JP2015009304A - Machine tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、工具マガジンに格納された工具とワークを加工する主軸に装着した工具とを交換する工作機械に関する。 The present invention relates to a machine tool for exchanging a tool stored in a tool magazine and a tool mounted on a spindle for machining a workpiece.
工作機械は工具を取り付ける主軸と、主軸を回転可能に保持する主軸ヘッドと、ワークを支持し、上下軸回りに回転可能な加工テーブルと、工具を把持する複数の工具把持部(工具保持部)を有する工具マガジンとを備える。工具は、主軸とともに回転する回転工具と主軸に固定される非回転工具とに大別される。回転工具が主軸に装着された場合、ワークは上下軸回りに回転することなく、加工テーブルに固定され、回転工具によって切削される。一方非回転工具が主軸に装着された場合、ワークは上下軸回りに加工テーブルと共に回転し、非回転工具によって旋削加工される。 The machine tool has a spindle to which a tool is attached, a spindle head that rotatably holds the spindle, a machining table that supports a workpiece and is rotatable about a vertical axis, and a plurality of tool gripping parts (tool holding parts) for gripping the tool. A tool magazine having Tools are roughly classified into rotating tools that rotate with the main shaft and non-rotating tools that are fixed to the main shaft. When the rotary tool is mounted on the main shaft, the workpiece is fixed to the processing table without rotating around the vertical axis and is cut by the rotary tool. On the other hand, when a non-rotating tool is mounted on the spindle, the work rotates with the machining table around the vertical axis and is turned by the non-rotating tool.
主軸は下端部の内周面に工具嵌挿部を備え、下端面に径方向の対向する位置に2つのキーを有する。工具は工具嵌挿部に嵌挿し、キーを工具のキー溝に係合させることによって、主軸に装着される(例えば特許文献1等)。 The main shaft is provided with a tool insertion portion on the inner peripheral surface of the lower end portion, and has two keys at positions opposed to each other in the radial direction on the lower end surface. The tool is mounted on the main shaft by inserting the tool into the tool insertion portion and engaging the key with the key groove of the tool (for example, Patent Document 1).
主軸を回転方向の原点(基準点)に位置した状態で、工具マガジンから主軸に工具を受け渡す。そのため回転工具の交換を実行する前に、主軸を原点に位置させる処理(オリエント処理)が実行される。加工時に、主軸ヘッドは主軸に工具を嵌挿した状態で、Z軸の原点位置Z0 より下方の位置に配され、加工後、原点位置Z0 まで上昇する。このとき、主軸の回転方向位置を原点に位置決めする。主軸ヘッドは更に上昇し、工具把持部の把持位置Za に達したとき、工具把持部が主軸に接近し、前方から工具を把持する。主軸ヘッドは工具の把持完了後、更に上昇する。工具把持部が把持した工具は、相対的に下方に移動して主軸から外れる。主軸ヘッドが旋回位置Zb に達したとき、工具マガジンが旋回し、次に使用する工具を把持した工具把持部が主軸ヘッドの前方下方の交換位置に割り出される。主軸ヘッドは下降して、工具が主軸の工具嵌挿部に嵌挿される。 With the spindle positioned at the origin (reference point) in the rotational direction, the tool is transferred from the tool magazine to the spindle. For this reason, a process (orient process) for positioning the spindle at the origin is executed before exchanging the rotary tool. At the time of machining, the spindle head is arranged at a position below the origin position Z 0 on the Z axis with a tool inserted into the spindle, and rises to the origin position Z 0 after machining. At this time, the rotational direction position of the spindle is positioned at the origin. Spindle head further rises, when it reaches the gripping position Z a of the tool gripping portion, tool-holding portion approaches the spindle, to grip the tool from the front. The spindle head is further raised after the gripping of the tool is completed. The tool gripped by the tool gripping portion moves relatively downward and comes off the main shaft. When the spindle head has reached the turning position Z b, the tool magazine is pivoted, the tool gripping portion gripping the tool to be used next is indexed to the exchange position of the forward and downward of the spindle head. The spindle head is lowered and the tool is inserted into the tool insertion portion of the spindle.
主軸ヘッドが原点位置Z0 から旋回位置Zb に上昇するときに、主軸の回転方向位置が原点からずれることがある。主軸の回転方向位置にずれがある場合、次の工具を主軸に装着するときに、キーの係合がずれた状態で装着されることになり、精度良く加工することができず、バランスが悪くなって主軸を回転させるモータに過剰な負荷がかかり、工具が落下する虞があるという問題があった。また、ずれた主軸に嵌挿されていた工具も、ずれた状態で工具把持部に把持され、工具マガジンが1回転した場合に、ずれた状態で主軸に嵌挿されることになり、上記と同様の問題が生じ得る。 When the spindle head rises from the origin position Z 0 to the turning position Z b , the rotational direction position of the spindle may deviate from the origin. If there is a deviation in the rotational position of the main shaft, when the next tool is mounted on the main shaft, it will be mounted with the key disengaged, and it cannot be machined with high accuracy and the balance is poor. Thus, there is a problem that an excessive load is applied to the motor for rotating the spindle, and the tool may fall. In addition, the tool that has been inserted into the displaced main spindle is also grasped by the tool grasping portion in the displaced state, and when the tool magazine rotates once, it is inserted into the main shaft in the displaced state. Problems can arise.
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、工具の交換時に主軸の回転方向位置がずれている場合に、工具の工具保持部への保持状態、及び主軸のずれを調整し、工具がずれた状態で主軸に嵌挿されるのを防止することができ、高精度に加工することができる工作機械を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and adjusts the holding state of the tool in the tool holding portion and the deviation of the spindle when the rotational direction position of the spindle is displaced during tool replacement. An object of the present invention is to provide a machine tool that can be prevented from being inserted into the main shaft in a state of being displaced, and can be machined with high accuracy.
本発明に係る工作機械は、下端部に工具を嵌挿する工具嵌挿部を有する縦姿勢の主軸と、該主軸を回転駆動する主軸モータと、前記主軸を回転可能に保持する主軸ヘッドと、前記工具を保持して循環移動する複数の工具保持部を有する工具マガジンと、前記主軸ヘッドを、工具交換時に前記工具を前記工具嵌挿部に嵌挿してある状態で前記主軸の回転方向位置を所定の一点に位置決め終了する原点位置、及び該原点位置より上方にあり、前記工具保持部を循環移動するために前記工具マガジンが旋回する旋回位置の間で昇降させる昇降モータと、前記主軸の回転方向位置を検出する位置検出手段とを備える工作機械において、前記原点位置における前記主軸の回転方向位置を前記位置検出手段から取得して記憶する記憶手段と、前記旋回位置における前記主軸の回転方向位置を前記位置検出手段から取得する取得手段と、該取得手段により取得した前記回転方向位置の、前記記憶手段に記憶した回転方向位置からの差分が閾値以上であるか否かを判定する判定手段とを備えることを特徴とする。 A machine tool according to the present invention includes a longitudinal spindle having a tool insertion portion for inserting a tool into a lower end portion, a spindle motor that rotationally drives the spindle, and a spindle head that rotatably holds the spindle. A tool magazine having a plurality of tool holders that circulate and hold the tool, and the spindle head, and a rotational position of the spindle in a state where the tool is inserted into the tool insertion part when the tool is changed. The origin position at which positioning ends at a predetermined point, and a lift motor that is above the origin position and moves up and down between turning positions where the tool magazine turns to circulate and move the tool holder, and rotation of the spindle In a machine tool comprising a position detection means for detecting a direction position, a storage means for acquiring and storing a rotational direction position of the spindle at the origin position from the position detection means, and the turning position Whether or not the difference between the rotation direction position stored in the storage unit and the acquisition unit that acquires the rotation direction position of the spindle from the position detection unit and the rotation direction position acquired by the acquisition unit is greater than or equal to a threshold value. Determining means for determining whether or not.
本発明においては、主軸ヘッドが原点位置から旋回位置まで上昇する間に主軸の回転方向位置が所定量ずれた場合にこれを検知するので、工具の工具保持部への保持状態、及び主軸のずれを調整することができ、工具がずれた状態で主軸に嵌挿されるのを防止することができる。 In the present invention, when the rotation direction position of the main shaft is deviated by a predetermined amount while the main shaft head is raised from the origin position to the turning position, this is detected, so that the holding state of the tool in the tool holding portion and the main shaft displacement are detected. Can be adjusted, and the tool can be prevented from being inserted into the main shaft in a displaced state.
本発明に係る工作機械は、前記判定手段が、前記差分が閾値以上であると判定した場合に、報知する手段を備えることを特徴とする。 The machine tool according to the present invention is characterized by comprising means for notifying when the determination means determines that the difference is greater than or equal to a threshold value.
本発明においては、ユーザに主軸の回転方向位置がずれたことを報知して、ずれの調整を促すことができる。 In the present invention, it is possible to notify the user that the position of the spindle in the rotational direction has shifted, and to prompt adjustment of the shift.
本発明に係る工作機械は、前記位置検出手段が検出した前記主軸の回転方向位置に基づいて前記主軸の回転方向位置を調整する調整手段を備え、前記調整手段は、前記主軸ヘッドが前記原点位置と前記旋回位置との間に位置する場合に前記主軸の回転方向位置を調整しないように構成されていることを特徴とする。 The machine tool according to the present invention includes an adjustment unit that adjusts a rotation direction position of the main shaft based on a rotation direction position of the main shaft detected by the position detection unit, and the adjustment unit is configured such that the main shaft head has the origin position. And the rotation position of the main shaft is not adjusted when it is positioned between the rotation position and the turning position.
本発明においては、工具を交換するために主軸ヘッドが原点位置から旋回位置まで上昇する間には主軸の回転方向位置を調整しないので、省電力が図られる。 In the present invention, since the position of the spindle in the rotational direction is not adjusted while the spindle head is raised from the origin position to the turning position in order to change the tool, power saving is achieved.
本発明に係る工作機械は、前記取得手段は、前記工具マガジンが旋回する前に前記主軸の回転方向位置を取得するように構成されていることを特徴とする。 The machine tool according to the present invention is characterized in that the acquisition means is configured to acquire a rotational direction position of the spindle before the tool magazine turns.
本発明においては、ずれが生じた工具を容易に認識して、工具保持部への保持状態を調整し、主軸の回転方向位置を調整することができる。 In the present invention, it is possible to easily recognize the tool in which the deviation has occurred, adjust the holding state on the tool holding portion, and adjust the rotational direction position of the spindle.
本発明によれば、工具の交換時に主軸の回転方向位置が所定量ずれた場合にこれを検知するので、工具の工具保持部への保持状態、及び主軸のずれを調整することができ、工具がずれた状態で主軸に嵌挿されるのを防止することができる。従って、精度良くワークを加工することができ、工具が落下することがなく、バランス良く工具が回転できるので、主軸を回転させるモータに過剰な負荷がかかることもない。 According to the present invention, when the rotational direction position of the spindle is displaced by a predetermined amount during tool replacement, this is detected, so that the holding state of the tool in the tool holding portion and the deviation of the spindle can be adjusted. It is possible to prevent the shaft from being inserted into the main shaft in a state of being displaced. Accordingly, the workpiece can be machined with high accuracy, the tool does not fall, and the tool can rotate with a good balance, so that an excessive load is not applied to the motor that rotates the spindle.
以下本発明を実施の形態に係る工作機械を示す図面に基づいて詳述する。以下の説明では図において矢印で示す上下、左右及び前後を使用する。図1は工作機械100の側面図、図2は工具7を取り外した状態の主軸ヘッド3の前方側斜視図、図3は工具ホルダ4の背面側斜視図、図4は工具ホルダ4の正面側斜視図である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing a machine tool according to an embodiment. In the following description, up and down, left and right, and front and rear indicated by arrows in the figure are used. 1 is a side view of the
工作機械100は、基台10の上面にY方向移動装置(図示略)を配置し、Y方向移動装置によりY方向移動可能にY方向移動台11を支持する。Y方向移動装置はY軸モータ72(後述する図5参照)の出力軸に連結され、前後方向に延びる送りねじ軸と、該送りねじ軸に螺合するナットと、前後方向に延びるガイドレールとを備える。
The
前記ナット上にX方向移動装置(図示略)が設けてある。X方向移動装置はX軸モータ71(後述する図5参照)の出力軸に連結され、左右方向に延びる送りねじ軸と、該送りねじ軸に螺合するナットと、左右方向に延びるガイドレールとを備える。なお、X方向は、Y方向及びZ方向に直交する方向である。 An X-direction moving device (not shown) is provided on the nut. The X-direction moving device is connected to an output shaft of an X-axis motor 71 (see FIG. 5 to be described later), a feed screw shaft extending in the left-right direction, a nut screwed to the feed screw shaft, and a guide rail extending in the left-right direction. Is provided. The X direction is a direction orthogonal to the Y direction and the Z direction.
X方向移動装置はX方向移動可能にコラム12を支持する。コラム12は柱状をなし、前面にZ方向移動装置(図示略)を設けてある。Z方向移動装置は、その前側に主軸ヘッド3をZ方向移動可能に支持する。Z方向移動装置は、Z軸モータ(昇降モータ)73(後述する図5参照)の出力軸に連結され、上下方向に延びる送りねじ軸と、該送りねじ軸に螺合するナットと、コラム12の前面に上下方向に延びるガイドレールと、該ガイドレールに嵌合するブロックとを備える。主軸ヘッド3は前記ナット及び前記ブロックに固定する。
The X-direction moving device supports the
主軸ヘッド3はZ軸モータ73の駆動による前記送りねじ軸の回転に応じ、上昇、下降する。またX軸モータ71の駆動によって、X方向移動装置は左右に移動し、主軸ヘッド3は左右に移動する。またY軸モータ72の駆動によってY方向移動装置は前後に移動し、主軸ヘッド3は前後に移動する。
The
工作機械100はワーク支持装置15によりワーク(被加工物)を支持し、主軸ヘッド3に装着された工具7によりワークを加工する。ワーク支持装置15はワークをクランプさせるワーク台16(ワーク加工テーブル)を有する。ワーク支持装置15はワークを2軸回りに回転可能としてある。一般に、主軸ヘッド3を移動させる軸であるX、Y、Zの各軸に平行な軸回りにワークを回転させるとき、ワークの回転軸は、X、Y、Z軸に対応してA、B、C軸と呼ばれている。本実施形態に係るワーク支持装置15はA軸回りに揺動する揺動体(図示略)上にワーク台16を設けてある。ワーク台16にはA軸モータ61(後述する図5参照)が設けてあり、該A軸モータ61の回転によって揺動体がA軸回りに揺動する。揺動体の揺動によりワークがA軸回りに回転可能である。また揺動体に固定してあるC軸モータ60の出力軸にワーク台16が連結されており、ワーク台16にクランプしたワークをC軸回りに高速回転可能としてある。
The
主軸ヘッド3は内部に主軸34を支持している。主軸34は主軸ヘッド3の上部に固定した主軸モータ31に連結してあり、該主軸モータ31の駆動により上下方向の中心軸周りに回転する。主軸34の下端部は主軸ヘッド3の下方に突出しており、後述するように工具7を装着して保持する。工具7は主軸ヘッド3と共に上昇及び下降する。
The
工具7は工具マガジン2に複数収納されている。工具7はドリル、タップ、エンドミル等の回転工具だけでなく、バイト等の旋削工具(非回転工具)を含む。工具マガジン2は支持梁21、レール22、チェーン23、複数の把持アーム(工具保持部)24、マガジン駆動部25等を備える。支持梁21は上側を斜辺として前方へ下方傾斜した三角形状をなす板状の構造部材であり、コラム12の左右に片持ちに固定してある。支持梁21はコラム12の左右に固定した部分から主軸ヘッド3の両側部分まで下方傾斜して延設してある。支持梁21の上側端面は前方下方から後方上方へ、水平面から略30°傾斜している。
A plurality of
レール22は長円形の環状部材であり、コラム12及び主軸ヘッド3を囲むように支持梁21に固定して設けてある。チェーン23はレール22に嵌合してレール22上を転動するローラを有する複数の移動台を無端状に連結して構成してある。各移動台には把持アーム24が取り付けてあり、把持アーム24は工具7を保持する工具ホルダ(工具保持部)4を把持する。マガジン駆動部25の駆動によりチェーン23がレール22に沿って循環する。工具を交換する場合、マガジン駆動部25の駆動によりチェーン23を循環し、所望の工具7を把持する把持アーム24が主軸ヘッド3の前方下方の交換位置(レール22における前方下端部)に搬送される。
The
図3及び図4に示すように、工具ホルダ4は円環状をなす基板41と、テーパ状をなすアーバ42と、アーバ42の上端部に連設したプルスタッド43と、工具7を固定するための固定ボルト45とを備える。基板41の厚み方向中央部には保持溝44が形成され、基板41の径方向の対向する位置には2つのキー溝46が設けられている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
工具7は工具ホルダ4に保持される。把持アーム24は二股に分岐した先端把持部24aを工具ホルダ4の保持溝44に押し込むことで、工具ホルダ4を介して工具7を把持する。
The
図1において主軸ヘッド3の前方下方の交換位置にある把持アーム24は、把持していた工具7を主軸34に装着した後、主軸34から前方へ離反して待機している姿勢となっている。把持アーム24は上側端部にアーム枢軸が挿入されるアーム軸孔(図示略)を有する。アーム枢軸の軸線方向は把持アーム24が主軸ヘッド3の前方下方の交換位置にあるときにX軸方向に平行となり、アーム枢軸回りに把持アーム24が回転することにより、先端把持部24aが主軸34に接近し、離反する。主軸ヘッド3の前側の側面にはカム32が前方に張り出すように上下方向に延設されている。把持アーム24はカム32に当接するカムフォロワ(図示略)を有する。
In FIG. 1, the
図2に示すように、主軸34の下端部には下方に向かって内径が大きくなるテーパ穴(工具嵌挿部)35を形成してある。工具ホルダ4はアーバ42をテーパ穴35に嵌合させて主軸34に装着する。主軸34の下端部の周縁に径方向の対向する位置に2つのキー36が突設されており、工具ホルダ4側のキー溝46に嵌合される。
As shown in FIG. 2, a tapered hole (tool insertion portion) 35 whose inner diameter increases downward is formed at the lower end portion of the
主軸34を支持する主軸ヘッド3の下面には、主軸34の下方に向けて突出する係合突起部5が設けられている。係合突起部5の基台50は、2つの円柱状をなす支持台50aの側面を、板状をなす連結部50bで連結してなる。係合突起部5の下端部には、ピン51、51の先端部が突出している。工具7として、前記先端部と係合する溝を有する回り止めフランジを備える旋削工具が主軸34に装着された場合、ピン51の先端部は溝部と係合し、該工具の中心軸回りの回転、及びラジアル方向に加わる力による工具の移動を防止して、高い加工精度で旋削加工を安定して実施できるように構成されている。
On the lower surface of the
主軸ヘッド3は下端部に主軸34を支持する軸受を保持する軸受押え33を有する。軸受押え33には後方にエア管及びクーラント管(不図示)が連結されている。軸受押え33の内部にはエアを通流するエア流路と、クーラント液を通流するクーラント流路とが形成されている。エアは主軸34内部に切削屑が入り込むことを防止する。軸受押え33の下端面にはノズルヘッド6が突設されている。ノズルヘッド6は係合突起51等を洗浄するクーラントを噴射する。クーラント(洗浄液)はピン51、キー36等の洗浄に用いられる。
The
工具7が回転工具である場合、回り止めフランジを備えない。そのためこの工具7を主軸34に装着しても、ピン51によって主軸34の回転が規制されることはなく、回転工具は主軸34の回転によって回転する。
When the
図5は制御装置の構成を略示するブロック図である。工作機械100は制御装置80及び操作盤71bを備え、ユーザの操作盤71bによるボタン操作等に基づき、制御装置80が主軸ヘッド3、主軸34、工具マガジン2、ワーク支持装置15等の駆動を制御する。制御装置80は、制御部81、X軸駆動制御部82、Y軸駆動制御部83、Z軸駆動制御部84、主軸駆動制御部85、A軸駆動制御部86及びC軸駆動制御部87を備える。制御部81はバスを介して相互に接続されたCPU81a、情報を一時的に記憶するRAM81b、制御プログラムを格納している書換可能な記憶部81c、入出力インタフェース(入出力I/F)81d、通信インタフェース(通信I/F)81eを備える。RAM81bはレジスタ81f(記憶領域)を有する。制御プログラムは、順次的に読み出される複数の命令を有する。
操作盤71bは、後述するように検出した主軸34の回転方向位置のずれが閾値以上である場合にユーザに報知するためのブザー71cを備える。なおブザー71cに加えて例えば赤色に点滅するランプを設けることにしてもよい。
FIG. 5 is a block diagram schematically showing the configuration of the control device. The
The operation panel 71b includes a
CPU81aは記憶部81cから制御プログラムをRAM81bに読出し、工作機械の制御を行う。制御部81はX軸駆動制御部82、Y軸駆動制御部83、Z軸駆動制御部84、主軸駆動制御部85に種々の指令、例えばモータを駆動させる駆動指令、モータの駆動を一時停止する指令を出力する。X軸駆動制御部82、Y軸駆動制御部83、Z軸駆動制御部84、主軸駆動制御部85は種々の通知、例えばモータの駆動が終了したこと、モータの一時停止が完了したことを示す通知を制御部81に出力する。
The
制御部81は入出力I/F81dを介して操作盤71b、X軸駆動制御部82、Y軸駆動制御部83、Z軸駆動制御部84及び主軸駆動制御部85との間で信号の入出力を行う。操作盤71bは、スタートスイッチ、一時停止スイッチ等を有し、スイッチのオン/オフが制御部81に入力される。操作盤71bの表示部には制御部81からの表示信号に基づいて映像が表示される。
The
X軸駆動制御部82は、バスを介して相互に接続されたCPU82a、RAM82b、記憶部82c及びインタフェース(図示略)を有する。記憶部82cには制御プログラムが格納してあり、CPU82aは該制御プログラムをRAM82bに読み込んでX軸モータ71に回転指令を出力し、X軸モータ71の駆動を制御する。X軸モータ71は回転指令に基づいて回転する。X軸モータ71にはエンコーダ71eが接続してあり、X軸モータ71の回転位置がエンコーダ71eにて検出され、検出された位置はX軸駆動制御部82に入力される。X軸駆動制御部82は、入力された位置を参照し、回転位置が目標位置に至るまでX軸モータ71をフィードバック制御する。
The X-axis
Y軸駆動制御部83、Z軸駆動制御部84はX軸駆動制御部82と同様にCPU、RAM、記憶部及びインタフェース等を有し、各軸駆動制御部83,84のCPU(図示略)は各軸モータ72,73に回転指令を出力する。主軸駆動制御部85はCPU85a、RAM85b、記憶部85c及びインタフェース等を有し、CPU85aは主軸モータ31に回転指令を出力し、主軸モータ31の駆動を制御する。各モータ72、73、31は回転指令に基づいて回転する。各モータ72、73、31にはエンコーダ72e、73e、31eが接続してあり、各モータ72、73、31の回転位置がエンコーダ72e、73e、31eにて検出され、検出された位置はY軸駆動制御部83、Z軸駆動制御部84及び主軸駆動制御部85に入力される。Y軸駆動制御部83、Z軸駆動制御部84及び主軸駆動制御部85は、入力された位置を参照し、回転位置が目標位置に至るまで各モータ72、73、31をフィードバック制御する。主軸駆動制御部85の記憶部85cには主軸34の原点位置(基準位置)を記憶する。
Similarly to the X-axis
また制御部81は通信I/F81eを介してA軸駆動制御部86及びC軸駆動制御部87との間で通信を行う。A軸駆動制御部86及びC軸駆動制御部87夫々はX軸駆動制御部82と同様にCPU、RAM、記憶部及びインタフェース等を有し、A軸モータ61及びC軸モータ60に回転指令、一時停止指令等を出力し、各モータ61、60の駆動を制御する。各モータ61、60は回転指令に基づいて回転し、一時停止指令に基づいて一時停止する。A軸駆動制御部86及びC軸駆動制御部87は種々の通知、例えばモータの駆動が終了したこと、モータの一時停止が完了したことを示す通知を制御部81に送信する。
The
各モータ61、60にはエンコーダ(検出器)61e、60eが接続してある。各モータ61、60の回転位置がエンコーダ61e、60eにて検出及び保持されるが、A軸駆動制御部86及びC軸駆動制御部87にフィードバックされず、A軸駆動制御部86及びC軸駆動制御部87はA軸モータ61及びC軸モータ60をオープンループ制御する。各モータ61、60は移動を完了した場合、移動が完了したことを示す信号をA軸駆動制御部86及びC軸駆動制御部87に出力する。A軸駆動制御部86及びC軸駆動制御部87は、移動が完了したことを示す信号が入力された場合、A軸モータ61及びC軸モータ60の移動が完了したことを示す完了応答を制御部81に送信する。
Encoders (detectors) 61e and 60e are connected to the
なおA軸駆動制御部86及びC軸駆動制御部87はエンコーダ61e、60eにアクセス可能に構成してあり、A軸駆動制御部86又はC軸駆動制御部87はA軸モータ61又はC軸モータ60の回転位置を参照する指令を制御部81から受信した場合、A軸駆動制御部86又はC軸駆動制御部87はエンコーダ61e、60eに保持されたA軸モータ61又はC軸モータ60の回転位置を制御部81に送信する。
The A-axis
図6は主軸34及び工具ホルダ4の位置関係を示す模式図である。
主軸34は制御部81のCPU81aの指令により、加工時には図1に示すZ軸の原点位置Z0 より下方の加工位置に配し、ワークWの加工後、工具交換指令により原点位置Z0 まで上昇する。そして、CPU81aにより主軸34は主軸モータ31により回転し、上述のフィードバック制御により主軸34の回転方向位置を原点に位置決め(オリエント)され、この位置が基準位置として記憶部85cに記憶される。主軸ヘッド3の前方下方の交換位置にある把持アーム24は、主軸ヘッド3の上昇、下降に追随して揺動する。主軸34が更に上昇し、工具ホルダ4の把持位置Za に達したとき、把持アーム24の先端把持部24aが主軸34に接近し、前方から工具ホルダ4を把持する。主軸34は工具ホルダ4の把持完了後に更に上昇する。把持アーム24が把持した工具ホルダ4は、相対的に下方に移動して工具7と共に主軸34から外れる。主軸34が旋回位置Zb に達したとき、チェーン23はこの状態で旋回し、次に使用する工具7を保持した把持アーム24が主軸ヘッド3の前方下方の交換位置に割り出される。
FIG. 6 is a schematic diagram showing the positional relationship between the
The
工具7は、主軸ヘッド3が下降し、主軸34の下端部に工具ホルダ4が嵌め込まれることで、主軸34に装着される。主軸34に装着した工具7は主軸ヘッド3が原点位置Z0 に下降することで、図1に示す状態となり、加工に備えて待機する。
The
以上の動作により、主軸34と工具マガジン2との間で工具7を交換することができる。主軸34に装着した工具7は主軸ヘッド3と共に原点位置Z0 から下降し、ワーク台16上にクランプされたワークWを加工する。
With the above operation, the
工具7が回転工具である場合、主軸34に装着した工具7は主軸モータ31の駆動により主軸34と共に回転する。ワークはA軸及びC軸回りに回転して位置決めしてある。主軸34と共に回転する工具7は主軸ヘッド3と共に上下、左右、及び前後に移動し、ワークを加工する。
When the
工具7が旋削工具である場合、主軸34は非回転状態にロックされる。ワーク台16がC軸モータ60によって回転駆動されることにより、ワークが回転する。工具7は主軸ヘッド3と共に下降し、回転するワークに先端を押し付けることにより、ワークの表面を旋削加工する。
When the
本実施の形態においては、工具7が回転工具である場合に、加工後、原点位置Z0 でオリエントしたときに、主軸34の回転方向位置をエンコーダ31eにより検出して記憶部85cに基準位置として記憶する。そして、主軸34が旋回位置Zb に達したとき、主軸34の回転方向位置を検出し、基準位置からのずれ(差分)を求め、差分が閾値以上である場合、ブザー71cによりユーザに報知する。
In the present embodiment, when the
以下主軸34の回転方向位置ずれの報知処理について詳述する。
図7は制御部81による主軸34の回転方向位置ずれの報知処理を示すフローチャートである。
ここでは工具7による加工処理が終わり、工具交換指令を実施する時点から説明する。
制御部81のCPU81aは、主軸34の回転方向位置を、主軸モータ31のフィードバック制御により目標の原点に位置決めするオリエントを指令する(S1)。
CPU81aはZ軸駆動制御部84によりZ軸モータ73を駆動し、主軸34を原点位置Z0 へ移動させる指令をする(S2)。
CPU81aは主軸34のZ軸座標が原点位置Z0 であるか否かを判定する(S3)。
CPU81aはZ軸座標が原点位置Z0 でないと判定した場合(S3:NO)、判定の処理を繰り返す。
Hereinafter, the notification process of the rotational position displacement of the
FIG. 7 is a flowchart showing a notification process of the rotational position deviation of the
Here, the description will be made from the point in time when the processing by the
The
CPU81a drives the
CPU81a determines whether Z-axis coordinate of the
CPU81a If Z-axis coordinate is determined not origin position Z 0 (S3: NO), repeats the processing of judgment.
CPU81aはZ軸座標が原点位置Z0 であると判定した場合(S3:YES)、主軸34のオリエントが完了したか否かを判定する(S4)。CPU81aはオリエントが完了していないと判定した場合(S4:NO)、判定の処理を繰り返す。
CPU81aはオリエントが完了したと判定した場合(S4:YES)、主軸34の回転方向位置をエンコーダ31eにより取得し、基準位置として記憶部85cに記憶し、主軸モータ31の回転を停止する(S5)。
When determining that the Z-axis coordinate is the origin position Z 0 (S3: YES), the
When the
CPU81aは、Z軸駆動制御部84によりZ軸モータ73を駆動し、主軸34を旋回位置Zb へ移動させる指令をする(S6)。
CPU81aは、主軸34のZ軸座標が旋回位置Zb であるか否かを判定する(S7)。
CPU81aはZ軸座標が旋回位置Zb でないと判定した場合(S7:NO)、判定の処理を繰り返す。
CPU81a drives the
CPU81a determines whether Z-axis coordinate of the
CPU81a If it is determined not to Z-axis coordinate pivoted position Z b (S7: NO), repeats the processing of judgment.
CPU81aはZ軸座標が旋回位置Zb であると判定した場合(S7:YES)、主軸34の回転方向位置をエンコーダ31eにより取得する(S8)。
CPU81aは、記憶部85cから基準位置を読み出し、取得した前記回転方向位置の、基準位置からの差分が閾値a以上であるか否かを判定する(S9)。
CPU81a If it is determined that the Z-axis coordinates are pivoted position Z b (S7: YES), the rotational position of the
The
CPU81aは差分が閾値a以上であると判定した場合(S9:YES)、工具交換動作を停止し(S14)、ブザー71cを鳴らし、ユーザに主軸34のずれを報知する(S15)。これにより、ユーザは把持位置Za にある工具ホルダ4の把持アーム24に対する把持状態を調整し、主軸34の回転方向位置を主軸モータ31のフィードバック制御により調整する。
If the
CPU81aは差分が閾値a以上でないと判定した場合(S9:NO)、工具マガジン2の旋回を指令する(S10)。
CPU81aは旋回が完了したか否かを判定する(S11)。工具マガジン2が旋回したとき、次の工具7を有する工具ホルダ4が主軸34への嵌挿位置に配される。CPU81aは旋回が完了していないと判定した場合(S11:NO)、判定の処理を繰り返す。
When the
The
CPU81aは回転が完了したと判定した場合(S11:YES)、Z軸駆動制御部84によりZ軸モータ73を駆動し、主軸34を原点位置Z0 へ移動させる指令をする(S12)。
CPU81aは主軸34のZ軸座標が原点位置Z0 であるか否かを判定する(S13)。CPU81aはZ軸座標が原点位置Z0 でないと判定した場合(S13:NO)、判定の処理を繰り返す。
CPU81aはZ軸座標が原点位置Z0 であると判定した場合(S13:YES)、工具7の交換処理を終了する。
When the
CPU81a determines whether Z-axis coordinate of the
CPU81a If it is determined that the Z-axis coordinate which is the origin position Z 0 (S13: YES), ends the replacement processing of the
本実施の形態に係る工作機械は以上のように構成されているので、工具の交換時に主軸34の回転方向位置が所定量ずれた場合にこれを検知して報知するので、ずれを調整することができ、主軸34がずれた状態で工具ホルダ4が嵌挿されるのを防止することができる。従って、精度良く加工することができ、工具7が落下することがなく、バランスが良く工具7を回転させることができ、主軸モータ31に過剰な負荷がかかることもない。
Since the machine tool according to the present embodiment is configured as described above, when the rotational direction position of the
また本実施の形態においては、工具マガジン2の旋回前に、主軸34の回転方向位置のずれを報知するので、ずれが生じた工具7を容易に認識して、この工具7の把持アーム24への把持状態を調整し、主軸34の回転方向位置を調整することができる。
Further, in the present embodiment, before the
なお基準位置は工具7の交換の都度、記憶部85cに記憶してもよく、一度記憶部85cに記憶した後は、ステップS5をスキップしてもよい。例えば記憶部85cに記憶した基準値を工具マガジン2が1周旋回するまで用いることにしてもよい。
Note that the reference position may be stored in the
2 工具マガジン
3 主軸ヘッド
34 主軸
36 キー
4 工具ホルダ
46 キー溝
7 工具
16 ワーク台
31 主軸モータ
31e エンコーダ
34 主軸
73 Z軸モータ
73e エンコーダ
80 制御装置
81 制御部
81a CPU
81b RAM
81c 記憶部
81d 入出力I/F
81e 通信I/F
81f レジスタ
84 Z軸駆動制御部
85 主軸駆動制御部
100 工作機械
2
81b RAM
81e Communication I / F
81f Register 84 Z-
Claims (4)
該主軸を回転駆動する主軸モータと、
前記主軸を回転可能に保持する主軸ヘッドと、
前記工具を保持して循環移動する複数の工具保持部を有する工具マガジンと、
前記主軸ヘッドを、工具交換時に前記工具を前記工具嵌挿部に嵌挿してある状態で前記主軸の回転方向位置を所定の一点に位置決め終了する原点位置、及び該原点位置より上方にあり、前記工具保持部を循環移動するために前記工具マガジンが旋回する旋回位置の間で昇降させる昇降モータと、
前記主軸の回転方向位置を検出する位置検出手段と
を備える工作機械において、
前記原点位置における前記主軸の回転方向位置を前記位置検出手段から取得して記憶する記憶手段と、
前記旋回位置における前記主軸の回転方向位置を前記位置検出手段から取得する取得手段と、
該取得手段により取得した前記回転方向位置の、前記記憶手段に記憶した回転方向位置からの差分が閾値以上であるか否かを判定する判定手段と
を備えることを特徴とする工作機械。 A main spindle in a vertical posture having a tool insertion part for inserting a tool into the lower end part;
A spindle motor that rotationally drives the spindle;
A spindle head for rotatably holding the spindle;
A tool magazine having a plurality of tool holding parts that hold the tool and circulate; and
The spindle head is located above the origin position where the spindle ends in a predetermined position in the rotational direction position of the spindle in a state where the tool is inserted into the tool insertion portion when the tool is changed, An elevating motor that moves up and down between the swivel positions at which the tool magazine swirls to circulate and move the tool holder;
In a machine tool comprising: a position detection means for detecting a rotational direction position of the spindle.
Storage means for acquiring and storing the rotational direction position of the spindle at the origin position from the position detection means;
Obtaining means for obtaining, from the position detecting means, a rotational direction position of the spindle at the turning position;
And a determination unit that determines whether or not a difference between the rotation direction position acquired by the acquisition unit and the rotation direction position stored in the storage unit is greater than or equal to a threshold value.
前記調整手段は、前記主軸ヘッドが前記原点位置と前記旋回位置との間に位置する場合に前記主軸の回転方向位置を調整しない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に記載の工作機械。 Adjusting means for adjusting the rotational direction position of the main shaft based on the rotational direction position of the main shaft detected by the position detection unit;
3. The adjustment unit according to claim 1, wherein the adjustment unit is configured not to adjust a rotation direction position of the spindle when the spindle head is located between the origin position and the turning position. The machine tool described.
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