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JP7647451B2 - MACHINE TOOL, CONTROL METHOD, CONTROL PROGRAM, AND STORAGE MEDIUM - Google Patents
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JP7647451B2 - MACHINE TOOL, CONTROL METHOD, CONTROL PROGRAM, AND STORAGE MEDIUM - Google Patents

MACHINE TOOL, CONTROL METHOD, CONTROL PROGRAM, AND STORAGE MEDIUM Download PDF

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Description

本発明は、工作機械、制御方法、制御プログラム、及び記憶媒体に関する。 The present invention relates to a machine tool, a control method, a control program, and a storage medium.

特許文献1は、主軸に装着する工具を収納するマガジンを備えた工作機械を開示する。マガジンは、工具を保持する複数のグリップを外周に備える。マガジンは、減速機を用いてモータと連結する。工具交換動作時、工作機械は、モータの駆動を制御して主軸の直下に交換対象の工具を配置する。 Patent Document 1 discloses a machine tool equipped with a magazine that stores tools to be attached to a spindle. The magazine has multiple grips on its outer periphery that hold the tools. The magazine is connected to a motor using a reduction gear. During a tool replacement operation, the machine tool controls the drive of the motor to position the tool to be replaced directly under the spindle.

特許第4767925号公報Patent No. 4767925

複数の工具をマガジン外周の一部に偏って保持した場合、工具にかかる重力に因り、マガジンの停止時にモータや減速機にかかる負荷のトルクであるアンバランストルクは増大する。アンバランストルクの増大に因り、減速機の歯面は弾性変形する場合がある。該場合、工作機械は、マガジンモータの回転量をエンコーダで制御しても減速機においてずれを生じ、交換対象の工具を保持するグリップを正しい交換位置に位置決めできない可能性がある。 When multiple tools are held unevenly on one part of the outer periphery of the magazine, the gravity acting on the tools increases the unbalanced torque, which is the torque of the load on the motor and reducer when the magazine stops. The tooth surface of the reducer may elastically deform due to the increase in unbalanced torque. In such a case, even if the rotation amount of the magazine motor is controlled by an encoder, a misalignment occurs in the reducer, and the grip holding the tool to be replaced may not be positioned in the correct replacement position.

本発明の目的は、工具にかかる重力に因り工具マガジンの停止時にかかるアンバランストルクが増大しても、工具交換動作の精度を確保することができる工作機械、制御方法、制御プログラム、及び記憶媒体を提供することである。 The object of the present invention is to provide a machine tool, a control method, a control program, and a storage medium that can ensure the accuracy of the tool changing operation even if the unbalanced torque applied when the tool magazine is stopped increases due to the gravity acting on the tool.

本発明の第一態様に係る工作機械は、複数の工具を収納した工具マガジンと、前記工具マガジンが収納した複数の工具の中から一つの工具を装着する主軸とを備えた工作機械において、前記工具マガジンの駆動源であるモータと、前記モータのトルク値を検出するトルク検出部と、前記モータが前記工具マガジンを停止時、又は駆動中に、前記トルク検出部が検出した前記トルク値に基づいて、前記工具マガジンが前記主軸に工具を着脱する位置である工具交換位置と前記主軸に装着する工具の位置とのずれを補正する補正量を取得する取得部と、前記取得部で取得した前記補正量を用いて前記モータを制御する制御部とを備えたことを特徴とする。 The machine tool according to the first aspect of the present invention is a machine tool including a tool magazine that stores a plurality of tools and a spindle on which one tool from the plurality of tools stored in the tool magazine is attached, characterized in that it includes a motor that is a drive source for the tool magazine, a torque detection unit that detects a torque value of the motor, an acquisition unit that acquires a correction amount for correcting a deviation between a tool exchange position, where the tool magazine is positioned to attach and detach a tool to and from the spindle, and a position of a tool to be attached to the spindle based on the torque value detected by the torque detection unit when the motor is stopped or driving the tool magazine, and a control unit that controls the motor using the correction amount acquired by the acquisition unit.

工具マガジン外周の一部に複数の工具を偏って収納すると、工具マガジンの停止時にモータにかかる負荷のトルクであるアンバランストルクは、工具にかかる重力に因って増大する。工具マガジンに収納する工具の数を増やす場合や、工具マガジンが大型の工具を収納する場合、アンバランストルクは、より増大する。アンバランストルクが増大した分、工具マガジンは変形等により旋回角度と異なる角度で停止する。該場合、工作機械は、トルク値の増大分に相当する補正角度分、工具マガジンの旋回角度を補正することで、工具を工具交換位置へ正しく配置し、工具交換の精度を確保できる。また、工作機械は、工具を工具交換位置へ確実に移動できるので、工具を確実に主軸に装着することができ、工具交換動作の失敗の可能性や、失敗時に工具落下による破損の可能性を低減することができる。 When multiple tools are stored unevenly on one part of the outer periphery of the tool magazine, the unbalanced torque, which is the load torque applied to the motor when the tool magazine is stopped, increases due to gravity acting on the tools. When the number of tools stored in the tool magazine is increased, or when the tool magazine stores large tools, the unbalanced torque increases further. As the unbalanced torque increases, the tool magazine stops at an angle different from the rotation angle due to deformation, etc. In such a case, the machine tool can correctly position the tool at the tool change position and ensure the accuracy of the tool change by correcting the rotation angle of the tool magazine by a correction angle equivalent to the increase in the torque value. In addition, since the machine tool can reliably move the tool to the tool change position, the tool can be reliably attached to the spindle, reducing the possibility of failure of the tool change operation and the possibility of the tool being dropped and damaged in the event of a failure.

第一態様において、前記取得部は、前記トルク検出部が検出した前記トルク値が所定の第一値以上の場合に、前記補正量を演算してもよい。トルク値が第一値未満の場合、工具マガジンの位置補正を行わずとも十分に工具交換動作の精度を確保できる可能性があるので、工作機械は、補正のための処理を省くことができる。 In the first aspect, the acquisition unit may calculate the correction amount when the torque value detected by the torque detection unit is equal to or greater than a predetermined first value. When the torque value is less than the first value, there is a possibility that the accuracy of the tool replacement operation can be sufficiently ensured without correcting the position of the tool magazine, so the machine tool can omit the process for correction.

第一態様において、前記工具マガジンの位置を検出する位置検出部と、前記工具マガジンの移動中に前記位置検出部が検出した前記工具マガジンの位置と、前記工具マガジンが該位置にある時に前記トルク検出部が検出した前記トルク値とを関連付けて記憶する記憶部とを備え、前記取得部は、前記記憶部が記憶した前記工具マガジンの位置と前記トルク値とに基づいて、前記補正量を演算してもよい。工作機械は、工具マガジンの移動中に検出した工具マガジンの位置とトルク値を記憶し、交換対象の工具を工具交換位置へ移動する時、工具マガジンの移動の補正量を記憶値から求めることで、工具マガジンの移動を精度よく行うことができる。 In a first aspect, the machine tool includes a position detection unit that detects the position of the tool magazine, and a memory unit that associates and stores the position of the tool magazine detected by the position detection unit while the tool magazine is moving with the torque value detected by the torque detection unit when the tool magazine is at that position, and the acquisition unit may calculate the correction amount based on the position of the tool magazine and the torque value stored in the memory unit. The machine tool stores the position and torque value of the tool magazine detected while the tool magazine is moving, and when a tool to be replaced is moved to a tool replacement position, the machine tool can move the tool magazine with high accuracy by determining the correction amount for the movement of the tool magazine from the stored values.

第一態様において、前記取得部は、前記トルク検出部が検出した前記トルク値の最大値と最小値との差分が所定の第二値以上の場合に、前記補正量を演算してもよい。トルク値の最大値と最小値の差分が第二値未満の場合、工具マガジンの位置補正を行わずとも十分に工具交換動作の精度を確保できる可能性があるので、工作機械は、補正のための処理を省くことができる。 In the first aspect, the acquisition unit may calculate the correction amount when the difference between the maximum and minimum torque values detected by the torque detection unit is equal to or greater than a predetermined second value. When the difference between the maximum and minimum torque values is less than the second value, there is a possibility that the accuracy of the tool replacement operation can be sufficiently ensured without correcting the position of the tool magazine, so the machine tool can omit the process for correction.

第一態様において、前記工具マガジンは減速機を備え、前記取得部は、前記装工具マガジン及び前記減速機の剛性値と、前記トルク検出部が検出した前記トルク値とに基づいて、前記補正量を演算してもよい。工作機械は、工具マガジンと減速機の剛性値を補正量の演算に用いることで、工具交換動作の精度をより高めることができる。 In a first aspect, the tool magazine may include a reducer, and the acquisition unit may calculate the correction amount based on stiffness values of the tool magazine and the reducer and the torque value detected by the torque detection unit. By using the stiffness values of the tool magazine and the reducer to calculate the correction amount, the machine tool can further improve the accuracy of the tool changing operation.

本発明の第二態様に係る制御方法は、複数の工具を収納した工具マガジンと、前記工具マガジンが収納した複数の工具の中から一つの工具を装着する主軸とを備えた工作機械を制御する制御方法であって、前記工具マガジンの駆動源であるモータのトルク値を検出するトルク検出工程と、前記モータが前記工具マガジンを停止時、又は駆動中に、前記トルク検出工程で検出した前記トルク値に基づいて、前記工具マガジンが前記主軸に工具を着脱する位置である工具交換位置と前記主軸に装着する工具の位置とのずれを補正する補正量を取得する取得工程と、前記取得工程で取得した前記補正量を用いて前記モータを制御する制御工程とを備えたことを特徴とする。第二態様によれば、第一態様と同様の効果を奏する。 The control method according to the second aspect of the present invention is a control method for controlling a machine tool having a tool magazine storing a plurality of tools and a spindle on which one tool from among the plurality of tools stored in the tool magazine is attached, and is characterized in that it comprises a torque detection step for detecting a torque value of a motor that is a drive source of the tool magazine, an acquisition step for acquiring a correction amount for correcting a deviation between a tool exchange position, where the tool magazine is a position where a tool is attached to or detached from the spindle, and a position of a tool to be attached to the spindle, based on the torque value detected in the torque detection step when the motor is stopped or driving the tool magazine, and a control step for controlling the motor using the correction amount acquired in the acquisition step. The second aspect provides the same effect as the first aspect.

第二態様において、前記工具マガジンの位置を検出する位置検出工程と、前記工具マガジンの移動中に前記位置検出工程で検出した前記工具マガジンの位置と、前記工具マガジンが該位置にある時に前記トルク検出工程で検出した前記トルク値とを関連付けて記憶する記憶工程とを備え、前記取得工程では、前記記憶工程で記憶した前記工具マガジンの位置と前記トルク値とに基づいて、前記補正量を演算してもよい。故に第一態様と同様の効果を奏する。 In the second aspect, a position detection process is provided for detecting the position of the tool magazine, and a storage process is provided for correlating and storing the position of the tool magazine detected in the position detection process while the tool magazine is moving with the torque value detected in the torque detection process when the tool magazine is at that position, and in the acquisition process, the correction amount may be calculated based on the position of the tool magazine and the torque value stored in the storage process. Therefore, the same effect as in the first aspect is achieved.

本発明の第三態様に係る制御プログラムは、複数の工具を収納した工具マガジンと、前記工具マガジンが収納した複数の工具の中から一つの工具を装着する主軸とを備えた工作機械を制御するコンピュータに、前記工具マガジンの駆動源であるモータのトルク値を検出するトルク検出工程と、前記モータが前記工具マガジンを停止時、又は駆動中に、前記トルク検出工程で検出した前記トルク値に基づいて、前記工具マガジンが前記主軸に工具を着脱する位置である工具交換位置と前記主軸に装着する工具の位置とのずれを補正する補正量を取得する取得工程と、前記取得工程で取得した前記補正量を用いて前記モータを制御する制御工程とを実行させる。第三態様によれば、第一態様と同様の効果を奏する。 A control program according to a third aspect of the present invention causes a computer that controls a machine tool having a tool magazine that stores a plurality of tools and a spindle on which one tool from among the plurality of tools stored in the tool magazine is attached to execute a torque detection process that detects a torque value of a motor that is a drive source of the tool magazine, an acquisition process that acquires a correction amount that corrects the deviation between a tool exchange position, where the tool magazine is positioned to attach and detach a tool to and from the spindle, and the position of a tool to be attached to the spindle, based on the torque value detected in the torque detection process when the motor is stopped or driving the tool magazine, and a control process that controls the motor using the correction amount acquired in the acquisition process. The third aspect provides the same effects as the first aspect.

本発明の第四態様に係る記憶媒体は、複数の工具を収納した工具マガジンと、前記工具マガジンが収納した複数の工具の中から一つの工具を装着する主軸とを備えた工作機械を制御するコンピュータに、前記工具マガジンの駆動源であるモータのトルク値を検出するトルク検出工程と、前記モータが前記工具マガジンを停止時、又は駆動中に、前記トルク検出工程で検出した前記トルク値に基づいて、前記工具マガジンが前記主軸に工具を着脱する位置である工具交換位置と前記主軸に装着する工具の位置とのずれを補正する補正量を取得する取得工程と、前記取得工程で取得した前記補正量を用いて前記モータを制御する制御工程とを実行させるための制御プログラムを記憶する。第四態様によれば、第一態様と同様の効果を奏する。 A storage medium according to a fourth aspect of the present invention stores a control program for causing a computer controlling a machine tool having a tool magazine storing a plurality of tools and a spindle on which one tool from among the plurality of tools stored in the tool magazine is attached to execute a torque detection process for detecting a torque value of a motor that is a drive source of the tool magazine, an acquisition process for acquiring a correction amount for correcting a deviation between a tool exchange position, where the tool magazine is a position where a tool is attached to or detached from the spindle, and the position of a tool to be attached to the spindle, based on the torque value detected in the torque detection process when the tool magazine is stopped or while the motor is driving, and a control process for controlling the motor using the correction amount acquired in the acquisition process. According to the fourth aspect, the same effect as the first aspect is achieved.

工作機械1の正面図である。FIG. 主軸ヘッド7周囲の右側面図である。FIG. 工作機械1の電気的構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing the electrical configuration of the machine tool 1. FIG. 工具マガジン20の旋回角度補正の説明図である。11 is an explanatory diagram of correction of a turning angle of the tool magazine 20. FIG. 第一実施形態の工具交換処理のフローチャートである。4 is a flowchart of a tool replacement process according to the first embodiment. 第二実施形態の工具交換処理のフローチャートである。13 is a flowchart of a tool replacement process according to a second embodiment. 工具マガジン20の旋回角度と旋回トルクTtとの関係を示すグラフである。10 is a graph showing the relationship between the turning angle of the tool magazine 20 and the turning torque Tt.

本発明の第一実施形態を説明する。本実施形態は図中に示す矢印の向きで、工作機械1の左右、前後、上下を説明する。工作機械1の左右方向、前後方向、上下方向は夫々、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向である。工具交換装置15の向きもこれに倣う。 A first embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the left/right, front/back, and up/down directions of the machine tool 1 will be described with reference to the directions of the arrows shown in the figure. The left/right, front/back, and up/down directions of the machine tool 1 are the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, respectively. The orientation of the tool changer 15 also follows this pattern.

工作機械1の構成を説明する。図1、図2に示すように、工作機械1は基台2、コラム5、主軸ヘッド7、主軸9、制御箱6、作業台10、工具交換装置15等を備える。基台2は略直方体状の鉄製土台であり前後方向に延びる。コラム5は基台2上面後側に配置する。主軸ヘッド7(図2参照)はコラム5前面に沿って昇降可能である。主軸9は主軸ヘッド7内部に回転可能に配置する。主軸9は下向きに開口する装着穴(図示略)を備える。装着穴は主軸ヘッド7下部に位置する。工具4は工具ホルダ3に固定する。工具ホルダ3は主軸9の装着穴に着脱自在に装着する。主軸ヘッド7は内部に把持機構(図示略)を備える。把持機構は装着穴に装着した工具ホルダ3を把持する。把持機構は、主軸ヘッド7の昇降に応じて把持を解除する。本実施形態は以下説明において、工具4と工具ホルダ3を纏めて工具4と呼ぶ。主軸9は主軸ヘッド7に設けた主軸モータ52(図3参照)の駆動で回転する。工具4は主軸9と一体して回転する。 The configuration of the machine tool 1 will be described. As shown in Figures 1 and 2, the machine tool 1 includes a base 2, a column 5, a spindle head 7, a spindle 9, a control box 6, a workbench 10, a tool changer 15, and the like. The base 2 is an approximately rectangular parallelepiped iron base extending in the front-to-rear direction. The column 5 is disposed on the rear side of the upper surface of the base 2. The spindle head 7 (see Figure 2) can be raised and lowered along the front surface of the column 5. The spindle 9 is disposed rotatably inside the spindle head 7. The spindle 9 has a mounting hole (not shown) that opens downward. The mounting hole is located at the bottom of the spindle head 7. The tool 4 is fixed to the tool holder 3. The tool holder 3 is detachably mounted in the mounting hole of the spindle 9. The spindle head 7 includes a gripping mechanism (not shown) inside. The gripping mechanism grips the tool holder 3 mounted in the mounting hole. The gripping mechanism releases its grip in response to the elevation and lowering of the spindle head 7. In the following description of this embodiment, the tool 4 and the tool holder 3 are collectively referred to as the tool 4. The spindle 9 is rotated by the drive of a spindle motor 52 (see FIG. 3) provided on the spindle head 7. The tool 4 rotates integrally with the spindle 9.

制御箱6は数値制御装置40(図3参照)を格納する。数値制御装置40は工作機械1の動作を制御する。作業台10は基台2上面略中央に設け主軸ヘッド7下方に位置する。作業台10はX軸方向とY軸方向に移動可能である。被削材(図示略)は作業台10上面に治具(図示略)で固定する。工作機械1は作業台10と主軸ヘッド7を相対的にX軸、Y軸、Z軸の3軸方向に移動し被削材に工具4を接触させて被削材に切削加工を施す。 The control box 6 houses a numerical control device 40 (see Figure 3). The numerical control device 40 controls the operation of the machine tool 1. The work table 10 is located approximately in the center of the top surface of the base 2 and is located below the spindle head 7. The work table 10 is movable in the X-axis and Y-axis directions. The workpiece (not shown) is fixed to the top surface of the work table 10 with a jig (not shown). The machine tool 1 moves the work table 10 and the spindle head 7 relatively in three axes, the X-axis, Y-axis, and Z-axis, and brings the tool 4 into contact with the workpiece to perform cutting on the workpiece.

工具交換装置15は工具マガジン20と複数のグリップアーム25を備える。工具マガジン20は円盤状のアルミ合金製である。工具マガジン20は略円形状の正面がやや下方に傾斜する。工具マガジン20は背面中心部に軸部21を備え、軸部21はコラム5側に突出する。一対のフレーム8はコラム5前面上部の左右両側から前方に延びる。支持台18は一対のフレーム8の先端部に固定する。支持台18は前面に軸支部19を備える。軸支部19は軸部21を回転可能に軸支する。支持台18は上部に減速機56を固定する。減速機56は複数のギヤとカム(図示略)を有する。マガジンモータ55は減速機56上部に固定する。マガジンモータ55の駆動軸は減速機56を介して軸部21と連結する。減速機56はマガジンモータ55の回転力を減速して軸部21に伝達する。コラム5は一対のフレーム8を介して工具マガジン20を支持する。 The tool changer 15 includes a tool magazine 20 and a plurality of grip arms 25. The tool magazine 20 is disk-shaped and made of aluminum alloy. The tool magazine 20 is substantially circular with its front surface tilted slightly downward. The tool magazine 20 includes a shaft portion 21 at the center of the rear surface, which protrudes toward the column 5. A pair of frames 8 extend forward from both the left and right sides of the upper front surface of the column 5. The support base 18 is fixed to the tip of the pair of frames 8. The support base 18 includes a shaft support portion 19 at the front surface. The shaft support portion 19 supports the shaft portion 21 so that it can rotate. The support base 18 includes a reducer 56 fixed to the upper portion. The reducer 56 includes a plurality of gears and cams (not shown). The magazine motor 55 is fixed to the upper portion of the reducer 56. The drive shaft of the magazine motor 55 is connected to the shaft portion 21 via the reducer 56. The reducer 56 reduces the rotational force of the magazine motor 55 and transmits it to the shaft portion 21. The column 5 supports the tool magazine 20 via a pair of frames 8.

複数のグリップアーム25は工具マガジン20の外周に沿って放射状に配置する。グリップアーム25の本数は28本である。グリップアーム25は工具4を着脱自在に保持する。グリップアーム25が工具4を保持した状態を、工具マガジン20が工具4を収納した状態と呼ぶ。工具マガジン20は背面外周部に沿って複数の支点台70を等間隔に配置する。複数の支点台70は、複数のグリップアーム25の夫々の位置に対応して配置する。支点台70は対応するグリップアーム25をコラム5との間で揺動可能に支持する。工具保持部26はグリップアーム25の先端部に設け、且つ平面視略U字状である。工具保持部26は工具4を着脱可能に保持する。グリップアーム25のコラム5側中間部はローラ27を回転可能に支持する。主軸ヘッド7の昇降時、ローラ27はカム11のカム面を摺動する。カム11は、主軸ヘッド7前面の右端部に沿って固定する。カム11のカム面は上下に延びる直線部11Aと直線部11A端部から斜め後方に傾斜する傾斜部11Bを備える。 The grip arms 25 are arranged radially along the outer periphery of the tool magazine 20. There are 28 grip arms 25. The grip arms 25 hold the tools 4 in a freely attachable and detachable manner. The state in which the grip arms 25 hold the tools 4 is called the state in which the tool magazine 20 stores the tools 4. The tool magazine 20 has a plurality of fulcrum tables 70 arranged at equal intervals along the outer periphery of the back surface. The fulcrum tables 70 are arranged corresponding to the respective positions of the grip arms 25. The fulcrum tables 70 support the corresponding grip arms 25 so that they can swing between the column 5. The tool holding portion 26 is provided at the tip of the grip arm 25 and is approximately U-shaped in a plan view. The tool holding portion 26 holds the tools 4 in a detachable manner. The middle portion of the grip arm 25 on the column 5 side rotatably supports the roller 27. When the spindle head 7 rises and falls, the roller 27 slides on the cam surface of the cam 11. The cam 11 is fixed along the right end of the front surface of the spindle head 7. The cam surface of the cam 11 has a straight section 11A that extends vertically and an inclined section 11B that slopes diagonally backward from the end of the straight section 11A.

工具マガジン20は軸部21中心に旋回する。工具交換装置15は工具マガジン20を旋回することによって、所定の工具4を工具交換位置に位置決めする。工具交換位置は工具マガジン20が主軸9に工具4を着脱する位置であり、工具マガジン20の最下部位置である。工具交換装置15は工具交換動作で、主軸9に装着する工具4と工具交換位置にある工具4とを入れ替え交換する。 The tool magazine 20 rotates around the shaft portion 21. The tool changer 15 rotates the tool magazine 20 to position a specific tool 4 at the tool change position. The tool change position is where the tool magazine 20 attaches and detaches the tool 4 to the spindle 9, and is the lowest position of the tool magazine 20. In the tool change operation, the tool changer 15 swaps the tool 4 attached to the spindle 9 with the tool 4 at the tool change position.

操作盤46(図3参照)は工作機械1を覆うカバー(図示略)の外壁等に配置する。操作盤46は表示部47(図3参照)と入力部48(図3参照)を備える。表示部47は数値制御装置40からの指令に基づき各種画面、異常情報等を表示する。入力部48は各種情報、操作指示等の入力を受付け、数値制御装置40に入力情報を出力する。 The operation panel 46 (see FIG. 3) is disposed on the outer wall of a cover (not shown) that covers the machine tool 1. The operation panel 46 includes a display unit 47 (see FIG. 3) and an input unit 48 (see FIG. 3). The display unit 47 displays various screens, abnormality information, etc. based on commands from the numerical control device 40. The input unit 48 accepts input of various information, operation instructions, etc., and outputs the input information to the numerical control device 40.

工具交換動作を説明する。図2に示すように、主軸ヘッド7は工具マガジン20が旋回可能な位置であるATC原点へ上昇を開始する。工具交換位置に在るグリップアーム25のローラ27は、カム11のカム面を直線部11A、傾斜部11Bの順に摺動する。傾斜部11Bを摺動することにより、ローラ27はコラム5側に移動する。故にグリップアーム25は支点台70を中心に右側面視反時計回りに揺動する。工具保持部26は主軸9に向けて移動し、主軸9に装着した工具4を保持する。主軸ヘッド7内部の把持機構は工具4の把持を解除することによって、工具4は主軸9から取り外し可能となる。工具保持部26が工具4を保持した状態で、主軸ヘッド7は更に上昇することによって、工具4は主軸9から抜ける。ローラ27はカム11の傾斜部11Bから下方に離れる。その後、主軸ヘッド7はATC原点で停止する。 The tool changing operation will be explained. As shown in FIG. 2, the spindle head 7 starts to rise to the ATC origin, which is a position where the tool magazine 20 can be rotated. The roller 27 of the grip arm 25 at the tool changing position slides on the cam surface of the cam 11, in the order of the straight section 11A and the inclined section 11B. By sliding on the inclined section 11B, the roller 27 moves to the column 5 side. Therefore, the grip arm 25 swings counterclockwise around the fulcrum table 70 as viewed from the right side. The tool holding section 26 moves toward the spindle 9 and holds the tool 4 attached to the spindle 9. The gripping mechanism inside the spindle head 7 releases the grip on the tool 4, so that the tool 4 can be removed from the spindle 9. With the tool holding section 26 holding the tool 4, the spindle head 7 rises further, and the tool 4 comes out of the spindle 9. The roller 27 moves downward away from the inclined section 11B of the cam 11. The spindle head 7 then stops at the ATC origin.

工具マガジン20は旋回し、対象工具を工具交換位置に位置決めをする。対象工具は、次に主軸9に装着する工具である。工具交換位置に在るグリップアーム25の工具保持部26は対象工具を保持する。対象工具は、主軸9の装着穴の下方に位置する。 The tool magazine 20 rotates to position the target tool at the tool change position. The target tool is the tool to be next mounted on the spindle 9. The tool holding portion 26 of the grip arm 25 at the tool change position holds the target tool. The target tool is located below the mounting hole of the spindle 9.

主軸ヘッド7はATC原点から下降を開始する。工具4は主軸9の装着穴に進入する。把持機構は工具4を把持するので、工具4は主軸9から取り外し不能となる。主軸ヘッド7は更に下降する。工具交換位置に在るグリップアーム25のローラ27は、カム11の傾斜部11Bを下から上に摺動する。グリップアーム25は支点台70を中心に右側面視時計回りに揺動する。ローラ27はカム11の傾斜部11Bから直線部11Aを下から上へ摺動する。ローラ27は直線部11Aに接触した状態なので、工具保持部26が工具4の前方に離れた状態で、グリップアーム25はその姿勢を保持する。主軸ヘッド7は更に下降して目標位置で停止し、工具交換動作は終了する。 The spindle head 7 starts descending from the ATC origin. The tool 4 enters the mounting hole of the spindle 9. The gripping mechanism grips the tool 4, so that the tool 4 cannot be removed from the spindle 9. The spindle head 7 continues to descend. The roller 27 of the grip arm 25 at the tool change position slides from bottom to top on the inclined portion 11B of the cam 11. The grip arm 25 swings clockwise around the fulcrum 70 when viewed from the right side. The roller 27 slides from bottom to top from the inclined portion 11B of the cam 11 to the straight portion 11A. Because the roller 27 is in contact with the straight portion 11A, the grip arm 25 maintains its position with the tool holding portion 26 separated in front of the tool 4. The spindle head 7 continues to descend and stops at the target position, completing the tool change operation.

図3を参照し、工作機械1の電気的構成を説明する。工作機械1の制御を担う数値制御装置40は、CPU31、ROM32、RAM33、記憶装置34、入出力部35、駆動回路41~45を備える。CPU31、ROM32、RAM33、記憶装置34は、入出力部35に電気的に接続する。CPU31は数値制御装置40を統括制御する。ROM32は、主プログラムを含む各種プログラム等を記憶する。主プログラムは主処理を実行する。主処理は、NCプログラムを一行ずつ読み込んで各種動作を実行する。NCプログラムは各種制御指令を含む複数行で構成し、工作機械1の軸移動、工具交換動作等を含む各種動作を行単位で制御する。ROM32は書き換え可能なEEPROM又はフラッシュメモリでもよい。該場合、各種プログラムはCD-ROM、フラッシュメモリ等の記憶媒体に記憶し、ROM32にコピーして数値制御装置40に導入してもよい。RAM33は各種情報を一時的に記憶する。記憶装置34は不揮発性であり、NCプログラム、デフォルト値、閾値等の各種データを記憶する。CPU31は作業者が操作盤46の入力部48で入力したNCプログラムに加え、外部入力で読み込んだNCプログラム等を記憶装置34に記憶できる。 The electrical configuration of the machine tool 1 will be described with reference to FIG. 3. The numerical control device 40, which controls the machine tool 1, includes a CPU 31, a ROM 32, a RAM 33, a storage device 34, an input/output unit 35, and drive circuits 41 to 45. The CPU 31, the ROM 32, the RAM 33, and the storage device 34 are electrically connected to the input/output unit 35. The CPU 31 controls the numerical control device 40. The ROM 32 stores various programs including a main program. The main program executes main processing. The main processing reads the NC program line by line and executes various operations. The NC program is composed of multiple lines including various control commands, and controls various operations including the axis movement of the machine tool 1, tool replacement operation, etc., on a line-by-line basis. The ROM 32 may be a rewritable EEPROM or flash memory. In this case, the various programs may be stored in a storage medium such as a CD-ROM or flash memory, and copied to the ROM 32 and introduced into the numerical control device 40. The RAM 33 temporarily stores various information. The storage device 34 is non-volatile and stores various data such as NC programs, default values, and threshold values. The CPU 31 can store in the storage device 34 NC programs input by the operator through the input unit 48 of the operation panel 46, as well as NC programs read in via external input.

駆動回路41はZ軸モータ51とエンコーダ61に接続する。駆動回路42は主軸モータ52とエンコーダ62に接続する。駆動回路43はX軸モータ53とエンコーダ63に接続する。駆動回路44はY軸モータ54とエンコーダ64に接続する。駆動回路45は工具マガジン20を駆動するマガジンモータ55とエンコーダ65に接続する。Z軸モータ51、主軸モータ52、X軸モータ53、Y軸モータ54、マガジンモータ55は何れもサーボモータである。駆動回路41~45はCPU31から指令を受け、対応する各モータ51~55に駆動電流を夫々出力する。駆動回路41~45はエンコーダ61~65からエンコーダ情報を受け、位置と速度のフィードバック制御を行う。エンコーダ情報は、トルクモニタ値、速度、位置等の各種情報を含む。エンコーダ情報は入出力部35を介してCPU31が読み取ることができる。入出力部35はグリップ検出部66と、操作盤46の表示部47と入力部48に夫々電気的に接続する。グリップアーム25は、グリップ検出部66が検出可能な識別子を有する。グリップ検出部66は工具交換位置に在るグリップアーム25の識別子を検出する。尚、グリップ検出部66は、グリップアーム25が正確に工具交換位置に在る場合に限らず、識別子を検出する。即ちグリップ検出部66は、工具交換位置に最も近いグリップアーム25の識別子を検出する。 The drive circuit 41 is connected to the Z-axis motor 51 and the encoder 61. The drive circuit 42 is connected to the spindle motor 52 and the encoder 62. The drive circuit 43 is connected to the X-axis motor 53 and the encoder 63. The drive circuit 44 is connected to the Y-axis motor 54 and the encoder 64. The drive circuit 45 is connected to the magazine motor 55 and the encoder 65 that drives the tool magazine 20. The Z-axis motor 51, the spindle motor 52, the X-axis motor 53, the Y-axis motor 54, and the magazine motor 55 are all servo motors. The drive circuits 41 to 45 receive commands from the CPU 31 and output drive currents to the corresponding motors 51 to 55, respectively. The drive circuits 41 to 45 receive encoder information from the encoders 61 to 65 and perform feedback control of the position and speed. The encoder information includes various information such as torque monitor values, speed, and position. The encoder information can be read by the CPU 31 via the input/output unit 35. The input/output unit 35 is electrically connected to the grip detection unit 66 and to the display unit 47 and input unit 48 of the operation panel 46, respectively. The grip arm 25 has an identifier that can be detected by the grip detection unit 66. The grip detection unit 66 detects the identifier of the grip arm 25 that is in the tool change position. Note that the grip detection unit 66 detects the identifier not only when the grip arm 25 is exactly in the tool change position. In other words, the grip detection unit 66 detects the identifier of the grip arm 25 that is closest to the tool change position.

図4を参照し、工具交換動作時における工具マガジン20の旋回角度の補正について説明する。数値制御装置40は、工具交換動作時に工具マガジン20を旋回し、交換対象の対象工具4Aを最下部の工具交換位置に移動する。工具マガジン20は28本のグリップアーム25を備え、周方向に隣り合うグリップアーム25の位置間隔をピッチという。1ピッチは2π/28[rad]である。数値制御装置40は、現在、工具交換位置にあるグリップアーム25と、対象工具4Aを保持するグリップアーム25とのピッチ差に応じて旋回角度を求め、駆動回路45を制御する。駆動回路45は、エンコーダ65からのエンコーダ情報に基づき、マガジンモータ55の駆動軸を旋回角度に対応する回転量分、駆動する。 Referring to FIG. 4, the correction of the rotation angle of the tool magazine 20 during a tool exchange operation will be described. During a tool exchange operation, the numerical control device 40 rotates the tool magazine 20 and moves the target tool 4A to be exchanged to the lowest tool exchange position. The tool magazine 20 has 28 grip arms 25, and the position interval between adjacent grip arms 25 in the circumferential direction is called the pitch. One pitch is 2π/28 [rad]. The numerical control device 40 calculates the rotation angle according to the pitch difference between the grip arm 25 currently at the tool exchange position and the grip arm 25 holding the target tool 4A, and controls the drive circuit 45. The drive circuit 45 drives the drive shaft of the magazine motor 55 by an amount of rotation corresponding to the rotation angle based on the encoder information from the encoder 65.

図4(A)に示すように、工具マガジン20は外周の一部に偏って複数の工具4を保持する場合がある。該場合、工具マガジン20の重心Gは、複数の工具4にかかる重力に因って回転中心部22からずれ、工具マガジン20の外周寄りで工具4が偏る側の位置に在る。工具マガジン20の停止時にマガジンモータ55及び減速機56にかかる負荷のトルクであるアンバランストルクは、工具4の重さ、工具4配置の偏りの大きさ等に因り重心Gの位置に応じて増大する。 As shown in FIG. 4(A), the tool magazine 20 may hold multiple tools 4 biased toward a portion of the outer periphery. In such cases, the center of gravity G of the tool magazine 20 is shifted from the rotation center 22 due to the gravity acting on the multiple tools 4, and is located on the side of the tool magazine 20 where the tools 4 are biased, toward the outer periphery. When the tool magazine 20 is stopped, the unbalanced torque, which is the torque of the load acting on the magazine motor 55 and the reducer 56, increases according to the position of the center of gravity G due to the weight of the tools 4, the degree of bias in the arrangement of the tools 4, etc.

図4(B)に示すように、数値制御装置40は、対象工具4Aを工具交換位置に移動する為、工具マガジン20を正面視時計回りに、例えば9ピッチ分旋回する。駆動回路45は、アンバランストルクの影響があっても、フィードバック制御により、マガジンモータ55の駆動軸を9ピッチ分の旋回角度に相当する回転量に正しく駆動する。一方、アンバランストルクの増大に因って、減速機56の歯面は弾性変形する場合がある。該場合、マガジンモータ55の駆動軸が正しい回転量に駆動しても、減速機56の弾性変形に因って、工具マガジン20は旋回角度よりも多く旋回する可能性がある。対象工具4Aの位置は、工具交換位置からずれる。 As shown in FIG. 4B, the numerical control device 40 rotates the tool magazine 20 clockwise when viewed from the front, for example, by 9 pitches, in order to move the target tool 4A to the tool change position. Even if there is an influence of unbalanced torque, the drive circuit 45 uses feedback control to correctly drive the drive shaft of the magazine motor 55 to an amount of rotation equivalent to a rotation angle of 9 pitches. On the other hand, the tooth surface of the reducer 56 may be elastically deformed due to an increase in unbalanced torque. In such a case, even if the drive shaft of the magazine motor 55 is driven to the correct amount of rotation, the elastic deformation of the reducer 56 may cause the tool magazine 20 to rotate more than the rotation angle. The position of the target tool 4A shifts from the tool change position.

図4(C)に示すように、数値制御装置40は、減速機56の弾性変形に因って位置ずれした対象工具4Aを工具交換位置に正しく配置する為、工具マガジン20の角度補正を行う。減速機56の弾性変形量は、アンバランストルクの大きさに応ずる。マガジンモータ55が駆動軸の回転を停止状態に保持する為の保持トルクの大きさは、アンバランストルクに応じて増減する。故に数値制御装置40は、マガジンモータ55の保持トルクを検出し、保持トルクに基づいて工具マガジン20の角度補正を行う。即ち数値制御装置40は、アンバランストルクの増大によって工具マガジン20が旋回し過ぎた角度を保持トルクに基づいて求め、工具マガジン20を正面視反時計回りに旋回し、対象工具4Aを工具交換位置に配置する。 As shown in FIG. 4(C), the numerical control device 40 performs angle correction of the tool magazine 20 to correctly position the target tool 4A, which has shifted in position due to the elastic deformation of the reducer 56, at the tool exchange position. The amount of elastic deformation of the reducer 56 corresponds to the magnitude of the unbalanced torque. The magnitude of the holding torque for the magazine motor 55 to hold the rotation of the drive shaft in a stopped state increases or decreases according to the unbalanced torque. Therefore, the numerical control device 40 detects the holding torque of the magazine motor 55 and performs angle correction of the tool magazine 20 based on the holding torque. That is, the numerical control device 40 determines the angle by which the tool magazine 20 has rotated due to an increase in the unbalanced torque based on the holding torque, rotates the tool magazine 20 counterclockwise when viewed from the front, and positions the target tool 4A at the tool exchange position.

図5を参照し、工具交換処理を説明する。数値制御装置40のCPU31は、NCプログラムを1ブロック毎に解釈し工具交換指令を生成すると、ROM32に記憶したプログラムを読み出して実行することにより、工具交換処理を実行する。CPU31は、現在、工具交換位置にあるグリップアーム25と、対象工具4Aを保持するグリップアーム25のピッチ差を求め、工具マガジン20の旋回角度を算出してRAM33に記憶する(S1)。ROM32は予め1ピッチ分の旋回角度を記憶している。 The tool change process will be described with reference to FIG. 5. The CPU 31 of the numerical control device 40 interprets the NC program block by block and generates a tool change command, then reads out and executes the program stored in the ROM 32 to execute the tool change process. The CPU 31 determines the pitch difference between the grip arm 25 currently at the tool change position and the grip arm 25 holding the target tool 4A, calculates the rotation angle of the tool magazine 20, and stores it in the RAM 33 (S1). The ROM 32 stores the rotation angle for one pitch in advance.

CPU31は駆動回路41に指示し、Z軸モータ51を駆動して主軸ヘッド7をATC原点に移動する(S2)。CPU31は駆動回路45に指示し、マガジンモータ55を駆動して工具マガジン20の旋回を開始する(S3)。駆動回路45はフィードバック制御により、マガジンモータ55の駆動軸を、旋回角度に対応する回転量分、正確に駆動する。CPU31はマガジンモータ55の駆動軸の回転量が旋回角度に対応する回転量に達したら、マガジンモータ55の駆動を停止して工具マガジン20の旋回を停止する(S4)。 The CPU 31 instructs the drive circuit 41 to drive the Z-axis motor 51 to move the spindle head 7 to the ATC origin (S2). The CPU 31 instructs the drive circuit 45 to drive the magazine motor 55 to start rotating the tool magazine 20 (S3). The drive circuit 45 uses feedback control to accurately drive the drive shaft of the magazine motor 55 by an amount of rotation corresponding to the rotation angle. When the amount of rotation of the drive shaft of the magazine motor 55 reaches the amount of rotation corresponding to the rotation angle, the CPU 31 stops driving the magazine motor 55 to stop the rotation of the tool magazine 20 (S4).

CPU31は、駆動回路45から、マガジンモータ55のエンコーダ情報としてのトルクモニタ値を取得する(S5)。取得したトルクモニタ値は、マガジンモータ55が駆動軸を停止した状態に保持する為の保持トルクThである。CPU31は、保持トルクThが予め設定した第一値以上であるか否か判断する(S6)。第一値は、アンバランストルクによって減速機56の歯面が弾性変形する場合の保持トルクの値を予め測定した規定値である。保持トルクThが第一値未満の場合(S6:NO)、減速機56の歯面は弾性変形はするものの位置決め精度に影響するものではない。故に工具マガジン20は旋回し過ぎず、対象工具4Aを工具交換位置に配置する。CPU31は駆動回路41に指示し、Z軸モータ51を駆動して主軸ヘッド7を下降する。把持機構は対象工具4Aを把持し、主軸9に対象工具4Aを装着する(S10)。主軸ヘッド7は更に下降して所定位置で停止し、工具交換動作は終了する。 The CPU 31 acquires a torque monitor value as encoder information of the magazine motor 55 from the drive circuit 45 (S5). The acquired torque monitor value is a holding torque Th for the magazine motor 55 to hold the drive shaft in a stopped state. The CPU 31 judges whether the holding torque Th is equal to or greater than a first value set in advance (S6). The first value is a specified value that is a pre-measured value of the holding torque when the tooth surface of the reducer 56 is elastically deformed by the unbalanced torque. If the holding torque Th is less than the first value (S6: NO), the tooth surface of the reducer 56 is elastically deformed but does not affect the positioning accuracy. Therefore, the tool magazine 20 does not rotate too much, and the target tool 4A is placed at the tool exchange position. The CPU 31 instructs the drive circuit 41 to drive the Z-axis motor 51 to lower the spindle head 7. The gripping mechanism grips the target tool 4A and attaches the target tool 4A to the spindle 9 (S10). The spindle head 7 then descends further and stops at a specified position, completing the tool change operation.

一方、工具交換動作における工具マガジン20の旋回後に取得した保持トルクThが第一値以上の場合(S6:YES)、減速機56の歯面は弾性変形する可能性がある。マガジンモータ55の駆動軸が旋回角度相当の回転量を正確に駆動しても、減速機56の弾性変形によって、工具マガジン20は旋回し過ぎ、対象工具4Aを工具交換位置からずれて配置する。CPU31は、保持トルクThに基づき、工具交換位置の位置と対象工具4Aを保持するグリップアーム25の位置とのずれを補正する為の補正角度θを算出してRAM33に記憶する(S7)。補正角度θは、以下の式で算出する。
θ=k・Th
なお、係数kは減速機56と工具マガジン20の剛性を表す固定値であり、単位は[rad/N・m]である。係数kは予めROM32又は記憶装置34に記憶する。
On the other hand, if the holding torque Th obtained after the tool magazine 20 is rotated in the tool changing operation is equal to or greater than the first value (S6: YES), the tooth surface of the reducer 56 may be elastically deformed. Even if the drive shaft of the magazine motor 55 is driven accurately by an amount of rotation equivalent to the turning angle, the tool magazine 20 may be rotated too much due to the elastic deformation of the reducer 56, and the target tool 4A may be positioned offset from the tool changing position. The CPU 31 calculates a correction angle θ for correcting the offset between the tool changing position and the position of the grip arm 25 that holds the target tool 4A based on the holding torque Th, and stores the calculated correction angle θ in the RAM 33 (S7). The correction angle θ is calculated using the following formula:
θ=k·Th
The coefficient k is a fixed value, expressed in units of [rad/N·m], that represents the rigidity of the reducer 56 and the tool magazine 20. The coefficient k is stored in advance in the ROM 32 or the storage device 34.

CPU31は駆動回路45に指示し、マガジンモータ55を駆動して工具マガジン20の旋回を開始する(S8)。駆動回路45はフィードバック制御により、マガジンモータ55の駆動軸を、補正角度θに対応する回転量分、正確に駆動する。CPU31はマガジンモータ55の駆動軸の回転量が補正角度θに対応する回転量に達したら、マガジンモータ55の駆動を停止して工具マガジン20の旋回を停止する(S9)。工具マガジン20は、対象工具4Aを工具交換位置に配置する。CPU31はZ軸モータ51を駆動して主軸ヘッド7を下降する。把持機構は対象工具4Aを把持し、主軸9に対象工具4Aを装着する(S10)。主軸ヘッド7は更に下降して所定位置で停止し、工具交換動作は終了する。 The CPU 31 instructs the drive circuit 45 to drive the magazine motor 55 to start rotating the tool magazine 20 (S8). The drive circuit 45 uses feedback control to accurately drive the drive shaft of the magazine motor 55 by the amount of rotation corresponding to the correction angle θ. When the amount of rotation of the drive shaft of the magazine motor 55 reaches the amount of rotation corresponding to the correction angle θ, the CPU 31 stops driving the magazine motor 55 and stops the rotation of the tool magazine 20 (S9). The tool magazine 20 places the target tool 4A at the tool exchange position. The CPU 31 drives the Z-axis motor 51 to lower the spindle head 7. The gripping mechanism grips the target tool 4A and attaches the target tool 4A to the spindle 9 (S10). The spindle head 7 further descends and stops at a predetermined position, completing the tool exchange operation.

以上説明したように、工具マガジン20の外周の一部に複数の工具4を偏って収納すると、工具マガジン20の停止時にマガジンモータ55にかかる負荷のトルクであるアンバランストルクは、工具4にかかる重力に因って増大する。工具マガジン20に収納する工具4の数を増やす場合や、工具マガジン20が大型の工具4を収納する場合、アンバランストルクは、より増大する。アンバランストルクが増大した分、工具マガジン20は変形等により旋回角度と異なる角度で停止する。該場合、工作機械1は、トルク値の増大分に相当する補正角度θ分、工具マガジン20の旋回角度を補正することで、工具4を工具交換位置へ正しく配置し、工具交換の精度を確保できる。また、工作機械は、工具を工具交換位置へ確実に移動できるので、工具を確実に主軸に装着することができ、工具交換動作の失敗の可能性や、失敗時に工具落下による破損の可能性を低減することができる。 As described above, when a plurality of tools 4 are stored unevenly on a part of the outer circumference of the tool magazine 20, the unbalanced torque, which is the load torque applied to the magazine motor 55 when the tool magazine 20 is stopped, increases due to gravity acting on the tools 4. When the number of tools 4 stored in the tool magazine 20 is increased or when the tool magazine 20 stores large tools 4, the unbalanced torque increases further. As the unbalanced torque increases, the tool magazine 20 stops at an angle different from the rotation angle due to deformation, etc. In this case, the machine tool 1 can correctly position the tool 4 at the tool exchange position and ensure the accuracy of the tool exchange by correcting the rotation angle of the tool magazine 20 by the correction angle θ equivalent to the increase in the torque value. In addition, since the machine tool can reliably move the tool to the tool exchange position, the tool can be reliably attached to the spindle, and the possibility of failure of the tool exchange operation and damage due to the tool falling in the event of failure can be reduced.

保持トルクThが第一値未満の場合、工具マガジン20の位置補正を行わずとも十分に工具交換動作の精度を確保できる可能性があるので、工作機械1は、補正のための処理を省くことができる。 When the holding torque Th is less than the first value, it is possible to ensure sufficient accuracy in the tool replacement operation without correcting the position of the tool magazine 20, so the machine tool 1 can omit the process for correction.

工作機械1は、工具マガジン20と減速機56の剛性に基づく係数kを補正角度θの演算に用いることで、工具交換動作の精度をより高めることができる。 The machine tool 1 can further improve the accuracy of the tool changing operation by using a coefficient k based on the rigidity of the tool magazine 20 and the reducer 56 to calculate the correction angle θ.

上記第一実施形態の説明にて、マガジンモータ55は本発明のモータの一例である。S5の処理を実行するCPU31は本発明のトルク検出部の一例である。S7の処理を実行するCPU31は本発明の取得部の一例である。S8、S9の処理を実行するCPU31は本発明の制御部の一例である。 In the above description of the first embodiment, the magazine motor 55 is an example of a motor of the present invention. The CPU 31 that executes the process of S5 is an example of a torque detection unit of the present invention. The CPU 31 that executes the process of S7 is an example of an acquisition unit of the present invention. The CPU 31 that executes the processes of S8 and S9 is an example of a control unit of the present invention.

本発明の第二実施形態を説明する。第二実施形態は第一実施形態の変形例である。第二実施形態は、工具マガジン20の旋回時にマガジンモータ55にかかる旋回トルクTtを予め測定し、工具交換動作時に旋回するピッチ分に対応する補正角度θを旋回トルクにTtに基づいて算出する。第二実施形態の工作機械1は、第一実施形態と同一の構成を備え、図6に示す工具交換処理を実行する。 A second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment is a modified version of the first embodiment. In the second embodiment, the turning torque Tt applied to the magazine motor 55 when the tool magazine 20 turns is measured in advance, and a correction angle θ corresponding to the pitch of the turning during the tool changing operation is calculated based on the turning torque Tt. The machine tool 1 of the second embodiment has the same configuration as the first embodiment, and executes the tool changing process shown in FIG. 6.

工具交換処理の実行に先立ち、作業者は、工具マガジン20に新たな工具4を取り付けた場合や、工具4を取り替えた場合に、マガジン情報の編集を行う。マガジン情報は、複数のグリップアーム25の夫々の保持状態を示す情報である。記憶装置34はマガジン情報として、工具マガジン20におけるグリップアーム25を特定するグリップ番号と、工具情報と、後述する旋回トルクTtとを対応付けて記憶する。数値制御装置40は表示部47にマガジン情報の編集画面(図示略)を表示し、作業者が入力部48を介してマガジン情報の編集を行う。数値制御装置40は、作業者がマガジン情報の編集を終了すると、記憶装置34のマガジン情報を更新する。 Prior to executing the tool replacement process, the operator edits the magazine information when a new tool 4 is attached to the tool magazine 20 or when a tool 4 is replaced. The magazine information is information indicating the holding state of each of the multiple grip arms 25. The storage device 34 stores, as magazine information, a grip number that identifies the grip arm 25 in the tool magazine 20, tool information, and a rotation torque Tt (described later) in association with each other. The numerical control device 40 displays a magazine information editing screen (not shown) on the display unit 47, and the operator edits the magazine information via the input unit 48. When the operator finishes editing the magazine information, the numerical control device 40 updates the magazine information in the storage device 34.

図6を参照し、第二実施形態の工具交換処理を説明する。数値制御装置40のCPU31は、NCプログラムを1ブロック毎に解釈し工具交換指令を生成すると、ROM32に記憶したプログラムを読み出して実行することにより、工具交換処理を実行する。CPU31は、マガジン情報の更新の有無を判断する(S21)。マガジン情報に更新がある場合(S21:YES)、CPU31は、工具マガジン20が保持する工具4の配置に変更があるものとして、駆動回路45に指示し、マガジンモータ55を駆動して工具マガジン20の旋回を開始する(S22)。CPU31はエンコーダ情報に基づき、工具マガジン20の旋回角度が1ピッチ分に達するまで待機する(S23:NO)。 The tool change process of the second embodiment will be described with reference to FIG. 6. The CPU 31 of the numerical control device 40 interprets the NC program block by block and generates a tool change command, then reads and executes the program stored in the ROM 32 to execute the tool change process. The CPU 31 determines whether the magazine information has been updated (S21). If the magazine information has been updated (S21: YES), the CPU 31 determines that there has been a change in the arrangement of the tools 4 held by the tool magazine 20, and instructs the drive circuit 45 to drive the magazine motor 55 to start rotating the tool magazine 20 (S22). The CPU 31 waits until the rotation angle of the tool magazine 20 reaches one pitch based on the encoder information (S23: NO).

工具マガジン20が1ピッチ分旋回した場合(S23:YES)、CPU31は駆動回路45から、マガジンモータ55のエンコーダ情報としてのトルクモニタ値を取得する(S24)。取得したトルクモニタ値は、マガジンモータ55が工具マガジン20を旋回させる為にかかる負荷、即ち旋回トルクTtである。CPU31は、グリップ検出部66の検出結果に基づいて工具交換位置にあるグリップアーム25を特定し、取得した旋回トルクTtと、特定したグリップアーム25のグリップ番号とを対応付けてマガジン情報を更新し、記憶装置34に記憶する(S25)。 If the tool magazine 20 has rotated one pitch (S23: YES), the CPU 31 acquires a torque monitor value as encoder information of the magazine motor 55 from the drive circuit 45 (S24). The acquired torque monitor value is the load applied by the magazine motor 55 to rotate the tool magazine 20, i.e., the rotation torque Tt. The CPU 31 identifies the grip arm 25 at the tool exchange position based on the detection result of the grip detection unit 66, updates the magazine information by associating the acquired rotation torque Tt with the grip number of the identified grip arm 25, and stores it in the storage device 34 (S25).

CPU31はエンコーダ情報に基づき、工具マガジン20の旋回角度が旋回を開始してから半周分に達したか否かを判断し(S26)、達していない場合(S26:NO)、処理をS23に移行する。CPU31はS23~S26の処理を繰り返し、工具マガジン20が1ピッチ分旋回する毎に旋回トルクTtを取得し、取得時に工具交換位置にあるグリップアーム25のグリップ番号に対応付けて、記憶装置34のマガジン情報を更新する。 Based on the encoder information, the CPU 31 determines whether the rotation angle of the tool magazine 20 has reached half a revolution since the start of rotation (S26), and if not (S26: NO), the process proceeds to S23. The CPU 31 repeats the processes of S23 to S26, acquiring the rotation torque Tt each time the tool magazine 20 rotates by one pitch, and updates the magazine information in the storage device 34 by associating it with the grip number of the grip arm 25 that is in the tool change position at the time of acquisition.

工具マガジン20の旋回角度が半周分に達した場合(S26:YES)、CPU31は、グリップ番号と旋回トルクTtとの対応付けがなされなかった半周分のグリップ番号に対応する旋回トルクTtを演算により求める。CPU31はマガジン情報を更新し、記憶装置34に記憶する(S27)。 When the rotation angle of the tool magazine 20 reaches half a revolution (S26: YES), the CPU 31 calculates the rotation torque Tt corresponding to the grip numbers of the half revolution for which no correspondence has been established between the grip numbers and the rotation torque Tt. The CPU 31 updates the magazine information and stores it in the storage device 34 (S27).

工具マガジン20は円形状である。故に図7に示すように、重心Gの位置が回転中心部22から少しでもずれた場合、旋回トルクTtを縦軸とし、旋回角度を横軸としたグラフはSinカーブを描く。Sin波の振幅は、重心Gにかかる重力成分を表し、Sin波の位相は、回転中心部22に対する重心Gの位置を表す。故にCPU31は、工具マガジン20の半周分の旋回トルクTtが得られれば、Sin波の形状を演算によって推定し、残りの半周分の旋回トルクTtを求めることができる。Sin波を推定する演算の詳細は公知なので省略する。 The tool magazine 20 is circular. Therefore, as shown in FIG. 7, if the position of the center of gravity G deviates even slightly from the rotation center 22, a graph with the rotation torque Tt on the vertical axis and the rotation angle on the horizontal axis will draw a sine curve. The amplitude of the sine wave represents the gravitational component acting on the center of gravity G, and the phase of the sine wave represents the position of the center of gravity G relative to the rotation center 22. Therefore, once the rotation torque Tt for half a revolution of the tool magazine 20 is obtained, the CPU 31 can estimate the shape of the sine wave by calculation and determine the rotation torque Tt for the remaining half revolution. Details of the calculation to estimate the sine wave are known and will not be described here.

図6に示すように、CPU31はマガジン情報に基づき、負荷変動を算出する。負荷変動は、旋回トルクTtの最大値から、旋回トルクTtの最小値を減算した値である。負荷変動は、上記のSin波の振幅、即ち重心Gにかかる重力成分の大きさを表す。CPU31は、算出した負荷変動を、記憶装置34に記憶する(S28)。 As shown in FIG. 6, the CPU 31 calculates the load variation based on the magazine information. The load variation is the maximum value of the turning torque Tt minus the minimum value of the turning torque Tt. The load variation represents the amplitude of the above-mentioned sine wave, i.e., the magnitude of the gravitational component acting on the center of gravity G. The CPU 31 stores the calculated load variation in the storage device 34 (S28).

CPU31は、現在、工具交換位置にあるグリップアーム25と、対象工具4Aを保持するグリップアーム25のピッチ差を求め、工具マガジン20の旋回角度を算出してRAM33に記憶する(S31)。ROM32は予め1ピッチ分の旋回角度を記憶している。CPU31は、記憶装置34に記憶する負荷変動が、予め設定した第二値以上であるか否か判断する(S32)。第二値は、アンバランストルクによって減速機56の歯面が弾性変形する場合における旋回トルクの負荷変動の値を予め測定した規定値である。負荷変動が第二値未満の場合(S32:NO)、減速機56の歯面は弾性変形するものの位置決め精度に影響するものではない。故に工具マガジン20は旋回し過ぎず、対象工具4Aを工具交換位置に配置できる。CPU31は駆動回路41に指示し、Z軸モータ51を駆動して主軸ヘッド7を工具交換位置に移動する(S35)。CPU31は駆動回路45に指示し、マガジンモータ55を駆動して工具マガジン20の旋回を開始する(S36)。駆動回路45はフィードバック制御により、マガジンモータ55の駆動軸を、旋回角度に対応する回転量分、正確に駆動する。CPU31はマガジンモータ55の駆動軸の回転量が旋回角度に対応する回転量に達したら、駆動回路45に指示し、マガジンモータ55の駆動を停止して工具マガジン20の旋回を停止する(S37)。CPU31は駆動回路41に指示し、Z軸モータ51を駆動して主軸ヘッド7を下降する。把持機構は対象工具4Aを把持し、主軸9に対象工具4Aを装着する(S38)。主軸ヘッド7は更に下降して所定位置で停止し、工具交換動作は終了する。 The CPU 31 obtains the pitch difference between the grip arm 25 currently at the tool exchange position and the grip arm 25 holding the target tool 4A, calculates the rotation angle of the tool magazine 20, and stores it in the RAM 33 (S31). The ROM 32 stores the rotation angle for one pitch in advance. The CPU 31 judges whether the load fluctuation stored in the storage device 34 is equal to or greater than a preset second value (S32). The second value is a specified value that is a pre-measured value of the load fluctuation of the rotation torque when the tooth surface of the reducer 56 is elastically deformed by the unbalanced torque. If the load fluctuation is less than the second value (S32: NO), the tooth surface of the reducer 56 is elastically deformed but does not affect the positioning accuracy. Therefore, the tool magazine 20 does not rotate too much, and the target tool 4A can be placed at the tool exchange position. The CPU 31 instructs the drive circuit 41 to drive the Z-axis motor 51 to move the spindle head 7 to the tool exchange position (S35). The CPU 31 instructs the drive circuit 45 to drive the magazine motor 55 to start rotating the tool magazine 20 (S36). The drive circuit 45 uses feedback control to accurately drive the drive shaft of the magazine motor 55 by the amount of rotation corresponding to the rotation angle. When the amount of rotation of the drive shaft of the magazine motor 55 reaches the amount of rotation corresponding to the rotation angle, the CPU 31 instructs the drive circuit 45 to stop driving the magazine motor 55 and stop the rotation of the tool magazine 20 (S37). The CPU 31 instructs the drive circuit 41 to drive the Z-axis motor 51 to lower the spindle head 7. The gripping mechanism grips the target tool 4A and attaches the target tool 4A to the spindle 9 (S38). The spindle head 7 further descends and stops at a predetermined position, and the tool changing operation is completed.

一方、旋回トルクTtの負荷変動が第二値以上の場合(S32:YES)、減速機56の歯面は弾性変形する可能性がある。マガジンモータ55の駆動軸が旋回角度相当の回転量を正確に駆動しても、減速機56の弾性変形によって、工具マガジン20は旋回し過ぎ、対象工具4Aを工具交換位置からずれて配置する。CPU31は、旋回トルクTtに基づき、工具交換位置の位置と対象工具4Aを保持するグリップアーム25の位置とのずれを補正する為の補正角度θを算出してRAM33に記憶する(S33)。補正角度θは、以下の式で算出する。
θ=Σ{k・(Tt(i)-Ta)}
なお、係数kは減速機56と工具マガジン20の剛性を表す固定値であり、単位は[rad/N・m]である。係数kは予めROM32又は記憶装置34に記憶する。iはグリップ番号を表し、整数値である。iには、現在、工具交換位置にあるグリップアーム25のグリップ番号から、対象工具4Aを保持するグリップアーム25のグリップ番号まで、工具交換動作時に工具交換位置を通過する全てのグリップ番号を代入する。平均旋回トルクTaは、工具4を保持しない状態の工具マガジン20を旋回した場合に取得した旋回トルクTtの平均値である。平均旋回トルクTaは、予め測定し、ROM32又は記憶装置34に記憶する。工具マガジン20の重心Gは、工具4を保持しない状態において回転中心部22にある。該状態においても、マガジンモータ55が工具マガジン20を旋回する時、減速機56の粘性抵抗等に起因する旋回トルクが発生する。故にCPU31は、補正角度θの演算において、ピッチ毎の旋回トルクTtの平均値である平均旋回トルクTaをパラメータとして用い、アンバランストルクに因る対象工具4Aの位置ずれを補正する。
On the other hand, if the load fluctuation of the turning torque Tt is equal to or greater than the second value (S32: YES), the tooth surface of the reducer 56 may be elastically deformed. Even if the drive shaft of the magazine motor 55 is driven accurately by an amount of rotation equivalent to the turning angle, the elastic deformation of the reducer 56 causes the tool magazine 20 to turn too much, and the target tool 4A is positioned offset from the tool changing position. The CPU 31 calculates a correction angle θ for correcting the offset between the tool changing position and the position of the grip arm 25 holding the target tool 4A based on the turning torque Tt, and stores the calculated correction angle θ in the RAM 33 (S33). The correction angle θ is calculated by the following formula:
θ=Σ{k・(Tt(i)−Ta)}
The coefficient k is a fixed value representing the rigidity of the reducer 56 and the tool magazine 20, and is expressed in units of [rad/N·m]. The coefficient k is stored in advance in the ROM 32 or the storage device 34. i represents a grip number and is an integer value. All grip numbers passing through the tool exchange position during the tool exchange operation, from the grip number of the grip arm 25 currently at the tool exchange position to the grip number of the grip arm 25 holding the target tool 4A, are substituted for i. The average turning torque Ta is the average value of the turning torque Tt obtained when the tool magazine 20 is turned in a state in which no tool 4 is held. The average turning torque Ta is measured in advance and stored in the ROM 32 or the storage device 34. The center of gravity G of the tool magazine 20 is at the rotation center 22 in a state in which no tool 4 is held. Even in this state, when the magazine motor 55 turns the tool magazine 20, a turning torque due to the viscous resistance of the reducer 56 or the like is generated. Therefore, in calculating the correction angle θ, the CPU 31 uses the average turning torque Ta, which is the average value of the turning torque Tt for each pitch, as a parameter to correct the positional deviation of the target tool 4A caused by the unbalanced torque.

CPU31は駆動回路41に指示し、Z軸モータ51を駆動して主軸ヘッド7をATC原点に移動する(S35)。CPU31は駆動回路45に指示し、マガジンモータ55を駆動して工具マガジン20の旋回を開始する(S36)。駆動回路45はフィードバック制御により、マガジンモータ55の駆動軸を、旋回角度に対応する回転量分、正確に駆動する。CPU31はマガジンモータ55の駆動軸の回転量が旋回角度に対応する回転量に達したら、更に駆動回路45に指示し、マガジンモータ55の駆動軸の回転量を補正する。駆動回路45はフィードバック制御により、マガジンモータ55の駆動軸を、補正角度θに対応する回転量分、正確に駆動する。CPU31はマガジンモータ55の駆動軸の回転量が補正角度θに対応する回転量に達したら、駆動回路45に指示し、マガジンモータ55の駆動を停止して工具マガジン20の旋回を停止する(S37)。CPU31は駆動回路41に指示し、Z軸モータ51を駆動して主軸ヘッド7を下降する。把持機構は対象工具4Aを把持し、主軸9に対象工具4Aを装着する(S38)。主軸ヘッド7は更に下降して所定位置で停止し、工具交換動作は終了する。 The CPU 31 instructs the drive circuit 41 to drive the Z-axis motor 51 to move the spindle head 7 to the ATC origin (S35). The CPU 31 instructs the drive circuit 45 to drive the magazine motor 55 to start rotating the tool magazine 20 (S36). The drive circuit 45 drives the drive shaft of the magazine motor 55 accurately by the rotation amount corresponding to the rotation angle through feedback control. When the rotation amount of the drive shaft of the magazine motor 55 reaches the rotation amount corresponding to the rotation angle, the CPU 31 further instructs the drive circuit 45 to correct the rotation amount of the drive shaft of the magazine motor 55. The drive circuit 45 drives the drive shaft of the magazine motor 55 accurately by the rotation amount corresponding to the correction angle θ through feedback control. When the rotation amount of the drive shaft of the magazine motor 55 reaches the rotation amount corresponding to the correction angle θ, the CPU 31 instructs the drive circuit 45 to stop driving the magazine motor 55 and stop the rotation of the tool magazine 20 (S37). The CPU 31 instructs the drive circuit 41 to drive the Z-axis motor 51 to lower the spindle head 7. The gripping mechanism grips the target tool 4A and attaches the target tool 4A to the spindle 9 (S38). The spindle head 7 further descends and stops at a predetermined position, completing the tool changing operation.

なお、作業者による工具4の取り替え等がなされずマガジン情報の更新がない状態で工具交換処理を実行する場合(S21:NO)、CPU31は処理をS31へ移行し、S32の判断では、記憶装置34に記憶する負荷変動の値を用いて判断する。 When the tool replacement process is executed without the operator replacing the tool 4 or updating the magazine information (S21: NO), the CPU 31 transitions to S31, and makes the judgment in S32 using the load fluctuation value stored in the storage device 34.

以上説明したように、工作機械1は、予め工具マガジン20を旋回し、工具マガジン20のグリップアーム25に対応するグリップ番号と旋回トルクTtとをマガジン情報として記憶する。交換対象の対象工具4Aを移動する時の補正量の補正角度θをマガジン情報として記憶するピッチ毎の旋回トルクTtに基づいて求めることで、工具マガジン20の旋回を精度よく行うことができる。 As described above, the machine tool 1 rotates the tool magazine 20 in advance and stores the grip number corresponding to the grip arm 25 of the tool magazine 20 and the rotation torque Tt as magazine information. The correction angle θ for the amount of correction when moving the target tool 4A to be replaced is calculated based on the rotation torque Tt for each pitch stored as magazine information, so that the tool magazine 20 can be rotated with high precision.

旋回トルクTtの最大値と最小値の差分である負荷変動が第二値未満の場合、工具マガジン20の位置補正を行わずとも十分に工具交換動作の精度を確保できる可能性があるので、工作機械1は、補正のための処理を省くことができる。 When the load fluctuation, which is the difference between the maximum and minimum values of the turning torque Tt, is less than the second value, it is possible to ensure sufficient accuracy in the tool changing operation without correcting the position of the tool magazine 20, so the machine tool 1 can omit the processing for correction.

上記第二実施形態の説明にて、S24の処理を実行するCPU31は本発明のトルク検出部の一例である。S33の処理を実行するCPU31は本発明の取得部の一例である。S36,S37の処理を実行するCPU31は本発明の制御部の一例である。S23の処理を実行するCPU31は本発明の位置検出部の一例である。マガジン情報を記憶する記憶装置34は本発明の記憶部の一例である。 In the above description of the second embodiment, the CPU 31 that executes the process of S24 is an example of a torque detection unit of the present invention. The CPU 31 that executes the process of S33 is an example of an acquisition unit of the present invention. The CPU 31 that executes the processes of S36 and S37 is an example of a control unit of the present invention. The CPU 31 that executes the process of S23 is an example of a position detection unit of the present invention. The storage device 34 that stores magazine information is an example of a storage unit of the present invention.

本発明は種々の変更が可能である。工具マガジン20は保持可能な工具4の本数を、一例として28本としたが、本数は適宜変更可能であり、例えば24本でもよい。工作機械1は減速機56を備えない構成であってもよい。補正角度θは計算式で求めたが、補正角度θに応じたトルク値を予め測定して作成したテーブルを用いて求めてもよい。第一実施形態のS6で、CPU31は保持トルクThが第一値以上か否か判断したが、該判断は行わなくてもよい。第二実施形態で、CPU31はグリップ番号と旋回トルクTtとの対応付けを工具マガジン20の旋回の半周分に対して行ったが、全周分に対して行ってもよい。第二実施形態のS32で、CPU31は旋回トルクTtの負荷変動が第二値以上か否か判断したが、該判断は行わなくてもよい。第二実施形態のS24でCPU31は工具マガジン20の旋回においてピッチ毎に旋回トルクTtを取得したが、複数ピッチ毎、例えば3ピッチ毎に旋回トルクTtを取得してもよい。或いは、CPU31は、工具マガジン20が所定角度分旋回する毎、例えば1/8π旋回する毎に、旋回トルクTtを取得してもよい。第二実施形態のS36、S37で、CPU31は工具マガジン20を旋回角度分、旋回した後、補正角度θ分、旋回して補正を行ったが、予め、旋回角度を補正角度θで補正しておき、S36、S37では、補正後の旋回角度分、工具マガジン20を旋回してもよい。 The present invention can be modified in various ways. The number of tools 4 that can be held in the tool magazine 20 is set to 28 as an example, but the number can be changed as appropriate, and may be, for example, 24. The machine tool 1 may be configured without a reducer 56. The correction angle θ is calculated using a formula, but may be calculated using a table created by measuring torque values corresponding to the correction angle θ in advance. In S6 of the first embodiment, the CPU 31 judges whether the holding torque Th is equal to or greater than a first value, but this judgment does not have to be made. In the second embodiment, the CPU 31 associates the grip number with the turning torque Tt for a half rotation of the tool magazine 20, but may also perform this for the entire rotation. In S32 of the second embodiment, the CPU 31 judges whether the load fluctuation of the turning torque Tt is equal to or greater than a second value, but this judgment does not have to be made. In S24 of the second embodiment, the CPU 31 acquires the turning torque Tt for each pitch in the rotation of the tool magazine 20, but may also acquire the turning torque Tt for every multiple pitches, for example, every three pitches. Alternatively, the CPU 31 may obtain the turning torque Tt each time the tool magazine 20 turns a predetermined angle, for example, each time it turns 1/8π. In S36 and S37 of the second embodiment, the CPU 31 turns the tool magazine 20 by the turning angle and then turns it by the correction angle θ to perform the correction, but the turning angle may be corrected in advance by the correction angle θ, and in S36 and S37, the tool magazine 20 may be rotated by the corrected turning angle.

1 工作機械
4 工具
9 主軸
10 作業台
20 工具マガジン
31 CPU
34 記憶装置
55 マガジンモータ
56 減速機
1 Machine tool 4 Tool 9 Spindle 10 Work table 20 Tool magazine 31 CPU
34 Storage device 55 Magazine motor 56 Speed reducer

Claims (13)

複数の工具を収納した工具マガジンと、前記工具マガジンが収納した複数の工具の中から一つの工具を装着する主軸とを備えた工作機械において、
前記工具マガジンの駆動源であるモータと、
前記モータのトルク値を検出するトルク検出部と、
前記モータの駆動により前記工具マガジンを旋回した後における前記工具マガジンの停止時前記トルク検出部が検出した前記トルク値に基づいて、前記工具マガジンが前記主軸に工具を着脱する位置である工具交換位置と前記主軸に装着する工具の位置とのずれを補正する補正量を取得する取得部と、
前記取得部で取得した前記補正量を用いて前記モータを制御する制御部と
を備えたことを特徴とする工作機械。
A machine tool including a tool magazine that stores a plurality of tools and a spindle to which one tool from among the plurality of tools stored in the tool magazine is attached,
A motor that is a drive source of the tool magazine;
a torque detection unit that detects a torque value of the motor;
an acquisition unit that acquires a correction amount for correcting a deviation between a tool exchange position , where the tool magazine is positioned to attach or detach a tool to or from the spindle, and a position of the tool to be attached to the spindle, based on the torque value detected by the torque detection unit when the tool magazine is stopped after the tool magazine is rotated by the drive of the motor;
a control unit that controls the motor using the correction amount acquired by the acquisition unit.
前記取得部は、前記トルク検出部が検出した前記トルク値が所定の第一値以上の場合前記補正量を演算し、前記トルク値が前記第一値未満の場合には前記補正量を演算しないこと
を特徴とする請求項1に記載の工作機械。
The machine tool according to claim 1, characterized in that the acquisition unit calculates the correction amount when the torque value detected by the torque detection unit is equal to or greater than a predetermined first value, and does not calculate the correction amount when the torque value is less than the first value .
複数の工具を収納した工具マガジンと、前記工具マガジンが収納した複数の工具の中から一つの工具を装着する主軸とを備えた工作機械において、A machine tool including a tool magazine that stores a plurality of tools and a spindle to which one tool from among the plurality of tools stored in the tool magazine is attached,
前記工具マガジンの駆動源であるモータと、A motor that is a drive source of the tool magazine;
前記モータのトルク値を検出するトルク検出部と、a torque detection unit that detects a torque value of the motor;
前記工具マガジンが保持する工具の配置に変更があった場合に前記モータの駆動による前記工具マガジンの旋回中に前記トルク検出部が検出した前記トルク値に基づいて、前記工具マガジンが前記主軸に工具を着脱する位置である工具交換位置と前記主軸に装着する工具の位置とのずれを補正する補正量を取得する取得部と、an acquisition unit that acquires a correction amount for correcting a deviation between a tool exchange position, where the tool magazine is a position where the tool is attached to or detached from the spindle, and a position of the tool to be attached to the spindle, based on the torque value detected by the torque detection unit during rotation of the tool magazine by the drive of the motor when an arrangement of the tools held in the tool magazine is changed;
前記取得部で取得した前記補正量を用いて前記モータを制御する制御部とa control unit that controls the motor using the correction amount acquired by the acquisition unit;
を備えたことを特徴とする工作機械。A machine tool comprising:
前記工具マガジンの位置を検出する位置検出部と、
前記モータの駆動により前記工具マガジンの少なくとも半周分の旋回中に前記位置検出部が検出した前記工具マガジンの位置と、前記工具マガジンが該位置にある時に前記トルク検出部が検出した前記トルク値とを関連付けて記憶する記憶部と
を備え、
前記取得部は、前記記憶部が記憶した前記工具マガジンの位置と前記トルク値とに基づいて、前記補正量を演算すること
を特徴とする請求項に記載の工作機械。
a position detection unit for detecting the position of the tool magazine;
a storage unit that stores a position of the tool magazine detected by the position detection unit during rotation of the tool magazine by at least half a revolution by the drive of the motor and the torque value detected by the torque detection unit when the tool magazine is at the position, in association with each other,
The machine tool according to claim 3 , wherein the acquisition unit calculates the correction amount based on the position of the tool magazine and the torque value stored in the memory unit.
前記取得部は、前記トルク検出部が検出した前記トルク値の最大値と最小値との差分が所定の第二値以上の場合に、前記補正量を演算し、前記差分が前記第二値未満の場合には前記補正量を演算しないこと
を特徴とする請求項に記載の工作機械。
The machine tool according to claim 4, characterized in that the acquisition unit calculates the correction amount when a difference between a maximum value and a minimum value of the torque value detected by the torque detection unit is equal to or greater than a predetermined second value, and does not calculate the correction amount when the difference is less than the second value .
前記工具マガジンは減速機を備え、
前記取得部は、前記工具マガジン及び前記減速機の剛性値と、前記トルク検出部が検出した前記トルク値とに基づいて、前記補正量を演算すること
を特徴とする請求項1からの何れかに記載の工作機械。
The tool magazine includes a reducer,
The machine tool according to any one of claims 1 to 5 , wherein the acquisition unit calculates the correction amount based on stiffness values of the tool magazine and the reducer and the torque value detected by the torque detection unit.
複数の工具を収納した工具マガジンと、前記工具マガジンが収納した複数の工具の中から一つの工具を装着する主軸とを備えた工作機械を制御する制御方法であって、
前記工具マガジンの駆動源であるモータのトルク値を検出するトルク検出工程と、
前記モータの駆動により前記工具マガジンを旋回した後における前記工具マガジンの停止時前記トルク検出工程で検出した前記トルク値に基づいて、前記工具マガジンが前記主軸に工具を着脱する位置である工具交換位置と前記主軸に装着する工具の位置とのずれを補正する補正量を取得する取得工程と、
前記取得工程で取得した前記補正量を用いて前記モータを制御する制御工程と
を備えたことを特徴とする制御方法。
1. A method for controlling a machine tool including a tool magazine that stores a plurality of tools and a spindle to which one tool selected from the plurality of tools stored in the tool magazine is attached, comprising the steps of:
a torque detection step of detecting a torque value of a motor which is a drive source of the tool magazine;
an acquisition step of acquiring a correction amount for correcting a deviation between a tool exchange position, where the tool magazine is positioned to attach and detach a tool to and from the spindle, based on the torque value detected in the torque detection step when the tool magazine is stopped after the tool magazine is rotated by the drive of the motor;
and controlling the motor using the correction amount acquired in the acquisition step.
複数の工具を収納した工具マガジンと、前記工具マガジンが収納した複数の工具の中から一つの工具を装着する主軸とを備えた工作機械を制御する制御方法であって、1. A method for controlling a machine tool including a tool magazine that stores a plurality of tools and a spindle to which one tool selected from the plurality of tools stored in the tool magazine is attached, comprising the steps of:
前記工具マガジンの駆動源であるモータのトルク値を検出するトルク検出工程と、a torque detection step of detecting a torque value of a motor which is a drive source of the tool magazine;
前記工具マガジンが保持する工具の配置に変更があった場合に前記モータの駆動による前記工具マガジンの旋回中に前記トルク検出工程で検出した前記トルク値に基づいて、前記工具マガジンが前記主軸に工具を着脱する位置である工具交換位置と前記主軸に装着する工具の位置とのずれを補正する補正量を取得する取得工程と、an acquisition step of acquiring a correction amount for correcting a deviation between a tool exchange position, where the tool magazine is a position where the tool is attached to and detached from the spindle, and a position of a tool to be attached to the spindle, based on the torque value detected in the torque detection step during rotation of the tool magazine by the drive of the motor when an arrangement of tools held in the tool magazine is changed;
前記取得工程で取得した前記補正量を用いて前記モータを制御する制御工程とa control step of controlling the motor using the correction amount acquired in the acquisition step;
を備えたことを特徴とする制御方法。A control method comprising:
前記工具マガジンの位置を検出する位置検出工程と、
前記モータの駆動により前記工具マガジンの少なくとも半周分の旋回中に前記位置検出工程で検出した前記工具マガジンの位置と、前記工具マガジンが該位置にある時に前記トルク検出工程で検出した前記トルク値とを関連付けて記憶する記憶工程と
を備え、
前記取得工程では、前記記憶工程で記憶した前記工具マガジンの位置と前記トルク値とに基づいて、前記補正量を演算すること
を特徴とする請求項に記載の制御方法。
a position detection step of detecting a position of the tool magazine;
a storage step of storing a position of the tool magazine detected in the position detection step during at least half a rotation of the tool magazine by the drive of the motor and a torque value detected in the torque detection step when the tool magazine is at the position, in association with each other,
9. The control method according to claim 8 , wherein in the obtaining step, the correction amount is calculated based on the position of the tool magazine and the torque value stored in the storing step.
複数の工具を収納した工具マガジンと、前記工具マガジンが収納した複数の工具の中から一つの工具を装着する主軸とを備えた工作機械を制御するコンピュータに、
前記工具マガジンの駆動源であるモータのトルク値を検出するトルク検出工程と、
前記モータの駆動により前記工具マガジンを旋回した後における前記工具マガジンの停止時前記トルク検出工程で検出した前記トルク値に基づいて、前記工具マガジンが前記主軸に工具を着脱する位置である工具交換位置と前記主軸に装着する工具の位置とのずれを補正する補正量を取得する取得工程と、
前記取得工程で取得した前記補正量を用いて前記モータを制御する制御工程と
を実行させるための制御プログラム。
A computer for controlling a machine tool including a tool magazine storing a plurality of tools and a spindle to which one tool selected from the plurality of tools stored in the tool magazine is attached,
a torque detection step of detecting a torque value of a motor which is a drive source of the tool magazine;
an acquisition step of acquiring a correction amount for correcting a deviation between a tool exchange position, where the tool magazine is positioned to attach and detach a tool to and from the spindle, based on the torque value detected in the torque detection step when the tool magazine is stopped after the tool magazine is rotated by the drive of the motor;
and a control step of controlling the motor using the correction amount acquired in the acquisition step.
複数の工具を収納した工具マガジンと、前記工具マガジンが収納した複数の工具の中から一つの工具を装着する主軸とを備えた工作機械を制御するコンピュータに、A computer for controlling a machine tool including a tool magazine storing a plurality of tools and a spindle to which one tool selected from the plurality of tools stored in the tool magazine is attached,
前記工具マガジンの駆動源であるモータのトルク値を検出するトルク検出工程と、a torque detection step of detecting a torque value of a motor which is a drive source of the tool magazine;
前記工具マガジンが保持する工具の配置に変更があった場合に前記モータの駆動による前記工具マガジンの旋回中に前記トルク検出工程で検出した前記トルク値に基づいて、前記工具マガジンが前記主軸に工具を着脱する位置である工具交換位置と前記主軸に装着する工具の位置とのずれを補正する補正量を取得する取得工程と、an acquisition step of acquiring a correction amount for correcting a deviation between a tool exchange position, where the tool magazine is a position where the tool is attached to and detached from the spindle, and a position of a tool to be attached to the spindle, based on the torque value detected in the torque detection step during rotation of the tool magazine by the drive of the motor when an arrangement of tools held in the tool magazine is changed;
前記取得工程で取得した前記補正量を用いて前記モータを制御する制御工程とa control step of controlling the motor using the correction amount acquired in the acquisition step;
を実行させるための制御プログラム。A control program for executing the above.
複数の工具を収納した工具マガジンと、前記工具マガジンが収納した複数の工具の中から一つの工具を装着する主軸とを備えた工作機械を制御するコンピュータに、
前記工具マガジンの駆動源であるモータのトルク値を検出するトルク検出工程と、
前記モータの駆動により前記工具マガジンを旋回した後における前記工具マガジンの停止時前記トルク検出工程で検出した前記トルク値に基づいて、前記工具マガジンが前記主軸に工具を着脱する位置である工具交換位置と前記主軸に装着する工具の位置とのずれを補正する補正量を取得する取得工程と、
前記取得工程で取得した前記補正量を用いて前記モータを制御する制御工程と
を実行させるための制御プログラムを記憶した記憶媒体。
A computer for controlling a machine tool including a tool magazine storing a plurality of tools and a spindle to which one tool selected from the plurality of tools stored in the tool magazine is attached,
a torque detection step of detecting a torque value of a motor which is a drive source of the tool magazine;
an acquisition step of acquiring a correction amount for correcting a deviation between a tool exchange position, where the tool magazine is positioned to attach and detach a tool to and from the spindle, based on the torque value detected in the torque detection step when the tool magazine is stopped after the tool magazine is rotated by the drive of the motor;
a control step of controlling the motor using the correction amount acquired in the acquisition step.
複数の工具を収納した工具マガジンと、前記工具マガジンが収納した複数の工具の中から一つの工具を装着する主軸とを備えた工作機械を制御するコンピュータに、A computer for controlling a machine tool including a tool magazine storing a plurality of tools and a spindle to which one tool selected from the plurality of tools stored in the tool magazine is attached,
前記工具マガジンの駆動源であるモータのトルク値を検出するトルク検出工程と、a torque detection step of detecting a torque value of a motor which is a drive source of the tool magazine;
前記工具マガジンが保持する工具の配置に変更があった場合に前記モータの駆動による前記工具マガジンの旋回中に前記トルク検出工程で検出した前記トルク値に基づいて、前記工具マガジンが前記主軸に工具を着脱する位置である工具交換位置と前記主軸に装着する工具の位置とのずれを補正する補正量を取得する取得工程と、an acquisition step of acquiring a correction amount for correcting a deviation between a tool exchange position, where the tool magazine is a position where the tool is attached to and detached from the spindle, and a position of a tool to be attached to the spindle, based on the torque value detected in the torque detection step during rotation of the tool magazine by the drive of the motor when an arrangement of tools held in the tool magazine is changed;
前記取得工程で取得した前記補正量を用いて前記モータを制御する制御工程とa control step of controlling the motor using the correction amount acquired in the acquisition step;
を実行させるための制御プログラムを記憶した記憶媒体。A storage medium storing a control program for executing the above.
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