CN109641335B - 工具交换装置 - Google Patents

Abstract

本发明的工具交换装置具备：保持部件，配设有工具交换臂，能够旋转且能够进退地设置；旋转机构，具有旋转用伺服马达(25)，使保持部件以其中心轴为中心以第1旋转速度正反旋转；进退机构，具有进退用伺服马达(13)，使保持部件在沿着主轴的轴线的方向上以第1进退速度进退；以及控制装置(60)，比较对旋转用伺服马达(25)的指令值与编码器(25b)的输出值的差量即第1差量和第1阈值，在该第1差量为第1阈值以上的情况下，使所述保持部件的旋转速度成为比第1旋转速度慢的第2旋转速度，在第1差量小于第1阈值的情况下，将所述保持部件的旋转速度维持为第1旋转速度。

Description

工具交换装置

技术领域

本发明涉及一种工具交换装置，它配设在机床的工具交换位置，将安装在主轴的工具与位于待机位置的下一工具交换。

背景技术

以往，已知有各种工具交换装置，但目前一般采用的是所谓W臂型工具交换装置。该工具交换装置是具备以下部分而构成：保持部件，中心轴与所述主轴的轴线平行地配设，能够以该中心轴为中心旋转且能够在沿着所述主轴的轴线的方向上移动地设置；旋转机构，使所述保持部件以其所述中心轴为中心正反旋转；进退机构，使所述保持部件在沿着所述主轴轴线的方向上进退；两个工具交换臂(即，W臂)，以分别向以所述保持部件的中心轴为中心的半径方向延出而成为一条直线的方式配设在该保持部件，并且分别具备在该保持部件的正反旋转方向上的其一侧面开口的工具保持部，而且将所述工具以其轴线与所述保持部件的中心轴平行的方式保持在该工具保持部；以及控制装置，对所述旋转机构及进退机构进行控制。

在所述工具交换装置中，还已知旋转机构及进退机构的驱动源使用液压的液压式工具交换装置、或利用AC(Alternating Current，交流)马达驱动凸轮机构的方式(凸轮驱动方式)的工具交换装置，此外，还已知使用伺服马达的驱动方式的工具交换装置(例如参照专利文献1)。液压式工具交换装置为开发初始阶段的工具交换装置，其后，为了谋求缩短交换时间，开发出了凸轮驱动方式的工具交换装置。近年来，通过伺服马达的高速化等其驱动机构的技术进步，能够实现如超过凸轮驱动方式的短时间内的工具交换，因此，逐渐采用伺服马达驱动方式。

在伺服马达驱动方式的工具交换装置中，构成旋转机构的伺服马达(以下，记为旋转伺服马达)及构成进退机构的伺服马达(以下，记为进退伺服马达)各自由控制装置控制，工具交换臂的角度位置由附设在旋转伺服马达的编码器(以下，记为旋转编码器)检测，同样地，工具交换臂的进退位置由附设在进退伺服马达的编码器(以下，记为进退编码器)检测。

具体来说，工具交换臂的角度位置是根据利用旋转编码器以绝对值形式检测的旋转伺服马达的当前转数及旋转角(即，旋转位置数据)以及将该旋转伺服马达的动力传递到保持部件而使其旋转的传递机构的相对于旋转伺服马达的减速比来算出。另外，工具交换臂的进退位置是根据利用进退编码器以绝对值形式检测的进退伺服马达的当前转数与旋转角(即，旋转位置数据)以及将该进退伺服马达的动力传递到保持部件而使其进退的滚珠螺杆机构的导程来算出。工具交换臂的旋转动作是由控制装置基于如上所述般检测的旋转伺服马达的旋转位置数据及根据该旋转位置数据适当设定的旋转原点来控制，同样地，工具交换臂的进退动作是由控制装置基于进退伺服马达的旋转位置数据及根据该旋转位置数据适当设定的进退原点来控制。

背景技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利实公平8-4990号公报

发明内容

[发明要解决的问题]

且说，对于将所述旋转伺服马达的驱动力传递到所述工具交换臂的齿轮等使用润滑油，但如果该润滑油的温度下降，那么该润滑油的粘性会下降，齿轮的啮合摩擦阻力会上升，因此导致所述旋转伺服马达的负荷上升。结果，在以往的伺服马达驱动方式的工具交换装置中，相对于作为控制目标的设定速度会产生追随延迟。也就是说，想要使工具交换臂以某速度旋转时，只有以比该速度慢的速度才能使该工具交换臂旋转。因此，在想要使工具交换臂的旋转动作与进退动作同步的情况下(例如，在工具交换臂的旋转中使其进退的情况等)，会发生如下事态：在工具交换臂的旋转中，在非预期的时点开始该工具交换臂的进退动作。因此，有工具交换臂移动到非预期的位置，而导致干涉其它构造物的担忧。

本发明是鉴于以上的实际情况而完成的，其目的在于提供一种能够防止工具交换臂的追随延迟的工具交换装置。

[解决问题的手段]

本发明的工具交换装置是配设在机床的工具交换位置，将安装在主轴的工具与位于待机位置的下一工具交换，且具备：

保持部件，中心轴与所述主轴的轴线平行地配设，能够以该中心轴为中心旋转且能够在沿着所述主轴的轴线的方向上移动地设置；

旋转机构，具有具备编码器的旋转用伺服马达，使所述保持部件以其所述中心轴为中心以第1旋转速度正反旋转；

进退机构，具有具备编码器的进退用伺服马达，使所述保持部件在沿着所述主轴的轴线的方向上以第1进退速度进退；

至少一个工具交换臂，以沿所述保持部件的径向延伸的方式配设在该保持部件，并且将所述工具以其轴线与所述保持部件的所述中心轴平行的方式保持；

存储部，预先存储第1阈值；以及

控制装置，算出对所述旋转用伺服马达的指令值与所述旋转用伺服马达的所述编码器的输出值的差量即第1差量，并且与所述第1阈值进行比较，在该第1差量为所述第1阈值以上的情况下，使利用所述旋转机构所达到的所述保持部件的旋转速度成为比所述第1旋转速度慢的第2旋转速度，在所述第1差量小于所述第1阈值的情况下，将利用所述旋转机构所达到的所述保持部件的旋转速度维持为所述第1旋转速度。

在本发明的工具交换装置中，利用所述控制装置对旋转机构及进退机构进行控制，并利用这些旋转机构及进退机构的驱动力进行工具交换臂的旋转动作及进退动作。在初始设定中，所述旋转机构以第1旋转速度旋转，所述进退机构以第1进退速度进退。此外，控制装置构成为，利用来自旋转用伺服马达的编码器的输出信号来辨识该旋转用伺服马达的转数(即，旋转速度)，利用来自进退用伺服马达的编码器的输出信号来辨识该进退用伺服马达的转数(即，旋转速度)。在这种构成中，利用工具交换臂的旋转动作及进退动作将安装在主轴的工具与位于待机位置的下一工具(即，接下来应使用的工具)进行交换。

在这种构成中，利用控制装置，算出对旋转用伺服马达的指令值与该旋转用伺服马达的编码器的输出值的差量即第1差量，并且比较该第1差量与第1阈值。而且，在所述比较的结果为第1差量是第1阈值以上的情况下，利用控制装置以保持部件的旋转速度(即，旋转用伺服马达的旋转速度)成为比第1旋转速度慢的第2旋转速度的方式控制旋转用伺服马达的动作。与此相对，在所述比较的结果为第1差量小于第1阈值的情况下，利用控制装置以保持部件的旋转速度(即，旋转用伺服马达的旋转速度)维持为第1旋转速度的方式控制旋转用伺服马达的动作。此外，第2旋转速度为取得工具交换臂的旋转动作与进退动作的同步的速度，也就是不会在工具交换臂的旋转动作中产生追随延迟的程度的速度。

这样一来，在所述第1差量为第1阈值以上的情况下(即，在预料到对旋转用伺服马达的负荷上升的情况下)，旋转用伺服马达的旋转速度下降到第2旋转速度，因此，不会在工具交换臂的旋转动作中产生相对于作为控制目标的设定速度的追随延迟。因此，不会发生在工具交换臂的旋转中在非预期的时点开始该工具交换臂的进退动作之类的事态。由此，工具交换臂不会移动到非预期的位置，因此，不会干涉其它构造物。另一方面，在所述第1差量小于第1阈值的情况下(即，在未预料到对旋转用伺服马达的负荷上升的情况下)，旋转用伺服马达的旋转速度维持为第1旋转速度，因此，能够维持工具交换臂的交换的处理效率。

在本发明中，所述第1差量优选的是进行工具交换动作中的所述工具交换臂的旋转动作中最初的旋转动作时的差量。

根据所述形态，因为在进行工具交换臂的旋转动作中最初的旋转动作时获取所述第1差量，所以能够从较早的阶段防止在该工具交换臂的旋转动作中产生追随延迟。

在本发明中，所述存储部构成为预先存储第2阈值，所述控制装置也可构成为，算出对所述进退用伺服马达的指令值与所述进退用伺服马达的所述编码器的输出值的差量即第2差量，并且与所述第2阈值进行比较，在该第2差量为所述第2阈值以上的情况下，使利用所述进退机构所达到的所述保持部件的进退速度成为比所述第1进退速度慢的第2进退速度，在所述第2差量小于所述第2阈值的情况下，将利用所述进退机构所达到的所述保持部件的进退速度维持为所述第1进退速度。

根据所述形态，利用控制装置，算出对进退用伺服马达的指令值与该进退用伺服马达的编码器的输出值的差量即第2差量，并且比较该第2差量与第2阈值。而且，在所述比较的结果为第2差量是第2阈值以上的情况下，利用控制装置以保持部件的进退速度(即，进退用伺服马达的旋转速度)成为比第1进退速度慢的第2进退速度的方式控制进退用伺服马达的动作。与此相对，在所述比较的结果为第2差量小于第2阈值的情况下，利用控制装置以保持部件的进退速度(即，进退用伺服马达的旋转速度)维持为第1进退速度的方式控制进退用伺服马达的动作。此外，所述第2进退速度为取得工具交换臂的进退动作与旋转动作的同步的速度，也就是不会在工具交换臂的进退动作中产生追随延迟的程度的速度。

这样一来，在所述第2差量为第2阈值以上的情况下(即，在预料到对进退用伺服马达的负荷上升的情况下)，进退用伺服马达的旋转速度下降到第2进退速度，因此，不会在工具交换臂的进退动作中产生相对于作为控制目标的设定速度的追随延迟。因此，不会发生在工具交换臂的进退中在非预期的时点开始该工具交换臂的旋转动作之类的事态。由此，工具交换臂不会移动到非预期的位置，因此，不会干涉其它构造物。另一方面，在所述第2差量小于第2阈值的情况下(即，在未预料到对进退用伺服马达的负荷上升的情况下)，进退用伺服马达的旋转速度维持为第1进退速度，因此，能够维持工具交换臂的交换的处理效率。

在本发明中，所述第2差量优选的是进行工具交换动作中的所述工具交换臂的进退动作中最初的进退动作时的差量。

根据所述形态，因为在进行工具交换臂的进退动作中最初的进退动作时获取所述第2差量，所以能够从较早的阶段防止在该工具交换臂的进退动作中产生追随延迟。

[发明的效果]

如上所述，根据本发明的工具交换装置，可提供一种能够抑制工具交换臂的追随延迟的工具交换装置。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的机床的前视图。

图2是从斜下方观察图1所示的工具交换装置所得的立体图。

图3是图1所示的工具交换装置的仰视图。

图4是沿图3中的箭头G-G方向观察的剖视图。

图5是沿图3中的箭头H-H方向观察的局部剖视图。

图6是表示本发明的一实施方式的控制系统的框图。

具体实施方式

以下，一边参照附图，一边对本发明的一实施方式的工具交换装置进行说明。如图1所示，本例的工具交换装置10附设在机床1，且在该机床1设置有工具箱70。

[机床的概要]

图1所示的机床1为以往周知，无需较多说明，但如果简单说明其构成，那么，该机床1具备以下等部分：底座2；支柱3，竖立设置在该底座2上；主轴头4，能够沿与该支柱3垂直的方向移动地配设；主轴5，旋转自如地支撑在该主轴头4；以及平台6，能够沿水平的正交两轴方向移动地配设在所述底座2上，载置或固定适当工件。

主轴头4构成为利用适当进给装置(未图示)沿上下方向移动，平台6构成为同样利用适当进给装置(未图示)沿水平的正交两轴方向移动。另外，主轴5构成为利用适当主轴马达(未图示)绕其轴中心旋转。并且，使主轴头4移动的所述进给装置的动作、使平台6移动的所述进给装置的动作及驱动主轴5的所述主轴马达的动作是由未图示的控制装置控制。

[工具箱的概要]

工具箱70具备：多个工具盒72，保持工具T；保持板73，由呈圆形的板状部件构成，且在其外周部将工具盒72以配置成环状的状态保持；驱动马达(未图示)，使该保持板73旋转；以及调用机构(未图示)，一方面使下端位置的工具盒72沿箭头A方向移动并将其定位到待机位置，一方面使位于待机位置的工具盒72沿箭头B方向移动并使其保持在保持板73。此外，图1中的符号71为外壳。工具箱70的动作也由未图示的所述控制装置控制。

[工具交换装置]

工具交换装置10是将保持于定位在待机位置的工具盒72的工具(下一工具)T与安装在主轴5的工具(当前工具)T进行交换的装置，且包含图2～图4所示的工具交换臂40、壳体11、第1支撑轴17、第2支撑轴18、进退机构12及旋转机构24、以及下述控制装置60(参照图6)而构成。

壳体11由在其内部具有收纳室的呈角柱状的部件构成，且安装有第1支撑轴17、进退机构12及旋转机构24。如图4所示，第1支撑轴17是以上下贯通壳体11的方式安装在该壳体11，且在其下侧与配置在同轴上的第2支撑轴18连结。此外，在以下的图2～图5的说明中，是以图1中的上下关系为基准。

如图4所示，进退机构12具备：进退用伺服马达13，固定设置在第1支撑轴17的上端部，且利用控制装置60控制其作动；滚珠螺杆14，经由联轴器16而连结在进退用伺服马达13的输出轴13a；以及滚珠螺母15，螺合在滚珠螺杆14。在进退用伺服马达13附设有编码器13b(参照图6)。滚珠螺杆14插通于形成在第1支撑轴17及第2支撑轴18的沿着其轴向的贯通孔，且以旋转自如的方式由配设在第2支撑轴18的贯通孔内的轴承23、23支撑，并且其上端部经由联轴器16而连结在输出轴13a。另外，在第2支撑轴18的下端面形成有开口的收纳孔18a，滚珠螺母15的上部侧可进入到收纳孔18a。

在第2支撑轴18的上端部，在该第2支撑轴18贯通的状态下外嵌工具交换臂40，在该工具交换臂40的下方，配设外嵌在第2支撑轴18的保持部件19。保持部件19的上端部接合在工具交换臂40的下表面。另外，滚珠螺母15在收纳于收纳孔18a的状态下接合在保持部件19的下表面。如上所述，滚珠螺母15的上部可进入到收纳孔18a。在滚珠螺母15的下部，固定设置有覆盖滚珠螺杆14的圆筒状的外壳21。

在这种构成中，当利用控制装置60驱动进退用伺服马达13，使连结在其输出轴13a的滚珠螺杆14向正反方向旋转时，与其螺合的滚珠螺母15、连结在该滚珠螺母15的保持部件19及外壳21、以及连结在保持部件19的工具交换臂40沿着滚珠螺杆14的轴线在图2的箭头E-F方向上进退。此外，箭头E方向为前进，箭头F方向为后退，图2～图4表示这些滚珠螺母15、保持部件19、外壳21、及工具交换臂40位于进退方向的原点位置(进退原点)的状态。

旋转机构24具备利用控制装置60控制其作动的旋转用伺服马达25、联轴器26、第1锥齿轮27、第2锥齿轮28、连结体29、连结环34及两根导向杆20。旋转用伺服马达25经由安装环35而安装在壳体11的侧面。在旋转用伺服马达25，附设有编码器25b(参照图6)。另外，第1锥齿轮27是以其轴线与第1支撑轴17的轴线正交的方式配设在壳体11的收纳室内，且经由联轴器26连结在旋转用伺服马达25的输出轴25a。此外，联轴器26是以旋转自如的方式由配设在壳体11的收纳室内的轴承30、30支撑。

第2锥齿轮28与配置在其下方的连结体29是以同轴状态连结，且经由轴承31、31外嵌在第1支撑轴17。第2锥齿轮28与第1锥齿轮27处于啮合的状态。另外，在连结体29的下端面固定设置有连结环34，且在该连结环34的下端面固定设置有两根导向杆20、20。导向杆20、20是以于在上下方向上贯通工具交换臂40及保持部件19的状态下延出的方式相互平行地配置。导向杆20、20承担使工具交换臂40旋转的作用，此外，也承担使保持该工具交换臂40的保持部件19沿箭头E-F方向进退的导向作用。此外，在导向杆20、20的下端部固定设置有连结板22。

在连结板22，形成有未图示的贯通孔，且外壳21能够插通于该贯通孔。另外，在连结体29的外周面和与其对应的壳体11的内周面之间配设有密封件32，利用该密封件32将连结体29与壳体11之间密封。同样地，在第2支撑轴18的外周面与连结环34的内周面之间配设有密封件33，利用该密封件33将第2支撑轴18与连结环34之间密封。

在这种构成中，当利用控制装置60驱动旋转用伺服马达25，使连结在其输出轴25a的第1锥齿轮27向正反方向旋转时，第2锥齿轮28、直接或间接连结在该第2锥齿轮28的连结体29、连结环34、导向杆20、20及连结板22、工具交换臂40及保持部件19、以及直接或间接连结在保持部件19的滚珠螺母15及外壳21以第1支撑轴17与第2支撑轴18的轴心为中心，沿图2的箭头C-D方向旋转。此外，将箭头C方向设为正向旋转方向，将箭头D方向设为反向旋转方向。在图2及图3中，示出工具交换臂40位于旋转方向的原点位置(旋转原点)的状态。

如图5所示，工具交换臂40由板状的部件41构成，在其两端部，分别形成有保持工具T的工具保持部42、52。工具保持部42、52具有将一旋转方向(所述正反方向)侧开放(开口)的圆弧形状，且能够从该开放侧承收工具T。此外，工具交换臂40如上所述般外嵌在第2支撑轴18，而且具备设置有工具保持部42且向径向的一侧延出的臂部(未图示)及设置有工具保持部52且向径向的另一侧延出的臂部(未图示)。

如图3及图5所示，在工具保持部42、52，设置有相对于其保持空间而进退的保持爪43、53，各保持爪43、53是经由连杆部45、55而连结在施压杆44、54。施压杆44、54为包含大径部44a、54a及小径部44b、54b的台阶状的杆，且从小径部44b、54b侧分别插通在形成于工具交换臂40的导向孔41b、51b。另外，在大径部44a、54a的端面与导向孔41b、51b的底面之间设置有外嵌在小径部44b、54b的状态的压缩盘簧46、56，利用该压缩盘簧46、56，分别对施压杆44、54向工具保持部42、52侧施压，因此，随之也对保持爪43、53向相对于保持空间进入的方向施压。

在这种构成中，保持爪43、53通过将工具T插入到工具保持部42、52时抵接在该工具T的外周面而后退。由此，工具T承收在工具保持部42、52的保持空间内，并且通过压缩盘簧46、56的施压力将该工具T固持在工具保持部42、52。另一方面，将工具T从工具保持部42、52拔出时，保持爪43、53与所述相反地后退。

在保持部件19及工具交换臂40，以与导向孔41b、51b的轴线正交的方式形成导向孔48、58，在该导向孔48、58内插入有锁定杆47、57。锁定杆47、57是包含上侧的大径部47a、57a与下侧的小径部47b、57b的台阶状的杆，且以该小径部47b、57b贯通保持部件19的下端部并向外侧延出，且大径部47a、57a的上端部比工具交换臂40向更上方延出的方式插入到导向孔48、58内。另外，在大径部47a、57a的端面与导向孔48、58的底面之间，设置有外嵌在小径部47b、57b的状态的压缩盘簧49、59，利用该压缩盘簧49、59分别对锁定杆47、57朝向上方施压。

在锁定杆47、57的大径部47a、57a的与所述施压杆44、54的轴线交叉的部分形成有释放孔47c、57c，在该释放孔47c、57c的下侧形成有朝向该释放孔47c、57c倾斜的倾斜面47d、57d。另外，施压杆44、54的小径部44b、54b的端部贯通导向孔48、58的底部，且卡合在所述施压杆44、54的释放孔47c、57c，其端面44c、54c成为倾斜角与倾斜面47d、57d相同的倾斜面。

在这种构成中，在常态下，锁定杆47、57是通过压缩盘簧49、59朝向上方被施压，如图5中两点链线所示，其倾斜面47d、57d抵接在锁定杆47、57的端面44c、54c，制止施压杆44、54的后退，也就是进行锁定。另一方面，锁定杆47、57通过对抗压缩盘簧49、59的施压力的外力向下方移动，当释放孔47c、57c到达与施压杆44、54的下端对应的位置时，施压杆44、54能够后退，能够进行工具T在工具保持部42、52的装卸。

此外，在本例中，在图4中，工具交换臂40及保持部件19位于所述进退原点时，锁定杆47、57的上端部抵接在连结环34的下端面，锁定杆47、57向下方移动，将释放孔47c、57c以与施压杆44、54的端部对应的方式设定。因此，工具交换臂40及保持部件19位于所述进退原点时，能够进行工具T在工具保持部42、52的装卸，如果工具交换臂40及保持部件19向下方移动，那么制止施压杆44、54的后退，也就是锁定利用保持爪43、53固持工具T的状态。

图6是表示包含本实施方式的控制装置60的控制系统的框图。如图6所示，在本实施方式的工具交换装置10还设置有包含各种存储器等的阈值存储部61。该阈值存储部61预先存储下述第1阈值及第2阈值。控制装置60由包含CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory，只读存储器)等的计算机构成，按照适当工具交换程序等对进退用伺服马达13的转数及旋转用伺服马达25的转数进行控制。在该情况下，工具交换臂40在E-F方向(参照图2)上的位置(进退位置)是基于来自进退用伺服马达13的编码器13b的输出值、即当前旋转位置数据而辨识。编码器13b将进退用伺服马达13的当前的转数及旋转角(旋转位置数据)的绝对值输出，并将该旋转位置数据存储在内置的存储器。此外，所述进退原点是使工具交换臂40旋转时能够将安装在位于工具交换位置的主轴5的工具T保持在工具保持部42、52的位置，将在该位置从编码器13b输出的旋转位置数据作为进退原点存储在未图示的存储部。在控制装置60中，根据进退原点的旋转位置数据与当前旋转位置数据的差量、及滚珠螺杆14的导程辨识从进退原点起的当前位置。

另一方面，工具交换臂40在C-D方向(参照图2)上的位置(角度位置)是基于来自旋转用伺服马达25的编码器25b的输出值、即当前旋转位置数据而辨识。编码器25b将旋转用伺服马达25的当前转数及旋转角(旋转位置数据)的绝对值输出，并将该旋转位置数据存储在内置的存储器。此外，所述旋转原点是使工具交换臂40沿E-F方向进退时该工具交换臂40不干涉其它构造物的角度位置，为设计上适当设定的角度位置。将工具交换臂40位于所述角度位置时从编码器25b输出的旋转位置数据作为旋转原点存储在未图示的存储部。

以下，对工具交换动作进行说明。此外，在以下的说明中，如图1所示，主轴5位于用以进行工具交换的位置(工具交换位置)，下一工具T位于待机位置，如图2及图3所示，工具交换臂40位于所述进退原点及旋转原点。另外，将利用旋转用伺服马达25所达到的保持部件19的初始设定的旋转速度(即，旋转用伺服马达25的旋转速度)设为第1旋转速度，将利用进退用伺服马达13所达到的保持部件19的初始设定的进退速度(即，进退用伺服马达13的旋转速度)设为第1进退速度而进行说明。

在以下说明的工具交换动作中，保持部件19的旋转动作与进退动作可以一部分重复的方式并进，也可以该旋转动作结束时为起点进行进退动作，或可以该进退动作的结束时为起点进行旋转动作。无论如何，根据本实施方式的工具交换装置10，不会产生所述追随延迟。此外，以下对以旋转动作结束时为起点进行进退动作及以进退动作结束时为起点进行旋转动作的情形进行说明。

首先，控制装置60驱动旋转用伺服马达25，进行使工具交换臂40以第1支撑轴17及第2支撑轴18的轴线为中心向图2的箭头C方向(正向旋转方向)旋转的摇入动作。通过该摇入动作，将安装在主轴5的工具(即，当前工具)T保持在工具保持部42，并将位于待机位置的工具(即，下一工具)T保持在工具保持部52。进行所述摇入动作时，利用控制装置60，以预先设定的时间间隔算出对旋转用伺服马达25的指令值与该旋转用伺服马达25的编码器25b的输出值的差量即第1差量，并且比较该第1差量与存储在阈值存储部61的第1阈值。而且，在比较的结果为所述第1差量是第1阈值以上的情况下(即，在预料到对旋转用伺服马达25的负荷上升的情况下)，控制装置60以之后的旋转用伺服马达25的旋转速度成为比第1旋转速度慢的第2旋转速度的方式控制该旋转用伺服马达25的旋转动作。所述第2旋转速度例如为第1旋转速度的50％左右的速度。与此相对，在所述第1差量小于第1阈值的情况下(即，在未预料到对旋转用伺服马达25的负荷上升的情况下)，控制装置60以将之后的旋转用伺服马达25的旋转速度维持为第1旋转速度的方式控制该旋转用伺服马达25的旋转动作。

其次，控制装置60驱动进退用伺服马达13，使工具交换臂40沿着第1支撑轴17及第2支撑轴18进入到下方的前进端。由此，将工具(当前工具)T从主轴5拔出，并且将工具(下一工具)T从待机位置的工具盒72拔出。在工具交换臂40的所述进入时，利用控制装置60，以预先设定的时间间隔算出对进退用伺服马达13的指令值与该进退用伺服马达13的编码器13b的输出值的差量即第2差量，并且比较该第2差量与存储在阈值存储部61的第2阈值。而且，在比较的结果为所述第2差量是第2阈值以上的情况下(即，预料到对进退用伺服马达13的负荷上升的情况下)，控制装置60以之后的进退用伺服马达13的旋转速度成为比第1进退速度慢的第2进退速度的方式控制该进退用伺服马达13的旋转动作。所述第2进退速度例如为第1进退速度的50％左右的速度。与此相对，在所述第2差量小于第2阈值的情况下(即，在未预料到对进退用伺服马达13的负荷上升的情况下)，控制装置60以将之后的进退用伺服马达13的进退速度维持为第1进退速度的方式控制该进退用伺服马达13的旋转动作。另外，在使工具交换臂40以如上所述的方式进入之后，工具交换臂40向下方移动，由此，锁定杆47、57通过压缩盘簧49、59的施压力向上方移动，锁定保持爪43、53对工具T的固持。

继而，控制装置60驱动旋转用伺服马达25，使工具交换臂40以第1支撑轴17及第2支撑轴18的轴线为中心向箭头C方向(正向旋转方向)旋转180度。由此，保持在工具保持部52的工具(下一工具)T在同轴上位于主轴5的正下方，保持在工具保持部42的工具(当前工具)T位于待机位置的工具盒72的正下方。

其次，控制装置60驱动进退用伺服马达13，使工具交换臂40沿着第1支撑轴17及第2支撑轴18后退到上方的进退原点。由此，将工具(下一工具)T安装在主轴5，并且将工具(当前工具)T安装在待机位置的工具盒72。另外，通过工具交换臂40移动到后退端，锁定杆47、57向下方移动，将利用保持爪43、53的固持的锁定解除，从而成为可从各工具保持部42、52将工具T取出的状态。

最后，控制装置60驱动旋转用伺服马达25，使工具交换臂40以第1支撑轴17及第2支撑轴18的轴线为中心向箭头D方向(反向旋转方向)旋转，使工具交换臂40恢复到旋转原点。如上所述，控制装置60结束工具交换动作。

如上所述，根据本实施方式的工具交换装置10，在对旋转用伺服马达25的指令值与该旋转用伺服马达25的编码器25b的输出值的差量即第1差量为第1阈值以上的情况下(即，在预料到对旋转用伺服马达25的负荷上升的情况下)，旋转用伺服马达25的旋转速度从第1旋转速度下降到第2旋转速度。由此，不会在工具交换臂40的旋转动作中产生相对于作为控制目标的设定速度的追随延迟。因此，不会发生在工具交换臂40的旋转中在非预期的时点开始该工具交换臂40的进退动作之类的事态。由此，工具交换臂40不会移动到非预期的位置，因此，不会干涉其它构造物。另一方面，在所述第1差量小于第1阈值的情况下(即，在未预料到对旋转用伺服马达25的负荷上升的情况下)，旋转用伺服马达25的旋转速度维持为第1旋转速度，因此，能够维持工具交换臂40的交换的处理效率。

另外，在本实施方式中，进行工具交换臂40的旋转动作中最初的旋转动作，也就是对工具T的工具保持部42、52的摇入动作时获取所述第1差量。由此，能够从较早的阶段防止在工具交换臂40的旋转动作中产生追随延迟。

另外，在本实施方式中，在对进退用伺服马达13的指令值与该进退用伺服马达13的编码器13b的输出值的差量即第2差量为第2阈值以上的情况下(即，在预料到对进退用伺服马达13的负荷上升的情况下)，进退用伺服马达13的旋转速度下降到第2进退速度。由此，不会在工具交换臂40的进退动作中产生相对于作为控制目标的设定速度的追随延迟。因此，不会发生在工具交换臂40的进退中在非预期的时点开始该工具交换臂40的旋转动作之类的事态。由此，工具交换臂40不会移动到非预期的位置，因此，不会干涉其它构造物。另一方面，在所述第2差量小于第2阈值的情况下(即，在未预料到对进退用伺服马达13的负荷上升的情况下)，进退用伺服马达13的旋转速度维持为第1进退速度，因此，能够维持工具交换臂40的交换的处理效率。

进而，在本实施方式中，进行工具交换臂40的进退动作中最初的进退动作，也就是刚进行所述摇入动作后的进退动作时获取所述第2差量。由此，能够从较早的阶段防止在工具交换臂40的进退动作中产生追随延迟。

以上，对本发明的一实施方式进行了说明，但本发明可采用的形态不受所述构成的任何限定，可应用以下的变形例。

在所述实施方式中，构成为使保持爪43、53进退并利用该保持爪43、53及工具保持部42、52将工具T固持，但并不限定于此，也可采用如所谓蟹钳的夹具型工具保持部。

在所述实施方式中，在工具交换动作中以预先设定的时间间隔获取所述第1差量及第2差量，但并不限定于此。也可构成为，设置在工具交换动作前实施的差量检查模式之类的模式，并在该模式中获取所述第1差量及第2差量，设定旋转用伺服马达25的旋转速度及进退用伺服马达13的旋转速度。

另外，在所述实施方式中，将机床的控制装置、工具箱的控制装置、工具交换装置10的控制装置60设为各自分开的构成。但并不限定于此，也可将所述3个控制装置统合而构成。

进而，在所述实施方式中，作为可应用工具交换装置10的机床，例示所谓立式加工中心，但并不限定于此，例如可适当应用卧式加工中心、或可进行旋削加工及研磨加工的复合型NC(Numerical Control，数控)车床等。

[符号的说明]

1 机床

5 主轴

10 工具交换装置

11 壳体

12 进退机构

13 进退用伺服马达

13b 编码器

19 保持部件

24 旋转机构

25 旋转用伺服马达

25b 编码器

40 工具交换臂

42 工具保持部

52 工具保持部

60 控制装置

61 阈值存储部(存储部)

T 工具

Claims (4)

1.一种工具交换装置，其配设在机床的工具交换位置，将安装在主轴的工具与位于待机位置的下一工具交换，其特征在于具备：

保持部件，中心轴与所述主轴的轴线平行地配设，能够以该中心轴为中心旋转且能够在沿着所述主轴的轴线的方向上移动地设置；

旋转机构，具有具备编码器的旋转用伺服马达，使所述保持部件以其所述中心轴为中心以第1旋转速度正反旋转；

进退机构，具有具备编码器的进退用伺服马达，使所述保持部件在沿着所述主轴的轴线的方向上以第1进退速度进退；

至少一个工具交换臂，以沿所述保持部件的径向延伸的方式配设在该保持部件，并且将所述工具以其轴线与所述保持部件的所述中心轴平行的方式保持；

存储部，预先存储第1阈值；以及

控制装置，控制所述旋转机构及所述进退机构进行工具交换动作，以使安装在主轴的工具与位于待机位置的所述下一工具交换；

当所述控制装置控制所述旋转机构时，所述控制装置算出对所述旋转用伺服马达的指令值与所述旋转用伺服马达的所述编码器的输出值的差量即第1差量，并且与所述第1阈值进行比较，在该第1差量为所述第1阈值以上的情况下，使利用所述旋转机构所达到的所述保持部件的旋转速度成为比所述第1旋转速度慢的第2旋转速度，在所述第1差量小于所述第1阈值的情况下，将利用所述旋转机构所达到的所述保持部件的旋转速度维持为所述第1旋转速度而能够不间断地执行所述工具交换动作。

2.根据权利要求1所述的工具交换装置，其特征在于：所述第1差量为进行工具交换动作中的所述工具交换臂的旋转动作中最初的旋转动作时的差量。

3.根据权利要求1或2所述的工具交换装置，其特征在于：所述存储部还预先存储第2阈值，且

所述控制装置构成为，当所述控制装置控制所述进退机构时，所述控制装置算出对所述进退用伺服马达的指令值与所述进退用伺服马达的所述编码器的输出值的差量即第2差量，并且与所述第2阈值进行比较，在该第2差量为所述第2阈值以上的情况下，使利用所述进退机构所达到的所述保持部件的进退速度成为比所述第1进退速度慢的第2进退速度，在所述第2差量小于所述第2阈值的情况下，将利用所述进退机构所达到的所述保持部件的进退速度维持为所述第1进退速度。

4.根据权利要求3所述的工具交换装置，其特征在于：所述第2差量为进行工具交换动作中的所述工具交换臂的进退动作中最初的进退动作时的差量。

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