KR950008029B1 - Nc machine tool with automatic tool exchange device - Google Patents
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Abstract
내용 없음.No content.
Description
제1도는 청구항 제1항 및 제2항 기재의 발명의 구성을 예시하는 블록도.1 is a block diagram illustrating the configuration of the invention described in
제2도는 실시예로서의 소형일체형의 머시닝센터의 사시도.2 is a perspective view of a compact integral machining center as an embodiment;
제3도(a)는 실시예에서 채용한 공구매거진의 정면도.Figure 3 (a) is a front view of the tool magazine employed in the embodiment.
제3도(b)는 그 X-X 종단면도.Figure 3 (b) is an X-X longitudinal cross-sectional view thereof.
제3도(c)는 공구매거진의 배면도.3 (c) is a rear view of the tool magazine.
제4도는 공구교환암의 구동기구를 나타낸 머시닝센터의 내부의 일부파단면을 포함하는 정면도.4 is a front view including a partially broken surface inside the machining center showing the drive mechanism of the tool change arm.
제5도는 공구교환암의 저면도.5 is a bottom view of the tool changer arm.
제6도는 인덱스테이블에 공작물을 고정한 상태의 정면도.6 is a front view of a workpiece fixed to an index table.
제7도는 실시예의 제어장치와 각 모터 등과의 접속관계를 나타낸 블록도.7 is a block diagram showing a connection relationship between a control device of the embodiment and respective motors;
제8도(a)는 공작물의 피가공면마다 간섭영역을 설정하는 수법을 나타낸 설명도.8A is an explanatory diagram showing a method of setting an interference area for each of the workpiece surfaces of a workpiece.
제8도(b)는 마찬가지로 B로 회전을 수반하는 경우의 간섭영역의 설정수법의 설명도.FIG. 8B is an explanatory diagram of a method of setting the interference region in the case where rotation is accompanied by B in the same manner.
제9도는 최접근퇴피높이산출처리의 플로차트.9 is a flowchart of a closest retraction height calculation process.
제10도는 공구교환처리의 플로차트.10 is a flowchart of tool change processing.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
M1 : 현공정공구 M2 : 주축M1: Current Process Tool M2: Spindle
M3 : 주축헤드 M4 : 다음공정공구M3: Spindle Head M4: Next Process Tool
M5 : 공구매거진 M6 : 다음공정공구준비수단M5: Tool magazine M6: Means for preparing the next process tool
M7 : 공구교환암 M8 : 이간위치변경수단M7: Tool change arm M8: Spacer change means
M9 : 비간섭최접근위치산출수단 M10 : 최접근퇴피수단M9: Means for calculating non-interfering closest approach position M10: Means for approaching closest
M11 : 공구교환동작금지수단 M12 : 피가공면변경수단M11: Tool change operation inhibiting means M12: Work surface changing means
M13 : 피가공면변경시 간섭영역 지시수단M13: Interference zone indicating means when changing the workpiece surface
M14 : 피가공면 변경동작금지수단M14: Prohibition means for changing the surface to be processed
P1 : 공구인덱스위치 P2 : 공간인출위치P1: Tool index switch P2: Space out position
T : 공구 W : 공작물T: Tool W: Workpiece
WT : 공작물주변장치 1 : 머시닝센터WT: Workpiece Peripheral Device 1: Machining Center
3,3next : 공구 5 : 주축헤드3,3next: Tool 5: Spindle Head
7 : 공구매거진 9 : 공구교환암7: Tool magazine 9: Tool change arm
11 : 콜럼 13 : 워크테이블11: colum 13: worktable
13a : X축모터 13b : Y축모터13a: X axis motor 13b: Y axis motor
15 : 인덱스테이블 15 : B축모터15: Index table 15: B axis motor
19 : 상하동모터 21 : 주축19: vertical motion motor 21: spindle
23 : 주축모터 29a~29h,29 next : 공구포트23:
31 : 매거진모터 41 : 요동모터31: magazine motor 41: swinging motor
49a,49b : 핑거 51 : 캠축49a, 49b: finger 51: camshaft
53 : 공구교환모터 70 : 전자제어장치53: tool change motor 70: electronic control device
83 : 키보드 85 : 상하위치센서83: keyboard 85: vertical position sensor
C : 공구인출축 M : 매거진축C: Tool drawing shaft M: Magazine shaft
본 발명은 공구매거진에 수납된 공구를 가공프로그램에 따라서 교환하면서 연속적으로 공작물의 가공을 실행하는 자동적으로 공구교환을 행하는 수치제어공작기계에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
종래 머시닝센터 등의 공작기계에 있어서, 가공프로그램에 따라서 공구매거진에 수납된 공구를 교환하면서 연속적으로 공작물의 가공을 실행하는 것이 알려져 있다. 이러한 공작기계에로서는, 예를들면 일본국 특개소 63(1988)-123646호 공보에 기재된 것이 있다. 이 공작기계는 공구매거진과 주축헤드와을 일체로 조립하고, 공구교환시에는 이 주축헤드를 콜럼에 따라서 상하로 이동하여, 공작물과 공구선단과의 이격거리를 변경하는 구성으로 되어 있다. 공구매거진에는 치수, 형상이 상이한 탭, 드릴 또는 리머(reamer)등 각종 공구가 수납되어 있으며, 공구교환타이밍으로 되면, 공구매거진을 회전하여 공구를 인덱스하고, 요동기구를 구동하여 공구포트를 요동시켜서, 다음공정의 공구를 현공정의 공구와 동일한 방향으로 향하게 하고나서, 교환암을 구동하여 공구교환을 실행하고 있었다.Background Art In a conventional machine tool such as a machining center, it is known to continuously process a workpiece while exchanging a tool stored in a tool magazine in accordance with a machining program. As such a machine tool, there exist some which were described, for example in Unexamined-Japanese-Patent No. 63 (1988) -123646. The machine tool integrally assembles the tool magazine and the spindle head. When the tool is changed, the spindle head is moved up and down along the column to change the separation distance between the workpiece and the tool tip. The tool magazine houses various tools such as taps, drills, or reamers of different sizes and shapes.When the tool change timing is performed, the tool magazine is rotated to index the tool, and the swing mechanism is moved to swing the tool port. After changing the tool of the next step in the same direction as the tool of the current step, the exchange arm was driven to perform the tool change.
그러나, 종래의 장치는 이 공구교환시에 현공정 및 다음공정의 각 공구와 공작물 및 그 주변장치가 간섭하지 않도록, 주축헤드를 콜럼최상부의 원점위치에 퇴피시키고 있었다. 그러므로, 현공정으로부터 다음공정에서의 이행에 시간을 요하고, 더욱이 아 동작근 직접 공작물을 가공하고 있는 시간이 아니기 때문에, 가공의 효율화를 도모할 수 없었다.However, in the conventional apparatus, the spindle head is retracted to the origin position of the top of the column so that the respective tools, workpieces and peripherals of the current process and the next process do not interfere during this tool change. Therefore, since it takes time for the transition from the current step to the next step, and it is not the time for directly processing the workpiece, it is not possible to improve the processing efficiency.
또, 이것은 주축헤드와 공구매거진과를 일체로 하고, 공작기계 자체를 소형으로 해도, 결코 큰 동작을 하지 않으면 공구교환을 실행할 수 없으며, 공구매거진을 별체로 하여 콜럼성부에 공정한 장치와 하등 변함이 없었다. 그러므로, 소형일체형으로 한 메리트를 충분히 살릴 수 없다는 문제가 있었다.In addition, this is integrated with the spindle head and the tool magazine, and even if the machine tool itself is small, the tool change cannot be performed unless a large operation is carried out. There was no. Therefore, there was a problem that the merit of the small integrated type could not be saved enough.
본 발명의 공작기계는 공구교환을 최소한의 동작으로 실행가능하게 하고, 특히 소형일체형의 장치에 있어서는 그 메리트를 충붙히 끌어낼 수 있는 구성으로 하는 것을 목적으로 하고 있다.The machine tool of the present invention has an object of enabling a tool change to be performed with a minimum of operations, and in particular, in a compact integrated type device, the merits can be drawn out.
본 발명의 청구한 제1항 기재의 자동적으로 공구교환을 행하는 수치제어공작기계는 제1도에 예시한 바와같이, 현공정에서 공작물의 가공에 제공하는 공구(M1,3)를 착탈가능하게 지지하는 주축(M2,21)을 가지고, 그 주축(M2,21)을 축방향을 회전중심으로 회전구동함으로써 주축(M2,21)에 지지되어 있는 공구(M1,3)를 회전시켜서 공작물(W)을 가공하는 주축헤드(M3,5)와, 복수의 공구(T)를 수납하는 나사부(29)를 가지고, 그 수납부(29)에 수납되어 있는 복수의 공구(T)중에서 다음공정에서 가공에 제공하는 공구(M4,3 next)를 소정의 교환위치로 이동시키는 공구매거진(M5,7)과, 주축헤드(M3,5)에 지지되어 있는 현공정의 공구(M1,3)와 공구매거진(M5,7)에 있어서 소정의 교환위치로 이동된 다음공정의 공구(M4,3 next)와를 교환하는 공구교환암(9)과, 주축헤드(M3,5)에 지지되어 있는 공구(M1,3)에 의해 가공이 가능하도록 공작물(W)을 지지하는 공작물주변장치(WT,13,15)와, 주축헤드(M3,5)와 공작물주변장치( WT,13,15)를 주축헤드(M3,5)의 축방향으로 상대적으로 이동가능하게 지지하는 콜럼(11)을 구비한 공작기계에 있어서, 주축헤드(M3,5)에 지지되어 있는 현공정의 공구(M1,3)의 축방향에 있어서의 길이와 소정의 교환위치로 이동된 다음공정의 공구(M4,3 next)의 축방향에 있어서의 길이와, 공작물(W)의 사이즈에 따라서, 공구교환함(M7,9)에 의한 공구교환시에, 현공정의 공구(M1,3) 및 다음공정의 공구(M4,3 next)중 축방향에 있어서의 길이가 긴쪽의 공구(M1,3 또는 M4,3 next)의 선단이 공작물(W)과 간섭하지 않도록, 주축헤드(M3,5)와 공작물주변장치(WT,13,15)와의 사이에 필요하게 되는 최접근퇴피높이를 발생하는 비간섭최접근위치산출수단(M9,71, 74,76)과, 주축헤드(M3,5)에 지지되어 있는 현공정의 공구(M1,3)에 의한 가공의 종료후, 주축헤드(M3,5)와 공작물주변장치(WT,13,15)가 상기 비간섭최접근위치산출수단(M9,71,74,76)에 의해 발생된 최접근퇴피높이를 취하도록, 이간위치변경수단 (M8,19)을 구동하여 주축헤드(M3,5) 및 공작물주변장치(WT,13,15)를 상대적으로 주축헤드(M3,5)의 축방향으로 이동시키는 최접근퇴피수단(M10,71,72,85)을 구비한 것을 특징으로 한다.The numerically controlled machine tool which automatically performs tool change according to
또한, 본 발명의 청구항 제2항 기재의 기재의 자동적으로 공구교환을 행하는 수치제어공작기계는 전술한 구성에 가하여 또한 제1도에 2점쇄선으로 나타낸 바와같이, 또한 주축헤드(M3,5)의 축방향으로 뻗는 축선을 포함하는 평면에 대하여 직행하는 축선의 주위에 공작물(W)을 회전시켜서 공작물(W)의 피가공면변경을 행는 피가공면변경수단(M12,17,72,15b)과, 다음공정에 있어서 공구교환과 피가공면변경이 지정되어 있는 경우에, 상기 공구교환암(M7,9)에 의한 공구교환동작과 상기 피가공면변경수단( M12,71,72,15b)에 의한 공작물(W)의 피가공면변경동작과의 중복에 따라서 정해지는 공구(M1,3 또는 M4,3 next)와 공작물(W)과의 간섭영역의 데이터를 비간섭최접근위치산출수단(M9,71,74,76)에 부여하는 피가공면변경시 간섭영역지시수단(M13,71, 74,76)을 구비하고, 상기 비간섭최접근위치산출수단(M9,71,74,76)은 상기 피가공면변경기 간섭영역지시수단(M13,71,74,76)으로부터 중진 간섭영역의 데이터에 따라서, 공구교환암(M7,9)에 의한 공구교환시에, 피가공면변경수단(M12,71,72,15b)에 의해 공작물(W)을 회전하여 공작물(W)의 피가공면변경을 행하여도, 현공정의 공구(M1,3) 및 다음공정의 공구(M4,3 next)중 축방향에 있어서의 길이가 긴쪽의 공구(M1,3 또는 M4,3 next)의 선단이 공작물(W)과 간섭하지 않도록, 주축헤드(M3,5)와 공작물주변장치(WT,13,15)와의 사이에 필요하게 되는 최접근퇴피높이를 발생하고, 상기 최접근퇴피수단(M10,71,72,85)은 주축헤드(M3,5)에 지지되어 있는 현공정의 공구(M1,3)에 의한 가공의 종료후, 주축헤드(M3,5)와 공작물 주변장치(WT,13,15)가 상기 비간섭최접근위치산출수단(M9,71,74,76)에 의해 발생된 최접근퇴피높이를 취하도록, 이간위치변경수단(M8,19)을 구동하여 주축헤드(M3,5) 및 공작물주변장치(WT,13,15)를 상대적으로 주축헤드(M3,5)의 축방향으로 이동시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the numerically controlled machine tool for automatically performing tool change of the substrate according to
본 발명의 청구한 제1항 기재의 자동적으로 공구교환을 행하는 수치제어공작기계에 의하면, 공작물(W)의 피가공면은 그대로 두고 공구교환을 실행하는 경우에는, 비간섭최접근위치산출수단(M9)이 현공정공구(M1)와 다음공정공구(M4)와의 치수·형상을 참조하여, 양 공구(M1),(M4)가 워크테이블 등의 공작물주변장치(WT) 및 공작물(W)의 형상으로부터 정해지는 간섭영역에 대하여, 공구교환동작을 통하여 어느 하나도 침입하지 않고, 또한 어느 하나가 가장 접근하는 위치를 산출한다. 공구교환시에는 이 비간섭최접근위치산출수단(M9)의 산출결과에 따라서, 최접근퇴피수단(M10)이 이간위치변경수단(M8)을 구동하여, 주축헤드(M3), 공구매거진(M5) 및 공구교환함( M7)을 공작물주변장치(WT) 및 공작물(W)에 대하여 비간섭최접근으로 되는 위치로 상대적으로 퇴피시킨다. 그동안, 공구교환동작금지수단(M11)이 최접근퇴피수단( M10)의 동작이 완료할 때까지 다음공정공구준비수단(M6) 및 상기 공구교환암(M7)의 동작을 금지하고 있다. 따라서, 주축헤드(M3), 공구매거진(M5) 및 공구교환함( M7)에 최소한의 퇴피동작을 행하게 하는 것만으로, 공구교환동작을 통하여 현공정공구 (M1) 및 다음공정공구(M4)가 공작물(W) 및 그 주변장치(WT)와 간섭하는 일이 없다. 이로써, 간섭을 피한 기장 가까운 위치에서 공구교환이 실행된다.According to the numerically controlled machine tool which automatically performs tool change according to
또한, 본 발명의 청구항 제2항 기재의 자동적으로 공구교환을 행하는 수치제어공작기계에 의하면 예를 들면 인덱스테이블과 같이 가공공정에 따라서 공작물(W)의 피가공면을 변경하는 피가공면변경수단(M12)을 구비한 것에 있어서, 다음공정에 있어서 공구교환과 피가공면변경이 지정되어 있는 경우에는, 피가공면변경시 간섭영역지시수단(M13)이 피가공면 변경동작과 공구교환동작의 중복에 따라서 정해지는 간섭영역을 비간섭 최적근위치산출수단(M9)에 부여한다. 따라서, 비간섭최접근위치산출수단 (M9)은 이 피가공면변경동작을 고려한 비간섭최접근위치를 산출한다. 이 결과, 최접근퇴피수단(M10)은 이 피가공면 변경시의 비간섭 최접근위치로 주축헤드(M3), 공구매거진(M5) 및 공구교환암(M7)을 퇴피시킨다. 그동안, 공구교환동작금수단(M11)이 다음공정공구준비수단(M6) 및 공구교환암(M7)의 동작을 금지하는 것은 물론, 피가공면변경동작금지수단(M14)이 최접근퇴피수단(M10)의 동작의 완려될 때까지, 피가공면변경수단(M12)의 동작을 금지한다. 이 결과, 공구교환과 피가공면변경을 실행하는 공정이 지시된 경우에, 최소한의 동작에 의해 공구교환과 피가공면경이 실행된다.Further, according to the numerically controlled machine tool which automatically performs tool change according to
또한, 피가공면변경동작에는, 인덱스테이블에 의한 회전동작에 한하지 않고, X-Y테이블에 의해 높이가 다른 피가공면간의 변경을 실행하는 경우 등도 포함된다.The work surface changing operation includes not only the rotational operation by the index table but also the case where the work between the work surfaces having different heights is executed by the X-Y table.
다음에, 본 발명을 구체화한 실시예에 대하여 도면에 따라서 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Next, the Example which actualized this invention is described in detail according to drawing.
제2도에 실시예의 인덱스테이블이 붙은 머시닝센터(1)을 나타낸다.2 shows a
머시닝센터(1)는 가공에 사용하는 공구(3)를 착탈가능하게 지지하는 주축헤드(5)와, 이 주축헤드(5)의 측부에 일체로 조립된 공구매거진(7)과, 주축헤드( 5)와, 공구매거진(7)과의 중간에 있어서 이들과 일체로 조립된 공구교환암(9)과, 주축헤드(5)를 배면으로부터 지지하는 콜럼(11)과, 콜럼(11)의 하부에 설치되어 그자체 X-Y 면내를 이동가능한 워크테이블(13)과, 이 워크테이블(13)의 도시 우측상면에 장착되어 공작물(W)을 B축주위에 회전시키는 인덱스테이블(15)을 구비한다.The
주축헤드(5)는 콜럼(11)앞면을 상하로 뻗은 1조의 레일(17),(17)을 통하여 이 콜럼(11)에 슬라이드가 능하게 장착되어 있으며, 상하동모터(19)에 의해 레일( 17),(17)위를 상하로 슬라이드된다. 이간위치변경수단(M8)은 상하동모터(19)의 회전에 의하여 주축헤드(5)를 콜럼(11)의 전체면을 상하로 뻗은 1조의 레일(17),(17)위를 상하로 슬라이드시키는 것으로서, 최접근퇴피수단(M10)으로부터의 지령에 따라서 이와같은 동작을 실행한다. 이로써, 주축헤드(5) 및 공작물주변장치(WT)가 상대적으로 주축헤드(5)의 축방향으로 이동되고, 공구교환암(9)에 의한 공구교환시에 현공정 (3) 및 다음공정의 공구(3 next)중 축방향에 있어서의 길이가 긴쪽의 공구(3) 또는 (3next)의 선단이 공작물(W)과 간섭하지 않으므로, 주축헤드(5)가 위치결정되는 작용효과가 있다. 또, 공구(3)는 내부에 클램프기구를 가진 주축(21)에 지지되어 있다. 이 주축(21)은 주축모터(23)에 의해 회전구동되고, 그 선단에 지지된 공구(3)에 의해 공작물(W)을 가공한다.The
공구매거진(7)은 주축헤드(5)의 측부에 주축(21)의 Z축에 직교하는 메거진축(M)에 회전가능하게 일체로 장착된다. 이 공구매거진(7)은 제3도 (가)~(다)에 나타낸 바와같이, 매거진본체(25)의 배면측에 방사형으로 장착된 8개의 포트암( 27a)~(27h)과, 이 포트암(27a)~(27h)에 요동가능하게 축지된 공구포트(29a)~ (29h)를 구비한다. 각 공구포트(29a)~(29h)에는 드릴, 탭 또는 리머(reamer) 등의 각종 공구가 각 1개씩 수납된다. 공구매거진(7)의 배면 중앙에는 매거진모터(31)에 의해 회전구동되는 피니언(33)과 엇갈린 축으로 맞물리는 대기어(35)로 구성되는 고감속비의 하이포이드기어(37)가 장착되어 있다. 공구매거진(7)은 이 하이포이드기어( 37)를 통하여, 매거진모터(31)에 의해 매거진축(M)의 주위를 회전구동하여 원하는 공구를 수납한 공구포트(29a)~(29h)를 매거진 아래쪽의 공구인덱스위치(P1)로 이동시킨다.The
공구인덱스위치(P1)로 이동된 공구포트(29e)는 그 배면에 배설한 파지봉( 39e)을 통하여 요동모터(41)에 의해 약 90도 요동되어서 아래를 향한다. 그 양태를 제3도(나)에 1점쇄선으로 나타내다. 도시한 바와같이, 공구인덱스위치(P1)에 있어서는 파지봉(39e)이 요동암(43)의 파지클릭(45),(45) 사이에 삽입된 상태로 된다. 이 요동암(43)은 매거진모터(31)와 나란히 주축헤드(5)의 상부에 설치된 요동모터(41)에 의해 구동된다. 요동모터(41)를 구동하여 요동암(43)을 위쪽으로 끌어올리면, 공구포트(29e)는 아래쪽을 향하게 되어 공구인출위치(P2)에 세트된다.The
공구교환암(9)은 제4도에 나타낸 바와같이, 주축헤드(5)내에 설차된 교환암축 (47)의 하단에 장착되고, 양단에 1조씩의 핑거(49a),(49b)를 구비한다. 공구교환암축 (47)은 나란히 배설된 캠축(51)의 회전에 의해 상승, 하강, 선회 및 핑거개폐의 일련의 동작을 실행한다. 캠축(51)은 주축헤드(5)의 우측부에 설치한 공구교환모터(53)에 의해 회전구동된다.The
또, 제5도에 공구교환암(9)이 핑거(49a),(49b)를 벌린 기준상태를 나타낸다. 공구교환암(9)의 길이 L9는 이 기준상태에 있어서, 한쪽의 핑거(49a)가 주축(21)에 지지된 공구(3)에 닿는 동시에, 다른쪽의 핑거(49b)가 공구인출위치(P2)의 공구인출축(C)상에 가져온 다음공정공구(3 next)에 달하는 길이로 되어 있다. 또, 교환암축 (47)은 공구인출위치(P2)를 지나는 공구인출축(C)과 주축(21)과의 중간위치로 되어 있다. 따라서, 공구교화암(9)이 180도 선회하면, 양단의 핑거(49a),(49h)는 교체되어 공구인출축(C) 및 주축(21)의 위치에서 공구를 파지가능하게 된다.5, the reference state in which the
교환암(9)의 동작에 대하여 제4도, 제5도에 따라서 간단하게 설명한다. 전술함 기준상태에 있어서, 공구교환모터(53)에 의해 캠축(51)이 회전되면, 먼저 제1의 캠부재(55)의 상면의 캠흠(55a)이 작동하여 도시좌측의 요동기어(57a)가 소정각도 요동된다. 이 요동기어(57a)에는 회전기어(57a)가 맞물려 있으며, 이 회전기어(57b)가 소정량 회전함으로써, 교환암축(47)내를 삽통하는 개폐봉(59)이 회전되어 양 핑거( 49a),(49b)가 동시에 닫힌다. 이리하여, 양 공구(3), (3 next)가 도시에 공구교환암 (9)에 파지된다.The operation of the
이어서, 제2의 캠부재(61)의 외주의 캠흠(61a)이 작동하여 주축(21)내에 설치된 콜렛처크(63)을 밀어내려서 개방상태로 하여, 공구(3)가 언클램프된다. 또한 제3의 캠부재(65)의 외주의 캠흠(65a)이 작동하여, 교환암축(47)을 밀어내려서 양 공구(3), (3 next)를 주축(21) 및 공구포트(29 next)로부터 동시에 뽑아낸다. 이때, 교환암축 (47)은 외주면에 설치한 스플라인으로 슬리브(67)와 계합하고 있으며, 캠축(51)의 제4의 캠부재(69)의 캠플레이트(69a)가 작동하면, 이 슬리브(67)마다 180도 선회된다.Subsequently, the cam groove 61a of the outer circumference of the
그후, 다시 제 3의 캠부재(65)가 작동하여 공구교환암(9)이 상승하고, 양 공구(3),(3 next)는 교체되어 공구포트(29 next) 및 주축(21)에 수납된다. 이어서, 또한 제2의 캠부재(61)가 작동하여, 주축(21)의 콜렛처크(63)가 닫히고, 캠축(51)의 1회전 종료전에 다시 제1의 캠부재(55)가 작동하여, 이번에는 요동기어(57a)가 전술한 것과는 역방향으로 요동되어, 핑거(49a),(49b)가 열린다.Thereafter, the third cam member 65 is again operated to raise the
공구교환은 이렇게 하여 매우 신속·정확하게 실행된다. 또한, 이 캠축(51)이 1회전하는 동안에 실행되는 일련의 동작에 있어서의 캠의 작용은 본원 출원인이 앞서 출원하여, 출원공개된 일본국 특개소 63(1988)-123646호 공보에 상세히 기재되어 있으므로, 참조하기 바란다.Tool change is thus carried out very quickly and accurately. In addition, the action of the cam in a series of operations performed while the
공작물(W)을 회전가능하게 공정하는 인덱스테이블(15)을 제6도에 나타낸다. 이 인덱스테이블(15)은 상하좌우로부터 공작물(W)을 협지하고, 이 공작물(W)을 공작물장착면(15a)에 공정한다. 공작물(W)은 B축모터(15b)에 의해 B축 주위에 회전되어서 피가공면이 변경된다.An index table 15 for rotatably processing the work W is shown in FIG. This index table 15 clamps the workpiece | work W from up, down, left, and right, and processes this workpiece | work W to the
제7도에 본 실시예에 있어서의 구동제어 등을 관장하는 전자제어장치(70)와 각 모터 등과의 관계를 나타낸다.FIG. 7 shows the relationship between the
전자제어장치(70)는 제어전체를 관장하여 마스터 CPU(71)와, 공작물자공을 관장하는 슬레이브 CPU(72)와, 공구교환을 관장하는 자동공구교환 CPU(ATC부 CPU)(73)와의 3개의 CPU를 중심으로 구성된다.The
마스터 CPU(71)에는 제어장치 자체를 동작시키는 프로그램이나 상수 등을 격납하는 마스터 RAM(74)과, 제어실행중의 변수나 플래그 등을 일시 기억하는 제1마스터부 RAM(75)과, 공구교환타이밍 및 공작물가공에 사용하는 공구 등을 지시하기 위한 가공프로그램 등을 격납한 제2마스터부 RAM(76)이 접속되어 있다. 그리고, 이 제2마스터부 RAM(76)은 전원오프시에도 백업되어 있다.The master CPU 71 includes a master RAM 74 that stores programs, constants, and the like for operating the control device itself, a
슬레이브 CPU(72)에는 공작물가공을 위한 모터구동프로그램이나 상수 등을 격납하는 슬레이브부 ROM(77)과, 공작물가공제어실행중의 변수나 플래그 등을 일시 기억하는 슬레이브부 RAM(78)이 접속되어 있다.The
ATC부 CPU(73)에는 공구교환을 위한 교환암구동프로그램이나 상수 등을 격납하는 ATC부 ROM(79)과, 공구교환제어실행중의 변수나 플래그 등을 일시 기억하는 ATC부 RAM(80)이 접속되어 있다.The ATC unit CPU 73 includes an
마스터 CPU(71)와 슬레이브 CPU(72)와의 사이에는, 마스터 CPU(71)로부터 슬레이브 CPU(72)에의 지령 또는 그 역방향의 신호, 기타의 정보 등이 격납되는 MS간 공통 RAM(81)이 접속되어 있다. MS간 공통 RAM(81)이 접속되어 있다. MS간 공통 RAM(81)은 마스터 CPU(71) 및 슬레이브 CPU(72)의 쌍방으로부터 정보가 기입되고 또는 참조된다.Between the master CPU 71 and the
또, 마스터 CPU(71)와 ATC부 CPU(73)와의 사이에는, 마스터 CPU(71)로부터 ATC부 CPU(73)에의 지령 또는 그 역방향의 신호, 기타의 정보 등이 격납되는 MA간 공통 RAM(82)이 접속되어 있다. 전술한 MS간 공통 RAM(81)과 마찬가지로 MA간 공통 RAM(82)은 마스터 CPU(71) 및 ATC부 CPU(73)의 쌍방으로부터 정보가 기입되고 또는 참조된다.In addition, between the master CPU 71 and the ATC unit CPU 73, the common RAM between the MAs in which a command from the master CPU 71 to the ATC unit CPU 73 or a signal in the reverse direction, other information, and the like are stored ( 82 is connected. Similar to the inter-MS common RAM 81 described above, in the inter-MA common RAM 82, information is written or referenced from both the master CPU 71 and the ATC unit CPU 73.
또한, 마스터 CPU(71)에는 가공프로그램 등을 작성·입력하기 위한 키보드(83)와, 이 가공프로그램 등을 표시하여 참조하기 위한 CRT(84)가 접속되어 있다. 또, 마스터 CPU(71)는 상하동모터(19)의 회전에 따라서 변화하는 주축헤드(5)의 상하방향 절대위치를 검출하는 상하위치센서(85)와 접속되어 있으며, 이 검출신호를 수취한다.The master CPU 71 is also connected with a
슬레이브 CPU(72)는 워크 테이블(13)을 X축 방향으로 이동시키는 X축 모터(13a) 및 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 모터(13b), 또한 인덱스테이블(15)을 회전시키는 B축 모터(15b)등과 접속되어 있으며, 이들 각 모터(13a),(13b),(15b)에 제어신호를 송출하여 공작물(W)의 피가공면 및 피가공위치를 변경한다. 또, 슬레이브 CPU(72)는 상하동모터(19) 및 주축모터(23)와도 접속되어 있으며, 이들에 제어신호를 송출하고, 피가공면, 피가공위치로 결정된 공작물(W)에 대하여 소정의 공구에 의한 가공을 실행한다.The
한편, ATC부 CPU(73)는 매거진모터(31) 및 요동모터(41)와 접속되어 있으며, 매거진모터(31)에 제어신호를 송출하여 공구매거진(7)을 회전시켜서 다음공정의 공구(3 next)를 공구인덱스위치(P1)로 이동시키고, 요동모터(41)에 제어신호를 송출하여 이 인덱스위치(P1)에 있는 다음공정공구포트(29 next)를 공구인출측(C)상에 요동하여 다음공정공구를 꺼낼 준비를 한다. 또한, ATC부 CPU(73)는 공구교환모터 (53)와도 접속되어 있으며, 이것에 제어신호를 송출하고, 전술한 캠축(51)을 구동하여 공구교환을 실행한다.On the other hand, the ATC unit CPU 73 is connected to the
이들 슬레이브 CPU(72) 및 ACT부 CPU(73)가 실행하는 공작물가공제어 및 공구교환 제어는 마스터 next(71)로부터의 지시에 따라서 실행된다. 마스터 CPU(71)는 키보드(83)로부터 입력되어 제2마스터부 RAM(76)에 격납된 가공프로그램을 1동작씩 독해입력하고, 이 독해입력한 정보가 공작물가공에 관한 것이며 MS간 공통 RAM(81)에 기입한다. 슬레이브 CPU(72)는 이 기입된 정보를 독출하여 주축모터 (23)의 회전수 등을 결정하고, 전술한 공작물가공제어를 실행한다. 마찬가지로, 가공프로그램에 공구교환이 지시되어 있는 경우에는, MA간 공통 RAM(82)을 통하여 정보가 송수신되어서 ATC부 CPU(73)에 의한 공구교환제어가 실행된다. 또한, 이 공구교환제어시에는 슬레이브 CPU(72)도 동시에 워크테이블(13)이나 인텍스테이블(15)을 이동·회전하는 제어를 실행하고 있으며, 후술하는 바와같이 공구교환시에 공작물(W) 및 그 주변장치(15) 등과 교환되는 각 공구(3),(3 next)가 충돌하는 것을 방지하기 위해 마스터 CPU(71)가 슬레이브 CPU(72) 및 ATC부 CPU(73)에 제어타이밍을 지시하고 있다.The workpiece machining control and the tool change control executed by these
다음에, 키보드(83)로부터 입력되는 가공프로그램 및 정보 등의 중 공구교환시에 공작물(W) 및 주변장치와 공구(3),(3 next)가 간섭하는 것을 피하기 위한 간섭영역에 관한 정보의 설정방법에 대하여 설명한다.Next, information about the interference area for avoiding the interference of the work W and the peripheral device with the tools 3 and 3 next during tool change among the machining programs and information input from the
간섭영역은 공작물(W)의 4개의 피가공면(W1)~(W4)에 대하여 B축 회전이 없는 경우와 B축 회전이 있는 경우가 별개의 정보로서 입력된다.The interference region is input as separate information when there is no B-axis rotation and when there is B-axis rotation with respect to the four workpiece surfaces W1 to W4 of the work W. As shown in FIG.
B축 회전이 없는 경우는 제8도(가)에 도시한 바와같이, 각 피가공면의 베이스상의 공작물높이(ZW1),(ZW2) 등을 입력한다. 이 공작물높이(ZW1),(ZW2)에 소정의 인전높이(Z0)을 가한 것이 간섭높이(Z fix1),(Z fix2)로서 제2마스터부 RAM(76)의 소정어드레스에 격납된다. 다른 2면(W3),(W4)에 대하서도 마찬가지이다.When there is no B-axis rotation, as shown in FIG. 8A, the workpiece heights ZW1, ZW2, etc. on the base of each to-be-processed surface are input. The predetermined height of force Z0 is applied to the workpiece heights ZW1 and ZW2 as the interference heights Z fix1 and Z fix2 and stored in the predetermined addresses of the
한편, B축 회전이 있는 경우는 제8도(나)에 도시한 바와같이, B축 회전방향 및 변경후의 피가공면마다 간선높이가 입력된다.On the other hand, when there is B-axis rotation, as shown in FIG. 8 (b), the trunk height is input for each B-axis rotation direction and the workpiece to be processed after the change.
예를들면, 실선으로 나타낸 바와같이, 제1의 피가공면(W1)을 상햐으로 하는 위치에 공작물(W)이 있는 경우에, 도시한 1점쇄선과 같이 제1의 피가공면(W1)의 우측에 해당하는 제2의 피가공면(W2)에 도시한 반시계방향으로 공작물(W)을 회전시키면, 현공정의 공작물(W)의 우상각(K1)이 가장 높은 위치를 통과한다. 따라서, 그 통과높이(Z1~2)가 키보드(83)로부터 입력되고, 통과높이(Z1~2)에 안전높이(X0)를 가한값이 피가공면을 제1의 면(W1)으로부터 제2의 면(W2)으로 변경하는 경우의 피가공면변경시 간섭높이(Z index1-`2)로서, 제2마스터 RAM(76)의 소정어드레스에 격납된다.For example, as shown by the solid line, when the workpiece | work W exists in the position which puts the 1st processing surface W1 up, the 1st processing surface W1 of the 1st processing surface like the dashed-dotted line shown in figure is shown. When the workpiece | work W is rotated counterclockwise as shown to the 2nd to-be-processed surface W2 corresponding to the right side, the upper right angle K1 of the workpiece | work W of the present process passes the highest position. Therefore, the passage height Z1-2 is input from the
역시 도시한 2점쇄선과 같이, 제1의 피가공면(W1)으로부터 그 좌측에 해당하는 제4위 피가공면(W4)으로 피가공면이 변경되는 경우에는, 공작물(W)의 좌상각(K4)이 최고점을 지나며, 통과높이(Z1-4)에 안전높이(Z0)를 가한 피가공면변경시 간섭높이(Z index1-4)가 제2미스터부 RAM(76)의 소정어드레스에 격납된다. 이들 B축 회전을 수반하는 경우의 간섭높이는 변경전후의 피가공면 및 B축 회전방향에 따라서 각각의 조건마다 입력된다. 또한, 이들 정보는 공작물(W)의 형상이나 가공위치 등을 CAD 시스템으로부터 입력하는 경우에는, 이 CDA시스템의 입력데이터를 회전시켜서, 그 궤적으로부터 B축 회전시의 간섭높이(Z index)로서의 정보를 자동적으로 작성시켜도 된다.In the case where the machining surface is changed from the first machining surface W1 to the fourth machining surface W4 corresponding to the left side, as shown in the dashed-dotted line, the upper left angle of the workpiece W ( K4) passes through the highest point, and the interference height Z index1-4 is stored in the predetermined address of the second
또, 키보드(83)로부터는 공구매거진(7)의 각 공구포트(29a)~(29h)에 수납되는 8개의 공구의 종류 및 치수 드의 정보가 입력되고, 제2마스터부 RAM(76)내의 공구관리맵에 기억된다.In addition, from the
마스터부 CPU(71)는 이 간섭높이(Z fix1),(Z, index1-2)등을 참조하는 동시에, 가공프로그램에 기입된 다음공정의 가공조건(피가공면이나 사용공구 등)에 따라서, 주축을 퇴피해야 할 최소높이(이하, 비간섭최접근높이라 함)을 산출한다. 그 처리를 제9도로 나타낸다.The master unit CPU 71 refers to the interference heights Z fix1, Z, index1-2 and the like, and at the same time, depending on the machining conditions (working surface, tool to be used, etc.) of the next process written in the machining program, Calculate the minimum height at which the main axis should be evacuated (hereinafter referred to as the non-interfering close approach height). The processing is shown in FIG.
현재의 가공공정을 종료하기 전에, 다음공정의 사용공구(3 next) 및 B축 회전 등이 가공조건을 독해입력한다(스텝 S1:이하, 각 스텝을 S1등으로 기재하다.) 이 독해입력한 조건중, B축 회전이 지정되어 있는 경우에는, 현공정과 다음공정의 파가공면 및 B축 회전방향으로부터 정해지는 전술한 피가공면 변경시 간섭높이(Z index)를 비간섭최접근높이기준치(Z base)로 하다(S2,S3). 한편, 다음공정이 B축 회전을 수반하지 않는 경우에는, 제8도(가)에서 설명한 간섭높이(Z fix)를 비간섭최접근높이기준치(Z base)로 한다(S4).Before finishing the current machining process, the tool (3 next) and the B-axis rotation of the next process read and input the machining conditions (Step S1: Hereinafter, each step is described as S1, etc.). If the B-axis rotation is specified among the conditions, the interference height (Z index) at which the above-described machining surface change determined from the wave surface and the B-axis rotation direction of the current process and the next process is determined. Set to Z base (S2, S3). On the other hand, when the next step does not involve the B-axis rotation, the interference height Z fix described in FIG. 8A is set to the non-interfering approach height reference value Z base (S4).
다음에, 제2마스터부 RAM(76)의 공구관리맵으로부터 다음공정공구(3 nest)의 공구길이(L next)와 현공정공구(3 now)의 공구길이(L now)를 독출하고, 양자를 비교하여 긴쪽을 퇴피공구길이(L avoid)로 한다(S5). 전술한 비간섭최접근기준높이 (Z base)에 이 퇴피공구길이(L avoid)를 가하고, 또한 공구교환시의 교환암(9)의 상하동에 따른 공구 발취거리(Z dowm)를 가하여 최접근퇴피높이(Z change)를 구한다(S6).Next, the tool length L next of the next process tool (3 nest) and the tool length (L now) of the current process tool (3 now) are read from the tool management map of the second
이 최접근퇴피높이(X change)는 현공정의 가공이 종료될 때까지 산출되어, MS간 공통 RAM(81)에 기입된다. 또, 다음공정의 가공조건으로서 선택될 공구(3 next)가 MS간 공통 RAM(81) 및 MA간 공통 RAM(82)에 기입되고, 공작물이동량·회전량이 MS간 공통 RAM(81)에 기입된다. MS간 공통 RAM(81)에 기입된 다음공정공구(3 next)의 정보는 슬레이트 CPU(72)에 있어서, 예를들면 드릴의 피치 등에 의해 주축회전속도를 결정할 때에 이용된다. 또, MA간 공통 RAM(82)에 기입된 다음공정공구(3 next)의 정보는 ATC부 CPU(73)에 있어서, 예를들면, 공구인덱스시에 매거진모터(31)를 회전해야 할 양의 산출에 이용된다.This closest retreat height X change is calculated until the end of the current process is completed and written in the common RAM 81 between MSs. In addition, a tool (3 next) to be selected as a machining condition for the next step is written into the common RAM 81 between the MSs and the common RAM 82 between the MAs, and the workpiece movement amount and rotation amount are written into the common RAM 81 between the MSs. . The information of the next process tool 3 next written in the common RAM 81 between the MSs is used in the
현공정이 종료되면, 슬레이브 CPU(72) 및 ATC부 CPU(73)는 각각 각 공통 RAM(81),(82)의 정보를 독출하고, 제10도에 나타낸 공구교환처리를 실행한다. 또한, 도면에 있어서, 중앙에 기재한 것이 마스터 CPU(71)로부터의 제어지령이며, 우측에 슬레이트 CPU(72)의 제어지령을, 좌측에 ATC부 CPU(73)의 제어지령을 함께 기재하였다.When the current process is completed, the
마스터 CPU(71)는 현공정의 가공이 종료되면 주축모터(23)의 정지를 지령하고(S11), 주축헤드(5)의 상승을 지령한다(S12). 슬레이브 CPU(72)는 각 지령을 받아 주축모터(23)를 정지하고(S13), 상하동모터(19)를 기동한다(S14).When the processing of the present process is completed, the master CPU 71 commands the stop of the main shaft motor 23 (S11), and commands the rise of the main shaft head 5 (S12). The
마스터 CPU(71)는 상하위치센서(85)의 검출치를 참조하여, 주축헤드(5)가 제9도에 나타낸 처리에 있어서 산출한 최접근퇴피높이(Z change)에 달했는가 여부를 판단한다(S15). 주축헤드(5)가 최접근퇴피높이(Z change)에 달하면 주축헤드를 당해 위치에서 정지해야 할 취지의 지령을 송출하고(S16), 슬레이브 CPU(72)측에서는 상하동모터(19)가 정지된다(S17).The master CPU 71 refers to the detected value of the up-
이리하여, 주축헤드(5)가 최접근퇴피높이(Z change)에 위치된 후, 주축오리엔터이션(S18) 및 다음공정 공구인덱스(S19)가 지령된다. 이것을 받아서, 슬레이트 CPU(72)측에서는 주축모터(23)가 기동/정지되어서 주축오리엔터이션이 실행되고( S20), ACT부 CPU(73)측에서는 매거진모터(31)가 기동/정지되어서 다음공정공구(3 next)의 인덱스가 실행된다(S21).Thus, after the
마스터 CPU(71)는 ATC부 CPU(73)로부터의 공구인덱스완료신호를 기다리고, 다음공정공구준비지령을 송출한다(S22). 이 다음공정공구준비지령을 받고, 다시 ATC부 CPU(73)측에서 요동모터(41)가 기동/정지되어서 다음공정공구(3 next)가 공구인출축(C)상에 있어서, 하향으로 준비된다(S23).The master CPU 71 waits for the tool index completion signal from the ATC unit CPU 73 and sends a next process tool preparation instruction (S22). Upon receipt of this next process tool preparation instruction, the swing motor 41 is started / stopped on the ATC unit CPU 73 side, and the next process tool 3 next is prepared downward on the tool take-off shaft C. (S23).
또한, 설명의 편의상 S18, S19, S22의 제어가 순번으로 실행되도록 기술하였으나, 실제로는 이 순번대로 시행하지 않아도 된다. 즉, S20의 제어는 슬레이브 CPU(72)가 실행하고 S21, S23의 제어는 ATC부 CPU(73)가 살행하기 때문에 전혀 독립으로 실행할 수 있다. 더욱이, 공구인덱스가 실행되어도 공작물(W)에 대하여 간섭이 발생하는 일은 없으므로, 공구인덱스는 주축헤드(5)의 퇴피동작이 완료될 때까지 실행하고 있어도 상관없다. 따라서, 실제의 제어에서는 주축헤드(5)의 퇴피동작이 완료되면 즉시 다음공정공구의 준비처리(S22, S23)가 실행되도록 타이밍을 설정하여, 작업시간의 단축을 모도하고 있다.In addition, although description was made so that control of S18, S19, S22 may be performed in order for convenience of description, it does not need to implement in this order in practice. That is, since the control of S20 is executed by the
마스터 CPU(71)는 ATC부 CPU(73)로부터 다음공정공구(3 next)의 준비가 완료된 취지의 신호를 방아서, 교환암구동지령을 송출한다(S24). 다시 ATC부 CPU(73)측에서는, 이 지령을 받아 공구교환코터(53)를 가동/정지하여 전술한 바와같이 캠축(51)을 1회전시키고, 전술한 바와같이 공구교환암(9)에 현공정공구(3) 및 다음공정공구(3 next)의 파지·발취·선회·삽입·개방동작을 실행시켜서 신속히 공구교환을 완료한다(S25).The master CPU 71 issues a signal from the ATC unit CPU 73 that the preparation of the next process tool 3 next has been completed and sends an exchange arm drive command (S24). In response to this command, the ATC unit CPU 73 starts / stops the
또, 이 공구교환과 대약 동일 시기에 마스터 CPU(71)로부터 슬레이브 CPU(72)로 B축을 회전시켜서 다음공정에 지시된 피가공면(W1)~(W4)의 인덱스를 해야할 취지의 지령을 송출한다(S26).이 지령에 대응하여 B축 모터(15b)가 기동/정지되어서 다음공정의 피가공면(W1)~(W4)이 인덱스된다(S27). 또한, 다음 공정에서 피가공면변경이 지정되어 있지 않을 경우에는, S26, S27의 처리는 실행되지 않는다.Also, at the same time as the tool change, the B axis is rotated from the master CPU 71 to the
여기서도 설명의 편의사, S24, S26의 제어가 순번으로 실행되도록 기술하였으나, S25, S27의 제어는 각각 슬레이트 RAM(72) 및 ATC부 CPU(73)가 별개로 실행하는 것이므로 중복시키는 것이 가능하다. 더욱이, 전술한 다음공정공구준비(S22, S23)와 피가공면인덱스(S26, S27)의 중복도 가능하다. 따라서, 실제로는 피가공면인덱스(S26, S27)는 주축헤드(5)의 퇴피동작(S11~S17)이 완료된 후, 신속히 실행하도록 타이밍을 제어하고 있다.Although the description is made here so that the control of S24 and S26 is executed in order, the control of S25 and S27 is executed by the
그후, 공구인출축(C)상에서 하향으로 세트된 공구포트(29 next)를 복귀시켜야 할 취지의 지령이 ATC부 CPU(73)에 송출되고(S28), ATC부 CPU(73)에 의해 요동모터(41)가 가동/정지되어서 공구포트(29 next)의 복귀 실행된다(S29).Subsequently, an instruction to return the tool port 29 next set downward on the tool take-out shaft C is sent to the ATC unit CPU 73 (S28), and the swing motor is transmitted by the ATC unit CPU 73. 41 is started / stopped and the tool port 29 next is returned (S29).
공구포트(29 next)의 복귀가 완료된 취지의 신호가 ATC부 CPU(73)로부터 송출되면, 주축헤드(5)의 하강이 지령되고(S30), 슬레이브 CPU(72)측에서는 상하동모터(19)를 전술한 것과는 역회전으로 기동하는 처리가 이루어진다(S31). 그후, 주축헤드(5)가 하강하여 다음공정의 공구(3 next) 선단이 공작물(W)의 피가공면(W1)~ (W4)과 접촉하는 높이로 되면(S32), 가공프로그램에 따라서 상하동모터(19) 및 주축모터(23)가 구동제어되어서 다음공정의 공작물가공이 개시된다.When the signal indicating that the return of the tool port 29 next is completed is sent from the ATC unit CPU 73, the lowering of the
이상 설명한 바와같이, 본 실시예에 의하면 가공종류후 신속히 주축헤드(5)를 퇴피시켜서 공구교환 및 피가공면변경을 실행한다. 더욱이, 이 퇴피위치는 최접근퇴피높이산출처리(S1~S6)에 있어서 구한 최접근퇴피높이(Z change)로 제어되므로, 공구(3),(3 next)와 공작물(W)과의 간섭이 발생하지 않으며, 또한 주축헤드(5)의 퇴피에 요하는 시간을 최소로 되어 있다. 따라서, 공고교환에 수반되는 식늘 최소한으로 억제하고, 공작물을 가공하는 작업에 있어서 간접적인 작업시간이 공구교환시간을 대폭절감하여, 효율적인 공작물가공을 실현 할 수 있다.As described above, according to this embodiment, the
또, 소형일체형의 머시닝센터(1)를 그 가공중의 동작도 최소한으로 함으로써, 형상이 작은 것에 의한 메리트를 최대한으로 발휘할 수 있다. 이 결과, 가공공장내에 있어서 머시닝센터(1)가 점유하는 공간을 최소한으로 할 수 있으므로, 좁은 공장내에 있어서 사용하는데 최적으로 된다.In addition, by minimizing the operation during machining of the compact
단지 장치를 소형으로 하는 것만으로, 큰 퇴피동작을 하고 있던 것에서는 결국 퇴피시킨 위치에 별체로 공구매거진을 배치한 것과 동일하므로, 종래는 전술한 바와같은 소형화의 메리트를 발휘하지 못하고 있었다. 그러나, 본 실시예에 의하면 이 문제점을 해결할 수 있었던 것이다.Since only a small device is used and a large evacuation operation is the same as that in which the tool magazine is separately placed at the evacuated position, the merit of the miniaturization as described above has not been achieved. However, according to this embodiment, this problem can be solved.
또, 주축헤드(5), 공구매거진(7) 및 공구교환암(9)을 일체로 형성하고 있기 때문에, 이들 3자가 서로 간섭하는 일이 없다. 따라서, 이들 3자의 간섭은 전혀 고려할 필요가 없으며, 단지 최접근퇴피높이(Z change)을 산출하여, 상하위치센서(85)의 검출치에 의거한 간단한 제어를 실행하기만 하면 된다. 이 결과, 제어미스가 발생하지 않으며, 항상 확실한 퇴피동작을 실현할 수 있다.Moreover, since the
또한, 공구매거진(7)을 주축(21)과 직교하는 매거진축(M)에 따라서 공구를 배치하도록 구성하고, 요동암(43)을 동작시켜서 공구포트(29 next)를 하향으로 요동시킴으로써 다음공정공구(3 next)를 공구인출축(C)상에 준비하는 동작(S22)은 주축헤드(5)의 퇴피동작(S11~S17)이 완료되면 즉시 실행하는 구성으로 하고 있다. 따라서, 최소한의 작업시간으로 공구교환을 실행하는 동시에, 다음공정의 공구가 현공정의 것에 비해 매우 긴 경우에, 이것이 주축헤드(5)의 퇴피동작기 완료되기 전에 공구인출위치(P2)로 가져와서 공작물(W)과 간섭하다고 하는 상태가 발생하는 것을 방지하고 있다. 이 결과, 어떠한 경우에도 안전 확실하게 더욱이 최단의 시간에 공구교환작업을 실행할 수 있다.In addition, the
한편, 비간섭최접근높이(Z change)산출에 있어서, 제8도(나)에 나타낸 바와같이, 공작물(W)이 통과하는 궤적의 최고점을 고려하고 있다. 이 결과, 주축헤드(5)의 퇴피동작이 완료되면, 이제는 공구교환동작 및 피가공면변경동작을 실행해도 간섭이 발생하는 일은 없다. 이 결과, 주축헤드(5)의 퇴피동작이 완료되면 공구교환동작이 어떠한 진행상황에 있는가에 관계없이, 즉시 피가공면변경동작을 실행할 수 있다. 따라서, 공구교환과 피가공면변경을 수반하는 경우에, 양 동작을 중복시켜서 실행해도 공구(3),(3 next)와 공작물(W)의 간섭을 피할 수 있고, 더욱이, 최단의 작업시간으로 다음공정의 준비를 완료할 수 있다. 특히, 이 궤적을 고려하여 비간섭최접근높이(Z change)를 구하는 효과로서는 공구교환과 피가공면변경이라는 종류가 다른 제어의 타이밍을 조정할 필요가 없으며, 각각 단독으로 주축헤드(5)의 퇴피동작의 완료만을 고려하는 것만으로 되므로, 제어가 매우 간편해진다는 효과를 얻는다. 따라서, 제어미스가 일체 발생하지 않는다.On the other hand, in calculating the non-interfering close approach height Z change, as shown in FIG. 8B, the highest point of the trajectory through which the work W passes is taken into consideration. As a result, when the retraction operation of the
그리고, 실시예에 있어서는, 소형일체형의 머시닝센터(1)에 적용한 경우를 설명하였으나, 소형일체형에 한하지 않고, 주축헤드, 공구매거진 및 공구교환암을 별개의 구동원으로 상하동시켜도 된다. 여하튼, 공구교환에 앞서 주축헤드, 공구매거진 및 공구교환을 비간섭최접근위치에 퇴피시키는 제어를 실행함으로써, 공구교환에 수반되는 시간을 단축할 수 있으므로, 효율적인 작업을 실현할 수 있다.Incidentally, in the embodiment, the case where the present invention is applied to the small
또, 비간섭최접근위치의 산출에 있어서, 공구의 길이로부터 산출하는 예를 나타냈으나, 이에 한하지 않고, 공구의 굵기나 선단형상 등을 고려하는 구성으로 해도 된다. 이에 더하여, 공구가 선회되는 궤적도 고려하는 구성으로 해도 된다.Moreover, although the example which calculates from the length of a tool was shown in calculation of a non-interference closest approach position, it is not limited to this, It is good also as a structure which considers the thickness, the tip shape, etc. of a tool. In addition, it is good also as a structure which considers also the track | route which a tool turns.
또한, 작업시간을 단축하는 연구로서, 공구인덱스(S19,S21)는 현공정 실행중에 미리 완료하는 구성을 해도 된다. 이에 더하여, 피가공면변경은 주축헤드(5)가 비간섭최접근높이(Z change)에 달하기 전이라도, 피가공면변경시의 통과높이(Z1-2,Z1-4)등에 달한 단계에 개시하는 구성으로 해도 된다. 이와같이, 각종 타이밍을 더욱 세밀하게 제어하면, 한층 시간단축을 도모할 수 있다.In addition, as a study to shorten the working time, the tool indexes S19 and S21 may be configured to be completed beforehand during the current process. In addition, the workpiece surface change may be performed at the stage of reaching the pass heights (Z1-2, Z1-4) and the like when the
또, 피가공면의 변경에는, B축 주위의 회전에 한하지 않고, X-Y 면내의 이동도 포함된다. 즉, 공작물(W)이 상이한 형상인 경우 등에는, 그 외형형상과 피가공위치로부터 비간섭최접근높이를 산출하는 구성으로 하면 된다. 이 경우에도, 공구교환동작과 피가공면변경동작을 중복하여 실행할 수 있고, 더욱이 주축해드의 퇴피 거리가 최소이므로, 작업시간의 단축효과가 높다.In addition, the change of the surface to be processed includes not only the rotation around the B axis but also the movement in the X-Y plane. That is, what is necessary is just to set it as the structure which calculates the non-interference closest approach height from the external shape and the to-be-processed position, when the workpiece | work W is a different shape. Also in this case, the tool change operation and the work surface change operation can be executed in duplicate, and further, since the retraction distance of the main shaft head is minimal, the effect of shortening the working time is high.
또한, 실시예에서는 퇴피의 완료를 절대위치로 판단하였으나, 인크리멘트방식의 센서를 사용햐도 된다. 또한, 실시예는 절대방식이기 때문에, 비간섭최접근높이로 퇴피시키는데 어느 정도 상하동모터를 구동하면 되는가를 구할 필요가 없으며, 산출·제어가 간단하다.In the embodiment, the completion of evacuation is determined as an absolute position, but an incremental sensor may be used. In addition, since the embodiment is an absolute system, it is not necessary to determine how much the vertical motor should be driven to evacuate to the non-interfering approach height, and the calculation and control are simple.
이상 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 하등 이에 한정되지 않으며, 예를들면 주축헤드측이 아니라 워크테이블측이 상하동하는 구성 등, 그 요지를 일탈하지 않는 범위의 각종 양태를 채용할 수 있다.Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above, and various aspects within the scope not departing from the gist, such as a configuration in which the worktable side moves up and down instead of the main shaft head side, may be employed. have.
이상 설명하는 바와같이, 청구한 제1항 및 제2항 기재의 발명에 의하면, 공구교환시의 주축헤드 등과 공작물과의 상대적인 퇴피동잘을 최소한으로 할 수 있다. 따라서, 공구교환에 수반되는 시간을 최소한으로 억제하고, 공작물을 가공하는 작업에 있어서의 간접적인 작업시간인 공구교환시간을 대폭 절감하여, 효율적인 공작물가공을 실현할 수 있다.As described above, according to the claimed invention of
또, 이 퇴피동작이 완료할 때까지는 다음공정공구의 실시를 금지하고 있다. 이 결과 공구매거진 등을 주축헤드에 일체로 장착해도, 퇴피동작이 완료되기저에 다음공정공구가 준비되어서 공작물과 간섭할 염려가 없다. 따라서, 최접근위치에서 공구교환을 실시하다는 작업을 실시함에 있어서, 확실하게 간섭을 피할 수 있다.In addition, execution of the next process tool is prohibited until this evacuation operation is completed. As a result, even if the tool magazine or the like is integrally mounted on the spindle head, the next process tool is prepared after the evacuation operation is completed, and there is no fear of interference with the workpiece. Therefore, interference can be reliably avoided in performing the work of performing tool change in the closest position.
이 결과, 본 발명을 예를들면 소형 일체형의 공작기계에 적용하여 그 메리트를 최대한으로 발휘시키는 것이 가능하다.As a result, the present invention can be applied to, for example, a small integrated machine tool, and the merits thereof can be exhibited to the maximum.
또한, 청구항 제2항 기재의 발명에 의하면, 피가공면변경시의 간섭영역을 구하는 구성을 채용했으므로, 다음공정에 있어서 공작물의 피가공면변경과 공구교환이 지정되어 있는 경우에, 간섭을 피한 최접근위치에서의 공구교환을 실행할 수 있다. 도, 퇴피동작이 완료할 때까지 다음공정공구의 준비, 공구교환 및 피가공면변경을 금지하는 구성으로 하였으므로, 간섭이 발생하지 않는 확실한 작업을 실현할 수 있다.In addition, according to the invention of
이상, 각 청구항 기재의 발명에 의해, 공작물가공에 있어서 공구교환 및/또는 피가공면변경이라는 간접적인 작업에 요하는 시간을 최단으로 하는 것이 가능하게 되므로, 공작물의 가공을 효율적으로 실행할 수 있다.As described above, the invention described in each claim makes it possible to minimize the time required for indirect work such as tool change and / or change of the workpiece surface in the workpiece processing, so that the workpiece can be efficiently processed.
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