JPH0623640A

JPH0623640A - 数値制御工作機械の工具交換方法および工具交換装置

Info

Publication number: JPH0623640A
Application number: JP4181274A
Authority: JP
Inventors: Hisao Ogawa; 久夫小川; Keiichi Takeuchi; 圭一竹内
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1992-07-08
Filing date: 1992-07-08
Publication date: 1994-02-01

Abstract

(57)【要約】【目的】加工プログラムを作成するまでの作業が楽
で、しかも、外部装置との汎用性を優れたものにする。【構成】工具保持部８の番号と工具７の種類との対応
データ41と、工具７の種類を記載した加工プログラム４
Ａを、コンピュータ３で作成する。工具保持部番号置換
手段43は、加工プログラム４Ａの工具の種類を工具保持
部８の番号に置換する。この置換された工具保持部８の
番号で、コントロール装置10の制御を行う。【効果】必要な工具７を、適当に工具保持部８に収納
すればよい等、労力および時間を大幅に削減できる。ま
た、加工プログラム４Ａは工具７の種類が記載され、Ｃ
ＡＤ装置44等に対応しやすい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、数値制御工作機械の工
具交換方法および工具交換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に数値制御工作機械は、工具を自動
供給する工具マガジン、工作機械を制御するコントロー
ル装置、コントロール装置との間で情報の授受を行う上
位のコンピュータ、必要とする工具を収容する工具セン
ターを備えており、例えばメインプログラム、サブメイ
ンプログラム、サブプログラムに基づき、前記コンピュ
ータで作成された加工プログラムを前記コントロール装
置にダウンロードして工作機械を制御するようになって
いる。

【０００３】図７は、この種の数値制御工作機械の工具
交換装置におけるブロック図の一例を示したものであ
る。同図において、１はキーボード、タブレット、マウ
ス、ファンクションキー等の入力手段、２はＣＲＴディ
スプレイ等の表示手段であり、入力手段１を操作するこ
とによって、上位のコンピュータ３により加工プログラ
ム４が作成される。また、５は工作機械、６は工作機械
５の一部として設けられ、必要に応じて工具７を自動供
給する工具マガジン、８は工具マガジン６に設けられた
複数の工具保持部、９は工作機械５が必要とする工具７
を収納する工具センターであり、この工具センター９よ
り特定の工具７が工具保持部８に収納される。前記加工
プログラム４は工作機械５を制御するコントロール装置
10にダウンロードされ、実行可能な加工プログラム11と
して処理実行される。工作機械５の加工状態は加工デー
タ12としてコントロール装置10に取り込まれ、この加工
データ12に基づいて加工実績データ13が作成される。

【０００４】図８は、上述の数値制御工作機械の工具交
換装置を用いて、図９に示すワーク14に孔あけ加工をす
る際の、加工プログラム４の一例を示したものである。
図８において、Ｇは準備機能、Ｍは補助機能、Ｘ，Ｙ以
降の数字はワーク14の原点ＰＲを基準とした座標値、Ｉ
以降の数字は工具保持部８の番号、Ｏ以降の数字はサブ
プログラムの番号、Ｐ以降の数字は固定サイクルプログ
ラムの番号、Ｚ以降の数字は最終切込深さ、Ｑ以降の数
字は１回当たり切込量、Ｒ以降の数字はアプローチ面Ｚ
値である。

【０００５】加工プログラム４は、次のようにして解釈
される。まず、指令Ｓ１はスタートアップを示し、工具
保持部８の番号１に収納された工具７が選択される。指
令Ｓ２は孔加工プログラムであり、指令Ｓ３にてその孔
位置が示される。この指令Ｓ３の「Ｐ１００」により、
指令Ｓ６から指令Ｓ９のサブプログラムが処理実行され
る。すなわち、指令Ｓ７，Ｓ８は孔位置の座標値を示
し、これによって原点ＰＲに対しＸ方向３０ｍｍ，Ｙ方
向２０ｍｍの位置、およびＸ方向−１０ｍｍ，Ｙ方向−
１５ｍｍの位置が特定される。次いで、指令Ｓ９により
サブプログラムは終了し、指令Ｓ４以降の加工プログラ
ム４が実行処理される。指令Ｓ４は指令Ｓ２のキャンセ
ル、指令Ｓ５は加工プログラム４の終了を示すものであ
る。そして、コントロール装置10がこの加工プログラム
４を工作機械５にダウンロードすると、工具保持部８の
番号１に収納された工具７が選択され、図９に示すよう
に、原点ＰＲを基準として、Ｘ１＝３０ｍｍ，Ｙ１＝２
０ｍｍの位置、およびＸ２＝１０ｍｍ，Ｙ２＝１５ｍｍ
の位置に、深さ１０ｍｍで工具７の径と同一の径を有す
るＲ１，Ｒ２なる孔あけ加工が、ワーク14に行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術における
数値制御工作機械の工具交換装置では、加工プログラム
４によって工具保持部８の番号を指定することで、工具
マガジン６から加工に必要な工具７が選択されるため、
まず各工具７がどの工具保持部８の番号に収納されるか
を示す対応表を予め作成しておかなければならない。し
かも、特に加工プログラム４が長い場合や、工具マガジ
ン６に多くの工具７を収納する場合、加工プログラム４
の作成中に、誤って別の工具保持部８の番号が入力され
たり、工具保持部８に対応表とは異なる工具７が収納さ
れる可能性があり、正確に加工プログラム４を作成する
までに、多くの労力や時間が必要となる。

【０００７】さらに、通常コンピュータ設計の可能なＣ
ＡＤＣＡＭ装置等のソフトウェアでは、例えば「φ１
０」のように、実際に加工する孔Ｒ１，Ｒ２の径が直接
データとして用いられているのに対し、工具交換装置の
コンピュータ３およびコントロール装置10においては、
「Ｉ１」のように工具保持部８の番号が、孔加工を行う
工具径のデータとして用いられており、各装置間のデー
タが対応しない。このため、ＣＡＤＣＡＭ装置と工具交
換装置とを接続して、ＣＡＤＣＡＭ装置により設計され
たデータに基づきワーク14への加工制御を直接行うこと
が不可能であり、外部装置との汎用性に極めて乏しいと
いった欠点を有する。

【０００８】そこで、本発明は上記問題点を解決して、
加工プログラムを作成するまでの作業が楽で、しかも、
外部装置との汎用性に富む数値制御工作機械の工具交換
方法および数値制御工作機械の工具交換装置を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における数値制御工作機械の工具交換方法
は、工具保持部の番号とこの工具保持部に収納される工
具の種類との対応データを作成して記憶手段に記憶する
とともに、前記対応データの工具の種類を記載した加工
プログラムを作成し、然る後に前記記憶手段に記憶され
た対応データと加工プログラムとを対比し、前記加工プ
ログラムに記載されている工具の種類を前記工具保持部
の番号に置換して、この置換された工具保持部の番号に
基づき前記加工プログラムを処理実行するものである。

【００１０】また、上記目的を達成するために、本発明
における数値制御工作機械の工具交換装置は、特定の工
具を収納する複数の工具保持部と、前記工具保持部の番
号とこの工具保持部に収納される工具の種類との対応デ
ータを記憶する記憶手段と、前記対応データとこの対応
データの工具の種類が記載されている加工プログラムと
を作成する上位のコンピュータと、前記記憶手段に記憶
された対応データと加工プログラムとを対比し前記加工
プログラムに記載されている工具の種類を前記工具保持
部の番号に置換する工具保持部番号置換手段と、この工
具保持部番号置換手段で置換された前記工具保持部の番
号に基づき前記加工プログラムを処理実行するコントロ
ール装置とを具備するものである。

【００１１】

【作用】上記構成によって、工具保持部の番号とこの工
具保持部に収納される工具の種類とを示す対応データ
は、コンピュータが自動的に作成して、記憶手段に記憶
する。対応データの作成は工具保持部に工具を収納した
後に行われるため、工具保持部に多くの工具を収納する
場合であっても、加工に必要な工具を適当な箇所の工具
保持部に収納すればよい。そして、コンピュータにより
対応データの工具の種類を記載した加工プログラムを作
成すると、工具保持部番号置換手段はこの加工プログラ
ムに記載された工具の種類を工具保持部の番号に置換す
る。コントロール装置は、この置換された前記工具保持
部の番号に基づいて、加工プログラムを処理実行する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例につき、添付図面を
参照して説明する。なお、前記従来技術において示され
た図７乃至図９と同一部分には同一符号を付し、その共
通する部分の説明は省略する。

【００１３】図１および図２は本実施例装置の概要を示
し、14は前記ワーク（切削加工品）であり、このワーク
14の底面にはシャンク21がろう付けにより固定されてお
り、このシャンク21がワークホルダー22に着脱自在に保
持されている。５はフライス加工用の工作機械であり、
この工作機械５は、ベース23の上部に、水平方向で直交
する２方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）へ移動するテー
ブル24が支持されている。また、このテーブル24には、
Ｙ軸方向と平行なＢ軸を中心として回転する回転台25が
支持されている。さらに、この回転台25には、前記Ｂ軸
と直交する平面状に位置するＡ軸を中心として回転する
回転軸26が支持されており、この回転軸26には、前記ワ
ークホルダー22が着脱自在に取り付けられるワーク保持
部としてのチャック27が設けられている。また、テーブ
ル24の上方位置には、上下方向（Ｚ軸方向）へ移動する
主軸ヘッド28が設けられており、この主軸ヘッド28に
は、Ｚ軸方向を回転軸方向として回転する主軸29が支持
されている。そして、この主軸29の先端部には、各種切
削用の工具７を着脱自在に保持する工具ホルダー30が着
脱自在に取り付けられるチャック31が設けられている。
なお、前記テーブル24、回転台25、回転軸26、主軸ヘッ
ド28および主軸29は、いずれも電動機などの駆動源によ
り駆動されるものである。また、前記主軸ヘッド28の側
方位置には、工具マガジン６が設けられている。この工
具マガジン６は、図示していないが、回行するチェーン
に、工具ホルダー30を着脱自在に保持する工具保持部８
を並べて設けたものである。また、工具マガジン６と主
軸29との間には、自動工具交換装置（ＡＴＣ）32が設け
られている。このＡＴＣ32は、周知のように、工具マガ
ジン６と主軸29との間で、工具７などを自動的に交換す
るものである。さらに、例えば主軸ヘッド28の外側には
継手33が設けられている。この継手33の流出口は、保形
性を有するホース34を介して、前記主軸29の近くに位置
するノズル35に接続されており、継手33の流入口は、ホ
ース36を介して図示していない送風機に接続されてい
る。そして、前記テーブル24、回転台25、回転軸26、主
軸ヘッド28およびそれらの駆動源などにより構成された
位置調節機構37、すなわち、主軸29に取り付けられた工
具７と、回転軸26に取り付けられたワーク14との角度関
係を含む相対的位置関係を任意に調節する位置調節機構
37は、主軸29自体やＡＴＣ32などとともに、コンピュー
タ３により数値制御されるようになっている。

【００１４】次いで、図３に示す本装置のブロック図に
つき、その構成を説明する。コンピュータ３において
は、工具保持部８の番号とこの工具保持部８に収納され
る工具７の種類との対応データ41が入力手段１を介して
作成され、この対応データ41を記憶するための記憶手段
42がコントロール装置10に設けられる。また、加工プロ
グラム４Ａには、対応データ41の工具７の種類がデータ
として記載され、コントロール装置10に加工プログラム
11Ａとしてダウンロードされる。記憶手段42に記憶され
た対応データ41と加工プログラム11Ａとは、コントロー
ル装置10に設けられた工具保持部番号置換手段43により
照合される。そして、工具保持部番号置換手段43は加工
プログラム11Ａの工具７の種類のデータを工具保持部８
の番号に置換し、この加工プログラム11Ａをコントロー
ル装置10が処理実行するように構成される。なお、必要
に応じて、コンピュータ設計を行うためのＣＡＤ装置44
がコンピュータ３に直接接続される。以上の点以外は、
前記図７におけるブロック図と同一構成である。

【００１５】次に、上記構成につき、その作用を図４に
示すフローチャートに基づいて説明する。まず、工具セ
ンター９より加工に必要な工具７を、工具マガジン６の
工具保持部８に収納する（ステップＳ11）。このとき、
工具７を収納する位置は適宜でよい。次に、この工具マ
ガジン６内における工具保持部８の番号と、この工具保
持部８に収納された工具７の種類とを、入力手段１を介
してコンピュータ３に入力し、例えば、図５に示すよう
な対応データ41を作成する（ステップＳ12）。図５に示
す対応データ41において、Ｄはドリル、Ｍはタップ、Ｅ
はエンドミル、また、これらＤ，Ｍ，Ｅ以降の数字は工
具径を表わし、また、Ｔ以降の数字は工具保持部８の番
号である。この対応データ41によれば、１番の工具保持
部８に工具径５ｍｍのタップ、２番および６０番の工具
保持部８に工具径５ｍｍのドリル、３番の工具保持部８
に工具径５ｍｍのエンドミル、４番の工具保持部８に工
具径１０ｍｍのドリルが収納されたことが示されてい
る。なお、対応データ41の作成中、その内容はコンピュ
ータ３より表示手段２によって表示される。こうして、
全ての工具保持部８の番号および工具７の種類の番号が
コンピュータ３に入力されると、コンピュータ３は作成
された対応データ41を記憶手段42に記憶させる（ステッ
プＳ13）。

【００１６】ステップＳ14で、コンピュータ３により加
工プログラム４Ａの作成を行う。図６は、図９に示すワ
ーク14に孔あけ加工をする場合の加工プログラム４Ａの
一例であり、各数字および記号等の意味は、前記図８の
加工プログラム４と同一であるため、各指令Ｓ１乃至Ｓ
９に関する詳細な説明は省略する。この加工プログラム
４Ａ中、指令Ｓ１の「Ｄ５．０」は、対応データ41と同
様の意味を持つ工具径５ｍｍのドリルを示すものであ
り、工具マガジン６から工具７を選択する際の命令とし
て、工具保持部８の番号に代わり工具７の種類が記載さ
れている点が注目される。この加工プログラム４Ａは、
ＣＡＤ装置44により得られた加工孔Ｒ１，Ｒ２の寸法デ
ータを、直接取り込んで作成するようにしてもよい。

【００１７】こうして、対応データ41および加工プログ
ラム４Ａの作成が完了した後、ステップＳ15にて、コン
トロール装置10により工作機械５を起動させる。コント
ロール装置10においては、工具保持部番号置換手段43が
前記記憶手段42に記憶された対応データ41と加工プログ
ラム４Ａとを対比照合する（ステップＳ16）。次に、ス
テップ17にて、工具保持部番号置換手段43は、加工プロ
グラム４Ａにおいて記載されている工具７の種類を、対
応データ41に基づいて工具保持部８の番号に置換し、こ
れを実行可能な加工プログラム11Ａとして工作機械５に
ダウンロードする（ステップ18）。例えば、前記図５お
よび図６に示す対応データ41および加工プログラム４Ａ
がコンピュータ３により作成された場合、加工プログラ
ム４Ａに記載された工具の種類、すなわち、「Ｄ５．
０」なる部分は、工具保持部８の番号である「Ｔ２」あ
るいは「Ｔ６０」に置き換えられる。なお、工具保持部
番号置換手段43においては、同一の工具７が複数の工具
保持部８に収納されている場合、常時同一の工具保持部
８の番号に収納された工具７のみが選択使用されること
を避けるために、例えば、所定回数以上同一の工具保持
部８の番号「Ｔ２」が置き換えられたら、自動的に別の
工具保持部８の番号「Ｔ６０」が置き換えられるカウン
ト手段が設けられている。そして、加工プログラム11Ａ
に基づき、工具保持部８の番号１あるいは番号６０に収
納された工具径５ｍｍのドリルが選択され、その後、図
６に示す加工プログラム４Ａに従って、図９に示すＲ１
およびＲ２の孔あけ加工がワーク14に行われる。

【００１８】以上のように上記実施例によれば、対応デ
ータ41の作成は工具保持部８に工具７を収納した後に行
われるため、工具保持部８に多くの工具７を収納する場
合であっても、加工に必要な工具７を適当な箇所の工具
保持部８に収納すればよく、特定の工具保持部８に決め
られた工具７を収納するような正確さは一切要求されな
い。また、単に工具保持部８の番号と、その工具保持部
８の番号に収納された工具７の種類とをコンピュータ３
に入力することで、コンピュータ３は自動的に対応デー
タ41を作成して、これを記憶手段42に記憶するため、作
業者が事前に対応表を作成する煩わしさから解放され
る。さらに、加工プログラム４Ａは工具保持部８の番号
ではなく、工具７の種類を直接入力して作成されるた
め、比較的長い加工プログラム４Ａであっても、プログ
ラム作成時におけるミスは大幅に減少する。このよう
に、工具収納部８に対する工具７の収納作業や、対応デ
ータ41および加工プログラム４Ａの作成等、加工プログ
ラム４Ａを作成するまでの過程において、その労力およ
び時間を大幅に削減することが可能となる。

【００１９】また、コンピュータ３およびコントロール
装置10内においては、従来例とは異なり、例えば「Ｄ
５．０」のように、孔加工を行う工具７の径が直接デー
タとして用いられおり、実際に加工する孔Ｒ１，Ｒ２の
径をデータとして用いるＣＡＤ装置44に対応する。この
ため、ＣＡＤ装置44により設計されたデータに基づいて
ワーク14への加工制御を直接行うことが容易に可能とな
り、外部装置との汎用性に極めて富む。

【００２０】さらに、実施例上の効果として、工具マガ
ジン６が多数の工具保持部８を有する場合には、同一の
工具７を複数工具保持部８に収納し、工具７の寿命に達
するまで順々に工具７を選択使用することで、工具マガ
ジン６への工具７の収納作業を減らす手法が知られてい
る。しかし、従来技術においては、一旦加工プログラム
４が作成されると、その後、指定された工具保持部８の
番号の工具７のみが常に選択され、途中で加工プログラ
ム４に記載された工具保持部８の番号を書き換えない限
り、別の工具保持部８に収納された同一の工具７を選択
することができない。これに対して、本実施例において
は、工具保持部番号置換手段43が同一の工具７を収納す
る工具保持部８の番号を適宜振り分けて選択するため、
途中で加工プログラム４Ａの内容を書き換える必要がな
く、上記手法を簡単に適用することが可能となる。

【００２１】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、数
値制御工作機械は実施例中の構成によるものに限らず、
種々のタイプのものに適応可能である。また、工具の種
類を記載するのに用いられた記号あるいは数字等は、使
い勝手等を考慮して上記実施例以外に適宜変更してもよ
い。

【００２２】

【発明の効果】本発明は工具保持部の番号とこの工具保
持部に収納される工具の種類との対応データを作成して
記憶手段に記憶するとともに、前記対応データの工具の
種類を記載した加工プログラムを作成し、然る後に前記
記憶手段に記憶された対応データと加工プログラムとを
対比し、前記加工プログラムに記載されている工具の種
類を前記工具保持部の番号に置換して、この置換された
工具保持部の番号に基づき前記加工プログラムを処理実
行するようにしているため、加工プログラムを作成する
までの作業が楽になる。また、異なるワークで各々のワ
ークに加工プログラムがある場合でも、加工プログラム
を修正することなく同時に加工できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す数値制御工作機械の斜
視図である。

【図２】同上ワークおよび切削工具部分の拡大正面図で
ある。

【図３】同上ブロック図である。

【図４】同上動作の流れを示すフローチャートである。

【図５】同上対応データを示す説明図である。

【図６】同上加工プログラムを示す説明図である。

【図７】従来例を示すブロック図である。

【図８】同上加工プログラムを示す説明図である。

【図９】ワークの加工寸法を示す説明図である。

【符号の説明】

３コンピュータ４Ａ，11Ａ加工プログラム７工具８工具保持部 10 コントロール装置 41 対応データ 42 記憶手段 43 工具保持番号置換手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】工具保持部の番号とこの工具保持部に収
納される工具の種類との対応データを作成して記憶手段
に記憶するとともに、前記対応データの工具の種類を記
載した加工プログラムを作成し、然る後に前記記憶手段
に記憶された対応データと加工プログラムとを対比し、
前記加工プログラムに記載されている工具の種類を前記
工具保持部の番号に置換して、この置換された工具保持
部の番号に基づき前記加工プログラムを処理実行するこ
とを特徴とする数値制御工作機械の工具交換方法。
【請求項２】特定の工具を収納する複数の工具保持部
と、前記工具保持部の番号とこの工具保持部に収納され
る工具の種類との対応データを記憶する記憶手段と、前
記対応データとこの対応データの工具の種類が記載され
ている加工プログラムとを作成する上位のコンピュータ
と、前記記憶手段に記憶された対応データと加工プログ
ラムとを対比し前記加工プログラムに記載されている工
具の種類を前記工具保持部の番号に置換する工具保持部
番号置換手段と、この工具保持部番号置換手段で置換さ
れた前記工具保持部の番号に基づき前記加工プログラム
を処理実行するコントロール装置とを具備することを特
徴とする数値制御工作機械の工具交換装置。