のベースホル
ダー４に加工工具を実装する時に、作業者が実装した工
具の種類及びその工具の有する上記半径、刃先ノーズＲ
その他のパラメータを入力し、ＮＣプログラムを補正す
る必要があった。作業者によるこのようなデータ入力作
業は、実装する工具のスペック表等を見ながら行なう必
要があり、工具数が多くなればなるほど手間が掛かると
共に、入力ミスによって部品に加工不良が生じる危険性
がある。

【０００８】そこで本発明は、上記従来の問題に鑑みて
なされたものであり、実装した加工工具を装置側で自動
認識させることにより、上記作業者の手数を軽減すると
共に入力ミスによる加工不良をなくすことを目的として
いる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る数値制御機
械の工具識別装置のうち請求項１に係るものは、予め与
えた数値情報に基づいて複数の加工工具を順次交換しな
がら被加工物の加工を行なう数値制御機械において、上
記加工工具側に各加工工具の種類及び固有のパラメータ
毎に異なる識別マークを設けるとともに、上記複数の加
工工具を保持するための複数の工具保持部を有する工具
保持手段と、上記加工工具を上記工具保持部に保持させ
た場合に上記識別マークを認識して該工具保持部に保持
された加工工具を特定する工具認識手段とを備えること
を特徴とする。

【００１０】同請求項２に係るものは、上記識別マーク
は、各加工工具の種類及び固有のパラメータ毎に異なる
複数のピンの配列であり、上記工具認識手段は、上記複
数のピンを受け入れるソケットを備え、該ソケットに挿
入される上記ピンの有無によって上記加工工具を特定す
ることを特徴とする。

【００１１】同請求項３に係るものは、上記識別マーク
を加工工具を保持するホルダーの底面に設けたことを特
徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図４及び図５は、本発明をマシニ
ングセンタの加工工具に適用した本発明の第１の実施形
態を示す図である。図中２は多数の加工工具１を実装す
る工具マガジンの一部であり、この工具マガジン２に多
数設けられたツールポット２ａの一つが示されている。
加工工具１はホルダー７に把持された状態で、ツールポ
ット２ａ内に装着される。ホルダー７は、ツールポット
２ａに装着されたときに、図示しないロック機構により
固定され、加工工具１は工具マガジン２にしっかりと装
着されることとなる。

【００１３】加工工具のホルダー７の底面は、その装着
時にツールポット２ａの底面に接触するよう平滑にさ
れ、その中央には方形状の凹部７ａが形成されている。
そしてこの凹部７ａ内に複数の識別ピン８が設けられて
いる。図５に示す例において識別ピン８は、４行２列、
計８箇所のピン設置位置のうちの数箇所に設けられてい
る。

【００１４】一方、ツールポット２ａの底部には、ホル
ダー７の装着時に、その底部の識別ピン８を受け入れる
ソケット９が備えられている。ソケット９は、上記ピン
設置位置に対応して８つのピン挿入部９ａを有してい
る。ソケット９の外形寸法は凹部７ａの内寸より僅かに
小さくされ、これに嵌合しうるようになっている。ソケ
ット９は、その内部に図６に示すような８つのスイッチ
ＳＷ１〜ＳＷ８からなるスイッチ回路１０を備えてお
り、各スイッチのオンオフ信号は、インターフェース回
路１１を介してコントローラ１２に接続されている。各
スイッチＳＷ１〜ＳＷ８は、ソケット９のピン挿入部９
ａに対応しており、ピン挿入部９ａに加工工具側の識別
ピン８が挿入されることによってオンする。

【００１５】したがって図５に示すように、識別ピン８
が形成された位置に対応するスイッチ（この例では、Ｓ
Ｗ１、２、３、７及び８）はその識別ピンの挿入によっ
てオンされ、識別ピン８が形成されていない位置に対応
するスイッチ（ＳＷ４、５及び６）はオフの状態のまま
となる。これら各スイッチからのオンオフ信号は、イン
ターフェース回路１１によって８ビットの信号に変換さ
れ、コントロール１２に送られる。これよりインターフ
ェース回路１１は、２⁸＝２５６通りの異なる８ビット
信号を送出可能である。したがって装着する加工工具１
の種類に応じてその識別ピン８の配列を異ならせること
によって、２５６種類の加工工具を識別することができ
る。すなわち、工具マガジンに装着しうる加工工具に１
〜２５６までの識別番号を割り振り、該識別番号に応じ
てそのピン配列を決定する。図５の例では、２２７番の
加工工具におけるピン配列が示されており、このピン配
列により“１１１０００１１”の８ビット信号がコント
ローラ１２に送られることとなる。もっとも設置しうる
ピン数をさらに増やすことによって、さらに多くの加工
工具を識別可能に構成することができる。例えば、１６
本の識別ピンを配列することによって、６５５３５種類
の加工工具を識別可能になる。

【００１６】図７は本発明に係る工具識別装置のシステ
ム構成を示すブロック図である。工具マガジン２の各ツ
ールポット２ａ内に設けられたソケット９のスイッチ回
路１０は、インターフェース回路１１を介してコントロ
ーラ１２に接続されている。コントローラ１２は、ＮＣ
プログラムにおける加工工具の補正変数の要求を受け
て、対象の加工工具のスイッチ回路１０からの８ビット
信号を受け取る。この８ビット信号は、上述したように
取り付けられている加工工具の識別番号を表わしたもの
であり、これに対応するパラメータデータがツールデー
タベース１３から取得される。ツールデータベース１３
内には、図８に示すような各加工工具毎の諸パラメータ
データが格納されている。コントローラ１２は、指定さ
れた加工工具のパラメータのうち必要なパラメータを取
得し、該パラメータを補正変数としてＮＣプログラムに
与える。

【００１７】図９に示す制御フローチャートに沿って動
作の一例を説明すると、例えば、ＮＣプログラムよりシ
ェルエンドミルの工具に対する補正変数の要求があると
（ステップ１）、コントローラ１２はシェルエンドミル
の装着されたツールポット２ａのソケット９からの８ビ
ット信号“１１１０００１１”を受け取る（ステップ
２）。この８ビット信号は、工具マガジンに装着されて
いるシェルエンドミルの識別番号“２２７”を表わして
いる。次に、ツールデータベース１３から識別番号“２
２７”を有する工具のパラメータが取得される（ステッ
プ３）。すなわち図５に示すテーブルにおいて、カッタ
ー径＝４５ｍｍ、Ｌ＝７５ｍｍ、Ｄ＝２２ｍｍが取得さ
れ、補正変数としてプログラムに返される（ステップ
４）。こうして得られた補正変数に基づいて加工時にお
ける加工工具の位置等が補正されることとなる。

【００１８】次に本発明の工具識別装置をＮＣ旋盤に適
用した実施形態について説明する。図１０は本発明を適
用したＮＣ旋盤のベースホルダー４の正面図、図１１及
び図１２はその要部を拡大して示す加工工具装着前の斜
視図である。図に示すベースホルダー４は、４本の外削
工具５及び４本の内削工具６が実装可能であり、外削工
具５は、ベースホルダー４の半径方向に放射状に延びる
溝４ａ内に固定され、また内削工具６はベースホルダー
４の前面に形成されたツールポット４ｂに挿入して保持
されている。

【００１９】図１０及び図１１に示すように、外削工具
５を保持するための溝４ａ内には、先の実施形態におけ
るソケットと同様のソケット１４が配置されている。一
方、外削工具５の一側面には、ソケット１４の位置に対
応して識別ピン１５が備えられている。識別ピン１５
は、外削工具５の側面に形成した凹部５ａ内に配置さ
れ、凹部５ａは丁度ソケット１４が嵌まるように構成さ
れている。

【００２０】本実施形態においても先の実施形態の場合
と同様、外削工具５の種類に応じてこの識別ピン１５の
配列を異ならせてある。したがって、各ピン挿入部１４
ａに対応して設けたソケット１４内のスイッチは、外削
工具５をベースホルダー４に装着した時に、識別ピン１
５が形成された位置のものだけがオンされる。本実施形
態におけるシステム構成は、図６及び図７に示す先の実
施形態のものと同様であり、その説明を省略する。

【００２１】ＮＣ旋盤において内削工具６は、図１２に
示すように工具ホルダー１６に把持され、工具ホルダー
１６をベースホルダー４のツールポット４ｂに挿入する
ことによってＮＣ旋盤側に保持される。ここで工具ホル
ダー１６のつば部１６ａの背面に識別ピン１７が設けら
れる。そしてベースホルダー４の表面におけるツールポ
ット４ｂの近傍に、識別ピン１７を受け入れるためのソ
ケット１８が配置されている。

【００２２】工具ホルダー１６側の識別ピン１７は、先
の例と同様に、ソケット１８と嵌合する凹部１６ｂ内に
配置されている。ここでソケット１８及び凹部１６ｂ
は、扇型の外観形状を有しているが、これは工具ホルダ
ー１６のつば部形状に合わせたもので、機能的には先に
示したソケットと同様である。工具ホルダー１６に形成
する識別ピンの配列は、把持する内削工具６の種類に対
応して決定され、その内削工具の識別番号を表わすもの
である。したがって、特定の内削工具６とその識別番号
を有する工具ホルダー１６とは、常に一体として取り扱
われる。

【００２３】上記実施形態の場合と同様に、ＮＣプログ
ラムから工具の補正変数が要求されると、識別ピン１
５、１７の配列によってベースホルダー４に装着されて
いる外削工具５及び内削工具６の識別番号が取得され
る。この取得された識別番号に基づいてツールデータベ
ース内のパラメータが参照され、補正変数として与えら
れる。この補正変数によってＮＣ旋盤の位置制御が補正
され、ベースホルダー４に装着された工具に応じた加工
が実現される。

【００２４】以上、本発明の工具識別装置の実施形態を
説明したが、本発明は上記実施形態に示されたものに限
定されない。例えば、上記実施形態においては、複数の
識別ピンと機械的スイッチにより、装着した工具の種類
を識別するように構成したが、バーコード等の識別マー
ク及びこれを認識する光センサの組み合わせによって光
学的な識別手段を採用することや、磁気的に認識し得る
識別マークとこれを認識する磁気センサの組み合わせに
よって磁気的な識別手段を採用すること等も可能であ
る。

【００２５】

【発明の効果】請求項１の数値制御機械の工具識別装置
は以上説明したように、工具保持手段に装着した加工工
具の種類及びパラメータを自動認識するよう構成したこ
とにより、ＮＣプログラムにおける補正変数を作業者が
手入力する必要がなくなり、数値制御機械の操作性を向
上させることができるという効果がある。また、手入力
により生じていた補正変数の入力ミスがなくなり、従来
に比して加工歩留まりが向上するという効果がある。

【００２６】請求項２の数値制御機械の工具識別装置
は、請求項１の効果に加えて、加工工具側に設けた複数
のピンの配列によって、加工工具の種別を判断するよう
に構成したため、構成が簡単であると共に、既存の数値
制御機械を改良することによって本発明を実施できると
いう効果がある。

【００２７】請求項３の数値制御機械の工具識別装置
は、請求項１及び２の効果に加えて、加工工具を保持す
るホルダーの底面に識別マークを形成することから、加
工工具自体に加工を加える必要がなく、よって識別マー
クの成型が容易であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】三軸制御横形マシニングセンタの一例を示す斜
視図である。

【図２】図１の工具マガジンを拡大して示す斜視図であ
る。

【図３】ＮＣ旋盤におけるツールシステムを示す斜視図
である。

【図４】本発明をマシニングセンタの加工工具に適用し
た第１の実施形態を示す側面図である。

【図５】識別ピンとソケットとの対応関係を示す斜視図
である。

【図６】ソケットに備えられたスイッチ回路とコントロ
ーラとの接続関係を示す回路構成図である。

【図７】本発明に係る工具識別装置のシステム構成を示
すブロック図である。

【図８】ツールデータベース内に格納されたテーブルの
一例を示す図である。

【図９】図７に示すシステムの制御を示すフローチャー
トである。

【図１０】本発明を適用したＮＣ旋盤のベースホルダー
の正面図である。

【図１１】外削工具装着前の図１０の要部拡大斜視図で
ある。

【図１２】内削工具装着前の図１０の要部拡大斜視図で
ある。

【符号の説明】

１ 加工工具 ２ 工具マガジン ２ａ ツールポット ３ 自動工具交換装置 ４ ベースホルダー ４ａ 溝 ４ｂ ツールポット ５ 外削工具 ５ａ 凹部 ６ 内削工具 ７ ホルダー ７ａ 凹部 ８ 識別ピン ９ ソケット ９ａ ピン挿入部 １０ スイッチ回路 １１ インターフェース回路 １２ コントローラ １３ ツールデータベース １４ ソケット １４ａ ピン挿入部 １５ 識別ピン １６ 工具ホルダー １６ａ つば部 １６ｂ 凹部 １７ 識別ピン １８ ソケット ＳＷ１〜ＳＷ８ スイッチ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め与えた数値情報に基づいて複数の加
   工工具を順次交換しながら被加工物の加工を行なう数値
   制御機械において、上記加工工具側に各加工工具の種類
   及び固有のパラメータ毎に異なる識別マークを設けると
   ともに、上記複数の加工工具を保持するための複数の工
   具保持部を有する工具保持手段と、上記加工工具を上記
   工具保持部に保持させた場合に上記識別マークを認識し
   て該工具保持部に保持された加工工具を特定する工具認
   識手段とを備えることを特徴とする数値制御機械の工具
   識別装置。
2. 【請求項２】 上記識別マークは、各加工工具の種類及
   び固有のパラメータ毎に異なる複数のピンの配列であ
   り、上記工具認識手段は、上記複数のピンを受け入れる
   ソケットを備え、該ソケットに挿入される上記ピンの有
   無によって上記加工工具を特定することを特徴とする請
   求項１の数値制御機械の工具識別装置。
3. 【請求項３】 上記識別マークを加工工具を保持するホ
   ルダーの底面に設けたことを特徴とする請求項１又は２
   の数値制御機械の工具識別装置。