JP7089597B2 - Machine Tools - Google Patents
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Description
本発明は、主軸チャックの着座面に付着した切粉などを取り除くためエアブローによる清掃装置を備えた工作機械に関する。 The present invention relates to a machine tool provided with a cleaning device by air blow for removing chips and the like adhering to the seating surface of the spindle chuck.
工作機械では、ワークが主軸チャックによって把持された場合、そのワークが適切に着座できているか否かについて着座判定装置による判定が行われる。すなわち、ワーク自動搬送機によって主軸チャックにワークが受け渡されると、エアを使用した着座検出が行われ、その判定が否定的な場合には、ワークが主軸チャックから取り外されてワーク自動搬送機側に一旦戻される。そして、主軸チャックの着座面に対するエアブローの清掃が行われ、その後、再びワークが主軸チャックに取り付けられ、着座の良否について再度判定が行なわれる。 In a machine tool, when a work is gripped by a spindle chuck, a seating determination device determines whether or not the work is properly seated. That is, when the work is delivered to the spindle chuck by the automatic work transfer machine, seating detection using air is performed, and if the judgment is negative, the work is removed from the spindle chuck and the work automatic carrier side. It is once returned to. Then, the air blow is cleaned on the seating surface of the spindle chuck, and then the work is reattached to the spindle chuck, and the quality of seating is judged again.
下記特許文献1では、主軸チャックの回転位相を変更することにより、ワークとの回転位相の不一致を解消して着座を正常に行わせる構成がとられている。これは、座面に付着した切粉等が原因ではない場合に、装着のやり直しを何度も繰り返さないようにするためのものである。そこで、当該従来例では、着座不良と判定された場合、ワーク自動搬送機によってワークを一旦退避させ、主軸チャックの着座面の清掃が行われた後、主軸チャックへワークを再度取り付けて再判定が行われる。それでも着座不良が解消されない場合には、清掃と再装着が設定回数に達するまで繰り返された後に主軸チャックの回転位相が変更される。
In the following
しかし、主軸チャックとワークとの回転位相を変更させたとしても、着座面から切粉などが除去されていなければワークは適切に着座できず、着座判定はやはり否定的なものになってしまう。しかもエアブローの清掃について何度もリトライを行い、その後に回転位相の変更まで行っていたのではサイクルタイムが伸びてしまい生産性が低下する。また、エアブローを使用した清掃についても、単にリトライを何度も繰り返すだけでは望む結果が得られないことが多い。 However, even if the rotational phases of the spindle chuck and the work are changed, the work cannot be properly seated unless chips and the like are removed from the seating surface, and the seating determination is still negative. Moreover, if the air blow is cleaned many times and then the rotation phase is changed, the cycle time will be extended and the productivity will be reduced. Also, with regard to cleaning using an air blow, it is often the case that the desired result cannot be obtained simply by repeating retries many times.
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、着座面に対する清掃効果を高めたリトライ清掃を行う工作機械を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a machine tool for performing retry cleaning with an enhanced cleaning effect on the seating surface in order to solve such a problem.
本発明の一態様における工作機械は、主軸チャックによって把持したワークを回転させる主軸装置と、前記ワークを加工するため工具を加工軸方向に移動させる駆動装置と、前記主軸チャックの着座面にワークが適切に着座しているか否かを判定する着座判定装置と、前記主軸チャックの着座面に対してエアノズルからのエアを吹き付ける清掃装置と、前記主軸装置などの各装置を駆動制御するものであり、前記主軸チャックにワークを把持させる前に、前記主軸チャックを所定の回転速度で回転させ、前記エアノズルから前記着座面に所定時間エアを吹き付ける通常清掃および、前記着座判定装置の判定が否定的な場合に前記主軸チャックからワークを取り外し、前記通常清掃よりも前記主軸チャックの回転速度を上げ、回転時間とエアの吹き付け時間を長くしたリトライ清掃を実行させる制御装置とを有する。
The machine tool according to one aspect of the present invention includes a spindle device that rotates a work gripped by a spindle chuck, a drive device that moves a tool in the machining axis direction to machine the work, and a work on the seating surface of the spindle chuck. It drives and controls each device such as a seating determination device that determines whether or not the user is properly seated, a cleaning device that blows air from an air nozzle onto the seating surface of the spindle chuck, and the spindle device. Normal cleaning in which the spindle chuck is rotated at a predetermined rotation speed and air is blown from the air nozzle to the seating surface for a predetermined time before the work is gripped by the spindle chuck, and when the determination of the seating determination device is negative. It also has a control device for removing a work from the spindle chuck, increasing the rotation speed of the spindle chuck as compared with the normal cleaning, and performing retry cleaning in which the rotation time and the air blowing time are lengthened.
前記構成によれば、所定の回転数で回転する主軸チャックにエアノズルから着座面に所定時間エアが吹き付けられる通常清掃が行われ、その後、主軸チャックにワークが把持され、適切に着座しているか否かが着座判定装置によって判定されるが、その判定が否定的な場合には、通常清掃よりも主軸チャックの回転時間とエアの吹き付け時間を長くしたリトライ清掃が行われ、着座面に対する清掃効果が高められる。 According to the above configuration, normal cleaning is performed in which air is blown from the air nozzle to the seating surface of the spindle chuck that rotates at a predetermined rotation speed for a predetermined time, and then the work is gripped by the spindle chuck and whether or not the work is properly seated. If the judgment is negative, retry cleaning is performed with the spindle chuck rotation time and air blowing time longer than normal cleaning, and the cleaning effect on the seating surface is improved. Be enhanced.
次に、本発明に係る工作機械の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図1は、本実施形態の工作機械について、その内部構造を示した側面図である。工作機械1は、車輪を備えた可動ベッド3の上に組み付けられ、ベース2の上面に敷設されたレール201に沿って前後方向への移動が可能になっている。工作機械1は、エンドミルやドリルなどの回転工具、或いはバイトなどの切削工具を備える工具台16を有し、その工具台16の旋回割出しが可能なタレット装置15が設けられている。そして、工作機械1には、選択された工具を加工軸方向に移動させる駆動装置が構成されている。
Next, an embodiment of the machine tool according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view showing the internal structure of the machine tool of the present embodiment. The
工作機械1は、可動ベッド3上に主軸装置11が搭載され、ワークを把持する主軸チャック12が回転可能な構成を有している。本実施形態では、主軸装置11の水平な主軸と平行な方向、つまり機体前後に水平な方向がZ軸方向であり、そのZ軸に直交する機体上下の鉛直方向がX軸方向である。工作機械1は、タレット装置15をそのZ軸方向に移動させるZ軸駆動装置13とX軸方向に移動させるX軸駆動装置14とが設けられている。Z軸駆動装置13およびX軸駆動装置14は、摺動可能なZ軸スライド131又はX軸スライド141を有し、各々サーボモータの回転出力をボールネジ機構によって直進運動に変換し、各スライド131,141を移動させるよう構成されている。
The
工作機械1には閉じられた加工室10が構成され、その下のベース2内に貯留槽21が設けられている。貯留槽21にはスクリューコンベアが組み込まれ、スクリューの回転によって貯留槽21内に溜められた切屑が機体後方へと押し出され、外部における切屑の回収が可能になっている。また、工作機械1には、ワークの加工に対する潤滑や切屑の洗い流しに対してクーラントが使用される。そこで、ベース2内の貯留槽21には使用済のクーラントが溜められ、そこからクーラントタンク22へと送られるようになっている。
The
切粉などを含んだクーラントは、フィルタによって異物が除かれて再生し、ポンプ23によってクーラントタンク22から送り出されることとなる。ポンプ23に接続されたクーラント管24は、図示するように加工室10内にまで延び、先端のノズルから吹き出すクーラントによって、加工時に発生するワークの切屑が貯留槽21内へと流されるようになっている。また、クーラント管24は、分岐した配管がタレット装置15にも延び、工具台16から加工点などへのクーラント供給が可能になっている。
The coolant containing chips and the like is regenerated after the foreign matter is removed by the filter, and is sent out from the
工作機械1は、加工室10を構成する機体カバー6に加え、機体前面部には開閉可能な前カバー7が設けられている。前カバー7は、同じ工作機械1が幅方向に並べられた場合に搬送空間20となり、その中に工作機械1に対してワークを搬送する搬送ロボット9(図5参照)が組み込まれている。工作機械1には、機体カバー6の前面部に自動スライド扉が設けられ、ワーク搬送の際に開き、加工室10内に進入する搬送ロボット9によって、主軸チャック12に対するワークの受渡しが行われるようになっている。
The
続いて、このような工作機械1には、主軸チャック12によってワークが適切に把持されているか否かを判定する着座判定装置17(図3参照)が設けられている。着座判定装置17は、主軸チャック12の着座面に検出孔が形成され、ワークが適切に把持された場合には、検出孔の開口部がワークによって塞がれるようになっている。検出孔は微小な貫通孔であって、そこには圧縮エアがエア配管を通して供給される。そして、ワークを着座させた時の背圧を検出することができるように、エアを供給するエア配管には圧力スイッチが取り付けられている。
Subsequently, such a
主軸チャック12に対するワークの着座エラーは、着座面に付着した切粉などによって生じることが多い。そこで、工作機械1には、主軸チャック12の着座面に付着した切粉などを吹き飛ばすため、エアブローによる清掃装置がタレット装置15に構成されている。図2は、タレット装置15に組み込まれた清掃装置の一部を簡略化して示した図である。タレット装置15は、複数の工具31が工具台16に装着され、旋回割出しによって加工を実行する工具の選択が可能なものである。このタレット装置15は、Z軸スライド131に装置本体151が固定され、その装置本体151に対して工具台16が割出し機構を介して組み付けられている。
The seating error of the work with respect to the
そのタレット装置15は、装置本体151から工具台16にかけて連通するエア流路31が形成され、更に工具台16に取り付けられたノズルブロック32のエア流路33に連通している。こうしたエア流路31,33には、コンプレッサ35からのびるエア配管36が接続され、そのエア配管36には開閉電磁弁37が設けられている。工具台16は多角形状をしており、各辺に工具と一体の工具ブロックが着脱可能になっている。そうした装着部の一つにエアノズル34を備えたノズルブロック32が取り付けられている。本実施形態では、エアコンプレッサ35からの圧縮エアがエア流路31,33を通り、エアノズル34から主軸チャック12の着座面にエアを吹き付けるエアブローが構成されている。
The
次に、図3は、工作機械1の制御システムを表すブロック図である。制御装置5は、CPU51のほかにROM52やRAM53、不揮発性メモリ54といった記憶装置などを備えたコンピュータを主体とするものであり、I/055を介して主軸装置11、Z軸駆動装置13、X軸駆動装置14、タレット装置15、着座判定装置17および清掃装置18などの各駆動部に接続されている。
Next, FIG. 3 is a block diagram showing a control system of the
また、工作機械1はタッチパネル式の入力手段を有し、作業情報や操作画面などの表示のほか、作業者による設定値の入力などが可能な操作表示装置8が機体前面に取り付けられ、それが制御装置5に接続されている。そして、制御装置5には、各種加工に関する加工プログラムやワークの種類、工具や治具に関するワーク加工情報などが記憶部に格納されている。特に、本実施形態では、主軸チャック12の着座面に対する清掃装置18の清掃プログラム541が不揮発性メモリ54に格納されている。
Further, the
こうした工作機械1は、ワークの加工に際して、タレット装置15の旋回割出しにより工具台16の工具が選択され、X軸駆動装置14及びZ軸駆動装置13の駆動により、その工具についてX軸方向およびZ軸方向の所定位置への移動が行われる。そして、主軸装置11では、ワークを保持した主軸チャック12に回転が与えられ、回転するワークに工具が当てられて切削加工や中ぐり加工などが行われる。
In such a
工作機械1の加工室10内では、ワークの加工点にクーラントが吹き付けられ、加工に対する潤滑や切屑の洗い流しなどが行われる。そのため、ワークの切屑は、投入口211から入って貯留槽21内に溜められ、スクリューの回転によって機体後方へと掻き出されて回収される。ただ、ワーク加工によって発生した切粉などは、加工室10内に飛び散り、クーラントに混ざって主軸チャック12の着座面にも付着してしまう。そこで、着座面に対して清掃プログラム541に従った清掃装置18による清掃が実行される。
In the
図4は、清掃プログラム541に従って行われる清掃工程を示したフローチャートである。そして、図5は、工作機械1における主軸チャック12の清掃状況を簡略化して示した図である。先ず、ワークWの加工が終了すると、そのワークWが搬送ロボット9によって主軸チャック12から取り外され(S101)、その後、図5に示すように、主軸チャック12に対してエアブローによる清掃が行われる(S102)。具体的には、主軸装置11の駆動によって主軸チャック12に回転が与えられ、回転する着座面に圧縮エアが吹き付けられる。その際、タレット装置15では旋回割出しによってノズルブロック32が選択され、X軸駆動装置14及びZ軸駆動装置13によって所定位置に配置されたエアノズル34から、圧縮エアが一定時間だけ勢いよく吹き出される。
FIG. 4 is a flowchart showing a cleaning process performed according to the
その後、回転が止められた主軸チャック12に次のワークWが取り付けられる(S103)。そして、新たなワークWが把持された主軸チャック12について、着座判定装置17によるワークWの着座状態判定が行なわれる(S104)。着座判定では、着座面の検出孔に圧縮エアがエア配管を通して供給される。ワークWが適切に把持されている場合には、ワークWと着座面との隙間が許容範囲内にあり、その時の背圧によって圧力スイッチが作動する。すなわち、圧力スイッチの切り換えによって検出信号が制御装置5に送信され、適正な着座状態であると判定されて(S104:YES)、この清掃処理が終了する。
After that, the next work W is attached to the
しかし、ワークWと着座面との間に切粉などが挟み込まれ、隙間が許容範囲を超えてしまった場合は、圧力スイッチから検出信号は送信されず、制御装置5では不適切な着座と判定される(S104:NO)。そのままではワークWの加工ができないため、搬送ロボット9によって主軸チャック12からワークWが一旦取り外され(S105)、リトライ清掃が行われる(S106)。リトライ清掃では、一回目の通常清掃と同様に主軸チャック12に回転が与えられ、その回転する着座面に対してエアノズル34から圧縮エアが一定時間だけ勢いよく吹き付けられる。しかし、リトライ清掃は、通常清掃とは条件を変えた動作制御が行われることとなる。
However, if chips or the like are caught between the work W and the seating surface and the gap exceeds the permissible range, the detection signal is not transmitted from the pressure switch, and the
本実施形態の場合、通常清掃時には主軸が1分間に250回転するのに対して、リトライ清掃時には1分間に500回転するように回転数が倍に設定されている。つまり、主軸チャック12の着座面に付着している切粉などに、より大きな遠心力が作用するように設定されている。また、主軸の回転時間は、通常清掃時には1秒間であるのに対して、リトライ清掃時には2秒に増加され、着座面に対するエアの吹き付け時間は、通常清掃時には2秒間であるのに対してリトライ清掃時には3秒に増加した設定になっている。なお、主軸の回転時間とエアの吹き付け時間との差は、回転の停止した主軸チャック12に搬送ロボット9からワークWを受け渡すまでの時間もエアを吹き付けるようにしたためである。
In the case of the present embodiment, the rotation speed is set to be doubled so that the spindle rotates 250 times per minute during normal cleaning and 500 rotations per minute during retry cleaning. That is, it is set so that a larger centrifugal force acts on chips and the like adhering to the seating surface of the
こうしたリトライ清掃が終了すると、再び主軸チャック12に取り付けられたワークWについて着座状態判定が行なわれる(S107)。そこで、着座面の状態が改善されてワークWとの隙間が許容範囲内になると、適正な着座状態であると判定されて(S107:YES)、この清掃処理が終了する。しかし、依然として着座面の状況が改善されず、圧力スイッチから検出信号が送られなければ、不適切な着座と判定される(S107:NO)。その場合、リトライ回数が1加算され、設定されたリトライ回数に達した否かの確認が行われる(S108)。
When such retry cleaning is completed, the seating state of the work W attached to the
設定されたリトライ回数に達していない場合には(S108:NO)、再びリトライ清掃(S106)および着座判定(S107)が繰り返される。一方、設定されたリトライ回数に達している場合には(S108:YES)、主軸チャック12の着座面について作業者による清掃が必要になるため、制御装置5によってエラー警告が行われ(S109)、この清掃処理が終了する。エラー警告としては、操作表示装置8にエラー内容を表示して警告音を発するなどの処理が行われる。
If the set number of retries has not been reached (S108: NO), the retry cleaning (S106) and the seating determination (S107) are repeated again. On the other hand, when the set number of retries has been reached (S108: YES), the seating surface of the
ところで、本実施形態で行われるリトライ清掃(S106)やリトライ回数の確認(S108)は、作業者が操作表示装置8からの指示入力によって任意に設定変更することが可能となっている。例えば、本実施形態では、主軸の回転数を通常清掃時の250回転に対してリトライ清掃時には500回転設定しているが、着座面に対する切粉などの付着の状況に応じて回転数を変えることができる。また、主軸の回転時間やエアの吹き付け時間に関しては、サイクルタイムを考慮して、リトライ清掃の時間を通常清掃に対して1秒加算しただけの値にしているが、清掃効果を優先させる場合には更に長い時間を設定するようにしてもよい。リトライ回数に関してもサイクルタイムを考慮すれば1回が好ましいが、清掃効果の高い回数が特定できれば、2回以上に設定するようにしてもよく、各回のリトライ清掃毎に主軸の回転数などの設定を変化させるようにしてもよい。
By the way, the retry cleaning (S106) and the confirmation of the number of retries (S108) performed in the present embodiment can be arbitrarily changed by the operator by inputting an instruction from the
よって、本実施形態の工作機械1では、主軸チャックの着座面に対する清掃を繰り返す場合、通常清掃に比べてリトライ清掃におけるエアの吹き付け時間を長くしたことにより、着座エラーを回避する清掃効果が向上する。加えてリトライ清掃の際には主軸の回転数を上げることでも切粉などの除去効果が向上することとなる。また、そうしたリトライ清掃時の動作設定が操作表示装置8によって任意に変更することができるため、工作機械1におけるワークの加工について効果的な条件を探り、その値を設定することができる。前記実施形態では、リトライ清掃の主軸の回転時間とエアの吹き付け時間を各々1秒ずつ増加させることにより、サイクルタイムの増加を最小限にしつつ清掃効果を上げられるようになる。
Therefore, in the
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態における工作機械1の構造や、そこに構成された清掃装置18などは一例であって、異なるものであってもよい。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to these, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, the structure of the
1…工作機械 5…制御装置 8…操作表示装置 9…搬送ロボット 10…加工室 12…主軸チャック 15…タレット装置 17…着座判定装置 18…清掃装置 31,33…エア流路 32…ノズルブロック 34…エアノズル 35…エアコンプレッサ 36…エア配管 37…開閉電磁弁 541…清掃プログラム
1 ...
Claims (3)
前記ワークを加工するため工具を加工軸方向に移動させる駆動装置と、
前記主軸チャックの着座面にワークが適切に着座しているか否かを判定する着座判定装置と、
前記主軸チャックの着座面に対してエアノズルからのエアを吹き付ける清掃装置と、
前記主軸装置などの各装置を駆動制御するものであり、前記主軸チャックにワークを把持させる前に、前記主軸チャックを所定の回転速度で回転させ、前記エアノズルから前記着座面に所定時間エアを吹き付ける通常清掃および、前記着座判定装置の判定が否定的な場合に前記主軸チャックからワークを取り外し、前記通常清掃よりも前記主軸チャックの回転速度を上げ、回転時間とエアの吹き付け時間を長くしたリトライ清掃を実行させる制御装置と、
を有する工作機械。 A spindle device that rotates the workpiece gripped by the spindle chuck, and
A drive device that moves the tool in the machining axis direction to machine the work, and
A seating determination device for determining whether or not the work is properly seated on the seating surface of the spindle chuck, and a seating determination device.
A cleaning device that blows air from the air nozzle onto the seating surface of the spindle chuck, and
It drives and controls each device such as the spindle device. Before the spindle chuck grips the work, the spindle chuck is rotated at a predetermined rotation speed , and air is blown from the air nozzle to the seating surface for a predetermined time. Normal cleaning and retry cleaning in which the work is removed from the spindle chuck when the judgment of the seating determination device is negative, the rotation speed of the spindle chuck is increased as compared with the normal cleaning, and the rotation time and the air blowing time are lengthened. And the control device to execute
Machine tools with.
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