JP6566847B2 - Method of gripping cutting machine and processing tool - Google Patents
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Description
本発明は、切削加工機および加工ツールを把持する方法に関する。 The present invention relates to a cutting machine and a method for gripping a processing tool.
従来より、回転する加工ツールでワーク(被加工物)を切削加工する切削加工機が知られている。この種の切削加工機では、ワークと加工ツールとの相対的な位置関係を3次元で変化させながら、ワークに対して加工ツールを所定の角度で接触させることで、ワークを所望の形状に切削する。 2. Description of the Related Art Conventionally, a cutting machine that cuts a workpiece (workpiece) with a rotating processing tool is known. With this type of cutting machine, the workpiece is cut into a desired shape by bringing the machining tool into contact with the workpiece at a predetermined angle while changing the relative positional relationship between the workpiece and the machining tool in three dimensions. To do.
この種の切削加工機として、例えば特許文献1には、一回の作業で多様な切削加工を自動かつ連続的に実施するために、切削部の形状が異なる複数の加工ツールを自動で交換できる自動刃物交換機能(オートツールチェンジャー,Auto Tool Changer:ATC)を備えた切削加工機が開示されている。この種の切削加工機は、加工ツールを把持すると共に、ワークに対する3次元方向への相対的な移動が可能なスピンドル(以下、主軸ともいう。)と、複数の加工ツールが収容されるストッカーとを備えている。切削加工中、CAM(コンピュータ支援製造;Computer Aided Manufacturing)によって外部コンピュータから送られる指示に基づき、ワークに対して目的の切削加工を施すのに適した加工ツールを使用するようにスピンドルは制御される。 As this type of cutting machine, for example, in Patent Document 1, in order to automatically and continuously perform various cutting processes in one operation, a plurality of processing tools having different shapes of cutting parts can be automatically replaced. A cutting machine having an automatic tool changer (Auto Tool Changer: ATC) is disclosed. This type of cutting machine grips a processing tool and can move relative to a workpiece in a three-dimensional direction (hereinafter also referred to as a main shaft), and a stocker that accommodates a plurality of processing tools. It has. During the cutting process, the spindle is controlled to use a processing tool suitable for performing the desired cutting process on the workpiece based on an instruction sent from an external computer by CAM (Computer Aided Manufacturing). .
ところで、ワークを切削する際、複数の種類の加工ツールが使用される。そのため、適切な加工ツールに順次交換されながら、ワークは切削される。一の加工ツールを他の加工ツールに交換する作業は、切削加工機内において自動で行われることが好ましい。しかしながら、加工ツールへの把持を解除した場合であっても、加工ツールがスピンドルから取り外されないことがあった。この場合、作業者は、切削加工機内において、作業者の自らの手で加工ツールをスピンドルから取り外す必要がある。 By the way, when cutting a workpiece, a plurality of types of processing tools are used. Therefore, the workpiece is cut while being sequentially replaced with an appropriate processing tool. The operation of exchanging one processing tool for another processing tool is preferably performed automatically in a cutting machine. However, even when the grip on the processing tool is released, the processing tool may not be removed from the spindle. In this case, the operator needs to remove the processing tool from the spindle by the operator's own hand in the cutting machine.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、加工ツールを自動で交換する切削加工機において、スピンドルから加工ツールを適切に取り外すことが可能な切削加工機および加工ツールを把持する方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to grasp a cutting machine capable of appropriately removing a processing tool from a spindle and a processing tool in a cutting machine that automatically changes a processing tool. Is to provide a way to do.
本発明に係る切削加工機は、加工ツールを使用して被加工物を切削する切削加工機である。前記切削加工機は、ストッカーと、スピンドルと、制御装置とを備えている。前記ストッカーには、前記加工ツールが収容される。前記スピンドルは、前記加工ツールを把持すると共に、前記被加工物に対する3次元方向への相対的な移動が可能なものである。前記制御装置は、前記スピンドルに接続されている。前記制御装置は、スピンドル移動部と、把持制御部と、解除部と、繰り返し部とを備えている。前記スピンドル移動部は、前記スピンドルが前記加工ツールを把持する位置である把持位置に、前記スピンドルを移動させる。前記把持制御部は、前記把持位置において、前記スピンドルに前記加工ツールを把持させる。前記解除部は、前記スピンドルが前記加工ツールを把持している状態において、前記スピンドルにおける前記加工ツールへの把持を解除する。前記繰り返し部は、前記把持位置において、前記把持制御部における前記スピンドルに前記加工ツールを把持させる制御の後に、前記解除部における前記スピンドルにおける前記加工ツールへの把持を解除する制御を行うという繰り返し制御を、所定の回数行う。前記把持制御部は、前記繰り返し部による前記繰り返し制御が前記所定の回数行われた後に、前記スピンドルに前記加工ツールを把持させる。 A cutting machine according to the present invention is a cutting machine that cuts a workpiece using a processing tool. The cutting machine includes a stocker, a spindle, and a control device. The processing tool is accommodated in the stocker. The spindle is capable of gripping the processing tool and moving relative to the workpiece in a three-dimensional direction. The control device is connected to the spindle. The control device includes a spindle moving unit, a grip control unit, a release unit, and a repeating unit. The spindle moving unit moves the spindle to a gripping position where the spindle grips the processing tool. The grip control unit causes the spindle to grip the processing tool at the grip position. The release unit releases the grip on the processing tool by the spindle in a state where the spindle is gripping the processing tool. The repetitive unit performs repetitive control in the gripping position such that after the control of causing the spindle to grip the processing tool by the gripping control unit, the release unit performs control to release the gripping of the processing tool by the spindle. Is performed a predetermined number of times. The grip control unit causes the spindle to grip the processing tool after the repeat control by the repeat unit is performed the predetermined number of times.
スピンドルに把持された状態の加工ツールにおいて、スピンドルによる加工ツールへの把持が解除された場合であっても、スピンドル内で焼き付けが生じているため、加工ツールがスピンドルから自動で取り外されないことがあり得る。本発明に係る切削加工機によれば、スピンドルが加工ツールを把持する前に、繰り返し部によって、繰り返し制御が所定の回数行われる。この繰り返し制御とは、把持位置において、スピンドルに加工ツールを把持させる制御の後に、スピンドルにおける加工ツールへの把持を解除する制御を行う制御のことをいう。この繰り返し制御を複数回行うことによって、スピンドルと加工ツールとの接触面を馴染ませることができ、上記焼き付けが発生することを抑制することができる。よって、作業者の自らの手で加工ツールをスピンドルから取り外すという作業を行うことなく、加工ツールをスピンドルから自動で取り外すことができる。 Even when the processing tool held by the spindle is released from gripping by the spindle, the processing tool may not be automatically removed from the spindle because baking has occurred in the spindle. possible. According to the cutting machine according to the present invention, before the spindle grips the processing tool, the repetitive unit performs repetitive control a predetermined number of times. The repetitive control refers to control for performing control for releasing the gripping of the processing tool on the spindle after the control of gripping the processing tool on the spindle at the gripping position. By performing this repeated control a plurality of times, the contact surface between the spindle and the processing tool can be made familiar, and the occurrence of the burning can be suppressed. Therefore, the processing tool can be automatically detached from the spindle without performing the work of removing the processing tool from the spindle by the operator's own hand.
本発明に係る加工ツールを把持する方法は、加工ツールを使用して被加工物を切削する切削加工機であって、前記加工ツールが収容されるストッカーと、前記加工ツールを把持すると共に、前記被加工物に対する3次元方向への相対的な移動が可能なスピンドルとを備えた切削加工機において、前記スピンドルが前記加工ツールを把持する方法である。前記把持する方法は、スピンドル移動工程と、繰り返し工程と、把持制御工程とを包含する。前記スピンドル移動工程では、前記スピンドルが前記加工ツールを把持する位置である把持位置に、前記スピンドルを移動させる。前記繰り返し工程では、前記把持位置において、前記スピンドルに前記加工ツールを把持させた後に、前記スピンドルにおける前記加工ツールへの把持を解除するという繰り返し制御を、所定の回数行う。前記把持制御工程では、前記繰り返し工程による前記繰り返し制御を前記所定の回数行った後、前記スピンドルに前記加工ツールを把持させる。 A method of gripping a processing tool according to the present invention is a cutting machine that uses a processing tool to cut a workpiece, and includes a stocker that houses the processing tool, the processing tool, In a cutting machine provided with a spindle capable of moving relative to a workpiece in a three-dimensional direction, the spindle grips the machining tool. The gripping method includes a spindle movement process, a repetition process, and a grip control process. In the spindle moving step, the spindle is moved to a gripping position where the spindle grips the processing tool. In the repetitive step, after the gripping tool is gripped by the spindle at the gripping position, the repetitive control of releasing the gripping of the processing tool by the spindle is performed a predetermined number of times. In the grip control step, the spindle is gripped by the spindle after the repeat control by the repeat step is performed a predetermined number of times.
本発明によれば、加工ツールを自動で交換する切削加工機において、スピンドルから加工ツールを適切に取り外すことが可能な切削加工機、および、加工ツールを把持する方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the cutting machine which changes a processing tool automatically, the cutting machine which can remove a processing tool from a spindle appropriately, and the method of gripping a processing tool can be provided.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る切削加工機について説明する。なお、ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。また、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は適宜省略または簡略化する。 Hereinafter, a cutting machine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the embodiments described herein are not intended to limit the present invention. In addition, members / parts having the same action are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted or simplified as appropriate.
図1は、本実施形態に係る切削加工機100の斜視図である。図2は、図1のフロントカバー97を開けた状態の切削加工機100を示す斜視図である。図1に示すように、相互に直交する軸をX軸、Y軸およびZ軸とする。本実施形態に係る切削加工機100は、X軸とY軸とで構成されるXY平面に置かれるものとする。以下、左方および右方とは、図1のフロントカバー97に向かって切削加工機100を見た場合の左方および右方である。また、図1のフロントカバー97に向かって切削加工機100を見た場合に、切削加工機100に近付く方を後方、遠ざかる方を前方とする。以下の図面において、左方をL、右方をRとし、前方をF、後方をReとし、上方をU、下方をDとする。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、切削加工機100の設置態様を何ら限定するものではない。
FIG. 1 is a perspective view of a
図1に示すように、切削加工機100は、箱状に形成されている。本実施形態では、切削加工機100は、ケース90と、フロントカバー97とを備えている。図2に示すように、ケース90の前部は開口されている。ケース90は、第1ベース部92aと、第2ベース部92bと、左側壁部93と、右側壁部94と、天面部95(図1参照)と、後面部96(図1参照)とを有している。第2ベース部92bは、第1ベース部92aの右方に設けられている。左側壁部93の右側には、左内壁部93aが設けられている。左内壁部93aは、第1ベース部92aの左端において上方に延びている。右側壁部94の左側には右内壁部94aが設けられている。右内壁部94aは、第2ベース部92bの右端において上方に延びている。図示は省略するが、後面部96(図1参照)は、第1ベース部92aの後端および第2ベース部92bの後端において上方に延びている。後面部96は、左側壁部93の後端および右側壁部94の後端に接続されている。天面部95は、左側壁部93の上端、および、右側壁部94の上端に接続されている。また、図2に示すように、フロントカバー97は、左側壁部93の前端および右側壁部94の前端に沿って上下方向にスライド可能に設けられている。フロントカバー97が上下方向にスライドすることで、ケース90の前部の開口を開閉することができる。
As shown in FIG. 1, the
本実施形態では、第1ベース部92a、第2ベース部92b、左内壁部93a、右内壁部94a、天面部95(図1参照)、後面部96(図1参照)およびフロントカバー97に取り囲まれることによって、内部空間98が形成されている。ここでは、フロントカバー97を上方にスライドさせることにより、内部空間98と外部空間とが連通される。フロントカバー97には窓部97aが設けられている。図1に示すように、作業者は、窓部97aから内部空間98を視認することができる。
In the present embodiment, the
図2に示すように、切削加工機100の内部空間98には、第1ベース部92aと第2ベース部92bとの境界において上方に延びる仕切り壁99が設けられている。仕切り壁99によって、内部空間98は、加工エリア98aと制御エリア98bとに区分けされている。加工エリア98aは制御エリア98bよりも広い空間である。加工エリア98aでは、例えば、人工歯の材料である被加工物14(図4参照)に対して切削加工が行われる。制御エリア98bには、後述する保持部40やマガジン20の回転および移動を制御する駆動部などが収容されている。本実施形態では、仕切り壁99に着脱可能なカバー99aが取り付けられていることによって、制御エリア98bは閉じられた領域となる。
As shown in FIG. 2, the
図3は、図1のIII−III断面における断面図である。図3に示すように、第1ベース部92aは、前方から後方にかけて下降傾斜して形成されている。後面部96およびフロントカバー97は第1ベース部92aに対して垂直に配置されている。本実施形態では、加工エリア98aにおいて、第1ベース部92aに対して垂直な方向をZ1軸とする。加工エリア98aにおけるY軸方向は上述したY軸と共通とする。また、加工エリア98aにおけるX軸は、下降傾斜している第1ベース部92aに沿った軸(X1軸)とする。このように、互いに直交するX1軸、Y軸およびZ1軸について、X1軸方向の前方をF1、後方をRe1、Z1軸方向の上方をU1、下方をD1とする。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、切削加工機100の設置態様を何ら限定するものではない。
3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. As shown in FIG. 3, the
本実施形態では、第1ベース部92aの下方には、水平に形成された下面部90aが設けられている。第1ベース部92aの前端と下面部90aの前端とは、フロントカバー97とほぼ面一に設けられた連結部90bにより連結されている。下面部90aの後部には、垂直に配置された後方壁部90cが設けられている。後方壁部90cの上端は、天面部95に接続されている。後面部96の上端は後方壁部90cに接続されている。また、下面部90aの後端には、垂直に配置された後方外壁部90dが設けられている。後方外壁部90dの上端は天面部95の後端に接続されている。後方壁部90cと後方外壁部90dとの間に形成された背面エリア98cには、後述する制御装置50などが収容されている。
In the present embodiment, a horizontally formed
図4は、保持部40およびマガジン20の構成を模式的に示す斜視図である。図4に示すように、加工エリア98a(図2参照)には、被加工物14を保持する保持部40と、棒状の加工ツール12を収容するマガジン20とが一体的に設けられている。切削加工機100は、加工ツール12を使用して被加工物14を切削する。
FIG. 4 is a perspective view schematically showing the configuration of the holding
例えば、被加工物14は円板状に形成されている。ここでは、保持部40は、半円弧状に構成されている。保持部40の前部には、第1回転軸42aが接続されており、保持部40の後部には、第2回転軸42bが接続されている。第1回転軸42aは、保持部40のF1方向に設けられた駆動部46に接続されている。駆動部46は、特に限定されないが、例えばモータである。駆動部46は、第1回転軸42aを、X1軸を軸にして方向T1に回転させる。このことによって、被加工物14は、保持部40を介して方向T1に回転する。ここでは、保持部40および駆動部46は、L字状に形成された支持部44に連結されて支持されている。詳しくは、支持部44は、第1部材44aと、第2部材44bとを有している。第1部材44aは、X1軸方向に延びた部材である。第2部材44bは、第1部材44aの後端から左方に延びた部材である。支持部44の第1部材44aの前端は、駆動部46を支持している。支持部44の第2部材44bは、第2回転軸42bを支持している。また、支持部44の第1部材44aの中央部分には、第3回転軸42cが接続されている。第3回転軸42cは、保持部40のX1軸方向の中心に対応する位置に接続されている。第3回転軸42cは、図示しない駆動部に接続されている。この駆動部が駆動することで、第3回転軸42cは、支持部44の第1部材44aをY軸周りの方向T2に回転させる。このことによって、保持部40および支持部44を介して、被加工物14は方向T2に回転する。また、支持部44は、図示しない他の駆動部により、X1軸方向に移動可能に構成されている。このことによって、被加工物14は、保持部40および支持部44を介してX1軸方向に移動する。
For example, the
マガジン20は、右方に配設された図示しないX1方向移動用の駆動部に固定されている。図4に示すように、マガジン20は箱状に形成されている。マガジン20の上面20aには、穴状のストッカー22が複数形成されている。ストッカー22には、加工ツール12が収容される。本実施形態では、ストッカー22には、加工ツール12が上端部12a(図5参照)を露出した状態で挿入される。マガジン20にストッカー22が複数設けられていることによって、様々な種類の加工ツール12をマガジン20に収容することができる。本実施形態では、マガジン20には、10個のストッカー22が設けられている。10個のストッカー22は、マガジン20に、X1軸方向に5個ずつ、Y軸方向に2列に亘って配列されている。マガジン20は、上記他の駆動部により、保持部40と一体的に第1ベース部92aに沿って、前方F1および後方Re1に移動可能に構成されている。
The
次に、加工ツール12について説明する。切削加工機100における切削加工には、棒状の加工ツール12が用いられる。図5は、スピンドル30およびマガジン20の構成を模式的に示した正面図である。図5に示すように、加工ツール12には、フランジ12cが設けられている。ここでは、図4に示すように、フランジ12cは、穴状のストッカー22に対応した形状をしている。加工ツール12がストッカー22に収容される際、フランジ12cがストッカー22に嵌め込まれる。図5に示すように、加工ツール12がストッカー22に挿入された状態において、フランジ12cよりも上方の上端部12aがストッカー22から突出する。この上端部12aが後述のスピンドル30(主軸)により把持される。フランジ12cよりも下方には刃物部12bが設けられている。本実施形態では、加工ツール12には、様々な形状の刃物部12bを有するものがある。スピンドル30が加工ツール12を把持してZ1軸周りに回転することで、加工ツール12もZ1軸周りに回転する。回転状態にある加工ツール12の刃物部12bが被加工物14に当接することで、被加工物14に対する切削加工が実施される。加工ツール12は、被加工物14の材質や、切削加工量に応じて徐々に摩耗する。加工ツール12の材質は特に制限されない。加工ツール12は、例えば、非導電性材料により形成されていても良いし、導電性材料により形成されていても良い。
Next, the
本実施形態では、マガジン20にはツールセンサ70が設けられている。ツールセンサ70は、スピンドル30に加工ツール12が把持されているか否かを検出するものである。ツールセンサ70は、加工ツール12が接触したことを検知することで、スピンドル30に加工ツール12が把持されているか否かを確認する。
In the present embodiment, a
ツールセンサ70において、加工ツール12の接触を検知する手法は特に限定されない。例えば、本実施形態では、ツールセンサ70は円柱形状である。図5に示すように、ツールセンサ70の上面には凸部が設けられている。この凸部は、マガジン20の上面20aよりも上方に突出するように形成されている。ツールセンサ70の凸部には、オンおよびオフを機械的に切り替え可能なスイッチ70aを有する接触センサが設けられている。この接触センサは、例えば、スイッチ70aの上面が微小荷重によって微小に変位することで、スイッチ70aにおけるオンおよびオフを機械的に切り替える。スイッチ70aがオンまたはオフに切り替わることによって、加工ツール12の接触を検出することができる。なお、加工ツール12が導電性材料によって形成されている場合には、ツールセンサ70は、ツールセンサ70と加工ツール12を把持したスピンドル30との間が電気的に導通されることによって、加工ツール12の接触を検知するような接触センサであってもよい。
The method for detecting the contact of the
次に、スピンドル30について説明する。スピンドル30は、被加工物14に対する3次元方向への相対的な移動が可能なものである。ここでは、スピンドル30が3次元方向に移動することで、スピンドル30が被加工物14に対して相対的に移動する。ただし、スピンドル30が固定され、被加工物14が移動することで、スピンドル30が被加工物14に対して相対的に移動するような構成であってもよい。加工エリア98aには、図5に示すように、スピンドル30が第1ベース部92a(図3参照)に対して垂直なZ1方向で伸縮可能に設けられている。スピンドル30は、加工ツール12を把持すると共に、3次元方向に移動が可能である。スピンドル30は、例えば、駆動モータによって構成された駆動部30a(図3参照)に接続され、駆動部30aによってスピンドル30は加工エリア98aを3次元方向に移動する。図6および図7は、スピンドル30の断面図である。図6は、スピンドル30が加工ツール12を把持している状態を示した図である。図7は、スピンドル30が加工ツール12を把持していない状態を示した図である。本実施形態では、図6に示すように、スピンドル30は、チャック31と、締付け部32と、空間形成部材34と、空気通路35と、可動板36とを備えている。
Next, the
チャック31は、加工ツール12の上端部12aを把持する。ここでは、チャック31は、第1チャック部31aと、第2チャック部31bと、第3チャック部31cを備えている。チャック31は、第1チャック部31aと第2チャック部31bと第3チャック部31cで加工ツール12を挟むことで、加工ツール12を把持する。第1チャック部31aと第2チャック部31bと第3チャック部31cは、Z1軸方向に延びた部材であり、上端部分で一体化している。また、チャック31が加工ツール12を把持しているとき、第1チャック部31a、第2チャック部31bおよび第3チャック部31cは、加工ツール12を囲むようにして配置されている。本実施形態では、「Z1軸方向」が本発明の「加工ツールが延びた方向」および「第1の方向」に対応する。また、「Z1軸方向と直交する方向」は、本発明の「第2の方向」に対応する。本実施形態では、第1チャック部31aおよび第2チャック部31bの外面は、先端に向かうに連れて外側に広がるように傾斜している。図示は省略するが、第3チャック部31cの外面は、第1チャック部31aおよび第2チャック部31bの外面と同様に、先端に向かうに連れて外側に広がるように傾斜している。ここでは、先端に向かうに連れて外側に広がる部分をテーパ部31dと称する。
The
なお、本実施形態では、チャック31は、3つのチャック部31a〜31cで加工ツール12を挟むことで、加工ツール12を把持する。しかしながら、加工ツール12を挟むチャック部の数は、3つに限定されない。例えば、チャック31は、少なくとも第1チャック部および第2チャック部を備え、2つのチャック部で加工ツール12を挟むことで、加工ツール12を把持してもよい。また、チャック31が備えるチャック部の数は、4つ以上であってもよい。
In the present embodiment, the
締付け部32は、チャック31の第1チャック部31a、第2チャック部31bおよび第3チャック部31cを締め付ける。チャック31は、締付け部32によって締め付けられることで、加工ツール12をより強固に把持することできる。ここでは、締付け部32には、チャック31がZ1軸方向に摺動可能なように収容されている。締付け部32には、チャック31の第1チャック部31a、第2チャック部31bおよび第3チャック部31cが挿入される。チャック31は、締付け部32に対して上下方向(ここでは、Z1軸方向)に移動可能に構成されている。ここでは、チャック31がU1方向に移動するに従って、チャック31のテーパ部31dが締付け部32内に入り込む。そのため、第1チャック部31aと第2チャック部31bと第3チャック部31cとの間隔が狭くなり、加工ツール12を把持する力が強くなる。一方、図7に示すように、チャック31がD1方向に移動するに従って、チャック31のテーパ部31dが締付け部32のD1方向に移動する。そのため、第1チャック部31aと第2チャック部31bと第3チャック部31cとの間隔が広がるため、チャック31による加工ツール12への締付けが緩和される。この締付けが緩和されることで、チャック31から加工ツール12が取り外される。本実施形態では、「U1方向」が本発明の「一の方向」に対応し、「D1方向」が本発明の「他の方向」に対応する。
The tightening
本実施形態では、チャック31の上下方向への移動は、空間形成部材34内の空気を調節することで行われる。空間形成部材34は、チャック31および締付け部32の上方に設けられている。空間形成部材34によって、その内部に空間34aが形成されている。ここでは、空間形成部材34の上面には、空気通路35が接続されている。空気通路35の一端は、空間形成部材34の上面に接続され、他端には、空気送入装置37が接続されている。ただし、空気通路35の配置位置は、空間形成部材34の上面に限定されない。空気送入装置37は、空間34a内に送り込まれる空気を発生させる装置である。空気送入装置37によって発生した空気は、空気通路35を通じて空間34aに送り込まれる。なお、空気送入装置37の種類は特に限定されないが、例えば、エアコンプレッサである。ここでは、空気通路35内には、電磁バルブ(図示せず)が設けられている。この電磁バルブを開閉することによって、空気送入装置37から空間形成部材34内に送られる空気の量を調節している。
In the present embodiment, the movement of the
本実施形態では、空間形成部材34によって囲まれた空間34aには、可動板36が配置されている。可動板36は、空間34a内を上下方向(Z1軸方向)に移動するものである。可動板36は、軸33を介して、チャック31に接続されている。可動板36は、空間形成部材34の横断面の形状に対応した形状である。ここでは、空気送入装置37からの空気は、空間34aのうち可動板36よりも上方の空間36aに送り込まれる。そして、空間36aに送り込まれる空気が多くなると、図7に示すように、可動板36が下方(D1方向)に移動する。可動板36によるD1方向への移動に伴い、チャック31はD1方向に移動する。チャック31がD1方向に移動することで、締付け部32によるチャック31への締付けが緩和されるため、チャック31から加工ツール12が取り外される。なお、チャック31および可動板36は、図示しないバネによって上方(U1方向)に付勢されるように構成されていてもよい。このことによって、空気送入装置37によって、空間形成部材34内の空間に空気が送り込まれていないときには、図6に示すように、加工ツール12は、第1チャック部31a、第2チャック部31bおよび第3チャック部31cによって把持された状態となる。
In the present embodiment, a
ところで、切削加工機100において、スピンドル30は、消耗品である。所定の時間、スピンドル30が切削加工に使用されると、スピンドル30のうち、チャック31の第1チャック部31a、第2チャック部31bおよび第3チャック部31cが摩耗することがある。第1チャック部31a、第2チャック部31bおよび第3チャック部31cが摩耗すると、チャック31が加工ツール12を把持する力が弱くなることがある。その結果、スピンドル30のチャック31が加工ツール12を適切に把持することができないことがあった。そのため、所定の時間、スピンドル30が切削加工に使用されると、古いチャック31は新しいチャック31に交換される。
Incidentally, in the cutting
新しいチャック31に交換されると、チャック31は加工ツール12を適切に把持することができる。しかしながら、図7に示すように、空間形成部材34内の空間36aに空気を入れて、チャック31による加工ツール12への把持する力を弱くした場合であっても、加工ツール12がチャック31から適切に取り外されないことがあった。このことは、新品のチャック31および加工ツール12に対して切削加工による負荷がかけられることで、チャック31と締付け部32との間に焼き付けが生じたためだと考えられる。チャック31と締付け部32とに焼き付けが生じると、加工ツール12がチャック31に付着することがあり得る。その結果、空間形成部材34内の空間36aに、空気を十分に入れた場合であっても、チャック31から加工ツール12が自動で取り外されないことがあった。
When the
本実施形態では、上述のような焼き付けが生じることを事前に抑制することで、加工ツール12をチャック31から自動で適切に取り外すことが可能な切削加工機100を提供することを目的としている。この目的を達成することによって、加工ツール12を自動で交換する際、スピンドル30から加工ツール12を適切に取り外すことが可能となる。
An object of the present embodiment is to provide a cutting
本願出願人は、上述のような目的を達成するため、摩耗したスピンドル30のチャック31を新しいチャック31に交換した後に、スピンドル30が加工ツール12を把持する際に以下のことを行う。ここでは、スピンドル30のチャック31が加工ツール12を把持することと、チャック31が加工ツール12を把持している状態で、チャック31における加工ツール12への把持を解除することを、所定の回数分、繰り返し行う。本実施形態では、チャック31に加工ツール12を把持させた後に、直ちに、チャック31における加工ツール12への把持を解除する制御のことを「繰り返し制御」と称する。ここでは、上記繰り返し制御を所定の回数行った後、再度、スピンドル30のチャック31に加工ツール12を把持させ、切削加工を行う。本願出願人は、このような繰り返し制御を行うことで、事前に、新しいチャック31と締付け部32との間に生じる焼き付けが発生することを抑制することができることを見出した。本実施形態では、上記繰り返し制御を制御装置50(図3参照)が行う。以下の説明において、「スピンドル30が加工ツール12を把持する」とは、「チャック31が加工ツール12を把持する」と同等の意味である。
In order to achieve the above-described object, the applicant of the present application performs the following when the
次に、本実施形態に係る制御装置50について説明する。図8は、切削加工機100のブロック図である。制御装置50は、切削加工機100内に内蔵されている。しかし、制御装置50の位置は特に限定されない。例えば、制御装置50は、コンピュータであり、CPUと、CPUが実行するプログラムなどを格納したROMと、RAMなどを備えていてもよい。
Next, the
制御装置50は、空気送入装置37に接続している。制御装置50は、空気送入装置37が空間形成部材34内の空間36aに空気を送り込むタイミングなどを制御することで、スピンドル30における加工ツール12を把持する力の強さを制御する。例えば、制御装置50は、保持部40の第1回転軸42aが方向T1へ回転させる駆動部46に接続している。本実施形態では、制御装置50は、保持部40およびマガジン20の回転および移動を制御する他の駆動部(図示せず)に接続している。制御装置50は、保持部40およびマガジン20の回転および移動を制御する。また、制御装置50は、駆動部30aを介してスピンドル30に接続している。制御装置50は、駆動部30aを制御することで、スピンドル30の3次元方向への移動を制御する。
The
制御装置50は、記憶部51と、受信部52と、把持制御部53と、スピンドル移動部54と、解除部55と、繰り返し部56とを備えている。なお、上述した各部は、ソフトウェアによって構成されていてもよいし、ハードウェアによって構成されていてもよい。各部の詳細な説明は、後述のフローチャートに沿って行う。
The
図9は、新しいスピンドル30のチャック31が加工ツール12を把持する際の手順を示したフローチャートである。次に、摩耗したチャック31が新しいチャック31に交換された際に、新しいチャック31が加工ツール12を把持する際の手順について、図9のフローチャートに沿って説明する。
FIG. 9 is a flowchart showing a procedure when the
なお、図9のフローチャートに沿って説明する手順は、新しいチャック31に交換されて、新しいチャック31が加工ツール12を最初に把持する際に行われる手順である。ただし、図9のフローチャートに沿って説明する手順は、スピンドル30が把持する加工ツール12が交換される毎に行われる手順であってもよいし、スピンドル30(チャック31)と締付け部32との間に焼き付けが生じると推察された際に行われる手順であってもよい。以下の説明において、スピンドル30のチャック31は新品であり、スピンドル30には、加工ツール12が一度も把持されていないことを前提とする。なお、摩耗したチャック31を新しいチャック31に交換する作業は、作業者の自らの手で行われる作業である。
The procedure described along the flowchart of FIG. 9 is a procedure performed when the
まず、ステップS101では、受信部52は、スピンドル30のチャック31が新しいチャック31に交換された信号(交換完了信号)を受信する。例えば、この交換完了信号は、図示しないGUIなどによって表示された交換完了ボタンなどを作業者が押すことによって、受信部52に送信される信号である。
First, in step S101, the receiving
次に、ステップS102では、交換完了信号を受信部52が受信した後、スピンドル移動部54は、図10に示すように、スピンドル30が加工ツール12を把持する位置P1に、スピンドル30を移動させる。ここでは、スピンドル移動部54は、駆動部30aの駆動を制御することで、スピンドル30を移動させる。位置P1は、加工ツール12が収容されたストッカー22よりも上方(ここでは、U1方向)に位置する。なお、どのストッカー22に加工ツール12が収容されているかに関する情報であるストッカー情報は、記憶部51に予め記憶されている。スピンドル移動部54は、上記ストッカー情報に基づいて、加工ツール12が収容されているストッカー22よりも上方に位置する位置P1に、スピンドル30を移動させる。本実施形態では、位置P1は、本発明の「把持位置」に対応する。
Next, in step S102, after the receiving
次に、ステップS103では、繰り返し部56は、繰り返し制御を所定の回数行う。ここで、繰り返し制御とは、上述のように、スピンドル30のチャック31に加工ツール12を把持させた後に、直ちに、図11に示すようなチャック31における加工ツール12への把持を解除することを行う制御のことである。繰り返し部56は、把持制御部53に関する制御を行わせた後に、解除部55に関する制御を行わせることで、繰り返し制御を行う。
Next, in step S103, the
ここでは、把持制御部53は、図10に示すように、スピンドル30が加工ツール12を把持する制御を行う。具体的には、把持制御部53は、図6に示すように、空間形成部材34内の空間34aのうち、可動板36よりも上方の空間36aに送り込まれる空気の量を少なくして、可動板36をU1方向に移動させる。そして、可動板36におけるU1方向への移動に伴い、チャック31がU1方向に移動するに従って、チャック31のテーパ部31dが締付け部32内に入り込む。その結果、第1チャック部31aと第2チャック部31bと第3チャック部31cとの間隔が狭くなり、加工ツール12を把持する力が強くなることで、スピンドル30は加工ツール12を把持する。
Here, the
解除部55は、図11に示すように、スピンドル30が加工ツール12を把持している状態において、スピンドル30における加工ツール12への把持を解除する制御を行う。ここでは、解除部55は、図7に示すように、スピンドル30における加工ツール12への把持する力を弱めることで、加工ツール12への把持を解除する。具体的には、スピンドル30のチャック31をD1方向に移動させることで、スピンドル30のチャック31の第1チャック部31aと第2チャック部31bと第3チャック部31cとの間隔が広がる。その結果、チャック31による加工ツール12を把持する力が弱まる。ここでは、空気送入装置37を起動させ、空気送入装置37から発生した空気を、空気通路35を介して空間形成部材34内の空間34aのうち可動板36よりも上方の空間36aに送り込む。そして、空間36aの空気が多くなるに従って、可動板36はD1方向へ移動する。そして、可動板36のD1方向への移動に伴って、チャック31はD1方向に移動する。このとき、チャック31のテーパ部31dの一部が締付け部32よりも下方に移動すると、締付け部32におけるチャック31の締付けが緩和される。このことによって、チャック31の第1チャック部31aと第2チャック部31bと第3チャック部31cとの間隔が広がることで、チャック31が加工ツール12を把持する力が弱くなる。その結果、スピンドル30における加工ツール12への把持が解除される。
As shown in FIG. 11, the
本実施形態では、上述のように、繰り返し部56は、繰り返し制御を所定の回数行うように制御している。上記所定の回数は、記憶部51に予め記憶されている。所定の回数の具体的な数値は特に限定されないが、例えば、5回以上である。
In the present embodiment, as described above, the
ステップS103において、繰り返し制御を所定の回数行った後、ステップS104では、図10に示すように、把持制御部53は、再度、スピンドル30が加工ツール12を把持する制御を行う。ここでの把持制御部53に関する制御は、ステップS103における把持制御部53の制御と同様のため、その詳細な説明は省略する。
In step S103, after repeated control is performed a predetermined number of times, in step S104, as shown in FIG. 10, the
以上のように、ステップS104において、スピンドル30が加工ツール12を把持することによって、新しいスピンドル30のチャック31が加工ツール12を把持する手順が終了する。この手順が終了した後、切削加工機100における切削加工が行われる。
As described above, in step S104, when the
例えば、新しいスピンドル30に把持された状態の加工ツール12において、スピンドル30による加工ツール12への把持が解除された場合であっても、スピンドル30と締付け部32との間で焼き付けが生じているため、加工ツール12がスピンドル30から自動で取り外せないことがあり得る。しかしながら、本実施形態では、スピンドル30が加工ツール12を把持する前に、繰り返し部56によって、繰り返し制御が所定の回数行われる。この繰り返し制御とは、上述したように、把持位置P1において、スピンドル30に加工ツール12を把持させる制御の後に、スピンドル30における加工ツール12への把持を解除する制御のことをいう。この繰り返し制御を複数回行うことによって、スピンドル30と加工ツール12との接触面を馴染ませることができ、上記焼き付けが発生することを事前に抑制することができる。よって、作業者の自らの手で加工ツール12をスピンドル30から取り外すという作業を行うことなく、加工ツール12をスピンドル30から自動で取り外すことができる。
For example, in the
本実施形態では、把持位置P1は、加工ツール12が収容されているストッカー22の上方に位置している。このことによって、把持位置P1において、スピンドル30が加工ツール12を容易に把持したり、把持を解除したりすることができる。
In the present embodiment, the gripping position P1 is located above the
本実施形態では、スピンドル30は、チャック31と、締付け部32とを備えている。チャック31は、加工ツール12が延びた方向であるZ1軸方向に延びた第1チャック部31a、第2チャック部31bおよび第3チャック部31cを備えている。第1チャック部31aと第2チャック部31bと第3チャック部31cとで加工ツール12を挟む。締付け部32には、チャック31がZ1軸方向に摺動可能に設けられている。締付け部32は、図10に示すように、チャック31がU1方向に移動したとき、第1チャック部31aと第2チャック部31bと第3チャック部31cとの間隔を狭くする。また、締付け部32は、図11に示すように、チャック31がD1方向に移動したとき、第1チャック部31aと第2チャック部31bと第3チャック部31cとの間隔を広げる。把持制御部53は、図10に示すように、第1チャック部31aと第2チャック部31bと第3チャック部31cとの間隔を狭くすることで、スピンドル30に加工ツール12を把持させる。解除部55は、図11に示すように、第1チャック部31aと第2チャック部31bと第3チャック部31cとの間隔を広げることで、スピンドル30における加工ツール12への把持を解除する。このことによって、締付け部32により、第1チャック部31aと第2チャック部31bと第3チャック部31cとの間隔を狭くしたり、広くしたりするという簡単な構成で、スピンドル30に加工ツール12を把持させたり、スピンドル30における加工ツール12への把持を解除したりすることができる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、チャック31が新しいチャック31に交換された後にチャック31が最初に加工ツール12を把持する際に、繰り返し部56における上記繰り返し制御を所定の回数行う。切削加工を行うと、新しいチャック31と締付け部32との間には、焼き付けが生じやすい。よって、このように、新しいチャック31が加工ツール12を最初に把持する際に、上記繰り返し制御を所定の回数行うことで、上記焼き付けをより抑制することができる。
In the present embodiment, when the
本実施形態では、例えば、繰り返し制御を行う回数は、5回以上である。このことによって、新しいスピンドル30のチャック31と締付け部32との間に、焼き付けが起こることをより抑制することができる。
In the present embodiment, for example, the number of times of repeated control is 5 or more. As a result, it is possible to further suppress the occurrence of baking between the
前述したように、制御装置50の記憶部51と、受信部52と、把持制御部53と、スピンドル移動部54と、解除部55と、繰り返し部56とは、ソフトウェアによって構成されていてもよい。すなわち、上記各部は、コンピュータプログラムがコンピュータに読み込まれることにより、当該コンピュータによって実現されるようになっていてもよい。本発明には、コンピュータを上記各部として機能させるためのコンピュータプログラムが含まれる。また、本発明には、当該コンピュータプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体が含まれる。また、上記各部は、切削加工機100に構成された回路によって実現されるものであってもよい。
As described above, the
12 加工ツール
22 ストッカー
30 スピンドル
50 制御装置
51 記憶部
52 受信部
53 把持制御部
54 スピンドル移動部
55 解除部
56 繰り返し部
100 切削加工機
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記加工ツールが収容されるストッカーと、
前記加工ツールを把持すると共に、前記被加工物に対する3次元方向への相対的な移動が可能なスピンドルと、
前記スピンドルに接続された制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記スピンドルが前記加工ツールを把持する位置である把持位置に、前記スピンドルを移動させるスピンドル移動部と、
前記把持位置において、前記スピンドルに前記加工ツールを把持させる把持制御部と、
前記スピンドルが前記加工ツールを把持している状態において、前記スピンドルにおける前記加工ツールへの把持を解除する解除部と、
前記把持位置において、前記把持制御部における前記スピンドルに前記加工ツールを把持させる制御の後に、前記解除部における前記スピンドルにおける前記加工ツールへの把持を解除する制御を行うという繰り返し制御を、所定の回数行う繰り返し部と、
を備え、
前記把持制御部は、前記繰り返し部による前記繰り返し制御が前記所定の回数行われた後に、前記スピンドルに前記加工ツールを把持させる、切削加工機。 A cutting machine that cuts a workpiece using a processing tool,
A stocker that houses the processing tool;
A spindle capable of gripping the processing tool and relatively moving in a three-dimensional direction with respect to the workpiece;
A control device connected to the spindle;
With
The controller is
A spindle moving unit that moves the spindle to a gripping position where the spindle grips the processing tool;
A grip control unit that causes the spindle to grip the processing tool at the grip position;
In a state where the spindle is gripping the processing tool, a release unit for releasing the grip on the processing tool in the spindle;
In the gripping position, after the control of causing the spindle to grip the processing tool in the gripping control unit, a repetitive control of releasing the gripping of the processing tool on the spindle in the release unit is performed a predetermined number of times. A repeating part to perform,
With
The gripping control unit causes the spindle to grip the processing tool after the repetition control by the repetition unit has been performed the predetermined number of times.
前記加工ツールが延びた方向である第1の方向に延び、かつ、前記第1の方向と直交する第2の方向に並んだ第1チャック部および第2チャック部を少なくとも備え、前記第1チャック部と前記第2チャック部とで前記加工ツールを挟むチャックと、
前記チャックが前記第1の方向に摺動可能であり、前記チャックが前記第1の方向のうち一の方向へ移動したとき、前記第1チャック部と前記第2チャック部との間隔を狭くし、前記チャックが前記第1の方向のうち他の方向へ移動したとき、前記第1チャック部と前記第2チャック部との間隔を広げる締付け部と、
を備え、
前記把持制御部は、前記第1チャック部と前記第2チャック部との間隔を狭くすることで、前記スピンドルに前記加工ツールを把持させ、
前記解除部は、前記第1チャック部と前記第2チャック部との間隔を広げることで、前記スピンドルにおける前記加工ツールへの把持を解除する、請求項1または2に記載された切削加工機。 The spindle is
The first chuck includes at least a first chuck portion and a second chuck portion that extend in a first direction, which is a direction in which the processing tool extends, and are aligned in a second direction orthogonal to the first direction. A chuck that sandwiches the processing tool between a portion and the second chuck portion;
When the chuck is slidable in the first direction and the chuck moves in one of the first directions, the interval between the first chuck portion and the second chuck portion is reduced. A tightening portion that widens a distance between the first chuck portion and the second chuck portion when the chuck moves in another direction of the first direction;
With
The grip control unit causes the spindle to grip the processing tool by narrowing an interval between the first chuck unit and the second chuck unit,
3. The cutting machine according to claim 1, wherein the release unit releases the grip of the spindle on the processing tool by widening a distance between the first chuck unit and the second chuck unit. 4.
前記繰り返し部は、前記チャックが交換された後に前記チャックが最初に前記加工ツールを把持する際に、前記繰り返し制御を前記所定の回数行う、請求項3に記載された切削加工機。 The chuck is replaceable;
4. The cutting machine according to claim 3, wherein the repetitive unit performs the repetitive control a predetermined number of times when the chuck first grips the processing tool after the chuck is replaced. 5.
前記スピンドルが前記加工ツールを把持する位置である把持位置に、前記スピンドルを移動させるスピンドル移動工程と、
前記把持位置において、前記スピンドルに前記加工ツールを把持させた後に、前記スピンドルにおける前記加工ツールへの把持を解除するという繰り返し制御を、所定の回数行う繰り返し工程と、
前記繰り返し工程による前記繰り返し制御を前記所定の回数行った後、前記スピンドルに前記加工ツールを把持させる把持制御工程と、
を包含する、加工ツールを把持する方法。 A cutting machine that uses a processing tool to cut a workpiece, a stocker in which the processing tool is accommodated, a gripper that holds the processing tool, and relative to the workpiece in a three-dimensional direction. A cutting machine having a movable spindle, wherein the spindle grips the machining tool,
A spindle moving step of moving the spindle to a gripping position where the spindle grips the processing tool;
In the gripping position, after the processing tool is gripped by the spindle, repeated control of releasing gripping of the processing tool on the spindle a predetermined number of times, and
A grip control step of gripping the processing tool on the spindle after performing the repetitive control by the repetitive step the predetermined number of times;
A method of gripping a processing tool.
前記加工ツールが延びた方向である第1の方向に延び、かつ、前記第1の方向と直交する第2の方向に並んだ第1チャック部および第2チャック部を少なくとも備え、前記第1チャック部と前記第2チャック部とで前記加工ツールを挟むチャックと、
前記チャックが前記第1の方向に摺動可能であり、前記チャックが前記第1の方向のうち一の方向へ移動したとき、前記第1チャック部と前記第2チャック部との間隔を狭くし、前記チャックが前記第1の方向のうち他の方向へ移動したとき、前記第1チャック部と前記第2チャック部との間隔を広げる締付け部と、
を備え、
前記把持制御工程では、前記第1チャック部と前記第2チャック部との間隔を狭くすることで、前記スピンドルに前記加工ツールを把持させ、
前記繰り返し工程では、前記第1チャック部と前記第2チャック部との間隔を広げることで、前記スピンドルにおける前記加工ツールへの把持を解除する、請求項6に記載された加工ツールを把持する方法。 The spindle is
The first chuck includes at least a first chuck portion and a second chuck portion that extend in a first direction, which is a direction in which the processing tool extends, and are aligned in a second direction orthogonal to the first direction. A chuck that sandwiches the processing tool between a portion and the second chuck portion;
When the chuck is slidable in the first direction and the chuck moves in one of the first directions, the interval between the first chuck portion and the second chuck portion is reduced. A tightening portion that widens a distance between the first chuck portion and the second chuck portion when the chuck moves in another direction of the first direction;
With
In the grip control step, the spindle is gripped by the spindle by narrowing an interval between the first chuck portion and the second chuck portion,
The method for gripping a processing tool according to claim 6, wherein in the repetition step, the grip on the processing tool in the spindle is released by widening a gap between the first chuck portion and the second chuck portion. .
前記チャックが交換された後に前記チャックが最初に前記加工ツールを把持する際に、前記繰り返し工程における前記繰り返し制御を前記所定の回数行う、請求項7に記載された加工ツールを把持する方法。 The chuck is replaceable;
The method for gripping a processing tool according to claim 7, wherein when the chuck first grips the processing tool after the chuck is replaced, the repetitive control in the repetitive step is performed the predetermined number of times.
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