JP2023118299A - Machine tool, control method, and control program - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、工作機械、制御方法、および制御プログラムに関する。 The present disclosure relates to machine tools, control methods, and control programs.
実開平07-033506号公報(特許文献1)は、棒材のワークを固定することが可能な回転テーブルを開示している。当該回転テーブルの回転中心には、回転軸方向に延びる孔が形成されている。棒状のワークは、当該孔に挿入された状態でチャックによって固定される。 Japanese Utility Model Laying-Open No. 07-033506 (Patent Document 1) discloses a rotary table capable of fixing a bar workpiece. A hole extending in the rotation axis direction is formed at the center of rotation of the rotary table. A rod-shaped work is inserted into the hole and fixed by a chuck.
特許文献1は、回転テーブルの回転軸方向においてワークの位置を調整する機構については開示していない。この点に鑑み、回転テーブルの回転軸方向においてワークの位置を調整するための技術が望まれている。 Patent Document 1 does not disclose a mechanism for adjusting the position of the workpiece in the rotation axis direction of the rotary table. In view of this point, there is a demand for a technique for adjusting the position of the workpiece in the rotation axis direction of the rotary table.
本開示の一例では、ワークを加工することが可能な工作機械は、回転軸を中心として回転可能に構成されている回転テーブルと、上記回転軸を中心として上記回転テーブルを回転駆動するための駆動部と、上記回転テーブルに支持されており、上記ワークを保持可能に構成されている保持機構と、上記保持機構の駆動態様を第1駆動態様と第2駆動態様との間で切り換えるための切換機構とを備える。上記第1駆動態様では、上記駆動部による上記回転テーブルの回転駆動力が、上記回転軸方向における上記保持機構の直線運動に利用される。上記第2駆動態様では、上記駆動部による上記回転テーブルの回転駆動力が、上記回転軸方向を中心とする上記保持機構の回転運動に利用される。 In one example of the present disclosure, a machine tool capable of machining a workpiece includes a turntable configured to be rotatable about a rotation axis, and a drive for rotating the turntable about the rotation axis. a holding mechanism supported by the rotary table and capable of holding the workpiece; and a switch for switching a driving mode of the holding mechanism between a first driving mode and a second driving mode. and a mechanism. In the first driving mode, the rotational driving force of the rotary table by the driving section is used for the linear movement of the holding mechanism in the direction of the rotation axis. In the second driving mode, the rotational driving force of the rotary table by the driving section is used for rotational movement of the holding mechanism about the rotational axis direction.
本開示の一例では、上記回転テーブルは、上記回転軸を中心として回転する回転部と、上記回転軸を中心として回転しない非回転部とを含む。上記切換機構は、上記保持機構に繋がっており、上記回転部の回転に伴って上記回転軸方向に移動可能に構成されているねじ軸と、上記ねじ軸に螺合しており、上記非回転部に繋がっているナットと、上記ねじ軸と上記ナットとを互いに固定する状態と、上記ねじ軸と上記ナットとを互いに固定しない状態との一方から他方に切り換えることが可能な第1固定機構とを含む。上記第1固定機構は、上記第1駆動態様において、上記ねじ軸と上記ナットとを互いに固定せず、上記第2駆動態様において、上記ねじ軸と上記ナットとを互いに固定する。 In one example of the present disclosure, the rotary table includes a rotating portion that rotates about the rotating shaft and a non-rotating portion that does not rotate about the rotating shaft. The switching mechanism is connected to the holding mechanism and is screwed to the screw shaft configured to be movable in the direction of the rotation axis as the rotating portion rotates, and the non-rotating a first fixing mechanism capable of switching from one of a state in which the nut connected to the part and the screw shaft and the nut are fixed to each other, and a state in which the screw shaft and the nut are not fixed to each other, to the other; including. The first fixing mechanism does not fix the screw shaft and the nut to each other in the first drive mode, and fixes the screw shaft and the nut to each other in the second drive mode.
本開示の一例では、上記工作機械は、さらに、上記非回転部と上記ナットとを互いに固定する状態と、上記非回転部と上記ナットとを互いに固定しない状態との一方から他方に切り換えることが可能な第2固定機構を備える。上記第2固定機構は、上記第1駆動態様において、上記非回転部と上記ナットとを互いに固定し、上記第2駆動態様において、上記非回転部と上記ナットとを互いに固定しない。 In one example of the present disclosure, the machine tool is further capable of switching from one of a state in which the non-rotating portion and the nut are fixed to each other and a state in which the non-rotating portion and the nut are not fixed to each other to the other. A possible second locking mechanism is provided. The second fixing mechanism fixes the non-rotating portion and the nut to each other in the first driving mode, and does not fix the non-rotating portion and the nut to each other in the second driving mode.
本開示の一例では、上記工作機械は、さらに、当該工作機械を制御するための制御部を備える。上記制御部は、上記ワークの非加工中において上記工作機械を上記第1駆動態様で制御し、上記ワークの加工中において上記工作機械を上記第2駆動態様で制御する。 In one example of the present disclosure, the machine tool further includes a controller for controlling the machine tool. The control section controls the machine tool in the first drive mode while the work is not being machined, and controls the machine tool in the second drive mode while the work is being machined.
本開示の一例では、上記駆動部は、ダイレクトドライブモータを含む。 In one example of the present disclosure, the drive includes a direct drive motor.
本開示の他の例では、ワークを加工することが可能な工作機械の制御方法が提供される。上記工作機械は、回転軸を中心として回転可能に構成されている回転テーブルと、上記回転軸を回転中心として上記回転テーブルを回転駆動するための駆動部と、上記回転テーブルに支持されており、上記ワークを保持可能に構成されている保持機構と、上記保持機構の駆動態様を第1駆動態様と第2駆動態様との間で切り換えるための切換機構とを備える。上記第1駆動態様では、上記駆動部による上記回転テーブルの回転駆動力が、上記回転軸方向における上記保持機構の直線運動に利用される。上記第2駆動態様では、上記駆動部による上記回転テーブルの回転駆動力が、上記回転軸方向を中心とする上記保持機構の回転運動に利用される。上記制御方法は、上記ワークの非加工中において上記工作機械を上記第1駆動態様で制御するステップと、上記ワークの加工中において上記工作機械を上記第2駆動態様で制御するステップとを備える。 Another example of the present disclosure provides a control method for a machine tool capable of machining a workpiece. The machine tool includes a turntable configured to be rotatable about a rotation axis, a driving unit for rotating the turntable about the rotation axis, and supported by the turntable, A holding mechanism configured to hold the workpiece and a switching mechanism for switching a driving mode of the holding mechanism between a first driving mode and a second driving mode. In the first driving mode, the rotational driving force of the rotary table by the driving section is used for the linear movement of the holding mechanism in the direction of the rotation axis. In the second driving mode, the rotational driving force of the rotary table by the driving section is used for rotational movement of the holding mechanism about the rotational axis direction. The control method includes the steps of controlling the machine tool in the first drive mode while the work is not being machined, and controlling the machine tool in the second drive mode while the work is being machined.
本開示の他の例では、ワークを加工することが可能な工作機械の制御プログラムが提供される。は、上記工作機械は、回転軸を中心として回転可能に構成されている回転テーブルと、上記回転軸を回転中心として上記回転テーブルを回転駆動するための駆動部と、上記回転テーブルに支持されており、上記ワークを保持可能に構成されている保持機構と、上記保持機構の駆動態様を第1駆動態様と第2駆動態様との間で切り換えるための切換機構とを備える。上記第1駆動態様では、上記駆動部による上記回転テーブルの回転駆動力が、上記回転軸方向における上記保持機構の直線運動に利用される。上記第2駆動態様では、上記駆動部による上記回転テーブルの回転駆動力が、上記回転軸方向を中心とする上記保持機構の回転運動に利用される。上記制御プログラムは、上記工作機械に、上記ワークの非加工中において上記工作機械を上記第1駆動態様で制御するステップと、上記ワークの加工中において上記工作機械を上記第2駆動態様で制御するステップとを実行させる。 Another example of the present disclosure provides a control program for a machine tool capable of machining a workpiece. The machine tool comprises a turntable configured to be rotatable about a rotation axis, a drive unit for driving the turntable to rotate about the rotation axis, and a drive unit supported by the turntable. and a holding mechanism configured to hold the work, and a switching mechanism for switching a driving mode of the holding mechanism between a first driving mode and a second driving mode. In the first driving mode, the rotational driving force of the rotary table by the driving section is used for the linear movement of the holding mechanism in the direction of the rotation axis. In the second driving mode, the rotational driving force of the rotary table by the driving section is used for rotational movement of the holding mechanism about the rotational axis direction. The control program instructs the machine tool to control the machine tool in the first drive mode while the workpiece is not being machined, and to control the machine tool in the second drive mode while the workpiece is being machined. to execute the steps.
本発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解される本発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。 The above and other objects, features, aspects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of the invention taken in conjunction with the accompanying drawings.
以下、図面を参照しつつ、本発明に従う各実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。 Hereinafter, each embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, identical parts and components are given identical reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description of these will not be repeated. In addition, each embodiment and each modified example described below may be selectively combined as appropriate.
<A.工作機械100の外観>
図1を参照して、実施の形態に従う工作機械100について説明する。図1は、工作機械100の外観を示す図である。
<A. Appearance of Machine Tool 100>
A machine tool 100 according to an embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing the appearance of a machine tool 100. As shown in FIG.
本明細書でいう「工作機械」とは、ワークを加工する機能を備えた種々の装置を包含する概念である。一例として、工作機械100は、横形のマシニングセンタであってもよいし、立形のマシニングセンタであってもよいし、旋盤であってもよいし、付加加工機であってもよいし、その他の切削機械や研削機械であってもよいし、これらを複合した複合機であってもよい。 The term "machine tool" as used herein is a concept that includes various devices that have the function of machining a workpiece. As an example, the machine tool 100 may be a horizontal machining center, a vertical machining center, a lathe, an additional processing machine, or other cutting machines. It may be a machine, a grinding machine, or a composite machine combining these.
図1に示されるように、工作機械100は、カバー130と、操作盤140とを含む。カバー130は、スプラッシュガードとも呼ばれ、工作機械100の外観を成すとともに、ワークWの加工エリアAR(図2および図3参照)を区画形成している。 As shown in FIG. 1, machine tool 100 includes cover 130 and operation panel 140 . The cover 130 is also called a splash guard, forms an appearance of the machine tool 100, and defines a machining area AR (see FIGS. 2 and 3) for the workpiece W. As shown in FIG.
操作盤140は、汎用のコンピュータであり、加工に関する各種情報を表示するためのディスプレイ142を有する。ディスプレイ142は、たとえば、液晶ディスプレイ、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ、またはその他の表示機器である。また、ディスプレイ142は、タッチパネルで構成されており、工作機械100に対する各種操作をタッチ操作で受け付ける。 The operation panel 140 is a general-purpose computer and has a display 142 for displaying various information regarding machining. The display 142 is, for example, a liquid crystal display, an organic EL (Electro Luminescence) display, or other display device. The display 142 is configured by a touch panel, and receives various operations for the machine tool 100 by touch operations.
<B.工作機械100の加工機構>
次に、図2および図3を参照して、工作機械100内の加工エリアARに設けられている加工機構について説明する。図2は、加工エリアARに設けられている加工機構を側面方向から示す図である。図3は、図2とは異なる方向から加工機構を表す図である。
<B. Machining Mechanism of Machine Tool 100>
Next, with reference to FIGS. 2 and 3, the working mechanism provided in the working area AR inside the machine tool 100 will be described. FIG. 2 is a side view showing the machining mechanism provided in the machining area AR. FIG. 3 is a diagram showing the processing mechanism from a different direction from that of FIG.
加工機構の一例として、図2および図3には、工具主軸10と、ワーク主軸13とが示されている。ワーク主軸13は、保持機構15と、回転テーブル20とを含む。 A tool spindle 10 and a work spindle 13 are shown in FIGS. 2 and 3 as an example of the machining mechanism. Work spindle 13 includes a holding mechanism 15 and a rotary table 20 .
説明の便宜のために、以下では、回転テーブル20の回転軸AXC方向をZ軸方向とも称する。また、Z軸方向に直交する一方向をX軸方向とも称する。また、X軸方向およびZ軸方向の両方に直交する方向をY軸方向とも称する。図2および図3の例では、Z軸方向が鉛直方向(重力方向)を表し、X軸方向およびZ軸方向がそれぞれ水平方向を表している。 For convenience of explanation, the rotation axis AXC direction of the rotary table 20 is hereinafter also referred to as the Z-axis direction. Moreover, one direction perpendicular to the Z-axis direction is also referred to as the X-axis direction. A direction orthogonal to both the X-axis direction and the Z-axis direction is also referred to as the Y-axis direction. In the examples of FIGS. 2 and 3, the Z-axis direction represents the vertical direction (the direction of gravity), and the X-axis direction and the Z-axis direction represent the horizontal directions.
また、X軸方向を中心とした回転方向をA軸回りとも称する。また、Y軸方向を中心とした回転方向をB軸回りとも称する。また、Z軸方向を中心とした回転方向をC軸回りとも称する。 Further, the direction of rotation about the X-axis direction is also referred to as around the A-axis. Further, the direction of rotation about the Y-axis direction is also referred to as around the B-axis. Further, the direction of rotation about the Z-axis direction is also referred to as around the C-axis.
加工エリアARには、工具主軸10が設けられている。工具主軸10には、工具11が装着され得る。後述のように、工具主軸10は、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向に移動可能に構成されるとともに、C軸回りに回転可能に構成される。工作機械100は、工具主軸10を回転しながら工具11をワークに当てることでワークを転削加工することができる。 A tool spindle 10 is provided in the machining area AR. A tool 11 can be mounted on the tool spindle 10 . As will be described later, the tool spindle 10 is configured to be movable in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, and is configured to be rotatable around the C-axis. The machine tool 100 is capable of milling the workpiece by bringing the tool 11 into contact with the workpiece while rotating the tool spindle 10 .
また、加工エリアARには、ワーク主軸13が設けられている。ワーク主軸13は、保持機構15と、回転テーブル20とを含む。 A workpiece spindle 13 is provided in the machining area AR. Work spindle 13 includes a holding mechanism 15 and a rotary table 20 .
回転テーブル20には、ワークWの保持機構15が装着されている。保持機構15は、回転テーブル20に設けられている孔に挿入され得る。当該孔は、回転テーブル20の回転中心である回転軸AXCに沿って形成されている。保持機構15は、当該孔に挿入された状態で回転テーブル20に支持される。保持機構15は、中空になっており、棒材のワークWを固定可能に構成される。ワークWは、チャックによって固定される。 A holding mechanism 15 for the workpiece W is mounted on the rotary table 20 . The holding mechanism 15 can be inserted into holes provided in the rotary table 20 . The hole is formed along the rotation axis AXC, which is the center of rotation of the rotary table 20 . The holding mechanism 15 is supported by the rotary table 20 while being inserted into the hole. The holding mechanism 15 is hollow, and is configured to be able to fix the workpiece W of bar material. A workpiece W is fixed by a chuck.
工作機械100は、回転軸AXCを中心として回転テーブル20を回転しながら工具11をワークWに当てることでワークWを旋削加工することができる。これにより、回転テーブル20は、ワーク主軸として機能する。 The machine tool 100 can turn the workpiece W by bringing the tool 11 into contact with the workpiece W while rotating the rotary table 20 about the rotation axis AXC. Thereby, the rotary table 20 functions as a work spindle.
回転テーブル20は、C軸テーブル80に支持されている。C軸テーブル80は、その内部にモータ122Cを備える。モータ122Cは、回転テーブル20に接続されている。モータ122Cは、回転軸AXCを中心として回転テーブル20を回転駆動する。モータ122Cは、たとえば、ダイレクトドライブモータであり、減速機構を使用せずに回転テーブル20を直接的に回転駆動する。ダイレクトドライブモータが用いられることで、モータ122Cの駆動力が回転テーブル20に直接的に伝達され、力の伝達効率が向上する。 The rotary table 20 is supported by the C-axis table 80 . The C-axis table 80 has a motor 122C inside. Motor 122C is connected to rotary table 20 . The motor 122C rotationally drives the rotary table 20 around the rotation axis AXC. The motor 122C is, for example, a direct drive motor, and directly rotationally drives the rotary table 20 without using a speed reduction mechanism. By using the direct drive motor, the driving force of the motor 122C is directly transmitted to the rotary table 20, improving the power transmission efficiency.
なお、モータ122Cは、必ずしもダイレクトドライブモータである必要はない。一例として、モータ122Cは、減速機構を使用しているモータ(たとえば、サーボモータ)であってもよい。 Note that the motor 122C does not necessarily have to be a direct drive motor. As an example, motor 122C may be a motor using a speed reduction mechanism (eg, a servomotor).
C軸テーブル80には、B軸テーブル82が繋がっている。B軸テーブル82がXY平面に対して平行または略平行に延在しているのに対して、C軸テーブル80は、XZ平面に対して平行または略平行に延在している。B軸テーブル82は、たとえば、C軸テーブル80と一体的に構成されている。 A B-axis table 82 is connected to the C-axis table 80 . While the B-axis table 82 extends parallel or substantially parallel to the XY plane, the C-axis table 80 extends parallel or substantially parallel to the XZ plane. The B-axis table 82 is configured integrally with the C-axis table 80, for example.
B軸テーブル82は、支持機構84に繋がっている。支持機構84は、工作機械100内で固定されている不動体である。モータ122Bは、B軸テーブル82に接続されている。モータ122Bは、Y軸方向と平行な回転軸AXBを中心としてB軸テーブル82を回転駆動する。B軸テーブル82が回転駆動することにより、回転テーブル20は、B軸テーブル82と連動して回転軸AXBを中心として回転駆動する。 The B-axis table 82 is connected to the support mechanism 84 . The support mechanism 84 is a non-moving body that is fixed inside the machine tool 100 . Motor 122B is connected to B-axis table 82 . The motor 122B rotationally drives the B-axis table 82 around a rotation axis AXB parallel to the Y-axis direction. By rotationally driving the B-axis table 82 , the rotary table 20 is rotationally driven around the rotational axis AXB in conjunction with the B-axis table 82 .
モータ122Bは、たとえば、ダイレクトドライブモータであり、減速機構を使用せずにB軸テーブル82を直接的に回転駆動する。ダイレクトドライブモータが用いられることで、モータ122Bの駆動力がB軸テーブル82に直接的に伝達され、力の伝達効率が向上する。 The motor 122B is, for example, a direct drive motor, and directly rotates the B-axis table 82 without using a reduction mechanism. By using a direct drive motor, the driving force of the motor 122B is directly transmitted to the B-axis table 82, improving the efficiency of force transmission.
なお、モータ122Bは、必ずしもダイレクトドライブモータである必要はない。一例として、モータ122Bは、減速機構を使用しているモータ(たとえば、サーボモータ)であってもよい。 Note that the motor 122B does not necessarily have to be a direct drive motor. As an example, motor 122B may be a motor using a speed reduction mechanism (eg, a servomotor).
<C.概要>
引き続き、図2および図3を参照して、保持機構15の駆動態様の概要について説明する。
<C. Overview>
Continuing on, with reference to FIGS. 2 and 3, the outline of the driving mode of the holding mechanism 15 will be described.
回転テーブル20の内部には、保持機構15の駆動態様を第1駆動態様と第2駆動態様との間で切り換えるための切換機構が設けられる。切換機構の詳細については後述する。 A switching mechanism is provided inside the rotary table 20 for switching the driving mode of the holding mechanism 15 between the first driving mode and the second driving mode. Details of the switching mechanism will be described later.
第1駆動態様では、モータ122C(駆動部)による回転テーブル20の回転駆動力が、回転軸AXC方向における保持機構15の直線運動に利用される。工作機械100は、保持機構15を第1駆動態様で駆動することで、回転軸AXC方向における保持機構15の位置を調整することができる。これにより、工作機械100は、回転軸AXC方向の任意の位置にワークWを移動することができる。以下では、当該第1駆動態様を「位置合わせモード」とも称する。 In the first driving mode, the rotational driving force of the rotary table 20 by the motor 122C (driving section) is used for the linear motion of the holding mechanism 15 in the direction of the rotation axis AXC. The machine tool 100 can adjust the position of the holding mechanism 15 in the direction of the rotation axis AXC by driving the holding mechanism 15 in the first drive mode. Thereby, the machine tool 100 can move the workpiece W to any position in the direction of the rotation axis AXC. Below, the said 1st drive mode is also called "alignment mode."
第2駆動態様では、モータ122C(駆動部)による回転テーブル20の回転駆動力が、回転軸AXCを中心とする保持機構15の回転運動に利用される。工作機械100は、保持機構15を第2駆動態様で駆動することで、回転軸AXCを中心として保持機構15を回転することができ、保持機構15をワーク主軸として機能させることができる。以下では、当該第2駆動態様を「加工モード」とも称する。 In the second driving mode, the rotational driving force of the rotary table 20 by the motor 122C (driving section) is used for rotational movement of the holding mechanism 15 about the rotation axis AXC. By driving the holding mechanism 15 in the second drive mode, the machine tool 100 can rotate the holding mechanism 15 around the rotation axis AXC, and can function as a work spindle. Below, the said 2nd drive mode is also called "processing mode."
このように、工作機械100は、回転軸AXC方向における保持機構15の直線駆動と、回転軸AXCを中心とした保持機構15の回転駆動とを1つのモータ122Cで実現することができる。これにより、回転テーブル20を小型化することができる。 In this manner, machine tool 100 can realize linear drive of holding mechanism 15 in the direction of rotation axis AXC and rotational drive of holding mechanism 15 about rotation axis AXC with one motor 122C. Thereby, the rotary table 20 can be miniaturized.
<D.工作機械100の駆動機構>
次に、図4を参照して、工作機械100の各種構成について説明する。図4は、工作機械100の駆動機構の一例を示す図である。
<D. Drive Mechanism of Machine Tool 100>
Next, various configurations of the machine tool 100 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing an example of a drive mechanism of machine tool 100. As shown in FIG.
図4に示されるように、工作機械100は、工具主軸10と、回転テーブル20と、制御部50と、駆動部110と、駆動部120とを含む。 As shown in FIG. 4 , machine tool 100 includes tool spindle 10 , rotary table 20 , control section 50 , drive section 110 and drive section 120 .
制御部50は、工作機械100を制御するための装置である。制御部50の装置構成は、任意である。制御部50は、単体の制御ユニットで構成されてもよいし、複数の制御ユニットで構成されてもよい。一例として、制御部50は、PLC(Programmable Logic Controller)などのCPU(Central Processing Unit)ユニットや、CNCユニットなどで構成される。 The control unit 50 is a device for controlling the machine tool 100 . The device configuration of the control unit 50 is arbitrary. The control section 50 may be composed of a single control unit, or may be composed of a plurality of control units. As an example, the control unit 50 is configured by a CPU (Central Processing Unit) unit such as a PLC (Programmable Logic Controller), a CNC unit, or the like.
制御部50は、たとえば、予め設計されている加工プログラムに従って、駆動部110,120を駆動し、ワークを加工する。 The control unit 50 drives the driving units 110 and 120 according to, for example, a pre-designed machining program to machine the workpiece.
駆動部110は、工具主軸10を駆動するための駆動機構である。駆動部110の装置構成は、任意である。駆動部110は、単体の駆動ユニットで構成されてもよいし、複数の駆動ユニットで構成されてもよい。図4の例では、駆動部110は、モータドライバ111C,111X,111Y,111Zと、モータ112C,112X,112Y,112Zとで構成されている。 The drive section 110 is a drive mechanism for driving the tool spindle 10 . The device configuration of the drive unit 110 is arbitrary. The driving section 110 may be composed of a single driving unit, or may be composed of a plurality of driving units. In the example of FIG. 4, the driving section 110 is composed of motor drivers 111C, 111X, 111Y and 111Z and motors 112C, 112X, 112Y and 112Z.
モータドライバ111Cは、制御部50から目標回転速度の入力を逐次的に受け、モータ112Cを制御する。モータ112Cは、工具主軸10の軸方向(すなわち、Z軸方向)を中心として工具主軸10を回転駆動する。モータ112Cは、交流モータであってもよいし、ステッピングモータであってもよいし、サーボモータであってもよいし、その他の種類のモータであってもよい。 The motor driver 111C sequentially receives input of the target rotation speed from the control unit 50 and controls the motor 112C. The motor 112C rotationally drives the tool spindle 10 about the axial direction of the tool spindle 10 (that is, the Z-axis direction). The motor 112C may be an AC motor, a stepping motor, a servo motor, or any other type of motor.
モータ112Cがサーボモータである場合、モータドライバ111Cは、モータ112Cの回転角度を検知するためのエンコーダ(図示しない)のフィードバック信号からモータ112Cの実回転速度を算出する。そして、モータドライバ111Cは、算出した実回転速度が目標回転速度よりも小さい場合にはモータ112Cの回転速度を上げ、算出した実回転速度が目標回転速度よりも大きい場合にはモータ112Cの回転速度を下げる。このように、モータドライバ111Cは、モータ112Cの回転速度のフィードバックを逐次的に受けながらモータ112Cの回転速度を目標回転速度に近付ける。 When the motor 112C is a servomotor, the motor driver 111C calculates the actual rotation speed of the motor 112C from a feedback signal from an encoder (not shown) for detecting the rotation angle of the motor 112C. Then, the motor driver 111C increases the rotation speed of the motor 112C when the calculated actual rotation speed is lower than the target rotation speed, and increases the rotation speed of the motor 112C when the calculated actual rotation speed is higher than the target rotation speed. lower the Thus, the motor driver 111C brings the rotation speed of the motor 112C closer to the target rotation speed while sequentially receiving the feedback of the rotation speed of the motor 112C.
モータドライバ111Xは、制御部50から目標位置の入力を逐次的に受け、モータ112Xを制御する。モータ112Xは、X軸方向に延在しているボールネジ(図示しない)を介して工具主軸10を送り駆動し、X軸方向の任意の位置に工具主軸10を移動する。モータ112Xは、交流モータであってもよいし、ステッピングモータであってもよいし、サーボモータであってもよいし、その他の種類のモータであってもよい。モータドライバ111Xによるモータ112Xの制御方法は、モータドライバ111Cと同様であるので、その説明については繰り返さない。 The motor driver 111X sequentially receives input of the target position from the control unit 50 and controls the motor 112X. The motor 112X feeds and drives the tool spindle 10 via a ball screw (not shown) extending in the X-axis direction to move the tool spindle 10 to an arbitrary position in the X-axis direction. The motor 112X may be an AC motor, a stepping motor, a servo motor, or any other type of motor. Since the method of controlling motor 112X by motor driver 111X is the same as that of motor driver 111C, description thereof will not be repeated.
モータドライバ111Yは、制御部50から目標位置の入力を逐次的に受け、モータ112Yを制御する。モータ112Yは、Y軸方向に延在しているボールネジ(図示しない)を介して工具主軸10を送り駆動し、Y軸方向の任意の位置に工具主軸10を移動する。モータ112Yは、交流モータであってもよいし、ステッピングモータであってもよいし、サーボモータであってもよいし、その他の種類のモータであってもよい。モータドライバ111Yによるモータ112Yの制御方法は、モータドライバ111Cと同様であるので、その説明については繰り返さない。 The motor driver 111Y sequentially receives input of the target position from the control unit 50 and controls the motor 112Y. The motor 112Y feeds and drives the tool spindle 10 via a ball screw (not shown) extending in the Y-axis direction to move the tool spindle 10 to an arbitrary position in the Y-axis direction. The motor 112Y may be an AC motor, a stepping motor, a servo motor, or any other type of motor. Since the method of controlling motor 112Y by motor driver 111Y is the same as that of motor driver 111C, description thereof will not be repeated.
モータドライバ111Zは、制御部50から目標位置の入力を逐次的に受け、モータ112Zを制御する。モータ112Zは、Z軸方向に延在しているボールネジ(図示しない)を介して工具主軸10を送り駆動し、Z軸方向の任意の位置に工具主軸10を移動する。モータ112Zは、交流モータであってもよいし、ステッピングモータであってもよいし、サーボモータであってもよいし、その他の種類のモータであってもよい。モータドライバ111Zによるモータ112Zの制御方法は、モータドライバ111Cと同様であるので、その説明については繰り返さない。 The motor driver 111Z sequentially receives input of the target position from the control unit 50 and controls the motor 112Z. The motor 112Z feeds and drives the tool spindle 10 via a ball screw (not shown) extending in the Z-axis direction to move the tool spindle 10 to an arbitrary position in the Z-axis direction. The motor 112Z may be an AC motor, a stepping motor, a servo motor, or any other type of motor. Since the method of controlling motor 112Z by motor driver 111Z is the same as that of motor driver 111C, description thereof will not be repeated.
駆動部120は、回転テーブル20を駆動するための駆動機構である。駆動部120の装置構成は、任意である。駆動部120は、単体の駆動ユニットで構成されてもよいし、複数の駆動ユニットで構成されてもよい。図4の例では、駆動部120は、モータドライバ121B,121Cと、モータ122B,122Cとで構成されている。 The drive unit 120 is a drive mechanism for driving the rotary table 20 . The device configuration of the drive unit 120 is arbitrary. The driving section 120 may be composed of a single driving unit, or may be composed of a plurality of driving units. In the example of FIG. 4, the drive unit 120 is configured with motor drivers 121B and 121C and motors 122B and 122C.
モータドライバ121Bは、制御部50から目標位置の入力を逐次的に受け、モータ122Bを制御する。モータ122Bは、上述のB軸テーブル82(図2参照)を介して、上述の回転軸AXB(図2参照)を中心として回転テーブル20を回転駆動する。モータ122Bは、ダイレクトドライブモータであってもよいし、交流モータであってもよいし、ステッピングモータであってもよいし、サーボモータであってもよいし、その他の種類のモータであってもよい。 The motor driver 121B sequentially receives input of the target position from the control unit 50 and controls the motor 122B. The motor 122B rotationally drives the rotary table 20 about the above-described rotary axis AXB (see FIG. 2) via the above-described B-axis table 82 (see FIG. 2). Motor 122B may be a direct drive motor, an AC motor, a stepping motor, a servo motor, or any other type of motor. good.
モータドライバ121Bは、モータ122Bの回転角度を検知するためのエンコーダ(図示しない)のフィードバック信号からモータ122Bの実回転速度を算出する。そして、モータドライバ121Bは、算出した実回転速度が目標回転速度よりも小さい場合にはモータ122Bの回転速度を上げ、算出した実回転速度が目標回転速度よりも大きい場合にはモータ122Bの回転速度を下げる。このように、モータドライバ121Bは、モータ122Bの回転速度のフィードバックを逐次的に受けながらモータ122Bの回転速度を目標回転速度に近付ける。 The motor driver 121B calculates the actual rotation speed of the motor 122B from a feedback signal from an encoder (not shown) for detecting the rotation angle of the motor 122B. Then, the motor driver 121B increases the rotation speed of the motor 122B when the calculated actual rotation speed is lower than the target rotation speed, and increases the rotation speed of the motor 122B when the calculated actual rotation speed is higher than the target rotation speed. lower the Thus, the motor driver 121B brings the rotational speed of the motor 122B closer to the target rotational speed while sequentially receiving the feedback of the rotational speed of the motor 122B.
モータドライバ121Cは、制御部50から目標位置の入力を逐次的に受け、モータ122Cを制御する。モータ122Cは、上述の回転軸AXC(図2参照)を中心として回転テーブル20を回転駆動する。モータ122Cは、ダイレクトドライブモータであってもよいし、交流モータであってもよいし、ステッピングモータであってもよいし、サーボモータであってもよいし、その他の種類のモータであってもよい。モータドライバ121Cによるモータ122Cの制御方法は、モータドライバ121Bと同様であるので、その説明については繰り返さない。 The motor driver 121C sequentially receives input of the target position from the control unit 50 and controls the motor 122C. The motor 122C rotationally drives the turntable 20 around the above-described rotation axis AXC (see FIG. 2). Motor 122C may be a direct drive motor, an AC motor, a stepping motor, a servo motor, or any other type of motor. good. Since the method of controlling motor 122C by motor driver 121C is the same as that of motor driver 121B, description thereof will not be repeated.
<E.ワーク主軸13の内部構造>
次に、図5を参照して、ワーク主軸13の内部構造について説明する。図5は、回転軸AXC(図2参照)に沿うワーク主軸13の断面図を示す図である。
<E. Internal Structure of Work Spindle 13>
Next, referring to FIG. 5, the internal structure of the work spindle 13 will be described. FIG. 5 is a diagram showing a cross-sectional view of the work spindle 13 along the rotation axis AXC (see FIG. 2).
図5に示されるように、ワーク主軸13は、保持機構15と、回転テーブル20と、切換機構30と、固定機構40とを含む。 As shown in FIG. 5 , work spindle 13 includes holding mechanism 15 , rotary table 20 , switching mechanism 30 , and fixing mechanism 40 .
保持機構15は、棒材のワークを固定するための機構である。図5の例では、保持機構15は、棒材のワークW1を保持している。保持機構15は、回転テーブル20に設けられている挿入口14に挿入されることで、回転テーブル20内で支持される。 The holding mechanism 15 is a mechanism for fixing a bar workpiece. In the example of FIG. 5, the holding mechanism 15 holds a bar workpiece W1. The holding mechanism 15 is supported within the turntable 20 by being inserted into the insertion opening 14 provided in the turntable 20 .
保持機構15は、ハウジング16と、可動部17とを含む。ハウジング16は、保持機構15の外観を成すとともに、可動部17を収容する。可動部17は、回転軸AXC方向において移動可能に構成される。ワークW1は、ハウジング16内において可動部17に支持されており、可動部17と連動する。 Holding mechanism 15 includes a housing 16 and a movable portion 17 . The housing 16 has the appearance of the holding mechanism 15 and accommodates the movable portion 17 . The movable portion 17 is configured to be movable in the direction of the rotation axis AXC. The work W1 is supported by the movable portion 17 within the housing 16 and interlocks with the movable portion 17 .
回転テーブル20は、回転部21Aと、非回転部21Bと、ベアリング22とを含む。回転部21Aは、たとえば、非回転部21Bの内部に設けられている。回転部21Aおよび非回転部21Bは、ベアリング22を介して互いに隣接している。 The rotary table 20 includes a rotating portion 21A, a non-rotating portion 21B, and bearings 22. As shown in FIG. Rotating portion 21A is provided, for example, inside non-rotating portion 21B. The rotating portion 21A and the non-rotating portion 21B are adjacent to each other with the bearing 22 interposed therebetween.
ベアリング22は、その中心が回転軸AXCを通るように回転テーブル20内に設けられている。ベアリング22は、内輪と、外輪と、ボールとで構成される。当該ボールは、当該内輪と当該外輪との間に設けられている。 The bearing 22 is provided inside the rotary table 20 so that its center passes through the rotation axis AXC. The bearing 22 is composed of an inner ring, an outer ring and balls. The ball is provided between the inner ring and the outer ring.
回転部21Aは、ベアリング22の内輪に接している。これにより、回転部21Aは、回転軸AXCを中心として回転可能に構成される。一方で、非回転部21Bは、ベアリング22の外輪に接しており、当該外輪とともに回転テーブル20内で固定されている。これにより、非回転部21Bは、回転部21Aとは異なり、回転軸AXCを中心として回転しないように構成される。 The rotating portion 21A is in contact with the inner ring of the bearing 22. As shown in FIG. Thereby, the rotating portion 21A is configured to be rotatable about the rotation axis AXC. On the other hand, the non-rotating portion 21B is in contact with the outer ring of the bearing 22 and fixed inside the rotary table 20 together with the outer ring. Accordingly, unlike the rotating portion 21A, the non-rotating portion 21B is configured not to rotate around the rotation axis AXC.
切換機構30は、保持機構15の駆動態様を、上述の位置合わせモードと上述の加工モードとの間で切り換えるための機構である。一例として、切換機構30は、ねじ軸31と、ねじ軸31に螺合しているナット32と、固定機構33とを含む。 The switching mechanism 30 is a mechanism for switching the drive mode of the holding mechanism 15 between the above-described alignment mode and the above-described machining mode. As an example, the switching mechanism 30 includes a screw shaft 31 , a nut 32 screwed onto the screw shaft 31 , and a fixing mechanism 33 .
ねじ軸31は、保持機構15の可動部17に繋がっている。また、ねじ軸31は、回転軸AXCを中心とする回転部21Aの回転に伴って、当該回転軸AXC方向に昇降可能に構成されている。ねじ軸31が昇降する際に、キー溝42がピン43に嵌まり込むことで、可動部17は、回転せずに回転軸AXC方向に移動する。 The screw shaft 31 is connected to the movable portion 17 of the holding mechanism 15 . Further, the screw shaft 31 is configured to be able to move up and down in the direction of the rotation axis AXC as the rotation part 21A rotates about the rotation axis AXC. When the screw shaft 31 moves up and down, the key groove 42 fits into the pin 43, so that the movable portion 17 moves in the direction of the rotation axis AXC without rotating.
ねじ軸31の外周面には、螺旋状の外ねじ溝が形成されている。また、ナット32の内周面には、螺旋状の内ねじ溝が形成されている。ナット32の外ねじ溝と、ナット32の内ねじ溝は、複数の転動体を介して互いにはまり合っている。また、ナット32は、回転テーブル20の非回転部21Bに繋がっている。 A helical external thread groove is formed on the outer peripheral surface of the screw shaft 31 . A helical inner thread groove is formed on the inner peripheral surface of the nut 32 . The outer thread groove of the nut 32 and the inner thread groove of the nut 32 are fitted to each other via a plurality of rolling elements. Also, the nut 32 is connected to the non-rotating portion 21B of the rotary table 20 .
固定機構33(第1固定機構)は、ねじ軸31とナット32とを互いに固定する固定状態と、ねじ軸31とナット32とを互いに固定しない非固定状態との一方から他方に切り換えることが可能な機構である。固定機構33には、ねじ軸31とナット32と固定可能な任意の機構が採用され得る。 The fixing mechanism 33 (first fixing mechanism) can be switched between a fixed state in which the screw shaft 31 and the nut 32 are fixed to each other and an unfixed state in which the screw shaft 31 and the nut 32 are not fixed to each other. mechanism. Any mechanism that can be fixed to the screw shaft 31 and the nut 32 can be adopted as the fixing mechanism 33 .
一例として、固定機構33として、油圧機構が採用される。当該油圧機構は、たとえば、油圧供給源と、バルブと、油圧の流路とを含む。当該流路の一端は、ナット32の周囲に設けられている油圧室に繋がっており、当該流路の他端は、バルブに繋がっている。バルブが開閉制御されることによって、油圧供給源からの油圧が、当該流路を介して当該油圧室に供給される。これにより、ナット32が回転軸AXCの径方向内側に締め付けられ、ねじ軸31とナット32とが互いに固定される。バルブの開閉制御は、たとえば、工作機械100の制御部50によって制御される。 As an example, a hydraulic mechanism is employed as the fixing mechanism 33 . The hydraulic mechanism includes, for example, a hydraulic supply source, a valve, and a hydraulic flow path. One end of the flow path is connected to a hydraulic chamber provided around the nut 32, and the other end of the flow path is connected to a valve. By controlling the opening and closing of the valve, the hydraulic pressure from the hydraulic pressure supply source is supplied to the hydraulic chamber through the flow path. As a result, the nut 32 is tightened radially inward of the rotating shaft AXC, and the screw shaft 31 and the nut 32 are fixed to each other. The opening/closing control of the valve is controlled by the control unit 50 of the machine tool 100, for example.
固定機構40(第2固定機構)は、非回転部21Bに繋がっている。固定機構40は、非回転部21Bとナット32とを互いに固定する固定状態と、非回転部21Bとナット32とを互いに固定しない非固定状態との一方から他方に切り換えることが可能な機構である。固定機構40には、非回転部21Bとナット32とを固定可能な任意の機構が採用され得る。 The fixing mechanism 40 (second fixing mechanism) is connected to the non-rotating portion 21B. The fixing mechanism 40 is a mechanism capable of switching between a fixed state in which the non-rotating portion 21B and the nut 32 are fixed to each other and an unfixed state in which the non-rotating portion 21B and the nut 32 are not fixed to each other. . Any mechanism capable of fixing the non-rotating portion 21B and the nut 32 may be adopted as the fixing mechanism 40 .
一例として、固定機構40として、ロトクランプが採用される。ロトクランプは、エアー機器に接続されている。当該エアー機器は、エアーの供給源と、エアーの流路と、バルブとを含む。当該流路の一端は、ロトクランプに繋がっており、当該流路の他端は、当該バルブに繋がっている。バルブが開閉制御されることによって、エアー供給源からのエアーが、当該流路を介して当該ロトクランプに供給される。エアーがロトクランプに供給されると、当該ロトクランプは、回転軸AXCの径方向内側にナット32を締め付け、非回転部21Bとナット32とを互いに固定する。エアーの供給制御は、たとえば、工作機械100の制御部50によって制御される。 As an example, a roto clamp is employed as the fixing mechanism 40 . The rotoclamp is connected to a pneumatic device. The air device includes an air supply source, an air flow path, and a valve. One end of the channel is connected to the rotoclamp, and the other end of the channel is connected to the valve. By controlling opening and closing of the valve, air from the air supply source is supplied to the roto clamp through the flow path. When air is supplied to the roto-clamp, the roto-clamp tightens the nut 32 radially inward of the rotation axis AXC to fix the non-rotating portion 21B and the nut 32 to each other. Air supply control is controlled by the controller 50 of the machine tool 100, for example.
<F.ワーク主軸13の駆動態様>
引き続き図5を参照しつつ、図6および図7を参照して、ワーク主軸13の駆動態様について説明する。図6は、回転軸AXCに沿うワーク主軸13の断面図を示す図である。
<F. Driving Mode of Work Spindle 13>
While still referring to FIG. 5, the driving mode of the work spindle 13 will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. FIG. 6 is a diagram showing a cross-sectional view of the work spindle 13 along the rotation axis AXC.
上述の図5の例では、保持機構15は、棒材のワークW1を保持していた。これに対して、図6の例では、保持機構15は、棒材のワークW2を保持している。長手方向におけるワークW2の長さは、同方向におけるワークW1の長さよりも短い。 In the above-described example of FIG. 5, the holding mechanism 15 holds the bar workpiece W1. On the other hand, in the example of FIG. 6, the holding mechanism 15 holds a bar workpiece W2. The length of work W2 in the longitudinal direction is shorter than the length of work W1 in the same direction.
上述のように、保持機構15の駆動態様は、ワークW1,W2の位置合わせモードと、ワークW1,W2の加工モードとを含む。位置合わせモードでは、工作機械100は、回転軸AXC方向における保持機構15の位置を調整することができる。加工モードでは、工作機械100は、回転軸AXCを中心として保持機構15を回転させながらワークW1,W2を加工することができる。 As described above, the driving mode of the holding mechanism 15 includes the alignment mode for the works W1 and W2 and the machining mode for the works W1 and W2. In the alignment mode, the machine tool 100 can adjust the position of the holding mechanism 15 in the rotation axis AXC direction. In the machining mode, the machine tool 100 can machine the works W1 and W2 while rotating the holding mechanism 15 about the rotation axis AXC.
図5に示されるように、工作機械100は、より長い棒材のワークW1を加工する場合には、保持機構15内の可動部17を下げ、Z軸方向におけるワーク保持部分の深さをより深くする。図6に示されるように、工作機械100は、より短い棒材のワークW2を加工する場合には、保持機構15内の可動部17を上げ、Z軸方向におけるワーク保持部分の深さをより浅くする。 As shown in FIG. 5, the machine tool 100 lowers the movable portion 17 in the holding mechanism 15 to increase the depth of the workpiece holding portion in the Z-axis direction when machining a longer bar workpiece W1. deepen. As shown in FIG. 6, the machine tool 100 raises the movable portion 17 in the holding mechanism 15 to increase the depth of the work holding portion in the Z-axis direction when processing a shorter bar work W2. Shallow.
工作機械100の制御部50は、保持機構15の駆動態様に合わせて、切換機構30および固定機構40のそれぞれを制御する。図7は、切換機構30および固定機構40の制御例を概略的に示す図である。 The control unit 50 of the machine tool 100 controls each of the switching mechanism 30 and the fixing mechanism 40 according to the driving mode of the holding mechanism 15 . 7A and 7B are diagrams schematically showing control examples of the switching mechanism 30 and the fixing mechanism 40. FIG.
図7に示されるように、ワークの位置合わせモードでは、制御部50は、ねじ軸31とナット32とを互いに固定しないように固定機構33を制御するとともに、非回転部21Bとナット32とを互いに固定するように固定機構40を制御する。これにより、ねじ軸31とナット32とが非固定状態になるとともに、非回転部21Bとナット32とが固定状態になる。この場合、モータ122Bから回転部21Aに与えられた回転駆動力は、ハウジング16を介してねじ軸31に伝えられる。その祭、ナット32は非回転部21Bに固定されているので、ねじ軸31がZ軸方向に移動する。これにより、可動部17が移動し、Z軸方向におけるワークの位置が調整される。 As shown in FIG. 7, in the workpiece alignment mode, the control unit 50 controls the fixing mechanism 33 so that the screw shaft 31 and the nut 32 are not fixed to each other, and also locks the non-rotating portion 21B and the nut 32. The locking mechanism 40 is controlled to lock together. As a result, the screw shaft 31 and the nut 32 are brought into a non-fixed state, and the non-rotating portion 21B and the nut 32 are brought into a fixed state. In this case, the rotational driving force applied from the motor 122B to the rotating portion 21A is transmitted to the screw shaft 31 through the housing 16. As shown in FIG. At that time, since the nut 32 is fixed to the non-rotating portion 21B, the screw shaft 31 moves in the Z-axis direction. As a result, the movable portion 17 is moved to adjust the position of the workpiece in the Z-axis direction.
一方で、ワークの加工モードでは、制御部50は、ねじ軸31とナット32とを互いに固定するように固定機構33を制御するとともに、非回転部21Bとナット32とを互いに固定しないように固定機構40を制御する。これにより、ねじ軸31とナット32とが固定状態になるとともに、非回転部21Bとナット32とが非固定状態になる。この場合、ナット32が非回転部21Bから解放され、回転部21Aともに回転可能になる。その際、ねじ軸31とナット32とが固定されているため、モータ122Bから回転部21Aに与えられた回転駆動力は、保持機構15の回転運動に利用される。これにより、回転テーブル20がワーク主軸として機能する。 On the other hand, in the work machining mode, the control unit 50 controls the fixing mechanism 33 so as to fix the screw shaft 31 and the nut 32 to each other, and also fixes the non-rotating portion 21B and the nut 32 so as not to be fixed to each other. Control mechanism 40 . As a result, the screw shaft 31 and the nut 32 are brought into a fixed state, and the non-rotating portion 21B and the nut 32 are brought into a non-fixed state. In this case, the nut 32 is released from the non-rotating portion 21B and becomes rotatable together with the rotating portion 21A. At this time, since the screw shaft 31 and the nut 32 are fixed, the rotational driving force given to the rotating portion 21A from the motor 122B is used for the rotational movement of the holding mechanism 15. FIG. Thereby, the rotary table 20 functions as a work spindle.
<G.CNCユニット300のハードウェア構成>
次に、図8を参照して、図4に示される制御部50の一例であるCNCユニット300のハードウェア構成について説明する。図8は、CNCユニット300のハードウェア構成の一例を示す図である。
<G. Hardware Configuration of CNC Unit 300>
Next, the hardware configuration of the CNC unit 300, which is an example of the control unit 50 shown in FIG. 4, will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the CNC unit 300. As shown in FIG.
CNCユニット300は、制御回路301と、ROM302と、RAM303と、通信インターフェイス304と、補助記憶装置320とを含む。これらのコンポーネントは、内部バス309に接続される。 CNC unit 300 includes a control circuit 301 , ROM 302 , RAM 303 , communication interface 304 and auxiliary storage device 320 . These components are connected to internal bus 309 .
制御回路301は、たとえば、少なくとも1つの集積回路によって構成される。集積回路は、たとえば、少なくとも1つのCPU、少なくとも1つのGPU(Graphics Processing Unit)、少なくとも1つのASIC(Application Specific Integrated Circuit)、少なくとも1つのFPGA(Field Programmable Gate Array)、またはそれらの組み合わせなどによって構成され得る。 The control circuit 301 is composed of, for example, at least one integrated circuit. The integrated circuit is, for example, at least one CPU, at least one GPU (Graphics Processing Unit), at least one ASIC (Application Specific Integrated Circuit), at least one FPGA (Field Programmable Gate Array), or a combination thereof. can be
制御回路301は、制御プログラム322などの各種プログラムを実行することでCNCユニット300の動作を制御する。制御プログラム322は、たとえば、ワークの加工プログラムなどを含む。制御回路301は、制御プログラム322の実行命令を受け付けたことに基づいて、ROM302からRAM303に制御プログラム322を読み出す。RAM303は、ワーキングメモリとして機能し、制御プログラム322の実行に必要な各種データを一時的に格納する。 The control circuit 301 controls the operation of the CNC unit 300 by executing various programs such as the control program 322 . The control program 322 includes, for example, a workpiece machining program. The control circuit 301 reads the control program 322 from the ROM 302 to the RAM 303 based on the acceptance of the instruction to execute the control program 322 . The RAM 303 functions as a working memory and temporarily stores various data necessary for executing the control program 322 .
通信インターフェイス304は、有線または無線で他の装置との通信を実現するためのインターフェイスである。一例として、CNCユニット300は、通信インターフェイス304を介して、ワークの加工を実現するための各種駆動ユニット(たとえば、上述の駆動部110,120など)と通信を行う。 A communication interface 304 is an interface for realizing wired or wireless communication with another device. As an example, the CNC unit 300 communicates via the communication interface 304 with various drive units (for example, the drive units 110 and 120 described above) for realizing workpiece machining.
補助記憶装置320は、たとえば、ハードディスクやフラッシュメモリなどの記憶媒体である。補助記憶装置320は、制御プログラム322などを格納する。制御プログラム322の格納場所は、補助記憶装置320に限定されず、制御回路301の記憶領域(たとえば、キャッシュメモリ)、ROM302、RAM303、外部機器(たとえば、サーバー)などに格納されていてもよい。 Auxiliary storage device 320 is, for example, a storage medium such as a hard disk or flash memory. Auxiliary storage device 320 stores a control program 322 and the like. The storage location of the control program 322 is not limited to the auxiliary storage device 320, but may be stored in the storage area of the control circuit 301 (for example, cache memory), ROM 302, RAM 303, external equipment (for example, server), or the like.
また、制御プログラム122は、単体のプログラムとしてではなく、任意のプログラムの一部に組み込まれて提供されてもよい。この場合、制御プログラム122に規定されている制御処理は、任意のプログラムと協働して実現される。このような一部のモジュールを含まないプログラムであっても、本実施の形態に従う制御プログラム122の趣旨を逸脱するものではない。さらに、制御プログラム122によって提供される機能の一部または全部は、専用のハードウェアによって実現されてもよい。さらに、少なくとも1つのサーバーが制御プログラム122の処理の一部を実行する所謂クラウドサービスのような形態で工作機械100が構成されてもよい。 Also, the control program 122 may be provided as a part of an arbitrary program, not as a standalone program. In this case, the control processing defined in the control program 122 is implemented in cooperation with any program. Even a program that does not include such a part of modules does not deviate from the gist of control program 122 according to the present embodiment. Furthermore, some or all of the functions provided by control program 122 may be implemented by dedicated hardware. Furthermore, machine tool 100 may be configured in a form such as a so-called cloud service in which at least one server executes part of the processing of control program 122 .
<H.フローチャート>
次に、図9を参照して、上述の回転テーブル20の制御フローについて説明する。図9は、回転テーブル20の制御態様の一例を示すフローチャートである。
<H. Flowchart>
Next, with reference to FIG. 9, the control flow of the rotary table 20 will be described. FIG. 9 is a flow chart showing an example of a control mode of the rotary table 20. As shown in FIG.
図9に示される処理は、工作機械100の制御部50が上述の制御プログラム122を実行することにより実現される。他の局面において、処理の一部または全部が、回路素子またはその他のハードウェアによって実行されてもよい。 The processing shown in FIG. 9 is implemented by the control unit 50 of the machine tool 100 executing the control program 122 described above. In other aspects, part or all of the processing may be performed by circuit elements or other hardware.
ステップS110において、制御部50は、工作機械100の駆動態様が位置合わせモードに切り換えられたか否かを判断する。一例として、制御部50は、ワークの非加工中(たとえば、旋盤加工を開始する前)に工作機械100の駆動態様を位置合わせモードに切り換える。 At step S110, the control unit 50 determines whether or not the driving mode of the machine tool 100 has been switched to the alignment mode. As an example, the control unit 50 switches the driving mode of the machine tool 100 to the alignment mode while the workpiece is not being machined (for example, before lathe machining is started).
他の例として、工作機械100の駆動態様は、上述の操作盤140に対するユーザ操作に応じて位置合わせモードに切り換えられる。 As another example, the driving mode of machine tool 100 is switched to the alignment mode according to the user's operation on operation panel 140 described above.
さらに他の例として、制御プログラム122における所定の命令コードが実行されたことに基づいて、工作機械100の駆動態様が位置合わせモードに切り換えられる。 As still another example, the driving mode of machine tool 100 is switched to the alignment mode based on execution of a predetermined instruction code in control program 122 .
さらに他の例として、制御部50は、ワークの自動搬送ロボット(図示しない)が回転テーブル20にワークをセットしたことに基づいて、工作機械100の駆動態様が位置合わせモードに切り換える。 As still another example, the control unit 50 switches the drive mode of the machine tool 100 to the alignment mode based on the setting of the workpiece on the rotary table 20 by an automatic workpiece transfer robot (not shown).
制御部50は、工作機械100の駆動態様が位置合わせモードに切り換えられたと判断した場合(ステップS110においてYES)、制御をステップS112に切り替える。そうでない場合には(ステップS110においてNO)、制御部50は、制御をステップS120に切り替える。 When control unit 50 determines that the driving mode of machine tool 100 has been switched to the alignment mode (YES in step S110), control unit 50 switches control to step S112. Otherwise (NO in step S110), control unit 50 switches control to step S120.
ステップS112において、制御部50は、上述のねじ軸31と上述のナット32とを互いに固定しないように切換機構30を制御する。これにより、ねじ軸31がナット32に対して可動となる。 In step S112, the control unit 50 controls the switching mechanism 30 so that the screw shaft 31 and the nut 32 are not fixed to each other. Thereby, the screw shaft 31 becomes movable with respect to the nut 32 .
ステップS114において、制御部50は、上述の非回転部21Bと上述のナット32とを互いに固定するように固定機構40を制御する。これにより、非回転部21Bとナット32とが固定状態になる。非回転部21Bおよびナット32が相対的に不動となる。 In step S114, the control unit 50 controls the fixing mechanism 40 to fix the non-rotating portion 21B and the nut 32 to each other. As a result, the non-rotating portion 21B and the nut 32 are fixed. The non-rotating portion 21B and the nut 32 become relatively immovable.
ステップS112の処理とステップS114の処理とが実行されることにより、モータ122Bによる回転テーブル20の回転駆動力が、回転軸AXC方向における保持機構15の直線運動に変換されるようになる。 By executing the process of step S112 and the process of step S114, the rotational driving force of the rotary table 20 by the motor 122B is converted into linear motion of the holding mechanism 15 in the direction of the rotation axis AXC.
ステップS116において、制御部50は、Z軸方向において可動部17の位置を調整する。一例として、当該位置は、上述の操作盤140に対するユーザ操作に応じて調整される。他の例として、当該位置は、制御プログラム122や設定ファイルにおいて予め規定されていてもよい。さらに他の例として、当該位置は、長手方向におけるワークの長さに応じて自動で調整されてもよい。長手方向におけるワークの長さは、加工スケジュールなどにおいて予め規定されていてもよいし、カメラなどの撮影手段を用いて自動で認識されもよい。 In step S116, the control section 50 adjusts the position of the movable section 17 in the Z-axis direction. As an example, the position is adjusted according to the user's operation on the operation panel 140 described above. As another example, the location may be predefined in the control program 122 or setting file. As still another example, the position may be automatically adjusted according to the length of the workpiece in the longitudinal direction. The length of the workpiece in the longitudinal direction may be defined in advance in the processing schedule or the like, or may be automatically recognized using imaging means such as a camera.
ステップS120において、制御部50は、工作機械100の駆動態様が加工モードに切り換えられたか否かを判断する。制御部50は、ワークの加工中において工作機械100を加工モードで制御する。一例として、制御部50は、加工プログラムの実行が開始されたことに基づいて、工作機械100の駆動態様を加工モードに切り換える。 At step S120, the control unit 50 determines whether or not the driving mode of the machine tool 100 has been switched to the machining mode. The control unit 50 controls the machine tool 100 in machining mode during machining of the workpiece. As an example, the control unit 50 switches the driving mode of the machine tool 100 to the machining mode based on the start of execution of the machining program.
制御部50は、工作機械100の駆動態様が加工モードに切り換えられたと判断した場合(ステップS120においてYES)、制御をステップS122に切り替える。そうでない場合には(ステップS120においてNO)、制御部50は、制御をステップS110に戻す。 When control unit 50 determines that the drive mode of machine tool 100 has been switched to the machining mode (YES in step S120), it switches control to step S122. Otherwise (NO in step S120), control unit 50 returns the control to step S110.
ステップS122において、制御部50は、上述のねじ軸31と上述のナット32とを互いに固定するように切換機構30を制御する。これにより、ねじ軸31およびナット32が相対的に不動となる。 At step S122, the control unit 50 controls the switching mechanism 30 to fix the screw shaft 31 and the nut 32 to each other. This makes the screw shaft 31 and the nut 32 relatively immovable.
ステップS124において、制御部50は、上述の非回転部21Bと上述のナット32とを互いに固定しないように固定機構40を制御する。これにより、ナット32が非回転部21Bに対して可動となる。 In step S124, the control unit 50 controls the fixing mechanism 40 so as not to fix the above-described non-rotating portion 21B and the above-described nut 32 to each other. Thereby, the nut 32 becomes movable with respect to the non-rotating portion 21B.
ステップS126において、制御部50は、加工プログラムに従って、ワークの旋盤加工処理を実行する。 In step S126, the control unit 50 executes lathe processing of the workpiece according to the machining program.
なお、上述では、ステップS112の処理が実行された後にステップS114の処理が実行される例について説明を行ったが、ステップS114の処理が実行された後にステップS112の処理が実行されてもよい。 In the above description, the example in which the process of step S114 is performed after the process of step S112 is performed has been described, but the process of step S112 may be performed after the process of step S114 is performed.
同様に、上述では、ステップS122の処理が実行された後にステップS124の処理が実行される例について説明を行ったが、ステップS124の処理が実行された後にステップS122の処理が実行されてもよい。 Similarly, in the above description, the example in which the process of step S124 is performed after the process of step S122 is performed has been described, but the process of step S122 may be performed after the process of step S124 is performed. .
<I.まとめ>
以上のように、回転テーブル20の内部には、保持機構15の駆動態様を位置合わせモードと加工モードとの間で切り換えるための切換機構30が設けられている。
<I. Summary>
As described above, the switching mechanism 30 for switching the driving mode of the holding mechanism 15 between the alignment mode and the machining mode is provided inside the rotary table 20 .
位置合わせモードでは、モータ122Cによる回転テーブル20の回転駆動力が、回転軸AXC方向における保持機構15の直線運動に利用される。工作機械100は、保持機構15を位置合わせモードで駆動することで、回転軸AXC方向における保持機構15の位置を調整することができる。これにより、工作機械100は、回転軸AXC方向の任意の位置にワークWを移動することができる。 In the alignment mode, the rotation driving force of the rotary table 20 by the motor 122C is used for the linear motion of the holding mechanism 15 in the direction of the rotation axis AXC. The machine tool 100 can adjust the position of the holding mechanism 15 in the direction of the rotation axis AXC by driving the holding mechanism 15 in the alignment mode. Thereby, the machine tool 100 can move the workpiece W to any position in the direction of the rotation axis AXC.
一方で、加工モードでは、モータ122Cによる回転テーブル20の回転駆動力が、回転軸AXCを中心とする保持機構15の回転運動に利用される。工作機械100は、保持機構15を加工モードで駆動することで、回転軸AXCを中心として保持機構15を回転することができ、保持機構15をワーク主軸として機能させることができる。 On the other hand, in the machining mode, the rotational driving force of the rotary table 20 by the motor 122C is used for rotational movement of the holding mechanism 15 about the rotation axis AXC. By driving the holding mechanism 15 in the machining mode, the machine tool 100 can rotate the holding mechanism 15 around the rotation axis AXC, and can make the holding mechanism 15 function as a work spindle.
このように、工作機械100は、回転軸AXC方向における保持機構15の直線駆動と、回転軸AXCを中心とした保持機構15の回転駆動とを1つのモータ122Cで実現することができる。これにより、回転テーブル20を小型化することができる。 In this manner, machine tool 100 can realize linear drive of holding mechanism 15 in the direction of rotation axis AXC and rotational drive of holding mechanism 15 about rotation axis AXC with one motor 122C. Thereby, the rotary table 20 can be miniaturized.
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of the claims.
10 工具主軸、11 工具、13 ワーク主軸、14 挿入口、15 保持機構、16 ハウジング、17 可動部、20 回転テーブル、21A 回転部、21B 非回転部、22 ベアリング、30 切換機構、31 ねじ軸、32 ナット、33 固定機構、40 固定機構、42 キー溝、43 ピン、50 制御部、80 C軸テーブル、82 B軸テーブル、84 支持機構、100 工作機械、110 駆動部、111C モータドライバ、111X モータドライバ、111Y モータドライバ、111Z モータドライバ、112C モータ、112X モータ、112Y モータ、112Z モータ、120 駆動部、121B モータドライバ、121C モータドライバ、122 制御プログラム、122B モータ、122C モータ、130 カバー、140 操作盤、142 ディスプレイ、300 CNCユニット、301 制御回路、302 ROM、303 RAM、304 通信インターフェイス、309 内部バス、320 補助記憶装置、322 制御プログラム。 10 Tool Spindle 11 Tool 13 Work Spindle 14 Insertion Port 15 Holding Mechanism 16 Housing 17 Movable Part 20 Rotary Table 21A Rotating Part 21B Non-Rotating Part 22 Bearing 30 Switching Mechanism 31 Screw Axis 32 nut, 33 fixing mechanism, 40 fixing mechanism, 42 keyway, 43 pin, 50 control unit, 80 C-axis table, 82 B-axis table, 84 support mechanism, 100 machine tool, 110 driving unit, 111C motor driver, 111X motor Driver, 111Y motor driver, 111Z motor driver, 112C motor, 112X motor, 112Y motor, 112Z motor, 120 drive unit, 121B motor driver, 121C motor driver, 122 control program, 122B motor, 122C motor, 130 cover, 140 operation panel , 142 display, 300 CNC unit, 301 control circuit, 302 ROM, 303 RAM, 304 communication interface, 309 internal bus, 320 auxiliary storage device, 322 control program.
Claims (7)
回転軸を中心として回転可能に構成されている回転テーブルと、
前記回転軸を中心として前記回転テーブルを回転駆動するための駆動部と、
前記回転テーブルに支持されており、前記ワークを保持可能に構成されている保持機構と、
前記保持機構の駆動態様を第1駆動態様と第2駆動態様との間で切り換えるための切換機構とを備え、
前記第1駆動態様では、前記駆動部による前記回転テーブルの回転駆動力が、前記回転軸方向における前記保持機構の直線運動に利用され、
前記第2駆動態様では、前記駆動部による前記回転テーブルの回転駆動力が、前記回転軸方向を中心とする前記保持機構の回転運動に利用される、工作機械。 A machine tool capable of machining a workpiece,
a rotary table configured to be rotatable about a rotary shaft;
a drive unit for rotating the rotary table around the rotary shaft;
a holding mechanism supported by the rotary table and configured to hold the workpiece;
a switching mechanism for switching the drive mode of the holding mechanism between a first drive mode and a second drive mode,
In the first driving mode, the rotational driving force of the rotary table by the driving unit is used for linear movement of the holding mechanism in the direction of the rotation axis,
In the second driving mode, the machine tool is characterized in that the rotational driving force of the rotary table by the driving section is used for rotational movement of the holding mechanism about the rotational axis direction.
前記回転軸を中心として回転する回転部と、
前記回転軸を中心として回転しない非回転部とを含み、
前記切換機構は、
前記保持機構に繋がっており、前記回転部の回転に伴って前記回転軸方向に移動可能に構成されているねじ軸と、
前記ねじ軸に螺合しており、前記非回転部に繋がっているナットと、
前記ねじ軸と前記ナットとを互いに固定する状態と、前記ねじ軸と前記ナットとを互いに固定しない状態との一方から他方に切り換えることが可能な第1固定機構とを含み、
前記第1固定機構は、
前記第1駆動態様において、前記ねじ軸と前記ナットとを互いに固定せず、
前記第2駆動態様において、前記ねじ軸と前記ナットとを互いに固定する、請求項1に記載の工作機械。 The rotary table is
a rotating part that rotates about the rotating shaft;
and a non-rotating portion that does not rotate about the rotation axis,
The switching mechanism is
a screw shaft connected to the holding mechanism and configured to be movable in the direction of the rotation axis as the rotating portion rotates;
a nut screwed onto the screw shaft and connected to the non-rotating portion;
a first fixing mechanism capable of switching between a state in which the screw shaft and the nut are fixed to each other and a state in which the screw shaft and the nut are not fixed to each other;
The first fixing mechanism is
In the first driving mode, the screw shaft and the nut are not fixed to each other,
2. The machine tool according to claim 1, wherein said screw shaft and said nut are fixed to each other in said second driving mode.
前記第2固定機構は、
前記第1駆動態様において、前記非回転部と前記ナットとを互いに固定し、
前記第2駆動態様において、前記非回転部と前記ナットとを互いに固定しない、請求項2に記載の工作機械。 The machine tool further has a second fixing mechanism capable of switching from one of a state in which the non-rotating portion and the nut are fixed to each other and a state in which the non-rotating portion and the nut are not fixed to each other. with
The second fixing mechanism is
In the first driving mode, fixing the non-rotating part and the nut to each other;
3. The machine tool according to claim 2, wherein in said second driving mode, said non-rotating portion and said nut are not fixed to each other.
前記制御部は、
前記ワークの非加工中において前記工作機械を前記第1駆動態様で制御し、
前記ワークの加工中において前記工作機械を前記第2駆動態様で制御する、請求項1~3のいずれか1項に記載の工作機械。 The machine tool further comprises a control unit for controlling the machine tool,
The control unit
controlling the machine tool in the first drive mode while the workpiece is not being machined;
The machine tool according to any one of claims 1 to 3, wherein the machine tool is controlled in the second drive mode during machining of the workpiece.
前記工作機械は、
回転軸を中心として回転可能に構成されている回転テーブルと、
前記回転軸を回転中心として前記回転テーブルを回転駆動するための駆動部と、
前記回転テーブルに支持されており、前記ワークを保持可能に構成されている保持機構と、
前記保持機構の駆動態様を第1駆動態様と第2駆動態様との間で切り換えるための切換機構とを備え、
前記第1駆動態様では、前記駆動部による前記回転テーブルの回転駆動力が、前記回転軸方向における前記保持機構の直線運動に利用され、
前記第2駆動態様では、前記駆動部による前記回転テーブルの回転駆動力が、前記回転軸方向を中心とする前記保持機構の回転運動に利用され、
前記制御方法は、
前記ワークの非加工中において前記工作機械を前記第1駆動態様で制御するステップと、
前記ワークの加工中において前記工作機械を前記第2駆動態様で制御するステップとを備える、制御方法。 A control method for a machine tool capable of machining a workpiece,
The machine tool is
a rotary table configured to be rotatable about a rotary shaft;
a driving unit for rotationally driving the rotary table about the rotary shaft;
a holding mechanism supported by the rotary table and configured to hold the workpiece;
a switching mechanism for switching the drive mode of the holding mechanism between a first drive mode and a second drive mode,
In the first driving mode, the rotational driving force of the rotary table by the driving unit is used for linear movement of the holding mechanism in the direction of the rotation axis,
In the second driving mode, the rotational driving force of the rotary table by the driving unit is used for rotational movement of the holding mechanism about the rotation axis direction,
The control method is
controlling the machine tool in the first drive mode while the workpiece is not being machined;
and controlling the machine tool in the second drive mode during machining of the workpiece.
前記工作機械は、
回転軸を中心として回転可能に構成されている回転テーブルと、
前記回転軸を回転中心として前記回転テーブルを回転駆動するための駆動部と、
前記回転テーブルに支持されており、前記ワークを保持可能に構成されている保持機構と、
前記保持機構の駆動態様を第1駆動態様と第2駆動態様との間で切り換えるための切換機構とを備え、
前記第1駆動態様では、前記駆動部による前記回転テーブルの回転駆動力が、前記回転軸方向における前記保持機構の直線運動に利用され、
前記第2駆動態様では、前記駆動部による前記回転テーブルの回転駆動力が、前記回転軸方向を中心とする前記保持機構の回転運動に利用され、
前記制御プログラムは、前記工作機械に、
前記ワークの非加工中において前記工作機械を前記第1駆動態様で制御するステップと、
前記ワークの加工中において前記工作機械を前記第2駆動態様で制御するステップとを実行させる、制御プログラム。 A control program for a machine tool capable of machining a workpiece,
The machine tool is
a rotary table configured to be rotatable about a rotary shaft;
a driving unit for rotationally driving the rotary table about the rotary shaft;
a holding mechanism supported by the rotary table and configured to hold the workpiece;
a switching mechanism for switching the drive mode of the holding mechanism between a first drive mode and a second drive mode,
In the first driving mode, the rotational driving force of the rotary table by the driving unit is used for linear movement of the holding mechanism in the direction of the rotation axis,
In the second driving mode, the rotational driving force of the rotary table by the driving unit is used for rotational movement of the holding mechanism about the rotation axis direction,
The control program causes the machine tool to:
controlling the machine tool in the first drive mode while the workpiece is not being machined;
and controlling the machine tool in the second drive mode during machining of the workpiece.
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