机床的制作方法

1.本发明涉及机床中的工具更换技术。


背景技术：

2.机床有将工件切削加工成期望的形状的装置、将金属粉末等层积而制作工件的装置。进行切削加工的机床，有通过使切削用的工具与旋转的工件抵接来加工工件的车削中心、通过使旋转的工具与工件抵接来加工工件的加工中心、以及复合地具备这些功能的复合加工机等。
3.具备刀架的机床有时在刀架上安装有多个工具。机床按照预先准备的加工程序，使刀架三维地移动，并从被安装于刀架的多个工具中选择要与工件抵接的工具并对工件进行加工。
4.机床中也有具有收纳多个工具的外置的工具收纳部的机床。在刀架上未安装需要的工具时，机床将指定的工具从工具收纳部安装于刀架，并继续进行工件的加工。以下，将被安装于刀架的工具称为“作业工具”，将被收纳于工具收纳部的工具称为“预备工具”。在不进行特别区分时简称为“工具”(参照专利文献1-3)。
5.[在先技术文献]
[0006]
[专利文献]
[0007]
专利文献1：日本特开2008-225738号公报
[0008]
专利文献2：日本特开2000-218459号公报
[0009]
专利文献3：日本特开昭62-236642号公报


技术实现要素：

[0010]
[发明要解决的课题]
[0011]
在刀架上，有时也通过多个方法安装多个工具。例如，既存在将用于切削工件的内径侧的支架和用于切削外径侧的支架这两种支架设定于刀架的情况，也存在设定车削加工用的支架和旋转加工用的支架的情况。工具被固定于这些支架。
[0012]
另外，也有时在刀架上安装多个相同种类的工具。例如，在内径加工用的支架hi和外径加工用的支架ho混合存在的刀架中，在安装3个以上的工具t时，有时会产生以下这样的状况。
[0013]
首先，假定3个相同种类的工具t被安装于2个支架hi(内径加工用)和1个支架ho(外径加工用)。在此，假设少数侧的支架ho所保持的工具t在加工中变得不能使用。以下，将成为这样的不应该使用的状态的工具称为“不使用工具”。例如，若支架ho(外径加工用)中的唯一的工具t成为不能使用，则刀架能够继续内径加工，但不能继续外径加工。
[0014]
在这样的情况下，对被安装于支架ho(外径加工用)的不使用工具t和被收纳于工具收纳部的相同种类的工具t进行更换即可，但也存在工具收纳部中未残留工具t的情况。
[0015]
[用于解决技术课题的技术方案]
[0016]
本发明的一个方案的机床包括：具有第1支架和第2支架的刀架，第1支架为了切削工件的内径侧而保持工具，第2支架为了切削工件的外径侧而保持工具；按照加工程序控制被安装于刀架的工具，对工件进行加工的加工控制部；在刀架的支架间变更多个工具的保持位置的工具更换部；以及确定被保持于刀架的工具中的不应该使用的工具即不使用工具的工具管理部。
[0017]
在多个相同种类的工具被保持于第1支架和第2支架的二者的情况下，在成为保持对象的支架中的第1支架的数量比第2支架的数量多、且被保持于第2支架的工具被确定为不使用工具时，工具更换部对第1支架的工具和第2支架的不使用工具进行更换。
[0018]
本发明的其他方案的机床包括：具有第1支架和第2支架的刀架，第1支架为了切削工件的内径侧而保持工具，第2支架为了切削工件的外径侧而保持工具；按照加工程序控制被保持于刀架的工具，对工件进行加工的加工控制部；在刀架的支架间变更多个工具的保持位置的工具更换部；以及确定被保持于刀架的工具中的不应该使用的工具即不使用工具的工具管理部。
[0019]
在多个相同种类的工具被保持于第1支架和第2支架的二者的情况下，在成为保持对象的支架中的第2支架的数量比第1支架的数量多、且被保持于第1支架的工具被确定为不使用工具时，工具更换部对第1支架的工具和第2支架的不使用工具进行更换。
[0020]
本发明的另一方案的机床包括：具有第1支架和第2支架的刀架，第1支架将工具的柄部向第1方向插入并保持工具，第2支架将工具的柄部向与第1方向不同的第2方向插入并保持工具；按照加工程序控制被保持于刀架的工具，对工件进行加工的加工控制部；在刀架的支架间变更多个工具的保持位置的工具更换部；以及确定被保持于刀架的工具中的不应该使用的工具即不使用工具的工具管理部。
[0021]
在多个相同种类的工具被保持于第1支架和第2支架的二者的情况下，在成为保持对象的支架中的第1支架的数量比第2支架的数量多、且被安装于第2支架的工具被确定为不使用工具时，工具更换部对第1支架的工具和第2支架的不使用工具进行更换。
[0022]
本发明的另一方案的机床包括：具有能够进行车削加工地保持工具的车削支架和能够进行旋转加工地保持工具的旋转支架的刀架；按照加工程序控制被保持于刀架的工具，对工件进行加工的加工控制部；在刀架的支架间变更多个工具的保持位置的工具更换部；以及确定被保持于刀架的工具中的应该禁止使用的工具即不使用工具的工具管理部。
[0023]
在多个相同种类的工具被保持于车削支架和旋转支架的二者的情况下，在成为保持对象的车削支架和旋转支架的一者的数量比另一者的数量多、且被安装于少数侧的支架的工具被确定为不使用工具时，工具更换部对多数侧的支架的工具和少数侧的支架的不使用工具进行更换。
[0024]
[发明效果]
[0025]
根据本发明，在通过多个方法将多个相同种类的工具安装于刀架的情况下，即使变得不能再使用一部分工具，也容易继续进行加工作业。
附图说明
[0026]
图1是表示本实施方式的机床的概略构成的俯视图。
[0027]
图2是机床的立体图。
[0028]
图3是工具收纳部和工具更换部的立体图。
[0029]
图4是图3所示的a部的放大立体图。
[0030]
图5是转塔的外观立体图。
[0031]
图6是机床的硬件构成图。
[0032]
图7是信息处理装置的功能框图。
[0033]
图8是用于说明偏向状态下的外部工具更换的示意图。
[0034]
图9是用于说明偏向状态下的内部工具更换的示意图。
[0035]
图10是表示检测到不使用工具时的处理过程的流程图。
具体实施方式
[0036]
本实施方式的机床是车削中心或复合加工机。首先，与图1至图5相关联地以机床的构造为中心进行说明。与图6之后相关联地，对本实施方式中的工具更换控制的详细情况进行说明。
[0037]
图1是表示本实施方式的机床100的概略构成的俯视图。
[0038]
机床100包括控制装置160、加工装置112、工具更换部114以及工具收纳部106。控制装置160对应于与图6相关联地后述说明的信息处理装置118和加工控制部116。转塔基座102及转塔164能够在x、y、z轴方向上移动。存在包含转塔基座102和转塔164在内地称为刀架的情况以及仅将转塔164称为刀架的情况。图1是沿x-z方向平面观察的情况下的俯视图。转塔164能够以z轴为中心旋转地被设置于转塔基座102。工具收纳部106(工具库)被设于转塔基座102的z轴正方向侧。工具更换部114移送工具t。
[0039]
图2是机床100的立体图。
[0040]
在棱柱体型的转塔164上，在其外周平面具有用于保持工具t的多个支架168。支架168能够从转塔主体拆装地安装。被安装于位置pt的支架168的工具t成为拆装对象。通过使转塔164沿箭头b-c方向(z轴旋转方向)旋转，能够将各支架168移动到拆装位置pt。
[0041]
工具收纳部106包括：能够沿箭头d-e方向(x轴旋转方向)旋转地设置的保持板170；等间隔地配设于保持板170的周缘的保持座174；以及使保持板170旋转的驱动电机176(参照图3)。保持座174保持工具t。保持座174向x轴负方向突出。位于位置pm的保持座174的工具t成为拆装对象。通过驱动电机176使保持板170旋转，能够将各保持座174移动到拆装位置pm。
[0042]
图3是工具收纳部106和工具更换部114的立体图。
[0043]
工具更换部114被设于比转塔基座102和工具收纳部106靠x轴负方向侧(参照图1)。工具更换部114包括：沿z轴设置的进给机构178；通过进给机构178而沿z轴移动的移动台180；以及被安装于移动台180的第1手部182和第2手部194等。
[0044]
进给机构178包括：与z轴平行地配设的轨道保持台184；在轨道保持台184的下表面与z轴平行地安装的2根导轨186；以与各导轨186卡合的方式分别设有2个的滑动件188；沿轨道保持台184配设的滚珠丝杠190；与滚珠丝杠190螺合的滚珠螺母192；以及与滚珠丝杠190的端部连结，并使滚珠丝杠190以轴线为中心旋转的伺服电机196。滑动件188被固定设置于移动台180的上表面。
[0045]
在移动台180的下表面，能够沿箭头f-g方向(y轴旋转方向)旋转且能够沿x轴方向
移动地配设有保持构件198。保持构件198被移动气缸200沿x轴方向驱动。保持构件198经由齿条和小齿轮机构等机构而被驱动气缸202驱动，沿箭头f-g方向以90度的角度范围旋转。即，保持构件198被构成为能够沿x-z方向平面移动，并且能够沿f-g方向旋转。图3表示保持构件198向f方向旋转时的状态。
[0046]
在保持构件198上贯通地安装有旋转轴204。旋转轴204经由齿条和小齿轮机构等机构而被驱动气缸206驱动，沿箭头j-k方向以180度的角度范围旋转。
[0047]
图4是图3所示的a部的放大立体图。
[0048]
在旋转轴204的端部，以与以旋转轴204的轴心为中心的点对称且上下平行的方式安装有第1手部182和第2手部194。第1手部182和第2手部194是相同构成。第1手部182具有用于把持工具t的一对把持爪208，能够通过把持爪208把持工具t。同样，第2手部194也具有一对把持爪210，能够通过把持爪210把持工具t。
[0049]
在保持构件198向箭头f方向侧旋转时(图3、图4所示的旋转状态)，第1手部182和第2手部194各自的把持爪208和把持爪210成为沿z轴方向(与被把持爪208等把持的工具t的轴线方向正交的正交方向)的姿势。在保持构件198向箭头g方向侧旋转时，第1手部182和第2手部194各自的把持爪208和把持爪210成为沿x轴方向的姿势。
[0050]
保持构件198位于x轴正方向侧的移动端(将该位置称为“第1x位置”)且位于f方向的旋转端时，被移动到拆装位置pm的保持座174所保持的工具t能够被第1手部182或第2手部194把持。
[0051]
另外，第1手部182在上侧把持工具t，在拆装位置pm的保持座174未保持有工具t时，能够将第1手部182把持的工具t收容到拆装位置pm的保持座174(空的保持座)。
[0052]
移动台180位于转塔164与工具收纳部106的中间位置。在此，使保持构件198向x轴负方向的移动端(将该位置称为“第2x位置”)移动且向箭头f方向的旋转端旋转。接着，使移动台180向z轴正方向移动，使被第1手部182把持的工具t的轴心(x方向)与保持座174的轴心一致(将此时的z坐标称为“第1z位置”)。接下来，使保持构件198在x轴正方向上移动到“第1x位置”，将第1手部182的工具t安装于拆装位置pm的空的保持座174。此后，通过使移动台180向z轴负方向移动(将该位置称为“第2z位置”)，第1手部182对工具t的把持被解除。
[0053]
另一方面，在第1手部182位于上侧，第1手部182的把持爪208未把持工具t，工具t被保持于拆装位置pm时，能够通过第1手部182将拆装位置pm的工具t取出。
[0054]
移动台180位于转塔164与工具收纳部106的中间位置。在此，在使保持构件198向箭头f方向的旋转端旋转(图3、图4所示的旋转状态)，并使移动台180移动到“第2z位置”后，使移动台180移动到“第1x位置”，接着使移动台180移动到所述“第1z位置”。由此，被安装于拆装位置pm的工具t进入一对把持爪208的开口部分，由把持爪208把持。接着，使保持构件198移动到“第2x位置”。由此，被安装于保持座174的工具t在由一对把持爪208把持的状态下，被从保持座174取出。
[0055]
在转塔164中，在被移动到拆装位置pt的转塔164是沿半径方向保持工具t的类型的情况下，工具更换部114的保持构件198位于“第1x位置”且位于箭头f方向的旋转端时，能够使被保持于支架168的工具t由位于下侧的第1手部182或第2手部194把持。
[0056]
在第1手部182位于上侧，第2手部194位于下侧，第1手部182把持工具t，第2手部194处于未把持工具t的状态，且工具t被保持于拆装位置pt时，能够对第1手部182把持的工
具t和被保持于拆装位置pt的支架168的工具t进行更换。
[0057]
移动台180位于转塔164与工具收纳部106的中间位置。在此，在使保持构件198向箭头f方向的旋转端旋转并且移动到“第2x位置”的状态下，使移动台180移动至被设定于z轴负方向的规定位置(将该位置称为“第3z位置”)。“第3z位置”在使保持构件198移动到“第1x位置”时，位于下侧的第2手部194相对于被保持于支架168的工具t位于z轴正方向侧的位置，换言之，第2手部194位于不干扰工具t的近前的位置。
[0058]
在使保持构件198移动到“第1x位置”后，使移动台180移动至被设定于z轴负方向的规定位置(将该位置称为“第4z位置”)。由此，拆装位置pt的工具t进入一对把持爪210的开口部分，由把持爪210把持。接着，若使保持构件198移动至“第2x位置”，则被安装于支架168的工具t由一对把持爪210从支架168取出。
[0059]
接着，驱动气缸206使第1手部182和第2手部194上下翻转，使第2手部194位于上侧，使第1手部182位于下侧，并使保持构件198移动到“第1x位置”。由此，被第1手部182把持的工具t被设置于拆装位置pt。接着，若使移动台180移动到“第3z位置”，则第1手部182对工具t的把持被解除。通过以上第1更换动作，对被第1手部182把持的工具t和拆装位置pt的工具t进行更换。此外，被第2手部194把持的工具t能够通过上述的收纳动作而收纳于工具收纳部106。
[0060]
在被移动到转塔164的拆装位置pt的支架168是沿z轴保持工具t的类型的情况下，保持构件198位于箭头g方向的旋转端且位于“第1x位置”时，能够使被保持于该支架168的工具t由位于下侧的第1手部182或第2手部194把持。
[0061]
在第1手部182位于上侧，第2手部194位于下侧，滚珠螺母192把持工具t，第2手部194处于未把持工具t的状态，且工具t被保持于拆装位置pt时，能够对被第1手部182把持的工具t和拆装位置pt的工具t进行更换。
[0062]
移动台180位于转塔164与工具收纳部106的中间位置。在此，在使保持构件198向箭头g方向的旋转端旋转并且移动到“第2x位置”，使移动台180移动到被设定于z轴负方向的“第3z位置”。此时，第2手部194位于能够把持被保持于支架168的工具t的位置。
[0063]
接着，使保持构件198移动到“第1x位置”。由此，拆装位置pt的工具t进入一对把持爪210的开口部分，由把持爪210把持。此后，若使保持构件198移动至被设定于z轴负方向的“第4z位置”，则被安装于支架168的工具t由把持爪210从支架168取出。
[0064]
接着，通过驱动气缸206使第1手部182和第2手部194上下翻转，使第2手部194位于上侧，使第1手部182位于下侧，并使移动台180移动到“第3z位置”。由此，第1手部182把持的工具t被安装于拆装位置pt。接着，若使保持构件198移动到“第2x位置”，则第1手部182对工具t的把持被解除。通过以上第2更换动作，对被滚珠螺母192把持的工具t和拆装位置pt的工具t进行更换。被第2手部194把持的工具t能够通过上述的收纳动作而收纳于工具收纳部106。
[0065]
图5是转塔164的外观立体图。
[0066]
如上所述，转塔164能够以z轴为中心旋转地与转塔基座102连接。转塔164具有12棱柱形状，在其侧面形成有具有插入孔的12个工位222(端面)。工位222中可以直接插入支架168(图中所示的有孔的圆柱形构件)，也可以插入盒220(图中所示的箱型的构件)。并且，也可以将支架168插入盒220。通过将立铣刀、钻头等工具t的柄部插入支架168，从而在转塔
164上保持12根工具t。此外，图5表示在各支架168安装有不具有刀具的工具(以下，称为“伪工具”)的状态。
[0067]
将工具t直接固定于工位222时，工具t的长度方向与转塔164的径向即“第2方向”一致。以下，将被直接插入到工位222的支架168称为“第2支架168b”。另一方面，将工具t固定于盒220时，工具t的长度方向与转塔164的轴向即“第1方向”一致。第1方向在图5中与z轴负方向也一致。以下，将被插入到盒220的支架168称为“第1支架168a”。第1支架168a和第2支架168b是相同部件，但根据是否经由盒220地被固定于工位222，而工具的保持方向变化。
[0068]
被保持于第1支架168a的工具t切削实心的工件的内径侧。被保持于第2支架168b的第2方向的工具切削实心的工件的外径侧。在本实施方式中，由于6根第1支架168a和6根第2支架168b被设置于转塔164，因此6根工具t被用于内径加工，6根工具t被用于外径加工。
[0069]
图6是机床100的硬件构成图。
[0070]
机床100包括信息处理装置118、加工控制部116、加工装置112、工具更换部114以及工具收纳部106。作为数值控制装置而发挥功能的加工控制部116按照加工程序向加工装置112发送控制信号。加工装置112按照来自加工控制部116的指示使转塔基座102移动而对工件进行加工。另外，加工控制部116从工具管理部130(后述说明)取得表示应该保持于转塔164的工具t的组合的“工具模式”。加工控制部116按照工具管理部130指示的工具模式，使工具更换部114执行工具更换。
[0071]
信息处理装置118控制加工控制部116。在本实施方式中，信息处理装置118向操作者提供用户接口功能，并且管理工具模式。工具收纳部106收纳预备工具。工具更换部114与所谓的atc(automatic tool changer：自动工具更换器)对应。工具更换部114按照来自加工控制部116的更换指示，从工具收纳部106取出预备工具，对位于转塔164的更换位置的作业工具和预备工具进行更换。
[0072]
图7是信息处理装置118的功能框图。
[0073]
信息处理装置118的各构成要素通过cpu(central processing unit：中央处理单元)和各种协处理器(co-processor)等运算器、存储器或存储装置这样的存储装置、包括将它们连结的有线或无线的通信线的硬件、以及存储于存储装置、向运算器供给处理命令的软件而实现。计算机程序也可以由设备驱动器、操作系统、位于它们的上位层的各种应用程序、或对这些程序提供共通功能的库构成。以下说明的各块，不是硬件单位的构成，而表示功能单位的块。
[0074]
此外，加工控制部116的各构成要素也可以通过处理器等运算器、存储器或存储装置这样的存储装置、包括将它们连结的有线或无线的通信线的硬件、以及存储于存储装置、向运算器供给处理命令的软件来实现。加工控制装置102也可以被构成为与信息处理装置118不同的装置。
[0075]
信息处理装置118包括用户接口处理部120、数据处理部122以及数据存储部124。
[0076]
用户接口处理部120除受理来自用户的操作之外，还承担图像显示或声音输出等与用户接口相关的处理。数据处理部122基于由用户接口处理120取得的数据和数据存储部124中存储的数据来执行各种处理。数据处理部122也作为用户接口处理部120和数据存储部124的接口而发挥功能。数据存储部124存储各种程序和设定数据。
[0077]
用户接口处理部120包括输入部126和输出部128。
[0078]
输入部126经由触摸面板或手柄等硬件设备受理来自用户的输入。输出部128通过图像显示或者声音输出向用户提供各种信息。
[0079]
数据处理部122包括工具管理部130。工具管理部130对表示转塔164应该保持的作业工具的组合的工具模式进行管理。
[0080]
数据存储部124保存每个加工程序的工具模式。加工控制部116在加工程序的执行时，按照指定的工具模式适当执行工具更换。除此之外，数据存储部124还保存与被收纳于工具收纳部106的预备工具的种类以及状态(可否使用)相关的预备工具信息。
[0081]
本实施方式中的工具更换是工具收纳部106与转塔164间的工具更换、即作为作业工具与预备工具的工具更换的“外部工具更换”和转塔164中的工具更换、即作为作业工具彼此的工具更换的“内部工具更换”这2种(后述说明)。
[0082]
图8是用于说明偏向状态下外部工具更换的示意图。
[0083]
如上所述，在机床100的转塔基座102上连接有转塔164。转塔164被构成为能够以中央的轴为中心旋转。转塔164包括支架168或能够保持盒220的12个工位222。在支架168安装作业工具t。
[0084]
在图8中，第1支架168a(内径加工用)用四边形、第2支架168b(外径加工用)用圆形表示。在图8所示的转塔164中，第1支架168a和第2支架168b交替地各安装有6个。
[0085]
工具t被安装于内径加工用的第1支架168a或外径加工用的第2支架168b。第1支架168a被插入到盒220，盒220被安装于工位222。第2支架168b被直接安装于工位222。在图8中将表示工具的种类的型号表述为“p”。在与工位编号＝s1对应的工位222(以下，表述为“工位222(s1)”)，以第2方向安装有型号＝p15的作业工具t(以下，表述为“作业工具t(p15)”)。由于工位222(s1)被安装于外径加工用的第2支架168b，因此作业工具t(p15)被用于外径加工。
[0086]
同样，在工位222(s2)，以第1方向(内径加工用)安装有作业工具t(p4)，在工位222(s3)，以第2方向(外径加工用)安装有作业工具t(p2)。
[0087]
转塔基座102利用与规定的加工位置110对应的作业工具t对工件进行加工。在图8中，利用位于工位222(s1)的作业工具t(p15)来执行工件的外径加工。机床100使转塔基座102移动，通过使作业工具t(p15)以规定角度与工件的规定位置抵接来加工工件的外径。在想要利用其他作业工具t(p4)对工件进行内径加工时，机床100使转塔164旋转而将作业工具t(p4)移动到加工位置110即可。
[0088]
与更换位置108对应的作业工具t成为外部工具更换的对象。一般，在也被称为工具库的工具收纳部106中收纳有多个预备工具t。机床100例如在想要将预备工具t(p11)安装于转塔基座102时，将更换位置108(工位222(s2))(与“拆装位置pt”对应)的作业工具t(p4)收纳于工具收纳部106，并且将预备工具t(p11)安装于与更换位置108对应的工位222(s2)。
[0089]
如上所述，机床100通过转塔基座102的移动一边使工件与作业工具t的相对距离及相对角度变化一边对工件进行加工。另外，通过使转塔164旋转而从12根作业工具t中选择要成为使用对象的作业工具t。在工件的内径加工时选择被保持于第1支架168a的作业工具t，在外径加工时选择被保持于第2支架168b的作业工具t。工具管理部130将以下信息预先登记到数据存储部124：在转塔164中，在哪一个工位222设置盒220，换言之，针对各工位
编号设定第1支架168a和第2支架168b的哪一个。
[0090]
作业工具t与预备工具t随时能够更换。如果在大容量的工具收纳部106中收纳多个预备工具t，则能够通过1台机床100实现多种多样的加工。另一方面，如果将使用频度较高的12种作业工具t安装于转塔164，则能够抑制外部工具更换导致的时间损失。
[0091]
特别是在使用频度高的工具t的情况下，有时也同时将多根安装于转塔164。在图5中，3个作业工具t(p1)分别被保持于工位222(s9)、工位222(s7)、工位222(s4)。在工位222(s9)和工位222(s7)安装有第2支架168b(内径加工用)，在工位222(s4)安装有第1支架168a(外径加工用)。即，3个作业工具t(p1)中的1个被按第1方向(第1支架168a)安装，2个被按第2方向(第2支架168b)安装。像这样，将处于“多个相同种类的工具t被分散安装于第1支架168a和第2支架168b，并且一者的安装根数比另一者的安装根数多的状态”的情况称为“偏向状态”。
[0092]
作业工具t(p1：s7)和作业工具t(p1：s9)都是外径加工用，1根作为预备处理。例如，存在作业工具t(p1：s7)在进行外径加工的中途变成不能继续使用的情况。工具管理部130针对每个工具t，对被移动到加工位置110而成为使用对象的次数进行计数。在该使用次数达到阈值时，工具管理部130将该工具判定为不应该继续使用的工具(以下，称为“不使用工具”)。由于随着工件的加工，工具也磨损，因此预先针对每个工具设定使用次数的阈值(极限值)。在作业工具t(p1：s7)被判定为不使用工具时，工具管理部130以将作业工具t(p1：s9)设定于加工位置110的方式进行指示，使工件的外径加工继续。
[0093]
像这样，如果作为外径加工用而将2根作业工具(p1)安装于转塔164，则在任意一根作业工具t(p1)成为不使用工具的情况下也能立即使用另一根相同类型的作业工具t(p1)，因此容易维持作业效率。
[0094]
另一方面，作业工具t(p1：s4)是内径加工用，内径加工用的作业工具t(p1)仅为1根。即，在偏向状态下，在仅存在1根的内径加工用的作业工具t(p1：s4)被判定为不使用工具时，将不能继续工件的内径加工。
[0095]
在这样的状况下，如果能够进行外部工具更换，则工具管理部130将成为不使用工具的作业工具t(p1：s4)与被收纳于工具收纳部106的预备工具t(p1)进行更换。即，在作业工具t(p1)为偏向状态且仅存在1根的、作为少数侧的内径加工用的作业工具t(p1：s4)成为不使用工具时，工具管理部130向加工控制部116进行指示，将不使用工具t(p1：s4)设定于更换位置108。接下来，工具管理部130向加工控制部116指示被收纳于工具收纳部106的预备工具t(p1)与被设定于更换位置108的不使用工具t(p1：s4)的外部工具更换。在外部工具更换后，由于在工位222(s4)作为内径加工用而保持有作业工具t(p1)，因此能够执行工件的内径加工。
[0096]
此外，在将不使用工具t(p1)收纳于工具收纳部106时，工具管理部130更新预备工具信息，对新收纳的预备工具t(p1)设定“不可使用”的标记。另外，工具管理部130在每次更新各工具t的使用次数时，将每个工具的使用次数也登记到数据存储部124。
[0097]
图9是用于说明偏向状态下内部工具更换的示意图。
[0098]
在与图8同样的偏向状态下，在工具收纳部106中不存在预备工具t(p1)、或不存在可使用状态的预备工具t(p1)时，工具管理部130执行内部工具更换。具体而言，工具管理部130以对成为不使用工具的内径加工用的作业工具t(p1：s4)与能够使用的外径加工用的作
业工具t(p1：s9)进行更换的方式向加工控制部116进行指示。
[0099]
此外，工具管理部130也可以将作业工具t(p1：s7)作为更换对象，而不是作业工具t(p1：s9)。工具管理部130也可以将作业工具t(p1：s9)和作业工具t(p1：s7)中的使用次数少的一者作为更换对象。
[0100]
内部工具更换的结果，在工位222(s9：第2支架168b)保持有不使用工具t(p1)，能够使用的剩余2个作业工具t(p1)被保持于工位222(s7：第2支架168b)和工位222(s4：第1支架168a)。内部工具更换的结果，由于在第1支架168a和第2支架168b的二者设定有能够使用的作业工具t，因此工件的内径加工和外径加工的任意一者都能够继续。
[0101]
图10是表示检测到不使用工具时的处理过程的流程图。
[0102]
工具管理部130在检测到不使用工具时、即、任意一个工具t的使用次数达到阈值时，执行图10所示的处理。在此，假定作业工具t(p1)在加工中变成不使用工具来进行说明。
[0103]
如果作业工具t(p1)不是偏向状态(s10的否)，则之后的处理被跳过。在作业工具t(p1)处于偏向状态(s10的是)，工具管理部130对不使用工具t(p1)是多数侧和少数侧的哪一者进行判定(s12)。在多数侧时(s12的否)，之后的处理被跳过。
[0104]
在不使用工具t(p1)处于少数侧时(s12的是)，工具管理部130对工具收纳部106中是否存在正常(能够使用)的预备工具t(p1)进行判定(s14)。在存在正常的预备工具t(p1)时(s14的是)，工具管理部130向加工控制部116指示执行外部工具更换(s16)。加工控制部116使工具更换部114对预备工具t(p1)与不使用工具t(p1)进行更换，工具管理部130将不使用工具t(p1)在预备工具信息中登记为“不可使用”。在不存在正常的预备工具t(p1)时(s14的否)，工具管理部130向加工控制部116指示内部工具更换(s18)。
[0105]
在内部工具更换中，如上所述，工具更换部114对少数侧的不使用工具t(p1)与多数侧的工具t(p1)进行更换。更具体而言，工具更换部114通过利用第1手部182和第2手部194将成为更换对象的工具t(p1)从各个支架168抽出，将少数侧的不使用工具t(p1)插入多数侧的支架168，将多数侧的工具t(p1)插入少数侧的支架168，由此执行内部工具更换。
[0106]
[总结]
[0107]
以上，基于实施方式说明了机床100。
[0108]
在转塔164中多个相同种类的工具t处于偏向状态的情况下，少数侧的工具t在加工中变成不使用工具时，有时不能继续工件的加工。在这样的状况下，在能够进行外部工具更换时，工具更换部114对不使用工具t和预备工具t进行更换。在进行了外部工具更换时，由于不使用工具t被收纳于工具收纳部106，转塔164的作业工具t全部成为能够使用的状态，因此能够继续工件的加工。
[0109]
另一方面，在不能进行外部工具更换时，工具更换部114通过在转塔164中执行内部工具更换，能够避免由于少数侧的工具t不能使用而无法继续工件的加工这一状况。通过外部工具更换和内部工具更换这两个阶段的对策，在检测到不使用工具时也容易继续进行加工作业。
[0110]
在内径加工和外径加工均使用相同种类的工具t(p1)的情况较多。在这种情况下，如果在第1支架168a和第2支架168b的二者保持相同种类的工具t(p1)，则不进行外部工具更换也能够通过多个工具t(p1)执行内径加工和外径加工。但是，若第1支架168a的工具t(p1)或第2支架168b的工具t(p1)的任意一者成为不使用工具，则需要执行外部工具更换。
[0111]
在外径加工的频度比内径加工高的情况下，如果在第1支架168a(内径加工用)配置1根、在第2支架168b(外径加工用)配置2根工具t(p1)，则即使外径加工用的工具t(p1)成为不使用工具，使用另一根外径加工用的工具t即可，因此不执行外部工具更换也能够继续进行工件的加工。
[0112]
如果在第1支架168a(内径加工用)也保持2根工具t(p1)则更可靠，但有时希望在转塔164上尽可能保持多种工具t。因此，不仅使外径加工用保有余量、使内径加工用的工具t也保有余量未必合理。在本实施方式中，在为少数侧的第1支架168a(内径加工用)的工具t成为不使用工具时，通过执行外部工具更换来继续进行工件的加工。在也不能进行外部工具更换时通过内部工具更换，将保有余量的外径加工用的工具t(p1)切换到内径加工用，由此继续进行工件的加工。像这样，根据本实施方式的机床100，通过将使用频度较高的工具t(p1)在转塔164上安装最少3根，能够在转塔164的有限的工位222安装多种工具t，并且能够合理地提高加工的持续性。
[0113]
另外，由于能够高效地使用正常工具，因此中途的工具更换作业减少，能够缩短加工花费的总时间。结果，由于能够缩短机床的运转时间，因此也有助于节能。
[0114]
此外，本发明并不被限定于上述实施方式及变形例，在不脱离主旨的范围内，能够使构成要素变形而具体化。也可以通过将上述实施方式及变形例所公开的多个构成要素适当组合而形成各种发明。另外，也可以从上述实施方式及变形例所示的全部构成要素中删除几个构成要素。
[0115]
[变形例]
[0116]
在本实施方式中，说明了在外径加工用的工具t是多数侧，内径加工用的工具t是少数侧，且内径加工用的工具t成为不使用工具的情况下的工具更换。不限于此，在内径加工用的工具t是多数侧，外径加工用的工具t是少数侧，且外径加工用的工具t成为不使用工具的情况下也是同样的。在这种情况下，工具更换部114对外径加工用的不使用工具t与被收纳于工具收纳部106的预备工具t进行外部工具更换。在不能进行外部工具更换时，工具更换部114执行外径加工用的不使用工具t与内径加工用(多数侧)的工具t的内部工具更换即可。
[0117]
在本实施方式中，说明了第1支架168a是“保持用于切削工件的内径侧的工具的支架168”、第2支架168b是“保持用于切削工件的外径侧的工具的支架168”。本发明不限于内径侧/外径侧，能够适用于在转塔164中能够进行多个工具保持方法的情况。
[0118]
例如，在第1支架168a的长轴方向(第1方向)与第2支架168b的长轴方向(第2方向)不同时也会产生偏向状态。在此所指的第1方向和第2方向是任意的，也可以考虑彼此不正交的情况。
[0119]
此外，也存在根据车削和旋转这样的用途的不同而产生偏向状态的情况。根据工具t的不同，也有能够应对车削加工和旋转加工这二者的工具。在工位222安装车削支架168m，在车削支架168m安装工具t时，该工具t被用于车削加工。另一方面，在工位222安装旋转支架168n，在旋转支架168n安装相同种类的工具t时，该工具t被用于旋转加工。
[0120]
例如，在3根工具t(p1)中，2根被保持于车削支架168m，1根被保持于旋转支架168n。在这样的偏向状态中，在被保持于少数侧的旋转支架168n的工具t(p1)成为不使用工具时，通过与图10所示的流程图相同的处理过程，执行外部工具更换或内部工具更换。
[0121]
在3根工具(p1)中，2根被保持于旋转支架168n，1根被保持于车削支架168m的情况也是同样的。在被保持于少数侧的车削支架168m的工具t(p1)成为不使用工具时，如果加工控制部116执行外部工具更换或内部工具更换，在车削支架168m上设定正常的工具t(p1)，则工件的车削加工和旋转加工的任意一者都能够继续。
[0122]
在上述中，设想并说明了3根工具t(p1)分为2根和1根而设置于第1支架168a和第2支架168b或车削支架168m和旋转支架168n的偏向状态。偏向状态不限于2根和1根，也包括3根和1根、3根和2根这样、相同种类的工具t(p1)被分为多数侧和少数侧而保持的状态。工具管理部130在少数侧的工具t(p1)成为不使用工具的情况下，执行外部工具更换或内部工具更换。
[0123]
在本实施方式中，对外部工具更换的可能性进行研究，说明了在不能执行外部工具更换时执行内部工具更换。作为变形例，工具管理部130也可以优先地执行内部工具更换，在不能执行内部工具更换的情况下执行外部工具更换。或者，在偏向状态下，工具管理部130也可以不执行外部工具更换，而仅执行内部工具更换。
[0124]
在本实施方式中，说明了工具管理部130在工具t的使用次数达到阈值时，将该工具t判定为“不使用工具”。不限于此，工具管理部130对工具t的使用时间、例如将工具被设定于加工位置110的时间作为使用时间进行计测，也可以在该使用时间达到阈值时，将该工具t判定为不使用工具。机床100也可以在加工中的任意的时刻对工具长度进行适当检查。工具管理部130也可以在工具长度因磨损而成为规定长度以下时，将该工具t视为不使用工具。
[0125]
在本实施方式中，说明了在多个相同种类的工具被安装于内径侧和外径侧的二者，并且一者的安装根数比另一者的安装根数多的状态即偏向状态下进行外部工具更换、内部工具更换。不限于内径/外径，如果是像车削/旋转、内径/车削、内径/旋转、外径/车削、外径/旋转这样，将相同种类的多个工具以多个方法分散并安装的情况，则能够应用与图8、图9等相关联地说明的外部工具更换、内部工具更换。
[0126]
另外，不限于偏向状态时，在以下这样的状况下，也期望以不使用工具不会偏向于内径/外径等2种安装方法的一者的方式执行内部工具更换。
[0127]
假定在转塔164的工位222(s1)～工位222(s5)中，如以下这样安装工具。
[0128]
工位222(s1：外径)：不使用工具(t1：p1)
[0129]
工位222(s2：外径)：不使用工具(t2：p1)
[0130]
工位222(s3：外径)：不使用工具(t3：p1)
[0131]
工位222(s4：内径)：正常工具(t4：p1)
[0132]
工位222(s5：内径)：正常工具(t5：p1)
[0133]
另外，假定由于在工具收纳部106中不存在正常工具(p1)，因此不能执行外部工具更换。
[0134]
由于被安装于转塔164的外径侧的3根工具(t1：p1)～工具(t3：p1)都是不使用工具，因此处于不能继续外径加工的状态。另一方面，由于内径侧的2根工具(t4：p1)、(t5：p1)都是正常工具，因此内径加工保有余量。
[0135]
在这样的状况下，加工控制部116对被保持于外径侧的工位222的不使用工具(p1)与被保持于内径侧的工位222的正常工具(p1)进行内部工具更换。在工位222(s1：外径)与
工位222(s4：内径)之间进行内部工具更换的情况下，转塔164的工位222(s1)～工位222(s5)中的工具配置如以下所述。
[0136]
工位222(s1：外径)：正常工具(t4：p1)
[0137]
工位222(s2：外径)：不使用工具(t2：p1)
[0138]
工位222(s3：外径)：不使用工具(t3：p1)
[0139]
工位222(s4：内径)：不使用工具(t1：p1)
[0140]
工位222(s5：内径)：正常工具(t5：p1)
[0141]
在进行了以上内部工具更换后，由于能够在内径侧和外径侧的二者配置正常工具，因此能够执行内径加工和外径加工的二者。
[0142]
此外，在这种情况下，由于被保持于工位222(s2：外径)、工位222(s3：外径)、工位222(s4：内径)的工具(t2：p1)、工具(t3：p1)、工具(t1：p1)不可使用，因此加工控制部116以工位222(s2：外径)、工位222(s3：外径)、工位222(s4：内径)不被移动到加工位置110的方式进行控制。
[0143]
作为另一示例，假定在转塔164的工位222(s1)～工位222(s5)中，如以下这样在内径和外径安装有相同数量的工具。
[0144]
工位222(s1：外径)：不使用工具(t1：p1)
[0145]
工位222(s2：外径)：不使用工具(t2：p1)
[0146]
工位222(s4：内径)：正常工具(t4：p1)
[0147]
工位222(s5：内径)：正常工具(t5：p1)
[0148]
另外，假定由于在工具收纳部106中不存在正常工具(p1)，因此不能执行外部工具更换。
[0149]
由于被安装于转塔164的外径侧的2根工具(t1：p1)、工具(t2：p1)都是不使用工具，因此处于不能继续外径加工的状态。另一方面，由于内径侧的2根工具(t4：p1)、(t5：p1)都是正常工具，因此内径加工保有余量。
[0150]
在这样的状况下，加工控制部116也对被保持于外径侧的工位222的不使用工具(p1)与被保持于内径侧的工位222的正常工具(p1)进行内部工具更换。在工位222(s1：外径)与工位222(s4：内径)之间进行内部工具更换的情况下，转塔164的工位222(s1)～工位222(s5)中的工具配置如以下所述。
[0151]
工位222(s1：外径)：正常工具(t4：p1)
[0152]
工位222(s2：外径)：不使用工具(t2：p1)
[0153]
工位222(s4：内径)：不使用工具(t1：p1)
[0154]
工位222(s5：内径)：正常工具(t5：p1)
[0155]
在进行了以上内部工具更换后，由于能够在内径侧和外径侧的二者配置正常工具，因此能够执行内径加工和外径加工的二者。
[0156]
图5所示的转塔164是设想加工主轴为左主轴的。在图5中，内径工具向右(z轴正方向)插入到第1支架168a，因此，内径工具向左(z轴负方向)。本发明并不被限定于左主轴，也能够应用于右主轴。
[0157]
另外，对于具有向右的第1支架168a、向左的第1支架168a以及第2支架168b这3种支架168的转塔164，换言之，能够支持右主轴和左主轴的二者的转塔164，也能够应用本发
明。
[0158]
也可以将用于封堵插入工具的柄的孔的盖构件安装于支架168。也可以替代盖而将具有刀刃的通常的工具安装于支架168，但由于通常的工具发生干扰的可能性比盖构件高，因此优选使用盖构件。另外，如上所述，也可以替代盖构件而将伪工具安装于支架168。在伪工具的情况下，能够通过工具更换部114(atc)的工具更换方式而安装于转塔164。通过安装盖构件或伪工具，能够防止在加工时切屑、油进入到支架168的孔。
[0159]
[附图标记说明]
[0160]
100机床，102转塔基座，106工具收纳部，108更换位置，110加工位置，112加工装置，114工具更换部，116加工控制部，118信息处理装置，120用户接口处理部，122数据处理部，124数据存储部，126输入部，128输出部，130工具管理部，160控制装置，164转塔，168支架，168a第1支架，168b第2支架，168m车削支架，168n旋转支架，170保持板，174保持座，176驱动电机，178进给机构，180移动台，182第1手部，184轨道保持台，186导轨，188滑动件，190滚珠丝杠，192滚珠螺母，194第2手部，196伺服电机，198保持构件，200移动气缸，202驱动气缸，204旋转轴，206驱动气缸，208把持爪，210把持爪，220盒，222工位，t工具。

技术特征：
1.一种机床，包括：具有第1支架和第2支架的刀架，所述第1支架为了切削工件的内径侧而保持工具，所述第2支架为了切削工件的外径侧而保持工具，按照加工程序控制被安装于所述刀架的工具，对工件进行加工的加工控制部，在所述刀架的支架之间变更多个工具的保持位置的工具更换部，以及确定被保持于所述刀架的工具中的不应该使用的工具即不使用工具的工具管理部；在多个相同种类的工具被保持于所述第1支架和所述第2支架的二者的情况下，在成为保持对象的支架中的所述第1支架的数量比所述第2支架的数量多、且被保持于所述第2支架的工具被确定为不使用工具时，所述工具更换部对所述第1支架的工具和所述第2支架的不使用工具进行更换。2.一种机床，包括：具有第1支架和第2支架的刀架，所述第1支架为了切削工件的内径侧而保持工具，所述第2支架为了切削工件的外径侧而保持工具，按照加工程序控制被保持于所述刀架的工具，对工件进行加工的加工控制部，在所述刀架的支架之间变更多个工具的保持位置的工具更换部，以及确定被保持于所述刀架的工具中的不应该使用的工具即不使用工具的工具管理部；在多个相同种类的工具被保持于所述第1支架和所述第2支架的二者的情况下，在成为保持对象的支架中的所述第2支架的数量比所述第1支架的数量多、且被保持于所述第1支架的工具被确定为不使用工具时，所述工具更换部对所述第1支架的工具和所述第2支架的不使用工具进行更换。3.一种机床，包括：具有第1支架和第2支架的刀架，所述第1支架将工具的柄部向第1方向插入并保持工具，所述第2支架将工具的柄部向与所述第1方向不同的第2方向插入并保持工具，按照加工程序控制被保持于所述刀架的工具，对工件进行加工的加工控制部，在所述刀架的支架之间变更多个工具的保持位置的工具更换部，以及确定被保持于所述刀架的工具中的不应该使用的工具即不使用工具的工具管理部；在多个相同种类的工具被保持于所述第1支架和所述第2支架的二者的情况下，在成为保持对象的支架中的所述第1支架的数量比所述第2支架的数量多、且被安装于所述第2支架的工具被确定为不使用工具时，所述工具更换部对所述第1支架的工具和所述第2支架的不使用工具进行更换。4.一种机床，包括：具有车削支架和旋转支架的刀架，所述车削支架将工具固定为能够进行车削加工，所述旋转支架将工具固定为能够进行旋转加工，按照加工程序控制被保持于所述刀架的工具，对工件进行加工的加工控制部，在所述刀架的支架之间变更多个工具的保持位置的工具更换部，以及确定被保持于所述刀架的工具中的应该禁止使用的工具即不使用工具的工具管理部；在多个相同种类的工具被保持于所述车削支架和所述旋转支架的二者的情况下，在成为保持对象的所述车削支架和所述旋转支架的一者的数量比另一者的数量多、且被安装于少数侧的支架的工具被确定为不使用工具时，所述工具更换部对多数侧的支架的工具和少
数侧的支架的不使用工具进行更换。5.如权利要求3所述的机床，所述第1方向是所述刀架的径向或周向的任意一者；所述第2方向是所述刀架的径向或周向的任意另一者。6.如权利要求1至3的任意一项所述的机床，还包括能够收纳多个工具的工具收纳部；在与被保持于所述第1支架和所述第2支架的二者的工具相同种类的工具作为能够使用的工具被收纳于所述工具收纳部时，所述工具更换部对所述工具收纳部中的所述能够使用的工具与被保持于所述第1支架或所述第2支架的不使用工具进行更换。7.如权利要求6所述的机床，以在所述工具收纳部中未收纳有所述能够使用的工具为条件，所述工具更换部执行所述第1支架的工具与所述第2支架之间的工具更换。8.如权利要求4所述的机床，还包括能够收纳多个工具的工具收纳部；在与被保持于所述车削支架和所述旋转支架的二者的工具相同种类的工具作为能够使用的工具被收纳于所述工具收纳部时，所述工具更换部对所述工具收纳部中的所述能够使用的工具与被保持于所述车削支架或所述旋转支架的不使用工具进行更换。9.如权利要求8所述的机床，以在所述工具收纳部中未收纳有所述能够使用的工具为条件，所述工具更换部执行所述车削支架的工具与所述旋转支架之间的工具更换。

技术总结
课题：在通过多个方法将多个相同种类的工具安装于刀架的情况下，在不能使用一部分工具的情况下，也继续进行加工作业。解决方法：机床包括：包含为了切削工件的内径侧而保持工具的1个以上的第1支架和为了切削工件的外径侧而保持工具的1个以上的第2支架的刀架；控制刀架并对工件进行加工的加工控制部；工具更换部；以及确定被保持于刀架的工具中的不应该使用的不使用工具的工具管理部。在多个相同种类的工具被保持于第1支架和第2支架的二者的情况下，在成为保持对象的支架中的第1支架的数量比第2支架的数量多、且被保持于第2支架的工具被确定为不使用工具时，工具更换部对第1支架的工具和第2支架的不使用工具进行更换。的工具和第2支架的不使用工具进行更换。的工具和第2支架的不使用工具进行更换。


技术研发人员：青山晃久 浅田哲志
受保护的技术使用者：DMG森精机株式会社
技术研发日：2023.02.01
技术公布日：2023/8/5