JPH0435298B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、自動工具交換装置の工具呼出し方法
に関し、特に、主軸ヘツドへツールを供給する常
設のメインマガジンの他に、着脱自在のサブマガ
ジンを備えて、プログラムに応じたツールの補給
が可能な自動工具交換装置の工具呼出し方法に関
するものである。 従来の自動工具交換装置（ATC装置）は、一
般には１つのワークに使用する工具数がそれほど
多くなく、ワークの種類も限られていて、ヘツド
にツールを供給するマガジンのポツト数も多くを
要せず、工具呼出し方法はプログラム上で単にポ
ツト番号を指定するだけで、各ポツトにツールを
補給するのは主として人手に頼つていた。しか
し、フアクトリーオートメーシヨンが進み、現在
の数値制御装置（NC装置）は工場の綜合自動化
の下で多種多量のワークに柔軟に対応しなければ
ならないフレキシブルマニフアクチユアリングシ
ステム（Ｆ・Ｍ・Ｓ）の時代になつている。自動
工具交換装置も、常設のメインマガジンの他に、
着脱自在のサブマガジンを備えて、プログラムに
応じたツールの補給を行うようになり始めている
が、このような時代に、工具呼出し方法が従来の
単にポツト番号を指定する方式では、人手と時間
がかかつて不便なばかりでなく、サブマガジンか
らの補給を自動化することができない。まして、
サブマガジン自体が車輪を備えて工場内を走りま
わり、マシニングセンタがプログラム上必要とす
るツールを自動的に補給するツールボーイシステ
ムが一般化して来ると、必要なツールはツール番
号で探し、しかも、自動工具交換装置そのものが
使用頻度や優先順位、工具の劣化などを判断して
ツールの取拾選択を行い、サブマガジンすなわち
ツールボーイと連繋動作をできる能力が必要にな
つて来た。 本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、常設のメインマガジンの他にサ
ブマガジンを着脱自在に配設する自動工具交換装
置において、個々のツールを対象とした制御を行
つてメインマガジンとサブマガジンの双方を綜合
的に管理し、しかも、ツールの使用頻度や優先順
位、劣化度合などが合理的に考慮されて、実施中
のプログラムに適応したツールがメインマガジン
へ優先的かつ自動的に編集される工具呼出し方法
を提供することである。 本発明は、この目的を達成するために、主軸位
置にあるツールデータを格納する主軸位置ツール
メモリと、メインマガジンのポツト別のツールデ
ータを格納するメインマガジンツールメモリと、
サブマガジンのポツト別のツールデータを格納す
るサブマガジンツールメモリとに所要のツールデ
ータを記憶させる工程と、記憶されたツールデー
タに前回使用順位と今回使用順位とを使用順にそ
の順位を示す順位データを付与する工程と、ツー
ルが未使用でメインマガジンからサブマガジンへ
優先的に降格させるための順位を選定する工程
と、ツールの搬送に伴つて、そのツールに該当す
るツールデータをNCプログラムの呼出しに応じ
て、主軸位置ツールメモリとメインマガジンツー
ルメモリとサブマガジンツールメモリとの間で相
互に転送される工程と、前記順位データを付与さ
れたツールデータに基づき、使用頻度の少ないと
判断されたツールまたは劣化ツールをメインマガ
ジンから外して降格させ、ポツトに空スペースを
確保した上で使用頻度の多いツールをサブマガジ
ンからメインマガジンへ優先して移して行く工程
とからなり、前回順位および今回順位がともに零
の未使用ツールを最優先にメインマガジンからサ
ブマガジンに降格させ、次に今回順位が零のツー
ルを対象とする場合に、降格させる動作をツール
番号毎に繰り返し呼び出して行うことを特徴とす
るものである。 以下、本発明を実施例と図面によつて詳細に説
明する。 第１図は、本発明を実施するのに好適な自動工
具交換装置の一例を示す側面図である。１は工作
機械の本体、２はメインマガジン、３はサブマガ
ジンであり、本体１は主軸ヘツド１１を備えてい
る。メインマガジン２は、本体１に常設され、無
限軌道式に輪回する支持体に所定数のツール収納
用のポツト２１を装着していて、工具交換位置に
割出された該ポツト２１と前記ヘツド１１の主軸
１１ａとの間で、第１のアーム１２を介して、ツ
ールの交換が行われる。一方、サブマガジン３
は、可搬式で機械間軌道上を移動してターンフロ
ア５等で方向変換して、前記メインマガジン２に
下接する本体部位へ着脱自在に配設され、同じく
無限軌道式に輪回する支持体に装着されたポツト
３１とメインマガジンのポツト２５との間で、第
２のアーム２２を介して、工具交換位置にてツー
ルの交換が行われる。 第２図は、上記の各工具交換位置を示す説明図
である。第２図において、メインマガジン２の支
持体２３に装着された前記ポツト２１は、ヘツド
１１に対向する第１の工具交換位置P₁において、
前記第１のアーム１２を介し、主軸１１ａとツー
ル交換が可能であり、同様にサブマガジンに対応
する第２の工具交換位置P₂において、前記第２
のアーム２２を介し、サブマガジン３の支持体３
３上で第３の工具交換位置P₃にある前記ポツト
３１とメインマガジン２の支持体２３に装着され
た前記ポツト２５との間でツール交換が可能であ
る。それぞれのマガジンは支持体に接する位置検
出器２４および３４を備えていて、何番のポツト
が割出されているか、各割出し位置にあるポツト
の番号は常に確認されている。 もちろん、これらのツール交換動作は、NCプ
ログラムに基づいて、中央処理装置の制御のもと
に行われる。 第３図は本発明を実施した上記の制御機構を示
す概略構成図である。第３図において、制御機構
は中央処理装置（CPU）４を中枢として構成さ
れ、中央処理装置４からの幹線である主バス４１
に、ROM４２、RAM４３、入力インタフエー
ス４４（メインマガジン位置検出信号LS₁やサブ
マガジン位置検出信号LS₂、およびＴコード等の
Ｎ／Ｃ指令等を入力する。）、出力インタフエース
４５（メインマガジン、サブマガジンのソレノイ
ドバルブSol₁，Sol₂への出力等を行なう。）、およ
び主軸位置ツールメモリ４６、メインマガジンツ
ールメモリ４７、サブマガジンツールメモリ４８
が接続されている。この他に、キーボード４９が
接続される場合は、専用の接続回路４９ａを介す
る。なお、前記３つのメモリ４６，４７および４
８はそれぞれ専用のICメモリであつてもよく、
前記RAM４３の領域の一部として設けられても
かまわない。 ３つのメモリの内容は、それぞれ該当の位置に
あるツールのツール番号と該ツールの今回および
前回の使用順位データである。 主軸位置ツールメモリ４６は、その時点で主軸
に装着されているツールのツール番号と使用順位
データとを対応させて、第１表の如く格納してい
る。

【表】 メインマガジンツールメモリ４７は、その時点
でメインマガジンの各ポツトに収納されているツ
ールのツール番号と使用順位データとを各ポツト
毎に第２表の如く格納している。

【表】 n₁はメインマガジンの定量とされる所定ポツト
数である。 サブマガジンツールメモリ４８は、その時点で
サブマガジンの各ポツトに収納されているツール
のツール番号と使用順位データとを、各ポツト毎
に第３表の如く格納している。

【表】

【表】 n₂はサブマガジンの定量とされる所定ポツト数
である。 なお、使用順位データは１つのワークに対する
使用順に１，２，３……の数値を書込み、未使用
の場合は０である。 上記の各メモリは、第２図における各工具交換
位置でツールの交換が行われると、前記アームの
動作に連動して、次のように入れ換えられる。 まず、主軸位置のツールとメインマガジン上の
第１の工具交換位置P₁のツールとを交換する場
合は、第１のアーム１２の動作で起動される信号
により、主軸位置ツールメモリすなわちアドレス
SP0に格納されたデータと、第１の工具交換位置
P₁に割出されたポツトに対応するメモリ、例え
ば、ポツトNo.３であるとすればアドレスMP3に
格納されたデータ（ツール番号、今回順位、前回
順位）とを交換する。 メインマガジンのツールとサブマガジンのツー
ルとを交換する場合は、次の如く行われる。例え
ば、メインマガジン上の第２の工具交換位置P₂
に割出されたポツトがポツトNo.２であつたとし、
サブマガジン上の第３の工具交換位置P₃に割出
された空のポツトがポツトNo.n₂であつたとして、
第２のアーム２２の動作で起動される信号によ
り、アドレスMP2に格納されたデータをアドレ
スSPn₂に転送し、その後でアドレスMP2のデー
タを空にする。次に、サブからメインに移したい
ツールの収納されているポツトを後記する呼出し
方法で探し出し、サブマガジンの支持体３３を輪
回させて、第３の工具交換位置P₃に割出させる。
そのポツトが例えばポツトNo.１であつたとすれ
ば、そのツールを先刻空にしたメインマガジンの
ポツトNo.２に移す第２のアーム２２の動作信号に
より、アドレスSP1のデータをアドレスMP2に転
送し、その後でアドレスSP1のデータを空にし
て、メモリの交換は完了する。 なお、本実施例では、第２のアーム２２がシン
グルアームを使用するものとして説明したが、ツ
インアームを使用する場合は、マガジン間のメモ
リ交換も主軸とのメモリ交換と同一の形で行われ
ることになる。 さて、上記のメモリおよびその交換方式を使用
して、本発明による工具呼出しは次のように行わ
れる。 第４図および第５図は、本発明の実施した工具
呼出し方法の一例を示すフローチヤートで、第４
図は電源“入”後初回のフローを示し、第５図は
２回目以後のフローを示すものである。 第４図において、電源“入”後、プログラムを
スタートさせ、「初回」であることが確認される
と、手順として、前記３つのメモリの順位デー
タはすべてクリヤされ、「０」になる。続いて、
主軸のツールの呼出しが行われ、該当ツールが
メインマガジンもしくはサブマガジンにあるかの
判断，がなされる。検索はツール番号によつ
て行われ、メインマガジンのメモリ内で発見され
た場合は、そのポツトを第１の工具交換位置（第
２図のＰ１）へ割出し、第１のアーム１２によ
り前記ツール交換およびメモリ交換を行う。そ
の際、この交換が１回行われる毎に数値を＋１ず
つ加算する手順を用意して、その数値を今回順
位として主軸位置ツールメモリの該当データに書
込む。そして、このフローは次の使用工具を求
めて、本流フローのツール呼出しへ戻る。一
方、そのツール呼出しで、該当ツール番号をメ
インマガジン検索で発見できず、サブマガジン
でも発見できない場合は、所要のツールがどこ
にもないということであり、“アラーム”になる。
もつとも、このアラーム信号を第２、第３……の
サブマガジンを呼出す起動信号として使用しても
かまわない。一方、該当のツール番号がサブマガ
ジンのメモリで発見された場合は、そのツール
をメインマガジンへ移す手順に入る。まず、メイ
ンマガジンに空のポツトがあるかどうかの検討〓
が行われ、空のポツトがあれば、その空ポツトへ
該当ツールを移す動作〓に進めばよいが、満杯で
あれば、今回順位が０のポツトを検索〓する。通
常は、１つのプログラムで使用されるツールの所
要本数は、メインマガジンの前記定量本数n₁以下
とされているので、初回であるここでは、今回順
位が０のツールが存在する筈だが、もし発見でき
なければ、メインマガジン側の全ツールが既にプ
ログラム上必要とされているということになり、
本数オーバーとして“アラーム”になる。今回順
位が０のツールが発見されれば問題はなく、その
ツールをサブマガジンの空ポツトへ降格してメイ
ンマガジンに空ポツトを設け、その空ポツトへ該
当ツールを移す手順〓、すなわち第２図において
説明したツール交換と、それに伴うメモリ交換を
行つたのち、その該当ツールのポツトを第１の工
具交換位置へ輪回させる手順へ、フローは戻
る。 さて、工場では、１つのプログラムで同種類の
ワークを複数個、繰返し加工する場合がしばしば
あるが、そのような場合、本実施例のフローは、
「２回目以後」として、第５図に示される流れを
たどることになる。「初回」でないと判断される
と、まず、全メモリの今回順位データを前回順位
欄へ転送し、その後で今回順位欄をクリヤすると
いう手順〓がとられる。次に、初回と同様なツー
ル呼出し〓をかけ、該当ツール番号がメインマガ
ジンに発見された場合〓、およびいずれのマガジ
ンにも発見されない場合〓のフローは、初回のフ
ローで説明したものと同様である。該当ツール番
号がメインマガジンになく、サブマガジンで発見
された場合〓についても、そのツールをメインマ
ガジンに移すためにメインマガジンの空ポツトを
探す検討〓を行うのは同様だが、メインマガジン
が満杯である場合、サブマガジンへ降格させるツ
ールの選定法が初回のケースと異なり、また、使
用順位データを利用するという本発明の重要な特
徴でもある。まず、今回順位および前回順位の検
索〓が行われ、両方の順位が０であるポツトがメ
インマガジンのメモリで発見されれば、そのツー
ルは今回のプログラムでは不必要なものと推定さ
れるので、そのツールをサブマガジンへ降格させ
る。問題は、そのようなツールが発見されなかつ
た場合で、今回は２回目以後なので前回順位がす
べてのポツトのツールデータに与えられている可
能性があり、本数オーバーのアラームは不適当で
ある。従つて、本発明によるフローは、更に、今
回順位が０で、しかもツール呼出しされたツール
の今回の順位よりも前回順位が低くて待機させら
れているものを検索〓する。そのようなツールが
発見されれば、それは、前回の使用順番が来てい
るにもかかわらず、他のツールを代りに使用され
てしまい、今回は使用されないもの、例えば同一
のツールが２本存在した場合とか、工程の途中で
劣化を発見されて交換されたものなどを示すから
である。通常、NCプログラムは工程の途中でツ
ールの劣化が検知された際にそのツールをヘツド
から交換するサブルーチンを備えている場合が多
く、本発明による上記の手順はそのような工具を
更にサブマガジンへ降格させて行く効果を有する
わけである。ところで、以上の検索を終つても、
適応するツールデータが発見されなければ、“ア
ラーム”とする。該当するデータが発見されれ
ば、その後のフローは初回と同じく、そのポツト
を第２の工具交換位置へ輪回させ、サブマガジン
に空ポツトがあるかの判断〓を行い、その空ポツ
トへ降格ツールを移し、移した後の空席ポツトへ
所要のツールを移す手順〓へ進む。その後は、ヘ
ツドとの交換手順へ戻り、加工が終ると、ツー
ルの呼出しへ戻つて、工具交換を重ねて行く。 以上、説明したとおり、本発明は、３つのメモ
リにツール番号と今回および前回の使用順位とを
含むツールデータを格納し、そのツールデータを
使用する諸手順を設け、個々のツールを対象とし
た制御を可能にしてメインマガジンとサブマガジ
ンの双方にわたる綜合的な管理を行うと共に、プ
ログラムが反復される毎に、ツールの使用頻度や
優先順位、劣化度合などを考慮された選定が重ね
られて、そのプログラムに適応したツールがメイ
ンマガジンへ優先的に残され、自動的に編集され
て行く、きわめて高度の、Ｆ・Ｍ・Ｓに好適な工
具呼出し方法を提供するものである。 なお、本発明の応用例として、ツールデータ中
のツール番号に、例えば近似種類のツールは連続
番号でまとめるなどフアイル性格を持たせれば、
更に高度な制御を実現することもできるのは明ら
かである。また、上述の実施例は、本発明をマシ
ニングセンタに適用した場合について述べたが、
本発明はマシニングセンタに限らず、オペレータ
が装置に加工を指令する全ての数値制御工作機械
に適用することが可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動工具交換装置の一例の側面図、第
２図はその説明図、第３図は本発明を実施する制
御機構のブロツク図、第４図および第５図は本発
明による工具呼出し方法の一例のフローチヤート
である。 １……本体、２……メインマガジン、３……サ
ブマガジン、１１……ヘツド、２１，３１……ポ
ツト、１２，２２……交換アーム、P₁，P₂，P₃
……工具交換位置、４６……主軸位置ツールメモ
リ、４７……メインマガジンツールメモリ、４８
……サブマガジンツールメモリ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被加工物のNCプログラムに基づいて主軸ヘ
   ツドの主軸へツールを提供する常設のメインマガ
   ジンと、該メインマガジンへ予備のツールを補給
   するサブマガジンとを備え、第１の交換アームに
   より主軸とメインマガジンのポツトの１つとの間
   でツールを交換し、第２の交換アームによりメイ
   ンマガジンのポツトの１つとサブマガジンのポツ
   トの１つとの間でツールを交換する自動工具交換
   装置の工具呼出し方法において、 主軸位置にあるツールのツールデータを格納す
   る主軸位置ツールメモリと、 メインマガジンのポツト別のツールデータを格
   納するメインマガジンツールメモリと、 サブマガジンのポツト別のツールデータを格納
   するサブマガジンツールメモリとに所要のツール
   データを記憶される工程と、 記憶されたツールデータに前回使用順位と今回
   使用順位とを使用順にその順位を示す順位データ
   を付与する工程と、 ツールが未使用でメインマガジンからサブマガ
   ジンへ優先的に降格させるための順位データを選
   定する工程と、 ツールの搬送に伴つて、そのツールに該当する
   ツールデータをNCプログラムの呼出しに応じ
   て、主軸位置ツールメモリとメインマガジンツー
   ルメモリとサブマガジンツールメモリとの間で相
   互に転送させる工程と、 前記順位データを付与されたツールデータに基
   づき、使用頻度の少ないと判断されたツールまた
   は劣化ツールをメインマガジンから外して降格さ
   せ、ポツトに空スペースを確保した上で使用頻度
   の多いツールをサブマガジンからメインマガジン
   へ優先して移して行く工程とからなり、 メインマガジンからサブマガジンにツールを降
   格させる際に、前回順位および今回順位がともに
   零の未使用ツールを最優先に降格させ、次いでツ
   ール呼び出しされるツールの今回順位よりも前回
   順位が小さく、しかも今回順位が零のツールを検
   索して降格させることを繰り返して行うことを特
   徴とする自動工具交換装置の工具呼出し方法。