JP2007130702A - Machine tool and method of exchanging tools thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主軸に装着された工具を、アーム両端部に一対の把持部が形成されて旋回可能な工具交換アームによって、工具マガジンの工具ポット内に収納された工具と交換する工作機械及びその工具交換方法に関する。 The present invention relates to a machine tool for exchanging a tool mounted on a spindle with a tool housed in a tool pot of a tool magazine by means of a tool exchanging arm having a pair of gripping portions formed at both ends of the arm and capable of turning. The present invention relates to a tool change method.
従来、工作機械の一例であるマシニングセンタでは、主軸に取り付けられた工具によって被加工物(ワーク)に機械加工(例えば、「中ぐり」、「フライス削り」、「穴空け」、「切削」等)を施している。そして、必要に応じて、主軸に取り付けられる工具を、アーム両端部に一対の把持部が形成されて旋回可能な工具交換アームによって、工具マガジンの工具ポット内に収納された工具と交換することが知られている。 Conventionally, in a machining center which is an example of a machine tool, a workpiece (work) is machined by a tool attached to a spindle (for example, “boring”, “milling”, “drilling”, “cutting”, etc.) Has been given. If necessary, the tool attached to the main shaft can be exchanged with a tool stored in a tool pot of a tool magazine by a tool exchange arm that can be turned with a pair of gripping portions formed at both ends of the arm. Are known.
より詳細には、マシニングセンタにおいて主軸に取り付けられる工具を交換する場合は、工具交換モータを1回転させる間に、工具交換アームのアーム両端部に設けられた一対の把持部により主軸及び工具ポットの両工具を掴む動作と、工具交換アームを180度回転させる動作と、一対の把持部に掴まれた両工具を工具ポット及び主軸に装着する動作とが、工具交換動作として実行される。なお、工具交換動作に際して、主軸及び工具ポットの一方のみに工具が装着されている場合には、一方の工具が他方の工具ポット又は主軸へ移載される。 More specifically, when exchanging the tool attached to the spindle in the machining center, the spindle and the tool pot are both supported by a pair of grips provided at both ends of the tool exchange arm during one rotation of the tool exchange motor. An operation of gripping the tool, an operation of rotating the tool exchange arm by 180 degrees, and an operation of mounting both tools gripped by the pair of gripping portions on the tool pot and the spindle are executed as the tool exchange operation. In addition, when a tool is attached to only one of the spindle and the tool pot during the tool changing operation, one tool is transferred to the other tool pot or the spindle.
また、マシニングセンタによっては、その主軸に取り付けられる工具として、通常の工具径を有する標準工具と、通常よりも大きい工具径を有する大径工具とを用いる場合がある。このようなマシニングセンタにおいて、大径工具の工具交換を良好に行ないつつ、工
具交換の時間短縮を図るために、主軸に装着されている工具が大径工具であって、かつ次に交換される工具(マガジン側の工具)が大径工具である場合は、次に交換される工具が収納された工具ポットについての割出処理を実行して、主軸側の大径工具と工具ポット側の大径工具とを同時に交換するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、その主軸に取り付けられる工具として大径工具を用いることがあるマシニングセンタでは、主軸に取り付けられた大径工具を工具ポットに収納された他の大径工具に交換する場合、その工具交換動作時に工具交換アームの一対の把持部の両方に、大径工具が各々把持されることになる。このとき、各々の大径工具が有する工具径が、工具交換アームの中心軸からその工具径の中心までの距離よりも大きいと、一対の把持部に各々把持された大径工具同士が干渉してしまい、その工具交換動作を行うことができず、また大径工具を損傷させる問題があった。 By the way, in a machining center in which a large-diameter tool may be used as a tool attached to the spindle, when exchanging a large-diameter tool attached to the spindle with another large-diameter tool stored in a tool pot, The large-diameter tool is gripped by both of the pair of gripping portions of the tool exchange arm. At this time, if the tool diameter of each large-diameter tool is larger than the distance from the center axis of the tool exchange arm to the center of the tool diameter, the large-diameter tools gripped by the pair of gripping portions interfere with each other. As a result, the tool change operation cannot be performed, and the large-diameter tool is damaged.
かかる不具合を回避するために、主軸に取り付けられた大径工具を工具ポットに収納された他の大径工具に交換する場合は、工具交換アームの一対の把持部の一方のみを用いて、主軸に取り付けられた大径工具を工具ポットに収納させた後に、工具ポットに収納された他の大径工具を主軸に取り付けるという、2サイクルの工具交換動作を行うことが考えられる。しかし、大径工具同士を交換する際に常に2サイクルの工具交換動作を行うとすると、その工具交換に要する時間が増加するため、マシニングセンタの加工効率が低下するという問題があった。 In order to avoid such a problem, when replacing a large-diameter tool attached to the spindle with another large-diameter tool stored in the tool pot, only one of the pair of gripping portions of the tool exchange arm is used. It is conceivable to perform a two-cycle tool change operation in which after the large-diameter tool attached to the tool pot is stored in the tool pot, another large-diameter tool stored in the tool pot is attached to the spindle. However, if the tool change operation of two cycles is always performed when exchanging large-diameter tools, the time required for the tool change increases, which causes a problem that the machining efficiency of the machining center is lowered.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、主軸に取り付けられた工具を工具ポットに収納された他の工具に交換する際に、その工具同士が互いに干渉することがなく、かつ加工効率が低下することが防止された工作機械及びその工具交換方法の提供を目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and when exchanging the tool attached to the main shaft with another tool stored in the tool pot, the tools do not interfere with each other, and An object of the present invention is to provide a machine tool and a tool change method thereof in which machining efficiency is prevented from being lowered.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明の工作機械は、複数の工具を各々収納可能な複数の工具ポットを有し、次工具のある工具ポットを工具交換位置に移動させる工具マガジンと、アーム両端部に工具を把持する一対の把持部が形成され、該一対の把持部が主軸に装着された一の工具と前記工具交換位置に位置する他の工具との間を旋回可能な工具交換アームとを備えた工作機械において、前記工具交換アームが、前記一対の把持部のいずれか一方のみを用いて、前記一の工具を前記主軸から取り外して前記工具マガジンの空きポットに収納させた後に、前記他の工具を前記工具交換位置から取り出して前記主軸に装着させる第1工具交換手段と、前記工具交換アームが、前記一対の把持部の一方を用いて、前記一の工具を前記主軸から取り外して前記工具マガジンの空きポットに収納させると同時に、前記一対の把持部の他方を用いて、前記他の工具を前記工具交換位置から取り出して前記主軸に装着させる第2工具交換手段と、前記工具交換アームの旋回性能に基づいて、前記第1工具交換手段及び前記第2工具交換手段のいずれかを選択して、前記一の工具と前記他の工具の交換を実行する工具交換選択手段とを備えたことを特徴とする。
To achieve the above object, the machine tool of the invention according to
また、請求項2に係る発明の工作機械は、請求項1に記載の発明の構成に加え、前記工具交換アームの一対の把持部が、前記一の工具と前記他の工具を各々把持する場合に、前記一の工具と前記他の工具とが互いに干渉し合うか否かを判定する工具干渉判定手段を備え、前記工具交換選択手段は、前記工具干渉判定手段により干渉すると判定された場合に前記第1工具交換手段を選択し、前記工具干渉判定手段により干渉しないと判定された場合に前記第2工具交換手段を選択することを特徴とする。
In addition to the configuration of the invention according to
また、請求項3に係る発明の工作機械は、請求項2に記載の発明の構成に加え、前記工具干渉判定手段は、前記工具交換アームのアーム長さと、前記一の工具の工具径及び前記他の工具の工具径とに基づいて、該一の工具と該他の工具とが互いに干渉し合うか否かを判定することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the second aspect of the present invention, the tool interference determining means includes an arm length of the tool change arm, a tool diameter of the one tool, and the tool It is characterized in that it is determined whether or not the one tool and the other tool interfere with each other based on the tool diameter of the other tool.
また、請求項4に係る発明の工作機械は、請求項2又は3に記載の発明の構成に加え、前記工具干渉判定手段は、前記一の工具の工具長及び前記他の工具の工具長に基づいて、該一の工具と該他の工具とが互いに干渉し合うか否かを判定することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the second or third aspect of the invention, the tool interference determining means may include a tool length of the one tool and a tool length of the other tool. Based on this, it is determined whether or not the one tool and the other tool interfere with each other.
また、請求項5に係る発明の工作機械は、請求項2乃至4のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記工具干渉判定手段は、前記工具交換アームの積載最大重量と、前記一の工具の重量及び前記他の工具の重量とに基づいて、該一の工具と該他の工具とが互いに干渉し合うか否かを判定することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the invention according to any one of the second to fourth aspects, the tool interference determining means includes the maximum load weight of the tool changing arm, Whether the one tool and the other tool interfere with each other is determined based on the weight of the tool and the weight of the other tool.
また、請求項6に係る発明の工作機械は、請求項2乃至5のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記一の工具及び前記工具マガジンに収納された複数の工具に関する情報を記憶する工具情報記憶手段を備え、前記工具干渉判定手段は、前記工具情報記憶手段に記憶された前記一の工具に関する情報及び前記他の工具に関する情報に基づいて、該一の工具と該他の工具とが互いに干渉し合うか否かを判定することを特徴とする。 A machine tool according to a sixth aspect of the invention stores information related to the one tool and a plurality of tools stored in the tool magazine in addition to the configuration of the invention according to any one of the second to fifth aspects. Tool information storage means, the tool interference determination means, based on the information on the one tool and the information on the other tool stored in the tool information storage means, the one tool and the other tool, It is characterized by determining whether or not they interfere with each other.
また、請求項7に係る発明の工作機械の工具交換方法は、複数の工具を各々収納可能な複数の工具ポットを有し、次工具のある工具ポットを工具交換位置に移動させる工具マガジンと、アーム両端部に工具を把持する一対の把持部が形成され、該一対の把持部が主軸に装着された一の工具と前記工具交換位置に位置する他の工具との間を旋回可能な工具交換アームとを備えた工作機械の工具交換方法において、前記工具交換アームにより、前記一対の把持部のいずれか一方のみが用いられて、前記一の工具を前記主軸から取り外して前記工具マガジンの空きポットに収納させた後に、前記他の工具を前記工具交換位置から取り出して前記主軸に装着させる第1工具交換工程と、前記工具交換アームにより、前記一対の把持部の一方が用いられて、前記一の工具を前記主軸から取り外して前記工具マガジンの空きポットに収納させると同時に、前記一対の把持部の他方が用いられて、前記他の工具を前記工具交換位置から取り出して前記主軸に装着させる第2工具交換工程と、前記工具交換アームの旋回性能に基づいて、前記第1工具交換工程及び前記第2工具交換工程のいずれかが選択されて、前記一の工具と前記他の工具の交換が実行される工具交換選択工程とを備えたことを特徴とする。
A tool change method for a machine tool according to
また、請求項8に係る発明の工作機械の工具交換方法は、請求項7に記載の発明の構成に加え、前記工具交換アームの一対の把持部が、前記一の工具と前記他の工具を各々把持する場合に、前記一の工具と前記他の工具とが互いに干渉し合うか否かが判定される工具干渉判定工程を備え、前記工具交換選択工程では、前記工具干渉判定工程により干渉すると判定された場合に前記第1工具交換工程が選択され、前記工具干渉判定工程により干渉しないと判定された場合に前記第2工具交換工程が選択されることを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a tool change method for a machine tool, in addition to the structure of the seventh aspect, the pair of gripping portions of the tool change arm includes the one tool and the other tool. A tool interference determination step for determining whether or not the one tool and the other tool interfere with each other when gripping each of them, and in the tool replacement selection step, the tool interference determination step causes interference The first tool change process is selected when it is determined, and the second tool change process is selected when it is determined that there is no interference in the tool interference determination process.
また、請求項9に係る発明の工作機械の工具交換方法は、請求項8に記載の発明の構成に加え、前記工具干渉判定工程では、前記工具交換アームのアーム長さと、前記一の工具の工具径及び前記他の工具の工具径とに基づいて、該一の工具と該他の工具とが互いに干渉し合うか否かが判定されることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a tool change method for a machine tool, in addition to the configuration of the invention according to the eighth aspect, in the tool interference determination step, an arm length of the tool change arm and the one tool. Whether the one tool and the other tool interfere with each other is determined based on the tool diameter and the tool diameter of the other tool.
また、請求項10に係る発明の工作機械の工具交換方法は、請求項8又は9に記載の発明の構成に加え、前記工具干渉判定工程では、前記一の工具の工具長及び前記他の工具の工具長に基づいて、該一の工具と該他の工具とが互いに干渉し合うか否かが判定されることを特徴とする。 A tool change method for a machine tool according to a tenth aspect of the invention includes the tool length of the one tool and the other tool in the tool interference determination step in addition to the configuration of the invention according to the eighth or ninth aspect. Based on the tool length, it is determined whether or not the one tool and the other tool interfere with each other.
また、請求項11に係る発明の工作機械の工具交換方法は、請求項8乃至10のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記工具干渉判定工程では、前記工具交換アームの積載最大重量と、前記一の工具の重量及び前記他の工具の重量とに基づいて、該一の工具と該他の工具とが互いに干渉し合うか否かが判定されることを特徴とする。
In addition to the configuration of the invention according to any one of
また、請求項12に係る発明の工作機械の工具交換方法は、請求項8乃至11のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記一の工具及び前記工具マガジンに収納された複数の工具に関する情報を記憶する工具情報記憶手段を備え、前記工具干渉判定手段では、前記工具情報記憶手段に記憶された前記一の工具に関する情報及び前記他の工具に関する情報に基づいて、該一の工具と該他の工具とが互いに干渉し合うか否かが判定されることを特徴とする。 A tool change method for a machine tool according to a twelfth aspect of the present invention relates to the tool according to any one of the eighth to eleventh aspects and a plurality of tools housed in the one tool and the tool magazine. Tool information storage means for storing information, and the tool interference determination means, based on the information on the one tool and the information on the other tool stored in the tool information storage means, It is determined whether or not other tools interfere with each other.
請求項1に係る発明の工作機械では、複数の工具を収納可能な複数の工具ポットを有する工具マガジンと、アーム両端部に工具を把持する一対の把持部が形成されて旋回可能な工具交換アームとを備え、工具交換アームが1サイクルで主軸の工具と工具ポット内の工具とを交換する第1工具交換手段と、工具交換アームが2サイクルで主軸先端側の工具と工具ポット内の工具とを交換する第2工具交換手段とのいずれかを、工具交換アームの旋回性能に基づいて選択及び実行する。よって、主軸に取り付けられた工具を工具ポットに収納された他の工具に交換する際に、その工具同士が互いに干渉することがなく、かつ加工効率が低下することを防止することができる。 In the machine tool according to the first aspect of the present invention, a tool magazine having a plurality of tool pots capable of storing a plurality of tools, and a tool exchange arm that can be turned by forming a pair of gripping portions for gripping the tools at both ends of the arm. A first tool changing means for exchanging the tool on the spindle and the tool in the tool pot in one cycle, and a tool on the tip end of the spindle and a tool in the tool pot in two cycles. Is selected and executed based on the turning performance of the tool changing arm. Therefore, when exchanging the tool attached to the main shaft with another tool stored in the tool pot, the tools do not interfere with each other, and the machining efficiency can be prevented from being lowered.
また、請求項2に係る発明の工作機械では、請求項1に記載の発明の効果に加え、工具交換アームの一対の把持部が各々工具を把持する場合に、その工具同士が互いに干渉し合うか否かを判定し、工具が干渉する場合は第1工具交換手段を選択し、工具が干渉しない場合は第2工具交換手段を選択する。よって、工具交換アームの一対の把持部に把持される各工具が互いに干渉するか否かに基づいて、工具交換アームの旋回性能に応じた最適な工具交換手段で工具交換を実行することができる。
Further, in the machine tool of the invention according to
また、請求項3に係る発明の工作機械では、請求項2に記載の発明の効果に加え、工具交換アームのアーム長さと各工具の工具径とに基づいて、各工具が互いに干渉し合うか否かを判定する。よって、工具交換アームの一対の把持部に把持される各工具が互いに干渉するか否かを、工具交換アームのアーム長さと各工具の工具径とに基づいて適切に判定することができる。
In the machine tool of the invention according to
また、請求項4に係る発明の工作機械では、請求項2又は3に記載の発明の効果に加え、各工具の工具長に基づいて、各工具が互いに干渉し合うか否かを判定する。よって、工具交換アームの一対の把持部に把持される各工具が互いに干渉するか否かを、各工具の工具長に基づいて適切に判定することができる。
In the machine tool of the invention according to claim 4, in addition to the effect of the invention of
また、請求項5に係る発明の工作機械では、請求項2乃至4のいずれかに記載の発明の効果に加え、工具交換アームの積載最大重量と各工具の重量に基づいて、各工具が互いに干渉し合うか否かを判定する。よって、工具交換アームの一対の把持部に把持される各工具が互いに干渉するか否かを、工具交換アームの積載最大重量と各工具の重量とに基づいて適切に判定することができる。
Further, in the machine tool of the invention according to
また、請求項6に係る発明の工作機械では、請求項2乃至5のいずれかに記載の発明の効果に加え、工具情報記憶手段に記憶された工具に関する情報に基づいて、各工具が互いに干渉し合うか否かを判定する。よって、工具交換アームの一対の把持部に把持される各工具が互いに干渉するか否かを、各工具を実際に把持させることなく判定することができる。
Further, in the machine tool of the invention according to
また、請求項7に係る発明の工作機械の工具交換方法では、複数の工具を収納可能な複数の工具ポットを有する工具マガジンと、アーム両端部に工具を把持する一対の把持部が形成されて旋回可能な工具交換アームとを備え、工具交換アームにより1サイクルで主軸の工具と工具ポット内の工具とが交換される第1工具交換工程と、工具交換アームにより2サイクルで主軸の工具と工具ポット内の工具とが交換される第2工具交換工程とのいずれかが、工具交換アームの旋回性能に基づいて選択及び実行される。よって、主軸に取り付けられた工具を工具ポットに収納された他の工具に交換する際に、その工具同士が互いに干渉することがなく、かつ加工効率が低下することを防止することができる。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a tool change method for a machine tool comprising: a tool magazine having a plurality of tool pots capable of storing a plurality of tools; and a pair of gripping portions for gripping the tool at both ends of the arm. A first tool changing step including a tool changeable arm for exchanging the spindle tool and a tool in the tool pot in one cycle by the tool changing arm; and a tool and tool for the spindle in two cycles by the tool changing arm. Any one of the second tool changing process in which the tool in the pot is changed is selected and executed based on the turning performance of the tool changing arm. Therefore, when exchanging the tool attached to the main shaft with another tool stored in the tool pot, the tools do not interfere with each other, and the machining efficiency can be prevented from being lowered.
また、請求項8に係る発明の工作機械の工具交換方法では、請求項7に記載の発明の効果に加え、工具交換アームの一対の把持部が各々工具を把持する場合に、その工具同士が互いに干渉し合うか否かが判定され、工具が干渉する場合は第1工具交換工程が選択され、工具が干渉しない場合は第2工具交換工程が選択される。よって、工具交換アームの一対の把持部に把持される各工具が互いに干渉するか否かに基づいて、工具交換アームの旋回性能に応じた最適な工具交換工程で工具交換を実行することができる。
In addition, in the tool change method for a machine tool according to the invention according to
また、請求項9に係る発明の工作機械の工具交換方法では、請求項8に記載の発明の効果に加え、工具交換アームのアーム長さと各工具の工具径とに基づいて、各工具が互いに干渉し合うか否かが判定される。よって、工具交換アームの一対の把持部に把持される各工具が互いに干渉するか否かを、工具交換アームのアーム長さと各工具の工具径とに基づいて適切に判定することができる。
Further, in the tool change method for a machine tool of the invention according to
また、請求項10に係る発明の工作機械の工具交換方法では、請求項8又は9に記載の発明の効果に加え、各工具の工具長に基づいて、各工具が互いに干渉し合うか否かが判定される。よって、工具交換アームの一対の把持部に把持される各工具が互いに干渉するか否かを、各工具の工具長に基づいて適切に判定することができる。
In addition, in the tool change method for a machine tool of the invention according to
また、請求項11に係る発明の工作機械の工具交換方法では、請求項8乃至10のいずれかに記載の発明の効果に加え、工具交換アームの積載最大重量と各工具の重量に基づいて、各工具が互いに干渉し合うか否かが判定される。よって、工具交換アームの一対の把持部に把持される各工具が互いに干渉するか否かを、工具交換アームの積載最大重量と各工具の重量とに基づいて適切に判定することができる。
Moreover, in the tool change method of the machine tool of the invention according to
また、請求項12に係る発明の工作機械の工具交換方法では、請求項8乃至11のいずれかに記載の発明の効果に加え、工具情報記憶手段に記憶された工具に関する情報に基づいて、各工具が互いに干渉し合うか否かが判定される。よって、工具交換アームの一対の把持部に把持される各工具が互いに干渉するか否かを、各工具を実際に把持させることなく判定することができる。 In addition, in the tool change method for a machine tool according to the twelfth aspect of the present invention, in addition to the effects of the invention according to any one of the eighth to eleventh aspects, It is determined whether the tools interfere with each other. Therefore, it can be determined whether or not the tools gripped by the pair of gripping portions of the tool exchange arm interfere with each other without actually gripping each tool.
以下、本発明の第1の実施の形態であるマシニングセンタ1について、図面に基づいて説明する。図1は、マシニングセンタ1の正面図である。図2は、スプラッシュカバー3を除いた、マシニングセンタ1の全体斜視図である。図3は、マシニングセンタ1における、工具交換機構20及び主軸ヘッド7を中心とした正面図である。図4は、工具交換機構20における、工具マガジン30を中心とした拡大側面図である。図5は、工具交換機構20における、工具マガジン30を中心とした拡大正面図である。図6は、マシニングセンタ1の電気的構成を示すブロック図である。図7は、工具データテーブル100のデータ構成図である。
Hereinafter, a
はじめに、マシニングセンタ1について説明する。図1に示すように、マシニングセンタ1は、図示外のワーク(図示外)と工具6(図3参照)とを相対移動させて、ワークに所望の機械加工(例えば、「中ぐり」、「フライス削り」、「穴空け」、「切削」等)を施すことができる工作機械である。そして、マシニングセンタ1は、ワークを加工する機械本体と、機械本体の土台となるベッド2と、ベッド2の上部に設けられて機械本体の周囲を囲繞する略直方体状のボックス型のスプラッシュカバー3とを主体に構成されている。
First, the
図2に示すように、ベッド2は、鉄製の土台であり、その下部の四隅には、脚部2aが各々設けられ、これら4本の脚部2aが工場などの床面に設置されることにより、マシニングセンタ1が所定場所に設置される。さらに、ベッド2の芯部は、軽量化および高強度化のため、いわゆる肉抜き成形(リブによる骨組構造)されている。
As shown in FIG. 2, the
また、図1に示すように、スプラッシュカバー3は、略直方体状のボックス型に形成され、その内側には機械本体により、ワーク加工がおこなわれる加工領域が設けられている。スプラッシュカバー3の前面には、開口部を開閉するスライド式の開閉扉4,5が各々設けられている。そして、この開閉扉4,5の略中央には、ガラス窓部4a,5aが各々設けられ、開閉扉4の右側端部近傍には取っ手部4bが設けられ、開閉扉5の左側端部近傍には取っ手部5bが設けられている。よって、これら取っ手部4b,5bを互いに離れる方向に開くことにより開口部が開口される。そして、作業者はこの開口部を介して、スプラッシュカバー3の内側に配設されたテーブル10に対して、ワークの着脱を行う。
As shown in FIG. 1, the
また、スプラッシュカバー3の正面右側には、マシニングセンタ1の操作をおこなう正面視略長方形状の操作パネル80が設けられている。この操作パネル80の前面には、各種キーを備えたキーボード81が設けられ、その上部には設定画面又は実行動作を表示するためのCRT(ディスプレイ)89が設けられている。なお、図6に示すように、キーボード81は制御装置70の入力インタフェース74に接続され、CRT(ディスプレイ)89は制御装置70の出力インタフェース75に接続されている。
Further, an
なお、図示しないが、スプラッシュカバー3の左右の各側壁部には、メンテナンス用の点検ハッチが着脱可能に各々設けられている。そして、上記構成からなるスプラッシュカバー3は、機械本体の周囲を囲繞して外部より保護するとともに、機械本体から排出される切り屑及び切削液の飛沫等が外部へ飛散するのを遮断して、外部環境が汚染されるのを防止している。
Although not shown, a maintenance inspection hatch is detachably provided on each of the left and right side wall portions of the
次に、マシニングセンタ1の機械本体について説明する。図2に示すように、マシニングセンタ1の機械本体は、スプラッシュカバー3の内側に収納されており、ベッド2のコラム座部17aの上面に載置して固定され、垂直上方に延設された略角柱状のコラム17bと、コラム17bの前面に沿って昇降可能に設けられた主軸ヘッド7と、主軸ヘッド7の下部前側から鉛直下方に突出する主軸9と、主軸ヘッド7の右側に設けられ、主軸9の先端に装着された後述の工具6を、他の工具6に交換する工具交換機構(ATC)20と、ベッド2の上部に設けられてワークを着脱可能に保持するテーブル10と、コラム17bの背面側に設けられ、電源装置や制御基板などの各装置を内蔵する制御盤19とを主体に構成されている。
Next, the machine body of the
なお、制御盤19の内部には、マシニングセンタ1の制御を司る制御装置70が配設されている。図6に示すように、この制御装置70はマイクロコンピュータからなるものであり、CPU71,ROM72,RAM73,入力インタフェース74,出力インタフェース75を基本に構成されている。そして、本実施の形態では、後述の工具交換動作のメイン処理(図8)を実行するNCプログラムが、制御装置70のROM72に記憶されている。
A
そして、コラム17bの上面には、制御装置70(図6参照)に接続されたサーボモータであるZモータ86(図6参照)が装着されている。Zモータ86には、Zモータ86の回転角を検出するエンコーダ86aが設けられており、エンコーダ86aは入力インタフェース74(図6参照)に接続されている。そして、エンコーダ86aからの信号が入力インタフェース74を介して制御装置70に入力されることにより、制御装置70によるZモータ86の速度制御が行われる。また、コラム17bの前面には、上下方向に延設され、主軸ヘッド7を案内する一対のガイドレール(図示外)が上下方向に固定されている。そして、Zモータ86が、Zモータ86から下方に延設された送りねじ(図示外)を正逆方向へ選択的に回転駆動することにより、主軸ヘッド7が上下方向に移動するようになっている。
A Z motor 86 (see FIG. 6) that is a servo motor connected to the control device 70 (see FIG. 6) is mounted on the upper surface of the
また、主軸ヘッド7には、加工軸に相当する主軸9が回転可能に装着され、主軸9を回転駆動させるための主軸モータ8(図6参照)を上部に備える。そして、主軸9の先端には後述の工具6が着脱可能に装着され、主軸9が主軸モータ8(図6参照)により回転駆動されることによって工具6が回転され、テーブル10上に固定されたワークを加工するようになっている。主軸モータ8には、主軸モータ8の回転角を検出するエンコーダ8a(図6参照)が設けられており、エンコーダ8aは入力インタフェース74(図6参照)に接続されている。そして、エンコーダ8aからの信号が入力インタフェース74を介して制御装置70に入力されることにより、制御装置70による主軸モータ8の速度制御が行われる。なお、図6のZ軸原点センサ83は、主軸9の原点(主軸9の工具交換高さ位置)を検出するものであり、制御装置70はZ軸原点センサ83からの検出信号に基づいて主軸9を原点に位置決め制御を行う。
A
一方、主軸9の下方には、テーブル10が配設されている。テーブル10は、ワークが着脱自在に固定され、サーボモータからなるXモータ87及びYモータ88(図6参照)により、X軸方向(左右方向)及びY軸方向(奥行き方向)へ移動制御されるものである。テーブル10の下側には略直方体状の支持台12が設けられており、支持台12の上部にはX軸方向に沿って延設された一対のX軸送りガイド(図示外)が設けられて、X軸送りガイド上にテーブル10が移動可能に支持されている。さらに、支持台12は、ベッド2の長手方向に沿って延設された一対のY軸送りガイド上に移動可能に支持されている。このような状態で、テーブル10は、ベッド2上に設けられたXモータ87により、X軸送りガイドに沿ってX軸方向に移動し、同じくベッド2上に設けられたYモータ88により、Y軸送りガイドに沿ってY軸方向に移動するようになっている。Xモータ87には、Xモータ87の回転角を検出するエンコーダ87a(図6参照)が設けられており、Yモータ88には、Yモータ88の回転角を検出するエンコーダ88a(図6参照)が設けられており、これらエンコーダ87a及びエンコーダ88aは入力インタフェース74(図6参照)に各々接続されている。そして、エンコーダ87a及びエンコーダ88aからの各信号が入力インタフェース74を介して制御装置70に各々入力されることにより、制御装置70によるXモータ87及びYモータ88の速度制御が行われる。
On the other hand, a table 10 is disposed below the
ここで、工具交換機構20について説明する。工具交換機構20は、複数の工具6を格納可能な側面視略小判型状の工具マガジン30と、主軸9に装着されている工具6と他の工具6とを把持及び搬送するための工具交換アーム40とを主体に構成されている。
Here, the
図3に示すように、工具交換アーム40は、回転可能および上下動可能に装着された円筒状のアーム旋回軸43の下端部において、その両端部に工具ホルダ60を各々把持可能な把持部41,41が設けられたアーム部42が固定されて構成されている。なお、アーム旋回軸43はZ軸方向と平行をなし、アーム部42はアーム旋回軸43を軸として回動可能である。なお、工具交換アーム40の上部には、工具交換アーム40の旋回及び上下動を行う工具交換モータ27(図6参照)が設けられており、アーム旋回軸43は運動伝達装置(図示せず)を介して工具交換モータ27に連結されている。この運動伝達装置は、工具交換モータ27の回転力をアーム旋回軸43に伝達するカム機構,工具交換モータ27の回転力をアーム旋回軸43の内部に設けられた中軸(図示外)に伝達するカム機構,工具交換モータ27の回転力を上下方向への直線運動力に変換してアーム旋回軸43に伝達するクランク機構を有するものである。工具交換モータ27には、工具交換モータ27の回転角を検出するエンコーダ27a(図6参照)が設けられており、エンコーダ27aは入力インタフェース74(図6参照)に接続されている。そして、エンコーダ27aからの信号が入力インタフェース74を介して制御装置70に入力されることにより、制御装置70による工具交換モータ27の速度制御が行われる。
As shown in FIG. 3, the
この工具交換アーム40は、その把持部41,41の一方又は両方によって、工具マガジン30の最下端部の位置(以下、工具交換位置という)で、工具ポット31に保持されている工具6の工具ホルダ60を把持し、主軸9の直下の位置(以下、工具着脱位置という)で、主軸9に装着されている工具6の工具ホルダ60を把持することができる。そして、工具交換アーム40は、その把持部41,41の一方又は両方に工具ホルダ60を把持した状態で上昇又は下降が可能であり、また180度回転することで把持部41,41を工具交換位置又は工具着脱位置に各々移動させることができる。
The
また、図4及び図5に示すように、工具マガジン30には、その内側に複数の工具ポット31が配設された移送機構32が装着されている。移送機構32は、工具マガジン30の内側に回転可能に配設された一対のスプロケット33,34と、このスプロケット33,34の間に掛け渡された無端状のチェーン36と、チェーン36の外周側に固着されたブラケット38などを備えている。そして、複数の工具ポット31はそれぞれブラケット38に取り付けられて、一方のスプロケット33が回転駆動された際に、チェーン36とともに循環する経路を移送されるようになっている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
そして、工具マガジン30の上部には、スプロケット33を駆動するためのマガジンモータ26が設けられている。マガジンモータ26(図6参照)には、マガジンモータ26の回転角を検出するエンコーダ26a(図6参照)が設けられており、エンコーダ26aは入力インタフェース74(図6参照)に接続されている。そして、エンコーダ26aからの信号が入力インタフェース74を介して制御装置70に入力されることにより、制御装置70によるマガジンモータ26の速度制御が行われる。また、複数の工具ポット31には、その工具ポット31と一体的に移動するポット識別板78(図6参照)が設けられている。ポット識別板78には、工具ポット31ごとに異なるパターンの光透過部(図示外)が形成されており、各工具ポット31を個別に識別できるようになっている。
A
また、複数の工具ポット31は、いずれもブラケット38に対して回動可能に取り付けられているが、工具ポット31の移送経路の大部分の範囲では、工具マガジン30の内壁面30aが工具ポット31に接触する状態にある。そのため、この内壁面30aが工具ポット31の回動を規制する状態となり、工具ポット31では工具ホルダ60に取り付けられた工具6が横方向に向けた状態(以下、格納状態という)に維持されている。一方、工具マガジン30の下端側には割出口30bが形成され、この割出口30bが形成された位置(先述の工具交換位置)に限り、工具ポット31が格納状態から工具6を下方に向けた状態(以下、交換可能状態という)まで回動可能となっている。なお、この工具交換位置には、工具ポット31を格納状態又は交換可能状態へと回動させるポット昇降機構(図示外)が配設されている。
Further, all of the plurality of
このポット昇降機構(図示外)は、エアシリンダ28(図6参照)を駆動源とするものである。そして、制御装置70は、エアシリンダ28を駆動してポット昇降機構を作動させるようになっている。この機構により、割出口30bに位置する工具ポット31が上下方向へ略90度回動し、所定の工具6が割出口30bを通して下方へ突出した交換可能状態となり、又は工具ポット31を上方へ回動復帰させた格納状態となる。なお、図6に示すポット下降センサ85は、工具ポット31が交換可能状態となったことを検出するものであり、また、ポット上昇センサ84は、工具ポット31が格納状態となったことを検出するものである。
The pot lifting mechanism (not shown) uses an air cylinder 28 (see FIG. 6) as a drive source. And the
さらに、工具マガジン30には、これら工具ポット31を個々に識別する識別センサ79(図6参照)が設けられている。そして、図6に示すように、識別センサ79は、投光素子79aと受光素子79bとから構成され、それらはポット識別板78を挟んで対向して配置されている。そして、制御装置70は、受光素子79bからの信号に基づいて、工具マガジン30の割出口30bに何れの工具ポット31が搬送されたかを検出する。そして、搬送されたことを検出すると、マガジンモータ26の駆動を停止させることにより、所定の工具6を割出口30bに位置決めする。
Further, the
そして、制御装置70のRAM73(図6参照)には、各工具ポット31のポット番号と、これに配置されている工具6の工具番号とを対応させた工具番号・ポット番号データテーブルが記憶されている。制御装置70は、所定の工具6が指定されると、所定の工具6の工具番号に対応するポット番号の工具ポット31を検索し、その検索した工具ポット31を割出口30bに至らせるようになっている。また、制御装置70は、工具ポット31の工具6が交換されたときには、その工具6の工具番号について、RAM73の工具番号・ポット番号データテーブルを書き替える(更新記憶する)ようにして、工具6の所在が判別できるようにしている。さらに、制御装置70は、工具番号・ポット番号データテーブルに、主軸9に装着されている工具6の工具番号も記憶しており、工具交換ごとにその工具番号も更新記憶するようになっている。
The RAM 73 (see FIG. 6) of the
さらに、制御装置70のRAM73(図6参照)には、工具マガジン30に収納された工具6及び主軸9に装着された工具6の各工具番号と、当該工具6に関する情報とを対応させた工具データテーブル100が記憶されている。図7に示すように、本実施の形態に係る工具データテーブル100には、工具6の工具番号No.101に対応して、当該工具6の主軸中心から側端部までの長さを示す工具径D102と、工具ホルダ60が把持される把持部41から当該工具6の先端部までの長さを示す工具長H103と、当該工具6の厚み(工具6の先端部の上下方向の幅)を示す工具厚さh104と、当該工具6の重量を示す工具重さK105とが記憶されている。なお、RAM73に記憶された工具データテーブル100のデータ内容は、操作パネル80のキーボード81を操作することで、ユーザが任意に追加・編集・削除することができる。
Further, in the RAM 73 (see FIG. 6) of the
以下では、マシニングセンタ1で実行される工具交換動作について説明する。図8は、工具交換動作のメイン処理を示すフローチャートである。図9は、第1の実施の形態における、工具干渉判定処理(S3)の詳細を示すフローチャートである。図10は、第1の実施の形態における、主軸工具6aと次工具6bの干渉について説明するための概略図である。図11は、工具交換実行処理(S9,S13,S17)の詳細を示すフローチャートである。図12は、工具交換実行処理(S9)を説明するための概略図である。なお、以下に説明する処理は、制御装置70のROM72に記憶されたNCプログラムに基づいて、CPU71により実行される。
Below, the tool change operation performed with the
図8に示すように、工具交換動作のメイン処理では、まず主軸9に装着されている工具6(以下、主軸工具6aという)と、ユーザにより指定された交換対象の工具6(以下、次工具6bという)との各々についての工具データが、RAM73の工具データテーブル100(図7参照)から読み出され、RAM73の所定記憶エリアに格納される(S1)。そして、工具交換アーム40の旋回性能を、主軸工具6a及び次工具6bが互いに干渉し合うか否かによって判定する工具干渉判定処理(S3)が実行される。なお、「干渉」とは、工具交換アーム40の把持部41,41に工具6を各々把持させた場合に、各工具6が互いの工具交換に対して悪影響を及ぼすことをいう。
As shown in FIG. 8, in the main process of the tool changing operation, first, a
図9に示すように、工具干渉判定処理(S3)では、RAM73の所定記憶エリアに格納された主軸工具6a及び次工具6bの各工具データに基づいて、主軸工具6aの工具径D(工具径D1)と次工具6bの工具径D(工具径D2)とを加算した値が、工具交換アーム40のアーム径Rよりも小さいか否かが判定される(S101)。なお、工具交換アーム40のアーム径Rは、アーム部42の長さを示すものであり、あらかじめRAM73の所定記憶エリアに記憶されている。
As shown in FIG. 9, in the tool interference determination process (S3), the tool diameter D (tool diameter) of the
そして、工具径D1と工具径D2とを加算した値が、工具交換アーム40のアーム径R以上である場合は(S101:NO)、工具交換アーム40の把持部41,41に主軸工具6a及び次工具6bを各々把持させると、図10に示すように、主軸工具6aと次工具6bとの間に隙間が生じず、主軸工具6aと次工具6bとが接触する。例えば、主軸工具6aや次工具6bが通常よりも工具径Dが大きい大径工具である場合などは、S101で主軸工具6aと次工具6bとの接触が発生すると判定される。そして、主軸工具6aと次工具6bとは「干渉あり」として、RAM73の干渉判定フラグに「ON」を示す「1」がセットされて(S103)、メイン処理(図8)に戻る。
When the value obtained by adding the tool diameter D1 and the tool diameter D2 is equal to or larger than the arm diameter R of the tool change arm 40 (S101: NO), the
一方、工具径D1と工具径D2とを加算した値が、工具交換アーム40のアーム径Rよりも小さい場合は(S101:YES)、工具交換アーム40の把持部41,41に主軸工具6a及び次工具6bを各々把持させると、主軸工具6aと次工具6bとの間に隙間が生じるため、主軸工具6aと次工具6bとは接触しない。例えば、主軸工具6a及び次工具6bが通常の工具径Dを有する標準工具である場合などは、S101で主軸工具6aと次工具6bとの接触は発生しないと判定される。そして、主軸工具6aと次工具6bとは「干渉なし」として、RAM73の干渉判定フラグに「OFF」を示す「0」がセットされて(S105)、メイン処理(図8)に戻る。
On the other hand, when the value obtained by adding the tool diameter D1 and the tool diameter D2 is smaller than the arm diameter R of the tool change arm 40 (S101: YES), the
メイン処理(図8)に戻り、工具干渉判定処理(S3)の判定結果に基づいて、主軸工具6aと次工具6bとは干渉ありか否かが判定される(S5)。S5の判定では、RAM73の干渉判定フラグが参照されて、この干渉判定フラグに「0」がセットされていれば「干渉なし」と判定される(S5:NO)。この場合、工具交換アーム40の旋回性能によれば、1サイクルのアーム旋回動作で主軸工具6a及び次工具6bの交換が可能であるから、第1の工具交換処理(S7〜S9)が実行される。一方、この干渉判定フラグに「1」がセットされていれば「干渉あり」と判定される(S5:YES)。この場合、工具交換アーム40の旋回性能によれば、1サイクルのアーム旋回動作では主軸工具6a及び次工具6bの交換に不具合が生じるから、第2の工具交換処理(S11〜S17)が実行される。
Returning to the main process (FIG. 8), based on the determination result of the tool interference determination process (S3), it is determined whether or not the
まず、第1の工具交換処理では、次工具6bが収納された工具ポット31(次工具ポット)の割出処理が実行される(S7)。S7の割出処理では、次工具6bの工具番号に基づいて、次工具6bが収納された工具ポット31のポット番号が、RAM73の工具番号・ポット番号データテーブルから検索される。そして、検索されたポット番号の工具ポット31が割出口30b(工具交換位置)まで移動される。この移動制御では、マガジンモータ26がオンされて各工具ポット31を移動させ、該当するポット番号の工具ポット31が割出口30bに至ったことが識別センサ79により検出されたときに、マガジンモータ26がオフされる。そして、後述の工具交換実行処理が実行されて(S9)、次工具6bが主軸9に装着される一方、主軸工具6aが工具マガジン30に収納される。このように、第1の工具交換処理では、1回の工具交換実行処理(S9)によって、主軸工具6aと次工具6bとの交換が実行される。
First, in the first tool change process, an index process for the tool pot 31 (next tool pot) in which the
一方、第2の工具交換処理では、主軸工具6aを収納する工具ポット31(空きポット)の割出処理が実行される(S11)。S11の割出処理では、主軸工具6aが収納される工具ポット31のポット番号が、主軸工具6aの工具番号に基づいて、RAM73の工具番号・ポット番号データテーブルから検索される。そして、検索されたポット番号の工具ポット31が割出口30b(工具交換位置)まで移動される。なお、この移動制御は、S7の移動制御と同様である。そして、後述の工具交換実行処理が実行されて(S13)、主軸工具6aが工具マガジン30に収納される。
On the other hand, in the second tool replacement process, an indexing process of the tool pot 31 (empty pot) that stores the
次いで、次工具6bが収納された工具ポット31(次工具ポット)の割出処理が実行される(S15)。なお、S15の割出処理は、S7の割出処理と同様である。そして、後述の工具交換実行処理が実行されて(S17)、次工具6bが主軸9に装着される。このように、第2の工具交換処理では、2回の工具交換実行処理(S13,S17)によって、主軸工具6aと次工具6bとの交換が実行される。
Next, the indexing process of the tool pot 31 (next tool pot) in which the
ここで、工具交換実行処理(S9,S13,S17)について説明する。図11及び図12に示すように、工具交換実行処理(S9,S13,S17)では、まず割出口30bの工具ポット31を下降させて、その工具ポット31を交換可能状態とするポット下降動作が実行される(S31)。このポット下降動作では、エアシリンダ28を動作させて、ポット昇降機構(図示外)により割出口30bの工具ポット31を下降させ、ポット下降センサ85により工具ポット31の下降が検出されれば、エアシリンダ28の駆動を停止させる。
Here, the tool change execution processing (S9, S13, S17) will be described. As shown in FIGS. 11 and 12, in the tool change execution process (S9, S13, S17), first, the pot lowering operation for lowering the
次に、工具交換アーム40を原点に上昇した状態で旋回させて、その把持部41,41に交換対象の工具6の工具ホルダ60を把持させる工具保持動作が実行される(S33)。そして、工具交換アーム40を下降させるアーム下降動作が実行され(S35)、工具交換アーム40を180度旋回させて、把持部41,41の各々の位置が入れ替わるアーム旋回動作が実行され(S37)、工具交換アーム40を原点まで上昇させるアーム上昇動作が実行される(S39)。そして、把持部41,41で把持されている交換対象の工具6の工具ホルダ60が開放される工具開放動作が実行される(S41)。なお、S33〜S41のアーム関連動作では、工具交換モータ27を駆動させて、把持部41,41の開閉動作、工具交換アーム40の上下動作及び旋回動作が行われ、1サイクルの動作の終了がアームセンサ82(図6参照)により検出されると、工具交換モータ27の駆動を停止させる。
Next, a tool holding operation is performed in which the
最後に、割出口30bの工具ポット31を上昇させて、その工具ポット31を格納状態とするポット上昇動作が実行される(S43)。このポット上昇動作では、エアシリンダ28を動作させて、ポット昇降機構(図示外)により割出口30bの工具ポット31を上昇させ、ポット上昇センサ84により工具ポット31の上昇が検出されれば、エアシリンダ28の駆動を停止させる。
Finally, a pot raising operation is performed in which the
このように、工具交換実行処理(S9,S13,S17)は、制御装置70(CPU71)による制御のもと、工具交換機構20において共通の動作が実行されるが、以下では、S9,S13,S17の処理内容について具体的に説明する。
As described above, the tool change execution processing (S9, S13, S17) is performed in the
まず、S9で実行される工具交換実行処理では、ポット下降動作(S31)により、割出口30b(工具交換位置)で次工具6bが下方向に向けられる。工具保持動作(S33)により、工具着脱位置の把持部41で主軸工具6aの工具ホルダ60aが把持されると同時に、工具交換位置の把持部41で次工具6bの工具ホルダ60bが把持される。アーム下降動作(S35)により、主軸9から主軸工具6aが抜脱されると同時に、工具マガジン30から次工具6bが抜脱される(図12の状態1)。アーム旋回動作(S37)により、主軸工具6aが工具交換位置に移動すると同時に、次工具6bが工具着脱位置に移動する(図12の状態2)。アーム上昇動作(S39)により、次工具6bが主軸9に装着されると同時に、主軸工具6aが工具マガジン30の空きポット31に収納される(図12の状態3)。工具開放動作(S41)により、把持部41,41から主軸工具6aの工具ホルダ60a及び次工具6bの工具ホルダ60bが開放される。ポット上昇動作(S43)により、割出口30b(工具交換位置)で主軸工具6aが横方向に向けられる(図12の状態4)。そして、主軸9では次工具6bを用いたワーク加工が可能となる一方、工具マガジン30では工具ポット31が格納状態となる(図12の状態5,6)。このように、S9の工具交換実行処理では、主軸工具6aの工具マガジン30への収納と、次工具6bの主軸9への装着とが同時に実行される。
First, in the tool change execution process executed in S9, the
一方、S13で実行される工具交換実行処理では、ポット下降動作(S31)により、割出口30b(工具交換位置)で空きポット31が交換可能状態となる。工具保持動作(S33)により、工具着脱位置の把持部41で主軸工具6aの工具ホルダ60aが把持される。アーム下降動作(S35)により、主軸9から主軸工具6aが抜脱される。アーム旋回動作(S37)により、主軸工具6aが工具交換位置に移動する。アーム上昇動作(S39)により、主軸工具6aが工具マガジン30の空きポット31に収納される。工具開放動作(S41)により、把持部41から主軸工具6aの工具ホルダ60aが開放される。ポット上昇動作(S43)により、割出口30b(工具交換位置)で主軸工具6aが横方向に向けられ、工具マガジン30では工具ポット31が格納状態となる。このように、S13の工具交換実行処理では、主軸工具6aの工具マガジン30への収納のみが実行される。
On the other hand, in the tool change execution process executed in S13, the
そして、S17で実行される工具交換実行処理では、ポット下降動作(S31)により、割出口30b(工具交換位置)で次工具6bが下方向に向けられる。工具保持動作(S33)により、工具交換位置の把持部41で次工具6bの工具ホルダ60bが把持される。アーム下降動作(S35)により、工具マガジン30から次工具6bが抜脱される。アーム旋回動作(S37)により、次工具6bが工具着脱位置に移動する。アーム上昇動作(S39)により、次工具6bが主軸9に装着される。工具開放動作(S41)により、把持部41から次工具6bの工具ホルダ60bが開放される。ポット上昇動作(S43)により、割出口30b(工具交換位置)で空きポット31が格納状態となる。このように、S17の工具交換実行処理では、次工具6bの主軸9への装着のみが実行される。
In the tool change execution process executed in S17, the
このように、本実施の形態のマシニングセンタ1では、工具交換アーム40の旋回性能(工具6の干渉の有無)に応じて、第1の工具交換処理及び第2の工具交換処理のいずれかが選択・実行される。そのため、主軸工具6a及び次工具6bの干渉が発生するおそれがない場合は、1サイクルのアーム旋回動作(第1の工具交換処理)によって短時間で工具交換を実行する一方、主軸工具6a及び次工具6bの干渉が発生するおそれがある場合は、2サイクルのアーム旋回動作(第2の工具交換処理)によって工具6の干渉が確実に防止しつつ工具交換を実行することができる。
As described above, in the
以上、第1の実施の形態に係るマシニングセンタ1によれば、工具交換アーム40が1サイクルで主軸工具6aと次工具6bとを交換するか、工具交換アーム40が2サイクルで主軸工具6aと次工具6bとを交換するかを、工具交換アーム40の旋回性能に基づいて選択及び実行するようにした。よって、主軸工具6aを次工具6bに交換する際に、その工具同士が互いに干渉することがなく、かつ加工効率が低下することを防止することができる。
As described above, according to the
また、工具交換アーム40の一対の把持部41,41が各々工具6を把持する場合に、その工具同士が互いに干渉し合うか否かを判定し、工具6が干渉する場合は1サイクルの工具交換を選択し、工具6が干渉しない場合は2サイクルの工具交換を選択するようにした。よって、工具交換アーム40の一対の把持部41,41に把持される各工具6が互いに干渉するか否かに基づいて、工具交換アーム40の旋回性能に応じた最適な工具交換を実行することができる。
Further, when the pair of
また、工具交換アーム40のアーム径R(アーム長さ)と各工具6の工具径Dとに基づいて、各工具6が互いに干渉し合うか否かを判定するようにした。よって、工具交換アーム40の一対の把持部41,41に把持される各工具6が互いに干渉するか否かを適切に判定することができる。
Further, based on the arm diameter R (arm length) of the
また、RAM73に記憶された工具データテーブル100に基づいて、各工具6が互いに干渉し合うか否かを判定するようにした。よって、工具交換アーム40の一対の把持部41,41に把持される各工具6が互いに干渉するか否かを、各工具6を実際に把持させることなく判定することができる。
Further, based on the tool data table 100 stored in the
次に、本発明の第2の実施の形態であるマシニングセンタ1について、図面に基づいて説明する。第2の実施の形態は、基本的に第1の実施の形態と同様であるが、工具干渉判定処理(S3)の詳細が異なる。図13は、第2の実施の形態における、工具干渉判定処理(S3)の詳細を示すフローチャートである。図14は、第2の実施の形態における、主軸工具6aと次工具6bの干渉について説明するための概略図である。
Next, the
図14に示すように、第2の実施の形態における工具干渉判定処理(S3)では、第1の実施の形態(S101)と同様に、主軸工具6aの工具径D1と次工具6bの工具径D2とを加算した値が、工具交換アーム40のアーム径Rよりも小さいか否かが判定される(S201)。そして、工具径D1と工具径D2とを加算した値が、工具交換アーム40のアーム径Rよりも小さい場合は(S201:YES)、主軸工具6aと次工具6bとは「干渉なし」として、RAM73の干渉判定フラグに「OFF」を示す「0」がセットされて(S203)、メイン処理(図8)に戻る。
As shown in FIG. 14, in the tool interference determination process (S3) in the second embodiment, the tool diameter D1 of the
一方、工具径D1と工具径D2とを加算した値が、工具交換アーム40のアーム径R以上である場合は(S201:NO)、RAM73の所定記憶エリアに格納された主軸工具6a及び次工具6bの各工具データに基づいて、主軸工具6aの工具長H(工具長H1)が、次工具6bの工具長H(工具長H2)からその工具厚さh(工具厚さh2)を減算した値よりも小さいか否かが判定される(S205)。
On the other hand, when the value obtained by adding the tool diameter D1 and the tool diameter D2 is equal to or larger than the arm diameter R of the tool change arm 40 (S201: NO), the
そして、工具長H1が工具長H2から工具厚さh2を減算した値よりも小さい場合は(S205:YES)、工具交換アーム40の把持部41,41に主軸工具6a及び次工具6bを各々把持させると、図14に示すように、主軸工具6aの先端部が次工具6bの先端部よりも上方に位置するため、主軸工具6aと次工具6bとは接触しない。例えば、主軸工具6aの工具長H1が短く、かつ、次工具6bの工具長H2が長い場合などは、S205で主軸工具6aと次工具6bとの接触は発生しないと判定される。そして、主軸工具6aと次工具6bとは「干渉なし」として、RAM73の干渉判定フラグに「OFF」を示す「0」がセットされて(S203)、メイン処理(図8)に戻る。
When the tool length H1 is smaller than the value obtained by subtracting the tool thickness h2 from the tool length H2 (S205: YES), the
一方、工具長H1が工具長H2から工具厚さh2を減算した値以上である場合は(S205:NO)、RAM73の所定記憶エリアに格納された主軸工具6a及び次工具6bの各工具データに基づいて、次工具6bの工具長H(工具長H2)が、主軸工具6aの工具長H(工具長H1)からその工具厚さh(工具厚さh1)を減算した値よりも小さいか否かが判定される(S207)。
On the other hand, when the tool length H1 is equal to or larger than the value obtained by subtracting the tool thickness h2 from the tool length H2 (S205: NO), the tool data of the
そして、工具長H2が工具長H1から工具厚みh1を減算した値よりも小さい場合は(S207:YES)、工具交換アーム40の把持部41,41に主軸工具6a及び次工具6bを各々把持させると、図14と同様にして、主軸工具6aの先端部が次工具6bの先端部よりも下方に位置するため、主軸工具6aと次工具6bとは接触しない。例えば、次工具6bの工具長H2が短く、かつ主軸工具6aの工具長H1が長い場合などは、S207で主軸工具6aと次工具6bとの接触は発生しないと判定される。そして、主軸工具6aと次工具6bとは「干渉なし」として、RAM73の干渉判定フラグに「OFF」を示す「0」がセットされて(S203)、メイン処理(図8)に戻る。
When the tool length H2 is smaller than the value obtained by subtracting the tool thickness h1 from the tool length H1 (S207: YES), the gripping
一方、工具長H2が工具長H1から工具厚さh1を減算した値以上である場合は(S207:NO)、工具交換アーム40の把持部41,41に主軸工具6a及び次工具6bを各々把持させると、主軸工具6aの先端部と次工具6bの先端部とが同じような高さに位置するため、主軸工具6aと次工具6bとは接触する。例えば、主軸工具6aの工具長H1と次工具6bの工具長H2とに差異がない場合や、工具長Hに差異があっても工具厚さhによって主軸工具6aの先端部と次工具6bの先端部とが重なる場合などは、S207で主軸工具6aと次工具6bとの接触は発生すると判定される。そして、主軸工具6aと次工具6bとは「干渉あり」として、RAM73の干渉判定フラグに「ON」を示す「1」がセットされて(S209)、メイン処理(図8)に戻る。
On the other hand, when the tool length H2 is not less than the value obtained by subtracting the tool thickness h1 from the tool length H1 (S207: NO), the
このように、本実施の形態では、工具干渉判定処理(S3)において、工具6の工具径D及び工具交換アーム40のアーム径Rのみならず、工具6の工具長H(工具厚さh)に基づいて、主軸工具6aと次工具6bと干渉の有無を判定し、工具交換アーム40の旋回性能を特定するようにした。すなわち、工具交換アーム40の旋回性能(主軸工具6aと次工具6bと干渉の有無)は、工具6や工具交換アーム40に関する様々な要素を用いて判定することができることを例示した。
Thus, in the present embodiment, in the tool interference determination process (S3), not only the tool diameter D of the
以上、第2の実施の形態に係るマシニングセンタ1によれば、各工具6の工具長Hに基づいて、各工具6が互いに干渉し合うか否かを判定するようにした。よって、工具交換アーム40の一対の把持部41,41に把持される各工具6が互いに干渉するか否かを適切に判定することができる。
As described above, according to the
次に、本発明の第3の実施の形態であるマシニングセンタ1について、図面に基づいて説明する。第3の実施の形態は、基本的に第1及び第2の実施の形態と同様であるが、工具干渉判定処理(S3)の詳細が異なる。図15は、第3の実施の形態における、工具干渉判定処理(S3)の詳細を示すフローチャートである。
Next, the
図15に示すように、第3の実施の形態における工具干渉判定処理(S3)では、RAM73の所定記憶エリアに格納された主軸工具6a及び次工具6bの各工具データに基づいて、主軸工具6aの工具重さK(工具重さK1)と次工具6bの工具重さK(工具重さK2)とを加算した値が、工具交換アーム40の積載最大重量Mよりも小さいか否かが判定される(S301)。なお、工具交換アーム40の積載最大重量Mは、把持部41,41により把持される工具6の総重量の最大値を示すものであり、あらかじめRAM73の所定記憶エリアに記憶されている。
As shown in FIG. 15, in the tool interference determination process (S3) in the third embodiment, the
そして、工具重さK1と工具重さK2とを加算した値が、工具交換アーム40の積載最大重量Mよりも小さい場合は(S301:YES)、工具交換アーム40の把持部41,41に主軸工具6a及び次工具6bを各々把持させても、工具交換アーム40は旋回することができる。例えば、主軸工具6a及び次工具6bが標準の重量である場合などは、S301で工具交換アーム40は旋回可能であると判定される。そして、主軸工具6aと次工具6bとは「干渉なし」として、RAM73の干渉判定フラグに「OFF」を示す「0」がセットされて(S303)、メイン処理(図8)に戻る。
Then, when the value obtained by adding the tool weight K1 and the tool weight K2 is smaller than the maximum load weight M of the tool change arm 40 (S301: YES), the gripping
一方、工具重さK1と工具重さK2とを加算した値が、工具交換アーム40の積載最大重量M以上である場合は(S301:NO)、工具交換アーム40の把持部41,41に主軸工具6a及び次工具6bを各々把持させると、工具交換アーム40が旋回することができない。例えば、主軸工具6a及び次工具6bが標準よりも重いものである場合などは、S301で工具交換アーム40は旋回不可能であると判定される。そして、主軸工具6aと次工具6bとは「干渉あり」として、RAM73の干渉判定フラグに「ON」を示す「1」がセットされて(S305)、メイン処理(図8)に戻る。
On the other hand, when the value obtained by adding the tool weight K1 and the tool weight K2 is equal to or larger than the maximum load weight M of the tool change arm 40 (S301: NO), the gripping
このように、本実施の形態では、工具干渉判定処理(S3)において、工具6の工具重さK及び工具交換アーム40の積載最大重量Mに基づいて、主軸工具6aと次工具6bと干渉の有無を判定し、工具交換アーム40の旋回性能を特定するようにした。すなわち、工具交換アーム40の旋回性能(主軸工具6aと次工具6bと干渉の有無)は、工具6や工具交換アーム40に関する様々な要素を用いて判定することができることを例示した。
As described above, in the present embodiment, in the tool interference determination process (S3), based on the tool weight K of the
以上、第3の実施の形態に係るマシニングセンタ1によれば、各工具6の工具重さKと工具交換アーム40の積載最大重量Mとに基づいて、各工具6が互いに干渉し合うか否かを判定するようにした。よって、工具交換アーム40の一対の把持部41,41に把持される各工具6が互いに干渉するか否かを適切に判定することができる。
As described above, according to the
ところで、上記第1乃至第3の実施の形態において、マシニングセンタ1が本発明の「工作機械」に相当する。そして、工具交換動作のメイン処理(図8)において、第1の工具交換処理(S7〜S9)が本発明の「第1工具交換工程」に相当し、これを実行するCPU71が本発明の「第1工具交換手段」に相当する。また、第2の工具交換処理(S11〜S17)が本発明の「第2工具交換工程」に相当し、これを実行するCPU71が本発明の「第2工具交換手段」に相当する。また、工具干渉判定処理(S3)が本発明の「工具交換選択工程」及び「工具干渉判定工程」に相当し、これを実行するCPU71が本発明の「工具交換選択手段」及び「工具干渉判定手段」に相当する。さらに、工具データテーブル100を記憶するRAM73が本発明の「工具情報記憶手段」に相当する。
Incidentally, in the first to third embodiments, the
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。すなわち、上記第1乃至第3の実施の形態を任意に組み合わせてもよく、例えば、各工具6の工具長Hと、各工具6の工具重さK及び工具交換アーム40の積載最大重量Mとに基づいて、各工具6が互いに干渉し合うか否かを判定するようにしてもよい。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Of course, various improvement and deformation | transformation are possible within the range which does not deviate from the summary of this invention. That is, the first to third embodiments may be arbitrarily combined. For example, the tool length H of each
また、上記実施の形態では、工具交換アーム40のアーム径Rや積載最大重量MがあらかじめRAM73に記憶されているが、これらの値をユーザが操作パネル80のキーボート81から任意に入力できるようにしてもよい。また、互いに干渉し合う各工具の工具番号の組み合わせをRAM73にあらかじめ記憶させておき、工具干渉判定処理(S3)では、その記憶された情報に基づいて各工具が干渉するか否かを判断するようにしてもよい。
In the above embodiment, the arm diameter R and maximum loading weight M of the
また、本発明の要旨の範囲内であれば、マシニングセンタ1、工具交換機構20(工具マガジン30及び工具交換アーム40)、工具6などの各部材の位置、大きさ、形状、数量などを任意とすることができることは言うまでもない。
Further, within the scope of the present invention, the position, size, shape, quantity, and the like of each member such as the
本発明の工作機械及びその工具交換方法は、工具交換アームによって、主軸に装着された工具を工具マガジンの工具ポット内に収納された工具と交換するマシニングセンタなどに利用できる。 The machine tool and the tool change method thereof according to the present invention can be used for a machining center or the like that uses a tool change arm to exchange a tool mounted on a spindle with a tool stored in a tool pot of a tool magazine.
1 マシニングセンタ
8 主軸モータ
9 主軸
20 工具交換機構
26 マガジンモータ
27 工具交換モータ
28 エアシリンダ
30 工具マガジン
31 工具ポット
32 移送機構
40 工具交換アーム
41 把持部
42 アーム部
43 アーム旋回軸
60 工具ホルダ
70 制御装置
71 CPU
72 ROM
73 RAM
100 工具データテーブル
DESCRIPTION OF
72 ROM
73 RAM
100 Tool data table
Claims (12)
前記工具交換アームが、前記一対の把持部のいずれか一方のみを用いて、前記一の工具を前記主軸から取り外して前記工具マガジンの空きポットに収納させた後に、前記他の工具を前記工具交換位置から取り出して前記主軸に装着させる第1工具交換手段と、
前記工具交換アームが、前記一対の把持部の一方を用いて、前記一の工具を前記主軸から取り外して前記工具マガジンの空きポットに収納させると同時に、前記一対の把持部の他方を用いて、前記他の工具を前記工具交換位置から取り出して前記主軸に装着させる第2工具交換手段と、
前記工具交換アームの旋回性能に基づいて、前記第1工具交換手段及び前記第2工具交換手段のいずれかを選択して、前記一の工具と前記他の工具の交換を実行する工具交換選択手段とを備えたことを特徴とする工作機械。 A plurality of tool pots each capable of storing a plurality of tools, a tool magazine for moving a tool pot with a next tool to a tool change position, and a pair of gripping portions for gripping the tools at both ends of the arm, In a machine tool comprising a tool changing arm capable of turning between one tool having a pair of gripping parts mounted on a spindle and another tool located at the tool changing position,
After the tool change arm removes the one tool from the main shaft and stores it in an empty pot of the tool magazine using only one of the pair of gripping portions, the other tool is replaced with the tool. A first tool changer that is removed from the position and attached to the spindle;
The tool changer arm uses one of the pair of gripping parts, removes the one tool from the main shaft and stores it in an empty pot of the tool magazine, and simultaneously uses the other of the pair of gripping parts, A second tool changing means for taking out the other tool from the tool changing position and mounting it on the spindle;
Tool change selection means for selecting one of the first tool change means and the second tool change means on the basis of the turning performance of the tool change arm and exchanging the one tool with the other tool. A machine tool characterized by comprising
前記工具交換選択手段は、前記工具干渉判定手段により干渉すると判定された場合に前記第1工具交換手段を選択し、前記工具干渉判定手段により干渉しないと判定された場合に前記第2工具交換手段を選択することを特徴とする請求項1に記載の工作機械。 Tool interference for determining whether the one tool and the other tool interfere with each other when the pair of gripping portions of the tool exchange arm grips the one tool and the other tool, respectively. A determination means,
The tool change selecting means selects the first tool changing means when it is determined that the tool interference determining means interferes, and the second tool changing means when the tool interference determining means determines that no interference occurs. The machine tool according to claim 1, wherein the machine tool is selected.
前記工具干渉判定手段は、前記工具情報記憶手段に記憶された前記一の工具に関する情報及び前記他の工具に関する情報に基づいて、該一の工具と該他の工具とが互いに干渉し合うか否かを判定することを特徴とする請求項2乃至5のいずれかに記載の工作機械。 Tool information storage means for storing information on the one tool and a plurality of tools stored in the tool magazine;
The tool interference determining means determines whether the one tool and the other tool interfere with each other based on the information on the one tool and the information on the other tool stored in the tool information storage means. The machine tool according to claim 2, wherein the machine tool is determined.
前記工具交換アームにより、前記一対の把持部のいずれか一方のみが用いられて、前記一の工具を前記主軸から取り外して前記工具マガジンの空きポットに収納させた後に、前記他の工具を前記工具交換位置から取り出して前記主軸に装着させる第1工具交換工程と、
前記工具交換アームにより、前記一対の把持部の一方が用いられて、前記一の工具を前記主軸から取り外して前記工具マガジンの空きポットに収納させると同時に、前記一対の把持部の他方が用いられて、前記他の工具を前記工具交換位置から取り出して前記主軸に装着させる第2工具交換工程と、
前記工具交換アームの旋回性能に基づいて、前記第1工具交換工程及び前記第2工具交換工程のいずれかが選択されて、前記一の工具と前記他の工具の交換が実行される工具交換選択工程とを備えたことを特徴とする工作機械の工具交換方法。 A plurality of tool pots each capable of storing a plurality of tools, a tool magazine for moving a tool pot with a next tool to a tool change position, and a pair of gripping portions for gripping the tools at both ends of the arm, In a tool change method for a machine tool comprising a tool change arm capable of turning between one tool having a pair of gripping portions mounted on a spindle and another tool located at the tool change position,
Only one of the pair of gripping portions is used by the tool changing arm, and after the one tool is removed from the main shaft and stored in an empty pot of the tool magazine, the other tool is moved to the tool. A first tool changing step of taking out from the changing position and attaching to the spindle;
One of the pair of gripping portions is used by the tool changing arm, and the one tool is detached from the main shaft and stored in an empty pot of the tool magazine, and at the same time, the other of the pair of gripping portions is used. A second tool changing step of taking the other tool out of the tool changing position and mounting it on the spindle;
Tool change selection in which one of the first tool change step and the second tool change step is selected based on the turning performance of the tool change arm, and the change of the one tool and the other tool is executed. And a tool change method for a machine tool.
前記工具交換選択工程では、前記工具干渉判定工程により干渉すると判定された場合に前記第1工具交換工程が選択され、前記工具干渉判定工程により干渉しないと判定された場合に前記第2工具交換工程が選択されることを特徴とする請求項7に記載の工作機械の工具交換方法。 A tool for determining whether or not the one tool and the other tool interfere with each other when the pair of gripping portions of the tool exchange arm grips the one tool and the other tool, respectively. With an interference judgment process,
In the tool replacement selection step, the first tool replacement step is selected when it is determined that interference occurs in the tool interference determination step, and the second tool replacement step when it is determined that interference does not occur in the tool interference determination step. The tool change method for a machine tool according to claim 7, wherein: is selected.
前記工具干渉判定手段では、前記工具情報記憶手段に記憶された前記一の工具に関する情報及び前記他の工具に関する情報に基づいて、該一の工具と該他の工具とが互いに干渉し合うか否かが判定されることを特徴とする請求項8乃至11のいずれかに記載の工作機械の工具交換方法。
Tool information storage means for storing information on the one tool and a plurality of tools stored in the tool magazine;
In the tool interference determination means, whether or not the one tool and the other tool interfere with each other based on the information on the one tool and the information on the other tool stored in the tool information storage means. The tool change method for a machine tool according to any one of claims 8 to 11, wherein whether or not is determined is determined.
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