JP2018079556A - Atc tool replacement speed intelligent system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、計測システムに関し、より詳しくは、ツールの重心及び重量を計算し、ツール重心及び重量に基づいて工具交換速度の調整を行うATC工具交換速度インテリジェントシステムに関する。 The present invention relates to a measurement system, and more particularly to an ATC tool change rate intelligent system that calculates the center of gravity and weight of a tool and adjusts the tool change rate based on the center of gravity and weight of the tool.
工作機械は現在、機械加工業において重要な加工機械の1つであり、CNC工作機械はプログラマブルロジックコントローラー(PLC)により自動工具交換機構のモーターの制御を実行することにより、ツールマガジンへのツールの保管及び工具交換の動作が制御される。また、PLCの制御により、異なる様々な加工の需要を満たし、例えば、フライス加工、削孔、ボーリング、タッピング等を達成させる。これにより、加工にかかる時間を大幅に短縮させて、製造コストを削減させる。 Machine tools are now one of the most important machine tools in the machining industry, and CNC machine tools use a programmable logic controller (PLC) to control the motor of an automatic tool changer mechanism, which allows tools to be inserted into the tool magazine. Storage and tool change operations are controlled. In addition, by controlling the PLC, various different processing demands are satisfied, for example, milling, drilling, boring, tapping, and the like are achieved. As a result, the processing time is significantly shortened, and the manufacturing cost is reduced.
しかしながら、PLCにより工具交換機構の制御を行って工具交換を行う場合、ATCアームによりツールが掴まれた後、ツールの重量が重いほど慣性が大きくなり、工具交換過程において、工具交換速度が速すぎる場合、ツールが不安定に振り回される事象が発生した。このような事象を回避させるためには、作業員が加工前に、先ずPLCをツール重量に見合った工具交換速度に設定させ、且つ別種のツールの交換を行う場合、作業員が交換後のツール重量に基づいて再度PLCの設定を行わねばならないため、加工プロセスに時間が掛かる上に効率も悪い。また、全てのツールの工具交換速度を最も重いツールに用いられる設定に統一させることもできたが、その場合は作業効率が犠牲になった。 However, when the tool is changed by controlling the tool changing mechanism with the PLC, the tool becomes heavier after the tool is gripped by the ATC arm, and the inertia increases as the tool becomes heavier. In the event that the tool is swung unstablely. In order to avoid such an event, when the worker first sets the PLC to a tool changing speed corresponding to the tool weight and performs another type of tool replacement before the machining, the worker must replace the tool after the replacement. Since the PLC must be set again based on the weight, the machining process takes time and the efficiency is poor. In addition, the tool change speed of all tools could be unified to the setting used for the heaviest tool, but in that case, the work efficiency was sacrificed.
また、ツールの違いに合わせてPLCの制御設定を再設定させねばならない。ツールの重量は一般的には重量または軽量の2つの重量区間に分けられ、PLCは重量区間に基づいて工具交換速度を制御させるが、 ツールが一般的な重量区間または軽量区間のどちらにあるかによらず、前記区間中の最低の工具交換速度により工具交換を行うことでツールが不安定に振り回される事象の発生を回避させ、且つ異なるツール毎に異なる速度を設定させる工程のプロセスを省略できるが、2種類の工具交換速度のみにより工具交換を行い、且つ最低の回転速度で工具交換を行うことは、加工効率を高めることができないことを意味した。 In addition, it is necessary to reset the control settings of the PLC according to the difference in tools. The weight of the tool is generally divided into two weight sections, weight or light, and the PLC controls the tool change rate based on the weight section, but whether the tool is in the general weight section or the light section Regardless of this, by performing the tool change at the lowest tool change speed in the section, it is possible to avoid the occurrence of an event that the tool is unstablely swung and to set a different speed for each different tool. However, if the tool is changed only at two types of tool changing speeds and the tool is changed at the lowest rotational speed, it means that the machining efficiency cannot be increased.
そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本発明の提案に到った。 Therefore, the present inventor considered that the above-mentioned drawbacks can be improved, and as a result of intensive studies, the present inventor has arrived at a proposal of the present invention that effectively improves the above-described problems by rational design.
本発明は、以上の従来技術の課題を解決する為になされたものである。即ち、本発明は、ATC工具交換速度インテリジェントシステムを提供することを主目的とする。換言すれば、画像キャプチャ・デバイスによりツールの画像がキャプチャされ、処理装置の計算モジュールによりツールの重心及び重量が計算され、その後にATCサーボモーターに接続されてプログラムが編集され、異なるツールの重さ及びツールの重心に合わせてATCの回転工具交換速度を変化させ、インテリジェントな機能を達成させる。これにより、作業員の操作工程の設定を省略させ、工具交換効率を高める。また、ツールの違いに合わせて最適な工具交換速度を提供し、加工効率を高め、ツールが不安定に振り回される事象の発生を回避させる。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art. That is, the main object of the present invention is to provide an ATC tool change rate intelligent system. In other words, an image of the tool is captured by the image capture device, the center of gravity and weight of the tool is calculated by the processing unit's calculation module, and then connected to the ATC servo motor to edit the program and load the different tool weights. In addition, the ATC rotating tool change speed is changed according to the center of gravity of the tool to achieve an intelligent function. Thereby, the setting of the operator's operation process is omitted, and the tool change efficiency is improved. In addition, it provides the optimum tool change speed according to the difference of tools, increases the machining efficiency, and prevents the occurrence of an event that the tool is swung unstablely.
上述した課題を解決し、上記目的を達成するための本発明は、本発明に係るATC工具交換速度インテリジェントシステムは、ツールマガジンとATCアームとの間に設置され、前記ツールマガジンには複数のツールが設置される。前記ATC工具交換速度インテリジェントシステムは、 これら前記ツールの外観画像のキャプチャに用いられる画像キャプチャ・デバイスと、前記画像キャプチャ・デバイスの信号に接続され、且つ受信モジュールと、計算モジュールと、信号伝送モジュールとを有する処理装置であって、前記受信モジュールは前記外観画像の受信に用いられ、前記計算モジュールは前記外観画像に基づいて前記ツールの体積の重心及び重量の計算を行い、前記信号伝送モジュールは前記ATCアームの制御装置に接続され、前記信号伝送モジュールにより前記体積の重心及び前記重量が前記ATCアームの制御装置に伝送されることにより、前記ATCアームの工具交換速度が制御される処理装置とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the above object, the present invention provides an ATC tool change speed intelligent system according to the present invention, which is installed between a tool magazine and an ATC arm, and the tool magazine includes a plurality of tools. Is installed. The ATC tool change speed intelligent system is connected to an image capture device used to capture an external image of the tool, a signal of the image capture device, and a receiving module, a calculation module, a signal transmission module, The receiving module is used for receiving the appearance image, the calculation module calculates the center of gravity and the weight of the tool based on the appearance image, and the signal transmission module is the signal transmission module. A processing device connected to the control device of the ATC arm, wherein the signal transmission module transmits the center of gravity and the weight of the volume to the control device of the ATC arm, thereby controlling the tool changing speed of the ATC arm. It is characterized by providing.
好ましくは、外観画像は、ツールの深さ、幅、及び長さを含む。 Preferably, the appearance image includes the depth, width, and length of the tool.
好ましくは、計算モジュールは外観画像及びツールの所定の密度からツールの重量の計算を行う。 Preferably, the calculation module calculates the weight of the tool from the appearance image and a predetermined density of the tool.
好ましくは、計算モジュールはツール重量から体積の重心の計算を行う。 Preferably, the calculation module calculates the center of gravity of the volume from the tool weight.
上述したように、本発明は、画像キャプチャ・デバイスによりツールの外観画像がキャプチャされた後、計算モジュールにより外観画像に基づいて体積の重心が計算され、且つ信号伝送モジュールによりツールの体積の重心がATCアームの制御装置に伝送され、そのツールに適した工具交換速度が出力されて工具交換が行われる。これにより、正確にツールの体積の重心に合わせて最適な工具交換速度が提供されて工具交換が行われ、従来は2種類の工具交換速度しか提供できなかったという効率の問題を改善させる。また、ツールが不安定に振り回される事象の発生も回避させて、作業環境の安全性も向上させる。さらには、異なるツールの体積の重心及び重量を自動的に計測させることにより、作業員が設定を操作させるプロセス及び時間、並びにツールの重心及び重量の計測を省略させ、加工効率を高める。 As described above, according to the present invention, after the appearance image of the tool is captured by the image capture device, the center of gravity of the volume is calculated based on the appearance image by the calculation module, and the center of gravity of the tool volume is calculated by the signal transmission module. It is transmitted to the control device of the ATC arm, and the tool change speed suitable for the tool is output, and the tool change is performed. As a result, the optimum tool change speed is accurately provided in accordance with the center of gravity of the volume of the tool, and the tool change is performed. This improves the efficiency problem that conventionally only two types of tool change speeds could be provided. In addition, the occurrence of an event in which the tool is swung unstable is avoided, and the safety of the work environment is improved. Furthermore, by automatically measuring the center of gravity and the weight of different tools, the process and time for the operator to operate the setting, and the measurement of the center of gravity and the weight of the tool are omitted, thereby improving the processing efficiency.
以下に図面を参照して、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments described below.
以下、本発明の具体的な実施形態を図1〜4に基づいて説明する。本発明のATC工具交換速度インテリジェントシステム100は、ツールマガジン1とATCアーム2との間に設置される。ツールマガジン1には複数のツール3が設置される。なお、ATC工具交換速度インテリジェントシステム100は、画像キャプチャ・デバイス10及び画像キャプチャ・デバイス10を備える。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. The ATC tool change speed intelligent system 100 of the present invention is installed between the tool magazine 1 and the ATC arm 2. A plurality of tools 3 are installed in the tool magazine 1. The ATC tool change speed intelligent system 100 includes an image capture device 10 and an image capture device 10.
画像キャプチャ・デバイス10はツールマガジン1とATCアーム2との間に架設され、各ツール3の外観画像11のキャプチャに用いられる。外観画像11は、ツール3の深さ、幅、または長さを含み、本発明においては、画像キャプチャ・デバイス10は撮影装置或いは撮像装置の内の少なくとも1つである。 The image capture device 10 is installed between the tool magazine 1 and the ATC arm 2 and is used to capture the appearance image 11 of each tool 3. The appearance image 11 includes the depth, width, or length of the tool 3, and in the present invention, the image capture device 10 is at least one of a photographing apparatus or an imaging apparatus.
処理装置20は画像キャプチャ・デバイス10の信号に接続される。処理装置20はコンピューター端末であり、処理装置20及び画像キャプチャ・デバイス10は有線信号またはワイヤレス信号の何れか1つにより接続される。本発明において、処理装置20及び画像キャプチャ・デバイス10は有線信号で接続される。 The processing unit 20 is connected to the signal of the image capture device 10. The processing device 20 is a computer terminal, and the processing device 20 and the image capture device 10 are connected by either one of a wired signal or a wireless signal. In the present invention, the processing apparatus 20 and the image capture device 10 are connected by a wired signal.
処理装置20は、受信モジュール21と、計算モジュール22と、信号伝送モジュール23とを有し、信号伝送モジュール23はATCアームの制御装置4に接続される。信号伝送モジュール23及びATCアーム の制御器4は有線信号またはワイヤレス信号の何れか1つにより接続される。本発明において、ATCアームの制御装置4はプログラマブルロジックコントローラーである。 The processing device 20 includes a reception module 21, a calculation module 22, and a signal transmission module 23. The signal transmission module 23 is connected to the control device 4 of the ATC arm. The signal transmission module 23 and the controller 4 of the ATC arm are connected by either one of a wired signal or a wireless signal. In the present invention, the control device 4 of the ATC arm is a programmable logic controller.
さらに、受信モジュール21は画像キャプチャ・デバイス10によりキャプチャされた外観画像11の受信に用いられ、計算モジュール22によりツール3の深さ、幅、長さ、及びツール3の所定の密度を含む外観画像11に基づいて、ツール3の重量及び体積の重心の乗積数値が判断されて計算され、本発明に係るツール3の材質は全て同じであるため、ツール3の密度が所定のものとなる。ツール3の体積の重心及び重量の乗積数値が信号伝送モジュール23によりATCアームの制御装置4に伝送され、ATCアーム2の工具交換速度が制御される。これにより、本発明は異なる重量及び重心のツールに合わせて異なる工具交換速度が提供される。例えば、AツールとBツールがある場合、計算モジュール22によりAツールの重量及び体積の重心の乗積数値がBツールの重量及び体積の重心の乗積数値より大きいと算出された場合、Aツールには遅めの工具交換速度により工具の交換を行う必要があると判断され、Bツールは速めの工具交換速度で工具を交換できると判断される。これにより、ツール3の重量及び重心に基づいて最適な工具交換速度が提供され、工具交換効率が高まる。 Further, the receiving module 21 is used to receive the appearance image 11 captured by the image capture device 10, and the appearance image including the depth, width and length of the tool 3 and a predetermined density of the tool 3 by the calculation module 22. 11, the product value of the center of gravity of the weight and volume of the tool 3 is determined and calculated. Since the materials of the tool 3 according to the present invention are all the same, the density of the tool 3 becomes a predetermined one. The product of the center of gravity and weight of the volume of the tool 3 is transmitted to the control device 4 of the ATC arm by the signal transmission module 23, and the tool changing speed of the ATC arm 2 is controlled. This provides the present invention with different tool change rates for different weight and center of gravity tools. For example, if there is an A tool and a B tool, and the calculation module 22 calculates that the product value of the center of gravity of the A tool is greater than the product value of the center of gravity of the B tool, the A tool Therefore, it is determined that it is necessary to change the tool at a slower tool changing speed, and it is determined that the tool B can change the tool at a faster tool changing speed. Thereby, the optimal tool change speed is provided based on the weight and center of gravity of the tool 3, and the tool change efficiency is increased.
図1及び図4に示すように、工具交換の前に、画像キャプチャ・デバイス10によりツール3の外観画像11がキャプチャされ、外観画像11が受信モジュール21に伝送され、計算モジュール22により外観画像11に基づいて体積の重心及び重量が計算され、且つ信号伝送モジュール23によりツール3の体積の重心及び重量の乗積数値がATCアームの制御装置4に伝送され、そのツール3に適合する工具交換速度が設定されて工具交換が行われる。例えば、体積の重心及び重量の乗積数値が大きくなるほど、ツール3に必要な工具交換時間が長くなり、上限値に達すると、工具交換時間が4秒に固定されて、工具交換時間がそれ以上延びなくなる(図4参照)。 As shown in FIGS. 1 and 4, before the tool change, the appearance image 11 of the tool 3 is captured by the image capture device 10, the appearance image 11 is transmitted to the reception module 21, and the appearance image 11 is calculated by the calculation module 22. The center of gravity and weight of the volume are calculated based on the above, and the product of the center of gravity and weight of the volume of the tool 3 is transmitted to the control device 4 of the ATC arm by the signal transmission module 23, and the tool changing speed suitable for the tool 3 Is set and tool change is performed. For example, as the product value of the center of gravity and weight increases, the tool change time required for the tool 3 becomes longer. When the upper limit is reached, the tool change time is fixed at 4 seconds and the tool change time is longer. It will not extend (see FIG. 4).
これにより、インテリジェントな計測方式により、ツール3の体積の重心及び重量が正確に計算され、且つ自動的に最適な工具交換速度で工具交換が行われて、ツールが不安定に振り回される事象の発生が減少し、作業環境の安全性が高まる。また、工具交換の効率も向上し、作業員の操作時間も減り、加工効率が向上する。 As a result, the center of gravity and the weight of the tool 3 are accurately calculated by an intelligent measurement method, and the tool is automatically changed at the optimum tool changing speed. And the safety of the work environment is increased. In addition, the efficiency of tool change is improved, the operator's operation time is reduced, and the machining efficiency is improved.
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the concrete structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.
1 ツールマガジン
2 ATCアーム
3 ツール
4 ATCアームの制御装置
100 ATC工具交換速度インテリジェントシステム
10 画像キャプチャ・デバイス
11 外観画像
20 処理装置
21 受信モジュール
22 計算モジュール
23 信号伝送モジュール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tool magazine 2 ATC arm 3 Tool 4 ATC arm control apparatus 100 ATC tool change speed intelligent system 10 Image capture device 11 Appearance image 20 Processing apparatus 21 Reception module 22 Calculation module 23 Signal transmission module
Claims (5)
ATCアームと
の間に設置されるATC工具交換速度インテリジェントシステムであって、
前記ツールマガジンには複数のツールが設置され、
前記ATC工具交換速度インテリジェントシステムは、
これら前記ツールの外観画像のキャプチャに用いられる画像キャプチャ・デバイスと、
前記画像キャプチャ・デバイスの信号に接続され、且つ
受信モジュールと、
計算モジュールと、
信号伝送モジュールと
を有する処理装置であって、
前記受信モジュールは前記外観画像の受信に用いられ、
前記計算モジュールは前記外観画像に基づいて前記ツールの体積の重心及び重量の計算を行い、
前記信号伝送モジュールは前記ATCアームの制御装置に接続され、
前記信号伝送モジュールにより前記体積の重心及び前記重量が前記ATCアームの制御装置に伝送されることにより、前記ATCアームの工具交換速度が制御される処理装置と
を備える
ことを特徴とする
ATC工具交換速度インテリジェントシステム。 An ATC tool change speed intelligent system installed between the tool magazine and the ATC arm,
A plurality of tools are installed in the tool magazine,
The ATC tool change speed intelligent system is:
An image capture device used to capture the appearance image of these tools;
A receiver module connected to the signal of the image capture device;
A calculation module;
A processing device having a signal transmission module,
The receiving module is used for receiving the appearance image,
The calculation module calculates the center of gravity and weight of the tool based on the appearance image,
The signal transmission module is connected to the control device of the ATC arm,
ATC tool change comprising: a processing device for controlling the tool change speed of the ATC arm by transmitting the center of gravity of the volume and the weight to the control device of the ATC arm by the signal transmission module. Speed intelligent system.
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