JP5965044B1 - Tool changer - Google Patents

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Abstract

【課題】工具交換動作の原点位置を自動的に設定することができる工具交換装置を提供する。【解決手段】工具交換装置は、工具交換アームが配設される保持部材と、保持部材を軸中心に回転させる回転機構と、保持部材を主軸軸線方向に進退させる進退機構と、回転機構及び進退機構を制御する制御装置６０とを備える。回転機構は、エンコーダ２５ｂを有する回転サーボモータ２５を備え、制御装置６０は、原点設定処理部６３を備える。原点設定処理部６３は、主軸が工具交換位置に位置し、工具交換アームが進退原点に位置した状態で、回転サーボモータ２５を駆動して、工具交換アームを正転させるとともに、回転サーボモータ２５に供給される電流を監視して、供給電流が予め設定された第１の制限値に達したとき、そのときにエンコーダ２５ｂから出力される出力値を基に、工具交換アームの角度位置を認識し、認識された角度位置を基に、回転原点を設定する。【選択図】図６A tool changer capable of automatically setting an origin position of a tool change operation is provided. A tool changer includes a holding member on which a tool changing arm is disposed, a rotating mechanism that rotates the holding member about an axis, an advancing / retracting mechanism that advances and retracts the holding member in the main shaft axis direction, a rotating mechanism, and an advancing / retracting mechanism. And a control device 60 for controlling the mechanism. The rotation mechanism includes a rotation servomotor 25 having an encoder 25b, and the control device 60 includes an origin setting processing unit 63. The origin setting processing unit 63 drives the rotary servo motor 25 in a state where the main shaft is located at the tool change position and the tool change arm is located at the advance / retreat origin, so that the tool change arm is rotated forward and the rotary servo motor 25 is rotated. When the supply current reaches the preset first limit value, the angular position of the tool change arm is recognized based on the output value output from the encoder 25b at that time. The rotation origin is set based on the recognized angular position. [Selection] Figure 6

Description

本発明は、工作機械の工具交換位置に配設され、主軸に装着された工具を待機位置にある次工具と交換する工具交換装置に関する。   The present invention relates to a tool changer that is arranged at a tool change position of a machine tool and changes a tool mounted on a spindle with a next tool at a standby position.

上記工具交換装置として、従来、各種のものが知られているが、その中で、現在一般的に採用されているのが所謂Ｗアーム型の工具交換装置である。この工具交換装置は、中心軸が前記主軸の軸線と平行に配設され、この中心軸を中心として回転可能、且つ前記主軸の軸線に沿った方向に移動可能に設けられた保持部材と、前記保持部材を、その前記中心軸を中心として正逆に回転させる回転機構と、前記保持部材を前記主軸軸線に沿った方向に進退させる進退機構と、前記保持部材の中心軸を中心とした半径方向にそれぞれ延出して一直線となるように該保持部材に配設されるとともに、該保持部材の正逆の回転方向における、その一方の側面に開口した工具保持部をそれぞれ備え、前記工具をその軸線が前記保持部材の中心軸と平行になるように該工具保持部に保持する二つの工具交換アーム（Ｗアーム）と、前記回転機構及び進退機構を制御する制御装置とを備えて構成される。   Conventionally, various types of tool changers have been known. Among them, a so-called W-arm type tool changer is generally employed at present. The tool changer includes a holding member provided with a central axis disposed in parallel with the axis of the main shaft, rotatable about the central axis, and movable in a direction along the axis of the main shaft; A rotation mechanism that rotates the holding member forward and backward about the central axis, a forward / backward mechanism that advances and retracts the holding member in a direction along the main axis, and a radial direction about the central axis of the holding member Are arranged on the holding member so as to extend in a straight line, and each has a tool holding portion opened on one side surface in the forward and reverse rotation directions of the holding member, and the tool has an axis thereof Is configured to include two tool change arms (W arms) that are held by the tool holding portion so as to be parallel to the central axis of the holding member, and a control device that controls the rotation mechanism and the advance / retreat mechanism.

そして、上記構成の工具交換装置において、従来、更に、前記回転機構及び進退機構の駆動源に油圧を用いた油圧式のものや、カム機構をＡＣモータで駆動する方式（カム駆動方式）のものの他、実公平８−４９９０号公報（下記特許文献１）に開示されるような、サーボモータを用いた駆動方式（サーボモータ駆動方式）のものが知られている。油圧式の工具交換装置は、開発初期段階のものであり、その後、交換時間の短縮化を図るべくカム駆動方式のものが開発された。そして、近年では、サーボモータの高速化など、その駆動機構の技術進歩により、カム駆動方式を超えるような短時間での工具交換が可能になってきたことから、サーボモータ駆動方式が採用されるようになってきている。   In the tool changer having the above-described configuration, conventionally, a hydraulic type using hydraulic pressure as a drive source for the rotation mechanism and the advance / retreat mechanism, and a type of driving the cam mechanism with an AC motor (cam driving method) In addition, a drive system using a servo motor (servo motor drive system) as disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 8-4990 (Patent Document 1 below) is known. The hydraulic tool changer is in the early stage of development, and then a cam drive type was developed to shorten the change time. In recent years, due to technological advances in the drive mechanism, such as higher speed of the servo motor, it has become possible to change tools in a short time that exceeds the cam drive method, so the servo motor drive method is adopted. It has become like this.

ところで、このサーボモータ駆動方式の工具交換装置では、前記回転機構を構成するサーボモータ（回転サーボモータ）及び前記進退機構を構成するサーボモータ（進退サーボモータ）がそれぞれ前記制御装置によって制御されるようになっており、前記工具交換アームの角度位置は、前記回転サーボモータに付設されたエンコーダ（回転エンコーダ）によって検出され、同様に、前記工具交換アームの進退位置は、前記進退サーボモータに付設されたエンコーダ（進退エンコーダ）によって検出されるようになっている。   By the way, in this servo motor drive type tool changer, the servo motor (rotary servo motor) constituting the rotating mechanism and the servo motor (advancing / retracting servo motor) constituting the advance / retreat mechanism are controlled by the control device, respectively. The angle position of the tool change arm is detected by an encoder (rotary encoder) attached to the rotary servo motor. Similarly, the advance / retreat position of the tool change arm is attached to the advance / retreat servo motor. It is detected by an encoder (advance / retreat encoder).

より具体的には、前記工具交換アームの角度位置は、前記回転エンコーダにより絶対値（相対値ではないという意味、以下同様）として検出される回転サーボモータの現在回転数及び回転角（回転位置データ）と、この回転サーボモータの動力を前記保持部材に伝達して回転させる伝達機構の、前記回転サーボモータに対する減速比とから算出される。   More specifically, the angular position of the tool change arm is detected by the rotary encoder as an absolute value (meaning that it is not a relative value, the same applies hereinafter), and the current rotational speed and rotational angle (rotational position data) of the rotary servo motor. ) And a reduction ratio of the transmission mechanism for transmitting the motive power of the rotary servo motor to the holding member for rotation with respect to the rotary servo motor.

また、前記工具交換アームの進退位置は、前記進退エンコーダにより絶対値として検出される進退サーボモータの現在回転数及び回転角（回転位置データ）と、この進退サーボモータの動力を保持部材に伝達して進退させるボールねじ機構のリードとから算出される。   The advance / retreat position of the tool change arm transmits the current rotation speed and rotation angle (rotation position data) of the advance / retreat servomotor detected as an absolute value by the advance / retreat encoder and the power of the advance / retreat servomotor to the holding member. And the lead of the ball screw mechanism to be advanced and retracted.

そして、前記工具交換アームは、前記制御装置により、上記のようにして検出される回転サーボモータの回転位置データと、この回転位置データから適宜設定される回転原点とを基に、その回転動作が制御され、同様に、進退サーボモータの回転位置データと、この回転位置データから適宜設定される進退原点とを基に、その進退動作が制御される。   Then, the tool changer arm can be rotated based on the rotation position data of the rotation servomotor detected as described above by the control device and the rotation origin set appropriately from the rotation position data. Similarly, the advance / retreat operation is controlled based on the rotation position data of the advance / retreat servomotor and the advance / retreat origin set appropriately from the rotation position data.

尚、前記回転エンコーダには、メモリが内蔵されており、当該回転エンコーダによって検出されるデータが回転位置データとしてこのメモリに保持される。同様に、前記進退エンコーダにもメモリが内蔵され、当該進退エンコーダによって検出されるデータが回転位置データとしてこのメモリに保持される。そして、これらメモリ内におけるデータ保持は、適宜ケーブルを用いて、前記制御装置やバックアップ電池から供給される電力によって実現される。また、前記回転原点及び進退原点に係るデータは、前記制御装置内に記憶される。   The rotary encoder has a built-in memory, and data detected by the rotary encoder is held in the memory as rotational position data. Similarly, the advance / retreat encoder also has a built-in memory, and data detected by the advance / retreat encoder is held in this memory as rotational position data. Data retention in these memories is realized by electric power supplied from the control device and the backup battery using cables as appropriate. Further, data relating to the rotation origin and the advance / retreat origin is stored in the control device.

実公平８−４９９０号公報No. 8-4990

ところが、上述したサーボモータ駆動方式の工具交換装置では、上記のように、前記回転エンコーダによって検出される回転位置データ、及び前記進退エンコーダによって検出される回転位置データが、それぞれに内蔵されるメモリに保持され、更に、このデータ保持が、制御装置やバックアップ電池から供給される電力によって維持されるように構成されているので、例えば、バックアップ電池が寿命になる、或いは、回転エンコーダ及び進退エンコーダと制御装置とを結ぶケーブルを交換するなど、制御装置やバックアップ電池からメモリへの電力の供給が断たれる事態になると、当該メモリに保持されていた回転位置データが失われるという不都合があった。   However, in the servo motor drive type tool changer described above, as described above, the rotational position data detected by the rotary encoder and the rotational position data detected by the forward / backward encoder are stored in the respective built-in memories. In addition, since this data retention is configured to be maintained by the power supplied from the control device or the backup battery, for example, the backup battery is used up or controlled with the rotary encoder and the forward / backward encoder. When the power supply from the control device or the backup battery to the memory is cut off, such as by replacing the cable connecting the device, the rotational position data held in the memory is lost.

この場合、バックアップ電池やケーブルの交換を適切に終えて、当該工具交換装置が正常に回復したとしても、前記回転エンコーダのメモリに保持される回転位置データと、前記制御装置に記憶される回転原点に係るデータとの相関が失われ、同様に前記進退エンコーダのメモリに保持される回転位置データと、前記制御装置に記憶される進退原点に係るデータとの相関が失われるため、制御装置は、前記回転サーボモータ及び進退サーボモータを正しく制御することができないのである。   In this case, the rotation position data held in the memory of the rotary encoder and the rotation origin stored in the control device even when the replacement of the backup battery and cable is properly completed and the tool changer recovers normally. Since the correlation with the data related to is lost, and similarly, the correlation between the rotational position data held in the memory of the advance / retreat encoder and the data related to the advance / retreat origin stored in the control device is lost, The rotary servo motor and the advance / retreat servo motor cannot be controlled correctly.

したがって、工具交換装置が正常に回復した後に、前記回転原点及び進退原点を新たに設定し直す必要があるが、従来、このような原点設定は、手作業によって前記進退機構及び回転機構を動かしながら、所謂ティーチング作業によって行う他はなく、その作業が極めて煩雑で非効率であるという問題があった。   Therefore, after the tool changer has successfully recovered, it is necessary to newly set the rotation origin and the advance / retreat origin. Conventionally, such an origin setting is performed by manually moving the advance / retreat mechanism and the rotation mechanism. There is nothing else to do by so-called teaching work, and there is a problem that the work is extremely complicated and inefficient.

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、工具交換動作の原点位置を自動的に設定することができる工具交換装置の提供を、その目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a tool changer capable of automatically setting the origin position of the tool change operation.

上記課題を解決するための本発明は、工作機械の工具交換位置に配設され、主軸に装着された工具を待機位置にある次工具と交換する工具交換装置であって、
中心軸が前記主軸の軸線と平行に配設され、該中心軸を中心として回転可能、且つ前記主軸の軸線に沿った方向に移動可能に設けられた保持部材と、
前記保持部材を、その前記中心軸を中心として正逆に回転させる回転機構と、
前記保持部材を前記主軸軸線に沿った方向に進退させる進退機構と、
前記保持部材の中心軸を中心とした半径方向に延出するように該保持部材に配設されるとともに、該保持部材の正逆の回転方向における、その一方の側面に開口した工具保持部を備え、前記工具を、その軸線が前記保持部材の中心軸と平行になるように該工具保持部に保持する少なくとも一つの工具交換アームと、
前記回転機構及び進退機構を制御する制御装置とを備えて成り、
前記回転機構は、エンコーダを有する回転用サーボモータを備え、該回転用サーボモータの動力によって、前記保持部材を回転させるように構成されるとともに、
前記制御装置は、前記中心軸を中心とした回転方向において、予め設定された角度位置を回転原点とし、該回転原点を基準に、前記回転用サーボモータを数値制御するように構成された工具交換装置において、
前記制御装置は、原点設定処理部を備え、
前記原点設定処理部は、前記工具を装着した主軸が工具交換位置に位置し、且つ、前記主軸軸線に沿った方向において、前記保持部材を回転させることにより、前記主軸に装着された工具を前記工具交換アームの工具保持部に保持可能な位置に、前記保持部材が位置するときに、前記回転用サーボモータを駆動して、前記工具保持部が開口する方向に前記保持部材を回転させるとともに、前記回転用サーボモータに供給される電流を監視して、供給電流が予め設定された第１の制限値に達したとき、そのときに前記回転用サーボモータのエンコーダから出力される出力値を基に、前記回転原点を設定するように構成された工具交換装置に係る。 The present invention for solving the above problems is a tool changer that is disposed at a tool change position of a machine tool and changes a tool attached to a spindle with a next tool at a standby position,
A holding member provided with a central axis disposed in parallel with the axis of the main axis, rotatable about the central axis, and movable in a direction along the axis of the main axis;
A rotation mechanism for rotating the holding member forward and backward about the central axis;
An advancing and retracting mechanism for advancing and retracting the holding member in a direction along the main axis.
A tool holding portion disposed on the holding member so as to extend in a radial direction about the central axis of the holding member and having an opening on one side surface in the forward and reverse rotation directions of the holding member. Comprising at least one tool changing arm for holding the tool in the tool holding portion so that an axis thereof is parallel to a central axis of the holding member;
A control device for controlling the rotation mechanism and the advance / retreat mechanism,
The rotation mechanism includes a rotation servomotor having an encoder, and is configured to rotate the holding member by the power of the rotation servomotor.
The control device is configured to change the servo motor for numerical value control with respect to the rotation origin, with a preset angular position as a rotation origin in a rotation direction about the central axis. In the device
The control device includes an origin setting processing unit,
The origin setting processing unit is configured to rotate the holding member in a direction along the main shaft axis line so that the main shaft on which the tool is mounted is located at a tool change position, and thereby the tool mounted on the main shaft is When the holding member is located at a position that can be held by the tool holding portion of the tool change arm, the servo motor for rotation is driven to rotate the holding member in a direction in which the tool holding portion is opened, The current supplied to the rotation servomotor is monitored, and when the supply current reaches a preset first limit value, the output value output from the encoder of the rotation servomotor at that time is used as a basis. Furthermore, the present invention relates to a tool changer configured to set the rotation origin.

本発明に係る工具交換装置によれば、前記制御装置により前記回転機構及び進退機構が制御され、これら回転機構及び進退機構により工具交換アームが駆動されて進退動作及び回転動作を行うことにより、主軸に装着された工具と待機位置にある次工具とが交換される。その際、制御装置は、予め設定された角度位置を回転原点とし、該回転原点を基準に、前記回転用サーボモータを数値制御する。   In the tool changer according to the present invention, the rotation mechanism and the advance / retreat mechanism are controlled by the control device, and the tool change arm is driven by the rotation mechanism and the advance / retreat mechanism to perform the advance / retreat operation and the rotation operation. The tool mounted on is replaced with the next tool in the standby position. At that time, the control device uses the preset angular position as the rotation origin, and numerically controls the servo motor for rotation based on the rotation origin.

そして、前記回転原点を新たに設定する必要が生じた場合には、前記制御装置は、前記工具を装着した主軸が工具交換位置に位置し、且つ、前記保持部材が、前記主軸軸線に沿った方向において、当該保持部材を回転させることにより、前記主軸に装着された工具を前記工具交換アームの工具保持部に保持可能な位置に位置している状態で、前記原点設定処理部により、まず、前記回転用サーボモータを駆動して、前記保持部材、即ち工具交換アームを、その工具保持部が開口する方向（正方向）に回転させるとともに、前記回転用サーボモータに供給される電流を監視する。   When it is necessary to newly set the rotation origin, the control device is configured such that the spindle on which the tool is mounted is located at a tool change position, and the holding member is along the spindle axis. In the direction, by rotating the holding member in a state where the tool mounted on the spindle can be held in the tool holding unit of the tool change arm, the origin setting processing unit first, The rotation servo motor is driven to rotate the holding member, that is, the tool changer arm in the direction in which the tool holding portion is opened (forward direction), and monitor the current supplied to the rotation servo motor. .

前記工具交換アームを正方向に、例えば１回転するように回転させると、或る角度位置において、前記主軸に装着された工具が当該工具交換アームの工具保持部に保持された状態となり、これにより当該工具交換アームはそれ以上回転できなくなって、前記回転用サーボモータに供給される電流が徐々に増大して前記第１の制限値に達する。したがって、前記原点設定処理部は、前記回転用サーボモータに供給される電流を監視し、これが前記第１の制限値に達したとき、前記工具交換アームの工具保持部に工具が保持されたと判断することができる。斯くして、前記原点設定処理部は、前記回転用サーボモータに供給される電流が第１の制限値に達したとき、そのときに前記回転用サーボモータのエンコーダから出力される出力値を基に、例えば、工具交換アームを所定角度だけ逆回転させた位置を回転原点に設定する。   When the tool exchange arm is rotated in the forward direction, for example, to make one rotation, the tool mounted on the spindle is held by the tool holding portion of the tool exchange arm at a certain angular position, thereby The tool change arm cannot rotate any more, and the current supplied to the servo motor for rotation gradually increases to reach the first limit value. Therefore, the origin setting processing unit monitors the current supplied to the rotation servomotor, and determines that the tool is held in the tool holding unit of the tool change arm when the current reaches the first limit value. can do. Thus, when the current supplied to the rotation servomotor reaches the first limit value, the origin setting processing unit is based on the output value output from the encoder of the rotation servomotor at that time. For example, a position where the tool change arm is rotated backward by a predetermined angle is set as the rotation origin.

尚、前記第１の制限値は、上記検出が可能なように適宜設定される設定値である。また、回転原点は、工具交換アームが進退した際に他の構造物と干渉しない角度位置であり、設計上適宜設定される角度位置である。   The first limit value is a set value that is appropriately set so that the above detection is possible. In addition, the rotation origin is an angular position that does not interfere with other structures when the tool change arm advances and retreats, and is an angular position that is appropriately set in design.

このように、本発明に係る工具交換装置によれば、工具交換アームの回転原点を自動的に設定することができるので、従来のような手作業による煩わしさがなく、効率的にしかも正確に回転原点を設定することができる。   As described above, according to the tool changer according to the present invention, the rotation origin of the tool change arm can be automatically set, so that there is no troublesome manual work as in the past, and it is efficient and accurate. The rotation origin can be set.

本発明において、前記進退機構は、エンコーダを有する進退用サーボモータを備え、該進退用サーボモータの動力によって、前記保持部材を前記主軸軸線に沿って進退させるように構成されるとともに、
前記制御装置は、更に、前記主軸軸線に沿った方向において、予め設定された位置を進退原点とし、該進退原点を基準に、前記進退用サーボモータを数値制御するように構成され、
前記原点設定処理部は、更に、前記進退用サーボモータを駆動して、前記保持部材を後退させるとともに、前記進退用サーボモータに供給される電流を監視して、供給電流が予め設定された第２の制限値に達したとき、そのときに前記進退用サーボモータのエンコーダから出力される出力値を基に、前記進退原点を設定するように構成されていても良い。 In the present invention, the advance / retreat mechanism includes an advance / retreat servomotor having an encoder, and is configured to advance / retreat the holding member along the spindle axis line by the power of the advance / retreat servomotor,
The control device is further configured to numerically control the advance / retreat servomotor based on the advance / retreat origin in a direction along the spindle axis as a preset position.
The origin setting processing unit further drives the advance / retreat servomotor to retract the holding member and monitors the current supplied to the advance / retreat servomotor, and the supply current is preset. When the limit value of 2 is reached, the advance / retreat origin may be set based on the output value output from the encoder of the advance / retreat servo motor at that time.

この構成の工具交換装置によれば、前記進退機構は、エンコーダを有する進退用サーボモータを備え、該進退用サーボモータの動力によって、前記保持部材を前記主軸軸線に沿って進退させるように構成される。   According to the tool changer having this configuration, the advance / retreat mechanism includes an advance / retreat servomotor having an encoder, and is configured to advance / retreat the holding member along the spindle axis by the power of the advance / retreat servomotor. The

そして、前前記進退原点を新たに設定する必要が生じた場合には、前記原点設定処理部は、まず、前記進退用サーボモータを駆動して、前記保持部材を後退させるとともに、前記進退用サーボモータに供給される電流を監視する。   Then, when it becomes necessary to newly set the advance / retreat origin, the origin setting processing unit first drives the advance / retreat servo motor to retract the holding member and the advance / retreat servo. Monitor the current supplied to the motor.

前記保持部材が機械的に後退可能な後退端に達すると、当該保持部材はそれ以上後退できなくなり、前記進退用サーボモータに供給される電流が徐々に増大して前記第２の制限値に達する。したがって、前記原点設定処理部は、前記保持部材をその後退端を超える位置まで移動させるように前記進退用サーボモータを駆動しながら、前記進退用サーボモータに供給される電流を監視し、これが前記第２の制限値に達したとき、前記保持部材、即ち工具交換アームが後退端に達したと判断することができる。斯くして、前記原点設定処理部は、前記進退用サーボモータに供給される電流が第２の制限値に達したとき、そのときに前記進退用サーボモータのエンコーダから出力される出力値を基に、例えば、工具交換アームを所定距離だけ前方に移動させた位置を進退原点に設定する。   When the holding member reaches the retractable end that can be mechanically retracted, the holding member can no longer retract, and the current supplied to the servo motor for advancement / retraction gradually increases to reach the second limit value. . Therefore, the origin setting processing unit monitors the current supplied to the advance / retreat servomotor while driving the advance / retreat servomotor to move the holding member to a position beyond the retreat end, When the second limit value is reached, it can be determined that the holding member, that is, the tool change arm has reached the retracted end. Thus, when the current supplied to the advance / retreat servomotor reaches the second limit value, the origin setting processing unit uses the output value output from the encoder of the advance / retreat servomotor at that time. For example, the position where the tool change arm is moved forward by a predetermined distance is set as the advance / retreat origin.

尚、この進退原点は、前記主軸が工具交換位置に位置しているときに、前記保持部材、即ち前記工具交換アームを正方向に回転させることで、前記主軸に装着された工具を前記工具交換アームの工具保持部に保持することができる位置であり、設計上、前記後退端から適宜設定される位置である。また、前記第２の制限値は、上記検出が可能なように適宜設定される設定値である。   The advancing / retreating origin is determined by rotating the holding member, that is, the tool changing arm in the forward direction when the main shaft is located at the tool changing position, so that the tool mounted on the main shaft can be changed. It is a position that can be held by the tool holding portion of the arm, and is a position that is appropriately set from the retracted end in design. The second limit value is a set value that is set as appropriate so that the detection is possible.

この構成の工具交換装置によれば、工具交換アームの進退原点を自動的に設定することができるので、この進退原点の設定についても、従来のような手作業による煩わしさがなく、効率的にしかも正確に設定することができる。   According to the tool changer having this configuration, the advance / retreat origin of the tool change arm can be automatically set, so that the advancing / retreating origin can be set efficiently without the trouble of manual work as in the prior art. Moreover, it can be set accurately.

また、本発明において、前記工具保持部は、前記工具を保持するための保持爪を有し、該保持爪は、前記工具交換アームが、前記主軸軸線に沿った方向において、前記主軸に装着された工具を前記工具保持部に保持可能な位置に在るときに変位可能に構成されるとともに、該保持爪が変位することによって前記工具保持部から前記工具が離脱可能となるように構成され、
前記原点設定処理部は、前記回転用サーボモータに供給される電流を監視して、供給電流が予め設定された基準電流値を越えた後、再度基準電流値を下回り、ついで、該供給電流が前記第１の制限電流に達したとき、そのときに前記回転用サーボモータのエンコーダから出力される出力値を基に、前記回転原点を設定するように構成されていても良い。 In the present invention, the tool holding portion has a holding claw for holding the tool, and the holding claw is attached to the main shaft in a direction along the main axis. The tool is configured to be displaceable when the tool is in a position where the tool can be held by the tool holding unit, and the tool is configured to be detachable from the tool holding unit when the holding claw is displaced,
The origin setting processing unit monitors the current supplied to the servo motor for rotation, and after the supply current exceeds a preset reference current value, it again falls below the reference current value. When the first limit current is reached, the rotation origin may be set based on the output value output from the encoder of the rotation servomotor at that time.

この構成の工具交換装置では、上記のように、前記工具保持部は前記工具を保持するための保持爪を有し、該保持爪は、前記工具交換アームが、前記主軸軸線に沿った方向において、前記主軸に装着された工具を前記工具保持部に保持可能な位置に在るときに変位可能に構成されるとともに、前記工具保持部に保持された前記工具は、当該保持爪が変位することによって、当該工具保持部から離脱可能となる。   In the tool changer having this configuration, as described above, the tool holding portion has a holding claw for holding the tool, and the holding claw is arranged so that the tool change arm is in a direction along the spindle axis. The tool mounted on the spindle is configured to be displaceable when it is in a position where the tool can be held by the tool holding unit, and the holding claw of the tool held by the tool holding unit is displaced. By this, it becomes possible to detach from the tool holding part.

そして、このような構成の工具交換装置において、工具を保持した主軸が工具交換位置に位置し、且つ、前記保持部材が、前記主軸軸線に沿った方向において、当該保持部材を正方向に回転させることにより、前記主軸に装着された工具を前記工具交換アームの工具保持部に保持可能な位置に位置した状態で、当該保持部材、即ち工具交換アームを前記正方向に、例えば１回転するように回転させると、或る角度位置において、主軸に装着された工具が、当該工具交換アームの工具保持部に、その開口部から進入して当該工具保持部に保持され、その際、前記保持爪は前記工具に当接することによって変位する。   In the tool changer having such a configuration, the spindle holding the tool is located at the tool change position, and the holding member rotates the holding member in the forward direction in the direction along the spindle axis. Thus, in a state where the tool mounted on the spindle is positioned at a position where it can be held by the tool holding portion of the tool changing arm, the holding member, that is, the tool changing arm is rotated in the positive direction, for example, once. When rotated, at a certain angular position, the tool mounted on the spindle enters the tool holding part of the tool change arm through the opening and is held by the tool holding part. It is displaced by abutting against the tool.

斯くして、前記回転用サーボモータに供給される電流は、主軸に装着された工具が保持爪に当接した際の抵抗によって基準電流値を越え、ついで工具が保持爪の位置を越えてその抵抗が弱まると、前記供給電流が前記基準電流値を下回り、その後、工具が工具保持部に完全に収まると、前記工具交換アームはそれ以上回転できなくなり、前記回転用サーボモータに供給される電流が徐々に増大して前記第１の制限値に達する。   Thus, the current supplied to the servo motor for rotation exceeds the reference current value due to the resistance when the tool mounted on the spindle comes into contact with the holding claw, and then the tool exceeds the position of the holding claw. When the resistance decreases, the supply current falls below the reference current value. After that, when the tool completely fits in the tool holding unit, the tool change arm can no longer rotate, and the current supplied to the servo motor for rotation. Gradually increases to reach the first limit value.

一方、例えば、工具交換アーム（保持部材）の主軸軸線に沿った方向の位置が適切ではなく、工具が保持爪に当接した際に、保持爪が変位できないような状態の場合には、工具が工具保持部に完全に収まっていない角度位置において、前記回転用サーボモータに供給される電流が前記第１の制限値に達する場合が起こり得る。   On the other hand, for example, if the position of the tool change arm (holding member) in the direction along the main axis is not appropriate, and the tool cannot be displaced when it comes into contact with the holding claw, It is possible that the current supplied to the rotating servomotor reaches the first limit value at an angular position where the angle is not completely within the tool holder.

即ち、前記回転用サーボモータに供給される電流が、所定の基準電流を越えた後、この基準電流を下回り、ついで第１の制限値に達するような挙動を示したとき、工具が工具保持部に確実に保持されていると見做すことができ、回転用サーボモータに供給される電流がこれ以外の挙動を示すときには、工具が工具保持部に保持されていないと見做すことができる。   That is, when the current supplied to the servo motor for rotation exceeds a predetermined reference current and then falls below the reference current and then reaches the first limit value, the tool is moved to the tool holder. If the current supplied to the servo motor for rotation shows other behavior, it can be considered that the tool is not held by the tool holder. .

このように、この構成の工具交換装置によれば、工具が保持爪の位置を越えて確実に工具保持部に保持されたかどうかを認識することができ、ひいては、前記回転原点を適切な位置に設定することができる。   Thus, according to the tool changer having this configuration, it is possible to recognize whether or not the tool has been securely held by the tool holding unit beyond the position of the holding claw, and as a result, the rotation origin is set to an appropriate position. Can be set.

尚、前記基準電流値は、保持爪が工具に当接して変位するときの当該現象を検出可能に適宜設定される設定値であり、前記第１の制限値よりも小さい値である。   The reference current value is a set value that is appropriately set so as to be able to detect the phenomenon when the holding claw abuts against the tool and is displaced, and is a value smaller than the first limit value.

以上のように、本発明に係る工具交換装置によれば、工具交換アームの回転原点や進退原点を自動的に設定することができるので、従来のような手作業による煩わしさがなく、効率的にしかも正確に原点を設定することができる。   As described above, according to the tool changer according to the present invention, since the rotation origin and advance / retreat origin of the tool change arm can be automatically set, there is no troublesome manual work as in the past, and it is efficient. Moreover, the origin can be set accurately.

本発明の一実施形態に係る工作機械を示した正面図である。1 is a front view showing a machine tool according to an embodiment of the present invention. 図１に示した工具交換装置を斜め下方から視た斜視図である。It is the perspective view which looked at the tool change apparatus shown in FIG. 1 from diagonally downward. 図１に示した工具交換装置の下面図である。It is a bottom view of the tool changer shown in FIG. 図３における矢視Ｇ−Ｇ方向の断面図である。It is sectional drawing of the arrow GG direction in FIG. 図３における矢視Ｈ−Ｈ方向の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the arrow HH direction in FIG. 本実施形態に係る制御装置を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the control apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態の原点設定処理部における処理を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the process in the origin setting process part of this embodiment. 本実施形態の原点設定処理部における処理を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the process in the origin setting process part of this embodiment. 本実施形態の回転サーボモータに供給される電流値を示したグラフである。It is the graph which showed the electric current value supplied to the rotary servomotor of this embodiment.

以下、本発明の一実施形態に係る工具交換装置について、図面を参照しながら説明する。図１に示すように、本例の工具交換装置１０は、工作機械１に付設されるもので、この工作機械１には、更に、工具マガジン７０が設けられている。尚、本発明に係る工具交換装置１０を適用し得る工作機械には、何ら制限はなく、図１に示すような所謂立形のマシニングセンタの他、横形のマシニングセンタや、旋削加工及びミーリング加工が可能な複合型の旋盤など、工具交換を必要とする各種の工作機械に適用することができる。   Hereinafter, a tool changer according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the tool changer 10 of this example is attached to the machine tool 1, and the machine tool 1 is further provided with a tool magazine 70. The machine tool to which the tool changer 10 according to the present invention can be applied is not limited at all, and in addition to the so-called vertical machining center as shown in FIG. 1, a horizontal machining center, turning and milling are possible. It can be applied to various machine tools that require tool change such as complex lathes.

［工作機械の概要］
図１に示した工作機械１は、従来周知であり、多くを説明するまでもないが、その構成を簡単に説明すると、当該工作機械１は、ベッド２、このベッド２上に立設されたコラム３、このコラム３に、垂直方向に移動可能に配設された主軸頭４、この主軸頭４に回転自在に支持された主軸５、水平な直交２軸方向に移動可能に、前記ベッド２上に配設され、適宜ワークが載置，固定されるテーブル６などを備える。 [Overview of machine tools]
The machine tool 1 shown in FIG. 1 is well known in the art and need not be described in many ways. To briefly explain the configuration, the machine tool 1 is erected on a bed 2 and the bed 2. A column 3, a spindle head 4 disposed on the column 3 to be movable in the vertical direction, a spindle 5 rotatably supported on the spindle head 4, and the bed 2 movably in two horizontal orthogonal axes. There is provided a table 6 and the like that are arranged above and on which a work is appropriately placed and fixed.

前記主軸頭４は、適宜送り装置（図示せず）によって、前記上下方向に移動するように構成され、テーブル６は、同じく適宜送り装置（図示せず）によって、水平な直交２軸方向に移動するように構成される。また、前記主軸５は、適宜主軸モータ（図示せず）によって、その軸中心に回転する。そして、前記主軸頭４を移動させる送り装置（図示せず）、前記テーブル６を移動させる送り装置（図示せず）、前記主軸５を駆動する主軸モータ（図示せず）は、それぞれ、図示しない適宜制御装置によって、その作動が制御される。   The spindle head 4 is configured to move in the vertical direction by a feeding device (not shown) as appropriate, and the table 6 is moved in the horizontal orthogonal biaxial direction by a feeding device (not shown) as appropriate. Configured to do. The spindle 5 is rotated about its axis by a spindle motor (not shown) as appropriate. A feed device (not shown) for moving the spindle head 4, a feed device (not shown) for moving the table 6, and a spindle motor (not shown) for driving the spindle 5 are not shown. The operation is appropriately controlled by a control device.

［工具マガジンの概要］
前記工具マガジン７０は、工具Ｔを保持する複数の工具ポット７２と、円形をした板状の部材からなり、その外周部に、前記工具ポット７２を環状に配置した状態で保持する保持プレート７３と、この保持プレート７３を回転させる駆動モータ（図示せず）と、下端位置の工具ポット７２を矢示Ａ方向に移動させて待機位置に位置決めする一方、待機位置にある工具ポット７２を矢示Ｂ方向に移動させて、保持プレート７３に保持させる呼び出し機構（図示せず）とを備えている。尚、図１中の符号７１は、カバーである。この工具マガジン７０も、図示しない適宜制御装置によって、その作動が制御される。 [Overview of tool magazine]
The tool magazine 70 is composed of a plurality of tool pots 72 for holding the tool T, and a circular plate-like member, and a holding plate 73 for holding the tool pot 72 in an annularly arranged state on the outer periphery thereof. The drive motor (not shown) for rotating the holding plate 73 and the tool pot 72 at the lower end position are moved in the direction indicated by arrow A and positioned at the standby position, while the tool pot 72 at the standby position is indicated by arrow B. A call mechanism (not shown) that is moved in the direction and held by the holding plate 73 is provided. In addition, the code | symbol 71 in FIG. 1 is a cover. The operation of the tool magazine 70 is also controlled by an appropriate control device (not shown).

［工具交換装置］
前記工具交換装置１０は、待機位置に位置決めされた工具ポット７２に保持される工具（次工具）Ｔと、主軸５に装着された工具（現工具）Ｔとを交換する装置であって、図２〜図４に示した工具交換アーム４０、ハウジング１１、第１支持軸１７、第２支持軸１８、進退機構１２及び回転機構２４と、図６に示した制御装置６０とから構成される。 [Tool changer]
The tool changer 10 is an apparatus for exchanging a tool (next tool) T held in a tool pot 72 positioned at a standby position and a tool (current tool) T attached to the spindle 5, 2 to 4, the tool change arm 40, the housing 11, the first support shaft 17, the second support shaft 18, the advance / retreat mechanism 12 and the rotation mechanism 24, and the control device 60 shown in FIG. 6.

前記ハウジング１１は、内部に適宜収納室を有する角柱状をした部材からなり、前記第１支持軸１７、前記進退機構１２及び回転機構２４が取り付けられる。前記第１支持軸１７は、前記ハウジング１１を上下に貫通するように当該ハウジング１１に取り付けられ、その下側に同軸上に配置された第２支持軸１８と連結されている。尚、以下の図２〜図５の説明では、図１における上下関係を基準とする。   The housing 11 is made of a prismatic member having an appropriate storage chamber inside, and the first support shaft 17, the advance / retreat mechanism 12 and the rotation mechanism 24 are attached to the housing 11. The first support shaft 17 is attached to the housing 11 so as to penetrate the housing 11 up and down, and is connected to a second support shaft 18 that is coaxially disposed below the first support shaft 17. In the following description of FIGS. 2 to 5, the vertical relationship in FIG. 1 is used as a reference.

前記進退機構１２は、前記第１支持軸１７の上端部に固設され、図６に示した制御装置６０によってその作動が制御される進退サーボモータ１３と、進退サーボモータ１３の出力軸１３ａにカップリング１６を介して連結されたボールねじ１４と、ボールねじ１４に螺合するボールナット１５とから構成される。ボールねじ１４は、前記第１支持軸１７及び第２支持軸１８に形成された、その軸方向に沿った貫通穴に挿通され、前記第２支持軸１８の貫通穴内に配設されたベアリング２３，２３によって、回転自在に支持されるとともに、その上端部が、上記の如く、カップリング１６を介して進退サーボモータ１３の出力軸１３ａに連結されている。また、第２支持軸１８には、その下端面に開口するように形成された収納穴１８ａが形成されており、前記ボールナット１５は、その上部側がこの収納穴１８ａに進入可能となっている。   The advance / retreat mechanism 12 is fixed to the upper end portion of the first support shaft 17, and the advance / retreat servo motor 13 whose operation is controlled by the control device 60 shown in FIG. 6 and the output shaft 13 a of the advance / retreat servo motor 13. A ball screw 14 connected via a coupling 16 and a ball nut 15 screwed to the ball screw 14 are configured. The ball screw 14 is inserted into a through hole formed in the first support shaft 17 and the second support shaft 18 along the axial direction thereof, and a bearing 23 disposed in the through hole of the second support shaft 18. , 23, and the upper end portion thereof is connected to the output shaft 13a of the advance / retreat servomotor 13 via the coupling 16 as described above. The second support shaft 18 is formed with a storage hole 18a formed so as to open at the lower end surface thereof, and the upper side of the ball nut 15 can enter the storage hole 18a. .

前記第２支持軸１８の上端部には、当該第２支持軸１８が貫通した状態で工具交換アーム４０が外嵌され、この工具交換アーム４０の下側には、前記第２支持軸１８に外嵌された保持部材１９が配設され、当該保持部材１９はその上端部が前記工具交換アーム４０の下面に固着されている。また、前記ボールナット１５は、保持部材１９を貫通した状態で、当該保持部材１９の下面に固着され、上述したように、ボールナット１５の上部側が、第２支持軸１８の収納穴１８ａに進入可能となっている。また、ボールナット１５の下面には、前記ボールねじ１４をカバーする円筒状のカバー２１が固設されている。   A tool change arm 40 is externally fitted to the upper end portion of the second support shaft 18 with the second support shaft 18 passing therethrough. A lower side of the tool change arm 40 is connected to the second support shaft 18. An externally fitted holding member 19 is disposed, and an upper end portion of the holding member 19 is fixed to the lower surface of the tool change arm 40. The ball nut 15 is fixed to the lower surface of the holding member 19 in a state of passing through the holding member 19, and the upper side of the ball nut 15 enters the accommodation hole 18 a of the second support shaft 18 as described above. It is possible. A cylindrical cover 21 that covers the ball screw 14 is fixed to the lower surface of the ball nut 15.

斯くして、前記制御装置６０により前記進退サーボモータ１３を駆動して、その出力軸１３ａに連結されるボールねじ１４を正逆方向に回転させると、これに螺合したボールナット１５、このボールナット１５に連結される保持部材１９及びカバー２１、並びに保持部材１９に連結される工具交換アーム４０が、ボールねじ１４の軸線に沿って、図２に示す矢示Ｅ−Ｆ方向に進退する。尚、矢示Ｅ方向は前進、矢示Ｆ方向は後退であり、図２〜図４は、これらボールナット１５、保持部材１９、カバー２１、工具交換アーム４０が進退方向の原点位置（進退原点）に位置した状態を示している。   Thus, when the controller 60 drives the advance / retreat servo motor 13 to rotate the ball screw 14 connected to the output shaft 13a in the forward and reverse directions, the ball nut 15 screwed into the ball nut 15 and the ball The holding member 19 and the cover 21 connected to the nut 15 and the tool changing arm 40 connected to the holding member 19 advance and retreat in the direction of arrows EF shown in FIG. 2 along the axis of the ball screw 14. Note that the arrow E direction is forward, and the arrow F direction is backward. FIGS. ) Is shown.

前記回転機構２４は、回転サーボモータ２５、カップリング２６、第１かさ歯車２７、第２かさ歯車２８、連結体２９、連結リング３４及び２本のガイドバー２０を備える。回転サーボモータ２５は、取付リング３５を介して前記ハウジング１１の側面に取り付けられる。また、第１かさ歯車２７は、その軸線が前記第１支持軸１７の軸線と直交するように、前記ハウジング１１の収納室内に配設され、カップリング２６を介して回転サーボモータ２５の出力軸２５ａに連結されている。尚、カップリング２６は、ハウジング１１の収納室内に配設されたベアリング３０，３０によって回転自在に支持されている。また、回転サーボモータ２５は、前記制御装置６０によって制御される。   The rotation mechanism 24 includes a rotation servomotor 25, a coupling 26, a first bevel gear 27, a second bevel gear 28, a connection body 29, a connection ring 34, and two guide bars 20. The rotary servo motor 25 is attached to the side surface of the housing 11 via an attachment ring 35. The first bevel gear 27 is disposed in the housing chamber of the housing 11 so that the axis thereof is orthogonal to the axis of the first support shaft 17, and the output shaft of the rotary servo motor 25 is coupled via the coupling 26. 25a. The coupling 26 is rotatably supported by bearings 30, 30 disposed in the housing chamber of the housing 11. The rotary servo motor 25 is controlled by the control device 60.

第２かさ歯車２８と連結体２９とは、連結体２９が下側に配置された同軸状態で連結されており、ベアリング３１，３１を介して前記第１支持軸１７に外嵌され、第２かさ歯車２８と第１かさ歯車２７とが噛み合った状態になっている。また、連結体２９の下端面には連結リング３４が固設され、この連結リング３４の下端面に、これから下方に、工具交換アーム４０及び保持部材１９を貫通した状態で延出するように平行に配置された２本のガイドバー２０，２０が固設され、このガイドバー２０，２０の下端部に連結プレート２２が固設されている。   The second bevel gear 28 and the connecting body 29 are connected in a coaxial state in which the connecting body 29 is disposed on the lower side, and are fitted onto the first support shaft 17 via bearings 31, 31, The bevel gear 28 and the first bevel gear 27 are in mesh with each other. Further, a connecting ring 34 is fixed to the lower end surface of the connecting body 29, and is parallel to the lower end surface of the connecting ring 34 so as to extend downward from the tool changing arm 40 and the holding member 19. Two guide bars 20, 20 arranged in a fixed position are fixedly provided, and a connecting plate 22 is fixedly provided at the lower ends of the guide bars 20, 20.

また、連結プレート２２には、貫通穴が形成されており、この貫通穴に前記カバー２１が挿通可能となっている。また、連結体２９の外周面とこれに対応するハウジング１１の内周面との間には、シール３２が配設され、このシール３２によって、連結体２９とハウジング１１との間が封止されている。同様に、前記第２支持軸１８の外周面と連結リング３４の内周面との間には、シール３３が配設され、このシール３３によって、第２支持軸１８と連結リング３４との間が封止されている。   Further, a through hole is formed in the connection plate 22, and the cover 21 can be inserted into the through hole. Further, a seal 32 is disposed between the outer peripheral surface of the connection body 29 and the corresponding inner peripheral surface of the housing 11, and the seal between the connection body 29 and the housing 11 is sealed by the seal 32. ing. Similarly, a seal 33 is disposed between the outer peripheral surface of the second support shaft 18 and the inner peripheral surface of the connection ring 34, and the seal 33 provides a space between the second support shaft 18 and the connection ring 34. Is sealed.

斯くして、前記制御装置６０により前記回転サーボモータ２５を駆動して、その出力軸２５ａに連結された第１かさ歯車２７を正逆方向に回転させると、これと噛み合う第２かさ歯車２８、この第２かさ歯車２８に直接又は間接的に連結される連結体２９、連結リング３４、ガイドバー２０，２０及び連結プレート２２、ガイドバー２０，２０が貫通する工具交換アーム４０及び保持部材１９、並びに保持部材１９に直接又は間接的に連結されるボールナット１５及びカバー２１が、第１支持軸１７及び第２支持軸１８の軸心を中心として正逆、即ち、図２に示す矢示Ｃ−Ｄ方向に回転する。因みに、本例では、矢示Ｃ方向を正転方向、矢示Ｄ方向を逆転方向とする。また、図２及び図３では工具交換アーム４０が回転方向の原点位置（回転原点）に位置した状態を示している。   Thus, when the rotary servo motor 25 is driven by the control device 60 and the first bevel gear 27 connected to the output shaft 25a is rotated in the forward and reverse directions, the second bevel gear 28 meshing with the second bevel gear 28 is obtained. The connecting body 29 connected directly or indirectly to the second bevel gear 28, the connecting ring 34, the guide bars 20, 20 and the connecting plate 22, the tool changing arm 40 and the holding member 19 through which the guide bars 20, 20 pass, In addition, the ball nut 15 and the cover 21 that are directly or indirectly connected to the holding member 19 are forward and backward with respect to the axial centers of the first support shaft 17 and the second support shaft 18, that is, the arrow C shown in FIG. -Rotate in D direction. Incidentally, in this example, the arrow C direction is the forward rotation direction, and the arrow D direction is the reverse rotation direction. 2 and 3 show a state where the tool change arm 40 is located at the origin position (rotation origin) in the rotation direction.

尚、ガイドバー２０，２０は、工具交換アーム４０を回転させる役割の他、工具交換アーム４０及び保持部材１９が矢示Ｅ−Ｆ方向に進退する際に、その移動をガイドする役割も担っている。   The guide bars 20 and 20 have a role of guiding the movement of the tool changing arm 40 and the holding member 19 when the tool changing arm 40 and the holding member 19 advance and retreat in the arrow EF direction, in addition to the role of rotating the tool changing arm 40. Yes.

工具交換アーム４０は、板状の部材４１から構成され、その両端部には、それぞれ、前記工具Ｔを保持する工具保持部４２，５２が形成されている。各工具保持部４２，５２は、一方の回転方向（前記正転方向）側が解放（開口）された円弧状を有し、この解放側から工具Ｔを受け入れ可能となっている。尚、この工具交換アーム４０は、上述したように前記第２支持軸１８に外嵌されており、この結果、一組のアーム部がそれぞれ当該第２支持軸１８から半径方向に延出するように設けられている。   The tool exchange arm 40 is composed of a plate-like member 41, and tool holding portions 42 and 52 for holding the tool T are formed at both ends thereof. Each of the tool holding portions 42 and 52 has an arc shape in which one rotation direction (the forward rotation direction) side is released (opened), and the tool T can be received from the release side. Note that the tool change arm 40 is externally fitted to the second support shaft 18 as described above, and as a result, each set of arm portions extends from the second support shaft 18 in the radial direction. Is provided.

図５に示すように、前記各工具保持部４２，５２には、その保持空間に対して進退する保持爪４３，５３が設けられおり、各保持爪４３，５３は、リンク部４５，５５を介して付勢ロッド４４，５４に連結されている。付勢ロッド４４，５４は、大径部４４ａ，５４ａと小径部４４ｂ，５４ｂからなる段付き状のロッドであり、工具交換アーム４０に形成されたガイド穴４１ｂ，５１ｂに、小径部４４ｂ、５４ｂ側からそれぞれ挿通されている。また、大径部４４ａ，５４ａの端面とガイド穴４１ｂ，５１ｂの底面との間には、小径部４４ｂ，５４ｂに外嵌した状態で、圧縮コイルばね４６，５６が設けられており、この圧縮コイルばね４６，５６によって付勢ロッド４４，５４がそれぞれ工具保持部４２，５２側に付勢され、これに連結された保持爪４３，５３が、各工具保持部４２，５２の保持空間に対して進出する方向に付勢されている。   As shown in FIG. 5, each of the tool holding portions 42 and 52 is provided with holding claws 43 and 53 that move forward and backward with respect to the holding space, and each holding claw 43 and 53 includes link portions 45 and 55. Via the biasing rods 44 and 54. The urging rods 44 and 54 are stepped rods composed of large-diameter portions 44a and 54a and small-diameter portions 44b and 54b, and the small-diameter portions 44b and 54b are inserted into the guide holes 41b and 51b formed in the tool changing arm 40. Each is inserted from the side. Further, compression coil springs 46 and 56 are provided between the end surfaces of the large diameter portions 44a and 54a and the bottom surfaces of the guide holes 41b and 51b in a state of being externally fitted to the small diameter portions 44b and 54b. The urging rods 44 and 54 are urged toward the tool holding portions 42 and 52 by the coil springs 46 and 56, respectively, and holding claws 43 and 53 connected to the urging rods 43 and 53 are held with respect to the holding spaces of the respective tool holding portions 42 and 52 It is energized in the direction to advance.

斯くして、保持爪４３，５３は、工具Ｔが工具保持部４２，５２に挿入される際に、その外周面に当接することで後退して、当該工具Ｔを工具保持部４２，５２内に受け入れるとともに、圧縮コイルばね４６，５６の付勢力によって、当該工具Ｔを工具保持部４２，５２内に把持する。一方、工具Ｔが工具保持部４２，５２から抜き取られる際には、保持爪４３，５３は、同様に、後退することで、工具Ｔの抜き取りを許容する。   Thus, when the tool T is inserted into the tool holding portion 42, 52, the holding claws 43, 53 are retracted by contacting the outer peripheral surface thereof, and the tool T is moved into the tool holding portion 42, 52. And the tool T is held in the tool holding portions 42 and 52 by the urging force of the compression coil springs 46 and 56. On the other hand, when the tool T is extracted from the tool holding portions 42 and 52, the holding claws 43 and 53 are similarly retracted to allow the tool T to be extracted.

また、前記保持部材１９及び工具交換アーム４０には、前記ガイド穴４１ｂ，５１ｂの軸線と直交するように、ガイド穴４８，５８が形成され、このガイド穴４８，５８内にロックロッド４７，５７が挿入されている。ロックロッド４７，５７は、上側の大径部４７ａ，５７ａと下側の小径部４７ｂ、５７ｂとからなる段付き状のロッドであり、この小径部４７ｂ、５７ｂが保持部材１９の下端部を貫通して外方に延出し、大径部４７ａ，５７ａの上端部が工具交換アーム４０より上方に延出するように、前記ガイド穴４８，５８内に挿入されている。また、大径部４７ａ，５７ａの端面とガイド穴４８，５８の底面との間には、小径部４７ｂ，５７ｂに外嵌した状態で、圧縮コイルばね４９，５９が設けられており、この圧縮コイルばね４９，５９によってロックロッド４７，５７がそれぞれ上方に向けて付勢されている。   Further, guide holes 48 and 58 are formed in the holding member 19 and the tool exchange arm 40 so as to be orthogonal to the axes of the guide holes 41b and 51b, and lock rods 47 and 57 are formed in the guide holes 48 and 58, respectively. Has been inserted. The lock rods 47 and 57 are stepped rods composed of upper large-diameter portions 47 a and 57 a and lower small-diameter portions 47 b and 57 b, and the small-diameter portions 47 b and 57 b penetrate the lower end portion of the holding member 19. Then, the guide holes 48 and 58 are inserted into the guide holes 48 and 58 so that the upper ends of the large diameter portions 47a and 57a extend upward from the tool change arm 40. Further, compression coil springs 49 and 59 are provided between the end surfaces of the large diameter portions 47a and 57a and the bottom surfaces of the guide holes 48 and 58 in a state of being externally fitted to the small diameter portions 47b and 57b. The lock rods 47 and 57 are biased upward by the coil springs 49 and 59, respectively.

また、ロックロッド４７，５７の大径部４７ａ，５７ａの、前記付勢ロッド４４，５４の軸線と交差する部分には、逃がし穴４７ｃ，５７ｃが形成され、この逃がし穴４７ｃ，５７ｃの下側には、当該逃がし穴４７ｃ，５７ｃに向けて傾斜する傾斜面４７ｄ，５７ｄが形成されている。また、前記付勢ロッド４４，５４の小径部４４ｂ，５４ｂの端部は、ガイド穴４８，５８の底部を貫通して、前記付勢ロッド４４，５４の逃がし穴４７ｃ，５７ｃに係合しており、その端面４４ｃ，５４ｃは、前記傾斜面４７ｄ、５７ｄと同じ傾斜角の傾斜面となっている。   Also, relief holes 47c and 57c are formed in the portions of the large diameter portions 47a and 57a of the lock rods 47 and 57 that intersect the axis of the urging rods 44 and 54, and the lower sides of the escape holes 47c and 57c. Are formed with inclined surfaces 47d and 57d inclined toward the relief holes 47c and 57c. Further, the end portions of the small-diameter portions 44b and 54b of the urging rods 44 and 54 pass through the bottoms of the guide holes 48 and 58 and engage with the escape holes 47c and 57c of the urging rods 44 and 54, respectively. The end surfaces 44c and 54c are inclined surfaces having the same inclination angle as the inclined surfaces 47d and 57d.

斯くして、常態では、ロックロッド４７，５７は、圧縮コイルばね４９，５９によって上方に向けて付勢され、図５において２点鎖線で示すように、その傾斜面４７ｄ，５７ｄがロックロッド４７，５７の端面４４ｃ，５４ｃに当接して、付勢ロッド４４，５４の後退を制止、即ち、ロックする。一方、ロックロッド４７，５７が圧縮コイルばね４９，５９の付勢力に抗する外力によって下方に移動し、逃がし穴４７ｃ，５７ｃが付勢ロッド４４，５４の下端に対応する位置に至ると、付勢ロッド４４，５４は後退可能となり、工具保持部４２，５２への工具Ｔの着脱が可能となる。   Thus, in the normal state, the lock rods 47 and 57 are urged upward by the compression coil springs 49 and 59, and the inclined surfaces 47 d and 57 d are the lock rods 47 as shown by two-dot chain lines in FIG. , 57 abuts against the end surfaces 44c, 54c of the urging rods 57, thereby preventing the urging rods 44, 54 from moving backward, that is, locking them. On the other hand, when the lock rods 47 and 57 are moved downward by an external force that resists the biasing force of the compression coil springs 49 and 59, and the relief holes 47c and 57c reach the positions corresponding to the lower ends of the biasing rods 44 and 54, The force rods 44 and 54 can be retracted, and the tool T can be attached to and detached from the tool holding portions 42 and 52.

尚、本例では、図４において、工具交換アーム４０及び保持部材１９が前記進退原点にあるときに、ロックロッド４７，５７の上端部が連結リング３４の下端面に当接して、ロックロッド４７，５７が下方に移動し、逃がし穴４７ｃ，５７ｃが付勢ロッド４４，５４の端部に対応するように設定されている。したがって、本例では、工具交換アーム４０及び保持部材１９が前記進退原点にあるときに、工具保持部４２，５２への工具Ｔの着脱が可能となり、工具交換アーム４０及び保持部材１９が下方に移動すると、付勢ロッド４４，５４の後退を制止、即ち、保持爪４３，５３によって工具Ｔが把持された状態がロックされる。   In this example, in FIG. 4, when the tool change arm 40 and the holding member 19 are at the advancing / retreating origin, the upper ends of the lock rods 47 and 57 come into contact with the lower end surface of the connecting ring 34, and the lock rod 47 57 are moved downward, and the relief holes 47c and 57c are set so as to correspond to the ends of the urging rods 44 and 54, respectively. Therefore, in this example, when the tool change arm 40 and the holding member 19 are at the advance / retreat origin, the tool T can be attached to and detached from the tool holding portions 42 and 52, and the tool change arm 40 and the holding member 19 are moved downward. When moved, the backward movement of the urging rods 44 and 54 is stopped, that is, the state in which the tool T is gripped by the holding claws 43 and 53 is locked.

前記制御装置６０は、図６に示すように、交換動作制御部６１、原点記憶部６２及び原点設定処理部６３から構成される。   As shown in FIG. 6, the control device 60 includes an exchange operation control unit 61, an origin storage unit 62, and an origin setting processing unit 63.

前記原点記憶部６２は、前記工具交換アーム４０の前記矢示Ｃ−Ｄ方向における回転原点、及び前記Ｅ−Ｆ方向における進退原点を記憶する機能である。   The origin storage unit 62 has a function of storing a rotation origin in the arrow CD direction of the tool changer arm 40 and an advance / retreat origin in the EF direction.

前記交換動作制御部６１は、工具交換プログラムに従い前記進退サーボモータ１３及び回転サーボモータ２５を制御して、工具交換アーム４０に工具交換動作を行わせる機能部であり、工具交換動作の制御に当たっては、前記原点記憶部６２に格納された回転原点及び進退原点が用いられる。   The exchange operation control unit 61 is a functional unit that controls the advance / retreat servomotor 13 and the rotary servomotor 25 in accordance with a tool exchange program to cause the tool exchange arm 40 to perform a tool exchange operation. The rotation origin and the advance / retreat origin stored in the origin storage unit 62 are used.

尚、前記工具交換アーム４０の前記Ｅ−Ｆ方向における位置（進退位置）は、前記進退サーボモータ１３に付設されたエンコーダ（進退エンコーダ）１３ｂからの出力値、即ち現在回転位置データを基に認識される。この進退エンコーダ１３ｂは、進退サーボモータ１３の現在の回転数及び回転角（回転位置データ）の絶対値（相対値ではないという意味）を出力するもので、内蔵されたメモリにこの回転位置データを保持している。   The position (advance / retreat position) of the tool change arm 40 in the EF direction is recognized based on the output value from the encoder (advance / retreat encoder) 13b attached to the advance / retreat servo motor 13, that is, the current rotation position data. Is done. This forward / backward encoder 13b outputs the absolute value (meaning that it is not a relative value) of the current rotational speed and rotational angle (rotational position data) of the forward / backward servomotor 13, and this rotational position data is stored in a built-in memory. keeping.

前記進退原点は、工具交換アーム４０を回転させたときに、工具交換位置に在る主軸５に装着された工具Ｔを工具保持部４２，５２に保持可能な位置であり、この位置において前記進退エンコーダ１３ｂから出力される回転位置データが進退原点として前記原点記憶部６２に記憶されている。そして、進退原点における回転位置データと、現在回転位置データとの差分と、前記ボールねじ１４のリードとから前記進退原点からの現在の位置が認識される。   The advancing / retreating origin is a position at which the tool T mounted on the spindle 5 at the tool exchanging position can be held by the tool holders 42 and 52 when the tool exchanging arm 40 is rotated. The rotational position data output from the encoder 13b is stored in the origin storage unit 62 as the advance / retreat origin. Then, the current position from the advance / retreat origin is recognized from the difference between the rotation position data at the advance / retreat origin and the current rotation position data and the lead of the ball screw 14.

また、前記工具交換アーム４０の前記Ｃ−Ｄ方向における位置（角度位置）は、前記回転サーボモータ２５に付設されたエンコーダ（回転エンコーダ）２５ｂからの出力値、即ち現在回転位置データを基に認識される。この回転エンコーダ２５ｂは、回転サーボモータ２５の現在回転数及び回転角（回転位置データ）の絶対値を出力するもので、内蔵されたメモリにこの回転位置データを保持している。   The position (angular position) of the tool change arm 40 in the CD direction is recognized based on the output value from the encoder (rotary encoder) 25b attached to the rotary servo motor 25, that is, the current rotational position data. Is done. The rotary encoder 25b outputs the absolute value of the current rotational speed and rotational angle (rotational position data) of the rotary servo motor 25, and holds the rotational position data in a built-in memory.

前記回転原点は、工具交換アーム４０を前記Ｅ−Ｆ方向に進退させたときに、当該工具交換アーム４０が他の構造物と干渉しない角度位置であり、設計上適宜設定される角度位置であって、この工具交換アーム４０がこの角度位置に在るときに前記回転エンコーダ２５ｂから出力される回転位置データが回転原点として前記原点記憶部６２に記憶されている。   The rotation origin is an angular position at which the tool change arm 40 does not interfere with other structures when the tool change arm 40 is moved back and forth in the EF direction, and is an angle position set as appropriate in design. Thus, the rotation position data output from the rotary encoder 25b when the tool change arm 40 is at this angular position is stored in the origin storage unit 62 as the rotation origin.

そして、前記交換動作制御部６１は、具体的には、以下のような工具交換動作を実行する。尚、図１に示すように、主軸５は工具交換するための位置（工具交換位置）に位置し、次工具Ｔは、待機位置に位置しているものとし、工具交換アーム４０は、図２及び図３に示すように、前記進退原点及び回転原点に位置しているものとする。   The change operation control unit 61 specifically performs the following tool change operation. As shown in FIG. 1, the spindle 5 is located at a tool change position (tool change position), the next tool T is located at a standby position, and the tool change arm 40 is shown in FIG. As shown in FIG. 3, it is assumed to be located at the advance / retreat origin and the rotation origin.

まず、交換動作制御部６１は、回転サーボモータ２５を駆動して、工具交換アーム４０を前記第１支持軸１７及び第２支持軸１８の軸線を中心として、矢示Ｃ方向（正回転方向）に回転させる。これにより、主軸５に装着された工具（現工具）Ｔが工具保持部４２に保持され、待機位置にある工具（次工具）Ｔが工具保持部５２に保持される。   First, the exchange operation control unit 61 drives the rotary servo motor 25 so that the tool exchange arm 40 is centered on the axis lines of the first support shaft 17 and the second support shaft 18 in the direction indicated by the arrow C (forward rotation direction). Rotate to As a result, the tool (current tool) T mounted on the spindle 5 is held by the tool holding unit 42, and the tool (next tool) T at the standby position is held by the tool holding unit 52.

次に、交換動作制御部６１は、進退サーボモータ１３を駆動して、工具交換アーム４０を第１支持軸１７及び第２支持軸１８に沿って下方の前進端まで進出させる。これにより、主軸５から工具（現工具）Ｔが抜き取られるとともに、待機位置の工具ポット７２から工具（次工具）Ｔが抜き取られる。また、工具交換アーム４０が下方に移動することによって、圧縮コイルばね４９，５９の付勢力によりロックロッド４７，５７が上方に移動して、保持爪４３，５３による工具Ｔの把持がロックされる。   Next, the exchange operation control unit 61 drives the advance / retreat servomotor 13 to advance the tool exchange arm 40 to the lower advance end along the first support shaft 17 and the second support shaft 18. As a result, the tool (current tool) T is extracted from the spindle 5 and the tool (next tool) T is extracted from the tool pot 72 at the standby position. Further, when the tool change arm 40 moves downward, the lock rods 47 and 57 move upward by the biasing force of the compression coil springs 49 and 59, and the gripping of the tool T by the holding claws 43 and 53 is locked. .

ついで、交換動作制御部６１は、回転サーボモータ２５を駆動して、工具交換アーム４０を第１支持軸１７及び第２支持軸１８の軸線を中心として１８０度、矢示Ｃ方向（正回転方向）に回転させる。これにより、工具保持部５２に保持された工具（次工具）Ｔが、主軸５の直下に同軸上に位置し、工具保持部４２に保持された工具（現工具）Ｔが、待機位置の工具ポット７２の直下に位置する。   Next, the exchange operation control unit 61 drives the rotary servo motor 25 to move the tool exchange arm 40 180 degrees around the axes of the first support shaft 17 and the second support shaft 18 in the arrow C direction (forward rotation direction). ) To rotate. As a result, the tool (next tool) T held by the tool holding unit 52 is positioned coaxially directly below the spindle 5, and the tool (current tool) T held by the tool holding unit 42 is the tool at the standby position. Located just below the pot 72.

次に、交換動作制御部６１は、進退サーボモータ１３を駆動して、工具交換アーム４０を第１支持軸１７及び第２支持軸１８に沿って上方の進退原点まで後退させる。これにより、主軸５に工具（次工具）Ｔが装着されるとともに、待機位置の工具ポット７２に工具（現工具）Ｔが装着される。また、工具交換アーム４０が後退端に移動することにより、ロックロッド４７，５７が下方に移動して、保持爪４３，５３による把持のロックが解除され、各工具保持部４２，５２から工具Ｔを取り出し可能な状態となる。   Next, the exchange operation control unit 61 drives the advance / retreat servomotor 13 to retract the tool exchange arm 40 to the upper advance / retreat origin along the first support shaft 17 and the second support shaft 18. As a result, the tool (next tool) T is mounted on the spindle 5 and the tool (current tool) T is mounted on the tool pot 72 at the standby position. In addition, when the tool change arm 40 moves to the retracted end, the lock rods 47 and 57 move downward, the gripping lock by the holding claws 43 and 53 is released, and the tool T from each tool holding portion 42 and 52 is released. Can be taken out.

最後に、交換動作制御部６１は、回転サーボモータ２５を駆動して、工具交換アーム４０を第１支持軸１７及び第２支持軸１８の軸線を中心として矢示Ｄ方向（逆回転方向）に回転させ、工具交換アーム４０を回転原点に復帰させる。これにより、工具保持部４２，５２からそれぞれ工具Ｔが相対的に抜き取られる。   Finally, the exchange operation control unit 61 drives the rotary servo motor 25 to move the tool exchange arm 40 in the direction indicated by the arrow D (reverse rotation direction) about the axes of the first support shaft 17 and the second support shaft 18. The tool change arm 40 is returned to the origin of rotation. Thereby, the tool T is relatively extracted from the tool holding portions 42 and 52, respectively.

交換動作制御部６１は、以上のようにして工具交換動作を実行する。そして、交換動作制御部６１は１サイクルの工具交換動作を完了すると、完了時に進退エンコーダ１３ｂから出力される回転位置データでもって、前記原点記憶部６２に格納された進退原点データを更新し、回転エンコーダ２５ｂから出力される回転位置データでもって、前記原点記憶部６２に格納された回転原点データを更新する。   The exchange operation control unit 61 executes the tool exchange operation as described above. When the change operation control unit 61 completes one cycle of the tool change operation, the advance / retreat origin data stored in the origin storage unit 62 is updated with the rotation position data output from the advance / retreat encoder 13b when the tool change operation is completed. The rotation origin data stored in the origin storage unit 62 is updated with the rotation position data output from the encoder 25b.

前記原点設定処理部６３は、図７及び図８に示す処理を実行して、前記進退原点及び回転原点を設定し、設定した進退原点及び回転原点を前記原点記憶部６２に格納する機能部である。   The origin setting processing unit 63 is a functional unit that performs the processing shown in FIGS. 7 and 8 to set the advance / retreat origin and the rotation origin, and store the set advance / retreat origin and rotation origin in the origin storage unit 62. is there.

具体的には、前記原点設定処理部６３は、図７に示すように、まず、前記進退サーボモータ１３を駆動して、保持部材１９及び工具交換アーム４０をその後退端を超える位置まで所定の送り速度で矢示Ｆ方向に後退させるとともに（ステップＳ１）、進退サーボモータ１３（即ち、進退軸）に供給される電流を監視し、供給電流が予め定めた制限値（第２の制限値）を超えたかどうかを確認する（ステップＳ２）。尚、このとき、現工具Ｔを保持した主軸５が工具交換位置に位置し、工具交換アーム４０は、進退方向（矢示Ｅ−Ｆ方向）に移動しても他の構造物と干渉しない角度位置に位置しているものとする。   Specifically, as shown in FIG. 7, the origin setting processing unit 63 first drives the advance / retreat servo motor 13 to move the holding member 19 and the tool exchange arm 40 to a position beyond the retracted end. While reversing in the direction of arrow F at the feed rate (step S1), the current supplied to the advance / retreat servomotor 13 (ie, the advance / retreat axis) is monitored, and the supply current is a predetermined limit value (second limit value). Is checked (step S2). At this time, the spindle 5 holding the current tool T is positioned at the tool change position, and the tool change arm 40 does not interfere with other structures even if it moves in the forward / backward direction (arrow EF direction). It is assumed to be located.

保持部材１９及び工具交換アーム４０が機械的な後退端に達すると、保持部材１９及び工具交換アーム４０はそれ以上後退できなくなり、前記進退サーボモータ１３に供給される電流が徐々に増大して第２の制限値に達する。したがって、原点設定処理部６３は、進退サーボモータ１３に供給される電流を監視し（ステップＳ２）、これが前記第２の制限値に達したとき、工具交換アーム４０が後退端に達したと判断することができる。   When the holding member 19 and the tool changing arm 40 reach the mechanical retracted end, the holding member 19 and the tool changing arm 40 can no longer move backward, and the current supplied to the advancing / retreating servo motor 13 is gradually increased to increase the first. The limit value of 2 is reached. Accordingly, the origin setting processing unit 63 monitors the current supplied to the advance / retreat servomotor 13 (step S2), and determines that the tool change arm 40 has reached the retracted end when this reaches the second limit value. can do.

このようにして工具交換アーム４０が後退端に達したと判断されると、原点設定処理部６３は、次に、保持部材１９及び工具交換アーム４０を所定距離だけ前方（矢示Ｅ方向に）に移動させた後（ステップＳ３）、この位置で前記進退エンコーダ１３ｂから出力される回転位置データを進退原点として前記原点記憶部６２に格納する。上述したように、進退原点は、工具交換アーム４０を回転させたときに、工具交換位置に在る主軸５に装着された工具Ｔを工具保持部４２，５２に保持可能な位置であって、工具交換アーム４０の後退端の位置から設計上決定できる位置であり、原点設定処理部６３は、工具交換アーム４０を後退端から設計上決定される距離だけ前方に移動させた位置において、進退エンコーダ１３ｂから出力される回転位置データを進退原点として原点記憶部６２に格納する（ステップＳ３，Ｓ４）。   When it is determined that the tool changing arm 40 has reached the retracted end in this way, the origin setting processing unit 63 next moves the holding member 19 and the tool changing arm 40 forward by a predetermined distance (in the direction of arrow E). (Step S3), the rotational position data output from the advance / retreat encoder 13b at this position is stored in the origin storage unit 62 as the advance / retreat origin. As described above, the advancing / retreating origin is a position where the tool holding part 42, 52 can hold the tool T mounted on the spindle 5 at the tool changing position when the tool changing arm 40 is rotated. The position can be determined by design from the position of the retreat end of the tool change arm 40, and the origin setting processing unit 63 moves the tool change arm 40 forward by a distance determined by design from the retreat end. The rotational position data output from 13b is stored in the origin storage unit 62 as the advance / retreat origin (steps S3 and S4).

以上のようにして進退原点を設定すると、原点設定処理部６３は、次に、回転サーボモータ２５を駆動して、前記保持部材１９及び工具交換アーム４０を矢示Ｃ方向に、例えば１回転させるように、所定の回転速度で回転させるとともに（ステップＳ５）、回転サーボモータ２５（即ち、回転軸）に供給される電流を監視して、供給電流が定格の５０％（基準電流値）を超えるかどうかを確認し（ステップＳ６）、供給電流が定格の５０％を超えると、電流の監視開始から２００［ｍｓ］経過後に（ステップＳ９）、供給電流が定格の５０％以下となるかどうかを確認する（ステップＳ１０）。   When the advancing / retreating origin is set as described above, the origin setting processing unit 63 next drives the rotary servo motor 25 to rotate the holding member 19 and the tool exchange arm 40 in the direction indicated by the arrow C, for example, once. As described above, the motor is rotated at a predetermined rotational speed (step S5), and the current supplied to the rotary servomotor 25 (ie, the rotating shaft) is monitored, and the supplied current exceeds 50% of the rating (reference current value). If the supply current exceeds 50% of the rating (step S6), 200 [ms] after the start of current monitoring (step S9), it is determined whether the supply current is 50% or less of the rating. Confirm (step S10).

工具交換アーム４０が進退原点にあるときに、工具交換アーム４０を矢示Ｃ方向に正転させると、主軸５に保持された工具Ｔが相対的に工具保持部４２又は５２に進入して、当該工具保持部４２又は５２に保持される。その際、工具保持部４２，５２の保持爪４３，５３は、工具Ｔが当接することによって保持空間から遠ざかる方向に後退し、ついで、工具Ｔが工具保持部４２，５２に完全に収まることによって、保持空間側に進出する。そして、回転サーボモータ２５に供給される電流は、主軸５に装着された工具Ｔが保持爪４３，５３に当接した際にその抵抗によって増大し、工具Ｔが保持爪４３，５３の位置を越えてその抵抗が弱まると、減少する。   When the tool changer arm 40 is at the forward / backward origin and the tool changer arm 40 is rotated forward in the direction of arrow C, the tool T held on the spindle 5 relatively enters the tool holder 42 or 52, It is held by the tool holder 42 or 52. At that time, the holding claws 43 and 53 of the tool holding portions 42 and 52 are retracted in a direction away from the holding space when the tool T abuts, and then the tool T is completely received by the tool holding portions 42 and 52. Advance to the holding space side. The current supplied to the rotary servomotor 25 increases due to the resistance when the tool T mounted on the spindle 5 comes into contact with the holding claws 43 and 53, and the tool T changes the position of the holding claws 43 and 53. When the resistance is weakened beyond this, it decreases.

したがって、回転サーボモータ２５に供給される電流が定格の５０％を超え、ついで所定時間（２００［ｍｓ］）経過後に定格の５０％以下となるような挙動を確認すること、即ち、上記ステップＳ６，Ｓ９及びＳ１０によって、工具Ｔが工具保持部４２，５２に保持されているかどうかを識別することができる。ところで、本例では、工具Ｔが保持爪４３，５３に当接したときに回転サーボモータ２５に供給される電流が、少なくともその定格の５０％を超える電流となるが、工具保持部４２，５２に保持されているかどうかの判断基準の値（基準電流値）は、その構造等に応じて適宜設定されるものである。   Therefore, the behavior that the current supplied to the rotary servomotor 25 exceeds 50% of the rating and then becomes 50% or less of the rating after a predetermined time (200 [ms]) has elapsed, that is, the above-described step S6. , S9, and S10, it is possible to identify whether or not the tool T is held by the tool holding portions 42 and 52. By the way, in this example, the current supplied to the rotary servo motor 25 when the tool T comes into contact with the holding claws 43 and 53 is a current exceeding at least 50% of the rating. The reference value (reference current value) for determining whether or not the current value is held is appropriately set according to the structure and the like.

尚、工具交換アーム４０を１回転させても、回転サーボモータ２５に供給される電流が定格の５０％を超えない場合には、工具保持部４２，５２に工具Ｔが保持されない状態であるので、その旨のエラーを出力して、処理を終了する（ステップＳ７及びＳ８）。   If the current supplied to the rotary servomotor 25 does not exceed 50% of the rating even when the tool change arm 40 is rotated once, the tool T is not held by the tool holding portions 42 and 52. Then, an error to that effect is output, and the process ends (steps S7 and S8).

また、前記ステップＳ６において、前記回転サーボモータ２５に供給される電流が定格の５０％以上となったことが確認された後、監視開始から１０００［ｍｓ］を経過しても、回転サーボモータ２５に供給される電流が定格の５０％以下とならない場合には、工具Ｔが正しく工具保持部４２，５２に保持されていないと判断されるので、この場合も、その旨のエラーを出力して、処理を終了する（ステップＳ１１及びＳ１２）。   Further, in step S6, after it is confirmed that the current supplied to the rotary servomotor 25 has reached 50% or more of the rated value, even after 1000 [ms] has elapsed since the start of monitoring, the rotary servomotor 25 If the current supplied to the tool does not fall below 50% of the rating, it is determined that the tool T is not correctly held by the tool holders 42 and 52. In this case as well, an error to that effect is output. The process is terminated (steps S11 and S12).

上記ステップＳ１０において、工具Ｔが正しく工具保持部４２，５２に保持されたことが確認されると、前記原点設定処理部６３は、次に、回転サーボモータ２５に供給される電流が定格（１００％）の電流値（第１の制限値）になったかどうかを確認し（ステップＳ１３）、定格の電流値になった場合には、更に、定格の電流値の状態が３０００［ｍｓ］継続されたかどうかを確認する（ステップＳ１５）。   In step S10, when it is confirmed that the tool T is correctly held by the tool holders 42 and 52, the origin setting processing unit 63 then determines that the current supplied to the rotary servomotor 25 is rated (100 %) Current value (first limit value) is confirmed (step S13). If the current value reaches the rated current value, the state of the rated current value is further maintained for 3000 [ms]. It is confirmed whether or not (step S15).

工具Ｔが工具保持部４２，５２に完全に収まると、工具交換アーム４０はそれ以上回転できなくなり、このため、回転サーボモータ２５に供給される電流は徐々に増大して、その定格の電流値に達する。したがって、回転サーボモータ２５に供給される電流が定格の電流値に達したかどうかを確認すること、即ち、上記ステップＳ１３によって、工具Ｔが工具保持部４２，５２に完全に収まっているかどうかを判別することができる。尚、本例では、工具交換アーム４０はそれ以上回転できなくなったときに、回転サーボモータ２５に供給される上限の電流値として定格電流値（第１の制限値）を設定している。   When the tool T is completely accommodated in the tool holders 42 and 52, the tool change arm 40 can no longer rotate, so that the current supplied to the rotary servomotor 25 gradually increases, and the rated current value To reach. Therefore, it is confirmed whether or not the current supplied to the rotary servo motor 25 has reached the rated current value, that is, whether or not the tool T is completely accommodated in the tool holders 42 and 52 by the above step S13. Can be determined. In this example, the rated current value (first limit value) is set as the upper limit current value supplied to the rotary servomotor 25 when the tool change arm 40 can no longer rotate.

また、監視開始から１０００［ｍｓ］を経過しても、回転サーボモータ２５に供給される電流が定格の電流値に達しない場合には、上述したステップＳ６以降の処理を再度実行し（ステップＳ１４）、回転サーボモータ２５に供給される電流が定格の電流値に達した後、この状態が３０００［ｍｓ］以上維持されない場合には、何らかの不具合があると判断されるため、その旨のエラーを出力して、処理を終了する（ステップＳ１６）。   If the current supplied to the rotary servomotor 25 does not reach the rated current value even after 1000 [ms] has elapsed from the start of monitoring, the above-described processing from step S6 is executed again (step S14). ) After the current supplied to the rotary servo motor 25 reaches the rated current value, if this state is not maintained for 3000 [ms] or more, it is determined that there is some problem, so an error to that effect is given. Then, the process ends (step S16).

そして、上記ステップＳ１５において、回転サーボモータ２５に供給される電流値が定格の電流値になった状態が３０００［ｍｓ］継続されたことが確認されると、原点設定処理部６３は、次に、工具交換アーム４０を矢示Ｄ方向に予め設定された角度だけ逆転させた後（ステップＳ１７）、この位置で前記回転エンコーダ２５ｂから出力される回転位置データを回転原点として前記原点記憶部６２に格納する（ステップＳ１８）。   In step S15, when it is confirmed that the state in which the current value supplied to the rotary servomotor 25 reaches the rated current value continues for 3000 [ms], the origin setting processing unit 63 next After the tool changing arm 40 is reversed in the direction indicated by arrow D by a preset angle (step S17), the rotation position data output from the rotary encoder 25b at this position is set as the rotation origin in the origin storage unit 62. Store (step S18).

上述したように、回転原点は、工具交換アーム４０を矢示Ｅ−Ｆ方向に進退させたときに、他の構造体を干渉しない角度位置であり、工具交換アーム４０の工具保持部４２，５２に、主軸５に装着された工具Ｔが保持された角度位置から設計上決定できる角度位置である。そして、原点設定処理部６３は、工具交換アーム４０を、主軸５に装着された工具Ｔが工具保持部４２，５２に保持されたと判断される角度位置から設計上決定される角度だけ逆転させた角度位置において、前記回転エンコーダ２５ｂから出力される回転位置データを回転原点として前記原点記憶部６２に格納する（ステップＳ１７，Ｓ１８）。   As described above, the rotation origin is an angular position that does not interfere with other structures when the tool changer arm 40 is advanced and retracted in the direction of arrow EF, and the tool holding portions 42 and 52 of the tool changer arm 40 are provided. In addition, the angle position can be determined by design from the angle position at which the tool T mounted on the spindle 5 is held. Then, the origin setting processing unit 63 reverses the tool changing arm 40 by an angle determined by design from an angular position at which it is determined that the tool T mounted on the spindle 5 is held by the tool holding units 42 and 52. At the angular position, the rotation position data output from the rotary encoder 25b is stored in the origin storage unit 62 as the rotation origin (steps S17 and S18).

因みに、進退原点にある工具交換アーム４０を矢示Ｃ方向に正転させたときに、前記回転サーボモータ２５に供給される電流値の実測値を図９に示す。図９において、区間ｔａは、工具Ｔが保持爪４３，５３に当接することによって保持爪４３，５３が後退し、この後工具Ｔが保持爪４３，５３の位置を越える動作区間であるが、この区間ｔａにおいて回転サーボモータ２５に供給される電流は、定格電流の３０％程度から急激に増加し、定格電流の５０％を越えて約８０％のピークに達した後、０．５秒後には定格電流の３０％程度まで急激に減少している。また、区間ｔｂは、工具Ｔが工具保持部４２，５２に保持された後、工具交換アーム４０が継続して矢示Ｃ方向に正転駆動されている区間であり、この区間ｔｂでは、この区間ｔｂにおいて回転サーボモータ２５に供給される電流は、定格電流の３０％程度から急激に増加して定格電流（１００％）に達している。   Incidentally, FIG. 9 shows an actual measured value of the current value supplied to the rotary servomotor 25 when the tool changing arm 40 at the forward / backward origin is rotated forward in the direction of arrow C. In FIG. 9, the section ta is an operation section in which the holding claws 43 and 53 are retracted by the tool T coming into contact with the holding claws 43 and 53, and then the tool T exceeds the position of the holding claws 43 and 53. In this section ta, the current supplied to the rotary servomotor 25 suddenly increases from about 30% of the rated current, exceeds 50% of the rated current and reaches a peak of about 80%, and then 0.5 seconds later. Decreases rapidly to about 30% of the rated current. The section tb is a section in which the tool change arm 40 is continuously driven in the forward direction in the direction of arrow C after the tool T is held by the tool holders 42 and 52. In this section tb, this section tb In the section tb, the current supplied to the rotary servomotor 25 increases rapidly from about 30% of the rated current and reaches the rated current (100%).

以上の構成を備えた本例の工具交換装置１０によれば、前記制御装置６０の交換動作制御部６１により進退機構１２及び回転機構２４が制御され、これら進退機構１２及び回転機構２４により工具交換アーム４０が駆動されて進退動作及び回転動作を行うことにより、主軸５に装着された工具Ｔと待機位置にある次工具Ｔとが交換される。その際、交換動作制御部６１は、原点記憶部６２に格納された進退原点及び回転原点を基準に、進退サーボモータ１３及び回転サーボモータ２５を数値制御する。   According to the tool changer 10 of the present example having the above configuration, the advance / retreat mechanism 12 and the rotation mechanism 24 are controlled by the change operation control unit 61 of the control device 60, and the tool change is performed by the advance / retreat mechanism 12 and the rotation mechanism 24. The arm 40 is driven to perform advance / retreat operation and rotation operation, whereby the tool T mounted on the main shaft 5 and the next tool T at the standby position are exchanged. At that time, the exchange operation control unit 61 numerically controls the advance / retreat servo motor 13 and the rotation servo motor 25 with reference to the advance / retreat origin and the rotation origin stored in the origin storage unit 62.

そして、進退原点及び回転原点を新たに設定する必要が生じた場合には、前記原点設定部６３により、図７及び８に示した処理が実行されることによって進退原点及び回転原点が設定され、設定された進退原点及び回転原点が原点記憶部６２に格納される。   When it is necessary to newly set the advance / retreat origin and the rotation origin, the origin setting unit 63 sets the advance / retreat origin and the rotation origin by executing the processing shown in FIGS. The set advance / retreat origin and rotation origin are stored in the origin storage unit 62.

以上のように、本例の工具交換装置１０によれば、工具交換アーム４０の進退原点及び回転原点を自動的に設定することができるので、これら進退原点及び回転原点を、従来のような手作業による煩わしさがなく、効率的にしかも正確に設定することができる。   As described above, according to the tool changer 10 of this example, the advance / retreat origin and the rotation origin of the tool exchange arm 40 can be automatically set. There is no troublesome work, and the setting can be made efficiently and accurately.

また、本例の工具交換装置１０では、工具保持部４２，５２に保持爪４３，５３が備えられている場合に、工具Ｔが保持爪４３，５３の位置を越えて確実に工具保持部４２，５２に保持（把持）されたかどうかを判別するとともに、このように判別される角度位置から、回転原点を設定するようにしているので、前記回転原点を適切且つ正確に設定することができる。   Further, in the tool changer 10 of this example, when the tool holding portions 42 and 52 are provided with the holding claws 43 and 53, the tool T surely exceeds the position of the holding claws 43 and 53, and the tool holding portion 42. , 52, and the rotation origin is set from the angular position determined in this manner. Therefore, the rotation origin can be set appropriately and accurately.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明が採り得る態様は、何らこれに限定されるものではない。   As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, the aspect which this invention can take is not limited to this at all.

例えば、上述したように、本例の工具交換装置１０を適用し得る工作機械には、何ら制限はなく、本例の所謂立形のマシニングセンタの他、横形のマシニングセンタや、旋削加工及びミーリング加工が可能な複合型の旋盤などに好適に適用することができる。   For example, as described above, the machine tool to which the tool changer 10 of the present example can be applied is not limited at all. The present invention can be suitably applied to possible composite type lathes.

また、工作機械の制御装置と、工具マガジンンの制御装置と、工具交換装置１０の制御装置６０とを別々の構成としたが。これに限られるものではなく、３つの制御装置を統合的に一つにまとめて構成したものでも良い。   The machine tool control device, the tool magazinen control device, and the tool changer 10 control device 60 are configured separately. However, the present invention is not limited to this, and a configuration in which the three control devices are integrated into one may be used.

１ 工作機械
２ ベッド
３ コラム
４ 主軸頭
５ 主軸
６ テーブル
１０ 工具交換装置
１１ ハウジング
１２ 進退機構
１３ 進退サーボモータ
１３ｂ 進退エンコーダ
１４ ボールねじ
１５ ボールナット
１７ 第１支持軸
１８ 第２支持軸
１９ 保持部材
２４ 回転機構
２５ 回転サーボモータ
２５ｂ 回転エンコーダ
２７ 第１かさ歯車
２８ 第２かさ歯車
４０ 工具交換アーム
４２，５２ 工具保持部
４３，５３ 把持爪
６０ 制御装置
６１ 交換動作制御部
６２ 原点記憶部
６３ 原点設定処理部
７０ 工具マガジン
Ｔ 工具
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Machine tool 2 Bed 3 Column 4 Spindle head 5 Spindle 6 Table 10 Tool changer 11 Housing 12 Advance / retreat mechanism 13 Advance / retreat servo motor 13b Advance / retreat encoder 14 Ball screw 15 Ball nut 17 First support shaft 18 Second support shaft 19 Holding member 24 Rotation mechanism 25 Rotation servo motor 25b Rotation encoder 27 1st bevel gear 28 2nd bevel gear 40 Tool change arm 42, 52 Tool holding part 43, 53 Grasping claw 60 Controller 61 Change operation control part 62 Origin storage part 63 Origin setting process Part 70 Tool magazine T Tool

Claims (3)

工作機械の工具交換位置に配設され、主軸に装着された工具を待機位置にある次工具と交換する工具交換装置であって、
中心軸が前記主軸の軸線と平行に配設され、該中心軸を中心として回転可能、且つ前記主軸の軸線に沿った方向に移動可能に設けられた保持部材と、
前記保持部材を、その前記中心軸を中心として正逆に回転させる回転機構と、
前記保持部材を前記主軸軸線に沿った方向に進退させる進退機構と、
前記保持部材の中心軸を中心とした半径方向に延出するように該保持部材に配設されるとともに、該保持部材の正逆の回転方向における、その一方の側面に開口した工具保持部を備え、前記工具を、その軸線が前記保持部材の中心軸と平行になるように該工具保持部に保持する少なくとも一つの工具交換アームと、
前記回転機構及び進退機構を制御する制御装置とを備えて成り、
前記回転機構は、エンコーダを有する回転用サーボモータを備え、該回転用サーボモータの動力によって、前記保持部材を回転させるように構成されるとともに、
前記制御装置は、前記中心軸を中心とした回転方向において、予め設定された角度位置を回転原点とし、該回転原点を基準に、前記回転用サーボモータを数値制御するように構成された工具交換装置において、
前記制御装置は、原点設定処理部を備え、
前記原点設定処理部は、前記工具を装着した主軸が工具交換位置に位置し、且つ、前記主軸軸線に沿った方向において、前記保持部材を回転させることにより、前記主軸に装着された工具を前記工具交換アームの工具保持部に保持可能な位置に、前記保持部材が位置するときに、前記回転用サーボモータを駆動して、前記工具保持部が開口する方向に前記保持部材を回転させるとともに、前記回転用サーボモータに供給される電流を監視して、供給電流が予め設定された第１の制限値に達したとき、そのときに前記回転用サーボモータのエンコーダから出力される出力値を基に、前記回転原点を設定するように構成されていることを特徴とする工具交換装置。 A tool changer that is disposed at a tool change position of a machine tool and changes a tool mounted on a spindle with a next tool at a standby position,
A holding member provided with a central axis disposed in parallel with the axis of the main axis, rotatable about the central axis, and movable in a direction along the axis of the main axis;
A rotation mechanism for rotating the holding member forward and backward about the central axis;
An advancing and retracting mechanism for advancing and retracting the holding member in a direction along the main axis.
A tool holding portion disposed on the holding member so as to extend in a radial direction about the central axis of the holding member and having an opening on one side surface in the forward and reverse rotation directions of the holding member. Comprising at least one tool changing arm for holding the tool in the tool holding portion so that an axis thereof is parallel to a central axis of the holding member;
A control device for controlling the rotation mechanism and the advance / retreat mechanism,
The rotation mechanism includes a rotation servomotor having an encoder, and is configured to rotate the holding member by the power of the rotation servomotor.
The control device is configured to change the servo motor for numerical value control with respect to the rotation origin, with a preset angular position as a rotation origin in a rotation direction about the central axis. In the device
The control device includes an origin setting processing unit,
The origin setting processing unit is configured to rotate the holding member in a direction along the main shaft axis line so that the main shaft on which the tool is mounted is located at a tool change position, and thereby the tool mounted on the main shaft is When the holding member is located at a position that can be held by the tool holding portion of the tool change arm, the servo motor for rotation is driven to rotate the holding member in a direction in which the tool holding portion is opened, The current supplied to the rotation servomotor is monitored, and when the supply current reaches a preset first limit value, the output value output from the encoder of the rotation servomotor at that time is used as a basis. Further, the tool changer is configured to set the rotation origin. 前記進退機構は、エンコーダを有する進退用サーボモータを備え、該進退用サーボモータの動力によって、前記保持部材を前記主軸軸線に沿って進退させるように構成されるとともに、
前記制御装置は、更に、前記主軸軸線に沿った方向において、予め設定された位置を進退原点とし、該進退原点を基準に、前記進退用サーボモータを数値制御するように構成され、
前記原点設定処理部は、更に、前記進退用サーボモータを駆動して、前記保持部材を後退させるとともに、前記進退用サーボモータに供給される電流を監視して、供給電流が予め設定された第２の制限値に達したとき、そのときに前記進退用サーボモータのエンコーダから出力される出力値を基に、前記進退原点を設定するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の工具交換装置。 The advance / retreat mechanism includes an advance / retreat servomotor having an encoder, and is configured to advance / retreat the holding member along the spindle axis line by the power of the advance / retreat servomotor,
The control device is further configured to numerically control the advance / retreat servomotor based on the advance / retreat origin in a direction along the spindle axis as a preset position.
The origin setting processing unit further drives the advance / retreat servomotor to retract the holding member and monitors the current supplied to the advance / retreat servomotor, and the supply current is preset. 2. The advancing / retreating origin is set based on an output value output from an encoder of the advancing / retreating servo motor when the limit value of 2 is reached. Tool changer. 前記工具保持部は、前記工具を保持するための保持爪を有し、該保持爪は、前記工具交換アームが、前記主軸軸線に沿った方向において、前記主軸に装着された工具を前記工具保持部に保持可能な位置に在るときに変位可能に構成されるとともに、該保持爪が変位することによって前記工具保持部から前記工具が離脱可能となるように構成され、
前記原点設定処理部は、前記回転用サーボモータに供給される電流を監視して、供給電流が予め設定された基準電流値を越えた後、再度基準電流値を下回り、ついで、該供給電流が前記第１の制限電流に達したとき、そのときに前記回転用サーボモータのエンコーダから出力される出力値を基に、前記回転原点を設定するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の工具交換装置。 The tool holding portion has a holding claw for holding the tool, and the holding claw holds the tool attached to the spindle in the direction along the spindle axis by the tool exchange arm. It is configured to be displaceable when it is in a position that can be held by the part, and is configured so that the tool can be detached from the tool holding part when the holding claw is displaced,
The origin setting processing unit monitors the current supplied to the servo motor for rotation, and after the supply current exceeds a preset reference current value, it again falls below the reference current value. The rotation origin is set based on an output value output from an encoder of the servo motor for rotation when the first limit current is reached. The tool changer according to 1 or 2.
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