JP7088808B2 - Tool changer and machine tools - Google Patents

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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 changer 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。 Conventionally, a machine tool equipped with a tool changing device for automatically changing a tool mounted on a spindle has been widely used. One aspect of the tool changer is to have a turret-shaped tool magazine in which a plurality of tool holders capable of holding tools are arranged in an annular shape, and by rotating the tool magazine, an arbitrary tool holder can be used as a spindle. There is known a swivel type device for attaching and detaching a tool while facing the surface. In such a swivel type tool changer, it is required to accurately position the tool holder with respect to the spindle. Therefore, in a swivel-type tool changer, a technique has been proposed for detecting a rotation position shift of a tool magazine, that is, a positioning error of the tool magazine with respect to the spindle of the tool holder.

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 position shift of a tool magazine by detecting a load current of a servomotor that rotationally positions the tool magazine. If the tool magazine is misaligned, that is, if there is an offset in the internal position information of the servo mechanism, the spindle will move the tool holder to the correct position through the tool when replacing the tool after positioning the tool holder. Rotate the tool holder slightly to allow it to. At this time, the servomotor of the tool magazine generates a driving force in an attempt to hold the initially positioned rotational position based on the internal position information. Therefore, by detecting the load of this servomotor, it is possible to detect the rotational position deviation of the tool magazine.

特開２０１１－１７３１９７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-173197

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 servomotor fluctuates depending on the rotation position of the tool magazine, so that the rotation position shift of the tool magazine is caused. 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 changer and a machine tool capable of reliably detecting a rotation position shift 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) The tool changer according to the present invention (for example, the tool changer 2) is arranged in an annular shape, and a plurality of tool holders (for example, a tool holder described later) for holding tools that can be mounted on the spindle of a machine tool are provided. A tool magazine (for example, a tool magazine 10 described later) having 8) and rotating so that the tool can be transferred between the spindle and an arbitrary tool holder, and a rotation position of the tool magazine with respect to the spindle. A misalignment detecting device (for example, a misalignment detecting device 12 described later) for detecting misalignment is provided, and the tool holder includes a main body (for example, a holder main body 13 described later) close to the side surface of the tool and the main body. A pair of arms (for example, a contact portion 17 to be described later) provided with a contact portion (for example, a contact portion 17 described later) extending from the tool, urged to sandwich the tool, and projecting inward so as to abut on the side surface of the tool on the tip side. The misalignment detecting device has an arm 14) described later, and the misalignment detecting device receives a rotation detecting unit (for example, a rotation detecting unit 18 described later) for detecting the rotation of the spindle and the tool from the spindle to the tool holder. It has a determination unit (for example, a determination unit 19 described later) that determines the position deviation of the tool magazine based on the rotation amount of the spindle detected by the rotation detection unit at the time of delivery.

（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 changer of (1), the determination unit shifts the rotation 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 misalignment direction of the tool magazine may be determined from the rotation direction when the rotation amount of the spindle becomes maximum.

（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 according to the present invention (for example, the machine tool 1 described later) can be equipped with a tool (for example, a tool T described later) by the tool changing device of (1) or (2) and the tool changing device. (For example, a spindle 3 described later) is provided.

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 position deviation 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 apparatus 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。It is a front view of the tool changer shown in FIG. 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。It is a top view which shows the tool holder of the tool changer shown in FIG. 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。It is a flowchart which shows the procedure of the process which detects the rotation position deviation of the tool magazine of the tool change apparatus shown in FIG.

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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block 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 is a table 4 that holds a tool changing device 2 shown in detail in FIGS. 2 and 3, a spindle 3 to which the tool T is attached / detached by the tool changing device 2, and a work machined using the tool T. And prepare. The spindle 3 is rotatably held by a spindle head 6 provided so as to be movable up and down on a spindle guide 5 that can move horizontally with respect to the table 4. The spindle 3 extends in the vertical direction, a tool T is attached to the lower end thereof, and the spindle 3 can be rotated by a motor in the spindle head 6. Each component of the machine tool 1 is controlled by the main controller 7. The tool changing device 2 itself is 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 changer 2 includes a rotatable tool magazine 10 having a plurality of tool holders 8 arranged in an annular shape and a magazine body 9 in which a plurality of tool holders 8 are arranged on the outer periphery, and an arbitrary tool holder 8. It is provided with a servo motor 11 for rotating the tool magazine 10 so that the tool T can be delivered to and from the spindle 3 by facing the spindle 3, and a position deviation detecting device 12 for detecting the 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。 The tool magazine 10 has other components such as a spindle head 6 whose 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. The upper side is inclined so as to be separated from the spindle head 6 so as not to interfere with the spindle head 6. Further, the tool changing device 2 can approach and separate the tool holder 8 facing the spindle 3 from the spindle 3 in order to assist the transfer of the tool T between the tool holder 8 and the spindle 3. As such, a mechanism for adjusting the inclination angle of the rotation axis 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 holder 8 is configured to be able to hold a tool T that can be attached to 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 arranged close to the side surface of the tool T and the holder body 13. A pair of arms 14 that sandwich the tool T, a spring 15 that urges the arms 14 to swing inward, and a keyway K of the tool T so that the rotation position around the spindle 3 of the tool T can be determined. It has a key 16 to engage with.

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 a contact portion 17 projecting inward so as to abut on the side surface of the tool T on the tip end side. The contact portion 17 abuts diagonally to the rear of the tool T when viewed from the holder body 13 to prevent the tool T from unintentionally falling off from the tool holder 8. Further, when the tool T is held by the tool holder 8, the contact portion 17 is moved along the side surface of the tool T so that the arm 14 can be smoothly swung outward by, for example, a rotatable roller or the like. 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 misalignment detection device 12 has a rotation detection unit 18 that detects the rotation of the spindle 3, and a tool magazine based on the rotation amount of the spindle detected by the rotation detection unit 18 when the tool T is handed over from the spindle 3 to the tool holder 8. It has a determination unit 19 for determining a misalignment 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 amount of rotation of the spindle 3. Further, when a sensor or the like for detecting the rotation amount 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 the spindle encoder provided in a general machine tool can also be used as the rotation detection unit 18, the design around the spindle of the machine tool 1 can be the same as that of the 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。 The determination unit 19 confirms the rotation amount of the spindle 3 after starting the delivery of the tool T after the positioning of the tool magazine 10 is completed, and if the maximum rotation amount is equal to or more than a preset threshold value, the tool magazine It is determined that the rotation position of 10 is deviated. Further, when the maximum rotation amount becomes the threshold value or more, the determination unit 19 determines the misalignment direction of the tool magazine 10 from the rotation direction when the rotation amount of the spindle 3 becomes 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 rotation position shift 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 rotation position deviation amount of the tool magazine 10 and the rotation amount of the spindle 3 varies depending on the difference 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 misalignment of the tool holder 8 by the misalignment detecting device 12. Therefore, the threshold value of the maximum rotation amount does not correspond to the allowable amount of the rotation position deviation of the tool magazine 10, but is a range in which a significant determination can be made so that the rotation position deviation of the tool magazine 10 can be kept as small as possible. It is preferable to set a relatively small value within. Since the misalignment detection device 12 can detect the rotational misalignment of the tool magazine 10 by the replacement operation of the tool T in the normal machining of the machine tool 1, the rotational misalignment of the tool magazine 10 is performed between the replacement of the tool T. Can be corrected. Therefore, even if the misalignment detecting device 12 frequently detects the rotational misalignment of the tool magazine 10, it is considered that the machining of the work by the machine tool 1 is not restricted.

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 independently placed to control the servomotor 11 of the tool magazine 10). It may be configured in. Specifically, the determination unit 19 can be realized by incorporating a subprogram for determining the rotational position deviation of the tool magazine 10 into a processing program executed by a computer constituting 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。 It is preferable that the tool changer 2 controls to correct the origin position of the servomotor 11 of the tool magazine 10 when the position shift detection device 12 determines that the tool magazine 10 is rotationally displaced. This origin correction control can be performed by the main control device 7. Further, when it is determined that the tool magazine 10 is out of rotation position, the tool changing device 2 may issue an alarm to notify the operator to that effect.

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 servomotor 11 in a direction that cancels the rotational position deviation of the tool magazine 10 detected by the position deviation detecting device 12 by a minute amount of origin movement determined in advance. The origin movement amount in the origin correction control is an amount close to the rotation position deviation amount of the tool magazine 10 corresponding to the threshold value of the maximum rotation amount of the spindle 3 preset in the determination unit 19 (for example, the rotation angle of the tool magazine 10 is 0. It is appropriate 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。 With such origin correction control, it may not be possible to completely eliminate the rotational position deviation of the tool magazine 10 by correcting the origin position once, but the rotational position deviation of the tool magazine 10 may not be completely eliminated when the next tool T is replaced. When the above is detected again, the rotation position deviation amount of the tool magazine 10 can be finally reduced to less than the threshold value by repeatedly performing the same origin correction control.

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 for detecting the misalignment of the tool magazine 10 by the misalignment detecting device 12 in the machine tool 1 will be described. This process is performed when the tool T held by the spindle 3 is delivered 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 to receive the tool T faces the spindle 3, and the keyway K of the tool T mounted on the spindle 3 is positioned at the correct position. The rotation position of the spindle 3 is determined so as to face the tool magazine 10 in the case of the above (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 delivering 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 between the pair of arms 14, and the spindle head 6 is raised 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 raised and lowered accordingly to offset 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 caused by the delivery operation of the tool T started in step S2, that is, the change over time in the angular position of the spindle 3 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。 If the tool magazine 10 is misaligned, one of the pair of arms 14 first comes into contact with the tool T when the tool holder 8 is advanced toward the tool T for delivery of the tool T, and a frictional force is applied. The tool T and thus the spindle 3 are slightly rotated. The amount of rotation of the spindle 3 due to friction with the arm 14 varies, but increases as the amount of misalignment of the tool magazine 10 increases. Further, the direction of rotation of the spindle 3 due to friction with the arm 14 is opposite to the misalignment direction 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 keyway K of the tool T, so that the angle of the tool T is corrected so as to face the tool holder 8. In the process of fitting the key 16 of the tool holder 8, the tool T and the spindle 3 may overshoot and rotate 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 the extent that the maximum rotation amount of the spindle 3 becomes equal to or more than the threshold value, the rotation amount of the spindle 3 in the opposite direction when the key 16 is fitted is the rotation amount due to friction with the arm 14. Can never be larger 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 delivery operation of the tool T is completed, and if the delivery operation of the tool T is not completed, the change over time of the angular position of the spindle 3 in step S3 is continued, and the tool T is changed. 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 value of the absolute value of the angular position of the spindle 3 in the change over time of the angular position of the spindle 3 recorded in step S3, that is, the maximum rotation amount from the origin of the spindle 3 is extracted.

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 amount of rotation of the spindle 3 from the origin is compared with a preset threshold value. When 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, and the tool magazine 10 is misaligned in step S8 and the position is output after the direction is output. The deviation detection process is terminated. On the other hand, if the maximum rotation amount of the spindle 3 does not reach the threshold value, the misalignment detection process is immediately terminated.

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 misalignment direction of the tool magazine 10 is opposite to the direction of rotation of the spindle 3 due to friction with the arm 14 that causes the maximum rotation amount of the 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 misalignment direction are transmitted from the misalignment detection device 12 to a component that controls to correct the origin of the servomotor 11. When the determination unit 19 of the misalignment detection device 12 and the component that controls to correct the origin of the servomotor 11 are configured by the same computer, for example, the program constituting the determination unit 19 sets a predetermined bit of the memory. By rewriting, the program that corrects the origin of the servomotor 11 is made to recognize the occurrence of the misalignment and the direction of the misalignment.

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 provided with the tool changing device 2 having the misalignment detecting device 12 moves 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 misalignment can be detected, the misalignment of the tool magazine 10 is detected while the tool is being changed during the machining of the workpiece in the normal procedure, and the tool magazine is parallel to the machining of the workpiece before the next tool replacement. The misalignment of 10 can be corrected.

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 misalignment detecting device 12 detects the misalignment of the tool magazine 10 by the amount of rotation of the spindle 3 in the middle of the operation of passing the tool T from the spindle 3 to the tool holder 8, a plurality of misalignment detecting devices 12 are finally stored in the tool magazine 10. Even if the tools are arranged with an unbalanced weight, the determination result is not affected, and the misalignment 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 misalignment 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 embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments. Moreover, the effects described in the present embodiment are merely a list of the most preferable 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 misalignment of the tool magazine, it does not have a drive motor dedicated to the tool magazine (for example, drive for other components). It can also be applied to the case where the tool magazine is connected to the source via a clutch for driving, etc.), and the misalignment 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 body 10 Tool magazine 11 Servo motor 12 Position misalignment detection 13 Holder body 14 Arm 15 Spring 16 Key 17 Contact part 18 Rotation detection unit 19 Judgment unit K Key groove 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 that is arranged in an annular shape, each having a plurality of tool holders that hold tools that can be mounted on the spindle of a machine tool, and that rotates so that the tool can be transferred between the spindle and any tool holder. Magazine and
A misalignment detection device that detects the rotational misalignment of the tool magazine with respect to the spindle,
Equipped with
The tool holder is
The main body near the side of the tool and
It has a pair of arms that extend from the main body, are urged to sandwich the tool, and have a contact portion on the tip side that projects inward so as to abut on the side surface of the tool.
The misalignment detection device is
A rotation detection unit that detects the rotation of the spindle, and
A determination unit that determines the positional deviation of the tool magazine based on the amount of rotation of the spindle detected by the rotation detection unit when the tool is delivered 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 out of rotation position when the maximum rotation amount of the spindle when delivering the tool is equal to or higher than a preset threshold value, and the rotation amount of the spindle is maximum. The tool changer according to claim 1, wherein the misalignment direction of the tool magazine is determined from the rotation direction at the time of. 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。 The tool changer according to claim 1 or 2,
A spindle on which a tool can be mounted by the tool changer,
A machine tool equipped with.
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