KR101387869B1

KR101387869B1 - Machine tool and control method

Info

Publication number: KR101387869B1
Application number: KR1020120031044A
Authority: KR
Inventors: 노리히사 가와무라
Original assignee: 브라더 고오교오 가부시키가이샤
Priority date: 2011-03-28
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2014-04-22
Also published as: CN102717286A; KR20120110055A; CN102717286B; JP2012200855A

Abstract

본 발명은 절삭 불량이 발생하는 일 없이, 공구를 교환하는 시간을 단축하는 공작 기계 및 공구를 교환하는 동작을 제어하는 제어 방법을 제공한다. 공구 포트에 저장한 공구가 표준 공구일 때, 공작 기계는 공구 포트가 교환 아암에 접근하는 동작과 가공 축(주축 헤드)이 교환 위치로 이동하는 동작을 병행적으로 실행한다. 공구 포트가 교환 아암에 접근하는 동작은 가공 축이 교환 위치로 이동할 때 실시되므로, 절삭 불량은 발생하지 않는다.The present invention provides a machine tool that shortens the time for changing a tool and a control method for controlling the operation of changing the tool without cutting failure. When the tool stored in the tool port is a standard tool, the machine tool performs the parallel movement of the tool port approaching the exchange arm and the movement of the machining axis (spindle head) to the exchange position. Since the movement of the tool port to the exchange arm is performed when the machining axis moves to the exchange position, no cutting defects occur.

Description

Machine Tools and Control Methods {MACHINE TOOL AND CONTROL METHOD}

본 발명은 저장부에 저장한 대경, 또는 소경의 공구와 워크를 가공하는 가공부에 장착한 공구를 교환하는 공작 기계 및 공구 교환 동작을 제어하는 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a machine tool for exchanging a tool having a large diameter or a small diameter stored in a storage portion and a tool attached to a processing portion for processing a workpiece, and a control method for controlling a tool change operation.

공작 기계는 밀링 가공, 태핑 등 다양한 가공을 행한다. 공작 기계는 제어부로부터의 지령에 기초하여, 복수의 공구를 저장하는 저장부로부터 소정의 공구를 취출한다. 공작 기계는 취출한 공구와 가공 축(가공부)에 장착한 공구를 교환하여, 원하는 가공을 행한다. 일본 공개 특허 공보 1999년 제114757호는 가공 축, 공구 매거진, 교환 아암, 제어 장치(제어부)를 구비하는 공작 기계를 개시한다. 공구 매거진은, 공구를 저장하는 복수의 공구 포트(저장부)를 구비한다. 공구 매거진은 환 형상이고, 전후 방향 또는 좌우 방향을 축심 방향으로 하여 회전한다. 공구 매거진은 공구 포트를 교환 가능한 최하 위치로 반송한다. 최하 위치로 반송된 공구 포트는 하측으로 대략 90도 회전한다. 가공 축과 교환 아암은, 가공 헤드(이동부)의 하측에 설치되어 있다. 가공 헤드는, 교환 위치와 가공 위치 사이를 이동한다. 교환 위치는 공구를 교환하는 위치이다. 가공 위치는 워크를 가공하는 위치이다. 가공 위치는 교환 위치의 하방에 있다. 공구를 교환할 때, 가공 헤드는 교환 위치로 이동한다. 교환 아암은, 하측으로 회전한 공구 포트에 접근한다. 교환 아암은 아암, 핑거를 구비한다. 핑거는 아암의 양단부에 각각 설치되어 있다. 각 핑거는, 하측으로 회전한 공구 포트에 저장한 공구와, 가공 축에 장착한 공구를 파지한다. 교환 아암은 상하 이동 가능하고, 또한 180도 회전 가능하다. 공구 교환할 때, 각 핑거는 가공 축의 공구와 공구 포트의 공구를 파지하고, 그 후 교환 아암이 하강한다. 교환 아암은 최하점에서 180도 회전한 후, 상승한다. 교환 아암이 상승하였을 때, 가공 축의 공구와 공구 포트의 공구는 교체된다. 그 후, 각 핑거는 공구의 파지를 해제한다. 공구 교환하는 공구는, 대경 공구(대형 공구)와 표준 공구(소형 공구)가 있다. 표준 공구는 대경 공구보다도 직경이 작다. 공구 포트에 저장되어 있는 대경 공구를 가공 축에 장착할 때, 공구 교환 동작은 이하와 같이 이루어진다. 가공 헤드는 교환 위치로 이동한 후, 공구 포트는 하측으로 회전한다. 공구 포트가 하측으로 회전한 상태에서 가공 헤드가 교환 위치로 이동하면, 대경 공구와 교환 아암은 접촉한다. 따라서 가공 헤드가 교환 위치로 이동한 후, 공구 포트는 하측으로 회전한다. 소경 공구는, 공구 포트가 하측으로 회전한 상태에서 가공 헤드가 교환 위치로 이동해도, 소경 공구와 교환 아암은 접촉하지 않는다. 따라서 소경 공구를 수납한 공구 포트는 가공 축의 상승 전에 회전할 수 있다. 그러나 가공 축에서 워크 가공 중에 공구 포트를 회전하면, 공구 포트의 회전에 의한 진동이 워크와 공구에 전해져 절삭 불량이 발생한다고 하는 문제가 있다. 절삭 불량을 방지하는 방법으로서, 대경 공구와 동일한 방법으로 공구 교환을 실시하는 경우가 있다. 그러나 상기의 경우, 공구 교환의 시간은 길어진다고 하는 다른 문제가 발생한다.The machine tool performs various processes such as milling and tapping. The machine tool takes out a predetermined tool from a storage unit that stores a plurality of tools based on instructions from the controller. The machine tool exchanges the tool taken out and the tool mounted on the machining shaft (processing part) to perform a desired machining. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 1999757 discloses a machine tool having a machining axis, a tool magazine, an exchange arm, and a control device (control unit). The tool magazine has a plurality of tool ports (storage portions) for storing tools. The tool magazine is annular and rotates in the axial direction in the front-rear direction or the left-right direction. The tool magazine returns the tool port to the lowest exchangeable position. The tool port conveyed to the lowest position rotates approximately 90 degrees downward. The machining shaft and the replacement arm are provided below the machining head (moving part). The machining head moves between the exchange position and the machining position. The exchange position is the position at which the tool is changed. A machining position is a position which processes a workpiece. The machining position is below the exchange position. When changing the tool, the machining head moves to the change position. The exchange arm approaches the tool port rotated downward. The exchange arm has an arm, a finger. Fingers are provided at both ends of the arm, respectively. Each finger grips the tool stored in the tool port rotated downward, and the tool attached to the process axis. The exchange arm is movable up and down and can be rotated 180 degrees. When tool changing, each finger grips the tool in the machining axis and the tool in the tool port, after which the exchange arm is lowered. The exchange arm rises after rotating 180 degrees from the lowest point. When the exchange arm is raised, the tool in the machining axis and the tool in the tool port are replaced. Each finger then releases the gripping of the tool. The tool to be replaced includes a large diameter tool (large tool) and a standard tool (small tool). Standard tools are smaller in diameter than larger tools. When the large diameter tool stored in the tool port is mounted on the machining axis, the tool change operation is performed as follows. After the machining head has moved to the exchange position, the tool port rotates downward. When the machining head moves to the exchange position with the tool port rotated downward, the large diameter tool and the exchange arm contact each other. Thus, after the machining head moves to the exchange position, the tool port rotates downward. In the small diameter tool, even if the processing head moves to the replacement position while the tool port is rotated downward, the small diameter tool does not come into contact with the replacement arm. Therefore, the tool port which accommodated the small diameter tool can rotate before a raise of a machining axis. However, when the tool port is rotated during the workpiece machining in the machining axis, vibration caused by the rotation of the tool port is transmitted to the workpiece and the tool, resulting in a problem of cutting failure. As a method of preventing a cutting defect, tool replacement may be performed by the same method as a large diameter tool. However, in the above case, another problem arises that the time for tool change is long.

본 발명의 목적은, 절삭 불량이 발생하는 일 없이 공구를 교환하는 시간을 단축하는 공작 기계 및 공구 교환 동작을 제어하는 제어 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a control method for controlling a machine tool and a tool change operation that shortens the time for changing a tool without generating a cutting defect.

기술 방안 1의 공작 기계는, 대형 또는 상기 대경 공구보다도 직경이 작은 소형의 공구를 각각 저장하는 복수의 저장부와, 저장부에 저장한 공구를 장착하여 워크를 가공하는 가공부와, 가공부에 장착한 공구를 교환하는 교환부와, 교환부 및 가공부와 함께 공구를 교환하는 교환 위치 및 워크를 가공하는 가공 위치의 사이를 이동하는 이동부와, 저장부의 교환부로의 접근 또는 이격을 행하는 액추에이터와, 공구를 교환하는 교환 명령을 기억하는 기억부와, 공구를 식별하는 식별 정보 및 상기 식별 정보에 대응지어져 있고, 대형 또는 소형의 각각을 나타내는 치수 정보를 기억하는 공구 정보 테이블과, 공구 정보 테이블 및 교환 명령에 기초하여, 이동부, 액추에이터 및 교환부의 동작을 제어하고, 가공부에 장착한 공구와 저장부에 저장한 공구의 교환을 실행하는 제어부를 구비한다. 제어부는, 가공부에 장착되어 있는 공구의 후속으로 가공부에 장착하는 공구가 소형의 공구인지 여부를 판정하는 후속 공구 판정 장치와, 후속 공구 판정 장치에서 가공부에 장착해야 하는 공구가 소형의 공구라고 판정하였을 때, 저장부가 교환부에 접근하는 동작 및 이동부가 교환 위치로 이동하는 동작을 병행적으로 실행하는 제1 병행 실행 장치와, 제1 병행 실행 장치에서 양쪽 동작을 실행하였는지 여부를 판정하는 동작 판정 장치와, 동작 판정 장치에서 양쪽 동작을 실행하였다고 판정하였을 때, 교환부에 의한 공구의 교환을 실행하는 교환 실행 장치를 구비한다.The machine tool of the technical scheme 1 includes a plurality of storage sections for storing large or small tools smaller in diameter than the large diameter tool, a processing section for mounting a tool stored in the storage section, and processing a work; Actuator which accesses or spaces between the exchange part which exchanges a mounted tool, the moving part which moves between an exchange part which exchanges a tool with the exchange part, and a machining part, and the machining position which processes a workpiece, and the exchange part of a storage part. And a storage unit for storing an exchange command for exchanging a tool, an identification information for identifying a tool, and a tool information table for storing dimension information indicating each of large and small, and a tool information table. And control of operations of the moving unit, the actuator, and the exchange unit based on the exchange command, and exchanging the tool mounted on the machining unit and the tool stored in the storage unit. It is provided with a control unit for executing. The control unit includes a subsequent tool determination device that determines whether a tool to be mounted on the processing unit is a small tool subsequent to a tool mounted on the processing unit, and a tool to be mounted on the processing unit by the subsequent tool determination device. When it is determined that the first parallel execution device executes both the operation of the storage unit approaching the exchange unit and the operation of the mobile unit moving to the exchange position in parallel, it is determined whether the first parallel execution unit has performed both operations. An operation determination device and an exchange execution device that performs replacement of the tool by the exchange unit when it is determined that the operation determination device has performed both operations.

제어부의 후속 공구 판정 장치는 후속으로 사용하는 공구가 소형 공구인지 여부를 판정하고, 소형 공구일 때, 제어부의 제1 병행 실행 장치는 저장부가 교환부에 접근하는 동작과 이동부가 교환 위치로 이동하는 동작을 병행적으로 실행한다. 따라서 공작 기계는 후속으로 사용하는 공구가 소형일 때, 가공부에 의한 가공이 종료한 후, 공구 교환에 필요한 저장부의 접근 동작을 행하므로, 접근 동작에 수반되는 진동은 워크의 절삭에 영향을 미치지 않는다. 따라서 공작 기계는 절삭 불량이 발생하지 않는다. 또한, 가공부의 이동 동작과 상기 접근 동작을 병행하여 행하므로, 접근 동작 후에 이동 동작을 행하는 경우에 비해 공구 교환 시간을 단축할 수 있다.The subsequent tool determination device of the control unit determines whether the subsequently used tool is a small tool, and when it is a small tool, the first parallel execution device of the control unit moves the storage unit to the exchange unit and the moving unit moves to the exchange position. Execute the action in parallel. Therefore, the machine tool performs the approach operation of the storage portion necessary for tool change after the machining by the machining portion is finished when the tool to be used subsequently is small. Therefore, the vibration accompanying the approach movement does not affect the cutting of the workpiece. Do not. Therefore, the machine tool does not have a bad cutting. Moreover, since the movement operation | movement of a machining part and said approach operation are performed in parallel, a tool change time can be shortened compared with the case where the movement operation | movement is performed after an approach operation.

기술 방안 2의 공작 기계는, 교환부에 의한 공구의 교환이 종료하였는지 여부를 판정하는 종료 판정 장치와, 종료 판정 장치에서 교환부에 의한 공구의 교환이 종료하였다고 판정한 후, 상기 저장부에 저장한 공구가 소형의 공구인지 여부를 판정하는 저장 판정 장치와, 상기 저장 판정 장치가 상기 저장부에 저장한 공구가 소형의 공구라고 판정하였을 때, 저장부가 교환부로부터 이격하는 동작 및 이동부가 가공 위치로 이동하는 동작을 병행적으로 실행하는 제2 병행 실행 장치를 더 구비한다.The machine tool of the technical solution 2 is an end determination device for determining whether the replacement of the tool by the exchange unit has ended, and after determining that the tool exchange by the exchange unit is finished in the termination determination device, the machine tool is stored in the storage unit. A storage judging device for judging whether a tool is a small tool, and when the storage judging device judges that a tool stored in the storage is a small tool, an operation in which the storage part is spaced from the exchange part and the moving part is a machining position; It further includes a second parallel execution device for executing the movement to move in parallel.

제어부의 종료 판정 장치는, 교환부가 공구의 교환을 종료하였다고 판정한 후, 저장 판정 장치는 공구 교환 후에 저장부에 저장한 공구가 소형의 공구인지 여부를 판정한다. 공구 교환 후의 저장부에 저장한 공구가 소형의 공구일 때, 저장부가 교환부로부터 이격하는 동작과 이동부가 가공 위치로 이동하는 동작을 동시에 행한다. 따라서 저장부가 이격하는 동작을 먼저 실시할 때에 비해 동시에 행하는 쪽이 공구 교환 시간을 단축할 수 있다. 또한, 이동부가 가공 위치로 이동한 후, 저장부가 이격하는 동작을 실시할 때에 비해, 절삭 불량은 발생하지 않는다.The end determination device of the control unit determines that the exchange unit has finished replacing the tool, and then the storage determination device determines whether the tool stored in the storage unit after the tool change is a small tool. When the tool stored in the storage unit after tool change is a small tool, the storage unit is separated from the exchange unit and the moving unit moves to the machining position at the same time. Therefore, the tool change time can be shortened at the same time as compared with when the storage part is spaced apart first. In addition, after the moving part moves to the machining position, the cutting failure does not occur as compared with the case where the storage part is spaced apart.

기술 방안 3의 제어 방법은, 워크를 가공하는 가공부에 장착한 대형 또는 상기 대형의 공구보다도 직경이 작은 소형의 공구를, 공구를 저장하는 복수의 저장부에 저장한 공구로 교환하는 교환부, 상기 교환부와 가공부가 설치되어 있고, 공구를 교환하는 교환 위치 및 워크를 가공하는 가공 위치의 사이를 이동하는 이동부 및 상기 저장부의 상기 교환부로의 접근 또는 이격을 행하는 액추에이터의 각 동작을, 공구를 교환하는 교환 명령에 기초하여 제어하는 제어 방법에 있어서, 상기 가공부에 장착되어 있는 공구의 후속으로 상기 가공부에 장착하는 공구가 소형의 공구인지 여부를 판정하는 후속 공구 판정 스텝과, 상기 후속 공구 판정 스텝에서 상기 가공부에 장착하는 공구가 소형의 공구라고 판정하였을 때, 상기 저장부가 상기 교환부에 접근하는 동작 및 상기 이동부가 상기 교환 위치로 이동하는 동작을 병행적으로 실행하는 제1 병행 실행 스텝과, 상기 제1 병행 실행 스텝에서 상기 양쪽 동작을 실행하였는지의 여부를 판정하는 동작 판정 스텝과, 상기 동작 판정 스텝에서 상기 양쪽 동작을 실행하였다고 판정하였을 때, 상기 교환부에 의한 공구의 교환을 실행하는 교환 실행 스텝을 구비한다. 따라서 기술 방안 1과 동일한 효과를 얻는다.The control method of the technical solution 3 is the exchange part which replaces the large tool attached to the process part which processes a workpiece | work, or the small tool whose diameter is smaller than the said large tool with the tool stored in the some storage part which stores a tool, The operation part of the actuator which is provided with the said exchange part and a process part, and which moves between the exchange part which exchanges a tool, and the process position which processes a workpiece, and the said exchange part to the said exchange part of the said storage part performs a tool, A control method of controlling based on an exchange command for exchanging a value, the control method comprising: a subsequent tool determination step of determining whether a tool mounted on the processing portion is a small tool subsequent to a tool mounted on the processing portion; In the tool determination step, when it is determined that the tool mounted on the processing part is a small tool, the storage part approaches the exchange part. A first parallel execution step of executing an operation and an operation of moving the moving unit to the exchange position in parallel; an operation determination step of determining whether or not the both operations are executed in the first parallel execution step; and the operation When it is determined in the judgment step that both of the above operations are executed, an exchange execution step of exchanging a tool by the exchange unit is provided. Therefore, the same effect as in Technical Solution 1 is obtained.

기술 방안 4의 제어 방법은, 상기 교환부에 의한 공구의 교환이 종료하였는지 여부를 판정하는 종료 판정 스텝과, 상기 종료 판정 스텝의 실행 후, 저장부에 저장한 공구가 소형의 공구인지 여부를 판정하는 저장 판정 스텝과, 상기 저장 판정 스텝에서 상기 저장부에 저장한 공구가 소형의 공구라고 판정하였을 때, 상기 저장부가 상기 교환부로부터 이격하는 동작 및 상기 이동부가 상기 가공 위치로 이동하는 동작을 병행적으로 실행하는 제2 병행 실행 스텝을 더 구비한다. 따라서 기술 방안 2와 동일한 효과를 얻는다.In the control method of the technical scheme 4, an end determination step of determining whether or not the replacement of the tool by the exchange unit has ended, and after the execution of the end determination step, determine whether the tool stored in the storage unit is a small tool. A storage judgment step for performing the operation, and when the tool stored in the storage section determines that the tool is a small tool, the storage section is separated from the exchange section, and the moving section moves to the machining position. A second parallel execution step is also provided. Therefore, the same effect as the technical solution 2 is obtained.

도 1은 공작 기계를 개략적으로 도시한 외관도.
도 2는 가공 축 근방의 구성을 개략적으로 도시한 종단면도.
도 3은 공구 매거진을 개략적으로 도시한 측면도.
도 4는 공구 매거진을 개략적으로 도시한 종단면도.
도 5는 교환 아암을 개략적으로 도시한 저면도.
도 6은 공작 기계의 블록도.
도 7은 비휘발성 기억 장치에 기억한 가공 프로그램과 공구 정보 테이블의 일례를 나타내는 도면.
도 8은 가공 축에 장착한 공구 및 후속으로 가공 축에 장착되어야 하는 공구의 크기를 판정하여, 공구 교환을 실행하는 제어 장치에 의한 공구 판정 교환 처리를 설명하는 흐름도.
도 9는 가공 축에 장착하는 공구가 표준 공구일 시에 실행하는 제1 교환 처리를 설명하는 흐름도.
도 10은 제1 교환 처리의 공구 포트, 가공 축, 교환 아암의 동작을 설명하는 설명도.
도 11은 가공 축에 장착하는 공구가 대경 공구일 시에 실행하는 제2 교환 처리를 설명하는 흐름도.
도 12는 제2 교환 처리에 관한 공구 포트, 가공 축, 교환 아암의 동작을 설명하는 설명도.1 is an external view schematically showing a machine tool;
2 is a longitudinal sectional view schematically showing a configuration near a machining axis;
3 is a side view schematically showing a tool magazine.
4 is a longitudinal sectional view schematically showing a tool magazine.
5 is a bottom view schematically showing the exchange arm.
6 is a block diagram of a machine tool.
7 is a diagram showing an example of a processing program and a tool information table stored in a nonvolatile memory device.
Fig. 8 is a flowchart for explaining tool determination exchange processing by a control device that determines the size of a tool mounted on a machining axis and a tool that should subsequently be mounted on a machining axis and executes tool change.
9 is a flowchart for explaining a first exchange process performed when a tool mounted on a machining axis is a standard tool;
10 is an explanatory diagram illustrating operations of a tool port, a machining axis, and an exchange arm of the first exchange process.
It is a flowchart explaining the 2nd exchange process performed when the tool attached to a machining axis is a large diameter tool.
12 is an explanatory diagram for explaining operations of a tool port, a machining axis, and an exchange arm according to the second exchange process.

본 발명의 실시 형태의 공작 기계를 도면에 기초하여 설명한다. 공작 기계는 베이스(1)를 구비하고, 베이스(1) 상에 컬럼(2)이 직립한다. 상하로 가늘고 긴 가이드 레일(4, 4)은 컬럼(2)의 일측면에 설치하고, 적당한 간격을 두고 대향한다. 주축 헤드(이동부)(3)는 가이드 레일(4, 4)에 연결되고, 가이드 레일(4, 4)은 주축 헤드(3)를 상하 방향으로 안내한다. 주축 헤드(3)는 후술하는 가공 축(9)을 탑재한다. Z축 이송 모터(5)는 컬럼(2)의 상부에 설치한다. 이송 나사(6)는 Z축 이송 모터(5)의 회전축에 연결되고, 가이드 레일(4, 4)의 사이를 하방으로 연장된다. 주축 헤드(3)는 이송 나사(6)에 연결되고, 또한 Z축 이송 모터(5)의 회전에 의해 상하 방향(Z축 방향)으로 이동한다.The machine tool of embodiment of this invention is demonstrated based on drawing. The machine tool has a base 1, on which a column 2 stands up. The guide rails 4 and 4, which are long and thin, are installed on one side of the column 2 and face each other at appropriate intervals. The spindle head (moving part) 3 is connected to the guide rails 4 and 4, and the guide rails 4 and 4 guide the spindle head 3 in the vertical direction. The spindle head 3 carries the machining shaft 9 described later. The Z-axis feed motor 5 is installed on the top of the column 2. The feed screw 6 is connected to the rotary shaft of the Z-axis feed motor 5 and extends downward between the guide rails 4 and 4. The spindle head 3 is connected to the feed screw 6 and moves in the vertical direction (Z-axis direction) by the rotation of the Z-axis feed motor 5.

테이블(7)은 베이스(1)에 설치하고, 수평면 방향(X축 방향, Y축 방향)으로 이동 가능하다. 워크는 테이블(7)에 배치한다. 주축 헤드(3)는 가공 축 모터(8)와, 가공 축(가공부)(9)과, 공구 매거진(10)을 탑재한다. 가공 축(9)은 주축 헤드(3)의 상하 이동에 의해 상방의 교환 위치와 하방의 가공 위치 사이를 이동한다(도 4 참조). 가공 축(9)은 가공 축 모터(8)의 구동에 의해 회전한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 가공 축(9)은 공구 설치부(11), 드로우 바(53), 공구 해제 핀(54)을 구비한다. 공구 설치부(11)는 공구(24)를 착탈 가능하게 보유 지지한다. 공구 해제 핀(54)은 드로우 바(53)를 통해 공구 설치부(11)에 연결된다. 도 1에 도시한 바와 같이, 공구 교환 모터(15)는 주축 헤드(3)에 설치한다. 공구 교환 모터(15)는 캠 기구를 통해 공구 해제 핀(54)에 연결된다. 공구 교환 모터(15)가 공구 해제 핀(54)을 밀어 내렸을 때, 공구(24)는 공구 설치부(11)로부터 이탈한다.The table 7 is attached to the base 1 and is movable in the horizontal plane direction (X-axis direction, Y-axis direction). The work is placed on the table 7. The spindle head 3 mounts a machining shaft motor 8, a machining shaft (processing section) 9, and a tool magazine 10. The machining shaft 9 moves between the upward exchange position and the downward machining position by the vertical movement of the spindle head 3 (see FIG. 4). The machining shaft 9 is rotated by the drive of the machining shaft motor 8. As shown in FIG. 2, the machining shaft 9 includes a tool attachment portion 11, a draw bar 53, and a tool release pin 54. The tool installation part 11 detachably holds the tool 24. The tool release pin 54 is connected to the tool installation 11 via a draw bar 53. As shown in FIG. 1, the tool change motor 15 is installed in the spindle head 3. The tool change motor 15 is connected to the tool release pin 54 via a cam mechanism. When the tool change motor 15 pushes down the tool release pin 54, the tool 24 is disengaged from the tool installation 11.

도 3에 도시한 바와 같이, 공구 매거진(10)은 원환 형상의 공구 통로(10a)를 구비한다. 개구(10b)는 공구 통로(10a)의 최하부에 형성된다. 복수의 공구 포트(31)는 공구 통로(10a) 내에 수납된다. 각 공구 포트(31)는 공구(24)를 착탈 가능하게 저장한다. 공구 포트(31)는 매거진 모터(14)의 구동에 기초하여 공구 통로(10a) 내를 이동한다. 가공 축(9)에 장착한 공구(24)와 공구 포트(31)에 저장한 공구(24)를 교환할 때, 교환하는 공구(24)를 수납한 공구 포트(31)는 개구(10b)로 이동한다.As shown in FIG. 3, the tool magazine 10 includes an annular tool passage 10a. The opening 10b is formed at the bottom of the tool passage 10a. The plurality of tool ports 31 are accommodated in the tool passage 10a. Each tool port 31 stores the tool 24 in a detachable manner. The tool port 31 moves in the tool passage 10a based on the drive of the magazine motor 14. When the tool 24 mounted on the machining shaft 9 and the tool 24 stored in the tool port 31 are exchanged, the tool port 31 containing the tool 24 to be replaced is moved to the opening 10b. Move.

도 4는 공구 매거진(10)을 개략적으로 도시한 종단면이다. 공구 매거진(10)은 공구 포트(31)를 지지하는 지지축(161)을 구비한다. 지지축(161)은 공구 포트(31)를 회전 가능하게 지지한다. 래치 기구는 공구 포트(31)의 내에 설치한다. 래치 기구는 오목부(33), 압축 스프링(34), 볼(35)을 구비한다. 오목부(33)는 공구 포트(31)의 내주면에 형성된다. 압축 스프링(34)은 오목부(33) 내에 설치하고, 볼(35)을 공구 포트(31)의 내측을 향하여 가압한다. 공구(24)는 기단부에 풀 스터드(121)를 갖는다. 공구(24)를 공구 포트(31)에 강하게 압입하였을 때, 풀 스터드(121)는 볼(35)에 결합된다. 따라서 공구 포트(31)는 공구(24)를 보유 지지한다. 공구(24)를 공구 포트(31)로부터 강하게 뽑아냈을 때, 볼(35)은 풀 스터드(121)로부터 벗겨진다. 따라서 공구(24)는 공구 포트(31)로부터 이탈한다. 핀(162)은 공구 포트(31)의 후단부(도 4의 우측)에 설치한다. 공구 매거진(10)은 슬라이더(164)를 구비한다. 슬라이더(164)는 상하 방향으로 미끄럼 이동하고, 핀(162)을 결합하는 U자 홈(163)을 갖는다. 슬라이더(164)의 상부는 로드(171)에 연결된다. 로드(171)는 에어 실린더(170)에 접속한다. 에어 실린더(170)는 제어 신호에 의해 구동되어, 로드(171)의 상승ㆍ하강을 행한다. 공구 포트(31)가 개구(10b)로 이동하였을 때, 핀(162)은 U자 홈(163)에 결합된다. 에어 실린더(170)는 액추에이터에 상당한다.4 is a longitudinal sectional view schematically showing the tool magazine 10. The tool magazine 10 has a support shaft 161 for supporting the tool port 31. The support shaft 161 rotatably supports the tool port 31. The latch mechanism is installed in the tool port 31. The latch mechanism includes a recess 33, a compression spring 34, and a ball 35. The recessed part 33 is formed in the inner peripheral surface of the tool port 31. The compression spring 34 is installed in the recess 33 and presses the ball 35 toward the inside of the tool port 31. The tool 24 has a pull stud 121 at the proximal end. When the tool 24 is strongly pressed into the tool port 31, the pull stud 121 is coupled to the ball 35. The tool port 31 thus holds the tool 24. When the tool 24 is strongly pulled out of the tool port 31, the ball 35 is peeled off from the pull stud 121. The tool 24 thus leaves the tool port 31. The pin 162 is provided at the rear end (right side of FIG. 4) of the tool port 31. Tool magazine 10 has a slider 164. The slider 164 slides in the vertical direction and has a U-shaped groove 163 for engaging the pin 162. The upper portion of the slider 164 is connected to the rod 171. The rod 171 is connected to the air cylinder 170. The air cylinder 170 is driven by a control signal to raise and lower the rod 171. When the tool port 31 has moved to the opening 10b, the pin 162 is engaged with the U-shaped groove 163. The air cylinder 170 corresponds to an actuator.

도 4의 가상 선으로 나타내는 바와 같이, 로드(171)가 에어 실린더(170)의 구동에 의해 상승하였을 때, 공구 포트(31)는 지지축(161)을 지지점으로 하여 하측으로 90도 회전하여, 공구(24)는 하향으로 된다. 공구(24)가 하향으로 된 공구 포트(31)의 위치는, 후술하는 교환 아암(18)에 의한 공구 교환이 가능한 위치이다. 로드(171)가 에어 실린더(170)의 구동에 의해 하강하였을 때, 공구 포트(31)는 지지축(161)을 지지점으로 하여 상측으로 90도 회전하여, 공구(24)는 횡측을 향하게 된다. 공구 포트(31)의 위치는 교환 아암(18)에 의한 공구 교환이 불가능한 위치이다. 회전축(19)은 주축 헤드(3)에 설치되고, 하측으로 돌출된다. 회전축(19)은 가공 축(9)과 공구 매거진(10) 사이에 위치한다. 교환 아암(18)은 회전축(19)의 하단부에 설치한다.As shown by the imaginary line of FIG. 4, when the rod 171 is raised by the drive of the air cylinder 170, the tool port 31 rotates 90 degrees downward with the support shaft 161 as a support point, Tool 24 is turned downward. The position of the tool port 31 in which the tool 24 is turned downward is a position where the tool can be changed by the exchange arm 18 described later. When the rod 171 is lowered by the driving of the air cylinder 170, the tool port 31 is rotated 90 degrees upward with the support shaft 161 as a support point, so that the tool 24 faces the transverse side. The position of the tool port 31 is a position at which tool change by the exchange arm 18 is impossible. The rotating shaft 19 is installed in the main shaft head 3 and protrudes downward. The axis of rotation 19 is located between the machining axis 9 and the tool magazine 10. The exchange arm 18 is attached to the lower end of the rotating shaft 19.

도 5를 참조하여 교환 아암(18)에 대해 설명한다. 교환 아암(18)은 아암 본체(16), 개폐 가능한 핑거 쌍(17, 17)을 구비한다. 각 핑거 쌍(17, 17)은 아암 본체(16)의 양단부에 설치한다. 핑거 쌍(17, 17)은 아암 본체(16)의 중심에 대해 대칭의 위치에 있고, 아암 본체(16)로부터 외측으로 연장된다. 스프링(58, 59)은 핑거 쌍(17, 17)에 설치한다. 캠축(51)은 아암 본체(16)에 설치한다. 핑거 쌍(17, 17)은 캠축(51)의 구동과 스프링(58, 59)의 가압력에 의해 개폐된다. 회전축(19)은 캠 기구에 연결된다. 캠 기구는 공구 교환 모터(15)의 회전 운동을 상하 운동으로 변환한다. 회전축(19)은 공구 교환 모터(15)의 구동에 의해 상하 방향(축 방향)으로 이동한다. 회전축(19)이 상승하였을 때, 공구 교환 모터(15)의 회전력은 캠축(51)으로 전동되어, 핑거 쌍(17, 17)은 개폐된다. 핑거 쌍(17, 17)은 가공 축(9)에 장착한 공구(24) 또는 공구 포트(31)에 저장한 공구(24)를 파지한다.The exchange arm 18 is demonstrated with reference to FIG. The exchange arm 18 has an arm body 16 and finger pairs 17 and 17 that can be opened and closed. Each pair of fingers 17 and 17 is provided at both ends of the arm body 16. Finger pairs 17 and 17 are in a symmetrical position with respect to the center of arm body 16 and extend outwardly from arm body 16. Springs 58 and 59 are mounted on finger pairs 17 and 17. The camshaft 51 is attached to the arm main body 16. As shown in FIG. The finger pairs 17 and 17 are opened and closed by the driving of the camshaft 51 and the pressing force of the springs 58 and 59. The rotating shaft 19 is connected to the cam mechanism. The cam mechanism converts the rotational movement of the tool change motor 15 into the vertical movement. The rotary shaft 19 moves in the vertical direction (axial direction) by the drive of the tool change motor 15. When the rotating shaft 19 is raised, the rotational force of the tool changer motor 15 is transmitted to the cam shaft 51, and the finger pairs 17 and 17 are opened and closed. The finger pairs 17 and 17 hold the tool 24 mounted on the machining axis 9 or the tool 24 stored in the tool port 31.

공구 포트(31)에 저장한 공구(24)가 하방을 향하고 있을 때, 공구(24)는 핑거 쌍(17, 17)의 사이에 위치한다. 핑거 쌍(17, 17)은 공구(24)를 파지한다. 공구 포트(31)에 저장한 공구(24)가 횡측을 향하고 있을 때, 공구(24)는 핑거 쌍(17, 17)의 사이에 위치하지 않으므로 핑거 쌍(17, 17)은 공구(24)를 파지할 수 없다. 회전축(19)이 하강하여 아암 본체(16)가 회전하면, 핑거 쌍(17, 17)에 파지된 공구(24, 24)의 위치는 교체된다. 그 후, 회전축(19)은 상승하여 공구(24, 24)는 각각 공구 포트(31)에 저장되고, 가공 축(9)에 장착된다. 핑거 쌍(17, 17)은 공구(24, 24)를 놓는다. 공구 교환 모터(15)가 소정 수 회전하는 동안, 공작 기계는 핑거 쌍(17, 17)의 개폐 동작, 교환 아암(18)의 상하 동작과 회전 동작을 행한다. 교환 아암(18)은 주축 헤드(3)의 상하 이동에 기초하여 가공 축(9)과 함께 상하 방향으로 이동한다(도 4 참조). 교환 아암(18)은 가공 축(9)과 함께 상측에 위치하고 있을 때, 상술한 교환 동작을 행한다.When the tool 24 stored in the tool port 31 faces downward, the tool 24 is located between the pair of fingers 17 and 17. Finger pairs 17 and 17 grip tool 24. When the tool 24 stored in the tool port 31 is facing laterally, the tool 24 is not positioned between the pair of fingers 17 and 17, so the pair of fingers 17 and 17 are used to lift the tool 24. You cannot hold it. When the arm main body 16 rotates when the rotating shaft 19 descends, the positions of the tools 24 and 24 held by the pair of fingers 17 and 17 are replaced. Thereafter, the rotary shaft 19 is raised so that the tools 24 and 24 are stored in the tool port 31, respectively, and mounted on the machining shaft 9. Finger pairs 17 and 17 place the tools 24 and 24. While the tool change motor 15 is rotated a predetermined number of times, the machine tool performs the opening and closing operations of the finger pairs 17 and 17, the vertical movement of the exchange arm 18, and the rotation operation. The exchange arm 18 moves in the vertical direction together with the machining axis 9 based on the vertical movement of the spindle head 3 (see FIG. 4). The exchange arm 18 performs the above-mentioned exchange operation when the exchange arm 18 is located above the machining shaft 9.

도 6을 참조하여 제어 장치(60)에 대해 설명한다. 공작 기계는 가공 동작과 공구 교환 동작을 제어하는 제어 장치(60)(제어부)를 구비한다. 제어 장치(60)는 CPU(61), 제어 프로그램을 저장한 ROM(62), 데이터를 일시적으로 기억하는 RAM(63), 비휘발성 기억 장치(64)를 구비한다. CPU(61)는 ROM(62)에 기억한 제어 프로그램을 RAM(63)에 판독하고, 후술하는 공구 판정 교환 처리, 제1 교환 처리, 제2 교환 처리 등을 실행한다. 제어 장치(60)는 입력 인터페이스(65), 출력 인터페이스(66)를 구비한다. 비휘발성 기억 장치(64)는 후술하는 가공／공구 교환 프로그램, 공구 정보 테이블 등을 기억한다. 비휘발성 기억 장치(64)는, EEPROM, 플래시 메모리, EPROM 등을 사용한다. 공작 기계는 입력 장치(50), 아암 센서(180), Z축 센서(90), 포트 하강 센서(31a), 포트 상승 센서(31b)를 구비한다. 입력 장치(50)는 키보드 또는 터치 패널 등으로 이루어지고, 조작을 접수한다. 아암 센서(180)는 교환 아암(18)이 원점까지 상승하였는지 여부를 검출한다. Z축 센서(90)는 가공 축(9)이 공구를 교환하는 교환 위치까지 상승하였는지 여부를 검출한다. 포트 하강 센서(31a)는 개구(10b)에 있어서의 공구 포트(31)의 하측 회전을 검출한다. 포트 상승 센서(31b)는 개구(10b)에 있어서의 공구 포트(31)의 상측 회전을 검출한다. 입력 장치(50), 아암 센서(180), Z축 센서(90), 포트 하강 센서(31a), 포트 상승 센서(31b)는 입력 인터페이스(65)를 통해 제어 장치(60)에 신호를 입력한다. 공작 기계는 X 모터(71), Y 모터(72), 표시 장치(51)를 구비한다. 테이블(7)은 X 모터(71)의 구동에 기초하여 도 1의 화살표 X 방향으로 이동하고, Y 모터(72)의 구동에 기초하여 도 1의 화살표 Y 방향으로 이동한다. 표시 장치(51)는 다양한 정보를 표시한다. 제어 장치(60)는 출력 인터페이스(66)를 통해 X 모터(71), Y 모터(72), 에어 실린더(170), 표시 장치(51), Z축 이송 모터(5), 가공 축 모터(8), 매거진 모터(14), 공구 교환 모터(15)에 제어 신호를 출력한다. 공작 기계는 포트 식별 센서(40)를 구비한다. 포트 식별 센서(40)는 투광 소자(41), 수광 소자(42), 포트 식별판(43)을 구비한다. 포트 식별판(43)은 투광 소자(41)와 수광 소자(42) 사이에 위치하고, 공구 매거진(10)에 설치되어 있다. 포트 식별판(43)은 각 공구 포트(31)를 개별로 식별하는 광투과부를 구비한다. 광투과부는 각 공구 포트(31)에 대응한 패턴을 갖는다. 포트 식별판(43)은 복수의 공구 포트(31)와 일체적으로 회전한다. 제어 장치(60)는 출력 인터페이스(66)를 통해 투광 소자(41)에 투광 신호를 입력한다. 수광 소자(42)는 광투과부의 각 패턴에 따른 광을 수광한다. 수광 소자(42)는 입력 인터페이스(65)에 수광 신호를 출력한다. CPU(61)는 수광 신호에 기초하여 개구(10b)로 어떤 공구 포트(31)가 반송되었는지를 검출한다. 소정의 공구 포트(31)가 반송된 것을 검출하였을 때, 제어 장치(60)는 매거진 모터(14)를 정지하여, 소정의 공구(24)를 개구(10b)에 위치 결정한다.The control apparatus 60 is demonstrated with reference to FIG. The machine tool includes a control device 60 (control unit) that controls the machining operation and the tool change operation. The control device 60 includes a CPU 61, a ROM 62 storing a control program, a RAM 63 for temporarily storing data, and a nonvolatile memory device 64. The CPU 61 reads the control program stored in the ROM 62 into the RAM 63 and executes a tool determination exchange process, a first exchange process, a second exchange process, and the like, which will be described later. The control device 60 has an input interface 65 and an output interface 66. The nonvolatile memory device 64 stores a machining / tool change program, a tool information table, and the like described later. The nonvolatile memory 64 uses an EEPROM, a flash memory, an EPROM, or the like. The machine tool includes an input device 50, an arm sensor 180, a Z-axis sensor 90, a port lowering sensor 31a, and a port raising sensor 31b. The input device 50 consists of a keyboard, a touch panel, etc., and receives an operation. The arm sensor 180 detects whether the exchange arm 18 has risen to the origin. The Z-axis sensor 90 detects whether or not the machining shaft 9 has risen to an exchange position for replacing the tool. The port lowering sensor 31a detects the lower rotation of the tool port 31 in the opening 10b. The port rise sensor 31b detects the upper rotation of the tool port 31 in the opening 10b. The input device 50, the arm sensor 180, the Z-axis sensor 90, the port lowering sensor 31a, and the port raising sensor 31b input signals to the control device 60 through the input interface 65. . The machine tool includes an X motor 71, a Y motor 72, and a display device 51. The table 7 moves in the arrow X direction of FIG. 1 based on the drive of the X motor 71, and moves in the arrow Y direction of FIG. 1 based on the drive of the Y motor 72. The display device 51 displays various information. The control device 60 connects the X motor 71, the Y motor 72, the air cylinder 170, the display device 51, the Z axis feed motor 5, and the machining axis motor 8 through the output interface 66. ), The control signal is output to the magazine motor 14 and the tool change motor 15. The machine tool has a port identification sensor 40. The port identification sensor 40 includes a light transmitting element 41, a light receiving element 42, and a port identification plate 43. The port identification plate 43 is located between the light transmitting element 41 and the light receiving element 42 and is provided in the tool magazine 10. The port identification plate 43 has a light transmitting portion for individually identifying each tool port 31. The light transmitting portion has a pattern corresponding to each tool port 31. The port identification plate 43 rotates integrally with the plurality of tool ports 31. The control device 60 inputs the projection signal to the projection element 41 via the output interface 66. The light receiving element 42 receives light corresponding to each pattern of the light transmitting portion. The light receiving element 42 outputs a light receiving signal to the input interface 65. The CPU 61 detects which tool port 31 has been conveyed to the opening 10b based on the light reception signal. When it detects that the predetermined tool port 31 is conveyed, the control apparatus 60 stops the magazine motor 14, and positions the predetermined tool 24 in the opening 10b.

도 7a에 나타낸 가공 프로그램에 대해 설명한다. G100은 공구 교환 명령을 나타내고, T는 후속으로 가공 축(9)에 장착하는 공구(24)의 식별 번호를 나타낸다. 예를 들어, 도 7a의 p행째는 공구 교환 명령(G100)이고, 후속으로 교환하는 공구(24)는 6번(T6)인 것을 나타낸다. r＋1행째는 가공 명령(G50)이고, 2번의 공구로 Xn, Yn, Zn 위치에서 가공하는 것을 나타낸다. Xn, Yn, Zn은 각각 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향의 위치를 나타낸다.The machining program shown in FIG. 7A will be described. G100 represents a tool change command, and T represents an identification number of the tool 24 subsequently mounted on the machining axis 9. For example, the p-th line of FIG. 7A shows the tool change command G100, and the tool 24 to be changed subsequently is number 6 (T6). The r + 1st line is a machining command G50, which indicates that machining is performed at the Xn, Yn, and Zn positions with the second tool. Xn, Yn, and Zn represent positions in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, respectively.

도 7b에 나타낸 공구 정보 테이블에 대해 설명한다. 공구 정보 테이블은 식별 번호, 치수 정보, 위치 정보를 대응시켜 저장한다. 식별 번호는 공구(24)를 식별하는 번호이다. 치수 정보는 공구(24)가 대경 공구인지 표준 공구인지를 나타낸다. 위치 정보는 공구(24)가 각 공구 포트(31) 또는 가공 축(9) 중 어느 곳에 위치하는지를 나타낸다. CPU(61)는 공구(24)의 교환에 따라서 공구 정보 테이블을 재기입한다. 표준 공구의 직경은, 대경 공구의 직경보다도 작다.The tool information table shown in FIG. 7B will be described. The tool information table stores the identification number, the dimension information, and the position information in correspondence. The identification number is a number identifying the tool 24. The dimension information indicates whether the tool 24 is a large diameter tool or a standard tool. The position information indicates whether the tool 24 is located at each tool port 31 or the machining axis 9. The CPU 61 rewrites the tool information table in accordance with the exchange of the tool 24. The diameter of the standard tool is smaller than the diameter of the large diameter tool.

도 8 내지 도 12를 사용하여 공구 교환의 처리에 대해 설명한다. 도 8의 처리는 후속으로 실행하는 지령이 공구 교환 지령일 때에 기동한다. 공구 교환 명령(G100)을 나타내는 프로그램을 판독하였을 때, CPU(61)는 공구 정보 테이블을 참조하여, 후속으로 가공 축(9)에 장착하는 공구가 대경 공구인지 여부를 판정한다(스텝 S1). 가공 축(9)에 장착하는 공구가 대경 공구가 아닐 때(스텝 S1 : 아니오), CPU(61)는 후술하는 제1 교환 처리를 실행한다(스텝 S2). 가공 축(9)에 장착하는 공구가 대경 공구인 경우(스텝 S1 : 예), CPU(61)는 후술하는 제2 교환 처리를 실행한다(스텝 S3). 가공 축(9)에 장착하는 공구가 대경 공구가 아닐 때, 공구 매거진(10)은 공구 교환 명령의 T에 기술한 표준 공구를 저장한 공구 포트(31)를 개구(10b)로 미리 반송한다. 이때, 공구 포트(31)는 횡측을 향하고, 가공 축(9)은 가공 위치에 있다(도 10a 참조). CPU(61)는 에어 실린더(170)에 구동 신호를 출력하면, 공구 포트(31)는 하측 회전한다. 동시에 CPU(61)는 Z축 이송 모터(5)에 구동 신호를 출력한다. 가공 축(9)은 교환 위치로 이동한다(스텝 S61). CPU(61)는, 공구 포트(31)가 하측 회전하고, 가공 축(9)이 교환 위치에 존재하는지 여부를 판정한다(스텝 S62). CPU(61)는 포트 하강 센서(31a), Z축 센서(90)의 출력을 도입하여, 상기 판정을 실행한다. 공구 포트(31)가 하측 회전하고 있지 않거나, 또는 가공 축(9)이 교환 위치에 존재하지 않을 때(스텝 S62 : 아니오), CPU(61)는 대기한다. 공구 포트(31)가 하측 회전하고, 가공 축(9)이 교환 위치에 존재할 때(스텝 S62 : 예, 도 10b), CPU(61)는 공구 교환 모터(15)에 구동 신호를 출력한다. CPU(61)는 가공 축(9)에 장착한 표준 공구를 공구 포트(31)에 저장한 표준 공구로 교환한다(스텝 S63). CPU(61)는 아암 센서(180)의 출력을 도입하여, 공구의 교환이 종료하였는지 여부를 판정한다(스텝 S64). 공구의 교환이 종료되어 있지 않을 때(스텝 S64 : 아니오), CPU(61)는 대기한다. 공구의 교환이 종료하였을 때(스텝 S64 : 예, 도 10c), CPU(61)는 공구 교환 후에 공구 포트(31)에 저장한 공구가 표준 공구인지 여부를 판단한다(스텝 S65). 공구 교환 후에 공구 포트(31)에 저장한 공구가 표준 공구일 시(스텝 S65 : 예), CPU(61)는 에어 실린더(170)에 구동 신호를 출력한다. 공구 포트(31)는 상측으로 회전한다. CPU(61)는 Z축 이송 모터(5)에 구동 신호를 출력한다. 가공 축(9)은 가공 위치로 이동한다(스텝 S66). 공구 포트(31)의 동작과 가공 축(9)의 가공 위치로의 이동은 동시에 행한다(도 10d). 도 10d는 공구 포트(31)가 상측으로 이동하는 도중의 상태를 도시한다.The process of tool change is demonstrated using FIGS. 8-12. The processing in Fig. 8 starts when the command to be executed subsequently is a tool change command. Upon reading the program indicating the tool change command G100, the CPU 61 refers to the tool information table to determine whether the tool to be subsequently mounted on the machining axis 9 is a large diameter tool (step S1). When the tool attached to the machining axis 9 is not a large diameter tool (step S1: No), CPU61 performs the 1st exchange process mentioned later (step S2). When the tool attached to the machining shaft 9 is a large diameter tool (step S1: Yes), CPU61 performs the 2nd exchange process mentioned later (step S3). When the tool mounted on the machining shaft 9 is not a large diameter tool, the tool magazine 10 conveys the tool port 31 which stored the standard tool described in T of the tool change command to the opening 10b in advance. At this time, the tool port 31 faces the transverse side, and the machining axis 9 is in the machining position (see FIG. 10A). When the CPU 61 outputs a drive signal to the air cylinder 170, the tool port 31 rotates downward. At the same time, the CPU 61 outputs a drive signal to the Z-axis feed motor 5. The machining shaft 9 moves to the replacement position (step S61). The CPU 61 determines whether the tool port 31 rotates downward and whether the machining shaft 9 exists at the exchange position (step S62). The CPU 61 introduces the outputs of the port lowering sensor 31a and the Z-axis sensor 90 to execute the determination. When the tool port 31 is not rotating downward or when the machining shaft 9 does not exist at the exchange position (step S62: NO), the CPU 61 waits. When the tool port 31 rotates downward and the machining shaft 9 is in the exchange position (step S62: yes, FIG. 10B), the CPU 61 outputs a drive signal to the tool change motor 15. FIG. The CPU 61 replaces the standard tool mounted on the machining shaft 9 with the standard tool stored in the tool port 31 (step S63). The CPU 61 introduces the output of the arm sensor 180 and determines whether or not the replacement of the tool is completed (step S64). When the tool replacement is not complete (step S64: No), the CPU 61 waits. When the replacement of the tool is completed (step S64: yes, Fig. 10C), the CPU 61 judges whether the tool stored in the tool port 31 after the tool replacement is a standard tool (step S65). When the tool stored in the tool port 31 after the tool change is a standard tool (step S65: YES), the CPU 61 outputs a drive signal to the air cylinder 170. The tool port 31 rotates upwards. The CPU 61 outputs a drive signal to the Z-axis feed motor 5. The machining shaft 9 moves to the machining position (step S66). The movement of the tool port 31 and the movement of the machining axis 9 to the machining position are performed simultaneously (Fig. 10D). 10D shows a state in which the tool port 31 is moving upward.

공구 교환 후에 공구 포트(31)에 저장한 공구가 대경 공구일 시(스텝 S65 : 아니오), CPU(61)는 에어 실린더(170)에 구동 신호를 출력한다. 공구 포트(31)는 상측으로 회전한다(스텝 S67). CPU(61)는 포트 상승 센서(31b)의 출력을 도입하여, 공구 포트(31)가 대략 90도 상측으로 회전하였는지 여부를 판정한다(스텝 S68). 공구 포트(31)가 상측으로 회전하고 있지 않을 때(스텝 S68 : 아니오), CPU(61)는 대기한다. 공구 포트(31)가 대략 90도 상측으로 회전하였을 때(스텝 S68 : 예, 도 10e), CPU(61)는 Z축 이송 모터(5)에 구동 신호를 출력한다. 가공 축(9)은 가공 위치로 이동한다(스텝 S69, 도 10f). 대경 공구를 저장한 공구 포트(31)가 먼저 상측에 위치한 후, 가공 축(9)은 가공 위치로 이동한다. 그로 인해 교환 아암(18)은 대경 공구와 간섭하지 않는다. S1에 있어서, 가공 축(9)에 장착하는 공구가 대경 공구일 시, 공구 매거진(10)은 공구 교환 명령의 T에 기술한 대경 공구를 저장한 공구 포트(31)를 개구(10b)로 미리 반송한다. 이때, 공구 포트(31)는 횡측을 향하고, 가공 축(9)은 가공 위치에 있다(도 12a 참조). CPU(61)는 Z축 이송 모터(5)에 구동 신호를 출력하고, 가공 축(9)은 교환 위치로 이동한다(스텝 S71). CPU(61)는 가공 축(9)이 교환 위치에 존재하는지 여부를 판정한다(스텝 S72). 가공 축(9)이 교환 위치에 존재하지 않을 때(스텝 S72 : 아니오), CPU(61)는 대기한다. 가공 축(9)이 교환 위치에 존재할 때(스텝 S72 : 예, 도 12b), CPU(61)는 에어 실린더(170)에 구동 신호를 출력하므로, 공구 포트(31)는 하측으로 회전한다(스텝 S73). CPU(61)는 공구 포트(31)가 하측 회전하였는지 여부를 판정한다(스텝 S74). 공구 포트(31)가 하측 회전하고 있지 않을 때(스텝 S74 : 아니오), CPU(61)는 대기한다. 공구 포트(31)가 하측 회전하였을 때(스텝 S74 : 예, 도 12c), CPU(61)는 공구 교환 모터(15)에 구동 신호를 출력하므로, 가공 축(9)에 장착한 공구는 공구 포트(31)에 저장한 공구와 교환한다(스텝 S75). CPU(61)는 공구의 교환이 종료하였는지 여부를 판정한다(스텝 S76). 공구의 교환이 종료되어 있지 않을 때(스텝 S76 : 아니오), CPU(61)는 대기한다. 공구 교환이 종료하였을 때(스텝 S76 : 예, 도 12d), CPU(61)는 공구 포트(31)에 저장한 공구가 표준 공구인지 여부를 판단한다(스텝 S77). 공구 포트(31)에 저장한 공구가 표준 공구일 시(스텝 S77 : 예), CPU(61)는 에어 실린더(170)에 구동 신호를 출력하여, 공구 포트(31)를 상측으로 회전시키고, 또한 Z축 이송 모터(5)에 구동 신호를 출력하므로, 가공 축(9)은 가공 위치로 이동한다(스텝 S78, 도 12e). CPU(61)는 공구 포트(31)의 동작과 가공 축(9)의 가공 위치로의 이동을 동시에 행한다. 도 12e는 공구 포트(31)가 상측으로 이동하는 도중의 상태를 도시하고 있다. 공구 포트(31)에 저장한 공구가 대경 공구일 시(스텝 S77 : 아니오), CPU(61)는 에어 실린더(170)에 구동 신호를 출력하므로, 공구 포트(31)는 대략 90도 상측으로 회전한다(스텝 S79). CPU(61)는 포트 상승 센서(31b)의 출력을 도입하여, 공구 포트(31)가 대략 90도 상측으로 회전하였는지 여부를 판정한다(스텝 S80). 공구 포트(31)가 상측으로 회전하고 있지 않을 때(스텝 S80 : 아니오), CPU(61)는 대기한다. 공구 포트(31)가 상측으로 회전하였을 때(스텝 S80 : 예, 도 12f), CPU(61)는 Z축 이송 모터(5)에 구동 신호를 출력하므로, 가공 축(9)은 가공 위치로 이동한다(스텝 S81, 도 12g).When the tool stored in the tool port 31 after the tool change is a large diameter tool (step S65: NO), the CPU 61 outputs a drive signal to the air cylinder 170. The tool port 31 rotates upwards (step S67). The CPU 61 introduces the output of the port rise sensor 31b to determine whether the tool port 31 has rotated upward by approximately 90 degrees (step S68). When the tool port 31 is not rotating upward (step S68: no), the CPU 61 waits. When the tool port 31 is rotated upward by approximately 90 degrees (step S68: yes, FIG. 10E), the CPU 61 outputs a drive signal to the Z-axis feed motor 5. The machining shaft 9 moves to the machining position (step S69, FIG. 10F). The tool port 31 storing the large diameter tool is first positioned on the upper side, and then the machining axis 9 moves to the machining position. The exchange arm 18 thereby does not interfere with the large diameter tool. In S1, when the tool mounted on the machining axis 9 is a large diameter tool, the tool magazine 10 advances the tool port 31 which stored the large diameter tool described in T of the tool change command to the opening 10b in advance. Return. At this time, the tool port 31 faces the transverse side, and the machining axis 9 is in the machining position (see FIG. 12A). The CPU 61 outputs a drive signal to the Z-axis feed motor 5, and the machining shaft 9 moves to the replacement position (step S71). The CPU 61 determines whether or not the machining axis 9 exists at the replacement position (step S72). When the machining shaft 9 does not exist in the replacement position (step S72: No), the CPU 61 waits. When the machining shaft 9 is in the exchange position (step S72: yes, FIG. 12B), the CPU 61 outputs a drive signal to the air cylinder 170, so that the tool port 31 rotates downward (step) S73). The CPU 61 determines whether the tool port 31 has rotated downward (step S74). When the tool port 31 is not rotating downward (step S74: NO), the CPU 61 waits. When the tool port 31 rotates downward (step S74: yes, FIG. 12C), the CPU 61 outputs a drive signal to the tool changeover motor 15, so that the tool mounted on the machining shaft 9 is a tool port. Replace with the tool stored in (31) (step S75). The CPU 61 determines whether the replacement of the tool has been completed (step S76). When the tool replacement is not complete (step S76: NO), the CPU 61 waits. When the tool change is completed (step S76: Yes, FIG. 12D), the CPU 61 judges whether the tool stored in the tool port 31 is a standard tool (step S77). When the tool stored in the tool port 31 is a standard tool (step S77: YES), the CPU 61 outputs a drive signal to the air cylinder 170 to rotate the tool port 31 upward. Since a drive signal is output to the Z-axis feed motor 5, the machining shaft 9 moves to a machining position (step S78, FIG. 12E). The CPU 61 simultaneously moves the tool port 31 and moves the machining shaft 9 to the machining position. FIG. 12E shows a state in which the tool port 31 is moving upward. When the tool stored in the tool port 31 is a large diameter tool (step S77: NO), since the CPU 61 outputs a drive signal to the air cylinder 170, the tool port 31 rotates upward by approximately 90 degrees. (Step S79). The CPU 61 introduces the output of the port rise sensor 31b to determine whether the tool port 31 has rotated upward by approximately 90 degrees (step S80). When the tool port 31 is not rotating upward (step S80: no), the CPU 61 waits. When the tool port 31 is rotated upward (step S80: yes, Fig. 12F), the CPU 61 outputs a drive signal to the Z-axis feed motor 5, so that the machining axis 9 moves to the machining position. (Step S81, FIG. 12G).

실시 형태의 공작 기계와 제어 방법은, 가공 축(9)에 장착한 공구와 공구 포트(31)에 저장한 공구가 모두 표준 공구일 때, 공구 포트(31)가 교환 아암(18)에 접근하는 동작과 가공 축(9)[주축 헤드(3)]이 교환 위치로 이동하는 동작을 병행적으로 실행한다. 공작 기계와 제어 방법은, 교환 아암(18)에 의한 공구의 교환이 종료하였을 때, 공구 포트(31)가 교환 아암(18)으로부터 이격하는 동작과 가공 축(9)[주축 헤드(3)]이 가공 위치로 이동하는 동작을 병행적으로 실행한다. 표준 공구는 소형이므로 교환 아암(18)에 접촉하지 않는다. 교환 시간은 단축된다.In the machine tool and the control method of the embodiment, when the tool mounted on the machining shaft 9 and the tool stored in the tool port 31 are both standard tools, the tool port 31 approaches the exchange arm 18. The motion and the operation of moving the machining axis 9 (spindle head 3) to the exchange position are executed in parallel. The machine tool and the control method include an operation in which the tool port 31 is spaced apart from the replacement arm 18 when the tool replacement by the replacement arm 18 is completed, and the machining axis 9 (spindle head 3). The movement to this machining position is performed in parallel. The standard tool is compact and does not contact the exchange arm 18. Exchange time is shortened.

공구 정보 테이블을 비휘발성 기억 장치(64)에 기억하지만, 재기입 가능한 비휘발성 메모리를 별도 설치하고, 상기 메모리에 기억해도 된다. 하드 디스크를 설치하고, 상기 하드 디스크에 공구 정보 테이블을 기억해도 된다.Although the tool information table is stored in the nonvolatile memory 64, a rewritable nonvolatile memory may be separately installed and stored in the memory. A hard disk may be installed and a tool information table may be stored in the hard disk.

실시 형태의 공구 포트(31)는 공구 교환할 때, 횡측의 상태로부터 하측으로 90도 회전하지만, 각도는 90도 이외의 각도이어도 된다. 횡측 방향의 상태는 수평이 아닌 약간 경사 하방, 또는 경사 상방을 향하고 있어도 된다. 모든 공구 포트가 하향이어도 된다. 공구 포트는, 공구 교환할 때에 교환 아암의 핑거 쌍이 공구를 파지할 수 있는 위치로 이동(평행 이동)한다.Although the tool port 31 of embodiment rotates 90 degrees downward from the horizontal state at the time of tool change, an angle other than 90 degree may be sufficient as it. The state in the horizontal direction may be slightly inclined downward or inclined upward rather than horizontal. All tool ports may be downward. The tool port moves (parallel movement) to a position where the finger pair of the exchange arm can hold the tool when changing the tool.

또한, CPU(61)가 실행하는 스텝 S1은 후속 공구 판정 스텝이고, S61은 제1 병행 실행 스텝, S62는 동작 판정 스텝, S63은 교환 실행 스텝, S64는 종료 판정 스텝, S65는 저장 판정 스텝, S66은 제2 병행 실행 스텝이다.In addition, step S1 executed by the CPU 61 is a subsequent tool determination step, S61 is a first parallel execution step, S62 is an operation determination step, S63 is an exchange execution step, S64 is an end determination step, S65 is a storage determination step, S66 is a second parallel execution step.

Claims

A plurality of storage sections 31 for storing a small tool having a smaller diameter than that of the large or large tools, a processing section 9 for mounting a tool stored in the storage section to process a work, and the processing section An exchange unit 18 for exchanging a tool mounted on the tool, a moving unit 3 for moving between an exchange position for exchanging the tool together with the exchange unit and the machining unit, and a machining position for machining the workpiece, and the storage unit An actuator 170 for accessing or spaced apart from the exchanger, a storage unit 64 for storing an exchange command for exchanging a tool, identification information for identifying a tool, and the identification information are associated with each other. A tool information table for storing the dimensional information indicating each of the tools, a tool mounted on a processing unit to control operations of the moving unit, the actuator and the exchange unit based on the tool information table and the exchange command; In machine tools comprising a control unit 60 to execute the exchange of the tools stored in the book,
Wherein,
A subsequent tool judging device 61 for judging whether a tool mounted on the processing part is a small tool subsequent to the tool mounted on the processing part;
When the tool attached to the processing unit determines that the tool mounted on the processing unit is a small tool, the storage unit approaches the exchange unit after the processing by the processing unit is finished, and the tool stored in the storage unit is replaced. A first parallel execution device 61 for simultaneously performing an operation of moving from an impossible position to an exchangeable position and an operation of moving the moving portion to the exchange position;
An operation determination device 61 for determining whether the first parallel execution device has executed both of the operations;
An exchange execution device 61 which performs replacement of the tool by the exchange unit when it is determined that the operation determination device has executed both of the above operations;
When the tool attached to the processing section determines that the tool mounted on the processing section is not a small tool, the moving section moves to the replacement position after the processing by the processing section ends, and the moving section moves to the replacement position. A non-narrow tool execution device 61 for moving the storage unit to the exchange unit and moving the tool stored in the storage unit from the non-exchangeable position to a replaceable position after the movement;
A non-narrow tool determination device 61 for determining whether the tool stored in the storage unit moves from the non-replaceable position to the replaceable position in the non-narrow tool execution device;
A non-small-diameter tool changer executing device for executing a tool change by the exchanger when the non-narrow-tool determination device judges that the tool stored in the storage unit has moved from a non-replaceable position to a replaceable position ( 61) a machine tool.

The apparatus of claim 1,
An end determination device 61 for determining whether or not the replacement of the tool by the exchange unit is completed;
A storage determination device 61 for determining whether the tool stored in the storage unit is a small tool after determining that the replacement of the tool by the exchange unit is completed by the termination determination unit;
When the storage determination device determines that the tool stored in the storage unit is a small tool, a second operation in which the storage unit is separated from the exchange unit and the moving unit moves to the machining position in parallel; A machine tool, further comprising a parallel execution device (61).

Exchange unit 18 for replacing a large tool mounted on a processing unit for processing a work or a small tool having a smaller diameter than the large tool with a tool stored in a plurality of storage units 31 for storing the tool. A part and a processing part are provided, and each of the moving part 3 which moves between the exchange position which changes a tool, and the processing position which processes a workpiece | work, and the actuator 170 which accesses or spaces to the said exchange part of the said storage part, In a control method of controlling an operation based on an exchange command for exchanging a tool,
A subsequent tool determination step (S1) for determining whether a tool mounted on the processing portion is a small tool subsequent to the tool mounted on the processing portion;
In the subsequent tool determination step, when it is determined that the tool mounted on the processing unit is a small tool, after the processing by the processing unit is finished, the storage unit approaches the exchange unit, and the tool stored in the storage unit is replaced. A first parallel execution step (S61) for simultaneously performing an operation of moving from an impossible position to an exchangeable position and an operation of moving the moving unit to the exchange position;
An operation determination step (S62) for judging whether or not both operations are executed in the first parallel execution step;
An exchange execution step (S63) for performing a tool exchange by the exchange unit when it is determined that the above two operations are executed in the operation determination step;
When it is determined in the subsequent tool determination step that the tool mounted on the processing unit is not a small tool, after the processing by the processing unit is finished, the moving unit moves to the replacement position (S71), and the moving unit is After moving to the exchange position (S72), the non-narrow tool execution step (S73) for performing the operation of moving the storage unit to the exchange unit and the tool stored in the storage unit from the non-exchangeable position to the replaceable position,
A non-small-diameter tool determination step (S74) for judging whether or not the tool stored in the storage unit has moved from the non-replaceable position to the replaceable position in the non-small diameter tool execution step;
In the non-narrow tool determination step, when it is determined that the tool stored in the storage unit moves from the non-replaceable position to the replaceable position, the non-narrow tool change execution step for executing the tool replacement by the exchange unit ( S75), a control method.

4. An end determination step (S64) for determining whether the replacement of the tool by the exchange unit has ended, and whether or not the tool stored in the storage unit after the execution of the termination determination step is a small tool. A storage judgment step (S65) for judging,
When it is determined in the storage determination step that the tool stored in the storage unit is a small tool, a second operation in which the storage unit is separated from the exchange unit and the moving unit moves to the machining position in parallel; A control method further comprising a parallel execution step (S66).