JP4514854B2 - Tool attachment / detachment rotation control device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドローバと工具とを容易に結合するための装置に係り、とりわけ、固定されたドローバに工具をネジ結合させる装置を制御する制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ドローバと工具とを結合するための従来の態様を、図4を用いて説明する。
【0003】
図4に示すように、工具51は、工具ホルダ52の大径側に保持されている。工具ホルダ52の小径側には、ネジ孔52hが形成されている。工具51の中心軸及びネジ孔52hの中心軸は、いずれも工具ホルダ52の中心軸と一致している。また、工具ホルダ52の大径側面の1箇所に、キー溝52pが設けられている。
【0004】
工具51は、工具ホルダ52のネジ孔52hがアタッチメント主軸53内のドローバ54にネジ結合されることによって、当該ドローバ54に連結される。
【0005】
アタッチメント主軸53は、その回転軸とドローバ54の軸が略一致するように、ドローバ54を回動可能及び摺動可能に収容している。また、アタッチメント主軸53の一端部は、工具ホルダ52を受容すべく、テーパ面53aを有している。アタッチメント主軸53の端面には、工具ホルダ52のキー溝52pと係合するキー53rが取り付けられている。
【0006】
ドローバ54は、一端側にネジ部54tが設けられている。ネジ部54tは、アタッチメント主軸53のテーパ面53aの側に露出している。一方、ドローバ54の他端側には、レンチ用六角孔59hが設けられたナットランナ59が設けられている。
【0007】
アタッチメント主軸53は、ギア55を介して、回転駆動モータ56に接続されている。これにより、回転駆動モータ56の回転によって、アタッチメント主軸53が回転可能となっている。
【0008】
さて、このような回転機構のドローバ54に工具51を固定する場合には、まず作業者が、工具ホルダ52をアタッチメント主軸53のテーパ面53aに嵌入する。この時、キー溝52pとキー53rとが位置合わせされる。
【0009】
次に、作業者は、アタッチメント主軸53の他端側から、六角レンチ60を用いて、ナットランナ59を介してドローバ54を回転させる。この回転によって、ドローバ54の一端側のネジ部54tが、工具ホルダ52のネジ孔52hにネジ結合していく。適度な締付力に至ったら、レンチ60によるドローバ54の回転を停止する。この締付力は、ドローバ54の伸び変形の弾性力に相当している。工具ホルダ52は、ドローバ54の弾性力によって、アタッチメント主軸53に堅固に固定される。
【0010】
この後、回転駆動モータ56が駆動すると、ギア55を介してアタッチメント主軸53が回転する。これに伴って工具51も回転し、加工作業を実施することが可能になる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、ドローバ54と工具51とを結合する作業は、従来、作業者がレンチなどの工具を用いて行っていた。従って、工具51を短時間で複数回交換するような場合、作業者の負担が大きかった。
【0012】
作業者の負担を軽減するために、ドローバ54を回すための専用モータの使用が提案されている。しかしながら、そのような専用モータを用いることは、そのためのスペースを確保する必要があり、また、コストも高いという問題がある。
【0013】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、ドローバと工具との結合を容易に実施する装置のための制御装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明は、工具を着脱するときのみ、ドローバの一端である固定可能部を固定させた状態で、前記ドローバの他端にネジ結合されるべき又はネジ結合された工具把持部を回転させる回転駆動部、を制御する工具着脱回転制御装置である。
【0015】
本発明によれば、回転駆動部が、固定されたドローバに対して工具を回転させてネジ結合させると共に、当該回転駆動部が工具着脱回転制御装置によって適切に制御されるため、ドローバと工具との結合が極めて容易である。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【0017】
図1は、本発明の一実施の形態による工具着脱回転制御装置を示す構成概略図である。図1に示すように、本発明の一実施の形態の工具着脱回転制御装置10は、工具1を把持する工具把持部としてのアタッチメント主軸3を回転させて、固定されたドローバ4に工具1をネジ結合させる回転駆動部6、を制御するようになっている。回転駆動部6は、この場合、回転駆動モータである。
【0018】
図1に示すように、本実施の形態の工具1は、工具ホルダ2の大径側に保持されている。工具ホルダ2の小径側には、ネジ孔2hが形成されている。工具1の中心軸及びネジ孔2hの中心軸は、いずれも工具ホルダ2の中心軸と一致している。また、工具ホルダ2の大径側の1箇所に、キー溝2pが設けられている。
【0019】
工具1は、工具ホルダ2のネジ孔2hがアタッチメント主軸3内のドローバ4にネジ結合されることによって、当該ドローバ4に連結されるようになっている。
【0020】
アタッチメント主軸3は、その回転軸とドローバ4の軸が略一致するように、ドローバ4を回動可能及び摺動可能に収容している。また、アタッチメント主軸3の一端部は、工具ホルダ2を受容すべく、テーパ面3aを有している。アタッチメント主軸3の端面には、工具ホルダ2のキー溝2pと係合するキー3rが形成されている。
【0021】
ドローバ4は、一端側にネジ部4tが設けられている。ネジ部4tは、アタッチメント主軸3のテーパ面3aの側に露出している。一方、ドローバ4の他端側は、工具取付時に固定可能な態様の固定可能部4fを有している。
【0022】
アタッチメント主軸3は、ギア5を介して、回転駆動モータ6に接続されている。これにより、回転駆動モータ6の回転によって、アタッチメント主軸3が回転可能となっている。アタッチメント主軸3には、アタッチメント主軸3の回転数を検出するエンコーダ(スピンドルパルスジェネレータ)7が設けられている。
【0023】
本実施の形態の工具着脱回転制御装置10は、図1に示すように、回転駆動モータ6とエンコーダ7とに接続されている。工具着脱回転制御装置10は、図2に示すように、指令回転量を記憶する回転量記憶部11と、回転駆動モータ6によるアタッチメント主軸3の実際の回転量を計算する回転量計算部12と、回転量記憶部11に記憶された指令回転量と回転量計算部12によって計算された実際の回転量とを比較する回転量比較部12bとを備えている。回転量計算部12は、エンコーダ7に接続されている。また、回転量比較部12bによる比較結果に基づいて回転駆動モータ6の回転を停止させる回転停止部13が設けられている。
【0024】
本実施の形態の工具着脱回転制御装置10は、さらに、締付トルクを記憶する締付トルク記憶部14と、回転駆動モータ6によるアタッチメント主軸3の実際の回転トルクを検出する回転トルク検出部15と、締付トルク記憶部14に記憶された締付トルクと回転トルク検出部15によって検出された実際の回転トルクとを比較する回転トルク比較部15bとを備えている。回転トルク検出部15は、回転駆動モータ6の駆動電流検出装置(図示せず)に接続されている。そして、回転停止部13は、回転トルク比較部15bによる比較結果に基づいて回転駆動モータ6の回転を停止することが可能となっている。
【0025】
本実施の形態の工具着脱回転制御装置10は、さらに、許容位置誤差を記憶する位置誤差記憶部17と、回転駆動モータ6によるアタッチメント主軸3の実際の位置誤差を検出する位置誤差検出部18と、位置誤差記憶部17に記憶された位置誤差と位置誤差検出部18によって検出された実際の位置誤差とを比較する位置誤差比較部18bとを備えている。位置誤差検出部18は、エンコーダ7に接続されている。そして、回転停止部13は、位置誤差比較部18bによる比較結果に基づいて回転駆動モータ6の回転を停止することが可能となっている。
【0026】
具体的には、図2に示すように、回転量記憶部11、トルク記憶部14及び位置誤差記憶部17は、パラメータ記憶部21の一部として構成される。パラメータ記憶部21は、指令回転量、締付トルク及び許容位置誤差の他に、主軸回転速度加減速値、主軸モータ最大回転数等の各種制御パラメータをも記憶する。
【0027】
一方、回転トルク検出部15は、主軸ドライバ25(後述)内に存在し、その信号はPLC(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER )22へ入力される。PLC22は、各種制御パラメータの入力及び各種制御モードの切替をも行うようになっている。
【0028】
また、回転量計算部12、回転量比較部12b、回転トルク比較部15b、位置誤差検出部18、位置誤差比較部18b及び回転停止部13は、加減速処理部23の一部として構成される。加減速処理部23は、主軸分配部24を介して、回転駆動モータ6を駆動する主軸ドライバ25に接続されている。
【0029】
次に、このような構成よりなる本実施の形態の作用について図3を用いて説明する。
【0030】
まず、ドローバ4の他端側の固定可能部4fが、図1に示すように、公知のいずれかの態様で固定される(STEP1)。
【0031】
次に、工具チェンジャ(図示せず)が、工具1の工具ホルダ2をアタッチメント主軸3のテーパ面3aに嵌入する。この時、キー溝2pとキー3rとが位置合わせされる(STEP2)。
【0032】
一方、工具着脱回転制御装置10は、PLC22において、制御モードを主軸工具着脱モードに切替える。また、主軸について、位置制御モードに切り替える(STEP3)。
【0033】
次に、PLC22にて、主軸回転量を設定する(STEP4)。この回転量は、指令回転量として回転量記憶部11に記憶される。
【0034】
次に、PLC22の回転開始指令により、主軸の締付動作(アタッチメント主軸回転動作)が開始される(STEP5)。すなわち、回転駆動モータ6が回転し、アタッチメント主軸3が回転することに伴って、キー3rとキー溝2pを介して工具ホルダ2が回転し、ネジ孔2hがドローバ4のネジ部4tとのネジ結合を開始する。
【0035】
締付動作中、適宜のサンプリング間隔で、回転量計算部12、回転トルク検出部15及び位置誤差検出部18が、エンコーダ7及び駆動電流検出装置(図示せず)からの信号に基づいて、それぞれアタッチメント主軸3(従って主軸工具1)の実際の回転量、実際の回転トルク、実際の位置誤差を導出する。
【0036】
回転量比較部12bは、回転量記憶部11に記憶された指令回転量と回転量計算部12によって計算された実際の回転量とに基づいて、回転を停止させるか否かを判定する(STEP6)。締付が完了せずに、実際の回転量が指令回転量以上になった場合、「異常」と判断して工具取付作業を停止する(STEP9)。具体的には、回転停止部13が、回転駆動モータ6を停止させる指令信号を、主軸分配部24を介して主軸ドライブ25に送る。
【0037】
次に、回転トルク比較部15bは、締付トルク記憶部14に記憶された締付トルクとトルク検出部15によって検出された実際のトルクとに基づいて、回転を停止させるか否かを判定する(STEP7)。締付が完了して、適切な締付トルクが得られた場合、「正常な工具取付完了」と判断して工具取付作業を停止する(STEP9)。具体的には、回転停止部13が、回転駆動モータ6を停止させる指令信号を、主軸分配部24を介して主軸ドライブ25に送る。
【0038】
未だ適切な締付トルクが得られていない場合、位置誤差比較部18bは、位置誤差記憶部17に記憶された許容位置誤差と位置誤差検出部18によって検出された実際の位置誤差とに基づいて、回転を停止させるか否かを判定する(STEP8)。主軸位置誤差が許容値を超えている場合、「異常」と判断して工具取付作業を停止する(STEP9)。具体的には、回転停止部13が、回転駆動モータ6を停止させる指令信号を、主軸分配部24を介して主軸ドライブ25に送る。主軸位置誤差が許容値を超えていなければ、STEP6〜STEP8の判断工程を繰り返す。
【0039】
締付トルクが適切な範囲に至ったということは、ドローバ4のネジ部4tと工具ホルダ2のネジ孔2hとが適度な締付力に至ったということである。この締付力は、ドローバ4の伸び変形の弾性力に相当している。工具ホルダ2は、ドローバ4の弾性力によって、アタッチメント主軸3に堅固に固定される。この後、ドローバ4の固定可能部4fが解放される。
【0040】
この状態で回転駆動モータ6が駆動すると、ギア5を介してアタッチメント主軸3が回転する。これに伴って工具1も回転し、加工作業を実施することが可能になる。
【0041】
本実施の形態によれば、回転駆動モータ6が、固定されたドローバ4に対して工具1を回転させてネジ結合させると共に、当該回転駆動モータ6が回転制御装置10によって適切に制御されるため、ドローバ4と工具1との結合が極めて容易になる。
【0042】
また、本実施の形態の工具着脱回転制御装置10によれば、主軸回転量、回転トルク、さらに主軸位置誤差を用いて制御を行っているので、何らかの異常によって工具ホルダ2のネジ孔2hやドローバ4のネジ部4tが損傷するおそれが効果的に回避される。
【0043】
もっとも、主軸回転量のみ、あるいは回転トルクのみ、あるいは主軸位置誤差のみを用いて制御を行うことも可能である。
【0044】
なお、本実施の形態によれば、工具1をドローバ4から取外すことも容易である。この場合、工具1の締付のために要した回転量を記憶しておき、再び固定可能部4fを固定して、当該回転量だけ工具1を逆回転させるような制御が行われることが好ましい。
【0045】
その他、工具着脱回転制御装置10は、安全のため、緊急停止指令によっても回転駆動モータ6の回転停止が可能となっていることが好ましい。
【0046】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、回転駆動部が、固定されたドローバに対して工具を回転させてネジ結合させると共に、当該回転駆動部が工具着脱回転制御装置によって適切に制御されるため、ドローバと主軸工具との結合が極めて容易である。また、自動工具交換装置が付属する場合は、人が介入することなく工具の自動着脱ができるので、連続運転加工に対応でき、時間短縮、人手の省力化が図れる。さらに着脱専用モータが不要のため、省スペース及びコスト削減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態による数値制御装置の使用態様を示す構成概略図。
【図2】図1の数値制御装置を示す概略ブロック図。
【図3】図1の数値制御装置の作用を示すフロー図。
【図4】従来のドローバと主軸工具との連結態様を示す概略図。
【符号の説明】
1 工具
2 工具ホルダ
2h ネジ孔
2p キー溝
3 アタッチメント主軸
3a テーパ面
3r キー
3s 大径部収容空間
4 ドローバ
4a 大径部
4f 固定可能部
4t ネジ部
5 ギア
6 回転駆動モータ
7 エンコーダ
10 工具着脱回転制御装置
11 回転量記憶部
12 回転量計算部
12b 回転量比較部
13 回転停止部
14 締付トルク記憶部
15 回転トルク検出部
15b 回転トルク比較部
17 位置誤差記憶部
18 位置誤差検出部
18b 位置誤差比較部
21 パラメータ記憶部
22 PLC
23 加減速処理部
24 主軸分配部
25 主軸ドライバ
51 工具
52 工具ホルダ
52h ネジ孔
52p キー溝
53 アタッチメント主軸
53a テーパ面
53r キー
53s 大径部収容空間
54 ドローバ
54a 大径部
54t ネジ部
55 ギア
56 回転駆動モータ
59 ナットランナ
59h レンチ用六角孔
60 レンチ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for easily connecting a drawbar and a tool, and more particularly, to a control apparatus for controlling an apparatus for screwing a tool to a fixed drawbar.
[0002]
[Prior art]
A conventional mode for connecting the drawbar and the tool will be described with reference to FIG.
[0003]
As shown in FIG. 4, the
[0004]
The
[0005]
The attachment
[0006]
The
[0007]
The attachment
[0008]
Now, when fixing the
[0009]
Next, the operator rotates the
[0010]
Thereafter, when the
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the operation of connecting the
[0012]
In order to reduce the burden on the operator, the use of a dedicated motor for rotating the
[0013]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a control device for an apparatus that easily combines a draw bar and a tool.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The present invention, only when attaching and detaching the tool, in a status of fixing the fixable portion which is one end of the draw bar, Ru rotate the tool-holding portion which is to be or screw coupling is screwed to the other end of the drawbar rotating 1 is a tool attachment / detachment rotation control device for controlling a drive unit.
[0015]
According to the present invention, the rotation driving unit rotates the tool with respect to the fixed draw bar to be screw-coupled, and the rotation driving unit is appropriately controlled by the tool attaching / detaching rotation control device. Is very easy to bond.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a tool attachment / detachment rotation control device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a tool attachment / detachment
[0018]
As shown in FIG. 1, the
[0019]
The
[0020]
The attachment
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
As shown in FIG. 1, the tool attachment / detachment
[0024]
The tool attachment / detachment
[0025]
The tool attachment / detachment
[0026]
Specifically, as shown in FIG. 2, the rotation
[0027]
On the other hand, the
[0028]
Further, the rotation
[0029]
Next, the operation of the present embodiment having such a configuration will be described with reference to FIG.
[0030]
First, as shown in FIG. 1, the
[0031]
Next, a tool changer (not shown) inserts the
[0032]
On the other hand, the tool attachment / detachment
[0033]
Next, the spindle rotation amount is set in the PLC 22 (STEP 4). This rotation amount is stored in the rotation
[0034]
Next, a spindle tightening operation (attachment spindle rotating operation) is started by a rotation start command of the PLC 22 (STEP 5). That is, as the rotary drive motor 6 rotates and the
[0035]
During the tightening operation, at an appropriate sampling interval, the rotation
[0036]
The rotation
[0037]
Next, the rotational
[0038]
If an appropriate tightening torque has not yet been obtained, the position
[0039]
The fact that the tightening torque has reached an appropriate range means that the
[0040]
When the rotational drive motor 6 is driven in this state, the attachment
[0041]
According to the present embodiment, the rotation drive motor 6 rotates the
[0042]
In addition, according to the tool attachment / detachment
[0043]
However, it is also possible to perform control using only the spindle rotation amount, only the rotation torque, or only the spindle position error.
[0044]
In addition, according to this Embodiment, it is also easy to remove the
[0045]
In addition, for the safety of the tool attaching / detaching
[0046]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the rotation driving unit rotates the tool with respect to the fixed draw bar and screw-couples the rotation driving unit, and the rotation driving unit is appropriately controlled by the tool attaching / detaching rotation control device. Therefore, the draw bar and the spindle tool are very easily coupled. In addition, when an automatic tool changer is attached, tools can be automatically attached and detached without human intervention, so that continuous operation processing can be handled, time saving, and labor saving can be achieved. Furthermore, since a dedicated motor for attachment / detachment is unnecessary, space saving and cost reduction can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a usage mode of a numerical controller according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic block diagram showing the numerical control device of FIG.
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the numerical control device of FIG. 1;
FIG. 4 is a schematic view showing a connection mode between a conventional draw bar and a spindle tool.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
23 Acceleration /
Claims (4)
回転駆動部による工具把持部の実際の回転量を計算する回転量計算部と、
回転量記憶部に記憶された指令回転量と、回転量計算部によって計算された実際の回転量とに基づいて、回転を停止させる回転停止部と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の工具着脱回転制御装置。A rotation amount storage unit for storing a command rotation amount;
A rotation amount calculation unit for calculating an actual rotation amount of the tool gripping unit by the rotation drive unit;
A rotation stop unit for stopping rotation based on the command rotation amount stored in the rotation amount storage unit and the actual rotation amount calculated by the rotation amount calculation unit;
The tool attachment / detachment rotation control device according to claim 1, comprising:
回転駆動部による工具把持部の実際の回転トルクを検出する回転トルク検出部と、
トルク記憶部に記憶された締付トルクと、回転トルク検出部によって検出された実際の回転トルクとに基づいて、回転を停止させる第2回転停止部と、
を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の工具着脱回転制御装置。A torque storage unit for storing the tightening torque;
A rotational torque detector for detecting the actual rotational torque of the tool gripper by the rotational drive unit;
A second rotation stop unit for stopping rotation based on the tightening torque stored in the torque storage unit and the actual rotation torque detected by the rotation torque detection unit;
The tool attaching / detaching rotation control device according to claim 1, wherein the tool attaching / detaching rotation control device is provided.
回転駆動部による工具把持部の実際の位置誤差を検出する位置誤差検出部と、
位置誤差記憶部に記憶された許容位置誤差と、位置誤差検出部によって検出された実際の位置誤差とに基づいて、回転を停止させる第3回転停止部と、
を備えたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の工具着脱回転制御装置。A position error storage unit for storing an allowable position error;
A position error detection unit for detecting an actual position error of the tool gripping unit by the rotation driving unit;
A third rotation stop unit for stopping rotation based on the allowable position error stored in the position error storage unit and the actual position error detected by the position error detection unit;
The tool attachment / detachment rotation control device according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
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JP2001047336A (en) | 2001-02-20 |
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