JP2020069553A - Tool changer and machine tool - Google Patents

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Abstract

To provide a tool changer which can surely determine rotational position displacement of a tool magazine.SOLUTION: A tool changer 2 includes: a tool magazine 10 which has a plurality of tool holders 8 that are annularly arranged and each holds a tool T that can be mounted on a main shaft 3 of a machine tool 1, and is rotated so as to deliver and receive the tool T between the main shaft 3 and the arbitrary tool holder 8; and a position deviation detection device 12 which detects rotational position deviation to the main shaft 3 of the tool magazine 10, in which the tool holder 8 has a body 13 in close with a side face of the tool T, and a pair of arms 14 which extend from the body 13, are energized so as to sandwich the tool T and have a contact part 17 projecting inward so as to contact with the side face of the tool T provided on its tip side, and the position displacement detection device 12 has a rotation detection part 18 which detects rotation of the main shaft 3, and a determination part 19 which determines position displacement of the tool magazine 10 on the basis of a rotation amount of the main shaft 3 detected by the rotation detection part 18 when the tool T is delivered to the tool holder 8 from the main shaft 3.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、工具交換装置及び工作機械に関する。   The present invention relates to a tool changing device and a machine tool.

従来より、主軸に装着される工具を自動的に交換する工具交換装置を備える工作機械が広く利用されている。工具交換装置の一つの態様としては、それぞれ工具を保持可能な複数の工具ホルダが円環状に配列されたタレット状の工具マガジンを有し、工具マガジンを回動することによって任意の工具ホルダを主軸に対向させて工具を着脱する旋回式の装置が知られている。このような旋回式の工具交換装置では、工具ホルダを主軸に対して正確に位置決めすることが要求される。このため、旋回式の工具交換装置において、工具マガジンの回転位置ずれ、つまり工具マガジンによる工具ホルダの主軸に対する位置決め誤差を検出する技術が提案されている。   BACKGROUND ART Conventionally, a machine tool including a tool changing device that automatically changes a tool mounted on a spindle has been widely used. As one aspect of the tool changing device, a plurality of tool holders each capable of holding a tool have a turret-shaped tool magazine arranged in an annular shape, and by rotating the tool magazine, any tool holder can be used as a spindle. A swivel type device is known in which a tool is attached to and detached from each other so as to be opposed thereto. In such a swivel type tool changing device, it is required to accurately position the tool holder with respect to the spindle. For this reason, there has been proposed a technique for detecting a rotational displacement of the tool magazine, that is, a positioning error of the tool magazine with respect to the spindle of the tool holder in the swivel type tool changer.

例えば特許文献1には、工具マガジンを回転位置決めするサーボモータの負荷電流を検出することで、工具マガジンの回転位置ずれを判定する方法が開示されている。工具マガジンが回転位置ずれしている場合、つまりサーボ機構の内部位置情報にオフセットが存在する場合、工具ホルダを位置決めした後に工具を交換する際に主軸が工具を介して工具ホルダを正しい位置に移動させるよう工具ホルダを僅かに回転させる。このとき、工具マガジンのサーボモータは、内部の位置情報に基づいて最初に位置決めした回転位置を保持しようとして駆動力を発生する。従って、このサーボモータの負荷を検出することで、工具マガジンの回転位置ずれを検知することができる。   For example, Patent Document 1 discloses a method of determining a rotational displacement of a tool magazine by detecting a load current of a servo motor that rotationally positions the tool magazine. If the tool magazine is rotationally displaced, that is, if there is an offset in the internal position information of the servo mechanism, the spindle moves the tool holder to the correct position through the tool when replacing the tool after positioning the tool holder. Rotate the tool holder slightly so that At this time, the servo motor of the tool magazine generates a driving force in an attempt to hold the rotational position initially positioned based on the internal position information. Therefore, by detecting the load of the servo motor, the rotational displacement of the tool magazine can be detected.

特開2011−173197号公報JP, 2011-173197, A

しかしながら、特許文献1に記載される方法では、工具が工具マガジンにアンバランスな重量で複数配置された場合、工具マガジンの回転位置によってサーボモータの負荷が変動するため、工具マガジンの回転位置ずれを確実に検出することができない。   However, in the method described in Patent Document 1, when a plurality of tools are arranged in the tool magazine with an unbalanced weight, the load of the servo motor varies depending on the rotation position of the tool magazine, so that the rotation position of the tool magazine is misaligned. It cannot be detected reliably.

本発明は、工具マガジンの回転位置ずれを確実に検出することができる工具交換装置及び工作機械を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a tool changing device and a machine tool capable of reliably detecting a rotational displacement of a tool magazine.

(1) 本発明に係る工具交換装置(例えば、工具交換装置2)は、円環状に配列され、それぞれ工作機械の主軸に装着可能な工具を保持する複数の工具ホルダ(例えば、後述する工具ホルダ8)を有し、且つ前記主軸と任意の前記工具ホルダとの間で前記工具を受け渡しできるよう回動する工具マガジン(例えば、後述する工具マガジン10)と、前記工具マガジンの前記主軸に対する回転位置ずれを検出する位置ずれ検出装置(例えば、後述する位置ずれ検出装置12)と、を備え、前記工具ホルダは、前記工具の側面に近接する本体(例えば、後述するホルダ本体13)と、前記本体から延び、前記工具を挟み込むよう付勢され、先端側に前記工具の側面に当接するよう内側に突出する当接部(例えば、後述する当接部17)が設けられた一対のアーム(例えば、後述するアーム14)とを有し、前記位置ずれ検出装置は、前記主軸の回転を検出する回転検出部(例えば、後述する回転検出部18)と、前記主軸から前記工具ホルダに前記工具を受け渡す際に前記回転検出部が検出した前記主軸の回転量に基づいて前記工具マガジンの位置ずれを判定する判定部(例えば、後述する判定部19)と有する。   (1) A tool exchanging device (for example, a tool exchanging device 2) according to the present invention is arranged in an annular shape, and has a plurality of tool holders (for example, a tool holder to be described later) that hold tools that can be mounted on a spindle of a machine tool. 8), and a tool magazine (for example, a tool magazine 10 described later) that rotates so as to transfer the tool between the spindle and any tool holder, and a rotational position of the tool magazine with respect to the spindle. A position deviation detection device (for example, a position deviation detection device 12 described later) that detects a deviation, and the tool holder includes a main body (for example, a holder main body 13 described later) that is close to a side surface of the tool, and the main body. An abutting portion (for example, an abutting portion 17 described later) that is biased so as to sandwich the tool and that projects inward so as to abut the side surface of the tool. And a pair of arms (for example, an arm 14 described below), and the positional deviation detection device includes a rotation detection unit (for example, a rotation detection unit 18 described below) that detects rotation of the spindle, and It has a determination unit (for example, a determination unit 19 described later) that determines the positional deviation of the tool magazine based on the rotation amount of the spindle detected by the rotation detection unit when delivering the tool to the tool holder.

(2) (1)の工具交換装置において、前記判定部は、前記工具を受け渡す際の前記主軸の最大回転量が予め設定される閾値以上である場合に前記工具マガジンが回転位置ずれしていると判定し、前記主軸の回転量が最大となった時の回転方向から前記工具マガジンの位置ずれ方向を判別してもよい。 (2) In the tool exchanging device according to (1), the determining unit shifts the rotational position of the tool magazine when the maximum rotation amount of the spindle when delivering the tool is equal to or more than a preset threshold value. It may be determined that the tool magazine is present, and the direction of displacement of the tool magazine may be determined from the rotation direction when the rotation amount of the spindle is maximized.

(3) 本発明に係る工作機械(例えば、後述する工作機械1)は、(1)又は(2)の工具交換装置と、前記工具交換装置により工具(例えば、後述する工具T)を装着可能な主軸(例えば、後述する主軸3)とを備える。 (3) The machine tool (for example, the machine tool 1 described later) according to the present invention can be equipped with the tool changing device of (1) or (2) and the tool (for example, the tool T described later) by the tool changing device. And a main spindle (for example, a main spindle 3 described later).

本発明によれば、工具マガジンの回転位置ずれを確実に検出することができる。   According to the present invention, it is possible to reliably detect the rotational displacement of the tool magazine.

本発明の一実施形態に係る工作機械を示す構成図である。It is a block diagram which shows the machine tool which concerns on one Embodiment of this invention. 図1に示す工作機械の工具交換装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the tool change device of the machine tool shown in FIG. 図2に示す工具交換装置の正面図である。FIG. 3 is a front view of the tool changing device shown in FIG. 2. 図3に示す工具交換装置の工具ホルダを示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing a tool holder of the tool changing device shown in FIG. 3. 図2に示す工具交換装置の工具マガジンの回転位置ずれを検出する処理の手順を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a procedure of processing for detecting a rotational displacement of a tool magazine of the tool changing device shown in FIG. 2.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る工作機械1を示す構成図である。図2は、図1に示す工作機械の工具交換装置2を示す斜視図である。図3は、図2に示す工具交換装置2の正面図である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing a machine tool 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing the tool changing device 2 of the machine tool shown in FIG. FIG. 3 is a front view of the tool changing device 2 shown in FIG.

図1に示す工作機械1は、図2及び3に詳しく示す工具交換装置2と、工具交換装置2によって工具Tを着脱される主軸3、工具Tを用いて加工されるワークを保持するテーブル4とを備える。主軸3は、テーブル4に対して水平方向に相対移動可能な主軸ガイド5に昇降可能に設けられる主軸ヘッド6に回転可能に保持される。主軸3は、鉛直方向に延在し、下端に工具Tが取り付けられ、主軸ヘッド6内のモータによって回転することができる。工作機械1の各構成要素は、主制御装置7によって制御される。工具交換装置2は、それ自体が本発明に係る工具交換装置の一実施形態である。   The machine tool 1 shown in FIG. 1 includes a tool exchanging device 2 shown in detail in FIGS. 2 and 3, a spindle 3 on which a tool T is detachably attached by the tool exchanging device 2, and a table 4 which holds a work piece machined by using the tool T. With. The main spindle 3 is rotatably held by a main spindle head 6 that is vertically movable in a main spindle guide 5 that is movable relative to the table 4 in the horizontal direction. The main spindle 3 extends in the vertical direction, a tool T is attached to the lower end thereof, and can be rotated by a motor in the main spindle head 6. Each component of the machine tool 1 is controlled by the main controller 7. The tool changing device 2 is itself an embodiment of the tool changing device according to the present invention.

工具交換装置2は、円環状に配列される複数の工具ホルダ8と複数の工具ホルダ8が外周に配設されるマガジン本体9とを有する回動可能な工具マガジン10と、任意の工具ホルダ8を主軸3に正対させて主軸3との間で工具Tを受け渡しできるよう工具マガジン10を回転させるサーボモータ11と、工具マガジン10の回転位置ずれを検出する位置ずれ検出装置12とを備える。   The tool changing device 2 includes a rotatable tool magazine 10 having a plurality of tool holders 8 arranged in an annular shape and a magazine body 9 having the plurality of tool holders 8 arranged on the outer periphery thereof, and an arbitrary tool holder 8 A servo motor 11 for rotating the tool magazine 10 so that the tool T can be passed between the main shaft 3 and the main shaft 3 and a position deviation detection device 12 for detecting a rotational position deviation of the tool magazine 10.

工具マガジン10は、下端に配置した工具ホルダ8が主軸3との間で工具Tを受け渡しすることができるよう下側が主軸3に接近し、且つ他の部分が主軸ヘッド6等の他の構成要素と干渉しないよう、上側が主軸ヘッド6から離間するよう傾斜している。また、工具交換装置2は、工具ホルダ8と主軸3との間での工具Tの受け渡しを補助するために、主軸3に正対する工具ホルダ8を主軸3に対して接近及び離間することができるよう、工具マガジン10の回転軸の傾斜角度を調節する機構をさらに備えてもよい。   In the tool magazine 10, the lower side is close to the spindle 3 so that the tool holder 8 arranged at the lower end can transfer the tool T to and from the spindle 3, and the other parts are other constituent elements such as the spindle head 6. The upper side is inclined so as to be separated from the spindle head 6 so as not to interfere with. Further, the tool changing device 2 can move the tool holder 8 facing the spindle 3 toward and away from the spindle 3 in order to assist the transfer of the tool T between the tool holder 8 and the spindle 3. As described above, a mechanism for adjusting the inclination angle of the rotating shaft of the tool magazine 10 may be further provided.

工具ホルダ8は、工作機械1の主軸3に装着可能な工具Tをそれぞれ保持可能に構成される。具体的には、工具ホルダ8は、図4に示すように、工具マガジン10のマガジン本体9に保持され、工具Tの側面に近接するよう配置されるホルダ本体13と、ホルダ本体13から延び、工具Tを挟み込む一対のアーム14と、アーム14を内向きに揺動させるよう付勢するばね15と、工具Tの主軸3周りの回転位置を定めることができるよう、工具Tのキー溝Kに係合するキー16とを有する。   The tool holders 8 are each configured to hold a tool T that can be mounted on the spindle 3 of the machine tool 1. Specifically, as shown in FIG. 4, the tool holder 8 is held by the magazine body 9 of the tool magazine 10 and extends from the holder body 13 and the holder body 13 that is arranged so as to be close to the side surface of the tool T. A pair of arms 14 that sandwich the tool T, a spring 15 that urges the arms 14 to swing inward, and a key groove K of the tool T so that the rotational position of the tool T around the spindle 3 can be determined. And a key 16 to be engaged.

アーム14は、先端側に工具Tの側面に当接するよう内側に突出する当接部17が設けられている。当接部17は、ホルダ本体13から見て工具Tの斜め後方に当接することで工具Tの工具ホルダ8からの意図しない脱落を防止する。また、当接部17は、工具ホルダ8によって工具Tを保持する際に、工具Tの側面に沿って移動してアーム14を外側にスムーズに揺動させられるよう、例えば回転可能なローラ等によって形成することができる。   The arm 14 is provided with an abutting portion 17 projecting inward so as to abut the side surface of the tool T on the tip side. The contact portion 17 prevents the tool T from unintentionally dropping from the tool holder 8 by contacting the tool T obliquely rearward as viewed from the holder body 13. Further, the abutting portion 17 is formed by, for example, a rotatable roller so that when the tool holder 8 holds the tool T, the abutting portion 17 moves along the side surface of the tool T to smoothly swing the arm 14 outward. Can be formed.

位置ずれ検出装置12は、主軸3の回転を検出する回転検出部18と、主軸3から工具ホルダ8に工具Tを受け渡す際に回転検出部18が検出した主軸の回転量に基づいて工具マガジン10の位置ずれを判定する判定部19とを有する。   The positional deviation detection device 12 includes a rotation detection unit 18 that detects the rotation of the spindle 3, and a tool magazine based on the amount of rotation of the spindle detected by the rotation detection unit 18 when the tool T is transferred from the spindle 3 to the tool holder 8. And a determination unit 19 for determining the positional deviation of 10.

回転検出部18は、主軸3の回転量を検出する例えばロータリエンコーダ等のセンサによって構成される。また、他の目的で主軸3の回転量を検出するセンサ等が設けられる場合には、このセンサ等を回転検出部18としても利用することができる。具体的には、一般的な工作機械に設けられる主軸エンコーダを回転検出部18としても用いることができるため、工作機械1の主軸周りの設計は既存の工作機械と同様とすることができる。   The rotation detection unit 18 is configured by a sensor such as a rotary encoder that detects the rotation amount of the main shaft 3. When a sensor or the like for detecting the amount of rotation of the spindle 3 is provided for another purpose, this sensor or the like can also be used as the rotation detection unit 18. Specifically, since a spindle encoder provided in a general machine tool can also be used as the rotation detector 18, the design around the spindle of the machine tool 1 can be the same as that of an existing machine tool.

判定部19は、工具マガジン10の位置決め終了後、工具Tの受け渡しを開始してからの主軸3の回転量を確認し、最大回転量が予め設定される閾値以上である場合には、工具マガジン10が回転位置ずれしていると判定する。また、判定部19は、最大回転量が閾値以上となった場合には、主軸3の回転量が最大となった時の回転方向から工具マガジン10の位置ずれ方向を判別する。   After the positioning of the tool magazine 10 is completed, the determination unit 19 confirms the rotation amount of the spindle 3 after the transfer of the tool T is started, and when the maximum rotation amount is equal to or greater than a preset threshold value, the tool magazine It is determined that 10 is rotationally displaced. Further, when the maximum rotation amount is equal to or greater than the threshold value, the determination unit 19 determines the displacement direction of the tool magazine 10 from the rotation direction when the rotation amount of the spindle 3 is maximum.

工具マガジン10の回転位置ずれと工具Tの受け渡し時の主軸3の回転は工具ホルダ8の当接部17と工具Tとの間の摩擦によって生じる。従って、例えば当接部17が工具Tの側面に沿って移動する速度、工具Tの表面の汚れ等の条件の違いによって工具マガジン10の回転位置ずれ量と主軸3の回転量との関係がばらつく。このため、判定部19に予め設定される最大回転量の閾値は、異なる条件における実際の主軸3の回転量を考慮して経験的に定めてもよい。   The rotational displacement of the tool magazine 10 and the rotation of the spindle 3 when the tool T is delivered are caused by the friction between the contact portion 17 of the tool holder 8 and the tool T. Therefore, for example, the relationship between the rotational displacement of the tool magazine 10 and the rotational amount of the spindle 3 varies due to differences in conditions such as the speed at which the contact portion 17 moves along the side surface of the tool T and the dirt on the surface of the tool T. .. Therefore, the threshold value of the maximum rotation amount preset in the determination unit 19 may be empirically determined in consideration of the actual rotation amount of the spindle 3 under different conditions.

位置ずれ検出装置12によって工具ホルダ8の位置ずれ量を正確には特定することは難しいと考えられる。このため、最大回転量の閾値は、工具マガジン10の回転位置ずれの許容量に対応させるのではなく、工具マガジン10の回転位置ずれをできるだけ小さく保つことができるよう、有意な判定が可能な範囲内で比較的小さい値に設定することが好ましい。なお、位置ずれ検出装置12は、工作機械1の通常のワーク加工における工具Tの交換動作により工具マガジン10の回転位置ずれを検出できるため、工具Tの交換の合間に工具マガジン10の回転位置ずれを補正することができる。従って、位置ずれ検出装置12が頻繁に工具マガジン10の回転位置ずれを検出しても、工作機械1によるワークの加工を制限することはないと考えられる。   It is considered difficult to accurately specify the amount of displacement of the tool holder 8 by the displacement detection device 12. Therefore, the threshold of the maximum rotation amount does not correspond to the permissible amount of rotational displacement of the tool magazine 10, but a range in which significant determination is possible so that the rotational displacement of the tool magazine 10 can be kept as small as possible. It is preferable to set it to a relatively small value. Since the positional deviation detecting device 12 can detect the rotational positional deviation of the tool magazine 10 by the tool T exchanging operation in the normal work machining of the machine tool 1, the rotational positional deviation of the tool magazine 10 between the exchanging of the tool T. Can be corrected. Therefore, it is considered that even if the positional deviation detecting device 12 frequently detects the rotational positional deviation of the tool magazine 10, the machining of the work by the machine tool 1 is not limited.

判定部19は、例えばコンピュータ等によって構成することができ、主制御装置7又は他の制御装置(例えば工具マガジン10のサーボモータ11を制御するために独立して置けられるサーボ制御装置等)と一体に構成してもよい。具体的には、判定部19は、主制御装置又は他の制御装置を構成するコンピュータに実行される処理プログラムに工具マガジン10の回転位置ずれ判定するサブプログラム等を組み込むことによって実現することができる。   The determination unit 19 can be configured by, for example, a computer or the like, and is integrated with the main control device 7 or another control device (for example, a servo control device that is independently placed to control the servo motor 11 of the tool magazine 10). You may comprise. Specifically, the determination unit 19 can be realized by incorporating a sub-program or the like for determining the rotational displacement of the tool magazine 10 into a processing program executed by a computer that constitutes the main control device or another control device. .

工具交換装置2は、位置ずれ検出装置12により工具マガジン10が回転位置ずれしていると判定された場合に、工具マガジン10のサーボモータ11の原点位置を補正する制御を行うことが好ましい。この原点補正制御は、主制御装置7によって行うことができる。また、工具交換装置2は、工具マガジン10が回転位置ずれしていると判定された場合には、その旨をオペレータに知らせる警報を発してもよい。   The tool exchanging device 2 preferably performs control to correct the origin position of the servo motor 11 of the tool magazine 10 when the position displacement detecting device 12 determines that the tool magazine 10 is rotationally displaced. This origin correction control can be performed by the main controller 7. In addition, when it is determined that the tool magazine 10 is out of rotational position, the tool changing device 2 may issue an alarm notifying the operator of that fact.

原点補正制御は、予め定められる微小な原点移動量だけ位置ずれ検出装置12が検出した工具マガジン10の回転位置ずれを相殺する方向にサーボモータ11の原点位置を移動させる制御とすることができる。原点補正制御における原点移動量は、判定部19に予め設定される主軸3の最大回転量の閾値に対応する工具マガジン10の回転位置ずれ量に近い量(例えば工具マガジン10の回転角度として0.1°程度)とすることが適当である。   The origin correction control can be a control that moves the origin position of the servo motor 11 in a direction that cancels the rotational position deviation of the tool magazine 10 detected by the position deviation detection device 12 by a predetermined minute amount of origin movement. The amount of movement of the origin in the origin correction control is close to the amount of displacement of the rotational position of the tool magazine 10 corresponding to the threshold value of the maximum amount of rotation of the spindle 3 preset in the determination unit 19 (for example, the rotational angle of the tool magazine 10 is 0. It is suitable to set it to about 1 °.

このような原点補正制御では、一度の原点位置の補正では工具マガジン10の回転位置ずれを完全に解消することができない可能性があるが、次の工具Tの交換時に工具マガジン10の回転位置ずれを再度検出した場合には同じ原点補正制御を繰り返し行うことによって、最終的に工具マガジン10の回転位置ずれ量を閾値未満に低減することができる。   In such origin correction control, there is a possibility that the rotational position deviation of the tool magazine 10 cannot be completely eliminated by correcting the origin position once, but the rotational position deviation of the tool magazine 10 will be changed when the next tool T is replaced. When is detected again, the same origin correction control is repeatedly performed, so that the rotational displacement of the tool magazine 10 can be finally reduced below the threshold value.

次に、図5を用いて、工作機械1において位置ずれ検出装置12により工具マガジン10の位置ずれを検出する処理の手順を説明する。なお、この処理は、主軸3が保持している工具Tを工具ホルダ8に受け渡す際に行われる。   Next, with reference to FIG. 5, a procedure of processing for detecting the positional deviation of the tool magazine 10 by the positional deviation detection device 12 in the machine tool 1 will be described. This process is performed when the tool T held by the spindle 3 is transferred to the tool holder 8.

まず、ステップS1において、工具Tを受け取るべき工具ホルダ8を主軸3に正対させるよう工具マガジン10を回転位置決めすると共に、主軸3に装着されている工具Tのキー溝Kを正しい位置に位置決めされている場合の工具マガジン10に正対させるよう主軸3の回転位置を定める(オリエンテーション)。   First, in step S1, the tool magazine 10 is rotationally positioned so that the tool holder 8 which should receive the tool T faces the spindle 3, and the key groove K of the tool T mounted on the spindle 3 is positioned at the correct position. The rotational position of the spindle 3 is determined so as to directly face the tool magazine 10 (orientation).

続いて、ステップS2において、主軸3から工具ホルダ8に工具Tを受け渡す動作を開始する。具体的には、工具ホルダ8を主軸3側に移動させて一対のアーム14で工具Tを挟み込み、主軸ヘッド6を上昇させて主軸3から工具Tを脱離させる一連の動作を開始する。工具ホルダ8の移動は、工具マガジン10を揺動させることによって行ってもよい。この場合、工具ホルダ8が上下方向にも移動するため、これに合わせて主軸ヘッド6を昇降させて工具ホルダ8の上下移動を相殺してもよい。   Subsequently, in step S2, the operation of transferring the tool T from the spindle 3 to the tool holder 8 is started. Specifically, the tool holder 8 is moved to the spindle 3 side, the tool T is sandwiched by the pair of arms 14, and the spindle head 6 is lifted to start a series of operations for detaching the tool T from the spindle 3. The tool holder 8 may be moved by swinging the tool magazine 10. In this case, since the tool holder 8 also moves in the vertical direction, the spindle head 6 may be moved up and down accordingly to cancel the vertical movement of the tool holder 8.

次のステップS3では、ステップS2で開始した工具Tの受け渡し動作に伴って生じる主軸3の回転、つまり主軸3の角度位置の継時変化を記録する。   In the next step S3, the rotation of the spindle 3 that accompanies the transfer operation of the tool T started in step S2, that is, the change in the angular position of the spindle 3 with time is recorded.

工具マガジン10が位置ずれしていると、工具Tの受け渡しのために工具ホルダ8を工具Tに向かって前進させる際、一対のアーム14のうちの一方が先に工具Tに当接し、摩擦力によって工具Tひいては主軸3を僅かに回転させる。このアーム14との摩擦による主軸3の回転量は、ばらつきはあるものの工具マガジン10の位置ずれ量が大きいほど大きくなる。また、アーム14との摩擦による主軸3の回転の方向は工具マガジン10の位置ずれ方向と反対側になる。   When the tool magazine 10 is displaced, when the tool holder 8 is advanced toward the tool T for the delivery of the tool T, one of the pair of arms 14 first comes into contact with the tool T and the friction force is increased. The tool T and thus the main shaft 3 are slightly rotated by. The amount of rotation of the main shaft 3 due to friction with the arm 14 increases as the amount of displacement of the tool magazine 10 increases, although there are variations. The direction of rotation of the main shaft 3 due to friction with the arm 14 is opposite to the direction of displacement of the tool magazine 10.

さらに工具ホルダ8を前進させると、キー16が工具Tのキー溝Kに嵌合することで工具Tの角度が工具ホルダ8に正対するよう矯正される。なお、工具ホルダ8のキー16が嵌合する過程においては、工具T及び主軸3はアーム14との摩擦による回転の方向と逆方向にオーバーシュートして回転し得る。しかしながら、主軸3の最大回転量が閾値以上となる程度に工具マガジン10が位置ずれしている場合、キー16の嵌合時の主軸3の逆方向の回転量がアーム14との摩擦による回転量よりも大きくなることはない。   When the tool holder 8 is further advanced, the key 16 is fitted into the key groove K of the tool T, and the angle of the tool T is corrected so as to face the tool holder 8. In the process in which the key 16 of the tool holder 8 is fitted, the tool T and the spindle 3 can rotate by overshooting in the direction opposite to the direction of rotation due to friction with the arm 14. However, when the tool magazine 10 is displaced to such an extent that the maximum rotation amount of the spindle 3 becomes equal to or greater than the threshold value, the amount of rotation of the spindle 3 in the opposite direction when the key 16 is fitted is the amount of rotation due to friction with the arm 14. Will never be bigger than

次のステップS4で工具Tの受け渡し動作が完了したか否かを確認し、工具Tの受け渡し動作が完了していなければステップS3の主軸3の角度位置の継時変化を継続し、工具Tの受け渡し動作が完了していれば、次のステップS5に進む。   In the next step S4, it is confirmed whether or not the transfer operation of the tool T is completed. If the transfer operation of the tool T is not completed, the successive change of the angular position of the spindle 3 in step S3 is continued, If the delivery operation is completed, the process proceeds to the next step S5.

ステップS5では、ステップS3で記録した主軸3の角度位置の継時変化における主軸3の角度位置の絶対値の最大値、つまり主軸3の原点からの最大回転量を抽出する。   In step S5, the maximum absolute value of the angular position of the spindle 3, that is, the maximum amount of rotation of the spindle 3 from the origin, is extracted in the successive change of the angular position of the spindle 3 recorded in step S3.

次のステップS6では、主軸3の原点からの最大回転量を予め設定される閾値と比較する。主軸3の最大回転量が閾値を以上である場合には、ステップS7で主軸3の回転方向を判別し、ステップS8で工具マガジン10が位置ずれしていること及びその方向を出力してから位置ずれ検出処理を終了する。一方、主軸3の最大回転量が閾値に満たない場合には、直ちに位置ずれ検出処理を終了する。   In the next step S6, the maximum rotation amount of the spindle 3 from the origin is compared with a preset threshold value. If the maximum rotation amount of the spindle 3 is equal to or more than the threshold value, the rotation direction of the spindle 3 is determined in step S7, the tool magazine 10 is displaced in step S8, and the position is output after the direction is output. The shift detection process ends. On the other hand, when the maximum rotation amount of the spindle 3 is less than the threshold value, the positional deviation detection process is immediately ended.

ステップS7では、主軸3の最大回転量が正の値であるか負の値であるかによって、工具マガジン10の位置ずれ方向を判定する。上述のように、工具マガジン10の位置ずれ方向は、主軸3の最大回転量をもたらすアーム14との摩擦による主軸3の回転の方向とは反対方向である。   In step S7, the misalignment direction of the tool magazine 10 is determined depending on whether the maximum rotation amount of the spindle 3 is a positive value or a negative value. As described above, the direction of displacement of the tool magazine 10 is opposite to the direction of rotation of the main spindle 3 due to friction with the arm 14 that causes the maximum amount of rotation of the main spindle 3.

ステップS8では、工具マガジン10が位置ずれしていること及びその位置ずれ方向を位置ずれ検出装置12からサーボモータ11の原点を補正する制御を行う構成要素に伝達する。位置ずれ検出装置12の判定部19とサーボモータ11の原点を補正する制御を行う構成要素とが同一のコンピュータにより構成されている場合、例えば判定部19を構成するプログラムがメモリの所定のビットを書き換えることによりサーボモータ11の原点を補正するプログラムに位置ずれの発生及び位置ずれ方向を認識させる等の処理を行う。   In step S8, the misalignment of the tool magazine 10 and the direction of the misalignment are transmitted from the misregistration detection device 12 to a component that performs control for correcting the origin of the servomotor 11. When the determination unit 19 of the positional deviation detection device 12 and the component that performs control for correcting the origin of the servo motor 11 are configured by the same computer, for example, the program that configures the determination unit 19 stores a predetermined bit in the memory. By rewriting, the program for correcting the origin of the servomotor 11 performs processing such as recognizing the occurrence of the positional deviation and the direction of the positional deviation.

以上のように、位置ずれ検出装置12を有する工具交換装置2を備える工作機械1は、工具マガジン10の動きを確認することなく、工具Tの受け渡し時の主軸3の動きにより工具マガジン10の位置ずれを検出できるので、通常の手順でワークの加工を行う途中で工具交換をしている間に工具マガジン10の位置ずれを検出し、次の工具交換までにワークの加工と並行して工具マガジン10の位置ずれを補正することができる。   As described above, the machine tool 1 including the tool exchanging device 2 having the positional deviation detecting device 12 detects the position of the tool magazine 10 by the movement of the spindle 3 when the tool T is delivered without confirming the movement of the tool magazine 10. Since the deviation can be detected, the positional deviation of the tool magazine 10 is detected while the tool is being changed during the machining of the work piece in the normal procedure, and the tool magazine is parallel to the machining of the work by the next tool exchange. It is possible to correct the positional deviation of 10.

また、位置ずれ検出装置12は、主軸3から工具ホルダ8に工具Tを受け渡す動作の途中における主軸3の回転量によって工具マガジン10の位置ずれを検出するので、最終的に工具マガジン10に複数の工具がアンバランスな重量で配置されたとしても判定結果に影響がなく、工具マガジン10の位置ずれを確実に検出することができる。   Further, since the positional deviation detection device 12 detects the positional deviation of the tool magazine 10 based on the rotation amount of the spindle 3 during the operation of transferring the tool T from the spindle 3 to the tool holder 8, a plurality of tool magazines 10 are finally detected. Even if the tool is placed with an unbalanced weight, the determination result is not affected, and the positional deviation of the tool magazine 10 can be reliably detected.

位置ずれ検出装置12の回転検出部18及び判定部19は一般的な工作機械の主軸エンコーダ及び制御装置を用いて実現可能であるため、工作機械1は、既存の工作機械を用い、機械的な設計変更を伴わずに制御プログラムの変更だけで実施することができる。   Since the rotation detection unit 18 and the determination unit 19 of the positional deviation detection device 12 can be realized by using a spindle encoder and a control device of a general machine tool, the machine tool 1 uses an existing machine tool and is mechanical. It can be implemented only by changing the control program without changing the design.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。   Although the embodiment of the invention has been described above, the invention is not limited to the embodiment described above. In addition, the effects described in the present embodiment are merely enumeration of the most suitable effects resulting from the present invention, and the effects according to the present invention are not limited to those described in the present embodiment.

本発明に係る工具交換装置は、工具マガジンの位置ずれを検出するために工具マガジンの動きを検出する必要がないので、工具マガジン専用の駆動モータを有しない場合(例えば他の構成要素用の駆動源にクラッチを介して工具マガジンを接続して駆動する場合等)にも適用して工具マガジンの位置ずれを検出することができる。   Since the tool changer according to the present invention does not need to detect the movement of the tool magazine in order to detect the displacement of the tool magazine, it does not have a drive motor dedicated to the tool magazine (for example, drive for other components). It is also applicable to the case where the tool magazine is connected to the power source via a clutch to drive the tool magazine, and the like, and the positional deviation of the tool magazine can be detected.

1 工作機械
2 工具交換装置
3 主軸
4 テーブル
5 主軸ガイド
6 主軸ヘッド
7 主制御装置
8 工具ホルダ
9 マガジン本体
10 工具マガジン
11 サーボモータ
12 位置ずれ検出
13 ホルダ本体
14 アーム
15 ばね
16 キー
17 当接部
18 回転検出部
19 判定部
K キー溝
T 工具
1 Machine Tool 2 Tool Changer 3 Spindle 4 Table 5 Spindle Guide 6 Spindle Head 7 Main Controller 8 Tool Holder 9 Magazine Main Body 10 Tool Magazine 11 Servo Motor 12 Displacement Detection 13 Holder Main Body 14 Arm 15 Spring 16 Key 17 Abutting Part 18 Rotation Detection Section 19 Judgment Section K Keyway T Tool

Claims (3)

円環状に配列され、それぞれ工作機械の主軸に装着可能な工具を保持する複数の工具ホルダを有し、且つ前記主軸と任意の前記工具ホルダとの間で前記工具を受け渡しできるよう回動する工具マガジンと、
前記工具マガジンの前記主軸に対する回転位置ずれを検出する位置ずれ検出装置と、
を備え、
前記工具ホルダは、
前記工具の側面に近接する本体と、
前記本体から延び、前記工具を挟み込むよう付勢され、先端側に前記工具の側面に当接するよう内側に突出する当接部が設けられた一対のアームとを有し、
前記位置ずれ検出装置は、
前記主軸の回転を検出する回転検出部と、
前記主軸から前記工具ホルダに前記工具を受け渡す際に前記回転検出部が検出した前記主軸の回転量に基づいて前記工具マガジンの位置ずれを判定する判定部と、
を有することを特徴とする工具交換装置。
A tool having a plurality of tool holders arranged in an annular shape, each holding a tool attachable to a spindle of a machine tool, and rotating so as to transfer the tool between the spindle and any of the tool holders A magazine,
A positional deviation detection device for detecting rotational positional deviation of the tool magazine with respect to the spindle,
Equipped with
The tool holder is
A body proximate to the side of the tool,
A pair of arms extending from the main body, urged to sandwich the tool, and provided with an abutting portion projecting inward so as to abut on a side surface of the tool on a tip side,
The displacement detection device,
A rotation detection unit that detects the rotation of the main shaft,
A determination unit that determines the positional deviation of the tool magazine based on the rotation amount of the spindle detected by the rotation detection unit when transferring the tool from the spindle to the tool holder,
A tool changer characterized by having.
前記判定部は、前記工具を受け渡す際の前記主軸の最大回転量が予め設定される閾値以上である場合に前記工具マガジンが回転位置ずれしていると判定し、前記主軸の回転量が最大となった時の回転方向から前記工具マガジンの位置ずれ方向を判別する請求項1に記載の工具交換装置。   The determination unit determines that the tool magazine is displaced in rotational position when the maximum rotation amount of the spindle when delivering the tool is equal to or greater than a preset threshold value, and the rotation amount of the spindle is maximum. The tool exchanging device according to claim 1, wherein a direction in which the tool magazine is displaced is determined based on a rotation direction when it becomes. 請求項1又は2に記載の工具交換装置と、
前記工具交換装置により工具を装着可能な主軸と、
を備える工作機械。
A tool changer according to claim 1 or 2,
A spindle on which a tool can be mounted by the tool changing device,
A machine tool equipped with.
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