(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具マガジンのポットに保持されている複数の保持工具から選択された次工程工具と主軸に装着されている前工程工具とを交換する工作機械の工具交換装置であって、
加工プログラムで指定された加工内容に即して実際に使用する実使用工具の実使用工具番号あるいは前記実使用工具が収容されたポット番号と、加工プログラムで指定され、単に使用の順番を表しているだけで、前記実使用工具番号とは無関係のプログラム内指定工具番号との対応関係を示す工具対応表を備え、
該工具対応表を用いてプログラム内指定工具番号に対応する実使用工具番号あるいはポット番号を求め、該実使用工具番号あるいはポット番号を次工程工具番号に決定する
ことを特徴とする工作機械の工具交換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の工作機械の工具交換装置において、
前記工具対応表は、前記加工プログラムにて、最初に現れる前記プログラム内指定工具番号が、連続して使用される複数の前記実使用工具のうち最初に使用される実使用工具が収容された何れのポット番号に対応するかを示している
ことを特徴とする工作機械の工具交換装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の工作機械の工具交換装置において、
前記加工プログラムが複数存在し、前記工具対応表は、前記加工プログラム毎に固有の対応関係を有するものとして構成されている
ことを特徴とする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、工具マガジンに保持されている工具から選択された次工程工具と主軸に装着された前工程工具とを自動的に交換する工作機械の工具交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＮＣ工作機械は、ＮＣ加工プログラムが指定する加工内容に対応した工具（次工程工具）を工具マガジンから選択的に取り出し、これを主軸に装着されている工具（前工程工具）と自動的に交換する工具交換装置を備えている。
【０００３】
より詳細には、オペレータは、加工を開始する前準備として、例えば工具マガジンのポット（ポット番号Ｐ１，Ｐ２，・・・Ｐｎ）に実際に使用する工具（実使用工具番号Ｔ００１，Ｔ００２・・・Ｔｎ）を格納するとともに、ポット番号と実使用工具番号との対応関係をＮＣ制御装置に登録する。なお、実使用工具番号Ｔ００１の工具が、例えば直径５ミリの穴あけ用工具であることも登録される。
【０００４】
一方、加工プログラムで指定されるプログラム内指定工具の番号Ｔ００１，Ｔ００２，・・・は、通常、単に加工順番を表しているだけで、実際の加工内容に対応していないのが一般的である。従って、オペレータは前記前準備として、加工プログラムの編集によりプログラム内指定工具番号を加工内容に対応した実使用工具番号に書き換えるか、又は、工具マガジンのポットに格納されている工具をプログラムが指定する加工内容及び加工順序に対応した実使用工具に差し替える必要がある。
【０００５】
しかし、前者は編集が面倒であるとともに、間違える可能性があり、また後者は時間が掛かり面倒であるとともに、差替え作業の負担が大きいという問題がある。
【０００６】
特許文献１には、加工プログラムから要求された番号の工具を工具マガジンのポットから取り出すとともに、取り出した工具の番号と要求された工具の番号とを比較し、一致すれば加工を開始し、一致しなければ直ちに運転を停止するとともに、異常を表示する工具管理装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１−３１０８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記従来の工具管理装置では、誤った工具による加工が行われるのを防止できるものの、工具番号読み取り手段，工具番号確認手段等が必要となり、構造が複雑になってコスト高になるとともに、工具番号が不一致の場合はその都度機械の運転が停止されるので生産性が低下するという問題がある。
【０００９】
本発明は前記従来の状況に鑑みてなされたもので、加工プログラムの編集や工具の差替えを必要とせず、また装置の構造が複雑化することもなく、加工プログラムで指定された通りの加工を確実に行うことができる工作機械の工具交換装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、工具マガジンのポットに保持されている複数の保持工具から選択された次工程工具と主軸に装着されている前工程工具とを交換する工作機械の工具交換装置であって、
加工プログラムで指定された加工内容に即して実際に使用する実使用工具の実使用工具番号あるいは前記実使用工具が収容されたポット番号と、加工プログラムで指定され、単に使用の順番を表しているだけで、前記実使用工具番号とは無関係のプログラム内指定工具番号との対応関係を示す工具対応表を備え、
該工具対応表を用いてプログラム内指定工具番号に対応する実使用工具番号あるいはポット番号を求め、該実使用工具番号あるいはポット番号を次工程工具番号に決定することを特徴としている。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１に記載の工作機械の工具交換装置において、前記工具対応表は、前記加工プログラムにて、最初に現れる前記プログラム内指定工具番号が、連続して使用される複数の前記実使用工具のうち最初に使用される実使用工具が収容された何れのポット番号に対応するかを示していることを特徴としている。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の工作機械の工具交換装置において、前記加工プログラムが複数存在し、前記工具対応表は、前記加工プログラム毎に固有の対応関係を有するものとして構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、プログラム内指定工具番号と、実使用工具番号あるいはポット番号との対応関係を示す工具対応表を用いてプログラム内指定工具番号に対応する実使用工具番号あるいはポット番号を求め、該実使用工具番号あるいはポット番号を前記次工程工具番号に決定するようにしたので、プログラムの編集作業やポット内工具の入れ替えを要することなく、プログラムで指定された加工を短時間でかつ確実に実行できる。
【００１６】
前記工具対応表については、請求項２のように、最初に現れるプログラム内指定工具番号が、連続して使用される複数の実使用工具のうち最初に使用される実使用工具が収容された何れのポット番号に対応するかを示しても良い。
【００１７】
また請求項３の発明では、前記加工プログラムが複数存在する場合に、前記工具対応表を、前記加工プログラム毎に固有の対応関係を有するものとして構成したので、複数の加工プログラムに対しても、プログラムの編集や工具の入れ替えを要することなく指定された加工を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例１に係る工具交換装置を備えた工作機械の正面斜視図である。
【図２】前記工具交換装置の工具マガジンのポット番号とこれに収容された実使用工具番号とを示す模式図である。
【図３】前記工作機械のＮＣ制御装置の加工プログラムを示す図である。
【図４】前記工作機械のＮＣ制御装置の工具対応表を示す図である。
【図５】前記工作機械における工具交換動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】前記工具対応表の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１〜図５は、本発明の実施例１に係る工作機械の工具交換装置を説明するための図である。
【００２０】
図において、１はＮＣ制御装置（図示せず）を備えた工作機械である。この工作機械１は、ベッド２と、該ベッド２の正面から見て奥部分に立設されたコラム３と、該コラム３の前面に上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能に支持された主軸頭４と、前記ベッド２の手前部分に前後方向（Ｙ軸方向）に移動可能に支持されたサドル５と、該サドル５上に左右方向（Ｘ軸方向）に移動可能に支持されたテーブル６とを備えている。
【００２１】
前記主軸頭４内には、主軸７が挿入配置され、回転可能に支持されている。そして前記主軸７の下端部には工具ホルダ１４を介して工具１０が着脱可能に装着されている。
【００２２】
前記工作機械１は、ＮＣ制御装置に入力された加工プログラムに従って、前記主軸７に装着された加工済みの前工程工具と、次工程の加工内容に即した次行程工具とを自動的に交換する自動工具交換装置１１を備えている。
【００２３】
前記自動工具交換装置１１は、前記コラム３の側壁に配置され、多数の工具を保持する工具マガジン１２と、該工具マガジン１２と前記主軸７との間に配置され、主軸７の前記加工済み工具と工具マガジン１２の次行程工具とを同時に交換する工具交換アーム１３とを有する。
【００２４】
図２に示すように、前記工具マガジン１２は、例えばポット番号Ｐ１〜Ｐ１６の１６個のポット１２ａを備えている。各ポット１２ａには実際に使用される実使用工具が収容されており、該各工具には実使用工具番号が付されている。オペレータは、ポット番号と収容されている実使用工具の番号との対応関係を操作パネルからＮＣ制御装置に登録する。例えば、ポット番号Ｐ３〜Ｐ５のポットには、実使用工具番号Ｔ０００３〜Ｔ０００５の工具が収容されており、同様にポット番号Ｐ１１〜Ｐ１５のポットには実使用工具番号Ｔ００１１〜Ｔ００１５の工具が収容されているというように登録される。
【００２５】
本実施例の場合は、各ポットに任意の実使用工具を収納するいわゆるランダム方式が採用されているので、工具交換の毎にポット番号と収容されている実使用工具番号との対応関係は自動的に更新される。なお、特定のポットには特定の決まった工具を収容するいわゆる固定番地方式を採用することも可能である。
【００２６】
前記加工プログラムは、ＣＡＤ（ Computer Aided Design）による設計データに基づいて、ＣＡＭ(ComputerAided Manufacturing)で作成されたものであり、加工対象となるパレット（ワーク）毎に個別のプログラムが備えられている。例えば図３に示すように、パレット１，パレット２，パレット３の加工を実行するために、プログラム番号Ｏ０００１，Ｏ０００２，Ｏ０００３のプログラムを備えている。
【００２７】
例えばプログラム番号Ｏ０００１は、プログラム内指定工具番号Ｔ０００１の工具を用いてＧ０１・・・で表される内容の加工を行い、続いてプログラム内指定工具番号Ｔ０００２，Ｔ０００３の工具により所要の加工を行うように指令する。
【００２８】
ところで上記プログラムで指定されたプログラム内指定工具番号は、一般に、単に使用の順番を表しているだけで、実際の加工内容に即した実使用工具番号とは無関係の番号である。そのため上述のように、従来は、プログラム内指定工具番号を加工内容に応じた実使用工具番号に書き換える加工プログラムの編集をするか、又は、工具マガジンのポットに格納されている工具をプログラムが指定する加工内容及び加工順序に対応した工具に差し替える必要があったが、これらの作業は煩雑であり、間違い易く、また工数を要するという問題があった。
【００２９】
そこで本実施例のＮＣ制御装置は、図４に示すように、プログラム内指定工具番号と実使用工具番号との対応関係を示す工具対応表を備えており、該工具対応表によりプログラム内指定工具番号に対応する実使用工具番号を求め、該実使用工具番号を次工程工具番号に決定するようにしている。
【００３０】
上記工具対応表は、プログラム番号毎に備えられている。例えばパレット番号１を加工するためのプログラム番号Ｏ０００１用の工具対応表Ａでは、プログラム番号Ｏ０００１により指定されたプログラム内指定工具番号Ｔ０００１は、その加工内容からして実使用工具番号Ｔ０００３に対応していることを示している。同様に、プログラム内指定工具番号Ｔ０００２，Ｔ０００３は、それぞれ実使用工具番号Ｔ０００４，Ｔ０００５に対応していることを示している。
【００３１】
一方、例えばパレット番号２を加工するためのプログラム番号Ｏ０００２用の工具対応表Ｂでは、プログラム番号Ｏ０００２で指定されたプログラム内指定工具番号Ｔ０００１は、その加工内容からして実使用工具番号Ｔ００１１に対応していることを示しており、同様に、プログラム内指定工具番号Ｔ０００２，Ｔ０００３は、それぞれ実使用工具番号Ｔ００１２，Ｔ００１３に対応していることを示している。なお、プログラム番号Ｏ０００３のための工具対応表Ｃについても同様である。
【００３２】
そして上述したように、実使用工具番号とポット番号との対応関係については、ＮＣ制御装置に登録されている。従って前記工具対応表Ａ,Ｂ,Cによりプログラム内指定工具番号に対応する実使用工具番号を読み取り、この実使用工具番号に対応するポット番号を前記登録関係により読み取る。そして、前記ポット番号のポットを工具交換位置に割り出すことにより、加工プログラムの指定通りの工具交換を実施できる。
【００３３】
本実施例における加工動作を図５のフローチャートに従ってさらに詳細に説明する。
【００３４】
まずＣＡＭにより、ＣＡＤの設計データに基づいて加工プログラムが作成され、この加工プログラムが工作機械１のＮＣ制御装置に出力される（ステップＳ１）。オペレータは、加工の前準備として、加工に必要と考えられる工具（実使用工具）を任意のポット内に収容するとともに、そのポット番号と収容されている実使用工具の番号との対応関係をＮＣ制御装置に登録する（ステップＳ２）。
【００３５】
加工プログラムがスタートすると、プログラム番号、例えばＯ０００１に対応する工具対応表Ａが読み込まれる（ステップＳ３）。そしてプログラム内指定工具番号及び該工具で行うべき加工指令（加工内容）が読み込まれる（ステップＳ４）。例えば工具対応表Ａに基づいて、プログラム内指定工具番号Ｔ０００１に対応する実使用工具番号Ｔ０００３が読み込まれ、この工具が次工程工具として決定される（ステップＳ５）。
【００３６】
続いて、上述の登録されている実使用工具番号（次工程工具）とポット番号との対応関係から、実使用工具番号Ｔ０００３が収容されているポット番号Ｐ３が読み込まれる（ステップＳ６）。そして前記ポット番号Ｐ３のポットが工具交換位置に来るように工具マガジン１２の割出しが行われ、主軸に装着されている加工済みの前工程工具１０と前記割り出された次工程工具Ｔ０００３とが交換される（ステップＳ７）。
【００３７】
なお、前記工具交換により前記前工程工具１０は次工程工具Ｔ０００３が収容されていたポットＰ３に収容されることとなり、従ってポット番号と工具番号との対応関係は新しい関係に更新される。
【００３８】
このように本実施例では、プログラム内指定工具番号と実使用工具番号との対応関係を示す工具対応表Ａ〜Ｃを備えたので、加工プログラムにより指定された工具番号から実使用工具番号を直ちに見出すことができ、プログラムの編集やポット内工具の入れ替え等を要することなく、加工プログラムで指定された通りの加工を短時間で確実に行うことができる。
【００３９】
またプログラム番号Ｏ０００１〜Ｏ０００３毎に工具対応表Ａ〜Ｃを備えたので、複数のプログラムでもって複数のワークを加工する場合にも、プログラムの編集やポット内工具の入れ替え等を要することなく、加工プログラムで指定された通りの加工を短時間で確実に行うことができる。
【００４０】
なお、前記実施例では、工具対応表が、プログラム内指定工具番号と実使用工具番号との対応関係を示している場合を説明したが、本発明に係る工具対応表は、これに限定されない。例えば、ポットに特定の決まった工具を収容するいわゆる固定番地方式を採用した場合には、前記工具対応表は、プログラム内指定工具番号とポット番号との対応関係を示すものであっても良い。
【００４１】
また固定番地方式の場合には、前記工具対応表は、図６に示すように、前記加工プログラムにて、最初に現れるプログラム内指定工具を示す番号が、連続して使用される複数の実使用工具のうち最初に使用される実使用工具が収容された何れのポットを示す番号に対応するかを示すものであっても良い。
【００４２】
具体的には、例えばパレット１加工用のプログラム番号Ｏ０００１に対応した工具対応表Ａは、プログラム内指定工具番号Ｔ０００１と最初に使用される実使用工具が収容されたポット番号Ｐ３とが対応しており、またこの時の使用工具本数は３であることを示している。工具対応表Ｂ，Ｃについても同様である。
【符号の説明】
【００４３】
１  工作機械
７  主軸
１０  前工程工具
１１  工具交換装置
１２  工具マガジン
１２ａ  ポット
Ｏ０００１  加工プログラム
Ａ〜Ｃ  工具対応表
Ｐ  ポット番号
【図１】
0005802377.tif 000002
【図２】
0005802377.tif 000003
【図３】
0005802377.tif 000004
【図４】
0005802377.tif 000005
【図５】
0005802377.tif 000006
【図６】
0005802377.tif 000007