工具機和換刀方法

2023-11-03 12:53:07 1

專利名稱：工具機和換刀方法
技術領域：
本發明涉及對容納在容納部中的刀具與安裝在用於對エ件進行加工的加工部上的刀具進行交換的工具機和換刀 方法。
背景技術：
工具機進行銑削加工、攻絲等各種加工。工具機具有刀具的容納部和換刀機構。容納部用於容納多種刀具。換刀機構用於將安裝在主軸上的刀具更換成容納在容納部中的刀具。工具機一邊根據加工目的交換刀具ー邊連續地進行各種加工。在日本公開特許公報2007年130702號中記載的工具機具有刀庫和換刀手臂。刀庫用於容納多個刀具。換刀手臂利用ー對把持部把持各刀具並進行旋轉來交換刀具。在對安裝在主軸上的刀具與容納在刀庫中的刀具進行交換時，工具機對換刀手臂的ー對把持部所把持的各刀具是否相互幹涉進行判定。工具機在判定為刀具發生幹涉之時，執行兩動作的換刀動作。工具機在判定為刀具不發生幹涉之時，執行一動作的換刀動作。在日本公開特許公報2008年132555號中記載的換刀手臂具有中空的旋轉軸和手臂主體。手臂主體連結於旋轉軸的下端。換刀裝置在旋轉軸的內側設置潤滑脂供給流路而供潤滑脂流通，向設在換刀手臂的內部的用於對機械手指(finger)對進行開閉的開閉機構等供給潤滑脂。在上述工具機中，安裝有刀具的主軸相對於配置有作為加工對象的エ件的工作檯沿著垂直方向上升、下降。進行換刀時，主軸上升直至到達上方的換刀位置。工具機從容納在容納部中的多個刀具中選擇成為交換對象的ー個刀具。工具機所選擇的刀具向換刀待機位置移動。移動到換刀位置的主軸的刀具與移動到換刀待機位置的刀具在水平方向上相鄰地排列。換刀手臂位於兩刀具之間。換刀手臂具有用於把持刀具的ー對把持部。換刀手臂以各把持部分別把持刀具的狀態旋轉大致180°來交換刀具。為了提高工具機的生產率，縮短刀具的換刀時間是有效的。為了縮短換刀時間，工具機最好在結束當前エ序的加工之前完成下一エ序的刀具的移動。容納部所容納的多個刀具分別用於進行不同的加工。因此，各刀具的重量是各式各樣的。在容納部中使下一エ序的較重的刀具移動而將該較重的刀具定位於換刀待機位置時，移動物的動能較大，定位時產生的衝擊較大。將前ーエ序的刀具向容納部容納時也同樣，較重的刀具產生較大的衝擊。因此，存在如下問題在並行進行當前エ序的加工和前一エ序或者下一エ序的較重的刀具的移動時，由於定位時產生的衝擊而使當前エ序的加工精度降低。根據刀具的重量、移動速度產生的衝擊的大小有增有減。因此，能夠將刀具的移動速度設定得較慢來降低衝擊。但是，在將移動速度設定得較慢時，刀具的移動時間増大。因此，對於不產生較大的衝擊的較輕的刀具，存在無法在當前的エ序結束之前完成下ーエ序的刀具的移動的問題，使工具機的生產率降低。

發明內容
本發明的目的在於提供如下一種工具機和換刀方法，該工具機和換刀方法能夠抑制因較重的刀具的移動產生的衝擊，能夠縮短換刀所需的時間。技術方案I的工具機包括容納部，其用於容納多個刀具；加工部，其用於安裝刀具而對エ件進行加工；換刀部，其用於將安裝在該加工部上的刀具更換成容納在上述容納部中的刀具；移動部，其用於使容納在上述容納部中的刀具向換刀待機位置移動，該換刀待機位置是用於利用上述換刀部進行換刀的位置；控制部，該控制部根據容納在上述容納部中的刀具的重量來對利用上述移動部移動的刀具的移動速度進行控制，上述移動部使刀具的移動與上述加工部進行的加工並行進行。工具機根據刀具的重量控制為了對容納在容納部中的刀具進行交換而使容納在容納部中的刀具向換刀待機位置移動時的移動速度。例如，工具機以兩級來判斷刀具的重量。工具機使重量較輕的刀具以高速向換刀待機位置移動。工具機使重量較重的刀具以低速向換刀待 機位置移動。工具機根據重量而使刀具以低速或高速向換刀待機位置移動，因此能夠降低因較重的刀具的移動產生的衝擊。工具機能夠使不產生較大的衝擊的較輕的刀具以高速移動。因此，工具機不會由於伴隨著刀具的移動而產生的衝擊而使加工精度降低。工具機能夠並行進行當前エ序的加工和下一エ序的刀具的移動，因此，能夠縮短換刀所需的時間。技術方案2的工具機還具有如下一種存儲部，該存儲部將容納在上述容納部中的刀具與該刀具的利用上述移動部進行移動的移動速度相對應地存儲，上述控制部以使要交換的刀具基於存儲在上述存儲部中的移動速度進行移動的方式進行控制。工具機存儲有使容納在容納部中的刀具與使該刀具向換刀待機位置移動時的移動速度相對應的表。工具機從容納部選擇欲交換的刀具。工具機使選擇的刀具以存儲在表中的移動速度向換刀待機位置移動。用戶能夠預先將最適於刀具的重量的移動速度設定在表中。工具機能夠實現更聞效的刀具的移動。技術方案3的工具機使上述控制部進行如下控制刀具的重量越重，越以低速度進行利用上述移動部進行的刀具的移動；刀具的重量越輕，越以高速度進行利用上述移動部進行的刀具的移動。工具機使重量越重的刀具以越低的速度向換刀待機位置移動。工具機使重量越輕的刀具以越高的速度向換刀待機位置移動。能夠使由於移動有可能產生較大的衝擊的較重的刀具抑制衝擊地向換刀待機位置移動。能夠縮短不必擔心產生對加工有所影響的衝擊的較輕的刀具的移動時間。在技術方案4、5的工具機中，上述移動部使位於換刀待機位置的刀具向容納到上述容納部的位置移動，上述控制部根據該刀具的重量來對刀具從換刀待機位置向容納到上述容納部的位置移動的移動速度進行控制。工具機在交換刀具後使使用完畢的刀具向容納部的容納位置移動。此時，工具機根據刀具的重量控制移動速度。工具機並行進行為了容納前ーエ序的刀具而使前一エ序的刀具進行的移動和當前エ序的加工，能夠縮短換刀時間。不會因伴隨著刀具的移動而產生的衝擊而使加工精度降低。技術方案6、7、8、9的工具機還具有用於存儲使刀具進行交換的指令的存儲部，能夠將是否進行與刀具的重量相對應的移動速度的控制的信息賦予到上述指令中，上述控制部根據賦予到上述指令中的信息來判斷是否進行與上述刀具的重量相對應的移動速度的控制。工具機按照控制程序依次進行加工、換刀等。在控制程序中，能夠對換刀的指令賦予與是否進行與重量相對應的移動速度的調整相關的信息。因此，在不必擔心加工精度降低的加工エ序中能夠取消與重量相對應的移動速度的控制。例如，工具機所進行的加工包括切削加工和非切削加工。切削加 工的加工精度因衝擊而降低。對於非切削加工，有時不會降低加工精度。通過在非切削加工中取消與刀具的重量相對應的移動速度的控制，能夠使刀具高速移動，能夠縮短換刀時間。技術方案10的換刀方法是將容納在容納部中的刀具與安裝在用於對エ件進行加エ的加工部上的刀具進行交換的換刀方法，使容納在上述容納部中的刀具與上述加工部進行的加工並行地以與上述刀具的重量相對應的移動速度向換刀待機位置移動，對移動到上述換刀待機位置的刀具與安裝在上述加工部上的刀具進行交換。技術方案10的換刀方法能夠獲得與技術方案I同樣的效果。


圖I是表示工具機的外觀的立體圖。圖2是表示刀庫的結構的示意圖。圖3是表示刀庫的結構的示意圖。圖4是表示換刀機構的結構的立體圖。圖5是表示換刀機構的結構的立體圖。圖6是表示換刀手臂的結構的立體圖。圖7是表示換刀手臂的內部結構的剖視圖。圖8是說明換刀動作的示意圖。圖9是說明換刀動作的示意圖。圖10是說明換刀動作的示意圖。圖11是表示工具機的結構的框圖。圖12是表示刀具的重量信息的一例的示意圖。圖13是表示由控制裝置進行的換刀處理的順序的流程圖。圖14是表示由控制裝置進行的換刀處理的順序的流程圖。圖15是表不變形例I的工具機所存儲的刀具信息表的一例的不意圖。圖16是表示變形例2的工具機的控制程序的一例的示意圖。圖17是表示變形例3的工具機的外觀的立體圖。
具體實施例方式以下參照表示優選實施方式的附圖來對本發明進行說明。如圖I所示，工具機具有金屬制的基臺I。工具機具有設在基臺I的下部的四角的腿部la，腿部Ia與地面接觸。圖I的左下方是工具機的前方。工具機在基臺I上具有柱狀的立柱2。立柱2用幹支承能夠沿著該立柱2的前表面上下移動的主軸頭4。主軸頭4具有主軸5與換刀機構7。主軸5用於安裝加工用的刀具。換刀機構7用於將安裝在主軸5上的刀具更換成其他刀具。工具機在立柱2的上部具有Z軸進給馬達81(參照圖11)。主軸頭4在內部具有主軸(加工部)5，主軸5能夠旋轉。工具機在主軸頭4的上部具有主軸馬達6。主軸馬達6用於驅動主軸5而使主軸5旋轉。主軸5在其下端以刀具能夠裝卸的方式安裝刀具。主軸馬達6通過驅動主軸5旋轉而使刀具旋轉。Z軸進給馬達81用於使主軸頭4上升、下降。主軸5利用主軸頭4的上升、下降而在上方的換刀位置和下方的加工位置之間移動。主軸5在下端部具有刀具安裝部。刀具安裝部以刀具能夠裝卸的方式保持刀具。工具機在主軸頭4上搭載換刀馬達27、凸輪機構等。換刀馬達27、凸輪機構等用於使刀具安裝部所保持的刀具脫離刀具安裝部。工具機具有配置在基臺I上並且配置在主軸頭4的下方的工作檯8。工作檯8以エ件能夠裝卸的方式固定エ件。工作檯馬達86(參照圖11)用於使工作檯8旋轉。X馬達82、Y馬達83(參照圖11)分別用於使立柱2沿著X軸方向(左右方向)、Y軸方向(前後方向)移動。X馬達82、Y馬達83、工作檯馬達86是伺服馬達。立柱2在ー側面具有刀庫固定部10。刀庫固定部10螺紋固定刀庫(參照圖2)，用於將刀庫以不會相對於立柱2移動的方式固定於立柱
2。刀庫11用於容納多個刀具。如圖2、圖3所示，刀庫11具有移送機構14。移送機構14在正面看來呈大致長圓 形的殼體12內具有多個刀套13。移送機構14具有一對鏈輪15、16、鏈條17、多個託架18。鏈輪15、16以能夠旋轉的方式設在刀庫11的內側。鏈條17架設在鏈輪15、16之間。多個託架18固定在鏈條17的外周側。刀庫11在上部具有刀庫馬達19。刀庫馬達19用於驅動鏈輪15而使鏈輪15旋轉。多個刀套13分別安裝在託架18上。工具機利用刀庫馬達19驅動鏈輪15旋轉，將多個刀套13與鏈條17 —起以循環的路徑移送。多個刀套13都以能夠相對於託架18轉動的方式安裝在託架18上。但是，刀套13在其移送路徑的大部分的範圍中與殼體12的內壁面12a接觸。與內壁面12a接觸的刀套13將所安裝的刀具20維持成朝向水平方向的狀態。殼體12在下端側具有開ロ 12b。移動到開ロ 12b的位置的一個刀套13能夠相對於託架18轉動。刀套13使刀具20從朝向水平方向的狀態向朝向下方的狀態轉動大致90°。位於開ロ 12b的刀套13所保持的刀具20在容納位置與換刀待機位置之間移動。容納位置是刀套13使刀具20朝向水平方向的位置。換刀待機位置是刀套13以將刀具20朝向下方的方式保持刀具20而等待換刀的位置。刀庫11具有刀套轉動機構(省略圖示)。刀套轉動機構使刀套13從容納位置向換刀待機位置移動，或者從換刀待機位置向容納位置移動。刀套轉動機構具有氣缸84(參照圖11)和機械機構。氣缸84是機械機構的驅動源。機械機構用於使刀套13轉動。殼體12在上下具有板狀的安裝部12c。在安裝部12c上形成有用於供螺釘貫穿的通孔。通過將安裝部12c螺紋固定在設在立柱2上的刀庫固定部10上，從而將刀庫11固定於立柱2。如圖4、圖5所不,換刀機構7具有大致長方體形的外殼25。外殼25配置於主軸頭4。換刀機構7具有藉助圓筒狀的支承部26固定在外殼25的上部的換刀馬達27。換刀馬達27位於固定在主軸頭4的上部的主軸馬達6的側方。換刀機構7用於支承旋轉軸28。旋轉軸28能夠自外殼25的下部的通孔向下方伸出和退回。旋轉軸28能夠繞軸線旋轉。換刀機構7具有換刀手臂30。換刀手臂30呈板狀，在兩側具有把持刀具20的機械手指對31。換刀手臂30以與旋轉軸28正交的方式與旋轉軸28的下端連結，並且換刀手臂30沿著水平方向延伸。換刀馬達27的旋轉軸與沿著上下方向延伸的驅動軸29的上端連結。驅動軸29位於支承部26、外殼25內。旋轉軸28在外殼25內的驅動軸29的側方沿著上下方向延伸。外殼25內的凸輪機構用於將驅動軸29的旋轉傳遞到旋轉軸28。支承部26在下部具有軸承。支承部26的軸承用於支承驅動軸29的上端部。外殼25在下部具有軸承。外殼25的軸承用幹支承驅動軸29的下端部。因此，驅動軸29能夠在支承部26和外殼25內旋轉。驅動軸29具有圓筒構件29a。圓筒構件29a安裝在驅動軸29的軸向的中央部位。圓筒構件29a在外周面的上下形成有上部圓筒槽凸輪和下部圓筒槽凸輪。圓筒構件29a的上部圓筒槽凸輪與設在擺動杆29b的大致中央的卡合件卡合。換刀機構7以擺動杆29b的一端能夠在外殼25內轉動的方式支承擺動杆29b的一端。設在擺動杆29b的另一端的觸頭與設在旋轉軸28的圓周槽卡合。圓筒構件29a的下部圓筒槽凸輪與擺動構件(省略圖示)卡合。擺動構件隨著下部圓筒槽凸輪而擺動。換刀機構7利用擺動構件的擺動而使設置在主軸頭4的刀具安裝部動作，使刀具20自主軸5脫離。驅動軸29在下部具有平行凸輪29c。平行凸輪29c是具有兩個板凸輪的複合凸輪。旋轉軸28具有花鍵軸副33。花鍵軸副33在凸緣部33a的上下具有從動輥33b。平行凸輪29c與 從動輥33b抵接。平行凸輪29c在下側的板凸輪下表面具有平面凸輪29d。換刀機構7具有外軸齒輪32。外軸齒輪32內插有旋轉軸28。外軸齒輪32具有臂部32a。臂部32a在頂端設有卡合件。平面凸輪29d與臂部32a的卡合件卡合。平面凸輪29d用於將驅動軸29的旋轉傳遞到外軸齒輪32。旋轉軸28在外殼25內沿著上下方向延伸。旋轉軸28的上端部穿過設在外殼25的上部的通孔而向上方突出。旋轉軸28在下端部具有與軸向正交的凸緣28a。換刀手臂30螺紋固定於凸緣28a。旋轉軸28在下部(但比凸緣部28a靠上側的位置)安裝有圓筒狀的花鍵軸副33。花鍵軸副33在外周面具有沿著與軸向正交的方向設置的凸緣部33a。凸緣部33a在上下表面以多個從動輥33b分別能夠旋轉的方式支承多個從動輥33b。多個從動輥33b以等間隔沿著凸緣部33a的周向配置。平行凸輪29c的板凸輪分別與多個從動輥33b抵接。因此，驅動軸29旋轉I圈時，板凸輪推動從動輥33b，花鍵軸副33與旋轉軸28—起旋轉180°。旋轉軸28具有安裝在上部的圓筒構件。圓筒構件在外周面形成有圓周槽。圓周槽與擺動杆29b的觸頭卡合。因此，在擺動杆29b利用驅動軸29的旋轉而擺動之吋，旋轉軸28沿著上下方向往復移動。換刀機構7用於以能夠使外軸齒輪32旋轉的方式將外軸齒輪32支承在設在外殼25的下部的通孔的內側。外軸齒輪32用於使換刀手臂30的機械手指對31開閉。外軸齒輪32在外周面的上部具有臂部32a。臂部32a自旋轉軸28側朝向驅動軸29側而朝著斜上方延伸。臂部32a在頂端具有卡合件。卡合件與設在驅動軸29的板凸輪下表面的平面槽凸輪29d卡合。因此，外軸齒輪32基於驅動軸29的旋轉而旋轉。外軸齒輪32在下表面具有一對凹部32b。換刀手臂30具有從上部突出的一對卡合爪35a。一對凹部32b分別與ー對卡合爪35a卡合。旋轉軸28以與外軸齒輪32的內側之間具有遊隙的狀態插入外軸齒輪32的內側。外軸齒輪32相對於旋轉軸28獨立地旋轉。換刀手臂30用於對安裝在主軸5上的刀具20和刀庫11中的移動到換刀待機位置的刀具20進行把持，並且進行輸送。如圖6、圖7所示，換刀手臂30具有手臂主體30a。手臂主體30a呈俯視看時為大致長方形的扁平的長方體形。換刀手臂30具有一對機械手指對31。機械手指對31設在手臂主體30a的大致對角的位置。機械手指對31是可開閉的大致U字型的構件。手臂主體30a在外殼內容納有用於對機械手指對31進行開閉的機構。螺栓36以能夠使機械手指對31開閉的方式將機械手指對31安裝在手臂主體30a上。手臂主體30a在上表面中央設有供旋轉軸28插入的圓形狀的通孔。一對卡合爪35a自通孔的內側分別向上方突出。手臂主體30a在內部以使圓筒狀的機械手指驅動用凸輪軸35能夠繞軸線旋轉的方式支承該機械手指驅動用凸輪軸35。機械手指驅動用凸輪軸35在內側設有通孔。旋轉軸28的下端插入通孔中。機械手指驅動用凸輪軸35在外周面的下側具有機械手指驅動用凸輪35b。機械手指驅動用凸輪35b是沿著與機械手指驅動用凸輪軸35的軸向正交的方向延伸出的凸緣狀。機械手指驅動用凸輪35b在相互対稱的兩個部位分別具有缺ロ部35c。機械手指驅動用凸輪軸35具有向上方突出的一對卡合爪35a。一對卡合爪35a設在相互對稱的位置。在手 臂主體30a向上方移動時,卡合爪35a分別與外軸齒輪32的一對凹部32b嵌合。機械手指驅動用凸輪軸35利用外軸齒輪32的旋轉而與手臂主體30a獨立地旋轉。因此，換刀手臂30能夠使機械手指對31開閉。手臂主體30a在內部具有機械手指對31的開閉機構37。開閉機構37分別設在機械手指驅動用凸輪軸35的兩偵U。開閉機構37具有施力部37a。施力部37a用於對機械手指對31向打開的方向施力。開閉機構37具有被動部37b。被動部37b與機械手指驅動用凸輪35b的缺ロ部35c卡合。被動部37b根據機械手指驅動用凸輪35c的旋轉而使機械手指對31閉合。外軸齒輪32和機械手指驅動用凸輪軸35隨著驅動軸29的旋轉而旋轉。工具機通過使機械手指驅動用凸輪35b旋轉而使機械手指對31開閉。一個機械手指對31對安裝在主軸5上的刀具20進行把持。另ー個機械手指對31對刀庫11中的移動到換刀待機位置的刀具20進行把持。換刀手臂30能夠在利用機械手指對31中的一者或者兩者來把持刀具20的狀態下上升或者下降。換刀手臂30旋轉180°來進行刀具20的交換。在刀套13所保持的刀具20移動到換刀待機位置吋，該刀具20位於機械手指對31之間。機械手指對31能夠把持該刀具20。在刀具20未移動到換刀待機位置(即，移動到容納位置)時，機械手指對31無法把持該刀具20。換刀手臂30與主軸頭4 一起上升、下降，在位於上側時進行刀具20的交換動作。如圖8所示，結束了當前エ序的加工的工具機利用換刀手臂30對在當前エ序中所使用的刀具20與下一エ序將使用的刀具20進行交換。此時，工具機使主軸頭4向上方移動而使主軸頭4、換刀機構7等移動到換刀位置。換刀手臂30利用機械手對31對安裝在主軸5上的刀具20和刀庫11中的移動到換刀待機位置的刀具20進行把持。工具機使換刀手臂30向下方移動而從主軸5、刀庫11卸下兩刀具20。換刀手臂30旋轉大約180°。工具機使換刀手臂30向上方移動，將下一エ序的刀具20安裝在主軸5上，將使用完畢的刀具20容納在刀庫11的刀套13中。如圖9所示，換刀結束後，工具機使主軸頭4向下方移動。主軸頭4、換刀機構7等向下方的加工位置移動。工具機使前一エ序的刀具在刀庫11中從換刀待機位置向容納位置移動，選擇下一エ序的刀具20。工具機能夠大致同時開始主軸頭4向下方的移動和刀具20在刀庫11中的移動。如圖10所示，在主軸5的刀具20到達加工位置後，工具機使主軸5旋轉而開始對エ件99進行加工。工具機使在刀庫11中選擇的下一エ序的刀具20從容納位置向換刀待機位置的移動與エ件99的加工並行地進行。在結束了當前的加工後，工具機使主軸頭4移動到上方的換刀位置。工具機的控制裝置60對使安裝在主軸5上的刀具20和移動到換刀待機位置的刀具20進行交換的上述那樣的換刀動作進行控制。控制裝置60設在立柱2的背面側。如圖11所示，工具機的控制裝置60具有CPU61、ROM62、RAM63、EEPR0M64、輸入接ロ 65、輸出接ロ 66。CPU61用於將存儲在ROM62的控制程序讀取到RAM63而執行該控制程序。CPU61用於進行エ件的加工處理、換刀處理等。ROM62存儲有CPU61執行的控制程序的處理所需的各種數據等。RAM63臨時存儲從ROM62讀取的控制程序和在處理過程中產生的各種數據等。EEPR0M64是能夠進行數據重寫的非易失性的存儲器元件。EEPR0M64用於對處理所需的各種數據進行存儲。特別是在本實施方式中，EEPR0M64用於對刀具20的重量信息進行存儲。另外，工具機也可以替代EEPR0M64而搭載快閃記憶體器等非易失性存儲器元件。工具機具有輸入裝置71、手臂傳感器72、Z軸傳感器73、刀套上升傳感器74、刀套下降傳感器75。各傳感器72、73、74、75與控制裝置60的輸入接ロ 65相連接。輸入裝置71採用鍵盤或者觸摸面板等。輸入裝置71接受用戶的 操作。手臂傳感器72用於對換刀手臂30是否已上升到原點(最上側的位置)進行檢測。Z軸傳感器73用於對主軸5是否已上升到用於交換刀具20的換刀位置進行檢測。刀套上升傳感器74用於對刀套31是否已在開ロ 12b處向上側轉動(即，刀具20是否移動到容納位置)進行檢測。刀套下降傳感器75用於對刀套31是否已在刀庫11的開ロ 12b處向下側轉動(即，刀具20是否移動到換刀待機位置)進行檢測。輸入接ロ 65用於將輸入裝置71、手臂傳感器72、Z軸傳感器73、刀套上升傳感器74、刀套下降傳感器75所輸出的信息向CPU61傳遞。工具機具有Z軸進給馬達81、主軸馬達6、X馬達82、Y馬達83、刀庫馬達19、氣缸84、換刀馬達27、顯示裝置85、工作檯馬達86。各馬達81、6、82、83、19、27、86、氣缸84、顯示裝置85與控制裝置60的輸出接ロ 66相連接。Z軸進給馬達81用於使主軸頭4相對於立柱2上升、下降。主軸馬達6用於使主軸5旋轉。X馬達82、Υ馬達83用於使立柱2沿著X方向、Y方向移動。刀庫馬達19用於使刀庫11內的多個刀套13循環地移送。氣缸84用於使刀套13在刀庫11的開ロ 12b向容納位置或者換刀待機位置移動。氣缸84具有電磁閥(省略圖示)。CPU61通過控制電磁閥而將氣缸84的動作速度控制成高速或者低速。換刀馬達27用於進行刀具20相對於主軸5的裝卸、換刀手臂30的上下移動、旋轉和刀具20的把持等。顯示裝置85是液晶面板等。顯示裝置85用於對工具機的動作狀態或者針對用戶的訊息等進行顯示。工作檯馬達86用於使工作檯8旋轉。工具機具有刀套識別傳感器76。刀套識別傳感器76具有投光元件77、受光元件78、刀套識別板79。刀套識別板79設於刀庫11。刀套識別板79具有與各刀套13相對應的圖案的透光部。控制裝置60的CPU61經由輸出接ロ 66向投光元件77輸出投光信號。受光元件78接受與透光部的各圖案相對應的光而向輸入接ロ 65輸出受光信號。CPU61根據受光信號而對哪一個刀套13已輸送到開ロ 12b的情況進行檢測。CPU61在利用刀套識別傳感器76檢測到輸送了所期望的刀套13吋，使刀庫馬達19停止，使該刀具20定位於開ロ 12b。刀具20的重量信息被EEPR0M64存儲為刀具信息表。如圖12所示，刀具信息表將識別編號、重量信息、位置信息相對應地存儲。識別編號是對工具機所具有的多個刀具20標註的編號。重量信息是表示各刀具20是較輕的刀具(標準刀具)或是較重的刀具的信息。位置信息是表示各刀具20位於主軸5或者刀庫11的刀套13中的哪ー個位置的信息。另外，重量信息是通過對與刀具20的移動伴隨的衝擊進行測定等而預先判斷的。位置信息由於進行刀具20的交換而變化。CPU61在換刀處理之時進行位置信息的更新。工具機的控制裝置60在利用換刀手臂30進行了刀具20的交換後使主軸頭4向下方移動。控制裝置60使安裝在主軸5上的刀具20向加工位置移動。控制裝置60使前一エ序的刀具20從換刀待機位置向容納位置移動。控制裝置60從刀庫11內的刀具20中選擇在下ーエ序中將使用的刀具20而將該刀具20輸送到開ロ 12b。控制裝置60使輸送到開ロ 12b的下一エ序的刀具20從容納位置向換刀待機位置移動。控制裝置60使在刀庫11中的刀具20的選擇、移動等動作與主軸5的刀具20對エ件99的加工並行進行。在下ーエ序的刀具20是較重的刀具20時，存在由於刀具20從容納位置向換刀待機位置移動所產生的刀具20的動能而產生衝擊的問題。特別是在使刀具20停在換刀待機位置時會產生衝擊。工具機由於衝擊而產生振動等，主軸5的刀具20所進行的當前エ序的加工精度降低。控制裝置60參照刀具信息表的重量信息。控制裝置60根據下ーエ序的刀具20是標準刀具還是較重的刀具來對刀具20從容納位置向換刀待機位置移動的速度進行調整。使前一エ序的刀具20從換刀待機位置向容納位置移動時，由於較重的刀具20的移動所產生的動能而產生衝擊，當前エ序的加工精度降低。控制裝置60參照刀具信息表的重量信息。控制裝置60根據前ーエ序的刀具20是標準刀具還是較重的刀具20來對刀具20從換刀待機位置向容納位置移動的速度進行調整。 在刀庫11中移動的刀具20是標準刀具時，控制裝置60使刀具20從容納位置向換刀待機位置的移動，以及從換刀待機位置向容納位置的移動高速地進行。此時的移動速度可以是能夠利用氣缸84進行的最高速度。在移動的刀具20為較重的刀具20時，控制裝置60使刀具20的移動低速地進行。較重的刀具20的移動速度是不會使安裝在主軸5上的刀具20進行的加工精度降低的移動速度。較重的刀具20的移動速度是預定的值。較重的刀具20的移動速度針對搭載在工具機上的多個刀具20中的最重的刀具進行計算等即可。較重的刀具20的移動速度預先設定在控制裝置60中。如圖13、圖14所示，在換刀處理中，控制裝置60的CPU61對安裝在主軸5上的刀具20所進行的當前エ序的加工是否結束進行判定(步驟SI)。加工未結束時(SI N0)，CPU61待機到加工結束。當前エ序的加工結束時(SI YES),CPU61驅動Z軸進給馬達81而使主軸頭4開始向上方移動(步驟S2)。CPU61基於Z軸傳感器73的檢測結果對主軸頭4的移動是否完成進行判定(步驟S3)。主軸頭4的移動完成是指安裝在主軸5上的刀具20向換刀位置的移動完成。主軸頭4的移動未完成時(S3 N0)，CPU61待機到主軸頭4的移動完成。主軸頭4的移動完成時(S3 YES)，CPU61驅動換刀馬達27。換刀手臂30對安裝在主軸5上的刀具20和移動到換刀待機位置的刀具20進行交換(步驟S4)。CPU61驅動Z軸進給馬達81而使主軸頭4開始向下方移動(步驟S5)。CPU61在主軸頭4向下方的移動完成後使安裝在主軸5上的刀具20開始對エ件99進行加工。CPU61對前ーエ序的刀具20是否是較重的刀具20進行判定(步驟S6)。前一エ序的刀具20是指在步驟S4中從主軸5移動到刀庫11的刀具20。CPU61在前一エ序中進行將刀具20安裝在主軸5上的換刀操作時從刀具信息表讀取與前一エ序的刀具20有關的重量信息。CPU61將讀取的信息保存在寄存器等中，在步驟S6中基於所保存的信息進行判定。在前一エ序的刀具20不是較重的刀具時(S6 :N0)，CPU61驅動氣缸84而使刀具20以高速從換刀待機位置開始向容納位置移動(步驟S7)。在前一エ序的刀具20是較重的刀具時(S6 YES)，CPU61使刀具20以低速從換刀待機位置開始向容納位置移動(步驟S8)。CPU61使步驟S5中的主軸頭4開始移動的動作和步驟S7、S8中的刀具20開始移動的動作大致同時進行。
CPU61基於刀套上升傳感器74的檢測結果來對前一エ序的刀具20向容納位置的移動是否完成進行判定(步驟S9)。移動未完成時(S9 :N0)，CPU61待機到移動完成。前一エ序的刀具20向容納位置的移動完成時(S9 YES)，CPU61對下ーエ序的刀具20是哪ー種刀具進行判別(步驟S10)。CPU61先讀取用於加工的控制程序來對下ーエ序中使用的刀具20進行判別。CPU61從EEPR0M64讀取刀具信息表(步驟Sll)。CPU61根據位置信息獲取下一エ序的刀具20在刀庫11中的容納位置。在刀庫11中的容納位置是指刀具20容納在哪ー個刀套13中。CPU61根據重量信息獲取下一エ序的刀具20是標準刀具或是較重的刀具20中的哪ー種刀具。CPU61驅動刀庫馬達19來輸送刀套13。CPU61利用刀套識別傳感器76來進行刀套13的識別。CPU61使容納有下一エ序的刀具20的刀套13向刀庫11的開ロ 12b輸送(步驟S12)。CPU61基於從刀具信息表讀取的重量信息來對下ーエ序的刀具20是否是較重的刀具20進行判定(步驟S13)。在下一エ序的刀具20不是較重的刀具20時(S13 N0)，CPU61驅動氣缸84而使刀具20以高速從容納位置開始向換刀待機位置移動(步驟S14)。在下一エ序的刀具20是較重的刀具20時(S13 YES)，CPU61使刀具20以低 速從容納位置開始向換刀待機位置移動(步驟S15)。CPU61使步驟S14、S15中的刀具20的移動與主軸頭4的向下方的移動，以及安裝在主軸5上的刀具20對エ件99的加工並行進行。CPU61基於刀套下降傳感器75的檢測結果來對下一エ序的刀具20向換刀待機位置的移動是否完成進行判定(步驟S16)。移動未完成時(S16 N0)，CPU61待機到移動完成。下一エ序的刀具20向換刀待機位置的移動完成時(S16 YES)，CPU61使處理返回到步驟SI，重複上述處理直到加工的全行程完成。如上所述，工具機在刀具信息表中存儲各刀具20是標準刀具或是較重的刀具20中的哪ー種刀具。工具機在使下一エ序的刀具20從容納位置向換刀待機位置移動時，以及使前一エ序的刀具20從換刀待機位置向容納位置移動時，使標準刀具以高速移動，使較重的刀具20以低速移動。工具機能夠使在較重的刀具20移動時產生的衝擊降低，能夠以高速進行不產生使加工精度降低的衝擊的標準刀具的移動。因此，工具機使前一エ序的刀具的容納和下一エ序的刀具向換刀待機位置的移動等與安裝在主軸5上的刀具20進行的當前エ序的加工並行進行，能夠縮短換刀所需的時間，能夠縮短加工的全行程所需的時間。因此，能夠提聞工具機的生廣率。本實施方式的工具機將刀具20分類成標準刀具或者較重的刀具這兩種。工具機以高速或者低速進行刀具20的移動。但是，工具機也可以形成為例如將刀具20分類成較輕的刀具、標準刀具、較重的刀具等三類以上的刀具來控制移動速度。本實施方式的工具機大致同時開始主軸頭4向下方的移動和刀庫11中的刀具20的從換刀待機位置向容納位置的移動。但是，工具機也可以在不同的時刻開始進行這些移動。本實施方式的工具機以高速或者低速的恆定速度進行刀具20的移動。但是，工具機也可以進行例如在使較重的刀具移動時，以高速開始移動而逐漸地降低速度等的控制。(變形例I)如圖15所示，變形例I的工具機在刀具信息表中除了存儲圖12所示的信息之外，還存儲各刀具20的移動速度。各刀具20的移動速度表示為將標準刀具的移動速度設為100(最高速度)時的比率。例如，識別編號3號的較重的刀具20以標準刀具的80%的速度進行移動。識別編號5號的較重的刀具20以標準刀具的50%的速度進行移動。控制裝置60的CPU61進行氣缸84的驅動控制，使得在使下一エ序的刀具20從容納位置向換刀待機位置移動時，以及使前一エ序的刀具20從換刀待機位置向容納位置移動時，刀具20以在刀具信息表中指定的速度進行移動。變形例的工具機能夠針對每個刀具20預先設定最佳的移動速度。因此，工具機能夠更高效率地進行換刀，能夠更加提高生產率。(變形例2)工具機能夠進行各種各樣的加工。工具機的加工中存在即使產生與刀庫11中的刀具20的移動伴隨的衝擊，加工精度也不會降低的加工。變形例2的工具機能夠在不需要進行與刀具20的重量相對應的移動速度的調整時取消控制裝置60進行的對移動速度的調整。工具機的控制裝置60按照預先存儲在R0M62中的控制程序來進行換刀處理和加工處理等。在變形例2的工具機中，能夠對控制程序的用於進行換刀處理的命令附加用於指定刀具20的移動速度的指令。控制裝置60的CPU61在執行到附加了對移動速度進行指定的·換刀命令時，不便刀具20以與刀具信息表的重量信息相對應的移動速度進行移動。CPU61使刀具20以與附加於換刀命令中的指定的移動速度相對應的移動速度移動。CPU61在執行到未附加對移動速度進行指定的換刀命令時，將刀具20的移動速度調整為與刀具信息表中的重量信息相對應的移動速度。控制裝置60的CPU61逐行地依次處理控制程序。如圖16所示，GlOO表示換刀命令，T表示下一加工中將使用的刀具20的識別編號。下一加工中將使用的刀具20是指欲自刀庫11向主軸5安裝的刀具20。例如，P行是換刀命令(G100)，下一加工使用識別編號為4號(T4)的刀具20。在該換刀命令中不存在對移動速度的指定。例如，q行是換刀命令(G100)，下一加工中使用識別編號為5號(T5)的刀具20。在該換刀命令中不存在對移動速度的指定。例如，r行是換刀命令(G100)，下一加工中將使用識別編號為6號(T6)的刀具20。在該換刀命令中對前一行(r-Ι行)附加了對移動速度的指定(M)，對移動速度的指定(M)中指定有使刀具20以移動速度100進行移動的內容。r+Ι行是加工命令(G50)，利用識別編號為6號的刀具20在Xn、Yn、Zn的位置進行加工。另外，Χη、Υη、Ζη分別表示X軸方向的位置、Y軸方向的位置、Z軸方向的位置。由於在P行、q行的換刀命令的前一行中不存在對移動速度的指定，因此，CPU61在執行P行、q行的換刀命令時在刀具信息表中參照識別編號4號、識別編號5號的刀具20的重量信息。CPU61根據識別編號4號、識別編號5號的刀具20是標準刀具或是較重的刀具20的哪ー種刀具來控制移動速度。由於在!·行的換刀命令的前一行(r-Ι)中存在對移動速度的指定，因此CPU61在執行r行的換刀命令吋，使識別編號6號的刀具20以指定的速度100進行移動。將移動速度指定為100吋，CPU61使刀具20以與標準刀具相同的速度(最高速度)進行移動。移動速度能夠設定為100 I的值。如上所述，變形例2的工具機在對換刀命令附加了對移動速度的指定時，不便刀具20以與刀具20的重量相對應的移動速度移動，而是使刀具20以指定的移動速度進行移動。工具機能夠在進行即使產生與刀具20的移動伴隨的衝擊等，也不會降低精度的加工吋，取消基於刀具20的重量信息對刀具20的移動速度進行的控制，工具機能夠使較重的刀具20以高速移動。
(變形例3)本發明的應用不限於上述結構的工具機。如圖17所示，變形例3的工具機在能夠相對於立柱2沿著上下方向移動的主軸頭4上搭載換刀機構7、刀庫11。換刀機構7、刀庫11與主軸頭4 一起沿著上下方向移動。在變形例3的工具機中，刀具20在刀庫11中移動時產生的衝擊對主軸5的刀具20進行的加工的精度產生的影響較大。因此，工具機根據刀具20的重量來控制刀具20從容納位置向換刀待機位置的移動、從換刀待機位置向容納位置的移動的速度是非常有效的。變形例3的工具機能夠抑制與刀具20的移動相伴隨的衝擊的產生。工具機能夠使安裝在主軸5上的刀具20進行的加工與刀庫11中的刀具20的移動並行進行。本實施方式的工具機使刀套13從容納位置向換刀待機位置轉動。也可以使刀套沿著水平方向從容納位置向換刀待機位置移動。本實施方式的工具機採用氣缸84而使刀套13移動。作為變更方式也可以替代氣缸、84而採用馬達。
權利要求
1.ー種工具機,其包括 容納部(11)，其用於容納多個刀具； 加工部(5)，其用於安裝刀具而對エ件進行加工； 換刀部(30)，其用於將安裝在該加工部上的刀具更換成容納在上述容納部中的刀具；移動部(84)，其用於使容納在上述容納部中的刀具向換刀待機位置移動，該換刀待機位置是用於利用上述換刀部進行換刀的位置， 該工具機的特徵在幹， 該工具機具有控制部(61)，該控制部￠1)根據容納在上述容納部中的刀具的重量來對利用上述移動部移動的刀具的移動速度進行控制， 上述移動部使刀具的移動與上述加工部進行的加工並行進行。
2.根據權利要求I所述的工具機，其特徵在幹， 該工具機還具有第一存儲部(64)，該第一存儲部￠4)將容納在上述容納部中的刀具與該刀具的利用上述移動部進行移動的移動速度相對應地存儲， 上述控制部以使要交換的刀具基於存儲在上述第一存儲部中的移動速度進行移動的方式進行控制。
3.根據權利要求I或2所述的工具機，其特徵在幹， 使上述控制部進行如下控制刀具的重量越重，越以低速度進行利用上述移動部進行的刀具的移動；刀具的重量越輕，越以高速度進行利用上述移動部進行的刀具的移動。
4.根據權利要求I或2所述的工具機，其特徵在幹， 上述移動部使位於換刀待機位置的刀具向容納到上述容納部的位置移動， 上述控制部根據該刀具的重量來對刀具從換刀待機位置向容納到上述容納部的位置移動的移動速度進行控制。
5.根據權利要求3所述的工具機，其特徵在幹， 上述移動部使位於換刀待機位置的刀具向容納到上述容納部的位置移動， 上述控制部根據該刀具的重量來對刀具從換刀待機位置向容納到上述容納部的位置移動的移動速度進行控制。
6.根據權利要求I或2所述的工具機，其特徵在幹， 該工具機還具有用於存儲使刀具進行交換的指令的第二存儲部(62)， 能夠將是否進行與刀具的重量相對應的移動速度的控制的信息賦予到上述指令中，上述控制部根據賦予到上述指令中的信息來判斷是否進行與上述刀具的重量相對應的移動速度的控制。
7.根據權利要求3所述的工具機，其特徵在幹， 該工具機還具有用於存儲使刀具進行交換的指令的第二存儲部(62)， 能夠將是否進行與刀具的重量相對應的移動速度的控制的信息賦予到上述指令中，上述控制部根據賦予到上述指令中的信息來判斷是否進行與上述刀具的重量相對應的移動速度的控制。
8.根據權利要求4所述的工具機，其特徵在幹， 該工具機還具有用於存儲使刀具進行交換的指令的第二存儲部(62)， 能夠將是否進行與刀具的重量相對應的移動速度的控制的信息賦予到上述指令中，上述控制部根據賦予到上述指令中的信息來判斷是否進行與上述刀具的重量相對應的移動速度的控制。
9.根據權利要求5所述的工具機，其特徵在幹， 該工具機還具有用於存儲使刀具進行交換的指令的第二存儲部(62)， 能夠將是否進行與刀具的重量相對應的移動速度的控制的信息賦予到上述指令中，上述控制部根據賦予到上述指令中的信息來判斷是否進行與上述刀具的重量相對應的移動速度的控制。
10.一種換刀方法，其是將容納在容納部中的刀具與安裝在用於對エ件進行加工的加エ部上的刀具進行交換的換刀方法，其特徵在幹， 使容納在上述容納部中的刀具與上述加工部進行的加工並行地以與上述刀具的重量相對應的移動速度向換刀待機位置移動， 對移動到上述換刀待機位置的刀具與安裝在上述加工部上的刀具進行交換。
全文摘要
本發明提供對容納在容納部中的刀具與安裝在用於加工工件的加工部上的刀具進行交換的工具機和換刀方法。工具機在刀具信息表中存儲各刀具的重量信息。工具機在進行換刀時根據刀具信息表對下一工序的刀具是標準刀具或是較重的刀具中的哪一種刀具進行判斷。在使下一工序的刀具自容納位置向換刀待機位置移動時，工具機使標準刀具以高速移動，使較重的刀具以低速移動。因此，工具機能夠抑制伴隨著刀具的移動而產生的衝擊。工具機使安裝在主軸上的刀具進行的加工與刀庫中的刀具的移動並行進行。
文檔編號B23Q3/157GK102717288SQ20121008669
公開日2012年10月10日 申請日期2012年3月28日 優先權日2011年3月28日
發明者玄隆植 申請人:兄弟工業株式會社