JPS6284947A - 直接交換型atcにおける主軸制御装置 - Google Patents

直接交換型atcにおける主軸制御装置

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JPS6284947A
JPS6284947A JP22444885A JP22444885A JPS6284947A JP S6284947 A JPS6284947 A JP S6284947A JP 22444885 A JP22444885 A JP 22444885A JP 22444885 A JP22444885 A JP 22444885A JP S6284947 A JPS6284947 A JP S6284947A
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JP
Japan
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spindle
point
atc
speed
tool
Prior art date
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Pending
Application number
JP22444885A
Other languages
English (en)
Inventor
Kanji Sato
佐藤 完治
Kenji Kubota
窪田 憲治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Seiki Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Seiki Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6284947A publication Critical patent/JPS6284947A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/155Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
    • B23Q3/157Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling of rotary tools
    • B23Q3/15706Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling of rotary tools a single tool being inserted in a spindle directly from a storage device, i.e. without using transfer devices

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automatic Tool Replacement In Machine Tools (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は主軸とツールマガジンとの間で直接交換する自
動工具交換装置(以下直接交換型ATCという)におけ
る主軸制御装置に関する。
〈従来の技術〉 従来、主軸のY軸方向への軸移動によるATCである直
接交換型ATCにおいて、主軸側に開放したATCのア
ーム把持部に主軸側のツールを移す場合のNCテープ指
令はまず第1操作で主軸によるツールが加工領域で加工
完了後Z軸方向に逃げる。第2操作で主軸回転を停止し
、主軸キーを定位置に割出すためのオリエンテーション
を行う。
第3操作で主軸をY軸方向の自動工具交換位置まで準備
機能コードであるGコートのG30の指令で移動させる
。次に第4操作で補助機能コードであるMコードのMO
6の指令でATC動作を行う。
この第1から第4の操作を順に行ってATCの制御用が
行われていた。
」−記第1から第4までの操作で、主軸によるY軸移動
の際、加工領域にある主軸の原点位置から早走りでスタ
ートし途中加工領域を脱するところ(A位置という)で
減速され、このA位置から主軸オリエンテーションが開
始され、ATCのアームの手前(B位置という)で停止
した後、ATCのアーム把持部(C位置という)に挿着
される。
〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら前述した従来の直接交換型ATCにおいて
は、■A人位置らB位置までの距離が少く、オリエンテ
ーションが完了しきれずにB位置で常にY軸移動が停止
してしまうという問題がある。また、◎、B位置の位置
確認にリミットスイッチとドッグによる検知を行ってい
るため、慣性による流れが生じ位置停止が一定でなく、
場合によっては主軸のキーとアーム把持部のキーとが干
渉したり、近い位置からアーム把持部の爪が開いて入る
ためその時のショックが大きい。■、人位置からB位置
までの距離を大きくとろうとすると、A位置が原点位置
側に移動するため加工領域が少なくなる。■さらに、ド
ッグによる外部からの信号でNC制御するためY軸移動
のスピードにより流れ量が変化するという問題がある。
本発明の目的は上記の事情に漏み問題を解決するために
提案されたものであって、原点位置からATCの位置ま
でY軸移動の前述した3個所A。
BおよびC位置の減速点、オーバーライド減少点を設け
、C位置までにオリエンテーション完了のチェックを行
い、内部的に停止点を設けているためバラツキがなく、
しかもリミットスイッチを不要とした直接交換型ATC
における主軸制御装置を提供することにある。
く問題点を解決するための手段と作用〉本発明は主軸と
ツールマガジンとの間で直接交換する直接交換型ATC
における主軸制御装置であって、その具体的な手段は主
軸第2原点位置からATCの交換位置までの間に少なく
とも2個以上の減速点であるオーバーライド減少点の位
置を設ける。例えば3個の減速点であるオーバーライド
減少点の位置を設けて、各位置における主軸第2原点位
置からのカウント数を演算処理する演算手段を設ける。
該演算手段によって処理されたカウント数と位置制御の
パルス信号が変換装置に取り込まれて各位置における主
軸を接近位置に応じて送り速度を変換する。さらに主軸
が危険領域を脱して所定の減速速度で移動する前に主軸
オリエンテーションを完了したかどうかチェックし、主
軸オリエンテーション完了が上った時にATCの交換位
置まで主軸が移動される回路で主軸が移動される。次い
でツール交換動作が行なわれる。
而して本発明の主軸制御をNC制御のプログラムに組み
入れて施こされることによって減速が滑らかに行なわれ
ると共にバラツキがなく正確で確実に操作される。
〈実施例〉 以下、本発明の一実施態様を図面に基づいて詳細に説明
する。
(1)  まず、本発明の装置が適用される直接交換型
ATC付マシニングセンタについて説明する。
第3図(A)は本発明の装置が適用される直接交換型A
TC付横型マシニングセンタの正面図および第3図(B
)は第3図(A)の■矢視図である。
第3図(A)および(B)において、ベント101上に
サドル102が載置され、該サドル102上にはテーブ
ル103が載置される。テーブル103は図中X軸方向
に移動し、サドル102はZ軸方向に移動される。コラ
ム104には主軸ヘッド105が取付けられ案内ガイド
105Aに案内されてY軸方向(上下方向)に移動され
る。主軸ヘッド105には主軸106が回転自在に軸承
される。主軸106にはツールTを挿着したツールホル
ダ107が着脱可能に取付けられる。コラム104の上
部にブラケット108を介して放射状にツールを複数配
列された放射状ツールマガジン109が回動可能に且つ
Z軸方向進退動可能に載設され、該放射状ツールマガジ
ン109を回動し必要ツールを主軸106に着脱させる
。この放射状ツールマガジン109に複数のツールホル
ダ107を保持するのにツール保持体110が取付けら
れる。ツール保持体110にはツールTが下方へ落下し
ないようにスプリングを介したグリッパが設けられてい
る。本発明が適用される工作機械は横型のマシニングセ
ンタだけでなく竪型のマシニングセンタであっても構わ
ない。
(2)本発明の基本的な原理について説明する。
第2図は直接交換型ATCと主軸との間でツール交換を
行う際の主軸制御を説明するモデル図である。第2図に
おいて、主軸106にキー111を介してツールが把持
される。直接交換型ATC付のツールマガジン109の
受渡し位置にツール保持体110のATCのアーム11
2が設けられていて、該アーム112の先端部には外側
に向けて開放したアーム把持部113がアーム112と
一体に取付けられている。しかもアーム把持部113の
ほぼ中央部に設けられたキー溝114に1主軸キー11
1を合せるべく主軸106が定位置に割出される。
全主軸106が第2原点位置に移動し、その位置からY
軸方向(上方)へ主軸106を移動しATCアーム11
2のアーム把持部113内に主軸106内の工具を把持
させるべく主軸106をNcfiIJflllするもの
である。すなわちE点がATC位置で、主軸106の第
2原点位置からATC位置のE点までの間のY軸移動行
程を3個所のA点、B点および0点の減速点、即ちオー
バーライド減少点を設ける。主軸106がY軸方向(上
方)へ移動し、0点に到達した時点からE点までを所定
の減速スビーYで減速する。主軸106の第2原点位置
から移動してA点に到達した時点で所定の減速スピード
に対し100%オーバーライドせしめ、B点まで100
%のオーバーライドのスピードで移動される。B点に到
達すると、減速スピードのオーバーライド60%でオー
バーライドせしめ、0点まで60%のオーバーライドで
移動する。
0点に到達すると、上述の如く所定スピードに減速しE
点のATC位置までその減速スピードで移動する。E点
に到達すると、ATC動作が開始されてツール交換がな
される。なお、主軸106のオリエンテーションは主軸
106が第2原点位置から0点まで移動する間に行なわ
れ、キー111が例えば左廻りに回動し0点ではキーa
114と同一の位置に割出される。
(3)次に本発明の具体的な構成について説明する。
第1図は本発明の具体的な構成を説明する制御ブロック
図である。第1図において、CNC1に画面付キーボー
ド2から入出力装置2aを介してNC加ニブログラムの
データ等が入力される。
NC装置の信号によりNC制御装置3にプログラミング
されている加工情報、ATC情報、第2原点位置の情報
およびオリエンテーション情報でデータ指令が出される
。またPC装置の信号でATC制御装置4により入出力
装置4aを介して接続される。ATCアーム112はA
TCI 09により入出力装置109aを介して接続さ
れる。主軸106は制御装置106 bによりモータ1
06aの回転を制御し、ギヤを介して所定の回転が与え
られ、検出手段106dで回転数を検出して制御装置1
06bにフィードバックされ、該制御装置106bは入
出力装置106Cを介して接続される。
主軸106をY軸方向へ移動するY他用モータ5aはア
ンプ5bを介して補間器5cに信号を送りY軸方向の位
置送りがなされる。しかもY他用モータ5aから補間器
5Cヘフイードバツクされて制御される。Y軸方向の移
動パルス信号が補間器5Cより演算部6に取り込まれて
カウントされる。演算部6にはすでにNC制御装置3よ
り第2原点位置力らのA点、B点および0点までの距離
であるカウンター数の累積値が取り込まれている。
また、アンド・ゲート7.8および9には夫々オリエン
テーション完了信号が取り込まれている。
アンド・ゲート9には演算部6でパルス信号のカウント
数がA点に到達したカウント数になると、信号が取り込
まれて、オリエンテーションが完了してないから、アン
ド・ゲート9より所定の減速スピードに対し100%オ
ーバーライドしたY輸送りをする信号を発しY他用モー
タ5aを100%オーバーライドのスピードで位置送り
する。アンド・ゲート8には演算部6でパルス信号のカ
ウント数がB点に到達したカウント数になると、信号が
取り込まれてオリエンテーションが完了していないから
アンド・ゲート8より所定の減速スピードに対し60%
オーバーライドしたY輸送りをする信号を発しY軸層モ
ータ5aを60%オーバーライドのスピードで位置送り
をする。アンド−ゲート7には演算部6でパルス信号の
カウント数が0点に到達したカウント数になると、信号
が取り込まれてオリエンテーションが完了していないか
らアンド・ゲート7より所定の減速スピードすなわち0
%のオーバーライドしたY輸送りをする信号を発しY軸
層モータ5aを所定の減速スピードで位置送りがなされ
る。
主軸106がアンド・ゲート7を通過した0%オーバラ
イドした信号がアンド・ゲート10にも取り込まれ、ア
ンド・ゲート10にオリエンテーションが完了した信号
があがって取り込まれることによって、アンド・ゲート
エ0からの0%オーバーライドした信号が出されてY輸
送りオーバーライドをキャンセルする。
しかもアンド・ゲート10から出された0%オーバーラ
イド信号が演算部11に取り込まれて、該演算部11で
は0点とE点間の距離では0%オーバーライドの減速ス
ピードで移動するように演算処理がなされる。E点に到
達した時点でATCによりツール交換がなされる。
本発明の装置により主軸106からツールマガジン10
9のツール交換がなされるまでの主軸106の移動動作
を説明すると、まず主軸106に挿着されたツールTで
所定の加工が終了すると、主軸106が第2原点位置に
到達する。
主軸IO6が第2原点位置からA点まで早送りされ、A
点の位置に到達すると、所定の減速スピードに対し10
0%のオーバーライドしたスピードに切り換えられてA
点まで移動する。主軸106がB点に到達すると、所定
の減速スピードに対し60%のオーバーライドしたスピ
ードに切り換えられて0点まで移動する。主軸106が
0点に到達すると所定の減速スピードに切り換えられて
E点まで移動する。なお、主軸106のオリエンテーシ
ョンは主軸が第2原点位置から0点まで移動する間に行
なわれる。
主軸106がE点に到達するとツールの交換動作により
、主軸105に挿着されたツールがツールマガジン10
9内のツールと交換される。
本発明は、主軸とマガジンとの間で工具交換を行う形式
の直接交換型ATCの例で説明したが、主軸とATCの
間で工具交換にも利用できる。
く効 果〉 本発明は直接交換型ATCでツールを交換する際、主軸
を第2原点位置からATCの交換位置までのY軸移動の
行程中に3個所の減速点、オーバーライド減少点を設け
、かつ所定の減速スピードで移動させるまでに主軸のオ
リエンテーション完了のチェックを行うようNC制御の
NC加ニブログラム中に組み入れて動作させることで従
来の主軸制御手段に比べて滑らかな減速が出来ると共に
バラツキがなくなり正確で確実にツール交換がなされる
。而も従来使用していたリミットスイッチやドッグが不
要となり経済的な面でも優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の具体的な構成を説明する制御ブロック
図である。第2図は直接交換型ATCと主軸との間でツ
ール交換を行う際の主軸制御を説明するモデル図である
。 第3図(A)は本発明の装置が適用される直接交換型A
TC付横型マシニングセンタの正面図および第3図(B
)は第3図(A)のI矢視図である。 工・・・CNC2・・・画面付キーボード3・・・NC
制御装置  4・・・ATC制御装置5a・・・Y軸周
モータ 5c・・・補間器6・・・演算部   7,8
.9・・・アンド・ゲート10・・・アンド・ゲート 
11・・・演算部106・・・生 軸   109・・
・ATClll・・・キ −   112・・・ATC
113・・・把持部   114・・・キー溝特許出願
人   日立精機株式会社 第1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 主軸と工具交換装置との間で、工具を受渡すべく主軸の
    第2原点位置からATCの交換位置へ主軸を送るサーボ
    位置送りの主軸制御装置において、主軸の第2原点位置
    とATCの交換位置との間に少なくとも2個以上設けた
    減速点であるオーバーライド減少点の位置と、各位置に
    おける主軸第2原点位置からのカウンタ数を演算処理す
    る演算手段と、該演算手段によって処理されたカウンタ
    数と位置制御のパルス信号とにより各位置におけるサー
    ボ位置を接近位置に応じて送り速度を変換する変換装置
    と、主軸が危険領域を脱して所定の減速速度で移動する
    前に主軸のオリエンテーションを完了させるチェックを
    行うと共に該主軸のオリエンテーションの完了が上った
    時にATCの交換位置まで移動させる回路とからなるこ
    とを特徴とする直接交換型ATCにおける主軸制御装置
JP22444885A 1985-10-08 1985-10-08 直接交換型atcにおける主軸制御装置 Pending JPS6284947A (ja)

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JPS6284947A true JPS6284947A (ja) 1987-04-18

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010234472A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Brother Ind Ltd 工作機械及び工作機械の工具交換処理方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5554152A (en) * 1978-10-14 1980-04-21 Fanuc Ltd Tool replacing mechanism for machining center
JPS57101909A (en) * 1980-12-17 1982-06-24 Fanuc Ltd Control device for stopping main shaft at prescribed position

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