JPH11277356A - Tool replacement device for machine tool - Google Patents

Tool replacement device for machine tool

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Publication number
JPH11277356A
JPH11277356A JP7728398A JP7728398A JPH11277356A JP H11277356 A JPH11277356 A JP H11277356A JP 7728398 A JP7728398 A JP 7728398A JP 7728398 A JP7728398 A JP 7728398A JP H11277356 A JPH11277356 A JP H11277356A
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JP
Japan
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tool
cam
rotation speed
tool changing
rotation
Prior art date
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Pending
Application number
JP7728398A
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Japanese (ja)
Inventor
Daisuke Haga
大輔 芳賀
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Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH11277356A publication Critical patent/JPH11277356A/en
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  • Automatic Tool Replacement In Machine Tools (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten cycle time required by tool replacement operations. SOLUTION: A tool replacement arm is provided, which performs replacement operations between each tool mounted to a spindle and each tool housed in a tool magazine, and a tool replacement cam is also provided, which actuates the tool replacement arm. A driving motor for driving the tool replacement cam is provided, and concurrently, an original point sensor is provided, which detects that the tool replacement cam is in the original point zone where the rotary angle of the cam does not contribute to a cam action at all. One rotation of the tool replacement cam from the original point zone back to the same original point zone, allows a tool replacement action to be processed. A control device allows the driving motor (tool replacement cam) to be accelerated from its starting condition up to first rotation speed Vh set in advance, which allows the cam to be drivingly rotated, and when timer time T has elapsed, the cam is decelerated clown to second replacement speed Vs set in advance, which allows the cam to be decelerated and suspended. Cycle time can thereby be shortened by the period of time made higher in speed than first rotation speed Vh.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、工具交換用カムに
よって工具交換アームを動作させることにより、工作機
械の主軸に取付けられた工具の交換を行う工作機械の工
具交換装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tool changing device for a machine tool, which changes a tool attached to a main shaft of a machine tool by operating a tool changing arm by a tool changing cam.

【0002】[0002]

【発明が解決しようとする課題】工作機械例えばマシニ
ングセンタは、主軸と工具マガジンとの間での工具の交
換を自動で行う工具交換装置を組込んで構成される。こ
のような工具交換装置としては、両端に夫々把持部を有
し中心部にて旋回される工具交換アーム、この工具交換
アームを動作させる工具交換用カム、この工具交換用カ
ムを回転駆動する駆動モータ等を備えて構成されたもの
がある。
A machine tool such as a machining center includes a tool changing device for automatically changing tools between a spindle and a tool magazine. Such a tool changing device includes a tool changing arm which has gripping portions at both ends and is turned at the center, a tool changing cam for operating the tool changing arm, and a drive for rotating and driving the tool changing cam. There is one configured with a motor or the like.

【0003】このものでは、前記駆動モータにより工具
交換用カムが1回転されることにより、待機位置にある
工具交換アームを工具把持位置に移動させて両把持部に
よって夫々主軸及び工具マガジンの工具を把持する工程
と、そこから工具交換アームが約180度旋回して両工
具の位置を換える工程と、それら工具を夫々主軸及び工
具マガジンに装着した上で工具交換アームを待機位置に
戻す工程とが連続して行われるようになっている。
In this apparatus, the tool changing cam is rotated once by the drive motor to move the tool changing arm at the standby position to the tool holding position, and the tools of the main spindle and the tool magazine are respectively held by the two holding portions. The step of gripping, the step of rotating the tool change arm about 180 degrees therefrom to change the position of both tools, and the step of mounting the tools on the spindle and the tool magazine respectively and returning the tool change arm to the standby position It is performed continuously.

【0004】このとき、前記工具交換用カムの回転制
御、つまり、工具交換用カムの回転角度が原点領域(工
具交換アームを待機位置に位置させる領域)にあるとき
に停止させるために、図5に示すように、工具交換用カ
ムと一体的に回転し前記原点領域に対応した角度範囲で
スリット33aを有する回転円板33を設けると共に、
この回転円板33のスリット33aを検出するための図
示しないフォトセンサからなる原点センサを設けること
が行われている。
At this time, in order to control the rotation of the tool changing cam, that is, to stop the rotation when the rotation angle of the tool changing cam is in the origin area (the area where the tool changing arm is located at the standby position), FIG. As shown in FIG. 5, a rotating disk 33 which rotates integrally with the tool changing cam and has a slit 33a in an angular range corresponding to the origin region is provided.
An origin sensor including a photo sensor (not shown) for detecting the slit 33a of the rotating disk 33 is provided.

【0005】この原点センサの検出信号は、前記駆動モ
ータを制御する制御回路に入力されるようになってお
り、駆動モータ(ひいては工具交換用カム)は、図6に
示すような、いわゆる等脚台形の速度パターンにて駆動
されるようになっている。即ち、回転指令が出力される
と(時刻t0 )、駆動モータが加速され回転速度v1に
て回転される。そして、前記回転円板33がほぼ1回転
して前記原点センサが相対的にスリット33aに侵入し
た時点で(時刻t1 )、その原点センサの検出信号に基
づいて回転指令が停止されて減速が開始され、原点セン
サがスリット33aを検出している間において駆動モー
タが停止されるものである。
The detection signal of the origin sensor is input to a control circuit for controlling the drive motor, and the drive motor (and, consequently, the tool changing cam) is provided with a so-called equal leg as shown in FIG. It is driven in a trapezoidal speed pattern. That is, when a rotation command is output (time t0), the drive motor is accelerated and rotated at the rotation speed v1. When the rotating disk 33 makes substantially one rotation and the origin sensor relatively enters the slit 33a (time t1), the rotation command is stopped based on the detection signal of the origin sensor and deceleration is started. The drive motor is stopped while the origin sensor detects the slit 33a.

【0006】ところで、このような工具交換装置にあっ
ては、タクトタイムをできるだけ短縮することが望まれ
るが、そのためには駆動モータ(工具交換用カム)の回
転速度を大きくすることが考えられる。ところが、図7
に示すように、単純に駆動モータの回転速度を上記v1
からv2に上げた場合には、減速,停止時に、工具交換
用カムを原点領域にて停止させることができず、いわゆ
るオーバーランしてしまう不具合が生ずる。
In such a tool changer, it is desirable to reduce the tact time as much as possible. To achieve this, it is conceivable to increase the rotation speed of a drive motor (cam for tool change). However, FIG.
As shown in the figure, the rotation speed of the drive motor is simply set to v1
When the speed is increased from v2 to v2, the tool changing cam cannot be stopped in the origin region at the time of deceleration and stop, which causes a problem of so-called overrun.

【0007】そこで、そのような不具合を解消するため
に、もう1個のセンサを、前記原点センサの検出よりも
僅かな時間先立ってスリット33aを検出するように設
け、そのセンサの検出信号に基づいて減速を開始させる
ことが考えられる。しかしながら、これでは、センサの
数が増えてコストアップとなってしまう。また、別の方
法として、スリット33aを原点領域の手前側において
やや広げ、本来の原点領域に入る手前にて減速を開始さ
せることも考えられる。しかしながら、これでは、工具
交換用カムが正しく原点領域にあることを検出できなく
なってしまうと共に、駆動モータを低速で回転させたと
きに、原点領域以前で停止してしまう虞もある。
Therefore, in order to solve such a problem, another sensor is provided so as to detect the slit 33a a little before the detection of the origin sensor, and based on a detection signal of the sensor. To start deceleration. However, this increases the number of sensors and increases the cost. As another method, it is conceivable to widen the slit 33a slightly before the origin area and start deceleration just before entering the original origin area. However, this makes it impossible to correctly detect that the tool-changing cam is in the home region, and may stop before the home region when the drive motor is rotated at a low speed.

【0008】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、センサの数を増やすことなく且つ工具
交換用カムが原点領域にあることを確実に検出できなが
らも、工具交換作業のタクトタイムの短縮を図ることが
できる工作機械の工具交換装置を提供するにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to increase the number of sensors and to reliably detect that a tool changing cam is located at an origin area, but to perform a tool changing operation. An object of the present invention is to provide a tool changer for a machine tool that can reduce the tact time.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の工作機械の工具交換装置は、回転駆動によ
り工具交換アームを動作させる工具交換用カムと、この
工具交換用カムを回転駆動させる駆動モータと、前記工
具交換用カムの回転角度が前記工具交換アームの動作に
寄与しない原点領域にあることを検出する検出手段と、
この検出手段の検出に基づき、前記原点領域にある前記
工具交換用カムをほぼ1回転させて再び原点領域にて停
止させるように前記駆動モータを制御するモータ制御手
段とを具備し、前記モータ制御手段を、前記工具交換用
カムを回転開始初期には高速の第1回転速度で回転さ
せ、一定のタイマ時間の経過後に前記第1回転速度より
も低い第2回転速度にて回転させるように構成している
(請求項1の発明)。
In order to achieve the above object, a tool changing device for a machine tool according to the present invention comprises a tool changing cam for operating a tool changing arm by rotary driving, and a rotating tool changing cam. A drive motor to be driven, and detection means for detecting that the rotation angle of the tool change cam is in an origin region that does not contribute to the operation of the tool change arm,
Motor control means for controlling the drive motor to rotate the tool changing cam in the origin area substantially one rotation and stop again in the origin area based on the detection of the detection means, The means is configured to rotate the tool changing cam at a high first rotation speed at the beginning of rotation start, and to rotate at a second rotation speed lower than the first rotation speed after elapse of a predetermined timer time. (The invention of claim 1).

【0010】ここで、ある速度で回転駆動されている工
具交換用カムを減速,停止するにあたり、停止までに要
する時間ひいては工具交換用カムの減速開始から停止ま
での回転量は、減速直前の回転速度に対応する。従っ
て、工具交換用カムの回転駆動時に、検出手段の検出に
基づいて該工具交換用カムを原点領域にて停止させるた
めには、減速開始の直前の回転速度を、減速開始から停
止までに要する時間内に工具交換用カムが原点領域をオ
ーバーランしない程度の速度にすれば良い。
Here, when decelerating and stopping the tool changing cam, which is driven to rotate at a certain speed, the time required for stopping and, moreover, the amount of rotation from the start of deceleration to the stop of the tool changing cam is the rotation just before the deceleration. Corresponds to speed. Therefore, in order to stop the tool changing cam in the origin region based on the detection of the detecting means during the rotation of the tool changing cam, the rotation speed immediately before the start of the deceleration is required from the start of the deceleration to the stop. The speed may be set so that the tool changing cam does not overrun the origin area within the time.

【0011】上記構成によれば、モータ制御手段によ
り、工具交換用カムは、回転開始初期には高速の第1回
転速度で回転され、一定のタイマ時間が経過するとその
速度よりも低い第2回転速度に速度が下げられる。この
とき、第2回転速度を、工具交換用カムが原点領域をオ
ーバーランしない程度の速度とすると共に、一定のタイ
マ時間を減速が開始される以前とすることにより、第1
回転速度を高くしても、工具交換用カムを原点領域にて
停止させることができるようになる。これにより、第1
回転速度を高くした分だけ、工具交換用カムの1回転に
要する時間の短縮を図ることができる。しかも、センサ
の数が増えることもなく、また検出手段により工具交換
用カムが原点領域にあることを確実に検出することがで
きる。
According to the above configuration, the tool control cam is rotated by the motor control means at the high first rotation speed at the beginning of the rotation start, and after the fixed timer time elapses, the second rotation becomes lower than the first rotation speed. Speed is reduced to speed. At this time, the second rotation speed is set to such a speed that the tool changing cam does not overrun the origin region, and a certain timer time is set before the deceleration is started.
Even when the rotation speed is increased, the tool changing cam can be stopped in the origin region. Thereby, the first
The time required for one rotation of the tool changing cam can be reduced by an amount corresponding to the increased rotation speed. In addition, the number of sensors does not increase, and the detection means can reliably detect that the tool changing cam is in the origin area.

【0012】この場合、前記第1回転速度を、交換する
工具の種類に応じて変化させると共に、その変化に伴っ
て前記タイマ時間も変化させる構成としても良い(請求
項2の発明)。これによれば、例えば重量が大きい工具
にあっては回転速度を低めにするなど、第1回転速度を
工具の種類の応じた適切な速度とすることができ、さら
にそれに応じた適切なタイマ時間とすることができる。
In this case, the first rotation speed may be changed in accordance with the type of tool to be replaced, and the timer time may be changed in accordance with the change (the invention of claim 2). According to this, the first rotation speed can be set to an appropriate speed according to the type of the tool, for example, by lowering the rotation speed for a heavy tool, and the appropriate timer time can be set accordingly. It can be.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図1ないし図5を参照しながら説明する。まず、図
3は、工作機械(マシニングセンタ)1の要部の外観構
成を示している。ここで、ベース2上には、コラム3が
上方に延びて設けられており、そのコラム3の前面部に
は上下方向に延びるリニアガイド4が設けられ、そのリ
ニアガイド4に沿って主軸台5が上下動可能に支持され
ている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. First, FIG. 3 shows an external configuration of a main part of a machine tool (machining center) 1. Here, a column 3 is provided on the base 2 so as to extend upward. A linear guide 4 extending in a vertical direction is provided on a front surface of the column 3, and a headstock 5 is provided along the linear guide 4. Are supported to be able to move up and down.

【0014】前記コラム3には、前記主軸台5を上下方
向に自在に移動させるための、Z軸モータ6やボールね
じ機構(ボールねじ7のみ図示)が設けられている。ま
た、前記ベース2の前部には、図示しないワークがセッ
トされそのワークをXY方向に自在に移動させるXYテ
ーブル8が設けられている。
The column 3 is provided with a Z-axis motor 6 and a ball screw mechanism (only the ball screw 7 is shown) for freely moving the headstock 5 in the vertical direction. At the front of the base 2, a work (not shown) is set, and an XY table 8 is provided for freely moving the work in the XY directions.

【0015】前記主軸台5には、加工ヘッド9が設けら
れていると共に、回転形の工具マガジン10及び本実施
形態に係る工具交換装置11が設けられている。前記加
工ヘッド9は、その下部に主軸12を有すると共に、上
部にその主軸12を回転駆動する主軸モータ13を有し
て構成されている。そして、前記主軸12には工具14
が着脱可能に取付けられている。
The headstock 5 is provided with a machining head 9, a rotary tool magazine 10 and a tool changer 11 according to the present embodiment. The machining head 9 has a spindle 12 at a lower portion thereof and a spindle motor 13 for rotating the spindle 12 at an upper portion thereof. A tool 14 is provided on the spindle 12.
Are detachably attached.

【0016】これにて、加工ヘッド9は、主軸12に取
付けられた工具14を回転させながら前記Z軸モータ6
の駆動により上下動され、これと共に、前記XYテーブ
ル8上にセットされたワークが水平方向に移動されるこ
とにより、そのワークに対する加工が行われるようにな
っている。このとき、前記XYテーブル8、Z軸モータ
6及び主軸モータ13等は、図示しないNC制御装置に
より制御されるようになっている。
Thus, the machining head 9 rotates the tool 14 attached to the spindle 12 while rotating the Z-axis motor 6.
The work set on the XY table 8 is moved in the horizontal direction at the same time, whereby the work is performed on the work. At this time, the XY table 8, the Z-axis motor 6, the spindle motor 13 and the like are controlled by an NC control device (not shown).

【0017】詳しい図示及び説明は省略するが、前記工
具マガジン10は、工具14を収納可能な複数の工具ポ
ット(図示せず)をリング状に並んで有し、マガジンモ
ータ15の駆動により、必要な工具ポット(工具14)
を、最下部の工具出入位置に位置させるように構成され
ている。そして、前記工具交換装置11は、工具出入位
置の工具ポットに収納された工具14と、前記主軸12
に取付けられている工具14とを交換(工具14がいず
れか一方のみにある場合には、その工具14を他方へ移
載)するようになっている。以下、本実施形態に係る工
具交換装置11について述べる。
Although a detailed illustration and description are omitted, the tool magazine 10 has a plurality of tool pots (not shown) capable of storing tools 14 arranged in a ring shape. Tool pot (tool 14)
Is positioned at the lowermost tool access position. The tool changing device 11 includes a tool 14 housed in a tool pot at a tool access position,
(If the tool 14 is in only one of them, the tool 14 is transferred to the other). Hereinafter, the tool changing device 11 according to the present embodiment will be described.

【0018】この工具交換装置11は、図2及び図4に
示すように、工具交換動作を行う工具交換アーム16
(図4参照)、回転駆動により前記工具交換アーム16
を動作させる工具交換用カム17、この工具交換用カム
17を回転駆動する駆動モータ18、この駆動モータ1
8を制御するモータ制御手段たる制御装置19(図2参
照)を備えて構成される。
As shown in FIGS. 2 and 4, the tool changing device 11 includes a tool changing arm 16 for performing a tool changing operation.
(See FIG. 4), the tool change arm 16
, A drive motor 18 for rotating and driving the cam 17, and a drive motor 1
8 is provided with a control device 19 (see FIG. 2) as a motor control means for controlling the motor 8.

【0019】図4に示すように、そのうち工具交換アー
ム16は、前記工具マガジン10の工具出入位置と前記
主軸12との中間部に位置して前記主軸台5の下方部に
設けられるアーム支持体20に対して、図で左右方向に
延びて設けられ、その両端部に前記工具14を把持して
搬送するための把持部21,21を点対称的に有してい
る。そして、前記アーム支持体20は、前記主軸台5内
に回転及び上下動可能に支持された旋回軸22の下端部
に連結されている。
As shown in FIG. 4, the tool change arm 16 is provided at an intermediate portion between the tool access position of the tool magazine 10 and the spindle 12 and provided at a lower portion of the headstock 5. 20, gripping portions 21 and 21 for gripping and transporting the tool 14 are provided at both ends thereof in a point-symmetric manner. The arm support 20 is connected to a lower end of a pivot 22 that is rotatably and vertically movable within the headstock 5.

【0020】前記駆動モータ18は、誘導モータに減速
機を内蔵してなるギヤードモータからなり、前記主軸台
5の上面部にブラケット23を介して下向きに取付けら
れている。前記工具交換用カム17は、上下方向に長い
円筒状をなし、その上下両端部の軸部17aが夫々軸受
38を介して回転自在に支持されて主軸台5内に配設さ
れている。そして、この工具交換用カム17の上端の軸
部17aは、カップリング24を介して前記駆動モータ
18の出力軸18aに連結されている。
The drive motor 18 is a geared motor in which a speed reducer is built in an induction motor, and is mounted downward on a top surface of the headstock 5 via a bracket 23. The tool changing cam 17 has a cylindrical shape that is long in the up-down direction, and shaft portions 17a at both upper and lower ends thereof are rotatably supported via bearings 38 and are disposed in the headstock 5. The shaft 17a at the upper end of the tool changing cam 17 is connected to the output shaft 18a of the drive motor 18 via a coupling 24.

【0021】この工具交換用カム17には、上から順に
パラレルカム25、第1のカム溝26、第2のカム溝2
7、第3のカム溝28が設けられている。詳しい説明は
省略するが、そのうち前記パラレルカム25は、従動ロ
ーラ29等を介して前記旋回軸22を回転させるために
設けられており、工具交換用カム17が矢印A方向に一
回転する間に、旋回軸22(ひいては工具交換アーム1
6)が矢印B方向に180度回転(旋回)するようにな
っている。
The tool changing cam 17 includes a parallel cam 25, a first cam groove 26, and a second cam groove 2 in order from the top.
7, a third cam groove 28 is provided. Although the detailed description is omitted, the parallel cam 25 is provided for rotating the turning shaft 22 via a driven roller 29 or the like, and the parallel cam 25 is rotated during one rotation of the tool changing cam 17 in the arrow A direction. , The rotating shaft 22 (and thus the tool change arm 1)
6) is rotated (turned) by 180 degrees in the direction of arrow B.

【0022】また、前記第1のカム溝26は、揺動部材
30(一部のみ図示)を揺動させて前記主軸12に設け
られた図示しない工具リリースピンを作動させるために
設けられている。前記第2のカム溝27は、揺動レバー
31を介して前記旋回軸22ひいては工具交換アーム1
6を上下動させるために設けられている。前記第3のカ
ム溝28は、ギヤ機構32等を介して前記工具交換アー
ム16をアーム支持体20に対して所定量だけ旋回動作
(後述する待機位置と工具交換位置との間の往復動作)
させるために設けられている。
The first cam groove 26 is provided to swing a swing member 30 (only a part is shown) to operate a tool release pin (not shown) provided on the main shaft 12. . The second cam groove 27 is connected to the turning shaft 22 and thus the tool changing arm 1 via a swing lever 31.
6 is provided to move up and down. The third cam groove 28 rotates the tool changing arm 16 by a predetermined amount with respect to the arm support 20 via a gear mechanism 32 or the like (reciprocating operation between a standby position and a tool changing position described later).
It is provided for the purpose.

【0023】これにて、工具交換用カム17の一回転に
より、前記工具交換アーム16は次のように動作して工
具交換を行うようになっている。即ち、工具交換アーム
16は、通常時には、前記把持部21,21が、夫々前
記主軸12の工具14及び工具マガジン10の工具出入
位置に位置された工具14から回転方向後方(矢印Bと
は反対方向)に若干量だけ離間した待機位置に位置され
ている。このとき、前記工具マガジン10においては、
交換すべき工具14が予め工具出入位置に移動されてい
る。
With the rotation of the tool changing cam 17 by one rotation, the tool changing arm 16 operates as follows to change the tool. In other words, the tool change arm 16 normally rotates the gripping portions 21 and 21 rearward in the rotational direction (opposite to the arrow B) from the tool 14 of the main spindle 12 and the tool 14 positioned at the tool insertion / removal position of the tool magazine 10, respectively. ) In the standby position, which is slightly separated from the standby position. At this time, in the tool magazine 10,
The tool 14 to be replaced has been moved to the tool access position in advance.

【0024】そして、工具交換用カム17が回転する
と、まず、工具交換アーム16が、若干量だけ矢印B方
向に旋回して工具交換位置に移動し、両把持部21,2
1によって主軸12に取付けられていた工具14及び工
具マガジン10の工具出入位置に位置されている工具を
夫々把持する。次いで、その状態から工具交換アーム1
6が旋回軸22と一体に下降し、前記両工具14が夫々
抜取られる。この工具14の抜取り時には、主軸12の
工具リリースピンが作動される。
When the tool changing cam 17 rotates, first, the tool changing arm 16 pivots by a small amount in the direction of the arrow B to move to the tool changing position.
The tool 1 grips the tool 14 attached to the main shaft 12 and the tool located at the tool entry / exit position of the tool magazine 10, respectively. Next, from that state, the tool change arm 1
6 descends integrally with the turning shaft 22, and the two tools 14 are respectively extracted. When removing the tool 14, the tool release pin of the main shaft 12 is operated.

【0025】引続き、旋回軸22が矢印B方向に回転さ
れて工具交換アーム16が180度旋回し、把持部2
1,21により把持している両工具14,14の位置を
入れ替える。その後、工具交換アーム16が上昇して、
新たな工具14を主軸12に装着すると共に、以前に主
軸12に取付けられていた工具14を工具マガジン10
の工具ポットに戻し、把持部21,21による把持を解
く。しかる後、工具交換アーム16がアーム支持体20
に対して若干量だけ矢印Bとは反対方向に旋回動作し待
機位置に戻るのである。
Subsequently, the turning shaft 22 is rotated in the direction of arrow B, and the tool changing arm 16 is turned by 180 degrees.
The positions of the two tools 14 and 14 held by the tools 1 and 21 are exchanged. After that, the tool change arm 16 moves up,
A new tool 14 is mounted on the spindle 12 and the tool 14 previously attached to the spindle 12 is attached to the tool magazine 10.
And the grips by the grippers 21 and 21 are released. Thereafter, the tool change arm 16 is moved to the arm support 20.
, A slight amount of turning movement in the direction opposite to the arrow B and the return to the standby position.

【0026】しかして、上記した工具交換の動作ひいて
は工具交換用カム17の回転は、前記制御装置19によ
り駆動モータ18を制御することにより行われる。この
際の1回の工具交換の動作は、前記工具交換アーム16
を交換動作に寄与しない待機位置からほぼ半回転させて
再び待機位置に戻るまで工具交換用カム17をほぼ一回
転させることにより行われるのであるが、工具交換用カ
ム17の回転角度が原点領域にあるときに、前記工具交
換アーム16が待機位置に位置されるようになってお
り、その原点領域は、この場合例えば40°程度の角度
範囲に設定されている。
The operation of the above-mentioned tool change and the rotation of the tool change cam 17 are performed by controlling the drive motor 18 by the control device 19. At this time, the operation of one tool change is performed by the tool change arm 16.
Is performed by rotating the tool changing cam 17 substantially one turn until the tool changing cam 17 is returned to the waiting position substantially half a turn from the standby position which does not contribute to the changing operation. At one time, the tool change arm 16 is positioned at the standby position, and the origin area thereof is set to an angle range of, for example, about 40 ° in this case.

【0027】そして、図2及び図4に示すように、前記
カップリング24部分には、工具交換用カム17の回転
角度が上記原点領域にあることを検出するための検出手
段が設けられる。本実施形態においては、この検出手段
は、カップリング24に固定的に取付けられる回転円板
33と、前記ブラケット23に取付けられる原点センサ
34とから構成される。
As shown in FIGS. 2 and 4, the coupling 24 is provided with a detecting means for detecting that the rotation angle of the tool changing cam 17 is in the origin region. In the present embodiment, the detecting means includes a rotating disk 33 fixedly attached to the coupling 24 and an origin sensor 34 attached to the bracket 23.

【0028】そのうち回転円板33は、図5に示すよう
に、その外周部に前記原点領域に対応した角度範囲にて
スリット33aを有して構成され、工具交換用カム17
と一体的に回転するようになっている。これに対し、前
記原点センサ34は、例えば透過形のフォトセンサから
なり、周知のように、コ字状のホルダの両端側に投光素
子と受光素子とを対向して配置し、その間を前記回転円
板33の外周部が通過するように設けられている。従っ
て、投光素子と受光素子との間に前記スリット33aが
存在しているときに原点センサ34がオン信号を出力
し、以て工具交換用カム17が原点領域にあることを検
出するようになっている。
As shown in FIG. 5, the rotating disk 33 has a slit 33a in the outer peripheral portion thereof in an angular range corresponding to the origin region, and the tool changing cam 17 is provided.
It is designed to rotate integrally with. On the other hand, the origin sensor 34 is composed of, for example, a transmission type photo sensor, and as is well known, a light projecting element and a light receiving element are arranged opposite to each other on both ends of a U-shaped holder, and The outer peripheral portion of the rotating disk 33 is provided so as to pass therethrough. Therefore, when the slit 33a exists between the light emitting element and the light receiving element, the origin sensor 34 outputs an ON signal to detect that the tool changing cam 17 is in the origin area. Has become.

【0029】さて、前記制御装置19は、図2に示すよ
うに、マイコン等からなるコントローラ35、タイマ3
6、前記駆動モータ18を可変速で駆動するインバータ
37を備えて構成される。また、前記原点センサ34の
検出信号は前記コントローラ35に入力されるようにな
っている。後の作用説明でも述べるように、前記コント
ローラ35は、前記インバータ37に回転指令信号や回
転速度指令信号を出力し、前記原点センサ34の検出信
号に基づいてその信号を切るように構成されている。そ
して、前記タイマ36は、コントローラ35が回転指令
信号を出力した時点から予め設定された所定のタイマ時
間Tを計時するもので、そのタイマ時間Tが経過したと
きに、速度変更指令信号を出力するようになっている。
As shown in FIG. 2, the controller 19 comprises a controller 35 comprising a microcomputer and the like,
6. It comprises an inverter 37 for driving the drive motor 18 at a variable speed. The detection signal of the origin sensor 34 is input to the controller 35. As will be described later, the controller 35 is configured to output a rotation command signal or a rotation speed command signal to the inverter 37 and cut off the signal based on the detection signal of the origin sensor 34. . The timer 36 counts a preset timer time T from the time when the controller 35 outputs the rotation command signal, and outputs a speed change command signal when the timer time T has elapsed. It has become.

【0030】このとき、図1に示すように、コントロー
ラ35には、第1回転速度Vh とそれより低い第2回転
速度Vs とが予め設定されており、駆動モータ18の回
転開始初期には、第1回転速度Vh の回転速度指令をイ
ンバータ37に出力し、前記タイマ36の速度変更指令
信号が入力されると、回転速度指令を第2回転速度Vs
に変更するようになっている。そして、インバータ37
は、コントローラ35から回転指令信号を受けると(時
刻t0 )、駆動モータ18を停止状態から第1回転速度
Vh まで加速してその速度を維持し、タイマ時間Tが経
過して回転速度指令が変更されると、駆動モータ18の
回転速度を第2回転速度Vs に下げるようになってい
る。そして、コントローラ35の回転指令信号が切られ
たときに(時刻t1 )、駆動モータ18を減速,停止さ
せるようになっている。
At this time, as shown in FIG. 1, a first rotation speed Vh and a lower second rotation speed Vs are set in the controller 35 in advance. The rotation speed command of the first rotation speed Vh is output to the inverter 37, and when the speed change command signal of the timer 36 is input, the rotation speed command is changed to the second rotation speed Vs.
To be changed to And the inverter 37
When the rotation command signal is received from the controller 35 (time t0), the drive motor 18 is accelerated from the stopped state to the first rotation speed Vh and maintained at that speed. After the timer time T has elapsed, the rotation speed command is changed. Then, the rotation speed of the drive motor 18 is reduced to the second rotation speed Vs. Then, when the rotation command signal of the controller 35 is cut off (time t1), the drive motor 18 is decelerated and stopped.

【0031】次に、上記構成の作用について述べる。上
記した工具交換装置11においては、駆動モータ18の
駆動により、工具交換用カム17が原点領域にある状態
から矢印A方向にほぼ1回転されて再び原点領域にて停
止されることにより、上述のように、待機位置の工具交
換アーム16が主軸12と工具マガジン10との間で工
具14の交換を行って再び待機位置に戻るという工具交
換動作が行われる。
Next, the operation of the above configuration will be described. In the tool changer 11 described above, the driving motor 18 drives the tool changing cam 17 substantially one rotation in the direction of arrow A from the state of being in the origin area, and is stopped again in the origin area. As described above, the tool exchange operation is performed in which the tool exchange arm 16 at the standby position exchanges the tool 14 between the spindle 12 and the tool magazine 10 and returns to the standby position again.

【0032】このとき、駆動モータ18を制御するコン
トローラ35は、工具交換用カム17を原点領域に停止
させるべく、工具交換用カム17が原点領域に入ったこ
とを前記原点センサ34により検出した時点つまり原点
センサ34からオン信号が入力された時点(図1に示す
時刻t1 )で回転指令信号を切るようになっている。そ
して、駆動モータ18ひいては工具交換用カム17は、
その時刻t1 から減速し、原点領域内で停止されるよう
になっているのである。尚、制御装置19(コントロー
ラ35)は、駆動モータ18の停止時に原点センサ34
がオンしていることを確認するようになっている。
At this time, the controller 35 for controlling the drive motor 18 detects when the tool changing cam 17 has entered the origin area by the origin sensor 34 in order to stop the tool changing cam 17 in the origin area. That is, the rotation command signal is cut off when the ON signal is input from the origin sensor 34 (time t1 shown in FIG. 1). Then, the drive motor 18 and thus the tool changing cam 17 are
The motor decelerates from the time t1 and stops in the origin area. Note that the control device 19 (controller 35) controls the origin sensor 34 when the drive motor 18 stops.
Is turned on.

【0033】ここで、ある速度で回転駆動されている駆
動モータ18(工具交換用カム17)を減速,停止する
にあたり、停止までに要する時間ひいては工具交換用カ
ム17の減速開始から停止までの回転量は、工具交換用
カム17ひいては駆動モータ18の減速直前の回転速度
に対応する。従って、工具交換用カム17を原点領域に
て停止させるためには、減速開始の直前の回転速度(第
2回転速度Vs )を、減速開始から停止までに要する時
間内に工具交換用カム17が原点領域をオーバーランし
ない程度の速度にすれば良く、第2回転速度Vs は、工
具交換用カム17が原点領域をオーバーランしない程度
の速度に予め設定されるのである。
Here, when decelerating and stopping the drive motor 18 (the tool changing cam 17), which is rotationally driven at a certain speed, the time required for the stop, and consequently, the rotation of the tool changing cam 17 from the start of the deceleration to the stop. The amount corresponds to the rotation speed immediately before the deceleration of the tool changing cam 17 and thus the drive motor 18. Therefore, in order to stop the tool changing cam 17 in the origin region, the rotation speed (second rotation speed Vs) immediately before the start of the deceleration is adjusted by the tool changing cam 17 within the time required from the start of the deceleration to the stop. The second rotation speed Vs is set in advance to such a speed that the tool changing cam 17 does not overrun the origin region.

【0034】そして、このように、減速開始の直前に第
2回転速度Vs とされていれば、それ以前(回転開始初
期)においては、その第2回転速度Vs よりも高い回転
速度であっても工具交換用カム17の停止には差支えが
ないので、第1回転速度Vhは前記第2回転速度Vs よ
りも高く且つ適当な速度に予め設定されると共に、その
第1回転速度Vh に応じてタイマ時間Tが予め設定され
るようになっている。これにて、駆動モータ18(ひい
ては工具交換用カム17)は、制御装置19によって図
1に示すような速度パターンにて駆動されるのである。
As described above, if the second rotation speed Vs is set immediately before the start of deceleration, the rotation speed may be higher than the second rotation speed Vs before that (at the beginning of rotation). Since there is no problem in stopping the tool changing cam 17, the first rotation speed Vh is set higher than the second rotation speed Vs and an appropriate speed in advance, and a timer is set in accordance with the first rotation speed Vh. The time T is set in advance. Thus, the drive motor 18 (and thus the tool changing cam 17) is driven by the control device 19 in a speed pattern as shown in FIG.

【0035】このような本実施形態によれば、従来のよ
うな駆動モータの回転速度を一定(図6に示す速度v1
)にしたものと異なり、第1回転速度Vh を高くする
ことができ、その分だけ工具交換用カム17の1回転に
要する時間つまり工具交換作業に要する時間の短縮を図
ることができるという効果を得ることができる。ちなみ
に、従来(図6参照)では、タクトタイム(時刻t0 か
らt1 までの時間)が0.7秒であったのに対し、本実
施形態では、そのタクトタイム(時刻t0 からt1 まで
の時間)を0.5〜0.6秒に短縮することができた。
According to this embodiment, the rotation speed of the drive motor is kept constant (the speed v1 shown in FIG. 6) as in the prior art.
), The first rotation speed Vh can be increased, and the time required for one rotation of the tool changing cam 17, that is, the time required for the tool changing operation can be shortened. Obtainable. By the way, in the related art (see FIG. 6), the tact time (time from time t0 to t1) is 0.7 seconds, whereas in the present embodiment, the tact time (time from time t0 to t1) is used. Was reduced to 0.5 to 0.6 seconds.

【0036】しかも、本実施形態では、工具交換用カム
17が原点領域にあることを検出するための原点センサ
34を1個設けるだけで済んでセンサの数が増えること
はない。また、回転円板33のスリット33aを不要に
広げる必要がなく、原点領域に正しく対応したスリット
33aで良いので、工具交換用カム17の回転速度に関
係なく、原点センサ34により工具交換用カム17が原
点領域にあることを確実に検出することができるもので
ある。
Moreover, in the present embodiment, only one origin sensor 34 for detecting that the tool changing cam 17 is in the origin region is provided, and the number of sensors does not increase. Further, the slit 33a of the rotating disk 33 does not need to be unnecessarily widened, and the slit 33a corresponding to the origin area can be used. Therefore, regardless of the rotation speed of the tool exchange cam 17, the tool exchange cam 17 Can be reliably detected in the origin region.

【0037】尚、上記実施形態では、第1回転速度Vh
、タイマ時間T、第2回転速度Vsを夫々一定値に設定
するようにしたが、それら速度やタイマ時間を、交換す
る工具14の種類(重量等)に応じて変化させる構成と
しても良い。これによれば、例えば重量が大きい工具1
4にあっては回転速度を低めにするなど、工具14の種
類の応じたより適切な速度及びタイマ時間とすることが
でき、より緻密でスムーズな制御を行うことができるも
のである。
In the above embodiment, the first rotation speed Vh
, The timer time T, and the second rotation speed Vs are set to constant values, however, the speed and the timer time may be changed according to the type (weight, etc.) of the tool 14 to be replaced. According to this, for example, a heavy tool 1
In the case of No. 4, a more appropriate speed and timer time can be set according to the type of the tool 14, such as lowering the rotation speed, and more precise and smooth control can be performed.

【0038】その他、工具交換アームや工具交換用カム
等各部の機械的な構成としては種々の変形が可能であ
り、また、検出手段としては、透過形のフォトセンサに
限らず、各種のセンサ,スイッチ等を採用することが可
能であり、さらには、回転速度を3段階以上に変化させ
る構成としても良いなど、本発明は要旨を逸脱しない範
囲内で適宜変更して実施し得るものである。
In addition, the mechanical structure of each part such as a tool changing arm and a tool changing cam can be variously modified. The detecting means is not limited to a transmissive photo sensor, but may be various sensors. The present invention can be implemented with appropriate changes without departing from the gist of the invention, such as adopting a switch or the like, and further changing the rotation speed in three or more steps.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上の説明にて明らかなように、本発明
の工作機械の工具交換装置によれば、工具交換アームに
工具交換動作を実行させる工具交換用カムを、回転開始
初期には高速の第1回転速度で回転させ、一定のタイマ
時間の経過後に第1回転速度よりも低い第2回転速度に
て回転させるように構成したので、センサの数を増やす
ことなく且つ工具交換用カムが原点領域にあることを確
実に検出できながらも、工具交換作業のタクトタイムの
短縮を図ることができるという優れた実用的効果を奏す
るものである。
As is apparent from the above description, according to the tool changing device for a machine tool of the present invention, a tool changing cam for causing a tool changing arm to execute a tool changing operation is provided at a high speed at the beginning of rotation. Is rotated at a first rotation speed, and after a certain timer time elapses, it is rotated at a second rotation speed lower than the first rotation speed. Therefore, the number of sensors is increased and the tool changing cam can be used. This is an excellent practical effect that the tact time of the tool changing operation can be reduced while reliably detecting that it is in the origin region.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態を示すもので、時間経過に
伴う駆動モータの回転速度の関係及びその際の原点セン
サのオン,オフの様子を示す図
FIG. 1 illustrates an embodiment of the present invention and illustrates a relationship between a rotation speed of a drive motor over time and an ON / OFF state of an origin sensor at that time.

【図2】駆動モータの制御に係る電気的構成を概略的に
示す図
FIG. 2 is a diagram schematically showing an electrical configuration related to control of a drive motor.

【図3】工作機械の要部の斜視図FIG. 3 is a perspective view of a main part of the machine tool.

【図4】工具交換装置の要部構成を示す縦断面図FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a main part of the tool changing device.

【図5】回転円板の平面図FIG. 5 is a plan view of a rotating disk.

【図6】従来例を示す図1相当図FIG. 6 is a diagram corresponding to FIG. 1 showing a conventional example.

【図7】回転速度を上げた場合の図6相当図FIG. 7 is a diagram corresponding to FIG. 6 when the rotation speed is increased.

【符号の説明】 図面中、1は工作機械、10は工具マガジン、11は工
具交換装置、12は主軸、14は工具、16は工具交換
アーム、17は工具交換用カム、18は駆動モータ、1
9は制御装置(モータ制御手段)、33は回転円板、3
3aはスリット、34は原点センサ(検出手段)、35
はコントローラ、36はタイマ、37はインバータを示
す。
DESCRIPTION OF THE SYMBOLS In the drawings, 1 is a machine tool, 10 is a tool magazine, 11 is a tool changing device, 12 is a spindle, 14 is a tool, 16 is a tool changing arm, 17 is a tool changing cam, 18 is a drive motor, 1
9 is a control device (motor control means), 33 is a rotating disk, 3
3a is a slit, 34 is an origin sensor (detection means), 35
Denotes a controller, 36 denotes a timer, and 37 denotes an inverter.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 工具交換アームの動作により、工作機械
の主軸に取付けられた工具を交換するものにおいて、 回転駆動により前記工具交換アームを動作させる工具交
換用カムと、 この工具交換用カムを回転駆動させる駆動モータと、 前記工具交換用カムの回転角度が前記工具交換アームの
動作に寄与しない原点領域にあることを検出する検出手
段と、 この検出手段の検出に基づき、前記原点領域にある前記
工具交換用カムをほぼ1回転させて再び原点領域にて停
止させるように前記駆動モータを制御するモータ制御手
段とを具備すると共に、 前記モータ制御手段は、前記工具交換用カムを、回転開
始初期には高速の第1回転速度で回転させ、一定のタイ
マ時間の経過後に前記第1回転速度よりも低い第2回転
速度にて回転させるように構成されていることを特徴と
する工作機械の工具交換装置。
1. A tool for exchanging a tool attached to a main shaft of a machine tool by an operation of a tool exchanging arm, comprising: a tool exchanging cam for operating the tool exchanging arm by rotational driving; and rotating the tool exchanging cam. A drive motor to be driven; detecting means for detecting that the rotation angle of the tool changing cam is in an origin area which does not contribute to the operation of the tool changing arm; and Motor control means for controlling the drive motor so as to rotate the tool changing cam substantially once and stop at the origin area again, and the motor control means sets the tool changing cam at an initial rotation start time. Is configured to rotate at a high first rotation speed and to rotate at a second rotation speed lower than the first rotation speed after a certain timer time has elapsed. Tool changer of the machine tool, characterized by being.
【請求項2】 前記第1回転速度は、交換する工具の種
類に応じて変化されると共に、その変化に伴って前記タ
イマ時間も変化されることを特徴とする請求項1記載の
工作機械の工具交換装置。
2. The machine tool according to claim 1, wherein the first rotation speed is changed in accordance with a type of a tool to be replaced, and the timer time is also changed in accordance with the change. Tool changer.
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