(57)【要約】  【課題】  自動工具交換装置における工具交換の準備動作を効率よく行い、工具交換の時間を短縮できる工作機械および工作機械の制御方法を提供する。  【解決手段】  主軸３２が工具交換位置に移動し、主軸３２が所定の位置へ回転する主軸オリエントを行い、マガジンシャッターシリンダ６４の駆動によりマガジンシャッター６２の開放を開始する（Ｓ２０）。次に、制御装置１３のＲＡＭ１３ｃに記憶した工具データテーブルから次に工具交換アーム３９で把持する工具のポット下降開始時間を読み込む（Ｓ２１）。次いで、タイマＴを「Ｔ１＝０」としてリセットし、タイマＴ１をスタートする（Ｓ２２）。次に、タイマＴ１がＳ２１で読み込んだポット下降開始時間を経過したか否かを判断する（Ｓ２３）。タイマＴ１がポット下降開始時間を経過した場合には（Ｓ２３：ＹＥＳ）、エアシリンダ３６の駆動により工具ポット３１の下降を開始する（Ｓ２４）。【選択図】  図１３
2006095664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の基台となるベッドと、当該ベッド上に固定されたコラムと、当該コラムに設けられた主軸ヘッドと、当該主軸ヘッドに設けられ、先端部に工具が着脱可能に装着される主軸と、当該主軸の先端部に装着された工具を他の工具に交換する自動工具交換装置とを備えた工作機械において、
前記自動工具交換装置は、
工具ポットに把持された複数の工具を格納するとともに、工具格納位置から所定の工具を工具交換準備位置に移動する工具マガジンと、
当該工具マガジンの前記工具交換準備位置と、前記主軸の先端部との間に配設され、両端部に工具を把持する一対の把持部が形成され、当該一対の把持部が、前記主軸に装着された一の工具と前記工具交換準備位置に位置する他の工具との間を旋回可能な工具交換アームと、
前記工具マガジンを囲繞して切粉等の進入を防止するカバーと、
前記工具ポットを前記工具交換準備位置と前記工具交換アームの把持部によって把持可能な工具交換可能位置との間で移動させる工具ポット駆動手段と
を備え、
当該カバーには、前記工具ポット駆動手段によって前記工具ポットが工具交換可能位置へ移動する際に、工具ポットが通過可能な開口部と、
前記開口部を開閉する開閉部材とを設け、
当該工具ポット駆動手段による前記工具ポットの移動開始を、少なくとも当該工具ポットに把持された工具の径の大きさと、前記開閉部材を閉じた状態の開閉部材の端部の位置から前記工具の中心までの距離と、前記開閉部材の開閉速度とに基づいて制御する工具ポット移動制御手段と
を備えたことを特徴とする工作機械。
【請求項２】
少なくとも前記工具ポットに把持された工具の径の大きさと、前記開閉部材を閉じた状態の開閉部材の端部の位置から前記工具の中心までの距離と、当該開閉部材の開閉速度とに基づいて、前記開閉部材が開き始めてから前記工具ポットの移動を始めるまでの時間である移動開始時間を決定する移動開始時間決定手段を備え、
前記工具ポット移動制御手段は、前記移動開始時間決定手段により決定された移動開始時間に基づいて、前記工具ポット駆動手段による前記工具ポットの移動開始を制御することを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記各工具ポットに把持された工具毎に、少なくとも工具の径の大きさを入力する入力手段を備え、
前記移動開始時間決定手段は、前記入力手段から入力された工具の径の大きさのデータを用いて、前記移動開始時間を決定し、
さらに、当該決定された移動開始時間を各工具ポットに対応させて記憶する移動開始時間記憶手段を備え、
前記工具ポット移動制御手段は、当該移動開始時間記憶手段に記憶された移動開始時間に基づいて、前記工具ポット駆動手段による前記工具ポットの移動開始を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の工作機械。
【請求項４】
工作機械の基台となるベッドと、当該ベッド上に固定されたコラムと、当該コラムに設けられた主軸ヘッドと、当該主軸ヘッドに設けられ、先端部に工具が着脱可能に装着される主軸と、当該主軸の先端部に装着された工具を他の工具に交換する自動工具交換装置とを備えた工作機械において、
前記自動工具交換装置は、
工具ポットに把持された複数の工具を格納するとともに、工具格納位置から所定の工具を工具交換準備位置に移動する工具マガジンと、
当該工具マガジンの前記工具交換準備位置と、前記主軸の先端部との間に配設され、両端部に工具を把持する一対の把持部が形成され、当該一対の把持部が、前記主軸に装着された一の工具と前記工具交換準備位置に位置する他の工具との間を旋回可能な工具交換アームと、
前記工具マガジンを囲繞して切粉等の進入を防止するカバーと、
前記工具ポットを前記工具交換準備位置と前記工具交換アームの把持部によって把持可能な工具交換可能位置との間で移動させる工具ポット駆動手段と
を備え、
当該カバーには、前記工具ポット駆動手段によって前記工具ポットが工具交換可能位置へ移動する際に、工具ポットが通過可能な開口部と、
前記開口部を開閉する開閉部材とを設け、
当該工具ポット駆動手段による前記工具ポットの移動開始を、少なくとも当該工具ポットに把持された工具の長さと、前記開閉部材を閉じた状態の開閉部材の端部の位置から前記工具の工具ポットへの取付位置までの距離と、前記開閉部材の開閉速度とに基づいて制御する工具ポット移動制御手段と
を備えたことを特徴とする工作機械。
【請求項５】
少なくとも前記工具ポットに把持された工具の長さと、前記開閉部材を閉じた状態の開閉部材の端部の位置から前記工具の工具ポットへの取付位置までの距離と、当該開閉部材の開閉速度とに基づいて、前記開閉部材が開き始めてから前記工具ポットの移動を始めるまでの時間である移動開始時間を決定する移動開始時間決定手段を備え、
前記工具ポット移動制御手段は、前記移動開始時間決定手段により決定された移動開始時間に基づいて、前記工具ポット駆動手段による前記工具ポットの移動開始を制御することを特徴とする請求項４に記載の工作機械。
【請求項６】
前記各工具ポットに把持された工具毎に、少なくとも工具の径の大きさを入力する入力手段を備え、
前記移動開始時間決定手段は、前記入力手段から入力された工具の長さのデータを用いて、前記移動開始時間を決定し、
さらに、当該決定された移動開始時間を各工具ポットに対応させて記憶する移動開始時間記憶手段を備え、
前記工具ポット移動制御手段は、当該移動開始時間記憶手段に記憶された移動開始時間に基づいて、前記工具ポット駆動手段による前記工具ポットの移動開始を制御することを特徴とする請求項４又は５に記載の工作機械。
【請求項７】
前記工具ポット駆動手段は、工具の交換時には工具ポットを下降させ、工具の収納時には、工具ポットを上昇させることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の工作機械。
【請求項８】
工作機械の基台となるベッドと、当該ベッド上に固定されたコラムと、当該コラムに設けられた主軸ヘッドと、当該主軸ヘッドに設けられ、先端部に工具が着脱可能に装着される主軸と、当該主軸の先端部に装着された工具を他の工具に交換する自動工具交換装置とを備え、前記自動工具交換装置は、工具ポットに把持された複数の工具を格納するとともに、工具格納位置から所定の工具を工具交換準備位置に移動する工具マガジンと、当該工具マガジンの前記工具交換準備位置と、前記主軸の先端部との間に配設され、両端部に工具を把持する一対の把持部が形成され、当該一対の把持部が、前記主軸に装着された一の工具と前記工具交換準備位置に位置する他の工具との間を旋回可能な工具交換アームと、前記工具マガジンを囲繞して切粉等の進入を防止するカバーと、前記工具ポットを前記工具交換準備位置と前記工具交換アームの把持部によって把持可能な工具交換可能位置との間で移動させる工具ポット駆動手段とを備え、当該カバーには、前記工具ポット駆動手段によって前記工具ポットが工具交換可能位置へ移動する際に、工具ポットが通過可能な開口部と、前記開口部を開閉する開閉部材とを備えた工作機械の制御方法であって、
当該工具ポット駆動手段による前記工具ポットの移動開始を、少なくとも当該工具ポットに把持された工具の径の大きさと、前記開閉部材を閉じた状態の開閉部材の端部の位置から前記工具の中心までの距離と、前記開閉部材の開閉速度とに基づいて制御することを特徴とする工作機械の制御方法。
【請求項９】
少なくとも前記工具ポットに把持された工具の径の大きさと、前記開閉部材を閉じた状態の開閉部材の端部の位置から前記工具の中心までの距離と、当該開閉部材の開閉速度とに基づいて、前記開閉部材が開き始めてから前記工具ポットの移動を始めるまでの時間である移動開始時間を決定し、
当該決定された移動開始時間に基づいて、前記工具ポットの移動開始を制御することを特徴とする請求項８に記載の工作機械の制御方法。
【請求項１０】
前記各工具ポットに把持された工具毎に、少なくとも工具の径の大きさを入力し、
当該入力された工具の径の大きさのデータを用いて、前記移動開始時間を決定し、
さらに、当該決定された移動開始時間を各工具ポットに対応させて記憶手段に記憶し、
当該記憶手段に記憶された移動開始時間に基づいて、前記工具ポットの移動開始を制御することを特徴とする請求項８又は９に記載の工作機械の制御方法。
【請求項１１】
工作機械の基台となるベッドと、当該ベッド上に固定されたコラムと、当該コラムに設けられた主軸ヘッドと、当該主軸ヘッドに設けられ、先端部に工具が着脱可能に装着される主軸と、当該主軸の先端部に装着された工具を他の工具に交換する自動工具交換装置とを備え、前記自動工具交換装置は、工具ポットに把持された複数の工具を格納するとともに、工具格納位置から所定の工具を工具交換準備位置に移動する工具マガジンと、当該工具マガジンの前記工具交換準備位置と、前記主軸の先端部との間に配設され、両端部に工具を把持する一対の把持部が形成され、当該一対の把持部が、前記主軸に装着された一の工具と前記工具交換準備位置に位置する他の工具との間を旋回可能な工具交換アームと、前記工具マガジンを囲繞して切粉等の進入を防止するカバーと、前記工具ポットを前記工具交換準備位置と前記工具交換アームの把持部によって把持可能な工具交換可能位置との間で移動させる工具ポット駆動手段とを備え、当該カバーには、前記工具ポット駆動手段によって前記工具ポットが工具交換可能位置へ移動する際に、工具ポットが通過可能な開口部と、前記開口部を開閉する開閉部材とを備えた工作機械の制御方法であって、
当該工具ポット駆動手段による前記工具ポットの移動開始を、少なくとも当該工具ポットに把持された工具の長さと、前記開閉部材を閉じた状態の開閉部材の端部の位置から前記工具の工具ポットへの取付位置までの距離と、前記開閉部材の開閉速度とに基づいて制御することを特徴とする工作機械の制御方法。
【請求項１２】
少なくとも前記工具ポットに把持された工具の長さと、前記開閉部材を閉じた状態の開閉部材の端部の位置から前記工具の工具ポットへの取付位置までの距離と、当該開閉部材の開閉速度とに基づいて、前記開閉部材が開き始めてから前記工具ポットの移動を始めるまでの時間である移動開始時間を決定し、
当該決定された移動開始時間に基づいて、前記工具ポットの移動開始を制御することを特徴とする請求項１１に記載の工作機械の制御方法。
【請求項１３】
前記各工具ポットに把持された工具毎に、少なくとも工具の長さを入力し、
当該入力された工具の長さのデータを用いて、前記移動開始時間を決定し、
さらに、当該決定された移動開始時間を各工具ポットに対応させて記憶手段に記憶し、
当該記憶手段に記憶された移動開始時間に基づいて、前記工具ポットの移動開始を制御することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の工作機械の制御方法。
【請求項１４】
工具の交換時には工具ポットを下降させ、工具の収納時には、工具ポットを上昇させることを特徴とする請求項８乃至１３の何れかに記載の工作機械の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械および工作機械の制御方法に関し、詳細には、自動工具交換装置における工具交換の準備動作を効率よく行うことができる工作機械および工作機械の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械であるマシニングセンタは、ワークを加工する工作機械本体と、当該工作機械本体を囲繞するスプラッシュカバーとを主体として構成されている。そして、このマシニングセンタの工具交換は、マシニングセンタ本体に設けられた自動工具交換装置によって行われている。この自動工具交換装置は、複数の工具を格納できる工具マガジンを備え、操作パネルから入力された指示に基づいて、工具マガジンから所定の工具を割り出し、その割り出された工具を工具交換準備位置に移動して待機させる。そして、主軸の先端部に装着された工具と、工具マガジンの工具交換準備位置に待機する所定の工具との間で工具交換動作が行われる。このような自動工具交換装置は、工具交換の動作方式によって主に２つに分けられる。例えば、工具を把持する把持部を両端部に備えた工具交換アームの旋回動作によって工具交換をおこなうアーム方式のものと、逆に工具交換アームを有さず、工具マガジンと主軸との間で工具を直接交換するアームレス方式のものとがある。
【０００３】
前者の方式の一例として、工具を保持した複数の工具ポッドを収納した工具マガジンと、加工機に設けられた主軸との間に配設され、主軸の軸線と平行な旋回軸を備えた工具交換アームを備え、当該工具交換アームの旋回動作によって工具マガジンと加工機の主軸との間で工具交換可能な工作機械が知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の工作機械では、工具マガジンへの切屑等の進入を防止するために、工具マガジンの加工機に面した部分をカバーで覆い、かつ、このカバーに工具ポットが通過可能な開口部を形成し、その開口部を開閉するシャッターを取り付けていた。そして、このシャッターの開閉は、指定された工具ポットを割出し位置へ移動させるシフト用シリンダにリンクを接続して行うようにしていた。
【特許文献１】実公平４−２９９６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の工作機械では、工具ポットを割出し位置へ移動させるシフト用シリンダによる工具の準備動作は、工具径が最大のものを基準にして動作するようにされており、工具ポットに保持されている工具径が小さい場合、実際は準備動作が早くできるのに、工具径が最大のものと同じだけ待たなければならず、工具交換の時間を短縮できないという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、自動工具交換装置における工具交換の準備動作を効率よく行い、工具交換の時間を短縮できる工作機械および工作機械の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明の工作機械は、工作機械の基台となるベッドと、当該ベッド上に固定されたコラムと、当該コラムに設けられた主軸ヘッドと、当該主軸ヘッドに設けられ、先端部に工具が着脱可能に装着される主軸と、当該主軸の先端部に装着された工具を他の工具に交換する自動工具交換装置とを備えた工作機械において、前記自動工具交換装置は、工具ポットに把持された複数の工具を格納するとともに、工具格納位置から所定の工具を工具交換準備位置に移動する工具マガジンと、当該工具マガジンの前記工具交換準備位置と、前記主軸の先端部との間に配設され、両端部に工具を把持する一対の把持部が形成され、当該一対の把持部が、前記主軸に装着された一の工具と前記工具交換準備位置に位置する他の工具との間を旋回可能な工具交換アームと、前記工具マガジンを囲繞して切粉等の進入を防止するカバーと、前記工具ポットを前記工具交換準備位置と前記工具交換アームの把持部によって把持可能な工具交換可能位置との間で移動させる工具ポット駆動手段とを備え、当該カバーには、前記工具ポット駆動手段によって前記工具ポットが工具交換可能位置へ移動する際に、工具ポットが通過可能な開口部と、前記開口部を開閉する開閉部材とを設け、当該工具ポット駆動手段による前記工具ポットの移動開始を、少なくとも当該工具ポットに把持された工具の径の大きさと、前記開閉部材を閉じた状態の開閉部材の端部の位置から前記工具の中心までの距離と、前記開閉部材の開閉速度とに基づいて制御する工具ポット移動制御手段とを備えている。
【０００７】
また、請求項２に係る発明の工作機械では、請求項１に記載の発明の構成に加え、少なくとも前記工具ポットに把持された工具の径の大きさと、前記開閉部材を閉じた状態の開閉部材の端部の位置から前記工具の中心までの距離と、当該開閉部材の開閉速度とに基づいて、前記開閉部材が開き始めてから前記工具ポットの移動を始めるまでの時間である移動開始時間を決定する移動開始時間決定手段を備え、前記工具ポット移動制御手段は、前記移動開始時間決定手段により決定された移動開始時間に基づいて、前記工具ポット駆動手段による前記工具ポットの移動開始を制御することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に係る発明の工作機械では、請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記各工具ポットに把持された工具毎に、少なくとも工具の径の大きさを入力する入力手段を備え、前記移動開始時間決定手段は、前記入力手段から入力された工具の径の大きさのデータを用いて、前記移動開始時間を決定し、さらに、当該決定された移動開始時間を各工具ポットに対応させて記憶する移動開始時間記憶手段を備え、前記工具ポット移動制御手段は、当該移動開始時間記憶手段に記憶された移動開始時間に基づいて、前記工具ポット駆動手段による前記工具ポットの移動開始を制御することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に係る発明の工作機械では、工作機械の基台となるベッドと、当該ベッド上に固定されたコラムと、当該コラムに設けられた主軸ヘッドと、当該主軸ヘッドに設けられ、先端部に工具が着脱可能に装着される主軸と、当該主軸の先端部に装着された工具を他の工具に交換する自動工具交換装置とを備えた工作機械において、前記自動工具交換装置は、工具ポットに把持された複数の工具を格納するとともに、工具格納位置から所定の工具を工具交換準備位置に移動する工具マガジンと、当該工具マガジンの前記工具交換準備位置と、前記主軸の先端部との間に配設され、両端部に工具を把持する一対の把持部が形成され、当該一対の把持部が、前記主軸に装着された一の工具と前記工具交換準備位置に位置する他の工具との間を旋回可能な工具交換アームと、前記工具マガジンを囲繞して切粉等の進入を防止するカバーと、前記工具ポットを前記工具交換準備位置と前記工具交換アームの把持部によって把持可能な工具交換可能位置との間で移動させる工具ポット駆動手段とを備え、当該カバーには、前記工具ポット駆動手段によって前記工具ポットが工具交換可能位置へ移動する際に、工具ポットが通過可能な開口部と、前記開口部を開閉する開閉部材とを設け、当該工具ポット駆動手段による前記工具ポットの移動開始を、少なくとも当該工具ポットに把持された工具の長さと、前記開閉部材を閉じた状態の開閉部材の端部の位置から前記工具の中心までの距離と、前記開閉部材の開閉速度とに基づいて制御する工具ポット移動制御手段とを備えている。
【００１０】
また、請求項５に係る発明の工作機械では、請求項４に記載の発明の構成に加え、少なくとも前記工具ポットに把持された工具の長さと、前記開閉部材を閉じた状態の開閉部材の端部の位置から前記工具の中心までの距離と、当該開閉部材の開閉速度とに基づいて、前記開閉部材が開き始めてから前記工具ポットの移動を始めるまでの時間である移動開始時間を決定する移動開始時間決定手段を備え、前記工具ポット移動制御手段は、前記移動開始時間決定手段により決定された移動開始時間に基づいて、前記工具ポット駆動手段による前記工具ポットの移動開始を制御することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に係る発明の工作機械では、請求項４又は５に記載の発明の構成に加え、前記各工具ポットに把持された工具毎に、少なくとも工具の径の大きさを入力する入力手段を備え、前記移動開始時間決定手段は、前記入力手段から入力された工具の長さのデータを用いて、前記移動開始時間を決定し、さらに、当該決定された移動開始時間を各工具ポットに対応させて記憶する移動開始時間記憶手段を備え、前記工具ポット移動制御手段は、当該移動開始時間記憶手段に記憶された移動開始時間に基づいて、前記工具ポット駆動手段による前記工具ポットの移動開始を制御することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７に係る発明の工作機械では、請求項１乃至６の何れかに記載の発明の構成に加え、工具の交換時には工具ポットを下降させ、工具の収納時には、工具ポットを上昇させることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項８に係る発明の工作機械の制御方法では、工作機械の基台となるベッドと、当該ベッド上に固定されたコラムと、当該コラムに設けられた主軸ヘッドと、当該主軸ヘッドに設けられ、先端部に工具が着脱可能に装着される主軸と、当該主軸の先端部に装着された工具を他の工具に交換する自動工具交換装置とを備え、前記自動工具交換装置は、工具ポットに把持された複数の工具を格納するとともに、工具格納位置から所定の工具を工具交換準備位置に移動する工具マガジンと、当該工具マガジンの前記工具交換準備位置と、前記主軸の先端部との間に配設され、両端部に工具を把持する一対の把持部が形成され、当該一対の把持部が、前記主軸に装着された一の工具と前記工具交換準備位置に位置する他の工具との間を旋回可能な工具交換アームと、前記工具マガジンを囲繞して切粉等の進入を防止するカバーと、前記工具ポットを前記工具交換準備位置と前記工具交換アームの把持部によって把持可能な工具交換可能位置との間で移動させる工具ポット駆動手段とを備え、当該カバーには、前記工具ポット駆動手段によって前記工具ポットが工具交換可能位置へ移動する際に、工具ポットが通過可能な開口部と、前記開口部を開閉する開閉部材とを備えた工作機械の制御方法であって、当該工具ポット駆動手段による前記工具ポットの移動開始を、少なくとも当該工具ポットに把持された工具の径の大きさと、前記開閉部材を閉じた状態の開閉部材の端部の位置から前記工具の中心までの距離と、前記開閉部材の開閉速度とに基づいて制御することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項９に係る発明の工作機械の制御方法では、請求項８に記載の発明の構成に加え、少なくとも前記工具ポットに把持された工具の径の大きさと、前記開閉部材を閉じた状態の開閉部材の端部の位置から前記工具の中心までの距離と、当該開閉部材の開閉速度とに基づいて、前記開閉部材が開き始めてから前記工具ポットの移動を始めるまでの時間である移動開始時間を決定し、当該決定された移動開始時間に基づいて、前記工具ポットの移動開始を制御することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項１０に係る発明の工作機械の制御方法では、請求項８又は９に記載の発明の構成に加え、前記各工具ポットに把持された工具毎に、少なくとも工具の径の大きさを入力し、当該入力された工具の径の大きさのデータを用いて、前記移動開始時間を決定し、さらに、当該決定された移動開始時間を各工具ポットに対応させて記憶手段に記憶し、当該記憶手段に記憶された移動開始時間に基づいて、前記工具ポットの移動開始を制御することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１１に係る発明の工作機械の制御方法では、工作機械の基台となるベッドと、当該ベッド上に固定されたコラムと、当該コラムに設けられた主軸ヘッドと、当該主軸ヘッドに設けられ、先端部に工具が着脱可能に装着される主軸と、当該主軸の先端部に装着された工具を他の工具に交換する自動工具交換装置とを備え、前記自動工具交換装置は、工具ポットに把持された複数の工具を格納するとともに、工具格納位置から所定の工具を工具交換準備位置に移動する工具マガジンと、当該工具マガジンの前記工具交換準備位置と、前記主軸の先端部との間に配設され、両端部に工具を把持する一対の把持部が形成され、当該一対の把持部が、前記主軸に装着された一の工具と前記工具交換準備位置に位置する他の工具との間を旋回可能な工具交換アームと、前記工具マガジンを囲繞して切粉等の進入を防止するカバーと、前記工具ポットを前記工具交換準備位置と前記工具交換アームの把持部によって把持可能な工具交換可能位置との間で移動させる工具ポット駆動手段とを備え、当該カバーには、前記工具ポット駆動手段によって前記工具ポットが工具交換可能位置へ移動する際に、工具ポットが通過可能な開口部と、前記開口部を開閉する開閉部材とを備えた工作機械の制御方法であって、当該工具ポット駆動手段による前記工具ポットの移動開始を、少なくとも当該工具ポットに把持された工具の長さと、前記開閉部材を閉じた状態の開閉部材の端部の位置から前記工具の工具ポットへの取付位置までの距離と、前記開閉部材の開閉速度とに基づいて制御することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１２に係る発明の工作機械の制御方法では、請求項１１に記載の発明の構成に加え、少なくとも前記工具ポットに把持された工具の長さと、前記開閉部材を閉じた状態の開閉部材の端部の位置から前記工具の工具ポットへの取付位置までの距離と、当該開閉部材の開閉速度とに基づいて、前記開閉部材が開き始めてから前記工具ポットの移動を始めるまでの時間である移動開始時間を決定し、当該決定された移動開始時間に基づいて、前記工具ポットの移動開始を制御することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１３に係る発明の工作機械の制御方法では、請求項１１又は１２に記載の発明の構成に加え、前記各工具ポットに把持された工具毎に、少なくとも工具の長さを入力し、当該入力された工具の長さのデータを用いて、前記移動開始時間を決定し、さらに、当該決定された移動開始時間を各工具ポットに対応させて記憶手段に記憶し、当該記憶手段に記憶された移動開始時間に基づいて、前記工具ポットの移動開始を制御することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１４に係る発明の工作機械の制御方法では、請求項８乃至１３に記載の発明の構成に加え、工具の交換時には工具ポットを下降させ、工具の収納時には、工具ポットを上昇させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に係る発明の工作機械では、工具ポット駆動手段による工具ポットの移動開始を、少なくとも当該工具ポットに把持された工具の径の大きさと、工具マガジンを囲繞して切粉等の進入を防止するカバーに設けられ、工具ポットが通過可能な開口部を開閉する開閉部材を閉じた状態の開閉部材の端部の位置から工具の中心までの距離と、開閉部材の開閉速度とに基づいて制御するので、工具の径に応じて、工具ポット駆動手段による工具ポットの移動を開始できるので、工具径の小さな工具では、早めに工具ポットの移動を開始できる。従って、工具交換の効率高め、工具交換にかかる時間を短縮することができる。
【００２１】
また、請求項２に係る発明の工作機械では、請求項１に記載の発明の効果に加え、少なくとも前記工具ポットに把持された工具の径の大きさと、前記開閉部材を閉じた状態の開閉部材の端部の位置から前記工具の中心までの距離と、当該開閉部材の開閉速度とに基づいて、前記開閉部材が開き始めてから前記工具ポットの移動を始めるまでの時間である移動開始時間を決定する移動開始時間決定手段により決定された移動開始時間に基づいて、工具ポット駆動手段による前記工具ポットの移動開始を制御するので、工具径の小さな工具では、早めに工具ポットの移動を開始できる。従って、工具交換の効率高め、工具交換にかかる時間を短縮することができる。
【００２２】
また、請求項３に係る発明の工作機械では、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、移動開始時間決定手段は、入力手段から入力された工具の径の大きさのデータを用いて、移動開始時間を決定し、移動開始時間記憶手段が当該決定された移動開始時間を各工具ポットに対応させて記憶し、工具ポット移動制御手段は、移動開始時間記憶手段に記憶された移動開始時間に基づいて、工具ポット駆動手段による前記工具ポットの移動開始を制御するので、予め工具毎に移動開始時間を決定しておくことができ、工具ポットの移動開始を制御を素早く行うことができる。
【００２３】
また、請求項４に係る発明の工作機械では、工具ポット駆動手段による工具ポットの移動開始を、少なくとも当該工具ポットに把持された工具の長さと、工具マガジンを囲繞して切粉等の進入を防止するカバーに設けられ、前記開閉部材を閉じた状態の開閉部材の端部の位置から前記工具の工具ポットへの取付位置までの距離と、開閉部材の開閉速度とに基づいて制御するので、工具の長さに応じて、工具ポット駆動手段による工具ポットの移動を開始できるので、工具長の短い工具では、早めに工具ポットの移動を開始できる。従って、工具交換の効率高め、工具交換にかかる時間を短縮することができる。
【００２４】
また、請求項５に係る発明の工作機械では、請求項４に記載の発明の効果に加え、少なくとも前記工具ポットに把持された工具の長さと、前記開閉部材を閉じた状態の開閉部材の端部の位置から前記工具の中心までの距離と、当該開閉部材の開閉速度とに基づいて、前記開閉部材が開き始めてから前記工具ポットの移動を始めるまでの時間である移動開始時間を決定する移動開始時間決定手段により決定された移動開始時間に基づいて、工具ポット駆動手段による前記工具ポットの移動開始を制御するので、工具の長さの短い工具では、早めに工具ポットの移動を開始できる。従って、工具交換の効率高め、工具交換にかかる時間を短縮することができる。
【００２５】
また、請求項６に係る発明の工作機械では、請求項４又は５に記載の発明の効果に加え、移動開始時間決定手段は、入力手段から入力された工具の長さのデータを用いて、移動開始時間を決定し、移動開始時間記憶手段が当該決定された移動開始時間を各工具ポットに対応させて記憶し、工具ポット移動制御手段は、移動開始時間記憶手段に記憶された移動開始時間に基づいて、工具ポット駆動手段による前記工具ポットの移動開始を制御するので、予め工具毎に移動開始時間を決定しておくことができ、工具ポットの移動開始を制御を素早く行うことができる。
【００２６】
また、請求項７に係る発明の工作機械では、請求項１乃至６の何れかに記載の発明の効果に加え、工具の交換時には工具ポットを下降させ、工具の収納時には、工具ポットを上昇させるタイプの工具交換装置を備えた工作機械で、工具交換の効率高め、工具交換にかかる時間を短縮することができる。
【００２７】
請求項８に係る発明の工作機械の制御方法では、工具ポット駆動手段による工具ポットの移動開始を、少なくとも当該工具ポットに把持された工具の径の大きさと、工具マガジンを囲繞して切粉等の進入を防止するカバーに設けられ、工具ポットが通過可能な開口部を開閉する開閉部材を閉じた状態の開閉部材の端部の位置から工具の中心までの距離と、開閉部材の開閉速度とに基づいて制御するので、工具の径に応じて、工具ポット駆動手段による工具ポットの移動を開始できるので、工具径の小さな工具では、早めに工具ポットの移動を開始できる。従って、工具交換の効率高め、工具交換にかかる時間を短縮することができる。
【００２８】
また、請求項９に係る発明の工作機械の制御方法では、請求項８に記載の発明の効果に加え、少なくとも前記工具ポットに把持された工具の径の大きさと、前記開閉部材を閉じた状態の開閉部材の端部の位置から前記工具の中心までの距離と、当該開閉部材の開閉速度とに基づいて、前記開閉部材が開き始めてから前記工具ポットの移動を始めるまでの時間である移動開始時間を決定する移動開始時間決定手段により決定された移動開始時間に基づいて、工具ポット駆動手段による前記工具ポットの移動開始を制御するので、工具径の小さな工具では、早めに工具ポットの移動を開始できる。従って、工具交換の効率高め、工具交換にかかる時間を短縮することができる。
【００２９】
また、請求項１０に係る発明の工作機械の制御方法では、請求項８又は９に記載の発明の効果に加え、移動開始時間決定手段は、入力手段から入力された工具の径の大きさのデータを用いて、移動開始時間を決定し、移動開始時間記憶手段が当該決定された移動開始時間を各工具ポットに対応させて記憶し、工具ポット移動制御手段は、移動開始時間記憶手段に記憶された移動開始時間に基づいて、工具ポット駆動手段による前記工具ポットの移動開始を制御するので、予め工具毎に移動開始時間を決定しておくことができ、工具ポットの移動開始を制御を素早く行うことができる。
【００３０】
また、請求項１１に係る発明の工作機械の制御方法では、工具ポット駆動手段による工具ポットの移動開始を、少なくとも当該工具ポットに把持された工具の長さと、前記開閉部材を閉じた状態の開閉部材の端部の位置から前記工具の工具ポットへの取付位置までの距離と、開閉部材の開閉速度とに基づいて制御するので、工具の長さに応じて、工具ポット駆動手段による工具ポットの移動を開始できるので、工具長の短い工具では、早めに工具ポットの移動を開始できる。従って、工具交換の効率高め、工具交換にかかる時間を短縮することができる。
【００３１】
また、請求項１２に係る発明の工作機械の制御方法では、請求項１１に記載の発明の効果に加え、少なくとも前記工具ポットに把持された工具の長さと、前記開閉部材を閉じた状態の開閉部材の端部の位置から前記工具の工具ポットへの取付位置までの距離と、当該開閉部材の開閉速度とに基づいて、前記開閉部材が開き始めてから前記工具ポットの移動を始めるまでの時間である移動開始時間を決定する移動開始時間決定手段により決定された移動開始時間に基づいて、工具ポット駆動手段による前記工具ポットの移動開始を制御するので、工具の長さの短い工具では、早めに工具ポットの移動を開始できる。従って、工具交換の効率高め、工具交換にかかる時間を短縮することができる。
【００３２】
また、請求項１３に係る発明の工作機械の制御方法では、請求項１１又は１２に記載の発明の効果に加え、移動開始時間決定手段は、入力手段から入力された工具の長さのデータを用いて、移動開始時間を決定し、移動開始時間記憶手段が当該決定された移動開始時間を各工具ポットに対応させて記憶し、工具ポット移動制御手段は、移動開始時間記憶手段に記憶された移動開始時間に基づいて、工具ポット駆動手段による前記工具ポットの移動開始を制御するので、予め工具毎に移動開始時間を決定しておくことができ、工具ポットの移動開始を制御を素早く行うことができる。
【００３３】
また、請求項１４に係る発明の工作機械の制御方法では、請求項８乃至１３の何れかに記載の発明の効果に加え、工具の交換時には工具ポットを下降させ、工具の収納時には、工具ポットを上昇させるタイプの工具交換装置を備えた工作機械で、工具交換の効率高め、工具交換にかかる時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の第１の実施の形態であるマシニングセンタ１について、図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態であるマシニングセンタ１の正面図であり、図２は、マシニングセンタ１の右側面から見た部分断面図であり、図３は、図２に示すＡ−Ａ線矢視方向断面図であり、図４は、マシニングセンタ１を下方から見た部分断面斜視図であり、図５は、図４に示すマガジンカバー６０とアームカバー７０との近傍を示す部分拡大図（マガジンカバー６０、アームカバー７０開放状態）であり、図６は、図４に示すマガジンカバー６０とアームカバー７０との近傍を示す部分拡大図（マガジンカバー６０、アームカバー７０閉塞状態）であり、図７は、マシニングセンタ１の電気的構成を示すブロック図である。
【００３５】
なお、本実施形態であるマシニングセンタ１は、工具マガジンを保護するマガジンカバー６０と、工具交換アームを保護するアームカバー７０とが設けられて、工具交換装に切り屑が付着するのを防止できるものである。
【００３６】
はじめに、マシニングセンタ１について説明する。図１に示すマシニングセンタ１は、図示外のワーク（図示外）と工具２４とを相対移動させて、ワークに所望の機械加工（例えば、「中ぐり」、「フライス削り」、「穴空け」、「切削」等）を施すことができる工作機械である。そして、マシニングセンタ１は、ワークを加工する機械本体と、当該機械本体の土台となるベッド２と、当該ベッド２の上部に設けられ、前記機械本体の周囲を囲繞して保護する略直方体状のボックス型のスプラッシュカバー３とを主体にして構成されている。
【００３７】
まず、ベッド２について説明する。図１，図２および図４に示すように、このベッド２は、鉄製の土台であり、その下部の四隅には、脚部２ａが各々設けられ、これら４本の脚部２ａが工場などの床面に設置されることにより、マシニングセンタ１が所定場所に設置される。さらに、図４に示すように、ベッド２の芯部は、軽量化および高強度化のため、いわゆる肉抜き成形（リブによる骨組構造）されている。
【００３８】
次に、スプラッシュカバー３について説明する。図１，図２に示すように、このスプラッシュカバー３は、略直方体状のボックス型に形成され、その内側には機械本体により、ワーク加工が行われる加工領域が設けられている。そして、図２，図４に示すように、スプラッシュカバー３の前面略中央には、正面視略長方形状の開口部６が設けられている。そして、作業者がこの開口部６を介することにより、スプラッシュカバー３の内側に配設されたテーブル２６に対して、ワークの着脱が行われる。さらに、図１に示すように、スプラッシュカバー３の前面には、開口部６を開閉するスライド式の開閉扉４，５が設けられている。そして、この開閉扉４，５の略中央には、ガラス窓部４ａ，５ａが各々設けられ、開閉扉４の右側端部近傍には取っ手部４ｂが設けられ、開閉扉５の左側端部近傍には取っ手部５ｂが設けられている。よって、これら取っ手部４ｂ，５ｂを互いに離れる方向に開くことにより、開口部６が開口される。
【００３９】
そして、図１，図４に示すように、スプラッシュカバー３の右側には、マシニングセンタ１の操作をおこなう正面視略長方形状の操作パネル１０が設けられている。そして、この操作パネル１０の内部には、図７に示す制御装置１３が配設されている。図７に示すように、この制御装置１３は、マイクロコンピュータからなるものであり、ＣＰＵ１３ａ，ＲＯＭ１３ｂ，ＲＡＭ１３ｃ，入力インタフェース１５ａ，出力インタフェース１５ｂを基本に構成されている。そして、図１，図４に示すように、操作パネル１０の前面には、自動運転キーや、ＭＤＩ運転キー、手動運転キー、コード入力キー、始動キー等の各種キーを備えた入力手段としてのキーボード１６（図７参照）が設けられ、その上部には、設定画面又は実行動作を表示するためのＣＲＴ（ディスプレイ）４５が設けられている。なお、図７に示すように、図１に示す操作パネル１０のキーボード１６は、制御装置１３の入力インタフェース１５ａに接続され、ＣＲＴ４５は、制御装置１３の出力インタフェース１５ｂに接続されている。また、ＮＣプログラムは、キーボード１６の操作に基づいて、制御装置１３に入力されている。
【００４０】
なお、図示しないが、図１，図３に示すスプラッシュカバー３の左右の各側壁部には、メンテナンス用の点検ハッチが着脱可能に各々設けられている。そして、上記構成からなるスプラッシュカバー３は、機械本体の周囲を囲繞して外部より保護するとともに、機械本体から排出される切り屑および切削液の飛沫等が外部へ飛散するのを遮断して、外部環境が汚染されるのを防止している。
【００４１】
次に、機械本体について説明する。機械本体は、スプラッシュカバー３の内側に収容されている。図２，図３および図４に示すように、機械本体は、ベッド２の後部上面に固定され、略垂直上方に延設されたコラム１９と、当該コラム１９の上部前面側にＺ軸方向（上下方向）に移動可能に設けられた主軸ヘッド２２と、当該主軸ヘッド２２に装着された工具２４を別の工具２４に自動的に交換する工具交換装置（ＡＴＣ）とを主体にして構成されている。
【００４２】
ここで、機械本体における個々の装置の位置関係について詳細に説明する。図２に示すように、コラム１９の上面には、サーボモータからなり、制御装置１３（図７参照）に接続されたＺモータ２０（図７参照）が装着されている。さらに、Ｚモータ２０には、このＺモータ２０の回転角を検出するエンコーダ２０ａ（図７参照）が設けられており、当該エンコーダ２０ａは、入力インタフェース１５ａ（図７参照）に接続されている。そして、エンコーダ２０ａからの信号が、入力インタフェース１５ａを介して、制御装置１３に入力されることにより、制御装置１３によるＺモータ２０の速度制御が行われる。また、コラム１９の前面には、上下方向に延設され、主軸ヘッド２２を案内する一対のガイドレール（図示外）が上下方向に固定されている。そして、Ｚモータ２０が、当該Ｚモータ２０から下方に延設された送りねじ（図示外）を正逆方向へ選択的に回転駆動することにより、主軸ヘッド２２が上下方向に移動するようになっている。
【００４３】
また、主軸ヘッド２２には、図２，図４に示すように、加工軸に相当する主軸２３が回転可能に装着され、当該主軸２３の先端部には、工具２４（図２参照）が着脱可能に装着される。そして、この主軸２３は、主軸モータ２５（図７参照）により回転駆動されることにより、工具２４が回転駆動され、テーブル２６上に固定されたワークを加工するようになっている。さらに、主軸モータ２５には、この主軸モータ２５の回転角を検出するエンコーダ２５ａ（図７参照）が設けられており、当該エンコーダ２５ａは、入力インタフェース１５ａ（図７参照）に接続されている。そして、エンコーダ２５ａからの信号が、入力インタフェース１５ａを介して、制御装置１３に入力されることにより、制御装置１３による主軸モータ２５の速度制御が行われる。
【００４４】
一方、図２，図４に示すように、主軸ヘッド２２の下方には、テーブル２６が配設されている。このテーブル２６は、ワークが着脱自在に固定され、サーボモータからなるＸモータ４７およびＹモータ４８（図７参照）により、Ｘ軸方向（左右方向）、Ｙ軸方向（奥行き方向）へ移動制御されるものである。そして、ベッド２の上側には、移動体２７が設けられ、その移動体２７の上側にテーブル２６が配設されている。さらに、テーブル２６は、その移動体２７の上面に設けられたＸ軸ガイドレール（図示外）に案内され、Ｘモータ４７によってＸ軸方向に案内される。一方、ベッド２の上部には一対のＹ軸ガイドレール（図示外）が設けられ、移動体２７がＹモータ４８により、Ｙ軸方向に案内されることにより、テーブル２６が移動体２７を介してＹ軸方向に案内される。さらに、Ｘモータ４７には、Ｘモータ４７の回転角を検出するエンコーダ４７ａ（図７参照）が設けられており、Ｙモータ４８には、Ｙモータ４８の回転角を検出するエンコーダ４８ａ（図７参照）が設けられており、これらエンコーダ４７ａおよびエンコーダ４８ａは、入力インタフェース１５ａ（図７参照）に各々接続されている。そして、エンコーダ４７ａおよびエンコーダ４８ａからの各信号が、入力インタフェース１５ａを介して、制御装置１３に各々入力されることにより、制御装置１３によるＸモータ４７およびＹモータ４８の速度制御が行われる。また、Ｙ軸ガイドレールには、テーブル２６を中央に挟み込むようにして、レール上に切り屑が堆積するのを防止するためのテレスコピックカバー２８，２８が各々設けられている。さらに、Ｘ軸ガイドレールにも、移動体２７を挟み込むようにして、テレスコピックカバー２９ａと、保護カバー２９ｂとが各々設けられている。
【００４５】
次に、工具交換装置について説明する。この工具交換装置は、主軸２３の工具２４を他の工具２４と自動交換するものである。そして、工具交換装置は、図２，図４に示すように、工具２４を複数格納した工具マガジン３０と、主軸２３の工具２４とを交換する工具交換アーム３９とを主体にして構成されている。
【００４６】
まず、工具マガジン３０について説明する。図２に示すように、工具マガジン３０は、コラム１９に固定され、側面視略楕円型に形成されている。そして、工具マガジン３０の内側には、正面視略楕円形状の工具通路３０ａが形成され、その工具通路３０ａ内には、複数の工具ポット３１が収納されている。さらに、これら各工具ポット３１の内側には、工具２４が着脱可能に格納されている。そして、図２に示す工具通路３０ａ内に収納された各工具ポット３１に格納された工具２４の位置が、「工具格納位置」に相当する。
【００４７】
また、図２に示すように、工具マガジン３０の下部前方側には、下方へ開口する工具交換部３０ｂが設けられている。そして、複数の工具ポット３１は、マガジンモータ４２（図７参照）の駆動により、この工具通路３０ａ内を移動する。さらに、マガジンモータ４２には、このマガジンモータ４２の回転角を検出するエンコーダ４２ａ（図７参照）が設けられており、当該エンコーダ４２ａは、入力インタフェース１５ａ（図７参照）に接続されている。そして、エンコーダ４２ａからの信号が、入力インタフェース１５ａを介して、制御装置１３に入力されることにより、制御装置１３によるマガジンモータ４２の速度制御が行われる。また、複数の工具ポット３１には、該工具ポット３１と一体的に移動するポット識別板３３（図７参照）が設けられている。このポット識別板３３には、工具ポット３１ごとに異なるパターンの光透過部（図示外）が形成されており、各工具ポット３１を個別に識別できるようになっている。
【００４８】
さらに、工具マガジン３０には、これら工具ポット３１を個々に識別する識別センサ３５が設けられている。そして、図７に示すように、この識別センサ３５は、投光素子３５ａと、受光素子３５ｂとから構成され、それらはポット識別板３３を挟んで対向して配置されている。そして、制御装置１３は、受光素子３５ｂからの信号に基づいて、工具マガジン３０の工具交換部３０ｂに何れの工具ポット３１が搬送されたかを検出する。そして、搬送されたことを検出すると、マガジンモータ４２の駆動を停止させることにより、所定の工具２４を工具交換部３０ｂに位置決めする。
【００４９】
さらに、図７に示すように、制御装置１３のＲＡＭ１３ｃには、各工具ポット３１のポット番号と、これに配置されている工具２４の工具番号と、工具名と、当該工具の工具径及び工具長と、後述するポット下降開始時間とを対応させて記憶した工具データテーブル（図１２参照）を記憶しており、制御装置１３は、所定の工具２４が指定されると、所定の工具２４の工具番号に対応するポット番号の工具ポット３１を検索し、検索した工具ポット３１を上述の工具交換部３０ｂに至らせるようになっている。また、制御装置１３は、工具ポット３１の工具２４が交換されたときには、後述する工具登録処理（図１１に示すフローチャート参照）によりその工具２４の工具番号について、ＲＡＭ１３ｃの上記工具データテーブルを書き替える（更新記憶する）ようにして工具の所在が判別できるようにしている。さらに制御装置１３は、工具データテーブルに、主軸２３に装着されている工具２４の工具番号も記憶しており、工具交換ごとにその工具番号も更新記憶するようになっている。
【００５０】
また、工具マガジン３０には「工具ポット駆動手段」としてのエアシリンダ３６（図７参照）が設けられている。そして、制御装置１３は、エアシリンダ３６を一方向へ動作するように駆動して工具ポットを下降させるようになっている。この機構により、所定の工具ポット３１が下方へ略９０°回動し、所定の工具２４が工具交換部３０ｂを通して下方へ突出する。そして、この工具２４の位置が、「工具交換準備位置」に相当する。また、制御装置１３はエアシリンダ３６を一方向へ動作するように駆動することにより、所定の工具ポット３１を上方へ回動復帰させるようになっている。なお、図７に示すポット下降センサ３７ａは、工具マガジン３０の工具２４が下降した（工具交換部３０ｂから突出した）ことを検出するものであり、また、ポット上昇センサ３７ｂは、工具ポット３１が、ポット下降状態から上方へ回動されて上昇位置（元の工具格納位置）に復帰したことを検出するものである。
【００５１】
そして、図２，図３および図４に示すように、工具マガジン３０には、その周囲を取り囲んで保護するための略直方体状のボックス型のマガジンカバー６０が設けられ、スプラッシュカバー３の内壁面に固定されている。このマガジンカバー６０は鉄板により構成され、加工領域から飛散する切り屑や切削液が、工具マガジン３０内に付着して堆積しないようにするためものである。さらに、図４，図５に示すように、マガジンカバー６０において、図２に示す工具マガジン３０の工具交換部３０ｂに対向する位置であって、工具交換アーム３９側に向けて階段状に開口された開口部６１が設けられている。そして、その開口部６１には、スライドして開口部６１を開閉する階段状のマガジンシャッター６２が設けられている。そして、工具マガジン３０のポット下降機構により、所定の工具ポット３１が下方へ回動し、所定の工具２４が工具交換部３０ｂを通して下方へ突出する場合、マガジンシャッター６２が開き、開口部６１が開口される。これにより、工具交換部３０ｂから突出する工具２４は、開口部６１から下方に突出するようになっている。なお、マガジンシャッター６２は、スプラッシュカバー３の前面側からコラム１９側に向かって移動することにより開放され、その逆方向に移動することにより閉塞される。尚、マガジンシャッター６２が「開閉部材」に相当する。 
【００５２】
さらに、図５に示すように、開口部６１の周縁部のうち、コラム１９側の下端部には、その下端部に沿って階段状に形成された樹脂製のスクレーパ６９が下方にやや延出されて設けられている。そして、そのスクレーパ６９の下方にやや延出された先端部が、マガジンカバー６０の上面に当接している。これにより、例えば、マガジンシャッター６２が閉塞している間に、工具ポット３１に付着した切り屑が下方に落下して、マガジンシャッター６２の上面に堆積した場合でも、マガジンシャッター６２の開放時には、スクレーパ６９の先端部が、マガジンシャッター６２の上面を摺動するので、マガジンシャッター６２の上面に堆積する切り屑を拭い去ることができる。  
【００５３】
また、このマガジンシャッター６２の開閉機構は、マガジンシャッターシリンダ６４（図７参照）を駆動源とするものである。そして、制御装置１３は、マガジンシャッター６２が正逆方向へ移動するように、マガジンシャッターシリンダ６４を駆動して、マガジンシャッター６２の開閉機構を作動させるようになっている。よって、この開閉機構により、マガジンシャッター６２が開放または閉塞され、開口部６１が開口または閉塞される。
【００５４】
さらに、開口部６１の近傍には、マガジンシャッター６２が完全に開放されたことを検出するマガジンシャッター開センサ６６（図７参照）と、マガジンシャッター６２が完全に閉塞されたことを検出するマガジンシャッター閉センサ６７（図７参照）とが設けられている。そして、図７に示すように、これらの検出信号は、制御装置１３に出力されるようになっている。なお、このマガジンシャッター６２の開閉動作は、後述するアームシャッター７２の開閉動作とともに行われ、工具交換装置の工具交換動作に連動して行われる。
【００５５】
次に、工具交換アーム３９について説明する。図４に示すように、工具交換アーム３９は、コラム１９に固定された工具交換ユニット（図示外）に装着され、回転可能および上下動可能に装着された円筒状のアーム旋回軸３８の下端部に固定されている。そして、工具交換アーム３９は両端部には、工具２４を把持する把持部４０，４０が設けられている。そして、アーム旋回軸３８は、運動伝達装置（図示せず）を介して工具交換モータ４４（図７参照）に連結されている。この運動伝達装置は、工具交換モータ４４の回転力をアーム旋回軸３８に伝達するカム機構，工具交換モータ４４の回転力を、アーム旋回軸３８の内部に設けられた中軸（図示外）に伝達するカム機構，工具交換モータ４４の回転力を上下方向への直線運動力に変換してアーム旋回軸３８に伝達するクランク機構を有するものである。さらに、工具交換モータ４４あるいはこれによって駆動される駆動軸が１回転する間に、把持部４０，４０の把持動作、工具交換アーム３９の上下動作および旋回動作を制御するようになっている。また、工具交換モータ４４には、この工具交換モータ４４の回転角を検出するエンコーダ４４ａ（図７参照）が設けられており、当該エンコーダ４４ａは、入力インタフェース１５ａ（図７参照）に接続されている。そして、エンコーダ４４ａからの信号が、入力インタフェース１５ａを介して、制御装置１３に入力されることにより、制御装置１３による工具交換モータ４４の速度制御が行われる。
【００５６】
そして、図２，図４に示すように、工具交換アーム３９およびアーム旋回軸３８の下半分には、その周囲を取り囲んで保護するための略直方体状のボックス型のアームカバー７０が設けられ、当該アームカバー７０は、工具交換ユニットに固定されている。このアームカバー７０は鉄板により構成され、加工領域から飛散する切り屑や、切削液が工具交換アーム３９に付着して堆積しないようにするためのものである。さらに、アームカバー７０には、マガジンカバー６０の開口部６１とに対向する側面部と、主軸３２とに対向する側面部と、その２つの両側面に挟まれた底面部とが開口された略コの字型の開口部７１が設けられている。そして、その開口部７１には、スライドして開口部７１を開閉する略コの字型のアームシャッター７２が設けられている。そして、工具交換アーム３９の旋回動作により、把持部４０，４０が旋回する場合、アームシャッター７２が開き、開口部７１が開口される。これにより、把持部４０，４０は、開口部７１の内側で旋回するため、アームカバー７０に衝突しないようになっている。なお、アームシャッター７２は、スプラッシュカバー３の前面側からコラム１９側に向かって移動することにより開放され、その逆方向に移動することにより閉塞される。
【００５７】
さらに、図５に示すように、開口部７１を囲む縁部のうち、コラム１９側の下端部には、樹脂製のスクレーパ７９が下方にやや延出して設けられている。そして、そのスクレーパ７９の下方にやや延出された先端部が、アームシャッター７２の上面に当接している。これにより、例えば、アームシャッター７２の閉塞時に、工具交換アーム３９に付着した切り屑が落下して、アームシャッター７２の上面に堆積した場合でも、アームシャッター７２の開放時に、スクレーパ７９の先端部が、アームシャッター７２の上面を摺動して、堆積する切り屑を拭うことができる。
【００５８】
また、このアームシャッター７２の開閉機構は、アームシャッターシリンダ７４（図７参照）を駆動源とするものである。そして、制御装置１３は、アームシャッター７２が正逆方向へ移動するように、アームシャッターシリンダ７４を駆動して、アームシャッター７２の開閉機構を作動させるようになっている。よって、この開閉機構により、アームシャッター７２が開放または閉塞され、開口部７１が開口または閉塞される。
【００５９】
そして、開口部７１の近傍には、アームシャッター７２が完全に開放されたことを検出するアームシャッター開センサ７６（図７参照）と、アームシャッター７２が完全に閉塞されたことを検出するアームシャッター閉センサ７７（図７参照）とが設けられている。そして、図７に示すように、これらの入力信号は、制御装置１３に出力されるようになっている。なお、上述したように、このアームシャッター７２の開閉動作は、マガジンシャッター６２の開閉動作とともに行われ、工具交換装置の工具交換動作に連動して行われる。そして、その工具交換動作に連動して行われるマガジンシャッター６２の開閉動作と工具ポット３１の移動が本発明の特徴となっている。その詳細については後述する。
【００６０】
次に、上記構成からなる工具交換アーム３９のアーム旋回による工具交換動作の基本動作について説明する。例えば、図５に示すように、工具交換アーム３９が原点に上昇されている状態において、まず、工具交換アーム３９が旋回し、工具マガジン側の工具と、主軸に装着された工具とを把持部４０，４０で把持される。次いで、工具交換アーム３９が下降して、工具抜脱動作が行われる。その後、工具交換アーム３９が旋回して主軸側の工具とマガジン側の工具とが入れ替わる。このとき、工具交換アーム３９は１８０度回転することになる。その後、工具交換アーム３９が上昇し、工具交換アーム３９に把持された工具は、工具マガジン３０側の工具ポット３１あるいは主軸２３に装着される。そして、工具交換アームが所定角度旋回して、把持部４０，４０から工具が開放されて、工具交換アーム３９のアーム旋回動作の１サイクルが終了する。
【００６１】
なお、図７に示すアームセンサ４６は、工具交換アーム３９が原点に上昇した場合にオンされる近接センサ（例えばホール素子）からなるものであり、制御装置１３は、アームセンサ４６のオンに基づいて工具交換アーム３９が原点に位置（復帰）していることを検出するようになっている。
【００６２】
次に、図５、図８乃至図１０を参照して、本発明の特徴である工具交換処理の動作原理を説明する。図８は 工具２４を保持した工具ポット３１が上昇した状態を示す略図であり、図９は 工具２４を把持した工具ポット３１が下降した状態を示す略図であり、図１０は、工具ポット３１に把持された工具２４の工具径とマガジンシャッター６２の開放の状態を示す略図である。
【００６３】
図５に示すように、工具マガジン３０は、マガジンカバー６０によりその周囲を取り囲んで保護されており、そのマガジンカバー６０の開口部６１には、スライドして開口部６１を開閉するマガジンシャッター６２が設けられている。ここで、マガジンシャッター６２は、上昇した工具ポット３１に把持された工具２４の工具長方向と直交する方向（図８における紙面方向）に移動して、図５に示す開口部６１が開閉されるようになっている。図８に示すように、マガジンシャッター６２が閉じた状態では、工具ポット３１は上昇しており、工具ポット３１に保持された工具２４とマガジンシャッター６２とが干渉することがないが、マガジンシャッター６２が閉じた状態で、工具ポット３１に保持された工具２４を降下させると、マガジンシャッター６２に接触することになる。
【００６４】
工具交換時には、図９に示すように、マガジンシャッター６２が開放され、工具ポット３１が降下し、また、アームシャッター７２も図９における紙面方向に移動して開放され、工具交換アームが主軸に把持された工具２４と降下した工具ポット３１に把持された工具２４とを交換することになる。
【００６５】
ここで、図１０に示すように、工具ポット３１に把持された工具２４が降下可能となるのは、マガジンシャッター６２が、工具ポット３１に把持された工具２４の工具径以上に開いているときであるので、工具径により、マガジンシャッター６２が開き始めてから、工具２４を把持した工具ポット３１の降下を開始する時間であるポット下降開始時間は、変化する。即ち、工具ポット３１に把持された工具２４の工具径が大きい時には、ポット下降開始時間は遅くなり、また、工具ポット３１に把持された工具２４の工具径が小さい時には、ポット下降開始時間は早くなる。尚、この「ポット下降開始時間」が請求項に言う「移動開始時間」に相当する。本実施の形態では、工具ポット３１が下降及び上昇するタイプであるので、「ポット下降開始時間」としているが、工具ポット３１が下降タイプのもの以外の平行移動するタイプのものにも本発明は適用できるので、請求項では「移動開始時間」とした。
【００６６】
次に、図１０を参照して、工具径によるポット下降開始時間の決定方法を説明する。ここで、図１０に示すように、マガジンシャッター６２の開く速度をＶ[mm/sec]とし、マガジンシャッター６２の閉端（閉じた状態）から工具２４の中心までの距離をＸ[mm]とし、工具２４の工具径をｄ[mm]とし、マガジンシャッター６２の開放に余裕を持たせるための時間である余裕時間をｔ[sec]とし、ポット下降開始時間をＴ[sec]すると、
Ｔ＝（Ｘ＋ｄ／２）／Ｖ＋ｔ
となる。
【００６７】
例えば、Ｖ＝６００[mm/sec]とし、Ｘ＝３００[mm]とし、ｄ＝５０[mm]とし、ｔ＝０[sec]すると、
Ｔ＝（３００＋５０／２）／６００＋０＝０．５４２[sec]となる。
即ち、マガジンシャッター６２が閉端から開き始めて、０．５４２[sec]後に工具ポット３１の下降を開始すればよいことになる。
【００６８】
次に、図１１に示す工具登録処理のフローチャートと図１２に示す工具データテーブルとを参照して、本実施の形態の工具登録処理について説明する。まず、本実施の形態では、工具マガジン３０に収納された、工具２４を登録する場合には、操作パネル１０に設けたキーボード１６から所定の番号の工具ポット３１に新たに把持した工具２４の「工具番号、工具名、、工具径、工具長等」を入力する（Ｓ１）。すると、制御装置１３のＲＡＭ１３ｃ記憶されている工具データテーブルにこれらのデータが記憶される。 工具データテーブルの一例としては、図１２に示すように、ポット番号に対応して、入力された工具番号、工具名、工具径、工具長と、後述するＳ２の処理で求められたポット下降開始時間が記憶される。尚、このＲＡＭ１３ｃの工具データテーブルのポット下降開始時間の記憶エリアが、「移動開始時間記憶手段」に相当する。
【００６９】
Ｓ１で入力された工具径により、制御装置１３のＣＰＵ１３ａが、上記の「Ｔ＝（Ｘ＋ｄ／２）／Ｖ＋ｔ」という演算を行うことにより、ポット下降開始時間を求めることができる（Ｓ２）。尚、マガジンシャッター６２の開く速度Ｖ[mm/sec]と、マガジンシャッター６２の閉端から工具２４の中心までの距離Ｘ[mm]とは、各マシニングセンタ１に固有の値であるので、予め定数として設定されており、また、余裕時間をｔ[sec]も予め設定されている。従って、工具２４の工具径ｄ[mm]が入力されれば、ポット下降開始時間Ｔ[sec]を求めることができる。尚、Ｓ２の処理を実行するＣＰＵ１３ａが「移動開始時間決定手段」に相当する。
【００７０】
次いで、Ｓ２で決定されたポット下降開始時間Ｔを図１２に示す工具データテーブルのポット下降開始時間に記憶して（Ｓ３）、工具登録処理を終了する。尚、登録する工具が複数の場合には、上記のＳ１〜Ｓ３の処理を繰り返す。工具登録処理が終了すると、各工具ポット３１毎に、ポット下降開始時間が定まっていることになる。
【００７１】
なお、操作パネル１０のキーボード１６により、工具交換処理が指令されると、制御装置１３は、工具交換シャッター開閉処理の前に、次に交換される工具２４（工具マガジン３０側の工具）が収納された工具ポット３１についての割出処理を実行する。この割出処理では、次に交換する工具２４が収納された工具ポット３１のポット番号を工具データテーブルから検索し、検索したポット番号の工具ポット３１を工具交換部３０ｂまで移動させる。この移動制御は、マガジンモータ４２を駆動させることにより、各工具ポット３１を移動させる。そして、該当するポット番号の工具ポット３１が工具交換部３０ｂに至ったことが識別センサ３５により検出されたときにマガジンモータ４２の駆動を停止させ、割出処理が終了する。そして、以下の工具交換処理が実行される。尚、本実施の形態では、工具交換動作と、マガジンシャッター６２およびアームシャッター７２の開閉動作とが連動して行われる。
【００７２】
次に、第１の実施の形態のマシニングセンタ１の工具交換処理について図１３に示す工具交換処理フローチャートを参照して説明する。以下の処理は、制御装置１３により実行される。まず、主軸３２が工具交換位置に移動し、主軸３２が所定の位置へ回転する主軸オリエントを行い、マガジンシャッターシリンダ６４の駆動によりマガジンシャッター６２の開放を開始する（Ｓ２０）。次に、制御装置１３のＲＡＭ１３ｃに記憶した工具データテーブルから次に工具交換アーム３９で把持する工具のポット下降開始時間を読み込む（Ｓ２１）。次いで、タイマＴを「Ｔ１＝０」としてリセットし、タイマＴ１をスタートする（Ｓ２２）。次に、タイマＴ１がＳ２１で読み込んだポット下降開始時間を経過したか否かを判断する（Ｓ２３）。タイマＴ１がポット下降開始時間を経過した場合には（Ｓ２３：ＹＥＳ）、エアシリンダ３６の駆動により工具ポット３１の下降を開始する（Ｓ２４）。尚、Ｓ２３及びＳ２４の処理を行うＣＰＵ１３ａが、「工具ポット移動制御手段」に相当する。
【００７３】
次に、主軸３２のオリエント完了、工具交換位置への移動完了、ポット下降センサ３７ａにより工具ポット３１の下端への下降完了、マガジンシャッター開センサ６６によりマガジンシャッター６２の開端への移動完了を確認する（Ｓ２５）。全てが確認された後に、工具交換モータ４４の駆動により工具交換アーム３９を旋回して工具交換を行う（Ｓ２６）。次いで、主軸モータ２５により主軸３２を回転し、主軸３２を加工開始位置に移動し、工具ポット３１の上昇を開始する（Ｓ２７）。次いで、工具ポット３１の上昇の完了をポット上昇センサ３７ｂにより確認後に、マガジンシャッターシリンダ６４の駆動によりマガジンシャッター６２の閉鎖を開始する（Ｓ２８）。最後に主軸３２を回転し、主軸３２の加工開始位置へ移動完了、ポット上昇センサ３７ｂにより工具ポット３１の上端への上昇完了、マガジンシャッター閉センサ６７によりマガジンシャッター６２の閉端への移動完了を確認する（Ｓ２９）。
【００７４】
以上説明したように本発明の第１の実施の形態のマシニングセンタ１では、工具径に応じて、ポット下降開始時間を決定することができ、工具径の小さい工具では、ポット下降開始時間を早くでき、工具交換時間を短くすることができる。
【００７５】
次に、本発明の第２の実施の形態について、図１４及び図１５を参照して説明する。図１４は、第２の実施の形態の工具登録処理のフローチャートであり、図１５は、工具ポット３１が上昇した状態での工具ポット３１に把持された工具２４と、その工具長方向に開閉されるマガジンシャッター６２の様子を示す図である。
【００７６】
この第２の実施の形態の機械的構成は、マガジンシャッター６２が、上昇した工具ポット３１に把持された工具２４の工具長方向に開閉される点が異なるのみで、他の構造は、第１の実施の形態のマニシングセンタ１と同様である。また、工具登録処理において、工具長によりポット下降開始時間が決定される点が異なるのみで、他の制御は、第１の実施の形態と同じである。
【００７７】
以下に、この第２の実施の形態における工具長によるポット下降開始時間の決定方法を説明する。ここで、図１５に示すように、マガジンシャッター６２の開く速度をＶ[mm/sec]とし、マガジンシャッター６２の閉端から工具２４の工具ポット３１への取付位置までの距離をＸ[mm]とし、工具２４の工具長をＬ[mm]とし、マガジンシャッター６２の開放に余裕を持たせるための時間である余裕時間をｔ[sec]とし、ポット下降開始時間をＴ[sec]すると、
Ｔ＝（Ｘ＋Ｌ）／Ｖ＋ｔ
となる。
【００７８】
例えば、Ｖ＝６００[mm/sec]とし、Ｘ＝３００[mm]とし、Ｌ＝１５０[mm]とし、ｔ＝０[sec]すると、
Ｔ＝（３００＋１５０）／６００＋０＝０．７５０[sec]となる。
即ち、マガジンシャッター６２が閉端から開き始めて、０．７５０[sec]後に工具ポット３１の下降を開始すればよいことになる。
【００７９】
次に、図１４に示すフローチャートを参照して、第２の実施の形態の工具登録処理について説明する。この第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同様に工具マガジン３０に収納された、工具を登録する場合には、操作パネル１０に設けたキーボード１６から所定の番号の工具ポット３１に新たに把持した工具２４の「工具番号、工具名、工具径、工具長等」を入力する（Ｓ１１）。すると、ＲＡＭ１３ｃ記憶されている工具データテーブルにこれらのデータが記憶される。 工具データテーブルの一例としては、図１２に示すように、ポット番号に対応して、入力された工具番号、工具名、工具径、工具長と、後述するＳ１２の処理で求められたポット下降開始時間が記憶される。
【００８０】
Ｓ１１で入力された工具長により、制御装置１３のＣＰＵ１３ａが、上記の「Ｔ＝（Ｘ＋Ｌ）／Ｖ＋ｔ」という演算を行うことにより、ポット下降開始時間を求めることができる（Ｓ１２）。尚、マガジンシャッター６２の開く速度Ｖ[mm/sec]と、マガジンシャッター６２の閉端から工具２４の工具ポット３１への取付位置までの距離Ｘ[mm]とは、各マシニングセンタ１に固有の値であるので、予め定数として設定されており、また、余裕時間をｔ[sec]も予め設定されている。従って、工具２４の工具長Ｌ[mm]が入力されれば、ポット下降開始時間Ｔ[sec]を求めることができる。尚、Ｓ１２の処理を実行するＣＰＵ１３ａが「移動開始時間決定手段」に相当する。
【００８１】
次いで、Ｓ１２で決定されたポット下降開始時間Ｔを図１２に示す工具データテーブルのポット下降開始時間に記憶して（Ｓ１３）、工具登録処理を終了する。尚、登録された工具が複数の場合には、上記のＳ１１〜Ｓ１３の処理を繰り返す。工具登録処理が終了すると、各工具ポット３１毎に、ポット下降開始時間が定まっていることになる。
【００８２】
なお、第２の実施の形態の工具交換処理は、上記の図１３に示す第１の実施の形態の工具交換処理と同様である。従って、マガジンシャッター６２の開閉方向が上昇した工具ポット３１に把持された工具２４の工具長方向に開閉される構成のマシニングセンタでも、工具長に応じて、ポット下降開始時間を決定することができ、工具長の短い工具では、ポット下降開始時間を早くでき、工具交換時間を短くすることができる。
【００８３】
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されることなく、各種の変形が可能である。例えば、第１及び第２の実施の形態のマシニングセンタ１では、工具マガジン３０を囲繞して保護するマガジンカバー６０と、工具交換アーム３９およびアーム旋回軸３８を囲繞して保護するアームカバー７０とが別々に設けられているが、マガジンカバー６０とアームカバー７０とを一体化した１つの保護カバーにし、図１６及び図１７に示すようにマガジンシャッター６２とアームシャッター７２とを一つのシャッターとしてもよい。
【００８４】
また、第１及び第２の実施の形態のマシニングセンタ１では、工具ポット３１を回動する構成としているが、最初から工具ポット３１が下を向いた工具マガジンを用いて、工具交換可能位置まで、工具ポット３１が下を向いて水平方向に移動するものにも本発明を適用できる。
【００８５】
また、工具交換部３０ｂの近傍に工具径または、工具長を計測するセンサを設け、該センサにより、工具径または工具長を工具データテーブルに記憶させるようにしてもよい。
【００８６】
更に、前記センサにより計測されたデータを工具データテーブルに記憶させることなく、そのまま、工具ポットの移動開始時間を求めるために使用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明の工作機械は、縦型マシニングセンタのみならず、横型マシニングセンタにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本実施形態であるマシニングセンタ１の正面図である。
【図２】マシニングセンタ１の右側面から見た部分断面図である。
【図３】図２に示すＡ−Ａ線矢視方向断面図である。
【図４】マシニングセンタ１を下方から見た部分断面斜視図である。
【図５】図４に示すマガジンカバー６０とアームカバー７０との近傍を示す部分拡大図（マガジンカバー６０、アームカバー７０開放状態）である。
【図６】図４に示すマガジンカバー６０とアームカバー７０との近傍を示す部分拡大図（マガジンカバー６０、アームカバー７０閉塞状態）である。
【図７】マシニングセンタ１の電気的構成を示すブロック図である。
【図８】工具２４を保持した工具ポット３１が上昇した状態を示す略図である。
【図９】工具２４を把持した工具ポット３１が下降した状態を示す略図である。
【図１０】工具ポット３１に把持された工具２４の工具径とマガジンシャッター６２の開放の状態を示す略図である。
【図１１】工具登録処理フローチャートである。
【図１２】工具データテーブルの概念図である。
【図１３】工具交換処理フローチャートである。
【図１４】第２の実施の形態の工具登録処理のフローチャートである。
【図１５】工具ポット３１が上昇した状態での工具ポット３１に把持された工具２４の工具長方向に開閉されるマガジンシャッター６２の様子を示す図である。
【図１６】変形例の工具２４を保持した工具ポット３１が上昇した状態を示す略図である。
【図１７】変形例の工具２４を把持した工具ポット３１が下降した状態を示す略図である。
【符号の説明】
【００８９】
１    マシニングセンタ
２    ベッド
１０    操作パネル
１３    制御装置
１６    キーボード
１９    コラム
２２    主軸ヘッド
２３    主軸
２４    工具
３０    工具マガジン
３７ａ  ポット下降センサ
３７ｂ  ポット上昇センサ
３８    アーム旋回軸
３９    工具交換アーム
４０    把持部
６０    マガジンカバー
６１    開口部
６２    マガジンシャッター
７０    アームカバー
７１    開口部
７２    アームシャッター
【図１】
2006095664.tif 000003
【図２】
2006095664.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006095664.tif 000006
【図５】
2006095664.tif 000007
【図６】
2006095664.tif 000008
【図７】
2006095664.tif 000009
【図８】
2006095664.tif 000010
【図９】
2006095664.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2006095664.tif 000013
【図１２】
2006095664.tif 000014
【図１３】
2006095664.tif 000015
【図１４】
2006095664.tif 000016
【図１５】
2006095664.tif 000017
【図１６】
2006095664.tif 000018
【図１７】
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