TW202337614A - 工具機 - Google Patents

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TW202337614A
TW202337614A TW112103977A TW112103977A TW202337614A TW 202337614 A TW202337614 A TW 202337614A TW 112103977 A TW112103977 A TW 112103977A TW 112103977 A TW112103977 A TW 112103977A TW 202337614 A TW202337614 A TW 202337614A
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rotary
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TW112103977A
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小竹恭太
内藤嘉彦
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日商西鐵城時計股份有限公司
日商西鐵城精機股份有限公司
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, 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
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, 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
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/155—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
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Abstract

具備：電流檢測部，檢測輸入第1伺服馬達及第2伺服馬達之複數個電流值；記憶部，將在旋轉工具裝置與自動工具交換裝置之間進行之一連串之工具交換程序中之預定之程序中，輸入第1伺服馬達及第2伺服馬達之正常時之複數個電流值之隨時間之變化予以記憶；及判定部，在預定之程序，比較藉由電流檢測部檢測之複數個電流值與正常時之複數個電流值之隨時間之變化，判定預定之程序是否正常地進行。

Description

工具機
發明領域
本揭示是有關於工具機。
發明背景
一般而言，具備將用於加工工件之工具可旋轉地保持之旋轉工具裝置、及在與旋轉工具裝置之間進行工具之交換之自動工具交換裝置(ATC)的工具機已為人知。工具機是例如使用日本特開平06-246568號公報所記載之方法，於在旋轉工具裝置與ATC之間進行之一連串之工具交換程序，判定是否發生裝置故障及衝突等之異常，在發生異常時停止動作。
在此，日本特開平06-246568號公報所記載之方法是監視工具交換動作中之1個馬達之電流值，當該馬達之電流值超過容許值的情況下，停止工具機之動作。另一方面，在一連串之工具交換程序中使用之馬達是存在複數個，藉由監視輸入該等馬達之複數個電流值，有可能檢測出工具機之異常狀態。
發明概要
本揭示之目的是提供可藉由監視輸入複數個馬達之複數個電流值而檢測出在內部發生之異常之工具機。
本揭示之實施形態之工具機是具備旋轉工具裝置、及在與前述旋轉工具裝置之間進行工具之交換之自動工具交換裝置的工具機，旋轉工具裝置具有：(i)旋轉工具本體部，為了加工工件而將工具可旋轉地保持；及(ii)第1伺服馬達，產生用於令旋轉工具裝置動作之動力，自動工具交換裝置具有產生用於令自動工具交換裝置動作之動力的第2伺服馬達，工具機具備：電流檢測部 ，檢測輸入第1伺服馬達及第2伺服馬達之複數個電流值；記憶部，將在旋轉工具裝置與自動工具交換裝置之間進行之一連串之工具交換程序中之預定之程序中，輸入第1伺服馬達及第2伺服馬達之正常時之複數個電流值之隨時間之變化予以記憶；及判定部，在預定之程序，比較藉由電流檢測部檢測之複數個電流值與正常時之複數個電流值之隨時間之變化，判定預定之程序是否正常地進行。
本揭示之實施形態之工具機宜令自動工具交換裝置更具有：殼體；及圓形狀之工具庫(magazine)，收納於殼體內，沿著圓周方向而設置保持工具之複數個工具保持部。
本揭示之實施形態之工具機宜令第1伺服馬達是產生用於令鉛直方向移動機構動作之動力，鉛直方向移動機構是令旋轉工具本體部可沿著鉛直方向移動，第2伺服馬達是產生用於令工具庫旋轉機構動作之動力，工具庫旋轉機構是用於令工具庫可沿著旋轉軸而旋轉，預定之程序是令工具往在旋轉工具裝置與自動工具交換裝置之間進行工具之交換之預定之位置移動之程序，或是令旋轉工具裝置與自動工具交換裝置從預定之位置往開始前述一連串之工具交換程序之前之原來之位置移動工具之程序。
本揭示之實施形態之工具機宜令工具庫具有用於保持1個工具之緊固件，判定部是基於電流檢測部檢測之往第2伺服馬達輸入之電流值，判定緊固件是否破損。
本揭示之實施形態之工具機宜令旋轉工具裝置具有產生用於令第1水平方向移動機構動作之動力的第3伺服馬達，第1水平方向移動機構是令旋轉工具本體部可沿著水平方向移動，電流檢測部檢測輸入第3伺服馬達之電流值，判定部是當在旋轉工具裝置與自動工具交換裝置之間進行之一連串之工具交換程序中之其他之預定之程序中由電流檢測部檢測之電流值未變動的情況下，判定成其他之預定之程序未正常地進行。
本揭示之實施形態之工具機宜令自動工具交換裝置具有產生用於令第2水平方向移動機構動作之動力的第4伺服馬達，第2水平方向移動機構是令殼體可沿著水平方向移動，電流檢測部檢測輸入第4伺服馬達之電流值，判定部是當在旋轉工具裝置與自動工具交換裝置之間進行之一連串之工具交換程序中之其他之預定之程序中由電流檢測部檢測之電流值未變動的情況下，判定成前述其他之預定之程序未正常地進行。
本揭示之實施形態之工具機宜令其他之預定之程序是將工具從旋轉工具裝置往自動工具交換裝置移交之程序，或是將工具從自動工具交換裝置往旋轉工具裝置移交之程序。
根據本揭示之實施形態之工具機，可藉由監視輸入複數個馬達之複數個電流值而檢測出在內部發生之異常。
用以實施發明之形態
以下，一面參考圖面一面說明本實施形態之工具機。不過，應留意到的是，本揭示之技術範圍及於申請專利範圍所記載之發明與其均等物，並非限定於該等實施形態。
圖1是本實施形態之工具機1的部分立體圖。圖1所示之工具機1是用於對圓棒狀之長的棒材即工件W進行加工之裝置。工具機1是包含用於支撐工件W之主軸2、包含B軸旋轉工具裝置3等而構成之旋轉工具驅動裝置13、自動工具交換裝置(ATC)4、及後述之數值控制(NC)裝置5等而構成。
主軸2是設置在支撐台6。主軸2是以Z軸方向作為軸線，將工件W支撐成以Z軸為中心而旋轉自如，並將工件W支撐成可朝支撐台6之正面側移動。支撐台6是被固定支撐在底座7。
在支撐台6之正面側設置沿著與Z軸方向正交之X軸方向(亦稱作水平方向)延伸之軌道8。在軌道8安裝藉由第3伺服馬達MT3產生之動力而朝箭頭α 1之方向滑動之基部10。在基部10設置沿著與Z軸方向、X軸方向正交之Y軸方向(亦稱作鉛直方向)延伸之軌道11。在軌道11安裝藉由第1伺服馬達MT1產生之動力而朝箭頭α 2之方向滑動之旋轉工具驅動裝置13。
旋轉工具驅動裝置13是保持用於進行工件W之加工之工具的裝置。該旋轉工具驅動裝置13具有工具131、132、及具有第1工具31與第2工具32之B軸旋轉工具裝置3。工具131、132是以前端往下方之狀態而沿著X軸方向排列設置。第1工具31與第2工具32是被構成B軸旋轉工具裝置3之B軸旋轉工具本體部33可旋轉地保持，以前端往側方之狀態而沿著X軸方向排列設置。本實施形態之工具機1是利用主軸2而令工件W朝Z軸方向移動，可藉由令旋轉工具驅動裝置13朝箭頭α 1或箭頭α 2之方向移動，而以預定之工具來進行工件W之加工。B軸旋轉工具本體部33是被支撐成可藉由回轉馬達MT5產生之動力而以回轉馬達MT5之回轉軸A作為中心，朝箭頭α 0之方向回轉。
ATC4是在與B軸旋轉工具裝置3之間進行工具之交換的裝置。ATC4是包含殼體41、第4伺服馬達MT4、保持在殼體41內之後述之圓形狀之工具庫42、及第2伺服馬達MT2等而構成。在底座7設置沿著X軸方向延伸之軌道15。在軌道15安裝藉由第4伺服馬達MT4產生之動力而朝箭頭α 3之方向滑動之殼體41。工具庫42是被支撐成可藉由第2伺服馬達MT2產生之動力而以旋轉軸B作為中心，朝箭頭α 4之方向旋轉。
圖2是顯示圖1所示之工具機1之內部構成的方塊圖。如圖2所示，B軸旋轉工具裝置3是包含B軸旋轉工具本體部33、第1水平方向移動機構M3、第3伺服馬達MT3、鉛直方向移動機構M1、第1伺服馬達MT1、回轉機構M5、及回轉馬達MT5等而構成。
第1水平方向移動機構M3是令包含B軸旋轉工具本體部33之旋轉工具驅動裝置13整體可朝箭頭α 1之方向移動。第3伺服馬達MT3是將輸入之電流轉換成機械性輸出(扭矩及旋轉數等之動力)而朝第1水平方向移動機構M3賦予。藉此，第1水平方向移動機構M3令B軸旋轉工具本體部33在箭頭α 1之方向進退移動。第3伺服馬達MT3之動作是被運動控制器C3控制。
運動控制器C3是因應從後述之NC裝置5傳達之控制訊號，而朝第3伺服馬達MT3輸入預定之電流。朝運動控制器C3傳達之控制訊號至少包含第3伺服馬達MT3之旋轉量(rad或每圈的步進數)及旋轉數(rpm)。在第3伺服馬達MT3設置感測器Se3，藉由感測器Se3檢測第3伺服馬達MT3之實際旋轉量及實際旋轉數，朝運動控制器C3傳達。運動控制器C3是比較控制訊號包含之第3伺服馬達MT3之旋轉量及旋轉數之數值與藉由感測器Se3檢測之第3伺服馬達MT3之實際旋轉量及實際旋轉數之數值，以將該等數值之偏差消除的方式來朝第3伺服馬達MT3輸入預定之電流。以下，由於運動控制器C1、C2、C4、C5之控制方法是與運動控制器C3之控制方法同樣，故省略詳細之說明。
鉛直方向移動機構M1是令包含B軸旋轉工具本體部33之旋轉工具驅動裝置13整體可在箭頭α 2之方向上下移動。第1伺服馬達MT1產生用於令鉛直方向移動機構M1動作之動力。第1伺服馬達MT1之動作是被運動控制器C1控制。由運動控制器C1進行之第1伺服馬達MT1之控制方法是與由運動控制器C3進行之第3伺服馬達MT3之控制方法同樣，故省略詳細之說明。
回轉機構M5是令B軸旋轉工具本體部33可以回轉馬達MT5之回轉軸A作為中心而在箭頭α 0之方向回轉。回轉馬達MT5產生用於令回轉機構M5動作之動力。回轉馬達MT5之動作是被運動控制器C5控制。由運動控制器C5進行之回轉馬達MT5之控制方法是與由運動控制器C3進行之第3伺服馬達MT3之控制方法同樣，故省略詳細之說明。
如圖2所示，ATC4是包含圓形狀之工具庫42、第2水平方向移動機構M4、第4伺服馬達MT4、工具庫旋轉機構M2、及第2伺服馬達MT2等而構成。
第2水平方向移動機構M4是令收納工具庫42之殼體41可在箭頭α 3之方向移動。第4伺服馬達MT4產生用於令第2水平方向移動機構M4動作之動力。第4伺服馬達MT4是將輸入之電流轉換成機械性輸出(扭矩及旋轉數等之動力)而朝第2水平方向移動機構M4賦予。藉此，第2水平方向移動機構M4令收納工具庫42之殼體41在箭頭α 3之方向進退移動。第4伺服馬達MT4之動作是被運動控制器C4控制。由運動控制器C4進行之第4伺服馬達MT4之控制方法是與由運動控制器C3進行之第3伺服馬達MT3之控制方法同樣，故省略詳細之說明。
工具庫旋轉機構M2是令工具庫42可以旋轉軸B作為中心而在箭頭α 4之方向旋轉。第2伺服馬達MT2產生用於令工具庫旋轉機構M2動作之動力。第2伺服馬達MT2是將輸入之電流轉換成機械性輸出(扭矩及旋轉數等之動力)而朝工具庫旋轉機構M2賦予。藉此，工具庫旋轉機構M2令工具庫42以旋轉軸B作為中心而在箭頭α 4之方向旋轉。第2伺服馬達MT2之動作是被運動控制器C2控制。由運動控制器C2進行之第2伺服馬達MT2之控制方法是與由運動控制器C3進行之第3伺服馬達MT3之控制方法同樣，故省略詳細之說明。
NC裝置5是用於控制B軸旋轉工具裝置3與ATC4各自之動作的裝置。如圖2所示，NC裝置5是包含介面部51、記憶部52、輸入部53、輸出部54、電流檢測部55、及控制部56等而構成。介面部51、記憶部52、輸入部53、輸出部54、電流檢測部55、及控制部56是透過匯流排57而相互連接。來自控制部56之各種控制訊號是透過介面部51而朝運動控制器C1~C5傳達。從運動控制器C1~C5朝對應之伺服馬達MT1~MT5輸出之複數個電流值是透過介面部51而往電流檢測部55傳達。
記憶部52是例如包含半導體記憶裝置，記憶使用在控制部56之處理之程式及資料等。記憶部52至少記憶用於令控制部56執行在B軸旋轉工具裝置3與ATC4之間進行之一連串之工具交換程序之程式。程式亦可以是從CD-ROM等之電腦可讀取之可攜式記錄媒體使用公知之安裝程式等而安裝於記憶部52。又，記憶部52事先記憶了在一連串之工具交換程序正常地進行的情況下，輸入伺服馬達MT1~MT4之複數個電流值之隨時間之變化。
輸入部53是只要可輸入資料則何種元件皆無妨，生成與工具機1之操作員之操作對應之訊號。生成之訊號是作為操作員之指示而朝控制部56供給。
輸出部54是只要可進行影像或圖像等之顯示則何種元件皆無妨，將從控制部56供給之影像資料所對應之影像、圖像資料所對應之圖像等予以顯示。
電流檢測部55是檢測輸入伺服馬達MT1~MT4之複數個電流值，將檢測結果往控制部56傳達。
控制部56是總括地控制工具機1之整體之動作，是例如中央演算處理裝置(CPU)。控制部56是依循記憶在記憶部52之程式而執行一連串之工具交換程序。控制部56具有指令部561與判定部562。指令部561是例如透過介面部51而將用於執行一連串之工具交換程序之控制訊號朝運動控制器C1~C5傳達。控制訊號包含各伺服馬達之旋轉量(rad或每圈的步進數)及旋轉數(rpm)。判定部562是判定一連串之工具交換程序是否正常地進行。具體之判定工序是後述。
圖3是圖1及圖2所示之ATC4的擴大立體圖。如圖3所示，工具庫42是收納在ATC4之殼體41內，構成工具庫旋轉機構M2之旋轉軸43之一端是被固定支撐在工具庫42之中心。旋轉軸43是被設置在基台45之支撐構件44可旋轉地支撐。工具庫42是藉由第2伺服馬達MT2產生之動力而朝箭頭α 4之方向旋轉。又，在殼體41配置為了將收納在ATC4內之交換用之工具搬出及搬入，藉由未圖示之開閉機構而開啟關閉之閘門46。
圖4A是從圖3所示之視點β觀看工具庫42的正面圖。如圖4A所示，在工具庫42，保持工具之12個工具保持部H1~H12是沿著圓周方向而設。由於工具保持部H1~H12具有同一構成，故為了方便說明，以後只說明工具保持部H1。1個工具保持部H1具有：凹部H13，可容納工具T；及2個緊固件H14，具有把持容納在凹部H13之工具T之彈性構件。例如，如圖4B所示，工具T是藉由沿著Y軸方向下降而容納於凹部H13，如圖4C所示，藉由緊固件H14而被彈性地保持在凹部H13內。
圖5是顯示在本實施形態之工具機1之B軸旋轉工具裝置3與ATC4之間進行之一連串之工具交換程序的流程圖。圖6A~圖6F是顯示圖5所示之一連串之工具交換程序之各程序中之B軸旋轉工具裝置3及ATC4之移動位置的圖。以下，說明將B軸旋轉工具本體部33所保持之第2工具32變更為其他之工具之情況下的正常動作。
在藉由預定之工序而輸入工具交換之指令後，首先，控制部56是依循記憶在記憶部52之程式而執行B軸旋轉工具裝置回轉(步驟S1)。具體而言，控制部56之指令部561是透過介面部51而將預定之控制訊號(各伺服馬達之旋轉量(rad或每圈的步進數)及旋轉數(rpm))朝運動控制器C3傳達。運動控制器C3是因應從指令部561傳達之控制訊號而控制第3伺服馬達MT3，驅動第1水平方向移動機構M3，藉此令B軸旋轉工具裝置3移動，令B軸旋轉工具本體部33沿著軌道8而朝圖6A所示之箭頭α 1之方向(前進方向)移動。以下，為了方便而省略各移動機構M1~M5及B軸旋轉工具裝置3之說明。又，省略從指令部561往運動控制器C1~C5之控制訊號之傳達、及與運動控制器C1~C5之控制訊號對應之伺服馬達MT1~MT4及回轉馬達MT5之控制之說明。
接著，指令部561是控制回轉馬達MT5，令B軸旋轉工具本體部33以回轉馬達MT5之回轉軸A作為中心而朝圖6A所示之箭頭α 0之方向回轉180度。
接著，控制部56是執行B軸旋轉工具裝置3及ATC4之水平方向移動(步驟S2)。具體而言，如圖6A所示，控制部56之指令部561是控制第3伺服馬達MT3而令B軸旋轉工具本體部33朝箭頭α 1之方向(前進方向)移動，在同時段，控制部56之指令部561是控制第4伺服馬達MT4而令殼體41朝箭頭α 3之方向(前進方向)移動。此時，殼體41之閘門46是藉由未圖示之開閉機構而開啟。結果，B軸旋轉工具本體部33及殼體41是從圖6A所示之狀態移動至圖6B所示之狀態。
接著，控制部56是執行B軸旋轉工具裝置3之鉛直方向移動(步驟S3)。具體而言，如圖6B所示，控制部56之指令部561是控制第1伺服馬達MT1而令B軸旋轉工具本體部33朝箭頭α 2之方向下降。由於B軸旋轉工具本體部33之下降，B軸旋轉工具本體部33所支撐之第2工具32是被空的工具保持部H1之2個緊固件H14假保持。
另，在B軸旋轉工具本體部33下降之前，控制部56之指令部561是控制第2伺服馬達MT2而將工具庫42旋轉成空的工具保持部H1位於第2工具32之正下。再者，在從B軸旋轉工具本體部33下降至下個步驟開始為止之期間，指令部561是控制第2伺服馬達MT2，令工具庫42維持在預定之位置而不旋轉。
接著，控制部56是執行解除工具夾持(步驟S4)。具體而言，控制部56之指令部561是控制在B軸旋轉工具本體部33內保持第2工具32之未圖示之工具保持機構，解除第2工具32之保持。再者，控制部56之指令部561是控制第3伺服馬達MT3，令B軸旋轉工具本體部33在第2工具32仍舊被工具保持部H1假保持之狀態下，朝箭頭α 1之方向(前進方向)稍微移動。結果，B軸旋轉工具本體部33是透過第2工具32而擠入工具庫42，第2工具32是自B軸旋轉工具本體部33鬆脫而成為完全被工具保持部H1保持之狀態。亦即，藉由步驟S4而完成第2工具32之從B軸旋轉工具裝置3往ATC4之移交。將此狀態顯示在圖6C。
另，當藉由B軸旋轉工具本體部33而擠入工具庫42時，產生由工具庫42造成之負載。所以，與不存在由工具庫42造成之負載的情況相比，從運動控制器C3對為了令B軸旋轉工具本體部33朝箭頭α 1之方向移動而控制之第3伺服馬達MT3供給之電流值是有變動。
另一方面，控制部56之指令部561是控制第4伺服馬達MT4，藉此控制成令殼體41維持在預定之位置(圖6C所示之位置)。然而，由於工具庫42是被B軸旋轉工具本體部33透過第2工具32而擠入，故與殼體41未受到擠入的情況相比，從運動控制器C4朝第4伺服馬達MT4輸出之電流值是為了令殼體41維持在預定之位置而有變動。
接著，控制部56是執行B軸旋轉工具裝置3之水平方向移動(步驟S5)。具體而言，如圖6C所示，控制部56之指令部561是控制第3伺服馬達MT3而令B軸旋轉工具本體部33朝箭頭α 1之方向(後退方向)移動。結果，B軸旋轉工具本體部33是從圖6C所示之狀態移動至圖6D所示之狀態。
接著，控制部56是執行準備下個工具(步驟S6)。具體而言，指令部561是控制第2伺服馬達MT2，令工具庫42以旋轉軸B作為中心，朝箭頭α 4之方向旋轉成令保持著接下來使用之工具(下個工具321)之工具保持部Hn位於最上面。將此狀態顯示在圖6D。
接著，控制部56是執行B軸旋轉工具裝置3之水平方向移動(步驟S7)。具體而言，如圖6D所示，控制部56之指令部561是控制第3伺服馬達MT3而令B軸旋轉工具本體部33朝箭頭α 1之方向(前進方向)移動。
接著，控制部56是執行夾持下個工具(步驟S8)。具體而言，控制部56之指令部561是一面控制第3伺服馬達MT3而令B軸旋轉工具本體部33朝箭頭α 1之方向(前進方向)稍微移動，一面控制B軸旋轉工具本體部33內之工具保持機構而保持下個工具321。亦即，藉由步驟S8而完成下個工具321之從ATC4往B軸旋轉工具裝置3之移交。將此狀態顯示在圖6E。
當以步驟S8保持下個工具321時，結果是B軸旋轉工具本體部33透過下個工具321而擠入工具庫42。所以，與不存在由工具庫42造成之負載的情況相比，從運動控制器C3對為了令B軸旋轉工具本體部33朝箭頭α 1之方向移動而控制之第3伺服馬達MT3供給之電流值是變高。同樣地，由於工具庫42是被B軸旋轉工具本體部33透過下個工具321而擠入，故與殼體41未受到擠入的情況相比，從運動控制器C4朝第4伺服馬達MT4輸出之電流值是為了令殼體41維持在預定之位置而變高。
接著，控制部56是執行B軸旋轉工具裝置3之鉛直方向移動(步驟S9)。如圖6E所示，控制部56之指令部561是控制第1伺服馬達MT1而令B軸旋轉工具本體部33朝箭頭α 2之方向上升。結果，B軸旋轉工具本體部33是從圖6E所示之狀態移動至圖6F所示之狀態。在此狀態，下個工具321是從工具庫42鬆脫。再者，在從B軸旋轉工具本體部33上升至下個步驟開始為止之期間，控制部56之指令部561是控制第2伺服馬達MT2，令工具庫42維持在預定之位置而不旋轉。
接著，控制部56是執行B軸旋轉工具裝置3及ATC4之水平方向移動(步驟S10)。具體而言，如圖6F所示，控制部56之指令部561是控制第3伺服馬達MT3而令B軸旋轉工具本體部33朝箭頭α 1之方向(後退方向)移動，在同時段，控制部56之指令部561是控制第4伺服馬達MT4而令殼體41朝箭頭α 3之方向(後退方向)移動。此時，殼體41之閘門46是藉由未圖示之開閉機構而關閉。
最後，控制部56是進行B軸旋轉工具裝置回轉(步驟S11)而結束一連串之工具交換程序。具體而言，控制部56之指令部561是控制回轉馬達MT5，令B軸旋轉工具本體部33以回轉馬達MT5之回轉軸A作為中心而朝圖6F所示之箭頭α 0之方向回轉180度，在同時段，控制部56之指令部561是控制第3伺服馬達MT3而令B軸旋轉工具本體部33朝圖6F所示之箭頭α 1之方向(後退方向)移動。結果，B軸旋轉工具本體部33是從圖6F所示之狀態再次移動至圖6A所示之狀態。
圖7是顯示在一連串之工具交換程序中朝各伺服馬達供給之正常時之電流波形。在圖7，橫軸是顯示時間(時刻t 1~t 8)(s)，縱軸是顯示電流值(mA)，S3~S9是顯示與圖5所示之一連串之工具交換程序之步驟對應之期間。電流A1是顯示從運動控制器C1往第1伺服馬達MT1供給之電流波形，電流A2是顯示從運動控制器C2往第2伺服馬達MT2供給之電流波形。電流A3是顯示從運動控制器C3往第3伺服馬達MT3供給之電流波形，電流A4是顯示從運動控制器C4往第4伺服馬達MT4供給之電流波形。另，關於上述，在圖8~圖10亦同樣。
在圖7中表示成P1之電流A3之期間是如圖5之步驟S4之說明，當藉由B軸旋轉工具本體部33而擠入工具庫42時，因為由工具庫42造成之負載，從運動控制器C3朝第3伺服馬達MT3供給之電流值有變動。在圖7中表示成P2之電流A3之期間是如圖5之步驟S8之說明，當藉由B軸旋轉工具本體部33而擠入工具庫42時，因為由工具庫42造成之負載，從運動控制器C3朝第3伺服馬達MT3供給之電流值有變動。
在圖7中表示成P3之電流A4之期間是如圖5之步驟S4之說明，當藉由B軸旋轉工具本體部33而擠入工具庫42時，為了針對由B軸旋轉工具本體部33造成之擠入而維持殼體41之位置，從運動控制器C4朝第4伺服馬達MT4供給之電流值有變動。在圖7中表示成P4之電流A4之期間是如圖5之步驟S8之說明，當藉由B軸旋轉工具本體部33而擠入工具庫42時，為了針對由B軸旋轉工具本體部造成之擠入而維持殼體41之位置，從運動控制器C4朝第4伺服馬達MT4供給之電流值有變動。
在圖7中表示成P5之電流A2之期間是因為當圖5之步驟S3之正常動作時，未發生如令工具庫42移動之現象，故從運動控制器C2朝第2伺服馬達MT2供給之電流值未變動。在圖7中表示成P6之電流A2之期間是因為當圖5之步驟S9之正常動作時，未發生如令工具庫42移動之現象，故從運動控制器C2朝第2伺服馬達MT2供給之電流值未變動。
在圖7中表示成P7之電流A1之期間是如圖5之步驟S3之正常動作時之說明，因為正在令B軸旋轉工具本體部33下降，故從運動控制器C1朝第1伺服馬達MT1供給之電流值有變動。在圖7中表示成P8之電流A1之期間是如圖5之步驟S9之正常動作時之說明，因為正在令B軸旋轉工具本體部33上升，故從運動控制器C1朝第1伺服馬達MT1供給之電流值有變動。
圖8是顯示當解除工具夾持有異常的情況下，在預定之工具交換程序(參考圖5之步驟S4)中朝各伺服馬達供給之電流波形。
例如，當B軸旋轉工具本體部33並未保持著第2工具32的情況下，圖5之步驟S4之動作是未發生藉由B軸旋轉工具本體部33而擠入工具庫42之情形。所以，在圖8中表示成P1’之電流A3之期間是因為不存在由工具庫42造成之負載，故從運動控制器C3朝第3伺服馬達MT3供給之電流值未變動。同樣地，在圖8中表示成P3’之電流A3之期間是因為未發生藉由B軸旋轉工具本體部33而擠入工具庫42之情形，故從運動控制器C4朝第4伺服馬達MT4供給之電流值未變動。另，在圖8之P1’及P3’中，以虛線來顯示正常動作之情況下之電流A3及電流A4之波形。
如圖8所示，可藉由比較正常動作時之電流波形(參考圖7)與異常動作時之電流波形(參考圖8)，而檢測出解除工具夾持時之異常。具體而言，令記憶部52事先在如圖7所示之正常動作時記憶電流波形。另一方面，工具交換程序開始後是以電流檢測部55檢測朝第3伺服馬達MT3供給之電流值及/或朝第4伺服馬達MT4供給之電流值，當在與步驟S4對應之時刻t 2~t 3之期間未發生預定之電流變動的情況下，控制部56之判定部562判定成發生異常。
如上述，並非只有往伺服馬達供給之電流值超過容許值的情況是異常。所以，本實施形態之工具機1是即便馬達之電流值低於容許值，亦可檢測出在執行解除工具夾持之程序中於內部發生之異常。
圖9是顯示當夾持下個工具有異常的情況下，在預定之工具交換程序(參考圖5之步驟S8)中朝各伺服馬達供給之電流波形。
例如，當B軸旋轉工具本體部33並未保持著下個工具321的情況下，圖5之步驟S8之動作是未發生藉由B軸旋轉工具本體部33而擠入工具庫42之情形。所以，在圖9中表示成P2’之電流A3之期間是因為不存在由工具庫42造成之負載，故從運動控制器C3朝第3伺服馬達MT3供給之電流值未變動。同樣地，在圖9中表示成P4’之電流A3之期間是因為未發生藉由B軸旋轉工具本體部33而擠入工具庫42之情形，故從運動控制器C4朝第4伺服馬達MT4供給之電流值未變動。另，在圖9之P2’及P4’中，以虛線來顯示正常動作之情況下之電流A3及電流A4之波形。
如圖9所示，可藉由比較正常動作時之電流波形(參考圖7)與異常動作時之電流波形(參考圖9)，而檢測出解除下個工具夾持時之異常。具體而言，令記憶部52事先在如圖7所示之正常動作時記憶電流波形。另一方面，工具交換程序開始後是以電流檢測部55檢測朝第3伺服馬達MT3供給之電流值及/或朝第4伺服馬達MT4供給之電流值，當在與步驟S8對應之時刻t 6~t 7之期間未發生預定之電流變動的情況下，控制部56之判定部562判定成發生異常。
如上述，並非只有往伺服馬達供給之電流值超過容許值的情況是異常。所以，本實施形態之工具機1是即便馬達之電流值低於容許值，亦可檢測出在執行解除下個工具夾持之程序中於內部發生之異常。
圖10是顯示當工具庫42有破損的情況下，在預定之工具交換程序(參考圖5之步驟S3及S9)中朝各伺服馬達供給之電流波形
如圖4A及圖4B之說明，工具是容納在被設置在工具庫42且具有2個緊固件H14之工具保持部H1~H12之任1者。另一方面，當將工具插入工具保持部時(步驟S3)及將工具從工具保持部抽出時(步驟S9)，由於控制部56之指令部561之指示，運動控制器C2是控制第2伺服馬達MT2而控制成令工具庫42維持在預定之位置。
例如，可想到的是2個緊固件H14之其中1者因為某些原因而破損的情況。當如此之情況下，若將工具插入工具保持部或將工具從工具保持部抽出，則工具庫42會承受朝左右之任一方向旋轉之負載。若承受負載，則運動控制器C2是進行令朝第2伺服馬達MT2供給之電流值變動來令工具庫42維持在預定之位置之控制。
當將工具插入工具保持部時(步驟S3)，在圖10中表示成P5’之電流A2之期間是若圖4A所示之2個緊固件H14中之在圖中位於左側之緊固件H14有破損，則如圖10之電流波形60所示，運動控制器C2令朝第2伺服馬達MT2供給之電流值上揚來限制工具庫42往破損之緊固件H14之方向旋轉之情形。另一方面，若圖4A所示之2個緊固件H14中之在圖中位於右側之緊固件H14有破損，則如圖10之電流波形61所示，運動控制器C2令朝第2伺服馬達MT2供給之電流值下落來限制工具庫42往破損之緊固件H14之方向旋轉之情形。另，在圖10之P5中，以虛線來顯示正常動作之情況下之電流A2之波形。
又，當將工具從工具保持部抽出時(步驟S9)，在圖10中表示成P6’之電流A2之期間，是若圖4A所示之2個緊固件H14中之在圖中位於左側之緊固件H14有破損，則如圖10之電流波形62所示，運動控制器C2令朝第2伺服馬達MT2供給之電流值上揚來限制工具庫42往破損之緊固件H14之方向旋轉。另一方面，若圖4A所示之2個緊固件H14中之在圖中位於右側之緊固件H14有破損，則如圖10之電流波形63所示，運動控制器C2令朝第2伺服馬達MT2供給之電流值下落來限制工具庫42往破損之緊固件H14之方向旋轉。另，在圖10之P6’中，以虛線來顯示正常動作之情況下之電流A2之波形。
由於控制部56之指令部561之指示，運動控制器C1是控制第1伺服馬達MT1而控制成令B軸旋轉工具本體部33下降及上升。例如，若在2個緊固件H14之其中1者破損的情況下令B軸旋轉工具本體部33下降及上升，則由緊固件H14造成之彈性阻力是小於未破損之情況下之彈性阻力，第1伺服馬達MT1承受之負載亦變小。若負載變小，則運動控制器C1是進行令朝第1伺服馬達MT1供給之電流值以比通常還小之程度來變動之控制。
當將工具插入工具保持部時(步驟S3)，在圖10中表示成P7’之電流A1之期間是因為由緊固件H14造成之彈性阻力變小，故從運動控制器C1朝第1伺服馬達MT1供給之電流值之變動變小。另，在圖10之P7’中，以虛線來顯示正常動作之情況下之電流A1之波形。
又，當將工具從工具保持部抽出時(步驟S9)，在圖10中表示成P8’之電流A1之期間是因為由緊固件H14造成之彈性阻力變小，故從運動控制器C1朝第1伺服馬達MT1供給之電流值之變動變小。另，在圖10之P8’中，以虛線來顯示正常動作之情況下之電流A1之波形。
如圖10所示，可藉由比較正常動作時之電流波形(參考圖7)與異常動作時之電流波形(參考圖10)，而檢測出由工具庫42之破損造成之異常。具體而言，令記憶部52事先在如圖7所示之正常動作時記憶電流波形。另一方面，工具交換程序開始後是以電流檢測部55檢測朝第1伺服馬達MT1供給之電流A1及朝第2伺服馬達MT2供給之電流A2之電流值，當在與步驟S3對應之時刻t 1~t 2之期間及/或與步驟S9對應之時刻t 7~t 8之期間發生預定之電流變動的情況下，控制部56之判定部562判定成發生異常。如此，當相對於同一異常而發生複數個電流值之波形同時成為不同之波形之現象的情況下，可藉由將複數個電流值之隨時間之變化與正常值比較，而更正確地進行異常判定。
如以上之詳述，本實施形態之工具機1可檢測朝關連之伺服馬達供給之電流值，而至少判定解除工具夾持時之異常、夾持下個工具時之異常、及/或由工具庫42之破損造成之異常之有無。
在此，在本實施形態之工具機1，亦可以將藉由感測器Se1~感測器Se5而檢測之伺服馬達MT1~MT4及回轉馬達MT5之實際旋轉量及實際旋轉數亦傳達給NC裝置5。
又，在本實施形態之工具機1，亦可以令記憶部52是當一連串之工具交換程序正常地進行的情況下，至少將朝第1伺服馬達MT1及第2伺服馬達MT2輸入之複數個電流值之隨時間之變化事先記憶。
又，在本實施形態之工具機1，亦可以令運動控制器C1控制之第1伺服馬達MT1是設置複數個，B軸旋轉工具裝置3是使用複數個第1伺服馬達MT1而令鉛直方向移動機構M1動作。另，由於關於其他之運動控制器C2~C5、其他之伺服馬達MT2~MT5、其他之機構M2~M5亦同樣，故省略詳細之說明。
又，在步驟S1，控制部56是分成令B軸旋轉工具本體部33沿著軌道8而朝箭頭α 1之方向(前進方向)移動之程序、及令B軸旋轉工具本體部33以回轉馬達MT5之回轉軸A作為中心而朝箭頭α 0之方向回轉180度之程序，執行B軸旋轉工具裝置回轉。然而，與步驟S11同樣，在步驟S1，控制部56亦可以是控制第3伺服馬達MT3而令B軸旋轉工具本體部33朝箭頭α 1之方向(前進方向)移動，在同時段，令B軸旋轉工具本體部33以回轉馬達MT5之回轉軸A作為中心而朝箭頭α 0之方向回轉180度。
又，在本實施形態之工具機1，如圖4A~圖4C所示，工具保持部H1~H12具有：2個緊固件H14，具有把持工具T之彈性構件。然而，在本實施形態之工具機1，亦可以令工具保持部H1~H12之緊固件是作為一體物而構成。
雖然以上說明了實施形態，但在此記載之全部之例與條件是以幫助理解發明及適用於技術之發明之概念作為目的而記載。尤其，記載之例與條件並非意圖限制發明之範圍，說明書之如此之例之構成並非用於顯示發明之優點及缺點。雖然詳細地記載了發明之實施形態，但應理解的是可在不超脫發明之精神及範圍之情形下進行各種之變更、取代、變形。
1:工具機 2:主軸 3:B軸旋轉工具裝置 4:自動工具交換裝置(ATC) 5:數值控制(NC)裝置 6:支撐台 7:底座 8,11,15:軌道 10:基部 13:旋轉工具驅動裝置 31:第1工具 32:第2工具 33:B軸旋轉工具本體部 41:殼體 42:工具庫 43,B:旋轉軸 44:支撐構件 45:基台 46:閘門 51:介面部 52:記憶部 53:輸入部 54:輸出部 55:電流檢測部 56:控制部 57:匯流排 60,61,62,63:電流波形 131,132:工具 321:下個工具 561:指令部 562:判定部 A:回轉軸 A1~A4:電流 C1,C2,C3,C4,C5:運動控制器 H1~H12,Hn:工具保持部 H13:凹部 H14:緊固件 M1:鉛直方向移動機構 M2:工具庫旋轉機構 M3:第1水平方向移動機構 M4:第2水平方向移動機構 M5:回轉機構 MT1:第1伺服馬達 MT2:第2伺服馬達 MT3:第3伺服馬達 MT4:第4伺服馬達 MT5:回轉馬達 P1~P8,P1’~P8’:電流之期間 S1~S11:步驟 Se1~Se5:感測器 T:工具 t 1~t 8:時刻 W:工件 X:水平方向 Y:鉛直方向 Z:Z軸 α 0,α 1,α 2,α 3,α 4:箭頭 β:視點
圖1是本實施形態之工具機的部分立體圖。 圖2是顯示圖1所示之工具機之構成的方塊圖。 圖3是圖1及圖2所示之自動工具交換裝置的擴大立體圖。 圖4A是從圖3所示之視點β來觀看之工具庫的正面圖。 圖4B是用於說明將工具保持在圖4A所示之工具庫之程序的圖(其1)。 圖4C是用於說明將工具保持在圖4A所示之工具庫之程序的圖(其2)。 圖5是顯示在本實施形態之工具機之B軸旋轉工具裝置與自動工具交換裝置之間進行之一連串之工具交換程序的流程圖。 圖6A是顯示圖5所示之一連串之工具交換程序之各程序中之B軸旋轉工具裝置及ATC之移動位置的圖(其1)。 圖6B是顯示圖5所示之一連串之工具交換程序之各程序中之B軸旋轉工具裝置及ATC之移動位置(其2)。 圖6C是顯示圖5所示之一連串之工具交換程序之各程序中之B軸旋轉工具裝置及ATC之移動位置的圖(其3)。 圖6D是顯示圖5所示之一連串之工具交換程序之各程序中之B軸旋轉工具裝置及ATC之移動位置的圖(其4)。 圖6E是顯示圖5所示之一連串之工具交換程序之各程序中之B軸旋轉工具裝置及ATC之移動位置的圖(其5)。 圖6F是顯示圖5所示之一連串之工具交換程序之各程序中之B軸旋轉工具裝置及ATC之移動位置的圖(其6)。 圖7是顯示在圖5所示之一連串之工具交換程序中朝各伺服馬達供給之正常時之電流波形的圖。 圖8是顯示當解除工具夾持有異常的情況下，在預定之工具交換程序中朝各伺服馬達供給之電流波形的圖。 圖9是顯示當夾持下個工具有異常的情況下，在預定之工具交換程序中朝各伺服馬達供給之電流波形的圖。 圖10是顯示當工具庫有破損的情況下，在預定之工具交換程序中朝各伺服馬達供給之電流波形的圖。
1:工具機
3:B軸旋轉工具裝置
4:自動工具交換裝置(ATC)
5:數值控制(NC)裝置
31:第1工具
32:第2工具
33:B軸旋轉工具本體部
41:殼體
42:工具庫
51:介面部
52:記憶部
53:輸入部
54:輸出部
55:電流檢測部
56:控制部
57:匯流排
561:指令部
562:判定部
A:回轉軸
B:旋轉軸
C1,C2,C3,C4,C5:運動控制器
H1,H2,Hn:工具保持部
M1:鉛直方向移動機構
M2:工具庫旋轉機構
M3:第1水平方向移動機構
M4:第2水平方向移動機構
M5:回轉機構
MT1:第1伺服馬達
MT2:第2伺服馬達
MT3:第3伺服馬達
MT4:第4伺服馬達
MT5:回轉馬達
Se1~Se5:感測器
X:水平方向
Y:鉛直方向
α0,α1,α2,α3,α4:箭頭

Claims (7)

  1. 一種工具機，是具備旋轉工具裝置、及在與前述旋轉工具裝置之間進行工具之交換之自動工具交換裝置的工具機， 前述旋轉工具裝置具有： (i)旋轉工具本體部，為了加工工件而將前述工具可旋轉地保持；及 (ii)第1伺服馬達，產生用於令前述旋轉工具裝置動作之動力， 前述自動工具交換裝置具有產生用於令前述自動工具交換裝置動作之動力的第2伺服馬達， 前述工具機具備： 電流檢測部 ，檢測輸入前述第1伺服馬達及前述第2伺服馬達之複數個電流值； 記憶部，將在前述旋轉工具裝置與前述自動工具交換裝置之間進行之一連串之工具交換程序中之預定之程序中，輸入前述第1伺服馬達及前述第2伺服馬達之正常時之複數個電流值之隨時間之變化予以記憶；及 判定部，在前述預定之程序，比較藉由前述電流檢測部檢測之前述複數個電流值與前述正常時之複數個電流值之隨時間之變化，判定前述預定之程序是否正常地進行。
  2. 如請求項1之工具機，其中前述自動工具交換裝置更具有：殼體；及圓形狀之工具庫，收納於前述殼體內，沿著圓周方向而設置保持前述工具之複數個工具保持部。
  3. 如請求項2之工具機，其中前述第1伺服馬達是產生用於令鉛直方向移動機構動作之動力，前述鉛直方向移動機構是令前述旋轉工具本體部可沿著鉛直方向移動， 前述第2伺服馬達是產生用於令工具庫旋轉機構動作之動力，前述工具庫旋轉機構是用於令前述工具庫可沿著旋轉軸而旋轉， 前述預定之程序是令前述工具往在前述旋轉工具裝置與前述自動工具交換裝置之間進行前述工具之交換之預定之位置移動之程序，或是令前述旋轉工具裝置與前述自動工具交換裝置從前述預定之位置往開始前述一連串之工具交換程序之前之原來之位置移動前述工具之程序。
  4. 如請求項3之工具機，其中前述工具庫具有用於保持1個工具之緊固件， 前述判定部是基於前述電流檢測部檢測之往前述第2伺服馬達輸入之電流值，判定前述緊固件是否破損。
  5. 如請求項2至4中之任一項之工具機，其中前述旋轉工具裝置具有產生用於令第1水平方向移動機構動作之動力的第3伺服馬達，前述第1水平方向移動機構是令前述旋轉工具本體部可沿著水平方向移動， 前述電流檢測部檢測輸入前述第3伺服馬達之電流值， 前述判定部是當在前述旋轉工具裝置與前述自動工具交換裝置之間進行之一連串之工具交換程序中之其他之預定之程序中由前述電流檢測部檢測之前述電流值未變動的情況下，判定成前述其他之預定之程序未正常地進行。
  6. 如請求項2至5中之任一項之工具機，其中前述自動工具交換裝置具有產生用於令第2水平方向移動機構動作之動力的第4伺服馬達，前述第2水平方向移動機構是令前述殼體可沿著水平方向移動， 前述電流檢測部檢測輸入前述第4伺服馬達之電流值， 前述判定部是當在前述旋轉工具裝置與前述自動工具交換裝置之間進行之一連串之工具交換程序中之其他之預定之程序中由前述電流檢測部檢測之前述電流值未變動的情況下，判定成前述其他之預定之程序未正常地進行。
  7. 如請求項5或6之工具機，其中前述其他之預定之程序是將前述工具從前述旋轉工具裝置往前述自動工具交換裝置移交之程序，或是將前述工具從前述自動工具交換裝置往前述旋轉工具裝置移交之程序。
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