JP2000126967A - Tool changing method - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、工作機械、たと
えばマシニングセンタにおいて、少なくとも主軸軸線方
向であるＺ軸方向と直交するＸ軸方向およびＹ軸方向に
移動しうる主軸頭に回転自在に支持された主軸と、所定
の軌道上を移動する複数の工具把持部を有しかつ主軸に
対して相対的にＺ軸方向に接近、離隔しうる工具把持手
段との間において工具の交換を行う方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a machine tool, for example, a machining center, which is rotatably supported on a spindle head movable at least in the X-axis direction and the Y-axis direction orthogonal to at least the Z-axis direction which is the spindle axis direction. The present invention relates to a method of exchanging a tool between a main spindle and tool gripping means having a plurality of tool gripping portions moving on a predetermined track and capable of approaching and separating from the main axis in the Z-axis direction.
【０００２】[0002]
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】マシニン
グセンタにおける工具交換方法として、従来、次のよう
な２つの方法が知られている。2. Description of the Related Art The following two methods are conventionally known as a tool changing method in a machining center.
【０００３】第１の方法は、Ｚ軸方向と平行な軸線の回
りに回転自在に設けられかつこの回転中心軸線から放射
方向に伸びて互いに所定の角度をなす２つの工具グリッ
パを有する工具交換アームを用いる方法である。この方
法の場合、まず主軸に取付けられている工具を用いての
工作が終了すると、主軸を工具交換位置に移動させ、工
具を工具交換アームの工具脱着位置に待機している一方
の工具グリッパで把持する。なお、工具交換アームの他
方の工具グリッパには次の工作に使用する次工具が工具
マガジンから抜き出されて把持されている。ついで、主
軸と工具交換アームとを相対的にＺ軸方向に離隔させ、
工具を主軸から引き抜く。ついで、工具交換アームを所
定角度回転させ、次工具を把持している工具グリッパを
工具脱着位置に来させる。その後、主軸と工具交換アー
ムとを相対的にＺ軸方向に接近させ、次工具を主軸に挿
入する。こうして、工具の交換が行われる。A first method is a tool changing arm having two tool grippers provided rotatably about an axis parallel to the Z-axis direction and extending radially from the center axis of rotation and forming a predetermined angle with each other. It is a method using. In this method, first, when the work using the tool attached to the spindle is completed, the spindle is moved to the tool change position, and the tool is moved by one of the tool grippers waiting at the tool removal position of the tool change arm. Hold. Note that the next tool to be used for the next work is extracted from the tool magazine and held by the other tool gripper of the tool change arm. Next, the main spindle and the tool change arm are relatively separated in the Z-axis direction,
Pull out the tool from the spindle. Next, the tool changing arm is rotated by a predetermined angle, and the tool gripper holding the next tool is brought to the tool attaching / detaching position. Thereafter, the main spindle and the tool changing arm are relatively approached in the Z-axis direction, and the next tool is inserted into the main spindle. Thus, the tool is changed.
【０００４】第２の方法は、工具交換アームを用いず
に、直接主軸と工具マガジンとの間で工具の受渡しを行
う方法である。この方法の場合、まず主軸に取付けられ
ている工具を用いての工作が終了すると、主軸を工具交
換位置に移動させ、工具を工具マガジンの工具脱着位置
に待機している工具把持部で把持する。ついで、主軸と
工具マガジンとを相対的にＺ軸方向に離隔させ、工具を
主軸から引き抜く。ついで、工具マガジンを駆動し、次
工具を把持している工具把持部を工具脱着位置まで移動
させる。その後、主軸と工具マガジンとを相対的にＺ軸
方向に接近させ、次工具を主軸に挿入する。こうして、
工具の交換が行われる。[0004] A second method is a method of directly transferring a tool between a spindle and a tool magazine without using a tool changing arm. In the case of this method, when the work using the tool attached to the main spindle is completed, the main spindle is moved to the tool changing position, and the tool is gripped by the tool gripping portion waiting at the tool detaching position of the tool magazine. . Next, the spindle is relatively separated from the tool magazine in the Z-axis direction, and the tool is pulled out from the spindle. Next, the tool magazine is driven to move the tool gripping part gripping the next tool to the tool removal position. Thereafter, the main spindle and the tool magazine are relatively approached in the Z-axis direction, and the next tool is inserted into the main spindle. Thus,
The tool is changed.
【０００５】しかしながら、上述した２つの方法では、
主軸への工具の抜き差しと、交換アームの回転または工
具マガジンの工具把持部の移動とが別々に行われていた
ので、工具交換に要する時間が長くなるという問題があ
った。However, in the above two methods,
Since the insertion / removal of the tool to / from the main shaft and the rotation of the exchange arm or the movement of the tool grip of the tool magazine are performed separately, there is a problem that the time required for tool exchange becomes long.
【０００６】そこで、工具交換時間を短縮するために、
前記第１の方法においては、主軸と工具交換アームとの
Ｚ軸方向の相対的移動を、工具交換アームの回転とオー
バーラップして行うことが考えられている。この方法
を、図３(a) に示すタイムチャートを参照して説明す
る。この説明においては、主軸のみがＺ軸方向に移動す
るものとする。まず、主軸に取付けられている現工具を
用いての工作が終了すると、主軸を工具交換位置に移動
させ、現工具を工具交換アームの工具脱着位置に待機し
ている一方の工具グリッパで把持する。なお、他方の工
具グリッパには次工具が工具マガジンから抜き出されて
把持されている。ついで、主軸を、工具挿入位置から工
具抜き位置に向かって工具交換アームに対してＺ軸方向
に離隔するように直進移動させる。主軸のこの直進移動
が開始してから所定時間経過した後、工具交換アームの
回転を開始し、現工具を把持している工具グリッパを、
工具脱着位置から遠ざかるように所定の軌道上で移動さ
せながら、主軸を工具抜き位置まで直進移動させ、工具
を主軸から引き抜く。主軸は工具抜き位置で停止させて
おく。工具交換アームはさらに回転し、次工具を把持し
ている工具グリッパが工具脱着位置に至る前に、主軸の
Ｚ軸方向の移動を開始し、工具抜き位置から工具挿入位
置に向かって工具交換アームに対してＺ軸方向に接近さ
せる。これにより、次工具を把持している工具グリッパ
を、工具脱着位置に接近するように所定の軌道上で移動
させながら、主軸を挿入位置まで直進移動させ、工具を
主軸に挿入する。こうして、工具の交換が行われる。Therefore, in order to shorten the tool change time,
In the first method, it is considered that the relative movement of the main spindle and the tool change arm in the Z-axis direction is performed so as to overlap with the rotation of the tool change arm. This method will be described with reference to a time chart shown in FIG. In this description, it is assumed that only the main shaft moves in the Z-axis direction. First, when the work using the current tool attached to the main spindle is completed, the main spindle is moved to the tool change position, and the current tool is gripped by one of the tool grippers waiting at the tool detaching position of the tool change arm. . The next tool is pulled out of the tool magazine and held by the other tool gripper. Next, the spindle is moved linearly from the tool insertion position to the tool removal position so as to be separated from the tool change arm in the Z-axis direction. After a lapse of a predetermined time from the start of the linear movement of the spindle, the rotation of the tool change arm is started, and the tool gripper holding the current tool is moved.
While moving on a predetermined track so as to move away from the tool attachment / detachment position, the spindle is moved straight to the tool extraction position, and the tool is pulled out from the spindle. The spindle is stopped at the tool removal position. The tool change arm further rotates, and before the tool gripper holding the next tool reaches the tool detachment position, the main spindle starts moving in the Z-axis direction, and the tool change arm moves from the tool removal position to the tool insertion position. In the Z-axis direction. Thus, while moving the tool gripper holding the next tool on a predetermined trajectory so as to approach the tool attaching / detaching position, the main spindle is moved straight to the insertion position, and the tool is inserted into the main spindle. Thus, the tool is changed.
【０００７】また、詳細な説明は省略するが、前記第２
の方法においても、工具交換時間を短縮するために、主
軸と工具マガジンとのＺ軸方向の相対的移動を、工具マ
ガジンの工具把持部とをオーバーラップして行うことが
考えられている。Although the detailed description is omitted, the second
Also in the method (1), in order to shorten the tool change time, it is considered that the relative movement of the spindle and the tool magazine in the Z-axis direction is performed by overlapping the tool grip of the tool magazine.
【０００８】しかしながら、上述した改良方法では、工
具の主軸への抜き差しのさいに、主軸と工具とが干渉す
るので、工具を主軸から引き抜く場合、工具交換アーム
または工具マガジンの工具把持部の移動開始時期および
移動終了時期を早めることには限界がある。同様に、工
具を主軸に挿入する場合、主軸の工具交換アームまたは
工具マガジンに対するＺ軸方向への接近開始時期を早め
ることには限界があり、主軸への工具挿入を早期に終了
することができない。したがって、工具交換時間の短縮
効果にも限界がある。However, according to the above-described improved method, the tool and the tool interfere with each other when the tool is inserted into or removed from the tool spindle. Therefore, when the tool is pulled out from the tool spindle, the movement of the tool change arm or the tool holding portion of the tool magazine is started. There is a limit to advancing the timing and the end of the trip. Similarly, when a tool is inserted into the spindle, there is a limit to advancing the start timing of the approach of the spindle to the tool change arm or the tool magazine in the Z-axis direction, and the tool insertion to the spindle cannot be terminated early. . Therefore, there is a limit to the effect of reducing the tool change time.
【０００９】この発明の目的は、上記問題を解決し、従
来の方法に比べて工具交換時間を短縮しうる工具交換方
法を提供することにある。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a tool changing method capable of shortening the tool changing time as compared with the conventional method.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】請求項１の発明による工
具交換方法は、主軸軸線方向であるＺ軸方向に直交しか
つ互いに直交するＸ軸方向およびＹ軸方向の少なくとも
一方に移動しうる主軸頭に回転自在に支持された主軸
と、所定の軌道上を移動する工具把持部を有しかつ主軸
に対して相対的にＺ軸方向に接近、離隔しうる工具把持
手段との間において工具の交換を行う方法であって、工
具を主軸から引き抜く時に、工具把持部により主軸に取
付けられている工具を把持し、ついで工具を把持した工
具把持部が工具脱着位置から遠ざかるように移動する軌
道に沿って主軸を工具把持部とともに移動させながら、
主軸と工具把持手段を相対的にＺ軸方向に離隔させるこ
とにより工具を主軸から引き抜くことを特徴とするもの
である。According to a first aspect of the present invention, there is provided a tool changing method according to the first aspect of the present invention, wherein the main spindle is movable in at least one of an X-axis direction and a Y-axis direction orthogonal to the Z-axis direction which is the main axis direction. A main shaft rotatably supported on the head and a tool gripper having a tool gripper moving on a predetermined trajectory and being relatively close to and separated from the main shaft in the Z-axis direction, This is a method of replacing, when the tool is pulled out from the main spindle, the tool attached to the main spindle is gripped by the tool gripper, and then the tool gripper holding the tool moves on a track that moves away from the tool removal position. While moving the spindle along with the tool gripper along
The tool is pulled out from the spindle by relatively separating the spindle and the tool holding means in the Z-axis direction.
【００１１】請求項２の発明による工具交換方法は、主
軸軸線方向であるＺ軸方向に直交しかつ互いに直交する
Ｘ軸方向およびＹ軸方向の少なくとも一方に移動しうる
主軸頭に回転自在に支持された主軸と、所定の軌道上を
移動する工具把持部を有しかつ主軸に対して相対的にＺ
軸方向に接近、離隔しうる工具把持手段との間において
工具の交換を行う方法であって、工具を主軸に取付ける
時に、主軸に取付けるべき工具を把持している工具把持
部が工具脱着位置に近付くように移動する軌道に沿って
主軸を工具把持部とともに移動させながら、主軸と工具
把持手段とを相対的にＺ軸方向に接近させることにより
工具を主軸に挿入することを特徴とするものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a tool changing method rotatably supported on a spindle head movable in at least one of an X-axis direction and a Y-axis direction orthogonal to the Z-axis direction which is the axis direction of the spindle and mutually orthogonal. And a tool gripper moving on a predetermined trajectory and having a Z relative to the spindle.
A method of exchanging a tool between tool gripping means which can be approached and separated in an axial direction, wherein when a tool is mounted on a main spindle, a tool gripping part holding a tool to be mounted on the main spindle is in a tool detaching position. The tool is inserted into the spindle by moving the spindle along with the tool gripping portion along a path that moves so as to approach and relatively approaching the spindle and the tool gripping means in the Z-axis direction. is there.
【００１２】請求項１または請求項２の発明の工具交換
方法において、工具把持手段としては、Ｚ軸方向と平行
な軸線の回りに回転自在に設けられかつ工具グリッパを
有する工具交換アームや、複数の工具把持部を有する工
具マガジンが用いられる。In the tool changing method according to the first or second aspect of the present invention, the tool holding means includes a tool changing arm provided rotatably around an axis parallel to the Z-axis direction and having a tool gripper; A tool magazine having a tool grip portion is used.
【００１３】請求項１の発明の工具交換方法によれば、
工具把持手段の空いている工具把持部が、工具の把持お
よび解放を行いうる工具脱着位置に来たときに、この工
具把持部により主軸に取付けられている工具を把持し、
ついで工具を把持した工具把持部が工具脱着位置から遠
ざかるように移動する軌道に沿って主軸を工具把持部と
ともに移動させながら、主軸と工具把持手段を相対的に
Ｚ軸方向に離隔させることにより工具を主軸から引き抜
くので、工具を把持した工具把持部の工具脱着位置から
遠ざかるような移動を、従来の方法に比べて早期に開始
することができる。したがって、工具交換時間を、従来
の方法に比べて短縮することができる。[0013] According to the tool changing method of the first aspect of the present invention,
When the vacant tool gripping part of the tool gripping means comes to a tool detaching position where the tool can be gripped and released, the tool gripping part grips the tool attached to the main spindle,
Then, while moving the main spindle along with the tool grip along a trajectory in which the tool gripper holding the tool moves away from the tool attaching / detaching position, the main spindle and the tool gripping means are relatively separated in the Z-axis direction. Is pulled out from the main shaft, so that the movement of the tool gripper holding the tool away from the tool detachment position can be started earlier than in the conventional method. Therefore, the tool change time can be reduced as compared with the conventional method.
【００１４】請求項２の発明の工具交換方法によれば、
主軸に取付けるべき工具を把持している工具把持部が工
具脱着位置に来る前に、工具を把持した工具把持部が工
具脱着位置に近付くように移動する軌道に沿って主軸を
工具把持部とともに移動させながら、主軸と工具把持手
段とを相対的にＺ軸方向に接近させることにより工具を
主軸に挿入するので、主軸と工具把持手段とのＺ軸方向
の相対的接近を、従来の場合に比べて早期に開始するこ
とができ、その結果主軸への工具挿入を早期に終了する
ことができる。したがって、工具交換時間を、従来の方
法に比べて短縮することができる。According to the second aspect of the present invention, there is provided a tool changing method.
Before the tool gripper holding the tool to be attached to the spindle reaches the tool removal position, move the spindle along with the tool grip along the trajectory in which the tool gripper holding the tool moves closer to the tool removal position The tool is inserted into the main spindle by relatively moving the main spindle and the tool gripping means in the Z-axis direction while the main spindle and the tool gripping means are relatively close to each other in the Z-axis direction as compared with the conventional case. As a result, the insertion of the tool into the spindle can be ended early. Therefore, the tool change time can be reduced as compared with the conventional method.
【００１５】次に、この発明の方法を、工具把持手段
が、Ｚ軸方向と平行な軸線の回りに回転自在に設けられ
かつこの回転中心軸線から放射方向に伸びて互いに所定
の角度をなす２つの工具グリッパを有する工具交換アー
ムであり、主軸のみがＺ軸方向に移動するようになって
おり、現工具の引き抜きと次工具の取付けとを連続して
行う場合について、図３(b) に示すタイムチャートを参
照して説明する。Next, according to the method of the present invention, the tool gripping means is provided rotatably about an axis parallel to the Z-axis direction and extends radially from the rotation center axis to form a predetermined angle with each other. FIG. 3 (b) shows a tool change arm having two tool grippers, in which only the main shaft moves in the Z-axis direction, and the extraction of the current tool and the installation of the next tool are performed continuously. This will be described with reference to the time chart shown.
【００１６】まず、主軸に取付けられている現工具を用
いての工作が終了すると、主軸を工具交換位置に移動さ
せ、現工具を工具交換アームの工具脱着位置に待機して
いる一方の工具グリッパで把持する。なお、他方の工具
グリッパには次工具が工具マガジンから抜き出されて把
持されている。ついで、主軸を、工具挿入位置から工具
抜き位置に向かって工具交換アームに対してＺ軸方向に
離隔するように直進移動させる。主軸の移動を開始して
から所定時間経過した後、まず現工具を把持している工
具グリッパが工具脱着位置から遠ざかるように移動する
軌道に沿って主軸を工具脱着位置から遠ざかるように移
動させ、ついで工具交換アームの回転を開始し、工具グ
リッパを工具脱着位置から遠ざかるように前記軌道上で
移動させる。工具グリッパが移動すると、主軸が前記軌
道に沿って工具グリッパとともに移動する。主軸は、前
記軌道に沿って工具脱着位置から所定距離離れた位置ま
で移動した後、今度は同じ軌道に沿って工具脱着位置に
向かって逆方向に移動する。主軸が前記軌道に沿って工
具脱着位置から所定距離離れた位置まで移動した時点
で、工具と工具グリッパに把持されている工具とは、Ｚ
軸方向に干渉しなくなっている。このような主軸の前記
軌道に沿う移動中および工具アームの回転中に、主軸を
工具抜き位置まで直進移動させ、現工具の主軸からの引
き抜きが終了する。主軸のＺ軸方向の直進移動は工具抜
き位置で停止させる。First, when the work using the current tool attached to the main spindle is completed, the main spindle is moved to the tool change position, and the current tool is on standby at the tool removal position of the tool change arm. Hold with. The next tool is pulled out of the tool magazine and held by the other tool gripper. Next, the spindle is moved linearly from the tool insertion position to the tool removal position so as to be separated from the tool change arm in the Z-axis direction. After a lapse of a predetermined time from the start of the movement of the main spindle, first, the main spindle is moved so as to move away from the tool detaching position along a trajectory in which the tool gripper gripping the current tool moves away from the tool detaching position, Then, the rotation of the tool change arm is started, and the tool gripper is moved on the track so as to move away from the tool attaching / detaching position. As the tool gripper moves, the spindle moves with the tool gripper along the trajectory. The main shaft moves along the trajectory to a position away from the tool attachment / detachment position by a predetermined distance, and then moves in the opposite direction along the same trajectory toward the tool attachment / detachment position. When the main spindle moves to a position separated by a predetermined distance from the tool attaching / detaching position along the trajectory, the tool and the tool gripped by the tool gripper are Z
No longer interferes in the axial direction. During the movement of the main spindle along the above-mentioned trajectory and the rotation of the tool arm, the main spindle is moved straight to the tool extracting position, and the extraction of the current tool from the main spindle is completed. The linear movement of the main shaft in the Z-axis direction is stopped at the tool removal position.
【００１７】その後も、主軸の前記軌道上の移動および
工具交換アームの回転をそれぞれ継続させる。工具交換
アームの回転により、次工具を把持したグリッパが前記
軌道上を工具脱着位置に向かう。主軸が前記軌道に沿っ
て工具脱着位置を通り過ぎて最初に移動した方向と反対
方向に工具脱着位置から遠ざかる方向に向かい始めてか
ら所定時間経過すると、工具交換アームに接近するよう
な主軸のＺ軸方向の直進移動を開始する。主軸のこのＺ
軸方向の直進移動が開始して所定時間が経過した後、次
工具を把持している工具グリッパが工具脱着位置に達す
る前に、主軸は前記軌道に沿って工具脱着位置から所定
距離離れた位置に達するので、ここで主軸の前記軌道に
沿う移動を停止させる。次工具を把持している工具グリ
ッパが、前記軌道に沿う移動が停止させられている主軸
に対応する位置に達すると、主軸をこの工具グリッパと
ともに再度前記軌道に沿って工具脱着位置に向かって移
動させる。すると、次工具の主軸への挿入が、工具グリ
ッパの移動中および主軸の前記軌道に沿う移動中に開始
される。そして、工具交換アームの工具グリッパの前記
軌道上の移動および主軸の前記軌道に沿う移動を停止し
た後も、工具交換アームに接近するような主軸のＺ軸方
向の直進移動を継続させると、次工具の主軸への挿入が
完了する。こうして、工具の交換が行われる。この方法
によれば、図３から明らかなように、時間t1だけ工具を
把持した工具グリッパの工具脱着位置から遠ざかるよう
な移動を、従来の方法に比べて早期に開始することがで
きる。また、時間t2だけ主軸の工具交換アームに対する
Ｚ軸方向の接近を従来の場合に比べて早期に開始し、そ
の結果主軸への工具挿入を時間t3だけ早期に終了するこ
とができる。したがって、工具交換に要する時間が短縮
される。Thereafter, the movement of the spindle on the track and the rotation of the tool changing arm are continued. By the rotation of the tool changing arm, the gripper holding the next tool moves on the track to the tool attaching / detaching position. When a predetermined time elapses after the main shaft starts moving in a direction away from the tool attachment / removal position in a direction opposite to the first movement direction after passing the tool attachment / removal position along the track, the Z-axis direction of the main shaft approaching the tool changing arm To start moving straight ahead. This Z of the spindle
After a predetermined time has elapsed from the start of the linear movement in the axial direction, before the tool gripper gripping the next tool reaches the tool attachment / detachment position, the main spindle is located at a predetermined distance from the tool attachment / detachment position along the path. , The movement of the spindle along the trajectory is stopped here. When the tool gripper gripping the next tool reaches a position corresponding to the spindle whose movement along the trajectory is stopped, the spindle is moved again along with the tool gripper toward the tool attaching / detaching position along the trajectory. Let it. Then, the insertion of the next tool into the spindle is started during the movement of the tool gripper and during the movement of the spindle along the trajectory. Then, even after the movement of the tool gripper of the tool change arm on the track and the movement of the spindle along the track are stopped, the linear movement of the spindle in the Z-axis direction so as to approach the tool change arm is continued. Insertion of the tool into the spindle is completed. Thus, the tool is changed. According to this method, as apparent from FIG. 3, the movement of the tool gripper holding the tool away from the tool detaching position for the time t1 can be started earlier than in the conventional method. In addition, the approach of the spindle to the tool change arm in the Z-axis direction is started earlier than the conventional case by the time t2, and as a result, the insertion of the tool into the spindle can be ended earlier by the time t3. Therefore, the time required for tool change is reduced.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を、
図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、
図１(a) の上下、左右をそれぞれ上下、左右といい、図
１(b) の左側を前、右側を後というものとする。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
This will be described with reference to the drawings. In the following description,
The upper and lower sides and the left and right sides in FIG. 1A are referred to as upper and lower sides and left and right sides, respectively, and the left side in FIG.
【００１９】この実施形態は、主軸と工具交換アームと
の間で工具の交換を行う方法である。This embodiment is a method for exchanging tools between a spindle and a tool exchanging arm.
【００２０】主軸(1) は、主軸の軸線方向であるＺ軸方
向（前後方向）と、Ｚ軸方向と直交するＸ軸方向（左右
方向）およびＹ軸方向（上下方向）とに移動しうる主軸
頭（図示略）に回転自在に支持されている。なお、(1a)
は工具(T) を回転させるためのドライブキーである。工
具交換アーム(2) は、Ｚ軸方向と平行な軸線の回りに回
転自在に設けられかつこの回転中心軸線から放射方向に
伸びて互いに所定の角度、この実施形態では１８０度を
なす２つの工具グリッパ(2A)(2B)を有する。工具交換ア
ーム(2) は適当な駆動手段、この実施形態ではサーボモ
ータ(3) によって任意の角度回転させられるようになっ
ており、工具グリッパ(2A)(2B)先端の工具把持部(4A)(4
B)はＸ−Ｙ平面上に位置する円形の軌道(W) 上を移動す
るようになっている。The main shaft (1) can move in the Z-axis direction (front-back direction) which is the axis direction of the main shaft, and in the X-axis direction (left-right direction) and the Y-axis direction (vertical direction) orthogonal to the Z-axis direction. It is rotatably supported by a spindle head (not shown). (1a)
Is a drive key for rotating the tool (T). The tool changing arm (2) is provided so as to be rotatable about an axis parallel to the Z-axis direction and extends radially from the rotation center axis to form two tools at a predetermined angle to each other, in this embodiment, 180 degrees. It has grippers (2A) and (2B). The tool change arm (2) is adapted to be rotated at an arbitrary angle by a suitable driving means, in this embodiment, a servo motor (3), and a tool gripper (2A) (2B) at the tip of the tool gripper (4A) (Four
B) moves on a circular trajectory (W) located on the XY plane.
【００２１】主軸(1) と工具交換アーム(2) との間で工
具(T) の交換を行うにあたり、まず主軸(1) に取付けら
れている現工具(T) を用いての工作が終了すると、主軸
(1)を工具交換位置に移動させ、現工具(T) を工具交換
アーム(2) の工具脱着位置に待機している一方の工具グ
リッパ(2A)の工具把持部(4A)で把持する（図１参照）。
なお、他方の工具グリッパ(2B)の工具把持部(4B)には次
工具(T) が工具マガジンから抜き出されて把持されてい
る。In exchanging the tool (T) between the spindle (1) and the tool exchanging arm (2), first, the machining using the current tool (T) attached to the spindle (1) is completed. Then, the spindle
(1) is moved to the tool change position, and the current tool (T) is gripped by the tool gripper (4A) of one of the tool grippers (2A) waiting at the tool unloading position of the tool change arm (2) ( (See FIG. 1).
The next tool (T) is pulled out of the tool magazine and gripped by the tool gripper (4B) of the other tool gripper (2B).
【００２２】ついで、主軸(1) を、工具挿入位置（図１
(b) および図２に実線で示す位置）から工具抜き位置
（図１(b) に鎖線で示す位置）に向かって後方に直進移
動させる。主軸(1) の後方への移動が開始して所定時間
経過した後、現工具(T) を把持している工具グリッパ(2
A)が工具脱着位置から遠ざかる方向、すなわち図１(a)
反時計方向に、主軸(1) を軌道(W) に沿って移動させ
（図１(a) 矢印ａ参照）、工具(T) の主軸(1) に対する
Ｚ軸方向の位置関係が図２に鎖線ｄで示すようになる
と、工具交換アーム(2) を図１(a) の反時計方向に回転
させ、工具グリッパ(2A)の把持部(4A)を工具脱着位置か
ら遠ざかるように軌道(W) 上で移動させる。なお、図２
においては、工具(T) と主軸(1) とのＺ軸方向の相対的
位置関係を、便宜的に、工具(2) がＺ軸方向に移動する
ものとして示しているが、実際は主軸(1) が移動する。
工具グリッパ(2A)の把持部(4A)が軌道(W) 上を移動する
と、主軸(1) は、工具グリッパ(2A)の把持部(4A)ととも
に軌道(W) に沿って移動する。主軸(1) が、軌道(W) に
沿って工具脱着位置から所定距離離れた位置（図１(a)
鎖線ｕ参照）まで移動した時点では、工具(T) の主軸
(1) に対する位置関係は図２に鎖線ｅおよびｇで示す通
りであり、主軸(1) と工具(T) とはＺ軸方向に干渉しな
い。Next, the spindle (1) is moved to the tool insertion position (FIG. 1).
(b) and from the position indicated by the solid line in FIG. 2) to the tool removal position (the position indicated by the chain line in FIG. 1 (b)). After a lapse of a predetermined time from the start of the backward movement of the spindle (1), the tool gripper (2) gripping the current tool (T)
A) moves away from the tool attachment / detachment position, that is, FIG. 1 (a)
In the counterclockwise direction, the spindle (1) is moved along the trajectory (W) (see arrow a in FIG. 1 (a)), and the positional relationship of the tool (T) with respect to the spindle (1) in the Z-axis direction is shown in FIG. When the tool change arm (2) is rotated in the counterclockwise direction in FIG. 1 (a), the gripper (4A) of the tool gripper (2A) moves away from the tool attaching / detaching position (W). ) Move up. Note that FIG.
In the figure, the relative positional relationship between the tool (T) and the spindle (1) in the Z-axis direction is shown as the tool (2) moving in the Z-axis direction for convenience. ) Moves.
When the gripper (4A) of the tool gripper (2A) moves on the trajectory (W), the spindle (1) moves along the trajectory (W) together with the gripper (4A) of the tool gripper (2A). The position where the main shaft (1) is at a predetermined distance from the tool attachment / detachment position along the trajectory (W) (Fig. 1 (a)
When the tool (T) moves to the
The positional relationship with respect to (1) is as shown by chain lines e and g in FIG. 2, and the main spindle (1) and the tool (T) do not interfere in the Z-axis direction.
【００２３】主軸(1) は図１(a) の鎖線ｕで示す位置に
達した後、今度は軌道(W) に沿って工具脱着位置に向か
って逆方向（図１(a) の時計方向）に移動する（図１
(a) 矢印ｂ参照）。このような主軸(1) の移動中および
工具アーム(2) の回転中に、主軸(1) を工具抜き位置ま
で後方に直進移動させ、工具(T) の主軸(1) からの引き
抜きが終了する（図２鎖線ｆ参照）。主軸(1) の後方へ
の直進移動は工具抜き位置で停止させる。After the spindle (1) has reached the position shown by the chain line u in FIG. 1 (a), it is now turned in the opposite direction along the trajectory (W) toward the tool removal position (clockwise in FIG. 1 (a)). ) (Fig. 1)
(a) See arrow b). During the movement of the spindle (1) and the rotation of the tool arm (2), the spindle (1) is moved straight back to the tool removal position, and the removal of the tool (T) from the spindle (1) is completed. (See the chain line f in FIG. 2). The backward linear movement of the spindle (1) is stopped at the tool removal position.
【００２４】その後も、主軸(1) の軌道(W) に沿う移動
および工具交換アーム(2) の回転をそれぞれ継続させ
る。工具交換アーム(2) の回転により、次工具(T) を把
持したグリッパ(2B)の把持部(4B)が軌道(W) 上を工具脱
着位置に向かう。主軸(1) が軌道(W) に沿って工具脱着
位置を通り過ぎて最初に移動した方向と反対方向（図１
(a) 時計方向）に工具脱着位置から遠ざかる方向に向か
い始めてから所定時間経過すると、主軸(1) を工具交換
アーム(2) に接近するように前方に直進移動させる。主
軸(1) の前方への直進移動が開始してから所定時間経過
した後、次工具(T) を把持している工具グリッパ(2B)の
把持部(4B)が工具脱着位置に達する前に、主軸(1) は軌
道(W) に沿って工具脱着位置から所定距離離れた位置
（図１(a) 鎖線ｖ参照）まで移動するので、ここで主軸
(1) の軌道(W) に沿う移動を停止させる。工具グリッパ
(2B)の把持部(4B)が、軌道(W) に沿う移動が停止させら
れている主軸(1) に対応する位置に達すると、主軸(1)
をこの工具グリッパ(2B)の把持部(4B)とともに再度軌道
(W) に沿って工具脱着位置に向かって移動させる（図１
(a) 矢印ｃ参照）。すると、工具(T) の主軸(1) への挿
入が、工具グリッパ(2B)の把持部(4B)の移動中および主
軸(1) の軌道(W) に沿う移動中に開始される。そして、
工具グリッパ(2B)の把持部(4B)の軌道(W) 上の移動およ
び主軸(1) の軌道(W) に沿う移動を停止した後も、主軸
(1) の前方への直進移動を継続させると、次工具(T) の
主軸(1) への挿入が完了する。工具(T) の主軸(1) への
挿入のさいには、両者の相対的位置関係は、図２に示す
引き抜きのさいと逆の状態で変わっていくので、両者は
干渉しない。こうして、工具(T) の交換が行われる。Thereafter, the movement of the spindle (1) along the trajectory (W) and the rotation of the tool change arm (2) are continued. By the rotation of the tool change arm (2), the gripper (4B) of the gripper (2B) gripping the next tool (T) moves toward the tool attaching / detaching position on the track (W). The direction in which the spindle (1) first moves along the track (W) past the tool unloading position (Fig. 1
(a) When a predetermined time elapses after starting to move away from the tool mounting position in a clockwise direction, the spindle (1) is moved straight forward so as to approach the tool changing arm (2). After a lapse of a predetermined time since the forward movement of the spindle (1) has started, before the gripper (4B) of the tool gripper (2B) gripping the next tool (T) reaches the tool removal position. Since the main spindle (1) moves along the trajectory (W) to a position separated by a predetermined distance from the tool attaching / detaching position (see a chain line v in FIG. 1 (a)), the main spindle (1) is moved here.
Stop the movement along the orbit (W) of (1). Tool gripper
When the gripper (4B) of (2B) reaches a position corresponding to the spindle (1) at which movement along the track (W) is stopped, the spindle (1)
Along with the gripper (4B) of this tool gripper (2B)
(W) to the tool removal position (Fig. 1
(a) See arrow c). Then, the insertion of the tool (T) into the spindle (1) is started during the movement of the gripper (4B) of the tool gripper (2B) and the movement of the spindle (1) along the trajectory (W). And
After stopping the movement of the gripper (4B) of the tool gripper (2B) on the trajectory (W) and the movement of the spindle (1) along the trajectory (W),
When the straight forward movement of (1) is continued, the insertion of the next tool (T) into the spindle (1) is completed. When the tool (T) is inserted into the main shaft (1), the relative positional relationship between the two changes in a state opposite to that of the drawing shown in FIG. 2, so that the two do not interfere with each other. Thus, the exchange of the tool (T) is performed.
【００２５】上記実施形態においては、主軸(1) のみが
前後方向に移動して主軸(1) と工具交換アーム(2) とが
Ｚ軸方向に接近、離隔するようになっているが、工具交
換アーム(2) のみ、あるいは両者が前後方向に移動して
主軸(1) と工具交換アーム(2) とがＺ軸方向に接近、離
隔するようになっていてもよい。また、主軸(1) と工具
マガジンとの間での工具交換も、上述したのと同様な動
作で行われる。In the above embodiment, only the main shaft (1) moves in the front-rear direction, and the main shaft (1) and the tool change arm (2) approach and separate in the Z-axis direction. Only the exchange arm (2) or both may move in the front-rear direction, so that the spindle (1) and the tool exchange arm (2) approach and separate in the Z-axis direction. The tool exchange between the spindle (1) and the tool magazine is performed by the same operation as described above.
【００２６】なお、上記実施形態において、工具交換ア
ームまたは工具マガジンの回転速度と主軸の各方向への
移動速度によっては、主軸の移動方向をＺ軸方向とＸ軸
方向の２方向のみにすることもできる。In the above embodiment, depending on the rotational speed of the tool change arm or the tool magazine and the moving speed of the main shaft in each direction, the main shaft may be moved in only two directions of the Z-axis direction and the X-axis direction. Can also.
【図１】主軸および工具アームの工具グリッパが工具脱
着位置にあり、工具グリッパの把持部で主軸に取付けら
れている工具を把持した状態を示し、(a) は正面図、
(b) は側面図である。FIG. 1 shows a state in which a tool gripper of a spindle and a tool arm is at a tool detaching position, and a gripping portion of the tool gripper grips a tool attached to the spindle, (a) is a front view,
(b) is a side view.
【図２】工具の主軸からの引き抜きのさいの両者の相対
的位置関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a relative positional relationship between a tool and a tool when the tool is pulled out from a spindle.
【図３】工具交換のタイムチャートであり、(a) は従来
法を示し、(b) はこの発明の方法を示す。FIG. 3 is a time chart of tool change, (a) showing a conventional method, and (b) showing a method of the present invention.
(1)：主軸 (2)：工具交換アーム (2A)(2B)：工具グリッパ (4A)(4B)：工具把持部 (T)：工具 (W)：軌道 (1): Spindle (2): Tool change arm (2A) (2B): Tool gripper (4A) (4B): Tool gripper (T): Tool (W): Track
Claims (4)
つ互いに直交するＸ軸方向およびＹ軸方向の少なくとも
一方に移動しうる主軸頭に回転自在に支持された主軸
と、所定の軌道上を移動する工具把持部を有しかつ主軸
に対して相対的にＺ軸方向に接近、離隔しうる工具把持
手段との間において工具の交換を行う方法であって、工
具を主軸から引き抜く時に、工具把持部により主軸に取
付けられている工具を把持し、ついで工具を把持した工
具把持部が工具脱着位置から遠ざかるように移動する軌
道に沿って主軸を工具把持部とともに移動させながら、
主軸と工具把持手段を相対的にＺ軸方向に離隔させるこ
とにより工具を主軸から引き抜くことを特徴とする工具
交換方法。A main shaft rotatably supported by a main shaft head that is movable in at least one of an X-axis direction and a Y-axis direction that is orthogonal to the Z-axis direction that is the main axis direction and that is orthogonal to each other; It is a method of having a tool gripper to move and approaching in the Z-axis direction relative to the main shaft, a method of exchanging the tool between tool gripping means that can be separated, when pulling out the tool from the main shaft, While gripping the tool attached to the main spindle by the tool gripper, and then moving the main spindle along with the tool gripper along a trajectory in which the tool gripper holding the tool moves away from the tool detachment position,
A tool changing method, wherein a tool is pulled out from a main shaft by relatively separating a main shaft and a tool gripping means in a Z-axis direction.
つ互いに直交するＸ軸方向およびＹ軸方向の少なくとも
一方に移動しうる主軸頭に回転自在に支持された主軸
と、所定の軌道上を移動する工具把持部を有しかつ主軸
に対して相対的にＺ軸方向に接近、離隔しうる工具把持
手段との間において工具の交換を行う方法であって、工
具を主軸に取付ける時に、主軸に取付けるべき工具を把
持している工具把持部が工具脱着位置に近付くように移
動する軌道に沿って主軸を工具把持部とともに移動させ
ながら、主軸と工具把持手段とを相対的にＺ軸方向に接
近させることにより工具を主軸に挿入することを特徴と
する工具交換方法。2. A main shaft rotatably supported by a main shaft head that is movable in at least one of an X-axis direction and a Y-axis direction that is orthogonal to the Z-axis direction, which is the main axis direction, and that is orthogonal to each other; A method of performing tool exchange between a tool gripper having a tool gripper that moves and approaching in the Z-axis direction relative to the main shaft and being separated from the main shaft, and when attaching the tool to the main shaft, The main spindle and the tool gripping means are relatively moved in the Z-axis direction while moving the main spindle along with the tool grip along a trajectory in which the tool gripper holding the tool to be attached to the main spindle moves closer to the tool attaching / detaching position. A tool changing method, wherein a tool is inserted into a spindle by approaching the tool.
の回りに回転自在に設けられかつ工具グリッパを有する
工具交換アームである請求項１または２の工具交換方
法。3. The tool changing method according to claim 1, wherein the tool gripping means is a tool changing arm rotatably provided around an axis parallel to the Z-axis direction and having a tool gripper.
する工具マガジンである請求項１または２の工具交換方
法。4. The tool changing method according to claim 1, wherein the tool holding means is a tool magazine having a plurality of tool holding portions.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30559898A JP3694777B2 (en) | 1998-10-27 | 1998-10-27 | Tool change method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009196061A (en) * | 2008-02-25 | 2009-09-03 | Fuji Mach Mfg Co Ltd | Automatic tool changing device |
| JP2013205976A (en) * | 2012-03-27 | 2013-10-07 | Brother Ind Ltd | Numerical control device, numerical control method, and numerical control program |
| US20220143767A1 (en) * | 2020-11-06 | 2022-05-12 | Deta International Co., Ltd. | Tool Changing Method For Machine Tool and Tool Changing Apparatus Thereof |
-
1998
- 1998-10-27 JP JP30559898A patent/JP3694777B2/en not_active Expired - Fee Related
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