JPS63102854A - 異常工具交換方法 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は自動工具交換装置および工具異常検出センサ
を備えた数値制御工作機械すなわち、マシニングセンタ
などにおいて、工具異常発生時の自動工具異常検出およ
び交換方法に関するものである。　　゛ 〔従来の技術〕 マシニングセンタなどの自動工具交換装置を備えた工作
機械において、自動運転中に工具の摩耗や欠１員などの
異常が発生すると、ワークの仕上面精度の低下またはド
リルなどの切損を招き加工不良となる。

従って加工不良が発生する前に工具の異常を発見する方
法が種々考案されている。例えば主軸を駆動する主軸モ
ータの電流値を検出して電流が異常に上昇すれば工具異
常と判断する方法、ストレンゲージで主軸のねじれを検
出してねじれが一定以上となると工具異常と判断する方
法、あるいは工具異常時の主軸の振動や工具異常時に発
生する超音波を検出する方法などがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の工具異常検出方法は何れも電気的な
ものであるからノイズによる誤作動の問題、センサの耐
久性の問題などがあるため、信頼性に乏しい。また、工
具異常が検出された場合は、その信号により加工が停止
してしまうようになっている。このため、自動機であり
ながら、常時監視の必要があり、長時間の無人運転が不
可能であるという問題があった。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題点を解決するためにこの発明は工具異常検出
センサを空気圧力変化方式とし、このセンサの作動によ
り空気圧が変化すると同時に工作機械による加工を停止
させ、ついで自動工具交換装置を自動的に作動させて異
常工具を新工具と交換したのち、加工停止位置より加工
を再開するものである。

〔実施例〕

第１図はこの発明方法を実施する自動工具交換装置付き
数値制御工作機械、すなわちマシニングセンタ（以下Ｍ
／Ｃと略称する）で１はフレーム、２はフレーム１の前
部に設けたテーブル、３はこのテーブル２上に適宜の手
段で固定したワークである。

また、フレーム１の後半部前側には主軸へンド５を設け
、このヘッド５に主軸６を取付け、この主軸６を主軸モ
ータ７で駆動する。

８はツールマガジンで、図示例ではフレーム１の側面上
部寄りに設けたものである。

上記ツールマガジン８と主軸ヘッド５の間には自動工具
交換装置１）を設ける。この工具交換装置１）はツール
マガジン８の所定部のツールホルダ１２を主軸６の下端
に取付けたり、主軸６の下端のツールホルダ１２をマガ
ジン８の所定の個所に収納したりするものである。

１５はフレーム１に隣接して設けたＭ／Ｃ制御盤で、こ
の制御盤に制御回路を設けである。

前記ツールホルダ１２は圧縮空気を利用した工具異常検
出用センサを有するもので、ツールホルダ本体に圧縮空
気の噴出孔を有し、この噴出孔を主軸ヘッド５に設けた
圧縮空気供給用ホース１６に連通させる。

上記ホース１６は圧力スイッチ１７を介して圧縮空気供
給源に通じるバイ１）８に連通させ、同スイッチ１７に
連結した光フアイバケーブル１９は工具交換制御盤２０
に連結し、制御盤２０には工具異常表示器２１を設ける
。

前記工具異常検出用のセンサはツールホルダ１２の工具
取付軸に固定したドリルなどの切削工具２２によりワー
ク３を加工中において、工具２２の摩耗、選定不良など
の原因で、工具取付軸とツールホルダ１２の本体の間に
回転方向のずれが生じると、ツールホルダ１２の空気噴
出孔から噴出していた空気の噴出が止りホース１６内の
空気圧力が上昇する場合と、異常の場合に空気の噴出が
始まってホース１６内の空気圧が急下降する場とがある
が、ホース１６内の空気圧が急にかわると圧力スイッチ
１７が働き光信号が光フアイバケーブル１Ｓを介して制
御盤２０に送られる。

すなわち、前記圧力スイッチ１７は電気を用いない光反
射式で、制御１２０から光フアイバケーブル１９の一方
を通してスイッチ１７に光を送りスイッチ１７が圧力変
化を検知するとその内部の反射板が動いて他方の光フア
イバケーブル１９を通じて制御盤２０へ反射光を送るか
、またはその逆の作用により制御ｎ盤に光信号を送るも
のであるから、圧力スイッチ１７の部分も電気的なノイ
ズなどの悪影響を受けないものである。

第２図は制御系統を示すブロック図で、前記のツールホ
ルダ１２の空気噴出孔や切削工具２２の異常時に噴出孔
への空気の流れを停止し、あるいは空気を流出させる機
構などをセンサ２５として現わしている。

また、Ｍ／Ｃ制御盤１５はＭ／Ｃ制御部１３とＮＣ制御
部１４からなっている。

第３図は加ニブログラムの一例を示すもので、Ｍ／Ｃ制
御盤１５のメインプログラム２６と自動工具交換を行わ
せるサブプログラム２７からなっており、メインプログ
ラム２６には加ニブログラムとセンサスタート指令−セ
ンサＯＮとセンサストップ指令−センサＯＦＦが書き込
まれ、このセンサＯＮとセンサＯＦＦの間に固定プログ
ラムとして複数工程の加工サイクルが書き込まれている
。

また、さらに、前記メインプログラムのセンサＯＮとセ
ンサＯＦＦの間には前記センサ２５からの工具異常信号
をＭ／Ｃに取入れ、自動工具交換のマクロ割り込み命令
Ｍ９６Ｐｘｘｘｘおよび同割り込み解除命令Ｍ９７を書
き込んでおく。

つぎに上記実施例の作用を説明すれば、スタートボタン
を押すなどの手段で第３図のメインプログラム２６がス
タートすると加ニブログラムがスタートしてＭ／Ｃが運
転を始める。

ついで工具交換制御盤２０にセンサスタート指令が送ら
れてセンサＯＮとなりセンサ２５への圧縮空気の供給が
開始される。

こうしてセンサ２５がスタートしたのち、固定プログラ
ムによるサイクルの開始となり、回転を始めている主軸
６がＺ軸方向、主軸ヘッド５はＸ。

Ｙ軸方向に移動して工具２２が位置決めされたのち、孔
あけ加工の場合は設定した深さの孔をあけたのち、主軸
６が上昇し、つぎの孔あけ加工を行なう加工サイクルを
繰返えす。

上記の加工サイクル中に何の異常もなければ、加工サイ
クルは順調に行われ、全ての加工サイクルが修了すると
センサス）−／プ指令が工具交換制御盤２０に送られて
センサＯＦＦとなリセンサ２５への圧縮空気の供給が止
すセンサ２５がストップする。

上記のメインプログラム２６中のＭ２ＳとＭ９７の間で
の実行によるＭ／Ｃの運転中において、切削工具２２の
損耗、切削工具２２の選定不良などの原因で、ツールホ
ルダ１２の工具取付軸に加わる抵抗が増大して一定値以
上になると前記のように、センサ２５がこれを検出して
空気信号により圧力スイッチ１７を働かせ、光信号が工
具交換制御盤２０に入力される。

こうして、制御盤２０に工具異常信号が入力されると同
時にメインプログラム２６よりサブプログラム２７にジ
ャンプする。

このため、直ちに、加工を停止し、サブプログラム２７
に書き込まれている工具交換プログラムによって工具交
換制御盤２０が作動し、表示器２１により工具異常が発
生したことが表示されると同時に自動工具交換装置１）
が作動をはじめ、工具交換プログラムに従って異常工具
が新工具と交換される。　　　　　− 交換が終りプログラムの実行が終了するとメインプログ
ラム２６の実行が再開され、前記のサブプログラム２７
にジャンプした時点からのＭ／Ｃの加工工程の再開とな
り、引き続き新しい工具による加工が再開され、その後
は固定プログラムによる通常の加工となる。

上記の実施例において、メインプログラム２６の固定メ
モリによる加工サイクルの各工程毎に加工工程番号表示
用メモリと異常工具番号表示メモリとを設け、前記工具
異常表示器２１には異常工具発生時の加工工程番号表示
部と異常工具番号表示部とを設け、前記のように異常工
具が発生して加工が停止し、メインプログラム２６から
サブプログラム２７にジャンプして工具の交換が行われ
ている間において、表示器２１に、工具交換中であるこ
とと、工具交換がなされている時点における加工工程番
号と、交換される工具番号をランプ点灯などにより表示
するようにしておけば複数のマシニングセンタなどの同
時運転において、どのマシンの工具が異常であるかを監
視人が直ちに視認できる。また、このさい、プリンタを
駆動して異常工具の番号と異常工具発生時の工程番号を
記録用紙に印字せしめるようにしておくと、無人運転の
場合に爾後に異常工具番号と異常発生工程を知ることが
できるので、不良ドリルを新しいドリルと交換するなど
、その後の対策を立てるうえで有利である。

〔効果〕

この発明方法は前記のように、工具異常検出センサを空
気圧力変化方式とし、このセンサの作動により空気圧が
変化すると同時に工作機械による加工を停止させ、つい
で自動工具交換装置を自動的に作動させて異常工具を新
工具と交換したのち、加工停止位置より加工を再開する
ものであるから、電子部品を利用したセンサのようにノ
ズルによる誤作動のおそれがなく、また、工具の巽常発
生と同時にメインプログラムによる加工工程が停止して
サブプログラムによる自動工具交換装置の作用で異常工
具が新工具に交換されたのちメインプログラムによりマ
シン停止の時点から直ちに加工が再開されるので、マシ
ニングセンタなどによる長時間の無人運転が可能になる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明方法を実施するマシニングセンタの一
例を示す側面図、第２図は同上の制御系統を示すブロッ
ク図、第３図はプログラムの説明図である。 ３・・・・・・ワーク、６・・・・・・主軸、８・・・
・・・ツールマガジン、１）・・・・・・自動工具交換
装置、１２・・・・・・ツールホルダ、１３・・・・・
・Ｍ／Ｃ制御部、１４・・・・・・ＮＣ制御部、１５・
・・・・・Ｍ／Ｃ制御盤、１７・・・・・・圧力スイッ
チ、１８・・・・・・バイブ、１９・・・・・・光フア
イバーケーブル、２０・・・・・・工具交換制御盤、２
１・・・・・・工具異常表示器、２２・・・・・・切削
工具、２５・・・・・・センサ、２６・・・・・・メイ
ンプログラム、２７・・・・・・サブプログラム。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）自動工具交換装置および工具異常検出センサを備
   えた数値制御工作機械において、工具異常検出センサを
   空気圧力変化方式とし、このセンサの作動により空気圧
   が変化すると圧力スイッチが入り同時に工作機械による
   加工を停止させ、ついで自動工具交換装置を自動的に作
   動させて異常工具を新工具と交換したのち、加工停止位
   置より加工を再開することを特徴とする異常工具交換方
   法。
2. （２）前記数値制御工作機械の加工工程を書き込んだメ
   インプログラムと工具異常時の工具交換工程を書き込ん
   だサブプログラムを設けるとともに、前記メインプログ
   ラムにより工具異常検出センサの作動スタートおよび作
   動ストップを指令し、メインプログラムに書き込まれた
   加工サイクルで加工中においても、前記センサが作動中
   に工具異常信号が出力されると、加工サイクルを停止す
   ると同時にサブプログラムにジャンプし、異常工具を新
   工具と交換したのち加工サイクルによる加工を停止位置
   から再開することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の異常工具交換方法。
3. （３）前記センサの作動により工具異常信号が発せられ
   たとき、工具異常表示器に異常工具の番号および工具異
   常が生じたときの加工工程番号を表示せしめることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の異常工具交換方法
   。