(57)【要約】【課題】  設備上大掛かりな変更を行うことなく、作業工程全体として工具交換効率の高い工具交換装置を提供する。【解決手段】対象ワークの加工工程が終了した場合、次の加工プログラムを読込み（Ｓ１３）、次に移行する。Ｓ１４では、次の加工プログラムで使用される工具順序になるよう現在の工具収容テーブルＬを編集して第１工具テーブルＴＬ１を作成し、次の加工プログラムにおける加工工程中に使用される工具全てにおいて、第１工具Ｔｎの第１工具ポットの識別番号ＴＰｎと次に使用される第２工具ポットの識別番号ＴＰｎ＋１との識別番号の差分を演算し、その差分が５ポット以上の場合、工具マガジン２１内の工具Ｔｎの自動並び替えを実行し（Ｓ１６）、終了する。【選択図】  図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の工具を夫々収容する順序付けられた識別番号を備えた工具ポットと次に使用される工具を収容する工具ポットを収容位置から交換位置に移動する工具移動手段とを有する工具マガジンと、前記複数の工具とこれら工具が収容される複数の工具ポットとの対応関係を示す配置情報を格納した工具収容テーブルと、この工具収容テーブルと加工工程を規定する加工プログラムとに基づき前記工具移動手段を制御する移動制御手段とを有する工具交換装置において、
前記工具マガジンに収容された工具の配置を前記加工プログラムに基づき並び替え可能な工具並替手段と、
前記加工プログラムと工具収容テーブルとに基づき、工具の使用順序に対応するように工具ポットの順序付けをすると共に、この順序付けされた工具ポットの識別番号に基づいて工具配置の並び替え可否を判定する並替判定手段とを有し、
前記順序付けに基づいて先に使用する工具を収容する第１工具ポットとこの第１工具ポットに収容する工具の次に使用する工具を収容する第２工具ポットの識別番号の差が所定値以上のとき、前記並替判定手段は工具配置を並び替え可能と判定すると共に、前記工具並替手段は前記並替判定手段の判定結果に基づき工具配置の並び替えを行うことを特徴とする工具交換装置。
【請求項２】
加工工程毎に加工プログラムを読込むものであって、
前記並替判定手段は、加工工程が終了した際、工具配置の並び替え可否を判定することを特徴とする請求項１に記載の工具交換装置。
【請求項３】
前記並替判定手段は、加工工程の終了後、次工程再開まで所定時間以上ある場合、前記工具マガジンに収容される全工具を次の加工プログラムに基づき並び替え可能と判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の工具交換装置。
【請求項４】
前記工具並替手段は、第１工具ポットに続く第２工具ポットの識別番号の差が所定値以上のとき、第２工具ポットに収容される工具を、第１工具ポットと第２工具ポットに続く第３工具ポットとの中間に位置する工具ポットに並び替えることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の工具交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具交換装置に関し、特に、工具マガジン内の工具配置を並び替えることで、工具呼出し時間の短縮可能な工具交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ワークに対して、ネジ切り、孔開け、座ぐり等の多種に亙る加工等を単一の装置で複合的に行う工作機械が存在している。このような工作機械には、タップやドリル等の工具を予め所定の収容箇所に多数収容し、所望の工具を適時選択して、加工が終了した工具と自動的に交換できる工具交換装置（ＡＴＣ）が付設される。
【０００３】
工具交換装置は、各工具を標準化された工具ホルダに取付けた状態で工具マガジンの工具ポットに収容している。ユーザが工具マガジン内の工具ポットに工具を収容した後は、工具登録用操作画面に従って、各工具ポットに収容された全ての工具を登録することで、工具マガジン内の工具配列を認識することができる。
【０００４】
工具を交換する場合、グリップアームで新しい工具を把持した後、空いている工具ポットに前の加工で使用した工具を収容していくので、当初工具マガジン内に収容した工具配列が変更される。従って、一つの工具での加工時間が短い場合、次に使用される工具が交換位置から遠い、つまり、現在使用している工具の工具ポットと次に使用される工具の工具ポットとが離れていると、次の工具の割出し時間が掛かり、加工サイクルが長くなる。
【０００５】
特許文献１は、グリップアームと工具マガジンとの間に、工具ポットを移動可能なポットスライダと中間ポットとを設けて、加工プログラムを変更することなく、加工作業中に工具マガジン側の工具の並び替えを行う技術を提案している。
【０００６】
特許文献２は、工具毎の使用頻度を規定する工具並替用テーブルと工具の収容される工具ポットを規定する工具登録テーブルとを設け、加工開始前に、使用頻度の高い工具を近接して配置する技術を提案している。特許文献２では、次工具を交換位置に短時間で割出すことができ、加工時における工具交換効率を向上できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１４５３７９号公報
【特許文献２】特開２００２−３６０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の工具交換装置は、グリップアームと工具マガジンとが独立作動可能とされるため、加工作業と関係なく工具の並び替えが可能となり、並び替え終了を待つ手待ち時間の発生を低減することができる。
【０００９】
しかしながら、工具の配置が当初の配置位置から変更されたとしても、次の加工における工具使用順序次第では、並び替えを行わなくても交換効率に影響がなく、逆に、全体設備の稼働効率上、並び替えが不要な場合も存在する。しかも、工作機械の加工プログラムの変更はないものの、ポットスライダと中間ポットとを新設し、これらを制御する制御系が必要となることから、設備上大掛かりな変更を要する。
【００１０】
特許文献２では、一つの加工工程中における割出し時間の低減は可能であるものの、加工終了毎に並び替えを行うため、並び替え終了を待つ間、工作機械の手待ち時間の問題がある。つまり、手待ち時間を考慮した上で、作業工程全体としての効率化について検討されていない。  
【００１１】
本発明の目的は、設備上大掛かりな変更を行うことなく、作業工程全体として工具交換効率の高い工具交換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の工具交換装置は、複数の工具を夫々収容する順序付けられた識別番号を備えた工具ポットと次に使用される工具を収容する工具ポットを収容位置から交換位置に移動する工具移動手段とを有する工具マガジンと、前記複数の工具とこれら工具が収容される複数の工具ポットとの対応関係を示す配置情報を格納した工具収容テーブルと、この工具収容テーブルと加工工程を規定する加工プログラムとに基づき前記工具移動手段を制御する移動制御手段とを有するものである。
【００１３】
請求項１の発明は、前記工具マガジンに収容された工具の配置を前記加工プログラムに基づき並び替え可能な工具並替手段と、前記加工プログラムと工具収容テーブルとに基づき、工具の使用順序に対応するように工具ポットの順序付けをすると共に、順序付けされた工具ポットの識別番号に基づいて工具配置の並び替え可否を判定する並替判定手段とを有し、前記順序付けに基づいて先に使用する工具を収容する第１工具ポットとこの第１工具ポットに収容する工具の次に使用する工具を収容する第２工具ポットの識別番号の差が所定値以上のとき、前記並替判定手段は工具配置を並び替え可能と判定すると共に、前記工具並替手段は前記並替判定手段の判定結果に基づき工具配置の並び替えを行うことを特徴とする。
【００１４】
請求項１の発明では、夫々の工具ポットが予め備えている順序付けられた識別番号を利用して第１工具ポットとこの第１工具ポットに続いて使用する第２工具ポットとの離間距離、所謂工具交換時の割出し時間の要否を検出している。しかも、第１工具ポットと第２工具ポットとの配置情報は、工具移動手段の制御のため予め備えている工具収容テーブルから得ることができ、夫々の工具ポットにおける識別番号の差によって離間距離を判定している。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、加工工程毎に加工プログラムを読込むものであって、前記並替判定手段は、加工工程が終了した際、工具配置の並び替え可否を判定することを特徴とする。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記並替判定手段は、加工工程の終了後、次工程再開まで所定時間以上ある場合、前記工具マガジンに収容される全工具を次の加工プログラムに基づき並び替え可能と判定することを特徴とする。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記工具並替手段は、第１工具ポットに続く第２工具ポットの識別番号の差が所定値以上のとき、第２工具ポットに収容される工具を、第１工具ポットと第２工具ポットに続く第３工具ポットとの中間に位置する工具ポットに並び替えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明によれば、設備上大掛かりな変更を行うことなく、作業工程全体として工具交換効率の高い工具交換装置を得ることができる。つまり、工具交換装置が元々保有する工具収容テーブルと工具ポットの識別番号を利用して、工具交換時の割出し時間の要否を検出することにより、別途設備上の変更を行うことなく、制御系の変更で工具交換効率の向上を実現できる。しかも、識別番号の差が所定値以上のとき、所謂長い割出し時間が必要なときに工具の並び替えを実行することから、不要な並び替えを行うことなく作業工程全体として効率化が図れる。
【００１９】
請求項２の発明によれば、加工工程毎に加工プログラムを読込むものであって、加工工程が終了した際、工具配置の並び替え可否を判定するため、工作機側の読込みと同期して加工プログラムを読込むことができる。また、判定回数を少なくできるとともに、並び替え可の場合、工具並替手段を迅速に作動開始できる。
【００２０】
請求項３の発明によれば、加工工程の終了後、次工程再開まで所定時間以上ある場合、前記工具マガジンに収容される全工具を次の加工プログラムに基づき並び替え可と判定するため、工具の並び替え完了を待つための手待ち時間の発生が防止できる。
【００２１】
請求項４の発明によれば、第１工具ポットに続く第２工具ポットの識別番号の差が所定値以上のとき、第２工具ポットに収容される工具を、第１工具ポットと第２工具ポットに続く第３工具ポットとの中間に位置する工具ポットに並び替えるため、次及びその次の割出し時間を短縮でき、最低限の並び替えで、作業工程全体の工具割出し時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例に係る工作機械の正面図である。
【図２】本実施例に係る工作機械の斜視図である。
【図３】本実施例に係る工具マガジンの内部正面図である。
【図４】本実施例に係る工具マガジンの側面図である。
【図５】本実施例に係る工作機械の制御ブロック図である。
【図６】本実施例に係る加工作業開始時の工具収容テーブルである。
【図７】本実施例に係る工作機械の加工ステップである。
【図８】本実施例に係る加工作業開始後の工具テーブルである。
【図９】本実施例に係る工具並び替え制御の全体フローチャートである。
【図１０】本実施例に係る工具並び替え制御の要部フローチャートである。
【図１１】本実施例に係る変更後の第２工具テーブルである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するため最良の形態について実施例に基づいて説明する。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明の実施例について図面に基づいて説明する。図１及び図２に示すように、数値制御式工作機械１（以下、工作機械と略す）は、図示外のワークと工具とを相対移動させることによって、ワークに所望の切削加工（例えば、「中ぐり」，「フライス削り」，「穴開け」等）を施す機械である。この工作機械１は、鋳鉄製のベース２と、機械本体３と、スプラッシュカバー４等を有する。
【００２５】
ベース２は、Ｙ軸方向（機械本体３の奥行き方向）に長い略直方体状である。ベース２の下部の四隅には、高さ調節可能な脚部２ａが夫々設けている。スプラッシュカバー４は、ベース２の上部に固定されると共に、機械本体３とベース２の上部を覆う箱状とされる。このスプラッシュカバー４の内側に、機械本体３の加工領域が設けている。また、スプラッシュカバー４の前面には開口部（図示略）を設けている。
【００２６】
この開口部を開閉する１対のスライド式の開閉扉５，６が設けている。この開閉扉５，６の略中央には、矩形状のガラス窓部５ａ，６ａが夫々設けてある。開閉扉５の右端部に把手部５ｂを設け、開閉扉６の左端部に把手部６ｂが設けてある。作業者は、これら把手部５ｂ，６ｂを互いに離れる方向に開くことにより開口部を開き、ベース２の上部のテーブル７に対してワークのセットを行うことができる。
【００２７】
正面開口部の右側には操作パネル８が設けている。正面視で長方形状の操作パネル８は、工作機械１の操作に用いる。この操作パネル８は、テンキー、各種操作キーを備えたキーボード９とディスプレイ１０を有する。ディスプレイ１０は、設定画面又は実行動作を表示するためのものであり、キーボード９の上部に設けている。
【００２８】
図２に示すように、機械本体３はベース２の上側に設置され、機械本体３が加工プログラムに従ってワークの切削加工を行う。機械本体３は、主軸ヘッド１１と、主軸１２と、コラム１３と、自動工具交換装置（ＡＴＣ）１４と、テーブル７等を有する。直方体状のコラム１３は、ベース２の後部にあるコラム座部１５の上に位置し鉛直上方に立設している。コラム１３の背面に、制御ボックス１６を設けている。この制御ボックス１６に、工作機械１の動作を制御する数値制御機能のある制御装置５０（図５参照）を設けている。
【００２９】
次に、テーブル１０の移動機構について説明する。
テーブル７は、ベース２の上に設けている。テーブル７は、切削対象のワークを着脱可能に固定する。サーボモータからなるＸ軸モータ７１（図５参照）はテーブル７をＸ軸方向（図１の左右方向）に移動する。サーボモータからなるＹ軸モータ７２（図５参照）はテーブル７をＹ軸方向に移動する。
【００３０】
一対のＹ軸送りガイドは、ベース２の上面においてベース２の長手方向（前後方向）に沿って延びている。この一対のＹ軸送りガイド上に直方体状の支持台１７を移動可能に支持している。テーブル７の下側において、支持台１７の上面にはＸ軸方向に延びる一対のＸ軸送りガイド（図示略）が設けてある。この一対のＸ軸送りガイドにテーブル７を移動可能に支持している。
【００３１】
このようなＸＹ移動機構によって、Ｘ軸モータ７１がボールねじ機構を介してテーブル７をＸ軸送りガイドに沿ってＸ軸方向に移動する。同様に、Ｙ軸モータ７２が支持台１７とテーブル７をボールねじ機構を介してＹ軸送りガイドに沿ってＹ軸方向に移動する。
【００３２】
次に、主軸ヘッド１１の昇降機構について説明する。図２に示すように、サーボモータからなるＺ軸モータ７３（図５参照）は、Ｚ軸方向（図２の機械本体３の上下方向）に主軸ヘッド１１を昇降駆動する。主軸ヘッド１１は、コラム１３の前面側の上下方向に延びるＺ軸ボールねじシャフト（図示略）に対してナット部（図示略）によって連結している。このナット部は、Ｚ軸ボールねじシャフトと協働してボールねじ機構を構成している。Ｚ軸モータ７３がＺ軸ボールねじシャフトを正逆方向に回転駆動することで、主軸ヘッド７をＺ軸方向に昇降駆動する。
【００３３】
テーブル７を中央に挟んで、Ｘ軸送りガイドの左右両側に、テレスコピック式に収縮するテレスコピックカバー１８，１９を夫々設けている。支持台１７を中央に挟んで、Ｙ軸送りガイドの前後両側に、テレスコピックカバー２０とＹ軸後カバー（図示略）を夫々設けている。
【００３４】
Ｙ軸後カバーはコラム１３の下側に設けられたカバー収納穴（図示略）に収容している。これら複数のカバーによって、テーブル７がＸ軸方向及びＹ軸方向の何れかの方向に移動した場合、常にテレスコピックカバー１８，１９，２０及びＹ軸後カバーがＸ軸送りガイド及びＹ軸送りガイドを覆うよう構成している。つまり、加工領域から飛散する切粉や、切削油の飛沫等が各ガイド上に落下するのを防止している。
【００３５】
自動工具交換装置１４は、工具Ｔ（図３，図４参照）を支持する工具ホルダを複数格納する工具マガジン２２と、主軸１２に取付けた工具ホルダと他の工具ホルダとを把持及び搬送可能な工具交換アーム２３（工具並替手段）等を有する。工具マガジン２２の内側には、工具ホルダを収容する複数の工具ポットＰと、これらの工具ポットＰを工具マガジン２２内で移送する移送機構２５（工具移動手段）とを設けている。
【００３６】
移送機構２５は、マガジンベース２６の内側に回転可能に配設された一対のスプロケット２７，２８と、このスプロケット２７，２８の間に掛け渡された無端状のチェーン２９と、チェーン２９の外周側に固着されると共に回動可能なブラケット３０等を備えている。
【００３７】
複数の工具ポットＰは、夫々ブラケット３０に取付けてあり、一方のスプロケット２７がマガジンモータ７５（図５参照）によって回転駆動されると、チェーン２９と共に工具マガジン２２内を循環する経路を移送されるように構成している。
【００３８】
工具ポットＰには夫々の工具ポットＰを個別に認識するため、具体的には、１８個の工具ポットＰ夫々の配列順序毎にＮｏ．１〜Ｎｏ．１８のように個別に順序付けられた識別番号ＴＰを設定している。識別番号検出手段２１（図５参照）によって検出された識別番号ＴＰは制御装置５０に送信され、制御装置５０は夫々の工具ポットＰの現在位置を判別している。
【００３９】
また、複数の工具ポットＰは、マガジンベース２６内の移送経路において、略大部分の範囲でマガジンベース２６の外周部の内壁面２６ａが工具ポットＰの側面部分に接触する状態にある。そのため、この内壁面２６ａが工具ポットＰの傾動を規制する状態となり、工具ポットＰは、図３に示すように、工具ポットＰに収容される工具Ｔを正面に向けた状態（以下、収容状態と略す）に維持する。
【００４０】
一方、マガジンベース２６の下端側には割出口２６ｂが形成してあり、この割出口２６ｂが形成されると共に工具交換可能な位置（以下、割出位置と略す）に限り、工具ポットＰが、収容状態から工具２１を下方に向けた状態（図示２点鎖線で示す状態；以下、交換可能状態という）まで回動可能となっている。この割出位置には、工具ポットＰを格納状態または交換可能状態へと回動させる図示しない傾倒機構が配設してある。尚、割出位置が本発明の交換位置に相当している。
【００４１】
工具交換アーム２３は、左右両端に一対のアーム部３１を有している。一方のアーム部３１は主軸１２に装着されている工具Ｔを抜き出すと共に、他方のアーム部３１は交換可能状態の工具Ｔを把持して主軸１２に装着する。
【００４２】
マガジンベース２６の上部には、アクチュエータケース３２が設けてあり、このアクチュエータケース３２の内部に、スプロケット２７を駆動するためのマガジンモータ７５を収納している。
【００４３】
次に、工作機械１の制御系の電気的構成について説明する。図５に示すように、制御装置５０は、マイクロコンピュータを含んで構成してあり、入出力インタフェース５４と、ＣＰＵ５１と、ＲＯＭ５２と、ＲＡＭ５３と、軸制御回路６１ａ〜６４ａ，７５ａと、サーボアンプ６１〜６４と、微分器７１ｂ〜７４ｂ等を有している。尚、ＣＰＵ５１が、移動制御手段及び並替判定手段に相当している。
【００４４】
軸制御回路６１ａ〜６４ａは、夫々サーボアンプ６１〜６４に接続している。サーボアンプ６１〜６４は、夫々Ｘ軸モータ７１、Ｙ軸モータ７２、Ｚ軸モータ７３、主軸モータ７４に接続している。軸制御回路７５ａはマガジンモータ７５に接続している。
【００４５】
Ｘ軸モータ７１、Ｙ軸モータ７２は、夫々、テーブル７をＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動させる。Ｚ軸モータ７３は、主軸ヘッド１１をＺ軸方向に昇降駆動する。マガジンモータ７５はブラケット３０を回転移動する。主軸モータ７４は、主軸１２を回転する。尚、前記Ｘ軸モータ７１、Ｙ軸モータ７２、Ｚ軸モータ７３、主軸モータ７４は、夫々エンコーダ７１ａ〜７４ａを有している。
【００４６】
軸制御回路６１ａ〜６４ａは、ＣＰＵ５１からの移動指令量を受けて、電流指令量（モータトルク指令値）をサーボアンプ６１〜６４に出力する。サーボアンプ６１〜６４は、この指令を受けてモータ７１〜７４に駆動電流を出力する。軸制御回路６１ａ〜６４ａは、エンコーダ７１ａ〜７４ａから位置フィードバック信号を受けて、位置のフィードバック制御を行う。微分器７１ｂ〜７４ｂは、エンコーダ７１ａ〜７４ａから入力した位置フィードバック信号を微分して速度フィードバック信号に変換し、軸制御回路６１ａ〜６４ａに速度フィードバック信号を出力する。
【００４７】
軸制御回路６１ａ〜６４ａは、微分器７１ｂ〜７４ｂから速度フィードバック信号を受けて、速度フィードバックの制御を行う。電流検出器６１ｂ〜６４ｂが、サーボアンプ６１〜６４からモータ７１〜７４に出力した駆動電流を検出する。電流検出器６１ｂ〜６４ｂで検出した駆動電流を、軸制御回路６１ａ〜６４ａにフィードバックする。軸制御回路６１ａ〜６４ａはフィードバックされた駆動電流に基づいて電流（トルク）制御を行う。
軸制御回路７５ａは、ＣＰＵ５１からの移動指令量を受けて、マガジンモータ７５を駆動する。
【００４８】
ＲＯＭ５２は、工作機械１を駆動制御するメイン制御プログラム、ディスプレイ１０に各種表示情報を表示させる表示制御プログラムを格納している。更に、ＲＯＭ５２は、工具ポットＰを格納状態から交換可能状態に移動する移動制御プログラム、工具マガジン２２内の工具Ｔの並び替え可否を判定する並替判定プログラム等の制御プログラムを格納している。
【００４９】
ＲＡＭ５３は、加工制御に必要な各種パラメータ、加工制御実行中の変数やフラグ等を一時的に記憶している。また、ＲＡＭ５３は、加工制御のための複数種類の加工プログラムをプログラム番号を付けて記憶している。
更に、ＲＡＭ５３は、夫々の工具ポットＰの識別番号ＴＰとその識別番号ＴＰのポットに収容される工具Ｔとの対応関係を示す工具収容テーブルＬ(図６参照)と工具テーブルＴＬ(図８参照)とを記憶している。
【００５０】
この工具収容テーブルＬは、所定の加工プログラムに対応する加工工程において、使用される工具Ｔの順番で記載されている。従って、工具Ｔ０１の作業が終了したとき、主軸１２から工具Ｔ０１を抜き出すと共に、この工具収容テーブルＬに基づきマガジンモータ７５が次の工具Ｔ０２が収容される工具ポットＰを割出位置に移動し、工具交換アーム２３が工具Ｔ０２を主軸１２に装着する。尚、工具交換によって工具Ｔと工具ポットＰとの対応関係が変更される毎に工具収容テーブルＬは更新される。
【００５１】
ＣＰＵ５１は、１つの加工プログラムが終了する度に、次の加工プログラムを読込み、次の加工プログラムで使用される工具順序になるように工具Ｔに基づいて工具収容テーブルＬを編集して工具Ｔの並び替えを行い、工具テーブルＴＬを作成する。この工具テーブルＴＬは、次の加工プログラムで用いられる工具Ｔの使用順序で配列記載され、工具Ｔとこの工具Ｔを収容する工具ポットＰの識別番号ＴＰとが対応付けされている。更に、次の加工プログラムを開始する場合には、最終の更新を終えた工具テーブルＴＬを、次の加工プログラムの工具収容テーブルＬに置き換える。
【００５２】
また、ＣＰＵ５１は、順序付けされた第１の工具Ｔが収容される第１工具ポットＰとこの第１工具Ｔに続いて使用される第２の工具Ｔが収容される第２工具ポットＰとの識別番号ＴＰの差分を演算している。この演算は、次の加工プログラムにおける加工工程中に使用される工具Ｔ全てにおいて行われる。ユーザーが当初設定した設定値以上、例えば第１工具ポットＰと第２工具ポットＰとの間隔が５ポット以上離間する割出工程が存在する場合、次の加工プログラムの実行前に工具Ｔの並び替えを行うよう構成している。
【００５３】
更に、ＣＰＵ５１は、次の加工プログラムの実行までの時間が工具マガジン２２に格納される全工具Ｔの並び替えに必要な時間に満たない場合、設定値以上の割出工程が必要な工具Ｔについてのみ工具Ｔの並び替えを行うよう構成している。つまり、第１工具ポットＰと第２工具ポットＰとの間隔が５ポット以上離間する場合、第１工具Ｔと第２工具Ｔとに対応する第１工具ポットＰと第２工具Ｔの次に使用する第３工具Ｔとの中間位置に相当する工具ポットＰの位置に第２工具Ｔを移動するよう構成している。尚、工具ポットＰの算出に当たり、計算上、小数点以下が出る場合は、小数点以下を切り捨て、或いは切り上げを行って移動先の工具ポットＰを設定する。
【００５４】
次に、図７に基づき、工作機械１に係る加工ステップの流れを説明する。尚、Ｓｉ（ｉ＝１，２…）は各ステップを示している。
まず、対象ワークに対する加工プログラムを作成し、ＲＡＭ５３に格納する（Ｓ１）。この加工プログラムには、個々の加工工程で用いられる工具Ｔの仕様情報が規定されている。また、この加工プログラム作成ステップでは、複数の加工プログラムをまとめて作成することも可能である。
【００５５】
キーボート９によって、工具マガジン２２にセットする工具Ｔを制御装置５０に登録する（Ｓ２）。この際、前記格納された加工プログラムの実行で必要な工具Ｔがその使用順序で記載されたテーブルがディスプレイ１０により表示可能であり、このテーブルと照合しながら必要な工具Ｔを登録することが可能である。
【００５６】
Ｓ２の時点で、ユーザーは工具Ｔの自動並び替えを行うポット数（設定値）を設定登録する。主軸１２が工具Ｔを装着していない場合、１８個全ての工具ポットＰに工具Ｔを登録可能である。また、主軸１２が工具Ｔを既に装着している場合、工具自動交換を考慮し、少なくとも１つの空き工具ポットＰを用意する。尚、便宜上、本実施例では主軸１２が工具Ｔを装着していない例を説明する。
【００５７】
工具マガジン２２の各工具ポットＰｎ（ｎ＝１，２…）に工具Ｔｎ（ｎ＝１，２…）を収容する（Ｓ３）。この際、夫々隣り合う工具ポットＰｎには、最初の加工プログラムの実行で使用される順番とされる工具Ｔｎを収容している。
【００５８】
ここで、工具Ｔｎはｎ番目に使用する工具Ｔを示し、工具ポットＰｎはｎ番目に使用する工具Ｔｎを収容する工具ポットＰを示す。また、夫々の工具ポットＰｎは、予め設定された識別番号ＴＰｎ（ｎ＝１，２…）を備えている。従って、最初の加工プログラムの実行前は、図６の工具収容テーブルＬに示すように、工具Ｔｎの番号ｎと識別番号ＴＰｎの値とが一致している。
【００５９】
加工プログラムを実行する（Ｓ４）。ワークに対して、加工プログラムに基づく加工を施す。工具交換時、次に使用する工具Ｔｎ＋１の工具ポットＰｎ＋１は識別番号ＴＰｎの工具ポットＰｎに隣接するため、工具Ｔｎ＋１の割出し時間は最短時間となる。また、使用済の工具Ｔｎを、空き工具ポットＰに収容すると共に、収容される工具Ｔとこの工具Ｔを収容する工具ポットＰの識別番号ＴＰとの対応関係を工具収容テーブルＬで常に更新管理している。
【００６０】
最初の加工プログラム終了後、次の加工プログラムを工作機械１による呼び出しと同期して呼び出すと共に、次の加工プログラムで使用される工具順序になるよう現在の工具収容テーブルＬを編集して工具テーブルＴＬを作成する（図８参照）。また、プログラム終了時点で、次の加工プログラムの実行において連続して使用される工具Ｔｎと工具Ｔｎ＋１との識別番号ＴＰｎと識別番号ＴＰｎ＋１との間隔が当初ユーザーの登録した設定値以上離間する場合、次の加工プログラムの実行前に工具Ｔの並び替えを行う。
【００６１】
図８に示す工具テーブルＴＬでは、複数の加工プログラムの実行後、再度最初の加工プログラムと同じプログラムを行う場合を示しており、工具Ｔｎの使用順序は初回と同様工具Ｎｏ．１，２…とされる。一方、工具Ｔｎが収容される工具ポットＰは、最初の工具Ｔ１に対応する識別番号ＴＰ１が６、次の工具Ｔ２に対応する識別番号ＴＰ２が８、３番目の工具Ｔ３に対応する識別番号ＴＰ３が１０のように、夫々の工具Ｔｎを収容する工具ポットＰはランダムな配置となっている。
【００６２】
次に、図９のフローチャートに基づき、本ＡＴＣ１４に係る工具の並び替え制御について説明する。まず、ユーザーの設定した工具マガジン２２内の工具Ｔの並び替え設定値Ｎ、及び工具収容テーブルＬを読込む（Ｓ１１）。
【００６３】
次に、対象ワークの加工工程が終了したか否か判定する（Ｓ１２）。Ｓ１２の判定の結果、加工工程が終了した場合、次の加工プログラムを工作機械１側の読込みに同期して読込み（Ｓ１３）、次ステップに移行する。Ｓ１２の判定の結果、加工工程が終了していない場合、本フローを終了する。
【００６４】
Ｓ１４では、次の加工プログラムで使用される工具順序になるよう現在の工具収容テーブルＬを編集して第１工具テーブルＴＬ１を作成する。次に、第１工具テーブルＴＬ１に基づき、次の加工プログラムにおける加工工程中に使用される工具Ｔ全てにおいて、工具Ｔｎを収容する工具ポットＰｎの識別番号ＴＰｎと次に使用される工具Ｔｎ＋１を収容する工具ポットＰｎ＋１の識別番号ＴＰｎ＋１との識別番号の差分を演算し、その差分が設定値Ｎ、例えば５ポット以上か判定する（Ｓ１５）。
【００６５】
Ｓ１５の判定の結果、Ｙｅｓの場合、工具マガジン２２内の工具Ｔｎの自動並び替えを実行し（Ｓ１６）、加工工程を終了する。Ｓ１５の判定の結果、Ｎｏの場合、並び替えを実行せずに本フローを終了する。尚、本フローチャートは、所定のサイクルで常に処理を行っているが、加工終了判定を受けて処理ルーチンをスタートすることも可能である。
【００６６】
次に、図１０のフローチャートに基づき、Ｓ１６の自動並び替えステップを説明する。
まず、次の加工プログラムによる加工工程開始まで所定時間あるか否か判定する（Ｓ２１）。通常、事前に生産計画が決まっているため、次の加工プログラム開始までの空き時間を予め求めておき、ＲＯＭ５２に格納しておく。また、前記所定時間は、過去の経験値或いは実測値に基づき、工具マガジン２２内の工具Ｔｎを全て並び替えるために必要な時間を設定している。
【００６７】
Ｓ２１の判定の結果、Ｙｅｓの場合、例えば、その日の最終加工工程が終了した場合や午前中の加工工程が終了した場合等、工具マガジン２２内の全工具Ｔｎを次の加工プログラムでの使用順序となるよう並び替えを行い（Ｓ２２）、本フローを終了する。
【００６８】
Ｓ２１の判定の結果、Ｎｏの場合、工具Ｔｎと工具Ｔｎ＋１の次に使用する工具Ｔｎ＋２とに対応する識別番号ＴＰｎと識別番号ＴＰｎ＋２との中間位置に相当する工具ポットの識別番号（ＴＰｎ＋（ＴＰｎ＋２））／２の位置に工具Ｔｎ＋１を移動する。更に、工具Ｔｎを並び替えた場合の第２工具テーブルＴＬ２を作成する（Ｓ２３）。
【００６９】
工具ポットＰの識別番号ＴＰｎと識別番号ＴＰｎ＋２との中間位置に相当する工具ポットＰの識別番号（ＴＰｎ＋（ＴＰｎ＋２））／２位置の算出に当たり、計算上、小数点以下が出る場合は、小数点以下を切り捨て、或いは切り上げにより第２工具Ｔｎ＋１を移動する工具ポット位置を求める。
【００７０】
具体的には、図８に示すように、第１工具テーブルＴＬ１では、工具Ｔ３のＴＰ３が１０、次に使用する工具Ｔ４のＴＰ４が３であるため、工具Ｔ３を工具Ｔ４に交換するには７ポット分ポットの移動が必要となる。従って、図１１に示すように、工具Ｔ４の次に使用する工具Ｔ５と工具Ｔ３との中間位置に相当する工具ポットＰ、所謂ＴＰ４を７に変更して第２工具テーブルＴＬ２とする。
【００７１】
第２工具テーブルＴＬ２に基づき、他の工具Ｔｎについて、使用順序に対応した工具ポットＰｎの識別番号ＴＰｎと識別番号ＴＰｎ＋１との識別番号の差分を演算し、その差分が設定値Ｎ以上か判定する（Ｓ２４）。Ｓ２４の判定の結果、設定値Ｎ以上離れた工具Ｔｎが存在する場合、Ｓ２３に戻り、再度、対象となる工具Ｔｎを並び替えた場合の第２工具テーブルＴＬ２を作成する。
【００７２】
Ｓ２４の判定の結果、設定値Ｎ以上離れた工具Ｔｎが他に存在しない場合、第２工具テーブルＴＬ２に基づき、工具の一部並び替えを行い（Ｓ２５）、本フローを終了する。
【００７３】
次に、本実施例に係る自動工具交換装置１の作用効果について説明する。
工具交換装置１が元々保有する工具収容テーブルＬと工具ポットＰｎの識別番号ＴＰｎを利用して、工具交換時の割出し時間の要否を検出することにより、別途設備上の変更を行うことなく、制御系の変更で工具交換効率の向上を実現できる。しかも、識別番号の差が所定値以上のときに工具の並び替えを実行することから、不要な並び替えを行うことなく作業工程全体として効率化が図れる。
【００７４】
加工工程が終了した際、工具配置の並び替え可否を判定するため、工作機側の読込みと同期して加工プログラムを読込むことができ、また、判定回数を少なくできると共に、並び替え可能な場合、工具並替手段を迅速に作動開始できる。
【００７５】
加工工程の終了後、次工程再開まで所定時間以上ある場合、工具マガジン２２に収容される全工具Ｔを次の加工プログラムに基づき並び替え可能と判定するため、並び替えを待つ手待ち時間の発生を防止できる。
【００７６】
工具Ｔｎの識別番号ＴＰｎと、次に使用する工具Ｔｎ＋１の識別番号ＴＰｎ＋１の差が設定値Ｎ以上のとき、工具ポットＰｎ＋１に収容される工具Ｔｎ＋１を、工具ポットＰｎと工具ポットＰｎ＋１に続く工具ポットＰｎ＋２との中間に位置する工具ポット（ＴＰｎ＋（ＴＰｎ＋２））／２に並び替えるため、一部並び替えの場合でも、作業工程トータルとして工具割出し時間を短縮できる。
【符号の説明】
【００７７】
１        工作機械
３        機械本体
１１      主軸ヘッド
１２      主軸
１４      ＡＴＣ
２２      工具マガジン
２３      工具交換アーム
２５      移送機構
５０      制御装置
５１      ＣＰＵ
５２      ＲＯＭ
５３      ＲＡＭ
７５      マガジンモータ
Ｔ        工具
Ｐ        工具ポット
ＴＰｎ    識別番号
Ｌ        工具収容テーブル
ＴＬ      工具テーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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