(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動工作機械の主軸に取り付けられる複数の工具が収納されている複数の工具収納部を有する複数の収納プレートと、
作業者が前記収納プレートに工具を取り付ける作業及び前記収納プレートから工具を取り外す作業を仲介する工具段取装置及び工具搬送機構と、
前記工具搬送機構が前記収納プレートから取り出してきた工具と前記主軸に取り付けられている工具とを交換する中間搬送装置と、
を備えた工具マガジンにおいて、
前記工具段取装置は、作業者が工具を取り付けおよび取り外しできる複数の工具セット部を備えており、
前記工具搬送機構は、前記複数の工具収納部および前記複数の工具セット部に対して工具を取り付けおよび取り外しできる搬送ヘッドを備えており、前記工具段取装置と前記収納プレートとの間で工具を交換するとともに、前記収納プレートと前記中間搬送装置との間で工具を交換し、
更に、前記工具セット部を特定するポット番号と、工具番号と、取り付け指令または取り外し指令のいずれかとからなる段取情報を前記複数の工具セット部の各々について設定できる段取操作盤と、
工具番号とその工具に対応する工具収納部の座標とからなる収納部座標情報を予め記憶している収納部座標情報記憶手段と、前記複数の工具セット部について前記ポット番号とそのポット番号に対応する座標とからなるセット部座標情報を予め記憶しているセット部座標情報記憶手段と、前記段取情報を記憶するメモリ手段とを備えた工具マガジン制御装置とを有し、
前記工具マガジン制御装置は、
作業者による前記段取操作盤からの操作に応じて、前記複数の工具セット部における全ての工具セット部の各々に対する前記段取情報を設定し、
設定した前記段取情報に基づいて、前記複数の工具収納部および前記複数の工具セット部に対して工具を取り付ける処理および取り外しする処理を行う際、
前記段取情報の前記取り付け指令に対して、前記工具搬送機構を制御して、前記段取情報に設定されたポット番号と前記セット部座標情報とに基づいた座標の工具セット部に取り付けられている工具を取り出して、前記段取情報に設定された工具番号と前記収納部座標情報とに基づいた座標の工具収納部に搬送して取り付ける処理を自動的に行い、
前記段取情報の前記取り外し指令に対して、前記工具搬送機構を制御して、前記段取情報に設定された工具番号と前記収納部座標情報とに基づいた座標の工具収納部に取り付けられている工具を取り外して、前記段取情報に設定されたポット番号と前記セット部座標情報とに基づいた座標の工具セット部に搬送して取り付ける処理を自動的に行い、
前記段取情報に前記取り付け指令または前記取り外し指令が設定されている全ての工具セット部について前記処理が終了するまで繰り返して自動的に行い、
前記工具セット部は、
作業者が工具を取り付ける作業及び工具を取り外す作業を前記工具段取装置の表側から行う構造を有しており、
前記工具搬送機構は、
前記工具セット部から取り外して前記工具収納部に収納するべき工具を、前記工具段取装置の裏側から取り外して前記工具収納部に収納するとともに、前記工具収納部から取り外して前記工具セット部に収納するべき工具を、前記工具収納部から取り外して前記工具段取装置の裏側から前記工具セット部に収納する構造を有している、
工具マガジン。
【請求項２】
自動工作機械の主軸に取り付けられる複数の工具が収納されている複数の工具収納部を有する複数の収納プレートと、
作業者が前記収納プレートに工具を取り付ける作業及び前記収納プレートから工具を取り外す作業を仲介する工具段取装置及び工具搬送機構と、
前記工具搬送機構が前記収納プレートから取り出してきた工具と前記主軸に取り付けられている工具とを交換する中間搬送装置と、
を備えた工具マガジンにおいて、
前記工具段取装置は、作業者が工具を取り付けおよび取り外しできる複数の工具セット部を備えており、
前記工具搬送機構は、前記複数の工具収納部および前記複数の工具セット部に対して工具を取り付けおよび取り外しできる搬送ヘッドを備えており、前記工具段取装置と前記収納プレートとの間で工具を交換するとともに、前記収納プレートと前記中間搬送装置との間で工具を交換し、
更に、前記工具セット部を特定するポット番号と、前記工具収納部のうちの一つを特定する収納番号と、取り付け指令または取り外し指令のいずれかとからなる段取情報を前記複数の工具セット部の各々について設定できる段取操作盤と、
前記工具収納部を特定する収納番号とその収納番号に対応する工具収納部の座標とからなる収納部座標情報を予め記憶している収納部座標情報記憶手段と、前記複数の工具セット部について前記工具セット部の前記ポット番号とそのポット番号に対応する座標とからなるセット部座標情報を予め記憶しているセット部座標情報記憶手段と、前記段取情報を記憶するメモリ手段とを備えた工具マガジン制御装置とを有し、
前記工具マガジン制御装置は、
作業者による前記段取操作盤からの操作に応じて、前記複数の工具セット部における全ての工具セット部の各々に対する前記段取情報を設定し、
設定した前記段取情報に基づいて、前記複数の工具収納部および前記複数の工具セット部に対して工具を取り付ける処理および取り外しする処理を行う際、
前記段取情報の前記取り付け指令に対して、前記工具搬送機構を制御して、前記段取情報に設定されたポット番号と前記セット部座標情報とに基づいた座標の工具セット部に取り付けられている工具を取り出して、前記段取情報に設定された収納番号と前記収納部座標情報とに基づいた座標の工具収納部に搬送して取り付ける処理を自動的に行い、
前記段取情報の前記取り外し指令に対して、前記工具搬送機構を制御して、前記段取情報に設定された収納番号と前記収納部座標情報とに基づいた座標の工具収納部に取り付けられている工具を取り外して、前記段取情報に設定されたポット番号と前記セット部座標情報とに基づいた座標の工具セット部に搬送して取り付ける処理を自動的に行い、
前記段取情報に前記取り付け指令または前記取り外し指令が設定されている全ての工具セット部について前記処理が終了するまで繰り返して自動的に行い、
前記工具セット部は、
作業者が工具を取り付ける作業及び工具を取り外す作業を前記工具段取装置の表側から行う構造を有しており、
前記工具搬送機構は、
前記工具セット部から取り外して前記工具収納部に収納するべき工具を、前記工具段取装置の裏側から取り外して前記工具収納部に収納するとともに、前記工具収納部から取り外して前記工具セット部に収納するべき工具を、前記工具収納部から取り外して前記工具段取装置の裏側から前記工具セット部に収納する構造を有している、
工具マガジン。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載された工具マガジンであって、
前記複数の工具セット部に、作業者によって取付けられる工具が正しく取付けられているか否かを判別する工具セット部センサを設け、
この工具セット部センサによって工具が正しく取付けられていないと判別されたときには、前記工具マガジン制御装置による前記工具搬送機構の制御を中止するとともに警報を出力することを特徴とする工具マガジン。
【請求項４】
請求項１，請求項２または請求項３に記載された工具マガジンであって、
前記工具段取装置における前記複数の工具セット部を覆う開閉可能なカバー部材と、このカバー部材が閉じているか否かを判別するカバー部材センサとを有し、
このカバー部材センサによって前記カバー部材が閉じていないと判別されたときには、前記工具マガジン制御装置による前記工具搬送機構の制御を中止するとともに警報を出力することを特徴とする工具マガジン。
【請求項５】
請求項１，請求項２または請求項３に記載された工具マガジンであって、
前記工具段取装置における前記複数の工具セット部を覆う開閉可能なカバー部材と、このカバー部材が閉じているときにこのカバー部材を開けられないようにロックするロック機構とを有し、
前記工具マガジン制御装置は、前記工具搬送機構の前記搬送ヘッドが前記工具段取装置に接近しているときは前記ロック機構をロックさせ、前記搬送ヘッドが前記工具段取装置から離れているときは前記ロック機構をロック解除させるように制御することを特徴とする工具マガジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、床面に対して垂直な平面上に複数の工具収納部を有する工具マガジンに関し、特に複数の工具収納部に対して複数の工具の出し入れを自動的に行うための工具段取装置を備えた工具マガジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
床面に対して垂直な平面上に複数の工具収納部を有する工具マガジンは、狭い設置面積で多数の工具を収容できることから広く用いられている。このような工具マガジンとしては、例えば、特開昭６１−５０７４０号公報に記載された工具貯蔵供給装置がある。
【０００３】
この工具貯蔵供給装置は、垂直に伸びた細長いツールラックを左右方向に複数個並べて形成されている。各ツールラックには、複数のツールポケット（工具収納部）が、間隔を空けて上下方向に一列に並んで設けられている。これによって、床面に対して垂直な平面上に複数の工具収納部を有する工具マガジンとなっている。
【０００４】
前記ツールポケットは、水平方向すなわち前記平面に対して垂直な方向に開口している。また、この工具貯蔵供給装置は、工具把持部を移動させるための工具搬送機構を備えている。この工具把持部は、前記平面に垂直な方向すなわちツールポケットに対して進退する方向に移動可能であるとともに、工具搬送機構によって、前記平面に沿って左右方向および上下方向に移動可能となっている。
従って、工具把持部を左右及び上下方向に移動させてＸ−Ｙ座標で定義される座標位置のツールポケットの正面で停止させ、工具把持部を進退させることによって、所望のツールポケットに新しい工具を取り付け、あるいは不要になった工具を取り外すことができる。
【０００５】
ここで、この工具貯蔵供給装置においては、複数のツールポケットのうちの一つがツール着脱ステーションとして使用される。
すなわち、このツール着脱ステーションに作業者が新しい工具をセットし、工具搬送機構を作動させて工具把持部をツール着脱ステーションまで移動させ、該工具を把持する。そして、工具把持部を所望のツールポケットまで移動させて新しい工具を取付ける。
また、ツールポケットから取り外された不要になった工具は、ツール着脱ステーションまで移送されて、作業者によって取り出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の工具マガジンにおいては、新しい工具の取り付けおよび不要になった工具の取り外しを行うには、工具一本ごとに作業者がツール着脱ステーションで作業しなければならない。従って、複数の工具の取り付けあるいは取り外しを行う場合には、全ての工具についての作業が完了するまで作業者は付きっきりで居なくてはならない。このため、その間は別の作業を行うことができず、極めて作業効率が悪かった。
また、別の問題点として、作業者がツール着脱ステーションで作業しているときに、工具搬送機構の工具把持部が接近する危険性があった。
【０００７】
そこで、本出願の請求項１乃至請求項５に係る発明においては、工具収納部に対する複数の工具の取り付け・取り外しを自動的に行うことができる工具マガジンを提供することを目的とする。
【０００８】
また、請求項２に係る発明においては、工具ごとに任意の工具収納部を指定して複数の工具の取り付け・取り外しを自動的に行うことができる工具マガジンを提供することを目的とする。
【０００９】
さらに、請求項３に係る発明においては、工具が工具収納部に正しくない姿勢で取り付けられるのを防止することができる工具マガジンを提供することを目的とする。
【００１０】
また、請求項４に係る発明においては、工具マガジン内で作業中の作業者に工具搬送機構の工具把持部（搬送ヘッド）が接近するのを確実に防止することができる工具マガジンを提供することを目的とする。
【００１１】
さらに、請求項５に係る発明においては、工具搬送機構の搬送ヘッドが接近しているときに作業者が工具マガジン内に立ち入るのを確実に防止することができる工具マガジンを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段として、本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの工具マガジンである。
請求項１に記載の工具マガジンは、自動工作機械の主軸に取り付けられる複数の工具が収納されている複数の工具収納部を有する複数の収納プレートと、作業者が前記収納プレートに工具を取り付ける作業及び前記収納プレートから工具を取り外す作業を仲介する工具段取装置及び工具搬送機構と、前記工具搬送機構が前記収納プレートから取り出してきた工具と前記主軸に取り付けられている工具とを交換する中間搬送装置と、を備えた工具マガジンである。
前記工具段取装置は、作業者が工具を取り付けおよび取り外しできる複数の工具セット部を備えており、前記工具搬送機構は、前記複数の工具収納部および前記複数の工具セット部に対して工具を取り付けおよび取り外しできる搬送ヘッドを備えており、前記工具段取装置と前記収納プレートとの間で工具を交換するとともに、前記収納プレートと前記中間搬送装置との間で工具を交換する。
更に、前記工具セット部を特定するポット番号と、工具番号と、取り付け指令または取り外し指令のいずれかとからなる段取情報を前記複数の工具セット部の各々について設定できる段取操作盤と、工具番号とその工具に対応する工具収納部の座標とからなる収納部座標情報を予め記憶している収納部座標情報記憶手段と、前記複数の工具セット部について前記ポット番号とそのポット番号に対応する座標とからなるセット部座標情報を予め記憶しているセット部座標情報記憶手段と、前記段取情報を記憶するメモリ手段とを備えた工具マガジン制御装置とを有する。
そして、前記工具マガジン制御装置は、作業者による前記段取操作盤からの操作に応じて、前記複数の工具セット部における全ての工具セット部の各々に対する前記段取情報を設定し、設定した前記段取情報に基づいて、前記複数の工具収納部および前記複数の工具セット部に対して工具を取り付ける処理および取り外しする処理を行う際、前記段取情報の前記取り付け指令に対して、前記工具搬送機構を制御して、前記段取情報に設定されたポット番号と前記セット部座標情報とに基づいた座標の工具セット部に取り付けられている工具を取り出して、前記段取情報に設定された工具番号と前記収納部座標情報とに基づいた座標の工具収納部に搬送して取り付ける処理を自動的に行う。
また、前記段取情報の前記取り外し指令に対して、前記工具搬送機構を制御して、前記段取情報に設定された工具番号と前記収納部座標情報とに基づいた座標の工具収納部に取り付けられている工具を取り外して、前記段取情報に設定されたポット番号と前記セット部座標情報とに基づいた座標の工具セット部に搬送して取り付ける処理を自動的に行い、前記段取情報に前記取り付け指令または前記取り外し指令が設定されている全ての工具セット部について前記処理が終了するまで繰り返して自動的に行う。
そして、前記工具セット部は、作業者が工具を取り付ける作業及び工具を取り外す作業を前記工具段取装置の表側から行う構造を有しており、前記工具搬送機構は、前記工具セット部から取り外して前記工具収納部に収納するべき工具を、前記工具段取装置の裏側から取り外して前記工具収納部に収納するとともに、前記工具収納部から取り外して前記工具セット部に収納するべき工具を、前記工具収納部から取り外して前記工具段取装置の裏側から前記工具セット部に収納する構造を有している。
【００１３】
この工具マガジンにおいては、まず、工具段取装置の工具セット部に、工具収納部に取付ける一以上の工具がセットされる。その後、段取操作盤を用いて、工具セット部の番号と工具番号と取り付け指令または取り外し指令のいずれかとからなる複数の段取情報が設定されると、工具マガジン制御装置による自動制御が開始される。
【００１４】
工具マガジン制御装置は、メモリ手段に記憶されている段取情報から工具セット部の番号と工具番号と取り付け指令か取り外し指令かを読み取る。そして、取り付け指令ならば、セット部座標情報記憶手段からその工具セット部の座標を読み取って、工具搬送機構を制御してその工具セット部まで搬送ヘッドを移動させる。
そして、搬送ヘッドで工具セット部から工具を取り出して、収納部座標情報記憶手段からその工具に対応する工具収納部の座標を読み取る。そして、工具搬送機構を制御してその工具収納部まで搬送ヘッドを移動させ、その工具収納部に工具を取り付ける。
【００１５】
一方、メモリ手段に記憶されている段取情報が取り外し指令の場合には、工具マガジン制御装置は、収納部座標情報記憶手段から工具番号に対応する工具収納部の座標を読み取る。そして、工具搬送機構を制御してその工具収納部まで搬送ヘッドを移動させ、その工具収納部から工具を取り外す。
そして、セット部座標情報記憶手段から工具セット部の座標を読み取って、工具搬送機構を制御してその工具セット部まで搬送ヘッドを移動させ、その工具セット部に工具を取り付ける。
【００１６】
このように、段取操作盤に設定された段取情報の全部について処理が終了するまで、工具マガジン制御装置による自動制御が繰り返される。このようにして、本発明の工具マガジンにおいては、工具収納部に対する複数の工具の取り付け・取り外しを自動的に行うことができる。
これによって、作業者は、段取操作盤で複数の段取情報を設定した後は、その場を離れて別の作業をすることができるので、極めて作業効率が良くなる。
【００１７】
また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりの工具マガジンである。
請求項２に記載の工具マガジンは、自動工作機械の主軸に取り付けられる複数の工具が収納されている複数の工具収納部を有する複数の収納プレートと、作業者が前記収納プレートに工具を取り付ける作業及び前記収納プレートから工具を取り外す作業を仲介する工具段取装置及び工具搬送機構と、前記工具搬送機構が前記収納プレートから取り出してきた工具と前記主軸に取り付けられている工具とを交換する中間搬送装置と、を備えた工具マガジンである。
前記工具段取装置は、作業者が工具を取り付けおよび取り外しできる複数の工具セット部を備えており、前記工具搬送機構は、前記複数の工具収納部および前記複数の工具セット部に対して工具を取り付けおよび取り外しできる搬送ヘッドを備えており、前記工具段取装置と前記収納プレートとの間で工具を交換するとともに、前記収納プレートと前記中間搬送装置との間で工具を交換する。
更に、前記工具セット部を特定するポット番号と、前記工具収納部のうちの一つを特定する収納番号と、取り付け指令または取り外し指令のいずれかとからなる段取情報を前記複数の工具セット部の各々について設定できる段取操作盤と、前記工具収納部を特定する収納番号とその収納番号に対応する工具収納部の座標とからなる収納部座標情報を予め記憶している収納部座標情報記憶手段と、前記複数の工具セット部について前記工具セット部の前記ポット番号とそのポット番号に対応する座標とからなるセット部座標情報を予め記憶しているセット部座標情報記憶手段と、前記段取情報を記憶するメモリ手段とを備えた工具マガジン制御装置とを有する。
そして、前記工具マガジン制御装置は、作業者による前記段取操作盤からの操作に応じて、前記複数の工具セット部における全ての工具セット部の各々に対する前記段取情報を設定し、設定した前記段取情報に基づいて、前記複数の工具収納部および前記複数の工具セット部に対して工具を取り付ける処理および取り外しする処理を行う際、前記段取情報の前記取り付け指令に対して、前記工具搬送機構を制御して、前記段取情報に設定されたポット番号と前記セット部座標情報とに基づいた座標の工具セット部に取り付けられている工具を取り出して、前記段取情報に設定された収納番号と前記収納部座標情報とに基づいた座標の工具収納部に搬送して取り付ける処理を自動的に行う。
また、前記段取情報の前記取り外し指令に対して、前記工具搬送機構を制御して、前記段取情報に設定された収納番号と前記収納部座標情報とに基づいた座標の工具収納部に取り付けられている工具を取り外して、前記段取情報に設定されたポット番号と前記セット部座標情報とに基づいた座標の工具セット部に搬送して取り付ける処理を自動的に行い、前記段取情報に前記取り付け指令または前記取り外し指令が設定されている全ての工具セット部について前記処理が終了するまで繰り返して自動的に行う。
そして、前記工具セット部は、作業者が工具を取り付ける作業及び工具を取り外す作業を前記工具段取装置の表側から行う構造を有しており、前記工具搬送機構は、前記工具セット部から取り外して前記工具収納部に収納するべき工具を、前記工具段取装置の裏側から取り外して前記工具収納部に収納するとともに、前記工具収納部から取り外して前記工具セット部に収納するべき工具を、前記工具収納部から取り外して前記工具段取装置の裏側から前記工具セット部に収納する構造を有している。
【００１８】
この工具マガジンにおいては、請求項１に記載された発明における工具番号と工具収納部の座標との対応関係を予め記憶している収納部座標情報記憶手段の代わりに、各工具収納部を特定する番号と工具収納部の座標との対応関係を予め記憶している収納部座標情報記憶手段を備えている。そして、段取操作盤においては、工具セット部の番号と、工具収納部のうちの一つを特定する番号と、取り付け指令または取り外し指令のいずれかとからなる段取情報が設定される。設定された段取情報は、工具マガジン制御装置のメモリ手段に記憶される。
従って、工具マガジン制御装置は、メモリ手段から各工具セット部に対応した工具収納部を特定する番号を読み出し、さらに収納部座標情報記憶手段からこの番号に対応する工具収納部の座標を読み出して、工具搬送機構と搬送ヘッドを制御して工具収納部への工具の出し入れを実行する。
【００１９】
ここで、作業者は、段取操作盤で設定を行うごとに工具セット部に対応する工具収納部を任意に指定することができる。従って、工具の収納場所を変更したい場合にも容易に対応することができる。
このようにして、工具ごとに任意の工具収納部を指定して複数の工具の取り付け・取り外しを自動的に行うことができる工具マガジンが提供される。
【００２０】
さらに、請求項３に係る発明においては、請求項１または請求項２に記載された工具マガジンであって、前記複数の工具セット部に、作業者によって取付けられる工具が正しく取付けられているか否かを判別する工具セット部センサを設け、この工具セット部センサによって工具が正しく取付けられていないと判別されたときには、前記工具マガジン制御装置による前記工具搬送機構の制御を中止するとともに警報を出力することを特徴とする工具マガジンを創出した。
【００２１】
この工具マガジンにおいては、工具段取装置の工具セット部に工具セット部センサを設け、工具が作業者によって正しく取付けられているか監視する。そして、工具が正しく取付けられていないときには、工具搬送処理を中止して警報を出力する。これによって、作業者は工具が正しくセットされていないことを知らされるので、工具を正しくセットし直して自動制御を再開する。
従って、工具が正しく取付けられていないままで搬送されて、工具収納部に正しくない姿勢で取付けられることが未然に防止される。
このようにして、工具が工具収納部に正しくない姿勢で取り付けられるのを防止することができる工具マガジンが提供される。
【００２２】
また、請求項４に係る発明においては、請求項１，請求項２または請求項３に記載された工具マガジンであって、前記工具段取装置における前記複数の工具セット部を覆う開閉可能なカバー部材と、このカバー部材が閉じているか否かを判別するカバー部材センサとを有し、このカバー部材センサによって前記カバー部材が閉じていないと判別されたときには、前記工具マガジン制御装置による前記工具搬送機構の制御を中止するとともに警報を出力することを特徴とする工具マガジンを創出した。
【００２３】
この工具マガジンにおいては、工具段取装置の工具セット部が開閉可能なカバー部材で覆われており、このカバー部材が閉じているかがカバー部材センサによって監視されている。そして、カバー部材が閉じていないと判別されたときは、工具搬送処理を中止し、警報を出力する。
これによって、作業者がカバー部材を開けて工具セット部で作業をしているときに搬送ヘッドが接近する危険が回避される。
このようにして、工具マガジン内で作業中の作業者に工具搬送機構の搬送ヘッドが接近するのを確実に防止することができる。
【００２４】
さらに、請求項５に係る発明においては、請求項１，請求項２または請求項３に記載された工具マガジンであって、前記工具段取装置における前記複数の工具セット部を覆う開閉可能なカバー部材と、このカバー部材が閉じているときにこのカバー部材を開けられないようにロックするロック機構とを有し、前記工具マガジン制御装置は、前記工具搬送機構の前記搬送ヘッドが前記工具段取装置に接近しているときは前記ロック機構をロックさせ、前記搬送ヘッドが前記工具段取装置から離れているときは前記ロック機構をロック解除させるように制御することを特徴とする工具マガジンを創出した。
【００２５】
この工具マガジンにおいては、工具段取装置の工具セット部が開閉可能なカバー部材で覆われており、このカバー部材が閉じているときにこのカバー部材を開けられないようにロックするロック機構を備えている。そして、搬送ヘッドが工具段取装置に接近しているときには、工具マガジン制御装置によって、ロック機構がロック状態になるように制御される。
これによって、カバー部材が開けられなくなり、作業者は搬送ヘッドが接近している工具段取装置内に入ることができなくなる。
【００２６】
一方、搬送ヘッドが工具段取装置から離れているときは、工具マガジン制御装置によって、ロック機構がロック解除状態になるように制御される。
これによって、作業者はカバー部材を開けることができ、搬送ヘッドが離れた状態において工具段取装置内で作業することができる。すなわち、このロック機構によって、作業者は、搬送ヘッドが工具段取装置から離れているときしか工具マガジン内に立ち入ることができなくなり、作業者の安全が確保される。
このようにして、工具搬送機構の搬送ヘッドが接近しているときに作業者が工具マガジン内に立ち入るのを確実に防止することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態
次に、本発明を具現化した第１の実施形態について、図１乃至図１２を参照して説明する。まず、本実施形態の工具マガジンを備えた自動工作機械の全体構成について、図１を参照して説明する。図１は、工具マガジンの第１の実施形態が用いられる自動工作機械の全体構成を示す平面図である。
【００２８】
参照符号１６が自動工作機械の本体であり、参照符号２が工具マガジンである。この工具マガジン２は、上下方向すなわち紙面に垂直な方向に伸びた複数の収納プレート６〜６を有している。各収納プレート６〜６の左右には、上下方向に並んだ複数の工具収納部が設けられており、これらの工具収納部に各種工具Ｔ〜Ｔが収納される。
【００２９】
工具マガジン２の左端には、工具段取装置４が設けられている。この工具段取装置４も上下方向に伸びた段取工具保持プレート８を有しており、段取工具保持プレート８には上下方向に並んだ複数の工具セット部が設けられている。この工具段取装置４は、想像線で示されるように開閉が可能であり、作業者は工具段取装置４を開いた状態で前記工具セット部に工具をセットし、あるいは工具セット部から工具を取り外す。
【００３０】
また、工具マガジン２の奥には工具搬送機構１０が設けられており、この工具搬送機構１０によって、搬送ヘッド１２が工具マガジン２内を左右方向および上下方向に移動する。この搬送ヘッド１２によって、各収納プレート６〜６と段取工具保持プレート８間で、工具のやり取りが行われる。
さらに、工具マガジン２の右側に隣接して、中間搬送装置１４が設けられている。自動工作機械１６の工具を交換する場合には、収納プレート６の工具収納部から該当する工具が搬送ヘッド１２で把持されて、工具搬送機構１０で中間搬送装置１４まで運ばれる。すると、図示しない自動工具交換装置（ＡＴＣ）が作動して、中間搬送装置１４まで運ばれた工具を自動工作機械１６の主軸１６ａに取付けられている工具と交換する。
【００３１】
自動工作機械１６やＡＴＣは、マシン制御用ＣＮＣ装置１８によってコンピュータ制御される。一方、工具マガジン２の工具搬送機構１０や工具段取装置４は、マガジン制御用ＣＮＣ装置２０によってコンピュータ制御される。
従って、マガジン制御用ＣＮＣ装置２０は、本発明における工具マガジン制御装置に相当する。
【００３２】
次に、工具搬送機構１０の構造について、図２を参照して説明する。図２は、図１のII-II線に沿って見た工具搬送機構１０の構造を示す正面図である。
図２に示されるように、工具マガジン２の上下のマガジンフレーム２ａ，２ｂには、工具マガジン２の左端から右端まで伸びたガイドレール２２ａ，２２ｂがそれぞれ固定されている。これらのガイドレール２２ａ，２２ｂには、上下方向に伸びた左右送りフレーム２４が、左右方向にスライド可能に取付けられている。
【００３３】
さらに、上下のマガジンフレーム２ａ，２ｂには、工具マガジン２の左端から右端まで伸びたラック２６ａ，２６ｂがそれぞれ固定されている。左右送りフレーム２４の上端および下端には、これらのラック２６ａ，２６ｂと噛み合う同調ピニオン２８ａ，２８ｂがそれぞれ設けられている。また、左右送りフレーム２４に搭載された電動モータ２９は、下部のラック２６ｂに噛み合う駆動ピニオン２９ａを駆動できる。
従って、駆動ピニオン２９ａが電動モータ２９で回転することによって、左右送りフレーム２４は、同調ピニオン２８ａ，２８ｂの同調作用によってガイドレール２２ａ，２２ｂに沿って工具マガジン２内を左右方向に滑らかに移動する。
【００３４】
左右送りフレーム２４には、上下方向に伸びた一対のガイドレール３０が固定されており、このガイドレール３０には搬送ヘッド１２が上下方向にスライド可能に取付けられている。また、左右送りフレーム２４にはボールネジ３２が設けられており、このボールネジ３２は搬送ヘッド１２に固定された雌ネジ３４と噛み合っている。
従って、ボールネジ３２が電動モータ３２ａで回転することによって、搬送ヘッド１２はガイドレール３０に沿って上下方向に移動する。
【００３５】
搬送ヘッド１２には、工具を把持するためのソケット３６が設けられている。このソケット３６に工具が把持されて、各収納プレート６〜６の上下方向に並んで設けられた工具収納部６ａ〜６ａに対して、工具の取り付け・取り外しが行われる。
なお、図においては工具収納部６ａの一部のみが図示されており、実際には収納プレート６の上から下まで連続的に工具収納部が設けられている。
【００３６】
次に、工具段取装置４の構造について、図３を参照して説明する。図３は、図１のIII矢視方向から見た工具段取装置４の一部破断正面図である。
図３に示されるように、工具段取装置４は、ヒンジ４０によって工具マガジン２の本体に回動可能に取付けられている。そして、工具段取装置４の右側のレバー４２を押し下げることによって、クランク機構４４によって工具段取装置４がヒンジ４０を軸にして手前側に、図４の想像線位置まで開くようになっている。
【００３７】
また、破断部分に示されるように、段取工具保持プレート８は、上下方向に並んだ五つの工具セット部８ａ〜８ａを有している。上述の如く、工具段取装置４を開いた状態で、作業者が、これらの工具セット部８ａ〜８ａに新しい工具をセットし、また不要になって工具収納部６ａから取り外されてきた工具を工具セット部８ａ〜８ａから取り外す。
【００３８】
さらに、工具段取装置４の手前側の上部には、段取操作盤５０が設けられている。この段取操作盤５０を作業者が操作することによって、後述するように、工具セット部８ａの番号と工具番号と取り付けか取り外しかが設定される。
そして、この設定に基づいて、図１のマガジン制御用ＣＮＣ装置２０によって工具搬送機構１０が制御され、複数の工具が工具セット部８ａと工具収納部６ａとの間で自動的にやり取りされる。
なお、全ての収納プレート６〜６と工具搬送機構１０は、網目状のカバープレート４６で覆われている。
【００３９】
次に、搬送ヘッド１２の構造と上から見た工具段取装置４の構造について、図４を参照して説明する。図４は、搬送ヘッド１２が工具段取装置４の後方位置にきたときの、図３のIV-IV線に沿って破断した平面図である。
前述の如く、マガジンフレーム２ａにはラック２６ａが固定されており、このラック２６ａと噛み合うピニオン２８ａが回転することによって、左右送りフレーム２４が左右方向に移動する。そして、ボールネジ３２が回転することによって、搬送ヘッド１２が左右送りフレーム２４上を上下方向（紙面に垂直な方向）に移動する。
【００４０】
この搬送ヘッド１２には、前後ガイドウェイ５２を介して、ソケット３６が取付けられている。ソケット３６は、前後送りシリンダ５４によって、前後ガイドウェイ５２に沿って進退する。ソケット３６には、ソケット開閉爪５６と、工具釈放シリンダ５８が設けられている。
【００４１】
一方、工具Ｔは、段取工具保持プレート８へ以下のようにして取付けられる。工具Ｔは、図に示されるように、シャンク部Ｔａと、環状溝Ｔｂと、環状溝Ｔｂを挟む一対のリング状支持部Ｔｃを有している。図３に示されるように、段取工具保持プレート８の工具セット部８ａは斜め上を向いたＵ字形の開口部であり、この工具セット部８ａに工具Ｔの環状溝Ｔｂがはまり込む。
そして、図４に示されるように、一対のリング状支持部Ｔｃが段取工具保持プレート８を挟みこむことによって、工具Ｔがぐらつくことなく保持される。
なお、工具Ｔは、収納プレート６の工具収納部６ａにも、同様にして取付けられる。
【００４２】
さて、工具取り付けが行われるときには、工具段取装置４の段取工具保持プレート８に工具Ｔが取付けられた状態で、搬送ヘッド１２が移動して、図のようにソケット３６が工具Ｔの正面にくる。この状態では、工具釈放シリンダ５８は、前進（釈放）状態にある。そして、前後送りシリンダ５４によってソケット３６が前進して、ソケット把持部３６ａが工具Ｔのシャンク部Ｔａにはまり込む。この後、工具釈放シリンダ５８は後退動作して、工具Ｔを締め付ける。なお、ソケット開閉爪５６は、中間搬送装置１４との間でソケット３６の受け渡しを行うとき以外は、常時閉じてソケット３６を保持している。
そして、工具Ｔのリング状支持部Ｔｃを段取工具保持プレート８から抜き取るには、図３に示されるように、工具セット部８ａが右斜め上方に開口しているので、搬送ヘッド１２を右斜め上方に移動させる。それから搬送ヘッド１２を最上部まで上昇させた後、工具マガジン２内の収納プレート６の指定された工具収納部６ａへ移動する。
【００４３】
一方、工具取り外しが行われるときには、上述したのと同じ手順で、収納プレート６の工具収納部６ａから不要な工具が取り外されて、搬送ヘッド１２によって工具段取装置４の近傍まで運ばれる。そして、工具がセットされていない工具セット部８ａの右斜め上方から接近して、工具Ｔの環状溝Ｔｂを工具セット部８ａにはめ込む。
その後、工具釈放シリンダ５８が前進して、工具Ｔをソケット３６に対して釈放する。そして、前後送りシリンダ５４によってソケット３６が後退して、図４の状態に戻る。
【００４４】
さて、このようにして、工具の取り付け・取り外しが行われるが、作業者が段取工具保持プレート８の近傍で作業しているときに、搬送ヘッド１２が接近すると非常に危険である。そこで、本実施形態においては、作業者の安全を確保するために、種々の工夫をしている。
【００４５】
まず、工具段取装置４は安全カバー４７で覆われており、かつ工具段取装置４が閉止位置にあることを確認するためのリミットスイッチ６０が設けられている。このリミットスイッチ６０がＯＮでないときは、搬送ヘッド１２が工具段取装置４に接近できないように制御される。別のやり方としては、リミットスイッチ６０がＯＮでないときは、搬送ヘッド１２は動かないように制御される。逆に言えば、搬送ヘッド１２が動いているときは安全カバー４７が閉じており、作業者は工具段取装置４内に立ち入れない。
従って、安全カバー４７は本発明におけるカバー部材に相当し、リミットスイッチ６０は本発明におけるカバー部材センサに相当する。
【００４６】
さらに、もう一つの安全機構について、図５を参照して説明する。図５は、工具段取装置４の前端部の構造を拡大図示した平面図である。
図５に示されるように、リミットスイッチ６０は、固定カバー４６に固定された取り付けブラケット６２上に設けられている。そして、この取り付けブラケット６２には、電磁ロック６４も取付けられている。
この電磁ロック６４は、電気的に制御されて丸棒状のロックプランジャ６４ａを上下動させるものである。一方、安全カバー４７の内側にはラッチプレート６６が固定されており、このラッチプレート６６にはプランジャ嵌合孔６６ａが穿設されている。
【００４７】
図のように、安全カバー４７の閉止位置においてロックプランジャ６４ａが上昇すると、プランジャ嵌合孔６６ａにはまり込んでロックされる。搬送ヘッド１２が工具段取装置４に接近しているときは、常にこのロック状態が維持されるので、作業者がうっかり工具段取装置４を開けようとしても開けることができない。
搬送ヘッド１２が工具段取装置４から離れているときは、ロックプランジャ６４ａが下降してロックが解除され、作業者は工具段取装置４を開けることができる。
従って、電磁ロック６４は、本発明におけるロック機構に相当する。
【００４８】
この電磁ロック６４の開閉処理は、図１のマガジン制御用ＣＮＣ装置２０によって制御される。電磁ロック６４の制御手順について、図６を参照して説明する。図６は、電磁ロック開閉処理の制御手順を示すフローチャートである。
ステップＳ１０で処理が開始されると、まず工具マガジン２がマガジン制御用ＣＮＣ装置２０によって連続運転されているか否かが判定される（ステップＳ１２）。この判定がＮＯであれば、そのまま処理を終了する（ステップＳ２２）。
ステップＳ１２の判定がＹＥＳであれば、工具段取装置４が閉止位置にあるか否かが判定される（ステップＳ１４）。この判定がＮＯであれば、やはりそのまま処理を終了する（ステップＳ２２）。
【００４９】
ステップＳ１４の判定がＹＥＳであれば、搬送ヘッド１２が工具段取装置４に接近しているか否かが判定される（ステップＳ１６）。この判定がＹＥＳであれば、電磁ロック６４をＯＮとして（ステップＳ１８）、処理を終了する（ステップＳ２２）。これによって、作業者は工具段取装置４を開けることができなくなる。
一方、ステップＳ１６の判定がＮＯであれば、電磁ロック６４を解除して（ステップＳ２０）、処理を終了する（ステップＳ２２）。これによって、作業者は工具段取装置４を開けて作業をすることができる。
この図６のフローチャートの処理は、一定時間間隔で繰り返し実行される。
【００５０】
次に、作業者によって工具が工具セット部８ａに正しく取付けられているかチェックする機構について、図７を参照して説明する。図７は、工具段取装置４の段取工具保持プレート８の一部を示す拡大図である。
図７に示されるように、段取工具保持プレート８には、センサ取り付け板７０が固定されている。このセンサ取り付け板７０には、工具有無確認センサ７２が、各工具セット部８ａごとに（すなわち計５個）取付けられている。この工具有無確認センサ７２は超音波センサであり、工具セット部８ａに向けて放射される超音波の反射によって、工具の有無を識別する。
【００５１】
さらに、各工具セット部８ａに近接して、小型のセンサ取り付け板７６が段取工具保持プレート８に固定されている。このセンサ取り付け板７６には、密着確認センサ７８がそれぞれ取付けられている。この密着確認センサ７８は近接スイッチであり、工具Ｔのリング状支持部Ｔｃが密着確認センサ７８に近接しているか否かを判別する。
工具Ｔが工具セット部８ａに正しくセットされていなければ、リング状支持部Ｔｃは密着確認センサ７８から離れてしまうため、密着確認センサ７８によって検出されない。
従って、密着確認センサ７８は、本発明における工具セット部センサに相当する。
【００５２】
なお、各工具セット部８ａには、キー７４が段取工具保持プレート８の背面に埋め込まれており、その先端は各工具セット部８ａ内に突出している。
これに対応して、工具ＴにはキーウェイＴｄが設けられており、工具Ｔが工具セット部８ａに正しく取付けられた状態において、キー７４の先端がキーウェイＴｄにはまり込む。これによって、工具セット部８ａに取付けられた工具Ｔは正しい向きに保持され、工具収納部６ａに取付けられるときにも正しい向きで取付けられる。
【００５３】
次に、段取操作盤５０による工具段取手順の設定の方法について、図８を参照して説明する。図８は、段取操作盤５０の構成を示す正面図である。
図８に示されるように、段取操作盤５０は、ポット番号表示部８０と、工具番号表示部８２を有している。
ポットとは、工具セット部８ａのことであり、本実施形態においては、ポット番号は１から５まである。ポット番号は、ポット番号設定スイッチ８４によって設定される。上向きの矢印のスイッチ８４ａを押せばポット番号は増加し、下向きの矢印のスイッチ８４ｂを押せばポット番号は減少する。
【００５４】
同様に、三桁の工具番号が、工具番号設定スイッチ８６によって設定される。上向きの矢印のスイッチ８６ａを押せば各桁の数字は増加し、下向きの矢印のスイッチ８６ｂを押せば各桁の数字は減少する。
このようにして、ポット番号と工具番号が設定されたら、次は工具取り付けか工具取り外しかが指定される。すなわち、工具段取装置４の工具セット部８ａにセットされた工具を工具マガジン２の工具収納部６ａに取付ける場合には、工具取付指令スイッチ８８が押される。一方、工具収納部６ａから不要になった工具を取り外して工具セット部８ａに取付ける場合には、工具取外指令スイッチ９０が押される。
【００５５】
こうして、一つのポットについての設定が完了したら、同様にして次のポットについての設定が行われる。そして、全ての（本実施形態においては五つの）ポットについての設定が完了したら、全設定完了スイッチ９２が押される。これによって、図１のマガジン制御用ＣＮＣ装置２０による工具マガジン２の自動制御が開始される。
なお、途中で設定をやり直す場合には、全設定キャンセルスイッチ９４が押される。これによって、それまで設定された内容が消去され、最初から設定がやり直される。
【００５６】
全設定完了スイッチ９２が押されて、マガジン制御用ＣＮＣ装置２０による自動制御が開始されると、工具がポットに取付けられるときとポットから取り外されるときには、搬送サイクル確認ランプ９６が点灯する。これによって、作業者は、工具段取の進み具合を確認することができる。
また、後述するような異常事態が発生したときには、アラームが出力されるので、作業者は非常停止スイッチ９８を押してマガジン制御用ＣＮＣ装置２０による自動制御を停止させる。
【００５７】
段取操作盤５０を用いて設定された工具段取内容は、マガジン制御用ＣＮＣ装置２０のメモリに記憶される。図９は、メモリに記憶された設定内容の一例を示すテーブルである。
図９に示されるように、ポット番号１には工具番号０２５の取り付けが設定されており、ポット番号３には工具番号０５３の取り付けが設定されている。従って、工具段取装置４の一番目の工具セット部８ａには工具番号０２５の工具がセットされており、三番目の工具セット部８ａには工具番号０５３の工具がセットされている。
一方、ポット番号２，４，５には、それぞれ工具番号０１２，１２１，０３８の取り外しが設定されている。従って、工具段取装置４の二番目，四番目，五番目の工具セット部８ａは、いずれも空になっている。
【００５８】
各工具番号は、工具マガジン２の各工具収納部６ａの座標と一対一に対応している。本実施形態においては、この対応関係は、予めマガジン制御用ＣＮＣ装置２０のメモリに記憶されている。図１０は、工具番号と収納座標との対応関係を表した工具番地割り当てテーブル（ＴＡＴ）の一部を示したものである。
図１０に示されるように、各工具番号には一つずつ収納座標が割り当てられており、従って各工具は工具マガジン２内で収納される工具収納部６ａが一箇所に決められている。この収納座標は、水平方向のＸ座標（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，………）と垂直方向のＹ座標（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，………）で決められる直交座標である。
【００５９】
また、アプローチ点が指定されているのは、工具収納部６ａも工具セット部８ａと同様に斜めに開口しているため、工具を把持した搬送ヘッド１２はまず工具収納部６ａの斜め上に移動して、そこから工具収納部６ａに接近する必要があるからである。
さらに、ＴＡＴには、収納座標で示される工具収納部６ａに、現在工具が有るか無いかも記憶されている。
また、図には示されていないが、ＴＡＴには、工具段取装置４の各工具セット部（ポット）８ａの座標も記憶されている。
【００６０】
次に、工具マガジン２内の直交座標と、実際の工具段取処理におけるソケット３６の移動手順について、図１１を参照して説明する。図１１は、工具マガジン２内の直交座標とそれに基づいたソケット３６の動きを示す正面図である。
なお、ガイドレール２２ａ，左右送りフレーム２４，搬送ヘッド１２，ソケット３６は模式的に描かれており、図２，図４とは異なっている。
さて、図１１に示されるように、収納プレート６の工具収納部６ａのＸ座標はＣ１〜Ｃ６で示され、Ｙ座標はＲ１〜Ｒ９で示される。また、段取工具保持プレート８の工具セット部（ポット）８ａのＸ座標はＣ７で示され、Ｙ座標はＲ４〜Ｒ８で示される。
【００６１】
かかる直交座標系において、図９に示されるようにポット番号１，３について工具取り付けを、ポット番号２，４，５について工具取り外しを行う場合の手順について説明する。処理が始まる時点では、ソケット３６の中心は原点座標Ｃ０Ｒ０にある。この状態から、まず破線で示される動作(1)で、搬送ヘッド１２が移動して、ソケット３６は座標Ｃ７Ｒ４、すなわち最上段の工具セット部８ａに直進する。
このとき、ソケット３６は工具を把持しておらず、かつ後退位置にあるため、直進しても収納プレート６に収納されている工具と接触する恐れはない。
【００６２】
次に、ソケット３６が前進して最上段の工具セット部８ａにセットされている工具Ｔ１を把持し、動作(2)へ移行して、右斜め上のアプローチ点Ｃ７'Ｒ４'に移動する。続いて、搬送ヘッド１２が上昇して座標Ｃ７'Ｒ０に到り、さらに左右送りフレーム２４が右進して座標Ｃ２'Ｒ０を経由して、アプローチ点Ｃ２'Ｒ２'まで下降する。そして、右斜め下方に移動して、座標Ｃ２Ｒ２で定義される工具収納部６ａに工具Ｔ１を取付け、ソケット３６が後退する。
続いて、破線で示される動作(3)では、ソケット３６は取り外すべき工具Ｔ２の収納されている座標Ｃ６Ｒ７へ直進する。
【００６３】
ソケット３６が前進して工具Ｔ２を把持すると、動作(4)に移行して左斜め上のアプローチ点Ｃ６'Ｒ７'に移動する。続いて、動作(2)と同様に上昇・水平移動・下降を行って、アプローチ点Ｃ７'Ｒ５'に到達する。そして、左斜め下方に移動して、座標Ｃ７Ｒ５で定義される二番目の工具セット部８ａに工具Ｔ２を取付け、ソケット３６が後退する。
続く動作(5)では、ソケット３６は直下の三番目の工具セット部８ａに下降して、工具Ｔ３を把持する。次に、動作(6)に移行して、アプローチ点Ｃ７'Ｒ６'を経て上昇・水平移動・下降を行って、アプローチ点Ｃ５'Ｒ４'に到達する。そして、左斜め下方に移動して、座標Ｃ５Ｒ４で定義される工具収納部６ａに工具Ｔ３を取付け、ソケット３６が後退する。
【００６４】
続いて破線で示される動作(7)では、ソケット３６は取り外すべき工具Ｔ４の収納されている座標Ｃ１Ｒ６へ直進する。ソケット３６が前進して工具Ｔ４を把持すると、動作(8)に移行して右斜め上のアプローチ点Ｃ１'Ｒ６'に移動する。続いて、上昇・水平移動・下降を行って、アプローチ点Ｃ７'Ｒ７'に到達する。そして、左斜め下方に移動して、座標Ｃ７Ｒ７で定義される四番目の工具セット部８ａに工具Ｔ４を取付け、ソケット３６が後退する。
【００６５】
さらに、破線で示される動作(9)では、ソケット３６は取り外すべき工具Ｔ５の収納されている座標Ｃ４Ｒ８へ直進する。ソケット３６が前進して工具Ｔ５を把持すると、動作(10)に移行して左斜め上のアプローチ点Ｃ４'Ｒ８'に移動する。続いて、上昇・水平移動・下降を行って、アプローチ点Ｃ７'Ｒ８'に到達する。そして、左斜め下方に移動して、座標Ｃ７Ｒ８で定義される五番目の工具セット部８ａに工具Ｔ５を取付け、ソケット３６が後退する。
以上のようにして、五つの工具セット部８ａについての工具段取処理が完了し、ソケット３６は次の指令が与えられるまでこの位置で待機する。
【００６６】
かかる工具段取処理は、マガジン制御用ＣＮＣ装置２０によって制御される。マガジン制御用ＣＮＣ装置２０による詳細な制御手順について、図１２のフローチャートを参照して説明する。
前述の如く、図８の段取操作盤５０の全設定完了スイッチ９２が押されることによって、ステップＳ３０で制御が開始される。まず、全工具についての設定が完了したか、および工具段取装置４が閉止位置にあるかが判定される（ステップＳ３２）。全ての工具セット部（ポット）８ａについての設定が完了していないのに全設定完了スイッチ９２が押された場合や、工具段取装置４が開いている場合には、この判定はＮＯとなる。
この場合には、ステップＳ５２に進んでアラームＡを出力し、処理を終了する（ステップＳ５４）。このアラームＡに対応して、作業者は設定をやり直すか、工具段取装置４を閉じるという処置をする。
【００６７】
ステップＳ３２の判定がＹＥＳであれば、順序カウンタＮの値を０としてから（ステップＳ３４）、ソケット３６が工具を把持していないことを確認する（ステップＳ３６）。この判定がＮＯであれば、ステップＳ５２に進んでアラームＡを出力し、処理を終了する（ステップＳ５４）。このアラームＡに対応して、作業者はソケット３６から工具を取り外す。
ステップＳ３６の判定がＹＥＳであれば、ソケット３６が後退位置にあるか否かを判定する（ステップＳ３８）。この判定がＮＯであれば、ステップＳ４０でソケット３６を後退させ、ステップＳ３８で再確認する。
【００６８】
ステップＳ３８の判定がＹＥＳであれば、順序カウンタＮに１を加える（ステップＳ４２）。これによって、Ｎ＝１となり、ポット番号１について工具取付指令が設定されているか否かが判定される（ステップＳ４４）。この判定がＹＥＳであれば、図７の工具有無確認センサ７２がＯＮ状態か、すなわち一番目のポットに工具がセットされているかが判定される（ステップＳ４６）。
この判定がＮＯであれば、ステップＳ５２に進んでアラームＡを出力し、処理を終了する（ステップＳ５４）。これによって、取り付けすべき工具がセットされていないことが作業者に知らされるので、作業者は段取操作盤５０の非常停止スイッチ９８を押して自動制御を停止させ、工具を取付ける。
【００６９】
ステップＳ４６の判定がＹＥＳであれば、図７の密着確認センサ７８がＯＮ状態か、すなわち工具が正しくセットされているかが判定される（ステップＳ４８）。この判定がＮＯであれば、ステップＳ５６に進んでアラームＡとは異なるアラームＢが出力される。これによって、工具が工具セット部８ａに正しくセットされていないことが作業者に知らされるので、作業者は段取操作盤５０の非常停止スイッチ９８を押して自動制御を停止させ、工具を正しく取付け直す。
ステップＳ４８の判定がＹＥＳであれば、ポットの座標と取り付け先の工具収納部６ａの座標がＴＡＴ（工具番地割り当てテーブル）から読み取られる（ステップＳ５０）。そして、この座標データに基づいて、ステップＳ６２で工具搬送処理が実行される。
【００７０】
まず、工具搬送機構１０によって搬送ヘッド１２が上下方向および左右方向にスライドして、ソケット３６がポットの座標位置ＣｍＲｍへ移動する。続いてソケット３６が前進してポットにセットされている工具を把持し、アプローチ点Ｃｍ'Ｒｍ'へ移動する。次に、最上部Ｒ０まで上昇し、座標Ｃｎ'Ｒ０まで水平移動し、工具収納部６ａのアプローチ点Ｃｎ'Ｒｎ'まで下降する。
そして、指定された工具収納部６ａの座標ＣｎＲｎへ移動して工具を取り付け、ソケット３６は工具を開放して後退する。
以上で、工具搬送処理（工具取り付け処理）が終了する。
【００７１】
続いて、順序カウンタＮが５になったか判定される（ステップＳ６４）。この判定がＹＥＳであれば、段取操作盤５０で設定された処理が全て完了したことになるので、自動制御を終了する（ステップＳ７０）。
ステップＳ６４の判定がＮＯの場合には、ステップＳ６６へ進んで、交換工具準備動作の指令が出ているか判定される。交換工具準備動作とは、図１の自動工作機械１６の工具を交換するために、工具マガジン２の工具搬送機構１０が新しい工具を中間搬送装置１４まで搬送することである。
【００７２】
この指令が出されると、工具搬送機構１０は交換工具準備のために使用され、工具マガジン２内での工具搬送処理ができなくなる。このため、順序カウンタＮの値を記憶して（ステップＳ６８）、一旦自動制御を終了する（ステップＳ７０）。そして、交換工具準備動作が終了した時点で、記憶したＮの値が５でないことを確認した上で、ステップＳ４２から自動制御を再開する。
ステップＳ６６の判定がＮＯの場合には、そのままステップＳ４２へ戻り、順序カウンタＮの値を１増やして、ポット番号２について工具取付指令が設定されているか否かが判定される（ステップＳ４４）。
この判定がＹＥＳの場合には、ステップＳ４６からの処理が繰り返される。
【００７３】
一方、この判定がＮＯであれば、ステップＳ５８へ進んで、ポット番号２について工具取外指令が設定されているか否かが判定される。この判定もＮＯの場合には、ポット番号２については工具取付指令も工具取外指令も設定されていないことになるので、ステップＳ６４へ進む。
ステップＳ５８の判定がＹＥＳであれば、取り外し先の工具収納部６ａの座標と二番目のポット８ａの座標がＴＡＴ（工具番地割り当てテーブル）から読み取られる（ステップＳ６０）。そして、この座標データに基づいて、ステップＳ６２で工具搬送処理が実行される。
【００７４】
まず、工具搬送機構１０によって搬送ヘッド１２が上下方向および左右方向にスライドして、ソケット３６が指定された工具収納部６ａの座標位置ＣｍＲｍへ移動する。続いてソケット３６が前進して工具収納部６ａに収納されている工具を把持し、アプローチ点Ｃｍ'Ｒｍ'へ移動する。次に、最上部Ｒ０まで上昇し、座標Ｃｎ'Ｒ０まで水平移動し、二番目のポット８ａのアプローチ点Ｃｎ'Ｒｎ'まで下降する。
そして、二番目のポット８ａの座標ＣｎＲｎへ移動して工具を取り付け、ソケット３６は工具を開放して後退する。
以上で、工具搬送処理（工具取り外し処理）が終了する。
【００７５】
その後は、ステップＳ６４，Ｓ６６を経てステップＳ４２へ戻り、順序カウンタＮの値をさらに１増やして、ポット番号３についての処理を行う。このようにして、Ｎ＝５になるまでステップＳ６２の工具搬送処理が繰り返される。
ポット番号５についての工具搬送処理が完了すると、Ｎ＝５となり、ステップＳ６４の判定がＹＥＳとなるので、ステップＳ７０へ進んで自動制御を終了する。
【００７６】
なお、本実施形態においては、五つの工具セット部（ポット）８ａの各々について、工具取り付け・取り外しのいずれか一つの処理を実行させている。しかし、各工具セット部８ａについて、工具取り付けと工具取り外しの両方の処理を実行させることも可能である。
すなわち、まず工具セット部８ａに取り付けすべき工具をセットして、工具取り付け処理を行わせる。すると、この工具セット部８ａは空になるので、ここへ工具収納部６ａから取り外した工具を受け入れることができる。
このようにすれば、最大１０本の工具について一度に段取設定することが可能である。この場合には、図９の段取工具テーブルや図１２のフローチャートは異なったものとなる。
【００７７】
また、本実施形態においては、安全カバー４７が工具段取装置４と一体となっているが、工具段取装置４は工具マガジン２内に固定されていて、安全カバー４７のみが開閉される構造にしても良い。
【００７８】
第２の実施形態
次に、本発明を具現化した第２の実施形態について、図１３を参照して説明する。本実施形態の工具マガジンが第１の実施形態と異なるのは、図１３に示される段取操作盤の構成と、図１０のＴＡＴ（工具番地割り当てテーブル）に収納座標が予め記憶されていない点のみである。
その他の部分については、図１〜図９，図１１，図１２に示される第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００７９】
図１３に示されるように、本実施形態の段取操作盤１００は、ポット番号表示部８０と、工具番号表示部８２に加えて、収納座標表示部１０２を有している。ポット番号は、ポット番号設定スイッチ８４によって設定され、工具番号は、工具番号設定スイッチ８６によって設定される。そして、収納座標は、収納座標設定スイッチ１０４，１０６によって設定される。
【００８０】
すなわち、本実施形態においては、工具番号と収納座標との対応関係が予め記憶されておらず、工具番号を設定するごとに作業者が任意の収納座標を選択して設定するようになっている。これによって、作業者は工具ごとに任意の工具収納部６ａを選んで収納させることができる。
【００８１】
収納座標設定スイッチ１０４，１０６のうち、水平座標設定スイッチ１０４は、水平座標Ｃｎのｎの値を決定する。上向きの矢印のスイッチ１０４ａを押すとｎの値は１増加し、下向きの矢印のスイッチ１０４ｂを押すと１減少する。
また、垂直座標設定スイッチ１０６は、垂直座標Ｒｎのｎの値を決定する。上向きの矢印のスイッチ１０６ａを押せばｎの値は１増加し、下向きの矢印のスイッチ１０６ｂを押せば１減少する。
このようにして、ポット番号，工具番号，収納座標が設定されたら、次は工具取り付けか工具取り外しかが指定される。すなわち、工具を工具収納部６ａに取付ける場合には工具取付指令スイッチ８８が押され、工具収納部６ａから不要になった工具を取り外す場合には工具取外指令スイッチ９０が押される。
【００８２】
こうして、一つのポットについての設定が完了したら、同様にして次のポットについての設定が行われる。そして、全ての（本実施形態においては五つの）ポットについての設定が完了したら、全設定完了スイッチ９２が押される。これによって、図１のマガジン制御用ＣＮＣ装置２０による工具マガジン２の自動制御が開始される。
その他の部分については、図８に示される第１の実施形態の段取操作盤５０と同様である。
このように、本実施形態においては、段取操作盤１００によって工具番号ごとに収納座標を設定する方式としたため、工具の収納位置を変える必要が生じた場合にも容易に対応することができる。
【００８３】
なお、本実施形態においては、段取操作盤においてポット番号，工具番号，収納座標，工具取り付けまたは工具取り外しを設定する方式を採っているが、ポット番号と、工具取り付けまたは工具取り外しと、工具収納部のうちの一つを特定する番号のみを設定する方式としても良い。この場合には、各工具収納部を特定する番号と各工具収納部の座標との対応関係を予め記憶したテーブルを、マガジン制御用ＣＮＣ装置２０のメモリに備えておく。
これによって、作業者は工具収納部の座標を入力しなくても工具収納部を特定する番号を入力するだけで、マガジン制御用ＣＮＣ装置２０がその番号から工具収納部の座標を前記テーブルから読み取って、工具搬送処理を実行する。
従って、作業者による設定作業がより一層容易になるという利点が得られる。
【００８４】
第３の実施形態
次に、本発明を具現化した第３の実施形態について、図１４および図１５を参照して説明する。まず、本実施形態の工具マガジンの全体構成について、図１４を参照して説明する。図１４は、本実施形態の工具マガジンの全体構成を模式的に示した正面図である。
図１４に示されるように、本実施形態の工具マガジン１１０は、収納プレート１１６に、標準工具収納部１１６ａと大径工具収納部１１６ｂとを備えている。標準工具とは、第１の実施形態の図４等で示されたような加工部の径が通常の大きさの工具である。これに対して、大径工具とは、加工部の径が通常よりも大きい工具である。
【００８５】
標準工具も大径工具も工具収納部にはめ込まれる環状溝の大きさは同一なので、標準工具収納部１１６ａと大径工具収納部１１６ｂの開口部の大きさは同じである。但し、大径工具収納部１１６ｂについては、大径の加工部同士が当接しないように、工具収納部間のピッチが大きくなっている。
これに対応して、本実施形態の工具段取装置の段取工具保持プレート１１４にも、標準工具セット部１１４ａと大径工具セット部１１４ｂが設けられている。これらの開口部の大きさも同一であるが、最上段の大径工具セット部１１４ｂと二番目の標準工具セット部１１４ａの間はピッチが大きくなっている。
【００８６】
さらに、第１の実施形態の工具段取装置４は、図３，図４に示されるように、垂直軸４０を中心にして水平面内に回転して開閉された。
これに対して、本実施形態の工具段取装置は、水平軸１４０を中心にして垂直面内に回転して開閉される。すなわち、作業者が工具セット部１１４ａ，１１４ｂに工具をセットしあるいは取り外す場合は、想像線で示されるように、工具段取装置の段取工具保持プレート１１４が倒れる形で開かれる。
【００８７】
次に、作業者が大径工具のセット位置を間違えるミスを防止する方法について、図１５を参照して説明する。図１５は、工具段取装置の段取工具保持プレート１１４を表した正面図である。
大径工具が工具マガジン１１０内に収納される場合には、最上段の大径工具セット部１１４ｂにセットされる。この、大径工具セット部１１４ｂにセットされた工具だけが、収納プレート１１６の大径工具収納部１１６ｂに移送・収納されるように自動制御される。
【００８８】
ここで、作業者がうっかり標準工具セット部１１４ａに大径工具をセットすると、大径工具が収納プレート１１６の標準工具収納部１１６ａに移送・収納されてしまう。
そこで、かかるミスを防止するために、図１５に示されるように、段取工具保持プレート１１４の手前側に邪魔板１１８を設けている。これによって、大径工具セット部１１４ｂには大径工具がセットできるが、標準工具セット部１１４ａに大径工具をセットしようとしても邪魔板１１８に当接するためにセットできない。
このようにして、上述のような作業ミスを確実に防止することができる。
【００８９】
上記の各実施形態においては、工具段取装置の工具セット部が五箇所ある場合について説明したが、工具セット部の数は幾つでも良いことは言うまでもない。
また、上記の各実施形態においては、工具段取装置を手動で開閉する例について説明したが、電動モータや油気圧シリンダ等を用いて自動的に開閉させるようにしても良い。
【００９０】
さらに、上記の各実施形態においては、工具収納部の位置が直交するＸ−Ｙ座標で定義される例について説明したが、工具収納部の位置は極座標等のその他の座標系で定義しても良く、とにかく各々の工具収納部の位置が特定されればどのように定義しても構わない。
工具マガジンのその他の部分の構造，形状，寸法，材質，接続関係等についても、上記の各実施形態に限定されるものではない。
【００９１】
また、上記の各実施形態に固有の効果として、工具段取装置を開いたときには工具マガジンから外へ出るため、工具段取装置の上方に障害物がなくなる。従って、天井に設置されたホイストチェーン等を用いて、重量のある工具をも工具セット部にセットすることができる。
【００９２】
【発明の効果】
請求項１乃至請求項５に係る発明においては、工具収納部に対する複数の工具の取り付け・取り外しを自動的に行うことができる。
また、請求項２に係る発明においては、工具ごとに任意の工具収納部を指定して複数の工具の取り付け・取り外しを自動的に行うことができる。
さらに、請求項３に係る発明においては、工具が工具収納部に正しくない姿勢で取り付けられるのを防止することができる。
【００９３】
また、請求項４に係る発明においては、工具マガジン内で作業中の作業者に工具搬送機構の搬送ヘッドが接近するのを確実に防止することができる。
さらに、請求項５に係る発明においては、工具搬送機構の搬送ヘッドが接近しているときに作業者が工具マガジン内に立ち入るのを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る工具マガジンの第１の実施形態が用いられる自動工作機械の全体構成を示す平面図である。
【図２】  図１のII−II線に沿って見た正面図であり、工具マガジンの第１の実施形態における工具搬送機構の構造を示す図である。
【図３】  図１のIII矢視方向から見た部分破断正面図であり、工具マガジンの第１の実施形態における工具段取装置の構造を示す図である。
【図４】  図３のIV−IV線に沿って見た平面図であり、工具マガジンの第１の実施形態における工具段取装置と搬送ヘッドの構造を示す図である。
【図５】  工具マガジンの第１の実施形態における工具段取装置の取手近傍の構造を示す平面図である。
【図６】  工具マガジンの第１の実施形態における電磁ロック開閉処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】  工具マガジンの第１の実施形態における段取工具保持プレートへのセンサ取り付け状態を示す拡大正面図である。
【図８】  工具マガジンの第１の実施形態における段取操作盤の構成を示す正面図である。
【図９】  工具マガジンの第１の実施形態における段取操作盤によって設定された段取工具テーブルの一例を示す図である。
【図１０】  工具マガジンの第１の実施形態における工具番地割り当てテーブルの内容を示す図である。
【図１１】  工具マガジンの第１の実施形態における直交座標とそれに基づいたソケットの動きを示す正面図である。
【図１２】  工具マガジンの第１の実施形態におけるマガジン制御用ＣＮＣ装置による制御手順を示すフローチャートである。
【図１３】  工具マガジンの第２の実施形態における段取操作盤の構成を示す正面図である。
【図１４】  工具マガジンの第３の実施形態の全体構成を模式的に示した正面図である。
【図１５】  工具マガジンの第３の実施形態における工具段取装置の段取工具保持プレートを表した正面図である。
【符号の説明】
２  工具マガジン
４  工具段取装置
６ａ  工具収納部
８ａ  工具セット部
１０  工具搬送機構
１２  搬送ヘッド
２０  工具マガジン制御装置
４７  カバー部材
５０  段取操作盤
６０  カバー部材センサ
６４  ロック機構
７８  工具セット部センサ
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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