JP2000288858A - Automatic tool changing device - Google Patents

Automatic tool changing device

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JP2000288858A
JP2000288858A JP11101373A JP10137399A JP2000288858A JP 2000288858 A JP2000288858 A JP 2000288858A JP 11101373 A JP11101373 A JP 11101373A JP 10137399 A JP10137399 A JP 10137399A JP 2000288858 A JP2000288858 A JP 2000288858A
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spindle
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rotating
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a change time for a tool by changing the tool with rotating the tool. SOLUTION: For the purpose of allowing a change of a tool with rotating a spindle motor 40, a tool to be succeedingly used is previously rotated at a high speed with a tool rotation motor 50 in advance of the change of the tool. When the tool is changed, an ATC motor 60 is operated to rotate a rotation arm, and the tool rotated at the high speed is detached from the rotation motor 50 and is transferred to the spindle motor 40. An encoder 25 detects a rotation speed of the tool during the transfer, and the spindle motor 40 changes its rotation speed with the detected rotation speed of the tool as a center so as to allow easy insertion of the tool into the spindle.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、工具の交換時間を
短縮できる自動工具交換装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automatic tool changer capable of reducing a tool change time.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、生産の効率化を図るため、同
一のワークに対して複数種類の加工作業をすることがで
きるNC工作機械、すなわち、マシニングセンタが用い
られている。このマシニングセンタには、加工作業の種
類に応じて工具を取り替える自動工具交換装置(以下、
ATCという)が設けられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to increase production efficiency, NC machine tools capable of performing a plurality of types of machining operations on the same work, that is, machining centers, have been used. This machining center has an automatic tool changer (hereinafter referred to as “tool changer”) that changes tools according to the type of machining operation.
ATC).

【0003】このATCを用いて工具を交換する場合に
は高速回転している主軸を一旦停止させ、交換後に再び
主軸を高速回転させて、穴明けや切削などの加工を行な
う。
When a tool is changed using the ATC, the spindle rotating at a high speed is temporarily stopped, and after the replacement, the spindle is rotated again at a high speed to perform machining such as drilling or cutting.

【0004】マシニングセンタは、効率的に作業できる
ことを特徴としている工作機械であるから、作業の効率
化や工具の交換に要する時間の短縮化は非常に重要なこ
とである。
[0004] Since a machining center is a machine tool characterized in that it can work efficiently, it is very important to improve the work efficiency and reduce the time required for changing tools.

【0005】このため、主軸の回転数を高速化(数万〜
10万回転程度)して作業の効率化(加工時間の短縮
化)を図ったり、主軸の停止時間が少なくなるように工
具の交換作業に工夫を凝らしたり(工具の交換作業の単
純化、加工順序の最適化)、主軸に出力の大きなモータ
やブレーキを使用して工具の交換に要する時間の短縮化
(主軸の急加速、急減速)を図ったりしている。
For this reason, the rotation speed of the spindle is increased (tens of thousands to
(100,000 rotations) to improve work efficiency (shortening of machining time), or devising tool replacement work so as to reduce the stop time of the spindle (simplification and machining of tool replacement work) (Optimization of the order) and reduction of the time required for tool change (sudden acceleration and rapid deceleration of the spindle) by using a motor or brake having a large output for the spindle.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来のATCでは、工具の交換をする場合には、必ず主
軸の回転を停止させなければならないため、主軸の急加
速、急減速のために加工負荷に見合わない出力の大きな
主軸モータを用いなければならず、また、主軸にブレー
キを設けなければならない。
However, in such a conventional ATC, when the tool is changed, the rotation of the spindle must be stopped without fail, so that rapid acceleration and deceleration of the spindle are required. A spindle motor having a large output that does not match the machining load must be used, and a brake must be provided on the spindle.

【0007】主軸に出力の大きなモータを用いると、装
置のコストアップに繋がるばかりでなく、主軸自体の重
量の増加から、主軸を移動させる軸のモータ等(たとえ
ばリニアモータや高速ボールネジ)も大形化するし、主
軸の最大移動速度も制限されてくる。
The use of a motor having a large output for the main spindle not only leads to an increase in the cost of the apparatus, but also increases the weight of the main spindle itself, resulting in a large-sized motor for moving the main spindle (for example, a linear motor or a high-speed ball screw). And the maximum moving speed of the spindle is also limited.

【0008】マシニングセンタでは、頻繁に工具が交換
されるため、効率的な作業を実現するためには、工具の
交換時間を短縮することが要求されるが、従来のように
主軸を急加速、急減速できるようにしただけでは、工具
の交換時間の短縮には限界があるし、根本的な解決には
ならない。
[0008] In a machining center, tools are frequently changed. Therefore, in order to realize efficient work, it is necessary to reduce the time required for changing tools. Just allowing the speed to decelerate limits the reduction of tool change time and does not provide a fundamental solution.

【0009】本発明は、このような従来のATCの問題
点を根本的に解決するためになされたものであり、工具
を回転させながら交換できるようにし、工具の交換時間
を短縮できるようにした自動工具交換装置の提供を目的
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to fundamentally solve such problems of the conventional ATC, and it has been made possible to change a tool while rotating the tool, thereby shortening a tool changing time. The purpose is to provide an automatic tool changer.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は各請求項ごとに次のように構成される。
The present invention for achieving the above object is constituted as follows for each claim.

【0011】請求項1に記載の発明は、工具を軸受けに
よって回転自在に支持すると共に当該工具の回転速度を
エンコーダによって検出できるように構成されたホルダ
ーと、当該ホルダーの工具を工具交換作業に備えて予め
回転させる工具回転手段と、前記ホルダーの工具を回転
させてワークを加工する主軸回転手段と、当該工具回転
手段によって工具が回転されている状態のまま前記ホル
ダーを把持し、前記工具回転手段から当該工具を取り外
し、当該工具を前記主軸回転手段まで移動し、当該工具
を前記主軸回転手段に取り付けて前記ホルダーを解放す
る工具交換手段と、前記工具交換手段によって前記工具
を前記工具回転手段から前記主軸回転手段に移動する
間、前記ホルダーのエンコーダを介して当該工具の回転
速度を演算する工具回転速度演算手段と、当該工具回転
速度演算手段によって演算された前記工具の回転速度に
基づいて前記主軸回転手段の回転速度を演算する主軸回
転速度演算手段と、当該主軸回転速度演算手段によって
演算された回転速度で前記主軸回転手段を駆動する駆動
手段とを有することを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a holder configured to rotatably support a tool by a bearing and detect a rotation speed of the tool by an encoder, and to provide a tool of the holder for a tool changing operation. A tool rotating means for rotating the tool in advance, a spindle rotating means for processing a workpiece by rotating a tool in the holder, and a tool rotating means for holding the holder while the tool is being rotated by the tool rotating means. The tool is removed from the tool rotating means, the tool is moved to the spindle rotating means, the tool is attached to the spindle rotating means and the holder is released, and the tool is removed from the tool rotating means by the tool changing means. A tool that calculates the rotation speed of the tool via the encoder of the holder while moving to the spindle rotating means. The rotation speed calculation means, the spindle rotation speed calculation means for calculating the rotation speed of the spindle rotation means based on the rotation speed of the tool calculated by the tool rotation speed calculation means, and the rotation speed calculation means are calculated by the rotation speed calculation means. And a driving means for driving the main shaft rotating means at a predetermined rotation speed.

【0012】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の自動工具交換装置において、前記ホルダーに設けられ
ているエンコーダの回転は、前記工具交換手段に取り付
けられているセンサを介して間接的に検出されることを
特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the automatic tool changer according to the first aspect, rotation of an encoder provided on the holder is indirectly transmitted via a sensor attached to the tool changing means. Characteristically detected.

【0013】請求項3に記載の発明は、請求項1に記載
の自動工具交換装置において、前記工具交換手段による
前記ホルダーの把持と解放は、前記工具交換手段に設け
られている油圧チャック機構によって行なうように構成
されていることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the automatic tool changer according to the first aspect, the holding and releasing of the holder by the tool changing means is performed by a hydraulic chuck mechanism provided in the tool changing means. Characterized in that it is configured to perform such operations.

【0014】請求項4に記載の発明は、請求項1に記載
の自動工具交換装置において、前記主軸回転速度演算手
段は、前記工具回転速度演算手段によって演算された前
記工具の回転速度を中心として周期的に一定の幅で変動
する回転速度を演算し、前記主軸回転手段と前記ホルダ
ーの工具との回転位相を周期的に変化させて前記工具が
主軸回転手段の主軸に装着されやすくなるようにしたこ
とを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the automatic tool changer according to the first aspect, the main spindle rotational speed calculating means centers on the rotational speed of the tool calculated by the tool rotational speed calculating means. Calculate a rotation speed that periodically fluctuates with a constant width, and periodically change the rotation phase of the spindle rotating means and the tool of the holder so that the tool is easily mounted on the spindle of the spindle rotating means. It is characterized by having done.

【0015】[0015]

【発明の効果】以上のように構成された請求項1から請
求項4に記載の自動工具交換装置によれば、工具回転手
段から主軸回転手段まで工具を止めることなく(回転さ
せたまま)移動させることができるので、工具の加速時
間を短くでき、結果として作業効率を向上させることが
できるようになる。
According to the automatic tool changer according to any one of the first to fourth aspects of the present invention, the tool is moved from the tool rotating means to the main spindle rotating means without stopping (while being rotated). Therefore, the acceleration time of the tool can be shortened, and as a result, the working efficiency can be improved.

【0016】また、加速を短時間で行なう必要がなくな
るので、主軸回転手段の出力容量を小さくでき、主軸回
転手段の小形化を図ることができるようになる。
Further, since it is not necessary to perform acceleration in a short time, the output capacity of the spindle rotating means can be reduced, and the spindle rotating means can be downsized.

【0017】さらに、主軸回転手段の小形化により主軸
を移動させる移動手段も小形化が可能になり、マシニン
グセンタの小形化とコストダウンとが可能になる。
In addition, the moving means for moving the main spindle can be downsized by downsizing the main spindle rotating means, so that the machining center can be downsized and the cost can be reduced.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の工具交換装置を
図面に基づいて詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A tool changer according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0019】まず、工具交換装置の機械的な構成を説明
する。
First, the mechanical configuration of the tool changer will be described.

【0020】本発明の工具交換装置は、主軸に取り付け
るべき工具を工具回転モータまで搬送したり主軸から取
り外した工具を所定の場所に収納しておく工具供給装置
と、工具回転モータによって回転されている工具を回転
アームで把持し主軸モータまで移動して取り付ける一
方、ワークの加工が終了した後の工具を主軸モータから
取り外して工具供給装置まで移動する工具交換装置と、
主軸モータによって回転される工具でワークに加工作業
を施す加工装置とを備えている。
[0020] The tool changer of the present invention conveys a tool to be mounted on a spindle to a tool rotation motor or stores a tool removed from the spindle in a predetermined place, and a tool supply device rotated by the tool rotation motor. A tool changer that removes the tool from the main spindle motor and moves it to the tool supply device while holding the tool with the rotating arm and moving it to the spindle motor for mounting,
A processing device for performing a processing operation on a workpiece with a tool rotated by a spindle motor.

【0021】本発明の工具交換装置で使用する工具10
は、図1に示すようなホルダー20を貫通して設けら
れ、ホルダー10内に設けられている図示しない軸受け
によって回転自在に支持されている。したがって、工具
10は、ホルダー20が回転アーム(後述する)によっ
て把持されている状態でも、その慣性によって回転する
ことができる。
The tool 10 used in the tool changer of the present invention
Is provided through a holder 20 as shown in FIG. 1, and is rotatably supported by a bearing (not shown) provided in the holder 10. Therefore, the tool 10 can rotate by its inertia even when the holder 20 is gripped by the rotating arm (described later).

【0022】また、ホルダー20には、工具10の回転
数を検出するためのエンコーダ(図示せず)が内蔵され
ている。このエンコーダの回転は、回転アームに取り付
けられている光電センサによって間接的に読み取られ
る。
The holder 20 has a built-in encoder (not shown) for detecting the rotational speed of the tool 10. The rotation of this encoder is read indirectly by a photoelectric sensor attached to the rotating arm.

【0023】なお、マシニングセンタの全ての工具10
はホルダー20に支持されているので、主軸モータに取
り付けて加工する場合や、工具回転モータに取り付けて
予備的に回転させる場合や、工具供給装置に収納させて
おく場合など、あらゆる場合に工具10とホルダー20
とは一体的に取り扱われる。したがって、本実施形態で
例示するマシニングセンタでは、ホルダー20から工具
10のみを取り外して使用することはない。
It should be noted that all the tools 10 of the machining center
Is supported by the holder 20, so that the tool 10 can be used in all cases, such as when it is mounted on a spindle motor, when it is mounted on a tool rotation motor and it is preliminarily rotated, or when it is stored in a tool supply device. And holder 20
Is treated as one. Therefore, in the machining center exemplified in the present embodiment, there is no case where only the tool 10 is removed from the holder 20 and used.

【0024】図2は、工具10と主軸モータの主軸との
係合状態の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory view of the engagement state between the tool 10 and the spindle of the spindle motor.

【0025】図1では示していないが、工具10の主軸
モータの主軸30に挿入される部分には、図2(A)に
示すような切欠溝15が設けられている。一方、主軸3
0の内周面には、この切欠溝15に係合する突起35が
設けられている。なお、この切欠溝15と突起35は、
加工負荷によって主軸30と工具10とが滑って空回り
しないように設けたものである。
Although not shown in FIG. 1, a notch groove 15 as shown in FIG. 2A is provided in a portion of the tool 10 inserted into the spindle 30 of the spindle motor. On the other hand, spindle 3
A projection 35 that engages with the cutout groove 15 is provided on the inner peripheral surface of the “0”. The notch 15 and the projection 35 are
It is provided so that the spindle 30 and the tool 10 do not slip and run idle due to the processing load.

【0026】切欠溝15の形状は、図2(B)に示すよ
うに、工具10の端部に向かうにしたがってその幅が広
くなるテーパー形状を有しており、一方、この切欠溝1
5と係合する突起35は単なる長方形である。このよう
に、切欠溝15のみをテーパー形状としたのは、共に高
速で回転している状態であっても、ある程度の位相合わ
せさえすれば容易に係合できるようにするためである。
As shown in FIG. 2B, the shape of the notch groove 15 has a tapered shape in which the width increases toward the end of the tool 10.
The projection 35 engaging with 5 is simply rectangular. The reason why only the cutout groove 15 is tapered is that even when both of them are rotating at a high speed, they can be easily engaged as long as the phases are adjusted to some extent.

【0027】次の加工に必要な工具10は、工具供給装
置から取り出されて工具回転モータに取り付けられる。
そして、この工具10を交換作業に先立って回転させ
る。この回転は、工具交換モータによって行なわれる
が、その回転数はたとえば数万から10万回転/分と非
常に高速である。
The tool 10 required for the next processing is taken out of the tool supply device and attached to the tool rotation motor.
Then, the tool 10 is rotated prior to the replacement operation. This rotation is performed by a tool changing motor, and the rotation speed is very high, for example, tens of thousands to 100,000 rotations / minute.

【0028】工具を交換する時には、工具回転モータに
よって回転されている工具を回転アームで把持し主軸モ
ータまで移動して取り付ける一方、ワークの加工が終了
した後の工具は主軸モータから取り外して工具供給装置
まで移動する工具交換装置を用いる。
When changing a tool, a tool rotated by a tool rotation motor is gripped by a rotating arm and moved to a spindle motor to be mounted. On the other hand, a tool after machining of a workpiece is removed from the spindle motor and supplied. Use a tool changer that moves to the machine.

【0029】この工具交換装置は、たとえば特開平5−
11821号公報に開示されているように、一般的には
工具回転アームと称されるものであり、従来のマシニン
グセンタでも使用されているものなので、ここではその
詳しい構成の説明は省略する。
This tool changing device is disclosed in, for example,
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 11821, this is generally referred to as a tool rotating arm, and is also used in a conventional machining center.

【0030】本発明の工具交換装置では、加工作業に先
立って工具を高速回転させておくので、工具交換装置
は、工具10が回転されている状態のままホルダー20
を把持して、工具回転モータから工具10を取り外し、
この工具10を主軸モータまで移動し、工具10の切欠
溝15と主軸モータの主軸30の突起35との位相を合
わせながら工具10を主軸30に装着してホルダー20
を解放している。
In the tool changer of the present invention, the tool is rotated at a high speed prior to the machining operation.
And remove the tool 10 from the tool rotation motor,
The tool 10 is moved to the spindle motor, and the tool 10 is mounted on the spindle 30 while aligning the notch groove 15 of the tool 10 with the projection 35 of the spindle 30 of the spindle motor.
Has been released.

【0031】本発明の工具交換装置では、工具交換モー
タで高速回転させた工具を、高速回転している主軸モー
タに素早く装着させなければならないため、次のような
装置を用いてこれを実現させている。以下にこの装置を
詳細に説明する。
In the tool changer of the present invention, the tool rotated at a high speed by the tool changer must be quickly mounted on the spindle motor rotating at a high speed. ing. Hereinafter, this device will be described in detail.

【0032】図3は、本発明にかかる工具交換装置の制
御系のブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram of a control system of the tool changer according to the present invention.

【0033】図に示すエンコーダ25は、ホルダー20
に内蔵されているものであって、工具10の回転速度を
検出するために用いられるものである。
The encoder 25 shown in FIG.
And is used to detect the rotational speed of the tool 10.

【0034】主軸モータ40は、ワークを加工する際に
ホルダー20とともに装着されている工具10を回転さ
せて所望の加工をするものであり、工具10は、加工時
には数万〜10万回転という超高速で回転して効率的な
加工作業をする。
The spindle motor 40 rotates the tool 10 mounted together with the holder 20 when processing a workpiece, and performs desired processing. The tool 10 has an tens of thousands to 100,000 rotations during processing. Rotate at high speed for efficient machining.

【0035】工具回転モータ50は、ホルダー20の工
具10を工具交換作業に備えて予め回転させておくため
のモータであり、加工時の工具の回転速度と同等かそれ
以上の回転速度で回転させるものである。
The tool rotation motor 50 is a motor for rotating the tool 10 of the holder 20 in advance in preparation for a tool change operation, and rotates at a rotation speed equal to or higher than the rotation speed of the tool at the time of machining. Things.

【0036】ATCモータ60は、工具交換装置、すな
わち工具回転アームを回転させるモータであり、工具回
転モータに取り付けられている工具10の取り外しが完
了した工具回転アームを主軸モータ40まで回転させて
移動させるものである。
The ATC motor 60 is a tool changing device, that is, a motor for rotating the tool rotating arm. The ATC motor 60 is rotated by rotating the tool rotating arm, from which the tool 10 attached to the tool rotating motor has been removed, to the spindle motor 40. It is to let.

【0037】コントローラ70は、エンコーダ25から
得られるエンコーダパルスに基づいて主軸モータ40の
回転速度を制御したり、工具回転モータ50を高速回転
させたり、ATCモータ60の回転を制御したりするも
のである。
The controller 70 controls the rotation speed of the spindle motor 40 based on the encoder pulse obtained from the encoder 25, rotates the tool rotation motor 50 at high speed, and controls the rotation of the ATC motor 60. is there.

【0038】このように構成された装置は、主軸モータ
40の回転速度を図4に示すフローチャートのように制
御する。
The apparatus configured as described above controls the rotation speed of the spindle motor 40 as shown in the flowchart of FIG.

【0039】まず、ある加工作業が完了して、コントロ
ーラ70に工具挿入指示信号が入力されると(S1)、
ATCモータ60を1/4回転させて工具回転アームの
一方のアーム端を工具回転モータ50によって回転され
ている工具10に、また、この工具回転アームの他方の
アーム端を主軸モータ40に回転されている工具10に
それぞれ近付ける。そして、両アーム端は、それぞれの
ホルダー20を油圧チャック機構によってしっかりと把
持し、回転中の工具をそれぞれのモータの軸から取り外
す。
First, when a certain machining operation is completed and a tool insertion instruction signal is input to the controller 70 (S1),
The ATC motor 60 is rotated by 1/4, and one end of the tool rotation arm is rotated by the tool 10 rotated by the tool rotation motor 50, and the other end of the tool rotation arm is rotated by the spindle motor 40. To the tools 10 that are in use. Then, both ends of the arm firmly hold each holder 20 by the hydraulic chuck mechanism, and remove the rotating tool from the shaft of each motor.

【0040】工具の取り外しが完了すると、ホルダー2
0を把持したまま、さらにATCモータ60を1/2回
転させて一方のアーム端を主軸モータ40によって回転
している主軸30に、また、この工具回転アームの他方
のアーム端を工具供給装置のローダーにそれぞれ近付け
る。工具回転モータ50から取り外された工具10が主
軸モータ40に装着されるまでの間は、工具回転モータ
50から工具を取り外した側のアーム端に取り付けられ
ている光電センサによって、ホルダー20内に設けられ
ているエンコーダ25からのエンコーダパルスを読み取
り、これをコントローラ70に入力して工具10の回転
速度を演算し続ける。
When the removal of the tool is completed, the holder 2
0, the ATC motor 60 is further rotated by 1/2, and one arm end is connected to the main shaft 30 rotated by the main shaft motor 40, and the other arm end of the tool rotating arm is connected to the tool supply device. Approach each loader. Until the tool 10 removed from the tool rotation motor 50 is mounted on the spindle motor 40, the tool 10 is provided in the holder 20 by the photoelectric sensor attached to the arm end on the side where the tool is removed from the tool rotation motor 50. The encoder pulse from the encoder 25 is read, and is input to the controller 70 to continuously calculate the rotational speed of the tool 10.

【0041】工具回転モータ50から取り外された工具
10は、取り外された瞬間からホルダー20内で慣性の
みで回転することになるので、図5または図6に示すよ
うにその回転速度は徐々に落ちてくる。コントローラ7
0は、単位時間当たりのエンコーダパルスの数により工
具10の現時点での回転速度を検出する。このように、
工具10の回転速度を検出するのは、主軸モータ40の
回転速度を工具10の回転速度と合わせる必要があるか
らである(S2,S3)。
Since the tool 10 removed from the tool rotation motor 50 is rotated only by inertia in the holder 20 from the moment of removal, the rotation speed gradually decreases as shown in FIG. 5 or FIG. Come. Controller 7
0 detects the current rotational speed of the tool 10 based on the number of encoder pulses per unit time. in this way,
The rotational speed of the tool 10 is detected because it is necessary to match the rotational speed of the spindle motor 40 with the rotational speed of the tool 10 (S2, S3).

【0042】次に、コントローラ70は、検出された工
具10の回転速度に基づいて主軸モータ40の回転速度
を演算する。この主軸モータ40の回転速度は、工具1
0の回転速度を中心として周期的に一定の幅で変動する
回転速度であり、たとえば、図5の点線、または図6で
示すように変動する回転速度である。このように、主軸
モータ40の回転速度が揺らぐようにしているのは、主
軸30とホルダー20の工具10との回転位相を周期的
に変化させて工具10が主軸30に装着され易くなるよ
うにするためである。
Next, the controller 70 calculates the rotation speed of the spindle motor 40 based on the detected rotation speed of the tool 10. The rotation speed of the spindle motor 40 is
This is a rotation speed that periodically fluctuates with a constant width around a rotation speed of 0, for example, a rotation speed that fluctuates as shown by a dotted line in FIG. 5 or FIG. The reason why the rotation speed of the spindle motor 40 fluctuates is that the rotation phase of the spindle 30 and the tool 10 of the holder 20 is periodically changed so that the tool 10 is easily mounted on the spindle 30. To do that.

【0043】つまり、工具10の主軸モータの主軸30
に挿入される部分には、図2(A)に示すような切欠溝
15が設けられ一方、主軸30の内周面には、この切欠
溝15に係合する突起35が設けられているが、工具1
0を主軸30に装着する場合、工具10を主軸30に押
し付けながら主軸の回転速度を上記のように変化させれ
ば、切欠溝15と突起35との位相を確実に合わせなく
とも、工具10を主軸30に容易に挿入させることがで
きるからである(S4)。
That is, the spindle 30 of the spindle motor of the tool 10
2A is provided in a portion to be inserted into the main shaft 30, and a projection 35 engaging with the notch groove 15 is provided on the inner peripheral surface of the main shaft 30. , Tool 1
When the tool 10 is mounted on the main shaft 30 and the rotation speed of the main shaft is changed as described above while pressing the tool 10 against the main shaft 30, the tool 10 can be used even if the phase of the notch groove 15 and the projection 35 are not surely matched. This is because it can be easily inserted into the main shaft 30 (S4).

【0044】このようにして工具10が主軸30に装着
されると、工具回転アームがこれを認識し、工具挿入完
了信号が出力される。したがって、コントローラ70が
この工具挿入完了信号を入力するまでは、主軸モータ4
0の回転速度を検出される工具10の回転速度を中心に
揺らぐように制御する位相ずらし制御を継続し(S5,
S6)、工具挿入完了信号が入力されれば工具10が主
軸30に装着できたのであるから、回転アームは把持し
ているホルダー20を解放して1/4回転し、図5に示
すように、主軸モータ40を加速して工具10を加工速
度(数万〜10万回転/分)で回転させる(S7)。
When the tool 10 is mounted on the main shaft 30 in this manner, the tool rotating arm recognizes this and outputs a tool insertion completion signal. Therefore, until the controller 70 inputs this tool insertion completion signal, the spindle motor 4
The phase shift control for controlling the rotational speed of the tool 10 to fluctuate around the rotational speed of the tool 10 at which the rotational speed of 0 is detected is continued (S5,
S6) When the tool insertion completion signal is input, the tool 10 can be mounted on the main shaft 30. Therefore, the rotating arm releases the gripped holder 20 and makes a quarter turn, as shown in FIG. Then, the spindle motor 40 is accelerated to rotate the tool 10 at a processing speed (tens of thousands to 100,000 rotations / minute) (S7).

【0045】以上のように、本発明の工具交換装置によ
れば、主軸30を回転させたまま工具交換をすることが
できることになるので、加工を開始する際の工具の加速
は少なくて済み、主軸モータを従来よりも小形にするこ
とができるようになる。
As described above, according to the tool changing apparatus of the present invention, the tool can be changed while the main shaft 30 is being rotated, so that the acceleration of the tool at the time of starting the machining can be reduced. The spindle motor can be made smaller than before.

【0046】また、主軸モータの小形化、軽量化によっ
て、この主軸モータが載置されている移動軸の高速化が
可能になる。
Further, by reducing the size and weight of the spindle motor, the speed of the moving shaft on which the spindle motor is mounted can be increased.

【0047】そして、主軸の回転速度を高めた分だけ加
工時間が短縮できるので、工具の交換時間を従来よりも
遥かに短くでき、さらに移動軸も高速化される結果、作
業効率を著しく向上させることができるようになる。
Since the machining time can be shortened by increasing the rotation speed of the spindle, the tool exchange time can be made much shorter than before, and the speed of the moving shaft is also increased, thereby significantly improving the working efficiency. Will be able to do it.

【0048】以上のような効果の相乗効果として、マシ
ニングセンタ全体としての軽量化、低コスト化、高速化
を達成できるようになる。
As a synergistic effect of the above effects, the weight, cost and speed of the entire machining center can be reduced.

【0049】また、以上のような構造の工具交換装置
は、従来のマシニングセンタの構造を大きく変えること
なく採用することができるので、既設のマシニングセン
タへの適用が可能である。
The tool changer having the above-described structure can be employed without greatly changing the structure of a conventional machining center, and therefore can be applied to an existing machining center.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の工具交換装置で使用する工具とそれ
を支持するホルダーの外観図である。
FIG. 1 is an external view of a tool used in a tool changer of the present invention and a holder for supporting the tool.

【図2】 本発明の工具交換装置で使用する工具と主軸
モータの主軸との係合状態の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory view of an engagement state between a tool used in the tool changing device of the present invention and a spindle of a spindle motor.

【図3】 本発明にかかる工具交換装置の制御系のブロ
ック図である。
FIG. 3 is a block diagram of a control system of the tool changing device according to the present invention.

【図4】 本発明にかかる工具交換装置の動作を示すフ
ローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the tool changing device according to the present invention.

【図5】 本発明にかかる工具交換装置の動作の説明図
である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of an operation of the tool changing device according to the present invention.

【図6】 本発明にかかる工具交換装置の動作の説明図
である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of an operation of the tool changing device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 工具 15 切欠溝 20 ホルダ 30 主軸 35 突起 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Tool 15 Notch groove 20 Holder 30 Main shaft 35 Projection

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 工具を軸受けによって回転自在に支持す
ると共に当該工具の回転速度をエンコーダによって検出
できるように構成されたホルダーと、 当該ホルダーの工具を工具交換作業に備えて予め回転さ
せる工具回転手段と、 前記ホルダーの工具を回転させてワークを加工する主軸
回転手段と、 当該工具回転手段によって工具が回転されている状態の
まま前記ホルダーを把持し、前記工具回転手段から当該
工具を取り外し、当該工具を前記主軸回転手段まで移動
し、当該工具を前記主軸回転手段に取り付けて前記ホル
ダーを解放する工具交換手段と、 前記工具交換手段によって前記工具を前記工具回転手段
から前記主軸回転手段に移動する間、前記ホルダーのエ
ンコーダを介して当該工具の回転速度を演算する工具回
転速度演算手段と、 当該工具回転速度演算手段によって演算された前記工具
の回転速度に基づいて前記主軸回転手段の回転速度を演
算する主軸回転速度演算手段と、 当該主軸回転速度演算手段によって演算された回転速度
で前記主軸回転手段を駆動する駆動手段とを有すること
を特徴とする自動工具交換装置。
1. A holder configured to rotatably support a tool by a bearing and detect a rotation speed of the tool by an encoder, and a tool rotating means for rotating the tool of the holder in advance in preparation for a tool changing operation. Spindle rotating means for processing a workpiece by rotating the tool of the holder; holding the holder while the tool is being rotated by the tool rotating means, removing the tool from the tool rotating means, A tool changing means for moving a tool to the spindle rotating means, attaching the tool to the spindle rotating means and releasing the holder, and moving the tool from the tool rotating means to the spindle rotating means by the tool changing means. Tool rotation speed calculating means for calculating the rotation speed of the tool via the encoder of the holder, Main shaft rotation speed calculating means for calculating a rotation speed of the main spindle rotation means based on the rotation speed of the tool calculated by the tool rotation speed calculation means; and the main spindle with the rotation speed calculated by the main spindle rotation speed calculation means. An automatic tool changer comprising: driving means for driving a rotating means.
【請求項2】 前記ホルダーに設けられているエンコー
ダの回転は、前記工具交換手段に取り付けられているセ
ンサを介して間接的に検出されることを特徴とする請求
項1に記載の自動工具交換装置。
2. The automatic tool changer according to claim 1, wherein the rotation of the encoder provided on the holder is indirectly detected via a sensor attached to the tool changer. apparatus.
【請求項3】 前記工具交換手段による前記ホルダーの
把持と解放は、前記工具交換手段に設けられている油圧
チャック機構によって行なうように構成されていること
を特徴とする請求項1に記載の自動工具交換装置。
3. The automatic apparatus according to claim 1, wherein the holding and releasing of the holder by the tool changing means is performed by a hydraulic chuck mechanism provided in the tool changing means. Tool changer.
【請求項4】 前記主軸回転速度演算手段は、前記工具
回転速度演算手段によって演算された前記工具の回転速
度を中心として周期的に一定の幅で変動する回転速度を
演算し、前記主軸回転手段と前記ホルダーの工具との回
転位相を周期的に変化させて前記工具が主軸回転手段の
主軸に装着されやすくなるようにしたことを特徴とする
請求項1に記載の自動工具交換装置。
4. The spindle rotation speed calculating means calculates a rotation speed periodically fluctuating at a constant width around the rotation speed of the tool calculated by the tool rotation speed calculation means, 2. The automatic tool changer according to claim 1, wherein the rotation phase of the tool and the tool of the holder is periodically changed so that the tool is easily mounted on the spindle of the spindle rotating means.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020075492A (en) * 2001-03-24 2002-10-05 위아 주식회사 Hydraulic Tool load-unload Apparatus of Tool Port
CN112388364A (en) * 2019-08-01 2021-02-23 新代科技股份有限公司 Automatic tool changing system and automatic tool changing method

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