JP2011173197A - 数値制御式工作機械 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】主軸ヘッド3が上昇したとき(S2;Yes)、CPU31はマガジンモータ55の電流値Iを検出し、検出した電流値IをRAM33に格納する(S3)。主軸ヘッド3が上昇を完了した場合は(S4;Yes)、CPU31は電流値Iが所定範囲内に有るか否かを判定する(S5)。電流値Iが所定範囲外の場合(S5;No)、CPU31は、RAM33から読み出した補正式と、RAM33に格納された複数の電流値Iのうちの最大電流値Imに基づいて、マガジンモータ55の回動量を補正する補正量αを演算する(S8)。CPU31は、RAM33から読み出した回動角θと演算した補正量αに基づいて、マガジンモータ55を駆動し工具マガジン10を回動角(θ+α)だけ回動させた後(S9)、CPU31は処理をS7へ移行する。
【選択図】図6
Description
更に、主軸ヘッドが下降すると、グリップアームは、主軸から離れる方向に回動し、グリップアームから工具ホルダが離れる。
図18に示すように、数値制御式工作機械101は、工具マガジン103と、工具交換手段としてのグリップアーム(図示略)とで構成した工具交換装置102と、工具マガジン103を駆動するマガジンモータ(図示略)と、減速機構(図示略)等を有している。ここで、工具マガジン103の回動位置が図18において時計回り方向に位置ズレした場合を正の位置ズレ、反時計回り方向に位置ズレした場合を負の位置ズレとする。
これにより、工具交換位置に移動した工具ホルダの軸心と主軸の軸心との間で位置ズレが発生した場合にも、位置ズレを解消することができる。
図2において、左側、右側、紙面手前側、裏面側をそれぞれ、数値制御式工作機械1の前側、後側、右側、後側とする。
図1、図2に示すように、工具交換装置2は、複数の工具ホルダを収容したタレット式工具マガジン10と、工具マガジン10と主軸3Aとの間で工具を交換する複数のグリップアーム20(工具交換手段)とを有する。
工具マガジン10は、鍔付き円筒状のマガジンベース11と、マガジンベース11の外周に放射状に支持した複数のグリップアーム20を主体に構成してある。1対のフレーム6の前端部にマガジン支持台(図示略)を固定し、この1対のフレーム6にマガジン支持台を介してマガジンベース11を回動自在に支持している。
図3に示すように、数値制御装置30は、入出力インタフェース34と、CPU31とROM32とRAM33とを含むマイクロコンピュータと、軸制御部41a〜45aと、サーボアンプ41〜45と、微分器51b〜55bなどを備えている。サーボアンプ41〜45は、夫々X軸モータ51、Y軸モータ52、Z軸モータ53、主軸モータ54、マガジンモータ55に接続している。
工具を交換する際、Z軸モータ53を駆動し主軸ヘッド3をガイドレールに沿って所定の準備位置まで上昇させると、グリップアーム20が主軸3Aの下端へ回動し、グリップアーム20のグリップ20aが主軸3Aに装着した工具ホルダを把持する。このとき、ドローバー機構は工具ホルダの把持を解除する。グリップ20aが工具ホルダを把持した状態で、主軸ヘッド3がさらに所定の工具交換位置まで上昇させることで主軸3Aから工具ホルダを引き抜く。
図4に示すように、マガジンテーブルTは、工具マガジン10の工具番号、原点に対する回動位置(回動位置情報)の情報を記憶している。工具番号は、グリップアーム20のグリップ20aが把持する工具ホルダの番号を示している。回動位置情報は、マガジンモータ55において、原点位置に対して例えば正回転方向(又は逆回転方向)への回動位置を示すものである。
図5は、主軸ヘッド上昇時及び下降時の負荷(トルク)の測定値(最大値)と、これらの測定値から求めた補正式を示す線図である。縦軸(y軸)は負荷(トルク)の最大値(電流値)、横軸(x軸)はマガジンモータ55の回動量のズレ角である。これらの測定値は、図19〜図26においてZ座標が520mm又は530mm付近の値となる。
この数値制御式工作機械1では、電流検出器45bが、工具交換する際にマガジンモータ55の電流値Iを検出し、検出された電流値Iが所定範囲内にあるか否かを判定する。電流値Iが所定範囲外にあると判定された場合、工具交換時のマガジンモータ55の回動量を補正する。これにより、図8に示すように、マガジンモータ55の回動量のズレ角が0°になり、基準負荷に対する検出した負荷のズレ量が、図8の場合は−10%以内になる。
補正フラグFが1の場合(S24;No、S50;Yes)、CPU31は、RAM33から読み出した回動角θと補正量βに基づいて、マガジンモータ55を駆動し工具マガジン10を回動量(θ−β)だけ回動させた後(S51)、処理をS26へ移行する。補正フラグが0,1以外の場合(S24;No,S50;No)、CPU31は、RAM33から読み出した回動角θと補正量βに基づいて、マガジンモータ55を駆動して工具マガジン10を回動量(θ+β)だけ回動させた後(S52)、処理をS26へ移行する。
CPU31は、補正量αを回動位置情報に変換し、変換した回転位置情報を現在の工具番号の回動位置情報に加算(補正)する(S60)。尚、S60を実行するCPU31が補正手段に相当する。
図13、図14に示すように、数値制御式工作機械70の機械本体72は、ベース71の後部上のコラム座部73の上面に固定され且つ鉛直上方に延びるコラム74と、このコラム74の前面に沿って昇降可能な主軸ヘッド75と、この主軸ヘッド75の内部に回転可能に支持された主軸75Aと、主軸ヘッド75の右側に設けて、主軸75Aの先端に工具81の工具ホルダ82を取り付けて交換する工具交換装置78と、ベース71の上部に設けられ、ワークを着脱可能に固定するテーブル76とを主体に構成している。コラム74の背面側には箱状の制御ボックス77を設け、この制御ボックス77の内側には、数値制御式工作機械70の動作を制御する数値制御装置30A(図15参照)を設けている。
図15に示すように、数値制御装置30Aは、実施例1の数値制御装置30に、サーボアンプ46,47と軸制御部46a,47aと微分器56b,57bとを追加した構成である。サーボアンプ46,47は、夫々アーム回動モータ56、アーム上下動モータ57に接続している。アーム回動モータ56は工具交換アーム80を回転駆動する為のものである。アーム上下動モータ57は、工具交換アーム80を昇降駆動する為のものである。尚、アーム回動モータ56、アーム上下動モータ57は、夫々エンコーダ56a,57aを備えている。
工具交換アーム80が上昇して原点に位置している状態において、先ず、アーム回動モータ56を駆動して工具交換アーム80を待機位置から工具交換位置へ旋回(回動)させる。工具交換アーム80が工具交換位置に到達すると、工具交換アーム80の2つの把持部80a,80bは、主軸75Aに装着された工具ホルダ82と、工具マガジン79側の工具ホルダ82とを夫々把持する。この状態でアーム上下動モータ57を駆動して工具交換アーム80を下降させることにより、工具ホルダ82の引き抜き動作を行う。
S110において、CPU31は、電流値Iが所定範囲に対して正方向のズレか否かを判定する。電流値Iが所定範囲に対して正方向のズレの場合(S110;Yes)、CPU31は、アーム回動モータ56の回動量を補正する所定の補正量βと、回動角180°とRAM33から読み出し、アーム回動モータ56を駆動し工具交換アーム80を回動角(180°+β)だけ回動させた後(S111)、処理をS106へ移行する。
このように、本実施例5においては補正式を予め設定する必要がないので、補正式作成にかかるメーカーサイドの負担を軽減できる。
1]前記実施例においては、ワーク加工時に工具交換を行う毎にマガジンモータ55又はアーム回動モータ56の回動量を補正したが、ワーク加工時にマガジンモータ55又はアーム回動モータ56の原点位置を補正してもよい。また、これらの補正については1日に行うワーク加工のうちの最初のワーク加工時に1回だけ行ってもよいし、所定期間(例えば、1週間)毎に1回だけ行ってもよい。
3]前記実施例3においては、主軸ヘッド上昇時にマガジンモータ55の電流値Iによる負荷を検出したが、前記実施例1の場合と同様に、主軸ヘッド上昇時にマガジンモータ55の電流値Iによる負荷を検出するか又は主軸ヘッド下降時にマガジンモータ55の電流値Iによる負荷を検出するかを、操作入力部61により択一的に選択してもよい。
1,70 数値制御式工作機械
2,78 工具交換装置
3,75 主軸ヘッド
3A,75A 主軸
10,79 工具マガジン
31 CPU
33 RAM
45b,46b 電流検出器
55 マガジンモータ
56 アーム回動モータ
57 アーム上下動モータ
80 工具交換アーム
80a,80b 把持部
81 工具
Claims (6)
- 主軸に装着可能な工具を複数収納し且つ回動可能な工具マガジンと、該工具マガジンと該主軸との間で工具を交換する工具交換手段とで構成した工具交換装置と、該工具交換装置を駆動する駆動手段とを備えた数値制御式工作機械において、
前記駆動手段の駆動状態を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した駆動状態に基づいて、前記工具交換装置の位置ズレを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記工具交換装置が位置ズレしていると判定した場合に、該位置ズレを補正する補正手段と、
を備えたことを特徴とする数値制御式工作機械。 - 前記駆動手段は、サーボモータで構成し、
前記検出手段は、前記サーボモータの負荷を検出し、
前記負荷の基準値を記憶する基準値記憶手段と、
前記基準値からのズレ量に対応する補正量を記憶する補正量記憶手段とを更に備え、
前記判定手段は、前記検出手段が検出した前記サーボモータの負荷が前記基準値記憶手段に記憶した前記基準値を超えた場合に、前記工具交換装置の位置がズレていると判定し、
前記補正手段は、前記検出手段が検出した前記サーボモータの負荷に基づいて、前記補正量記憶手段に記憶した補正量を決定し、該補正量に基づいて補正することを特徴とする請求項1に記載の数値制御式工作機械。 - 前記工具交換装置の位置ズレは、前記工具マガジンの回動位置のズレであることを特徴とする請求項1又は2に記載の数値制御式工作機械。
- 前記主軸を回転可能に支持する主軸ヘッドと、この主軸ヘッドを昇降可能に支持するコラムとを備え、前記検出手段は、前記主軸から工具を引き抜く時又は前記主軸に工具を装着する時に、前記サーボモータの負荷を検出することを特徴とする請求項3に記載の数値制御式工作機械。
- 前記工具マガジンの複数の工具と、それら工具の工具交換用の回動位置情報とを含むマガジンテーブルを備え、前記補正手段は、前記マガジンテーブルの回動位置情報を補正することを特徴とする請求項3又は4に記載の数値制御式工作機械。
- 前記工具交換手段は、一端に前記主軸の工具を把持するグリップと、他端に前記工具マガジンの工具を把持するグリップとを備えたアームと、
該アームを回転駆動する回転駆動手段と、
該アームを昇降駆動する昇降駆動手段とを備え、
前記検出手段は、前記回転駆動手段の負荷を検出することを特徴とする請求項1又は2に記載の数値制御式工作機械。
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