(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の主軸に工具を着脱可能な旋回式の工具マガジンと、
前記工具マガジンに円周状に設けられた工具把持部と、
前記工具マガジンを旋回駆動する割り出し手段と、
工具交換時に前記割り出し手段を制御し、前記主軸に装着された工具を前記工具マガジンの工具交換位置に割り出されている工具把持部へ格納し、次に使用する工具が格納されている工具把持部を工具交換位置へ割り出して工具を主軸へ装着する制御手段と、
を備えた工作機械の工具交換手段において、
予め、使用中の工具の工具位置を、次に使用する工具位置に近づける工具格納位置の変更指令を前記制御手段へ出力する指令手段を備え、
前記割り出し手段は、前記主軸に工具が装着されている場合にも前記工具マガジンを旋回可能であり、前記制御手段は、前記指令手段から工具格納位置の変更指令を受けた場合、前記主軸に工具が装着された状態で工具マガジンを旋回させ、所定の工具把持部を工具交換位置へ割り出すように前記割り出し手段を制御すること、
を特徴とする工作機械の工具交換装置。
【請求項２】
前記主軸に装着された工具の工具格納位置を指定した工具格納位置へと変更するように指令するブロックを含んだ加工プログラムを記憶する記憶手段を備え、
前記指令手段は、前記制御手段による前記加工プログラムの実行中に、前記工具格納位置の変更を指令するブロックが前記指令手段に読み込まれた時、前記工具格納位置の変更指令を前記制御手段に指令すること、
を特徴とする請求項１に記載の工作機械の工具交換装置。
【請求項３】
工具マガジン上の各々の工具把持部の工具の有無を入力するデータ入力手段と、
前記工具の有無の入力データを記録する記録手段を備え、
前記制御手段は、前記記録した工具の有無の入力データから、工具が既に装着されている工具把持部へと、前記指令手段から工具格納位置の変更が指令された場合に、警告を出すアラーム出力手段を備えたこと、
を特徴とする請求項１または２に記載の工作機械の工具交換装置。
【請求項４】
工具マガジン上の各々の工具把持部の工具の有無を検出する工具検出手段と、
前記工具検出手段により検出された工具の有無の検出データを記録する記録手段を備え、
前記制御手段は、前記記憶した工具の有無の検出データから工具が既に装着されている工具把持部へと工具格納位置の変更が指令された場合に警告を出すアラーム出力手段を備えていること、
を特徴とする請求項１または２に記載の工作機械の工具交換装置。
【請求項５】
前記工具マガジン上の各々の工具把持部の工具の有無を入力するデータ入力手段と、
前記工具の有無の入力データを記録する記録手段を備え、
前記指令手段は、工作機械が実行する加工プログラムを解析し、次に使用する工具が格納されている工具把持部を特定するとともに、
前記記録手段の前記工具の有無の入力データから工具マガジン上の工具の装着されていない工具把持部の位置を特定し、
前記指令手段は、前記工具の装着されていない工具把持部のうち、次に使用する工具が格納されている工具把持部との旋回距離が最短である工具把持部へと、工具格納位置の変更を前記制御手段に自動的に指令すること、
を特徴とする請求項１に記載の工作機械の工具交換装置。
【請求項６】
前記工具マガジン上の各々の工具把持部の工具の有無を検出する工具検出手段と、
前記工具検出手段により検出された工具の有無の検出データを記録する記録手段を備え、
前記指令手段は、工作機械が実行する加工プログラムを解析し、次に使用する工具が格納されている工具把持部を特定するとともに、
前記記録手段の前記工具の有無の検出データから工具マガジン上の工具の装着されていない工具把持部の位置を特定し、
前記工具の装着されていない工具把持部のうち、次に使用する工具が格納されている工具把持部との旋回距離が最短である工具把持部へと、工具格納位置の変更を前記制御手段に自動的に指令すること、
を特徴とする請求項１に記載の工作機械の工具交換装置。
【請求項７】
前記記録手段は、工具マガジン上の工具の工具重量とその配置を記録し、
前記制御手段は、前記記録手段を参照して、工具マガジンの旋回軸を含む平面で工具マガジンを２分割した場合に片方の領域にある工具の総重量ともう片方の領域にある工具の総重量との差を算出し、
あらかじめ定めておいたいくつかの前記旋回軸を含む平面について算出した前記工具重量の差のうち最大のものを、工具重量の偏りの値として定義し、
工具格納位置の変更の実行時にあらかじめ工具格納位置変更後の前記工具重量の偏りの値を算出して、
前記あらかじめ算出した工具重量の偏りの値が一定値以上である場合には、アラームもしくはメッセージを表示する出力手段を有すること、
を特徴とする請求項５または６に記載の工作機械の工具交換装置。
【請求項８】
前記記録手段は、工具マガジン上の工具の工具重量とその配置を記録し、
前記制御手段は、前記記録手段を参照して、工具マガジンの旋回軸を含む平面で工具マガジンを２分割した場合に片方の領域にある工具の総重量ともう片方の領域にある工具の総重量との差を算出し、
あらかじめ定めておいたいくつかの前記旋回軸を含む平面について算出した前記工具重量の差のうち最大のものを、工具重量の偏りの値として定義し、
工具格納位置の変更の実行時にあらかじめ工具格納位置変更後の前記工具重量の偏りの値を算出して、
前記あらかじめ算出した工具重量の偏りの値が一定値以上である場合には、前記次の工具からの旋回距離が最短の工具把持部ではなく、旋回距離が次に短い工具把持部へと工具交換位置を変更する位置を修正すること、
を特徴とする請求項５または６に記載の工作機械の工具交換装置。
【請求項９】
前記工具マガジン上の工具配置データを入力するデータ入力手段を備え、
前記記録手段は、前記データ入力手段により入力された工具マガジン上の工具配置データを記録し、
前記制御手段は、工具格納位置の変更が行なわれた場合に、前記記録手段に記録されている前記工具配置データを書き換えること、
を特徴とする請求項１乃至８の何れか一つに記載の工作機械の工具交換装置。
【請求項１０】
前記工具マガジン上の工具配置データを表示する表示手段を備えたこと、
を特徴とする請求項１乃至９の何れか一つに記載の工作機械の工具交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の主軸の工具を自動的に交換する工具交換手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
工具マガジン上の工具格納位置を並び替えることにより、工具交換時間の短縮を可能とした工具交換手段を備えた工作機械が知られている。特許文献１には、加工プログラムにおける加工順や加工時間に基づいて、工具マガジンに収容された工具を並び替える、並び替え手段を備えた工作機械が示されている。特許文献２には、メインマガジンとサブマガジンを備え、メインマガジンとサブマガジンとの間で工具の受け渡しの可能な工具交換手段における工具配置の変更方法として、あらかじめサブマガジンに移動したくない工具を指定しておくことが出来るような工具配置変更方法が示されている。
【０００３】
また、工作機械の工具交換手段として、工具マガジンを旋回動作させて工具を割り出し、主軸に装着されている工具の交換を行う方式の工具交換手段が知られている。前記工具交換手段において、専用の工具交換アーム等を使用せずに工具マガジンから主軸へ直接工具の着脱を行う方式の工具交換手段が知られている。前記工具交換手段では、専用の工具交換アームおよびその駆動手段を必要としないため、構造を単純化でき、コストの削減や信頼性の向上を実現できる。
【０００４】
図４および図５は、マガジン旋回式工具交換手段を備えた工作機械の一例である。工作機械２１は、マガジンシャフト２２に対して旋回軸２３を軸に旋回可能な工具マガジン２４を備えている。また、工具マガジン２４は、放射状に工具把持部２５を備えている。
【０００５】
工具交換時には、主軸２７が加工領域から工具交換領域へと移動し、工具交換位置２６に位置する工具把持部２５に主軸２７から工具２８が受け渡される。その後、工具マガジン２４が旋回動作を行い次に使用する工具の装着されている工具把持部を工具交換位置２６に割り出す。そして、工具交換位置２６に割り出された工具把持部が次に使用する工具を主軸２７へと受け渡す。このようにして、主軸２７に装着された工具の交換を行う。
【０００６】
図６は、従来方式の工具交換時の工具マガジンの動作の例を示した概略図である。本例では、工具番号１の工具把持部に装着されていた工具Ａから、工具番号５の工具把持部に装着されている工具Ｅへ工具交換を行う場合の動作手順を示している。
【０００７】
まず、主軸が加工領域から工具交換領域に移動し、主軸に装着されている工具Ａが工具番号１の工具把持部へと受け渡される（図６（ａ）→図６（ｂ））。  
次に、工具マガジン１が旋回動作を行い、工具Ｅの装着されている工具番号５の工具把持部を工具交換位置へ割り出す（図６（ｂ）→図６（ｃ））。
【０００８】
そして、工具番号５の工具把持部から主軸２７へと工具Ｅが受け渡される（図６（ｃ）→図６（ｄ））。
【０００９】
図７は従来方式における工作機械の動作を説明する図である。以下、各ステップに従って説明する。  
●［ステップｓｂ０１］工具交換を行う（工具番号１の工具を主軸に装着する）。  
●［ステップｓｂ０２］工具Ａによる加工を行う。  
●［ステップｓｂ０３］工具交換を行う。つまり、工具Ａを工具番号１の工具把持部に把持させ、工具マガジン２４を旋回させ、工具Ｅが把持されている工具番号の工具把持部が工具交換位置に割り出される。そして、工具Ｅが主軸２７に装着される。  
●［ステップｓｂ０４］工具Ｅによる加工を行い、処理を終了する。
【００１０】
特許文献３には、工具マガジンの旋回駆動時に主軸モータを駆動源として使用する工具交換手段において、工具交換時には工具マガジンを主軸頭に対して接近する方向に回動動作可能とすることにより、主軸への工具の着脱を行なう工具交換手段が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平５−２７７８６６号公報
【特許文献２】特許第５２５３８９７号公報
【特許文献３】特許第２５８９４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
背景技術の欄において説明したように、工具交換手段として、工具マガジンの工具格納位置を変更可能としたものが知られている。これらの工作機械では、次に使用する工具を工具交換位置にあらかじめ近づけておくことにより、工具交換時間の短縮が可能となる。
【００１３】
しかし、従来の工作機械では、工具マガジンの工具配置を変更するために、工具を並び替えるための専用の並び替え手段や、工具を一時的に把持しておくことの出来る工具搬送部を工具交換手段に備えている必要がある。そのため、工具交換手段の機構が複雑になり、コストアップや信頼性の低下を招くという問題点があった。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、専用の工具並び替え手段などを設けることなく、工具交換時間の短縮を実現できる工具交換手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明では、旋回式工具マガジンを備えた工具交換手段において、主軸が加工領域にあるとき、すなわち主軸に工具が装着されたままの状態で、工具マガジンの旋回動作を行なうことにより、使用中の工具を格納する位置を、次に使用する工具が格納されている位置に近い位置に変更する。
【００１６】
そして、本願の請求項１に係る発明は、工作機械の主軸に工具を着脱可能な旋回式の工具マガジンと、前記工具マガジンに円周状に設けられた工具把持部と、前記工具マガジンを旋回駆動する割り出し手段と、工具交換時に前記割り出し手段を制御し、前記主軸に装着された工具を前記工具マガジンの工具交換位置に割り出されている工具把持部へ格納し、次に使用する工具が格納されている工具把持部を工具交換位置へ割り出して工具を主軸へ装着する制御手段と、を備えた工作機械の工具交換手段において、予め、使用中の工具の工具位置を、次に使用する工具位置に近づける工具格納位置の変更指令を前記制御手段へ出力する指令手段を備え、前記割り出し手段は、前記主軸に工具が装着されている場合にも前記工具マガジンを旋回可能であり、前記制御手段は、前記指令手段から工具格納位置の変更指令を受けた場合、前記主軸に工具が装着された状態で工具マガジンを旋回させ、所定の工具把持部を工具交換位置へ割り出すように前記割り出し手段を制御すること、を特徴とする工作機械の工具交換装置である。  
請求項１に係る発明によれば、工具交換アーム等の工具を一時的に把持しておく手段を持たない簡単な構造の工具交換手段において、工具格納位置の変更が可能となる。これにより、使用中の工具の格納位置をあらかじめ次に使用する工具の近くに変更することが可能となり、単純な構造の工具交換手段でも工具交換時間の短縮が実現できる。
【００１７】
請求項２に係る発明は、前記主軸に装着された工具の工具格納位置を指定した工具格納位置へと変更するように指令するブロックを含んだ加工プログラムを記憶する記憶手段を備え、前記指令手段は、前記制御手段による前記加工プログラムの実行中に、前記工具格納位置の変更を指令するブロックが前記指令手段に読み込まれた時、前記工具格納位置の変更指令を前記制御手段に指令すること、を特徴とする請求項１に記載の工作機械の工具交換装置である。  
請求項２に係る発明によれば、加工プログラム内の適切な位置に工具交換位置の変更を指令するブロックを記入しておくことにより、加工プログラム実行中に工具格納位置の変更を指令することが可能となる。
【００１８】
請求項３に係る発明は、工具マガジン上の各々の工具把持部の工具の有無を入力するデータ入力手段と、前記工具の有無の入力データを記録する記録手段を備え、前記制御手段は、前記記録した工具の有無の入力データから、工具が既に装着されている工具把持部へと、前記指令手段から工具格納位置の変更が指令された場合に、警告を出すアラーム出力手段を備えたこと、を特徴とする請求項１または２に記載の工作機械の工具交換装置である。  
請求項３に係る発明によれば、工具格納位置の変更指令時に、誤って既に工具が装着されている工具把持部を指定してしまった際、工具の干渉が発生して工具脱落などの不具合に至るのを防ぐことが出来る。
【００１９】
本願の請求項４に係る発明は、工具マガジン上の各々の工具把持部の工具の有無を検出する工具検出手段と、前記工具検出手段により検出された工具の有無の検出データを記録する記録手段を備え、前記制御手段は、前記記憶した工具の有無の検出データから工具が既に装着されている工具把持部へと工具格納位置の変更が指令された場合に警告を出すアラーム出力手段を備えていること、を特徴とする請求項１または２に記載の工作機械の工具交換装置である。  
請求項４に係る発明によれば、それぞれの工具把持部に対して工具の有無をオペレータが直接入力することなく、工具格納位置の変更指令時に誤って既に工具が装着されている工具把持部へのマガジン割出を防ぎ、工具の干渉が発生して工具脱落などの不具合に至るのを防ぐことが出来る。
【００２０】
請求項５に係る発明は、前記工具マガジン上の各々の工具把持部の工具の有無を入力するデータ入力手段と、前記工具の有無の入力データを記録する記録手段を備え、前記指令手段は、工作機械が実行する加工プログラムを解析し、次に使用する工具が格納されている工具把持部を特定するとともに、前記記録手段の前記工具の有無の入力データから工具マガジン上の工具の装着されていない工具把持部の位置を特定し、前記指令手段は、前記工具の装着されていない工具把持部のうち、次に使用する工具が格納されている工具把持部との旋回距離が最短である工具把持部へと、工具格納位置の変更を前記制御手段に自動的に指令すること、を特徴とする請求項１に記載の工作機械の工具交換装置である。  
請求項５に係る発明によれば、加工プログラム上で工具格納位置の変更位置を指令せずとも、制御手段が自動的に、工具交換時間が短くなるように工具格納位置を変更することが可能となる。
【００２１】
請求項６に係る発明は、前記工具マガジン上の各々の工具把持部の工具の有無を検出する工具検出手段と、前記工具検出手段により検出された工具の有無の検出データを記録する記録手段を備え、前記指令手段は、工作機械が実行する加工プログラムを解析し、次に使用する工具が格納されている工具把持部を特定するとともに、前記記録手段の前記工具の有無の検出データから工具マガジン上の工具の装着されていない工具把持部の位置を特定し、前記工具の装着されていない工具把持部のうち、次に使用する工具が格納されている工具把持部との旋回距離が最短である工具把持部へと、工具格納位置の変更を前記制御手段に自動的に指令すること、を特徴とする請求項１に記載の工作機械の工具交換装置である。  
請求項６に係る発明によれば、加工プログラム上で工具格納位置の変更位置を指令せずとも、制御手段が自動的に、工具交換時間が短くなるように工具格納位置を変更することが可能となる。また、それぞれの工具把持部に対して工具の有無をオペレータが直接入力する必要がなくなる。
【００２２】
請求項７に係る発明は、前記記録手段は、工具マガジン上の工具の工具重量とその配置を記録し、前記制御手段は、前記記録手段を参照して、工具マガジンの旋回軸を含む平面で工具マガジンを２分割した場合に片方の領域にある工具の総重量ともう片方の領域にある工具の総重量との差を算出し、あらかじめ定めておいたいくつかの前記旋回軸を含む平面について算出した前記工具重量の差のうち最大のものを、工具重量の偏りの値として定義し、工具格納位置の変更の実行時にあらかじめ工具格納位置変更後の前記工具重量の偏りの値を算出して、前記あらかじめ算出した工具重量の偏りの値が一定値以上である場合には、アラームもしくはメッセージを表示する出力手段を有すること、を特徴とする請求項５または６に記載の工作機械の工具交換装置である。  
請求項７に係る発明によれば、工具格納位置の変更時に、工具重量の偏りが一定以上になって工具交換手段に不具合が生じることを未然に防ぐことが出来る。
【００２３】
請求項８に係る発明は、前記記録手段は、工具マガジン上の工具の工具重量とその配置を記録し、前記制御手段は、前記記録手段を参照して、工具マガジンの旋回軸を含む平面で工具マガジンを２分割した場合に片方の領域にある工具の総重量ともう片方の領域にある工具の総重量との差を算出し、あらかじめ定めておいたいくつかの前記旋回軸を含む平面について算出した前記工具重量の差のうち最大のものを、工具重量の偏りの値として定義し、工具格納位置の変更の実行時にあらかじめ工具格納位置変更後の前記工具重量の偏りの値を算出して、前記あらかじめ算出した工具重量の偏りの値が一定値以上である場合には、前記次の工具からの旋回距離が最短の工具把持部ではなく、旋回距離が次に短い工具把持部へと工具交換位置を変更する位置を修正すること、を特徴とする請求項５または６に記載の工作機械の工具交換装置である。  
請求項８に係る発明によれば、工具格納位置の変更先を自動的に修正することにより、工具重量の偏りが一定以上になって工具交換手段に不具合が生じることを未然に防ぐことが出来る。
【００２４】
請求項９に係る発明は、前記工具マガジン上の工具配置データを入力するデータ入力手段を備え、前記記録手段は、前記データ入力手段により入力された工具マガジン上の工具配置データを記録し、前記制御手段は、工具格納位置の変更が行なわれた場合に、前記記録手段に記録されている前記工具配置データを書き換えること、を特徴とする請求項１乃至８の何れか一つに記載の工作機械の工具交換装置である。  
請求項９に係る発明によれば、工具格納位置の変更後に自動で工具配置を更新することが可能になるため、あらかじめプログラム上で工具配置データの変更を指令したり、工具配置の再入力を行ったりする手間を省くことが出来る。
【００２５】
請求項１０に係る発明は、前記工具マガジン上の工具配置データを表示する表示手段を備えたこと、を特徴とする請求項１乃至９の何れか一つに記載の工作機械の工具交換装置である。  
請求項１０に係る発明によれば、工具格納位置の変更が行なわれた場合にも、オペレータが容易に工具配置の確認を行なうことが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明により、工具交換アーム等の工具搬送部を持たない単純な構造の工具交換手段において、使用中の工具の格納位置を変更して、次に使用する工具までの距離をあらかじめ近づけておくことが可能になる。つまり、工具交換時間を短縮するには現在使用中の工具を、次に使用する工具の格納場所のすぐ近くの工具番号の工具把持部に格納すればよい。並べ替え手段を備えなくても、格納位置を変更して工具交換に要する時間の短縮を実現することができる。これにより、工作機械の工具交換時間の短縮と、低コスト・高信頼性を両立できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る工具交換手段を備えた工作機械を制御する制御手段を説明する図である。
【図２】本発明における工具交換（Ａ→Ｅへの工具交換）の概要を示す図である。
【図３】本発明における工作機械の動作を説明する図である。
【図４】マガジン旋回式工具交換手段を備えた工作機械を側面から見た概略図である。
【図５】マガジン旋回式工具交換手段の正面図である。
【図６】従来方式の工具交換（Ａ→Ｅへの工具交換）の概要を示す図である。
【図７】従来方式における工作機械の動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施形態を、従来技術の欄で説明した内容（工作機械２１の構成）を用いて説明する。  
図１は本発明に係る工具交換手段を備えた工作機械２１を制御する制御手段を説明する図である。制御手段はプロセッサ３０を中心に構成されている。プロセッサ３０は、ＲＯＭ３１に格納されたシステムプログラムに従って数値制御手段全体を制御する。ＲＡＭ３２は一時的な計算データ、表示データ、入出力信号などが格納される。不揮発性メモリ３４には、電源切断後も保持すべきパラメータ、加工プログラム、工具補正データなどが記憶される。表示手段付ＭＤＩ（表示手段付機械操作盤）３３は、例えば、数値制御手段の前面に配置され、データ及び図形の表示、データ入力、数値制御手段の運転に使用される。
【００２９】
表示手段付ＭＤＩ３３に備えられたキーボード、ソフトキーなどの入力手段（図示省略）を用いて、不揮発性メモリ３４に格納された加工プログラムの中から、加工に使用する加工プログラムを選択することができる。後述する段取り作業中のツール交換モード（工具交換作業モード）をオン操作することも表示手段付ＭＤＩ３３を介して行うことができる。軸制御回路３５は、プロセッサからの移動指令を受けて、軸の移動指令をサーボアンプに出力する。サーボアンプ３６は工作機械に結合されたサーボモータを駆動し、工作機械２１の工具とワークとの相対運動を制御する。本発明の実施形態では工具交換手段の工具マガジンを旋回駆動するマガジン駆動モータを前記サーボアンプにより駆動する。
【００３０】
ＰＭＣ３７は、プロセッサ３０からバス３８経由でＭ（補助）機能信号、Ｓ（スピンドル速度制御）機能信号、Ｔ（工具選択）機能信号などを受け取り、これらの信号をシーケンス・プログラムで処理して出力信号を出力し、工作機械のアクチュエータなどを制御する。また、工作機械２１内の機械操作盤（図４参照）のボタン信号、スイッチ信号を受けて、シーケンス処理を行い、バス３８を経由してプロセッサ３０に必要な入力信号を転送する。以上の数値制御手段の構成は、従来と相違なく、相違する点は、段取り作業を効率化する自動工具交換の処理機能を備えた点である。
【００３１】
本発明における工具交換手段は、主軸が加工領域にある時、すなわち工具が主軸に装着されたままの状態で、工具マガジンを旋回駆動することが可能なマガジン駆動モータ（図示しない）および制御手段を備えたことを特徴とする。前記工具交換手段を備えた工作機械の一例を図４に示す。前述したように、工作機械２１は、工具交換手段としてマガジンシャフト２２に対して旋回軸２３を軸に旋回可能な工具マガジン２４を備えている。また、工具マガジン２４は、放射状に工具把持部２５を備えている。そして、工具マガジン２４は１〜１２の工具番号の工具把持部を備えている。工具交換手段は工作機械２１を制御する制御手段によって制御される。
【００３２】
図２は、本発明における工具交換手段の工具交換時の動作を示した概略図である。本例では、従来技術の例と同様に、工具番号１の工具把持部に装着されていた工具Ａから、工具番号５の工具把持部に装着されている工具Ｅへ工具交換を行う場合の動作手順を示している。本例では、工具Ａの工具格納位置の変更先として工具番号６の工具把持部が指令されている場合の動作手順を示す。
【００３３】
工具交換手段は、主軸２７が加工領域にいる間（加工動作を行っている間）に、あらかじめ工具マガジン２４の旋回動作を行い、工具番号６の工具把持部を工具交換位置２６（図５参照）に割り出しておく（図２（ａ）→図２（ｂ））。  
そして、工具交換動作時にはまず、主軸が加工領域から工具交換領域へと移動し、主軸に装着されている工具Ａが工具番号６の工具把持部へと受け渡される（図２（ｂ）→図２（ｃ））。  
次に、工具マガジン２４が旋回動作を行い、工具Ｅの装着されている工具番号５の工具把持部を工具交換位置２６へ割り出す（図２（ｃ）→図２（ｄ））。  
そして、工具番号５の工具把持部から主軸へと工具Ｅが受け渡される（図２（ｄ）→図２（ｅ））。
【００３４】
この方法の場合、使用中の工具が格納されていた工具格納位置と次に使用する工具の工具格納位置との距離が離れている場合に、あらかじめ使用中の工具の工具格納位置を、次に使用する工具の位置に近づけておくことにより、工具交換時のマガジン割出量を小さくできるため、工具交換時間を短縮することができる。
【００３５】
つまり、工具番号１の工具把持部に格納されたていた工具Ａを、加工動作の終了後、工具番号１の工具把持部に戻すのではなく、次に使用する工具Ｅが格納されている工具番号５の工具把持部に隣接する工具番号６の工具把持部に格納する。工具番号５の工具把持部を工具交換位置に移動し、工具番号５の工具把持部に把持されている工具Ｅを、主軸２７に装着する。工具番号１から工具番号６への割り出しは加工中に行うことができるので、交換時間に影響しない。
【００３６】
図３は本発明における工作機械の動作を説明する図である。以下、各ステップに従って説明する。  
●［ステップｓａ０１］工具交換を行う（工具番号１の工具把持部の工具Ａを主軸に装着する）。  
●［ステップｓａ０２］工具Ａによる加工を行う。  
●［ステップｓａ０３］ステップｓａ０２の動作と並行して工具Ａの格納位置を工具番号１の工具把持部から工具番号６の工具把持部に変更する。  
●［ステップｓａ０４］工具交換を行う。つまり、工具Ａを工具番号６の工具把持部に戻す。工具マガジン２４を旋回し、工具番号５の工具把持部に把持されている工具Ｅを工具交換位置に割り出す。工具Ｅを主軸２７に装着する。  
●［ステップｓａ０５］工具Ｅによる加工を行い、処理を終了する。
【００３７】
本発明においては、主軸が加工領域にある間に、使用中の工具の格納位置をあらかじめ変更しておくことにより、工具交換時のマガジン旋回距離を短くすることが出来る。このため、従来方式に比べ、工具交換時間を短縮できる。
【００３８】
上述したように、本発明の実施形態によれば、工具交換アーム等の工具を一時的に把持しておく手段を持たない簡単な構造の工具交換手段において、工具格納位置の変更が可能となる。これにより、使用中の工具の格納位置をあらかじめ次に使用する工具の近くに変更することが可能となり、単純な構造の工具交換手段でも工具交換時間の短縮が実現できる。
【００３９】
本発明の実施時には、工具が既に装着されている工具把持部へと工具格納位置を変更してしまい、工具落下を起こす可能性が考えられる。これを防ぐ方法として、工具マガジン２４上のどの工具把持部に工具が装着されているかを記録する記録手段を備えることが考えられる。この記録手段を参照して、もし工具が既に装着されている工具把持部へと工具格納位置の変更が指令された場合には、アラームを出す機能を持たせることにより、工具落下を未然に防ぐことができる。
【００４０】
本発明の実施形態としては、「工具格納位置変更」指令を加工プログラム内で直接指令する方法の他、制御手段に、自動的に工具格納位置を最適な位置に変更する機能を持たせるという方法も考えられる。例えば、制御手段が加工プログラムを先読みし、次に使用する工具から最も近い位置にある、工具が装着されていない工具番号の工具把持部を特定して、自動的にその位置への工具格納位置変更指令を出す機能が考えられる。
【００４１】
また、工具マガジン２４上の工具重量の偏りが一定以上とならないように、工具格納位置を変更し、工具交換手段に不具合が生じるのを防ぐ機能も考えられる。まず、工具マガジン２４をその旋回軸を含む平面で２分割する。このとき、片側にある工具の総重量ともう片側にある工具の総重量との差を算出する。この差の最大値を工具重量の偏りと定義する。
【００４２】
工具格納位置の変更が指令された際に、工具格納位置変更後の工具配置の工具重量の偏りが、一定以上の場合には、工具格納位置の変更を中止、あるいは工具交換位置の変更先を自動的に別の位置に変更する。これにより、工具交換位置の変更により工具重量の偏りが一定以上になることを防ぐことが出来る。
【００４３】
また、本発明において、工具格納位置の変更時に工具マガジン２４上の工具配置データを自動的に書き換えることにより、プログラム上で工具配置データの変更を指令したり、工具情報の再入力を行なったりする手間を省くことが出来る。さらに、本発明において、工具マガジン上の工具配置を表示する表示手段を設けることにより、工具格納位置の変更が行なわれた場合にも、作業者が容易に工具配置の確認を行なうことが出来るようになる。
【００４４】
以下、各請求項の実施形態を説明する。  
＜請求項１の実施形態＞  
制御装置は、工作機械３９の主軸２７に工具を着脱可能な旋回式の工具マガジン２４と、工具マガジン２４に円周状に設けられた工具把持部２５と、主軸２７に工具が装着された状態で工具マガジン２４を旋回駆動する割り出し手段（マガジン駆動モータ）とを備えた工作機械３９を制御する。
【００４５】
そして、制御装置は、工具交換時に前記割り出し手段を制御し、主軸２７に装着された工具２８を工具マガジン２４の工具交換位置に割り出されている工具把持部２５へ格納し、次に使用する工具２８が格納されている工具把持部２５を工具交換位置へ割り出して主軸２７へ装着する制御を行う制御手段を備えている。
【００４６】
制御装置は、前記制御手段へ工具格納位置の変更指令を出力する指令手段を備え、前記制御手段は、前記指令手段から工具格納位置の変更指令を受けた場合、主軸２７に工具２８が装着された状態で工具マガジン２４を旋回させ、所定の工具把持部２５を工具交換位置へ割り出すように前記割り出し手段（マガジン駆動モータ）を制御する。
【００４７】
＜請求項２の実施形態＞
前記制御装置は、主軸２７に装着された工具の工具格納位置を指定した工具格納位置へと変更するように指令するブロックを含んだ加工プログラムを記憶する記憶手段を備えている。前記指令手段は、前記制御手段による前記加工プログラムの実行中に、前記工具格納位置の変更を指令するブロックが前記指令手段に読み込まれた時、前記工具格納位置の変更指令を前記制御手段に指令する。
【００４８】
＜請求項３の実施形態＞
前記制御装置は、工具マガジン２４上の各々の工具把持部２５の工具２８の有無を入力するデータ入力手段と、工具２８の有無の入力データを記録する記録手段を備えている。そして、前記制御手段は、前記記録した工具２８の有無の入力データから、工具２８が既に装着されている工具把持部２５へと、前記指令手段から工具格納位置の変更が指令された場合に、警告を出すアラーム出力手段を備えている。
【００４９】
＜請求項４の実施形態＞
工具マガジン２４は、工具マガジン２４上の各々の工具把持部２５の工具２８の有無を検出する工具検出手段と、前記工具検出手段により検出された工具の有無の検出データを記録する記録手段を備えている。前記制御手段は、前記記憶した工具２８の有無の検出データから工具２８が既に装着されている工具把持部２５へと工具格納位置の変更が指令された場合に警告を出すアラーム出力手段を備えている。
【００５０】
＜請求項５の実施形態＞
前記制御装置は、工具マガジン２４上の各々の工具把持部２５の工具の有無を入力するデータ入力手段と、工具２８の有無の入力データを記録する記録手段を備え、前記指令手段は、工作機械を駆動するための加工プログラムを解析し、次に使用する工具２８が格納されている工具把持部２５を特定するとともに、前記記録手段の工具２８の有無の入力データから工具マガジン２４上の工具２８の装着されていない工具把持部２５の位置を特定し、前記指令手段は、工具２８の装着されていない工具把持部２５のうち、次に使用する工具２８が格納されている工具把持部２５との旋回距離が最短である工具把持部２５へと、工具格納位置の変更を前記制御手段に自動的に指令する。
【００５１】
＜請求項６の実施形態＞
工具マガジン２４は、工具マガジン上の各々の工具把持部の工具の有無を検出する工具検出手段を備えており、制御装置は、前記工具検出手段により検出された工具２８の有無の検出データを記録する記録手段を備えている。制御装置の前記指令手段は、工作機械３９が実行する加工プログラムを解析し、次に使用する工具が格納されている工具把持部２５を特定するとともに、前記記録手段の工具２８の有無の検出データから工具マガジン２４上の工具２８の装着されていない工具把持部２５の位置を特定し、工具２８の装着されていない工具把持部２５のうち、次に使用する工具２８が格納されている工具把持部２５との旋回距離が最短である工具把持部２５へと、工具格納位置の変更を前記制御手段に自動的に指令する。
【００５２】
＜請求項７の実施形態＞
実施形態５または６の記録手段は、工具マガジン２４上の工具２８の工具重量とその配置を記録し、前記制御手段は、前記記録手段を参照して、工具マガジン２４の旋回軸を含む平面で工具マガジン２４を２分割した場合に片方の領域にある工具の総重量ともう片方の領域にある工具の総重量との差を算出し、あらかじめ定めておいたいくつかの前記旋回軸を含む平面について算出した前記工具重量の差のうち最大のものを、工具重量の偏りの値として定義し、工具格納位置の変更の実行時にあらかじめ工具格納位置変更後の前記工具重量の偏りの値を算出して、前記あらかじめ算出した工具重量の偏りの値が一定値以上である場合には、アラームもしくはメッセージを表示する出力手段を有する。
【００５３】
＜請求項８の実施形態＞
実施形態５または６の記録手段は、工具マガジン２４上の工具の工具重量とその配置を記録し、前記制御手段は、前記記録手段を参照して、工具マガジン２４の旋回軸を含む平面で工具マガジン２４を２分割した場合に片方の領域にある工具２８の総重量ともう片方の領域にある工具の総重量との差を算出し、あらかじめ定めておいたいくつかの前記旋回軸を含む平面について算出した前記工具重量の差のうち最大のものを、工具重量の偏りの値として定義し、工具格納位置の変更の実行時にあらかじめ工具格納位置変更後の前記工具重量の偏りの値を算出して、前記あらかじめ算出した工具重量の偏りの値が一定値以上である場合には、前記次の工具からの旋回距離が最短の工具把持部ではなく、旋回距離が次に短い工具把持部２５へと工具交換位置を変更する位置を修正する。
【００５４】
＜請求項９の実施形態＞
前記制御装置は、工具マガジン２４上の工具配置データを入力するデータ入力手段を備え、前記記録手段は、前記データ入力手段により入力された工具マガジン２４上の工具配置データを記録し、前記制御手段は、工具格納位置の変更が行なわれた場合に、前記記録手段に記録されている前記工具配置データを書き換える。
【００５５】
＜請求項１０の実施形態＞
制御装置は、工具マガジン２４上の工具配置データを表示する表示手段を備えている。
【符号の説明】
【００５６】
２１  工作機械
２２  マガジンシャフト
２３  マガジン旋回軸
２４  工具マガジン
２５  工具把持部
２６  工具交換位置
２７  主軸
２８  工具
３０  プロセッサ
３１  ＲＯＭ
３２  ＲＡＭ
３３  表示手段付ＭＤＩ
３４  不揮発性メモリ
３５  軸制御回路
３６  サーボアンプ
３７  ＰＭＣ
３８  バス
【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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