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JP3764432B2 - 工具の切粉付着防止／除去方法、及び工具交換装置 - Google Patents

工具の切粉付着防止／除去方法、及び工具交換装置 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械の工具交換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械では、工具による被加工物の切削箇所にクーラント液を噴射することにより、加工精度や工具寿命の向上を図ることが行われている。また、切削箇所の周囲をクーラント液のカーテンにより被い、切粉の飛散を防止することも行われている。
【０００３】
このような工作機械では、加工時に切粉がクーラント液により飛散し、工作機械の各部にクーラント液と共に付着する。切粉が工具のテーパ部に付着すると、工具交換装置により工具を交換した際、交換に支障が生じたり、加工精度が低下することがある。
そこで、工具交換時に、クーラント液を噴射することにより工具のテーパ部に付着した切粉を除去する工作機械用洗浄装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
また、工作機械の摺動面や軸駆動部材に切粉や粉塵等の侵入を防ぐために設けた切粉カバーに堆積した切粉を清掃するために、切粉カバーを加振器で振動させる切粉除去装置も提案されている（例えば、特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２７３６４０号公報
【特許文献２】
特開平８−１７４３７２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
切粉を取り除くために従来提案されている装置は、クーラント装置や加振器等の切粉を除去するための機構を工作機械に新たに付加する必要があるという問題がある。
また、前記した特許文献１には、クーラント液による切粉除去において、クーラント液の粘度が高い場合には、クーラント液の噴射の勢いが弱くなり工具のテーパ部の洗浄が不充分になるという問題を指摘し、この問題を解決するために、クーラント液に気体流を混合する気体流混合手段を設けることが示されている。そのため、工具のテーパ部に付着した切粉を除去するには、クーラント装置に加えて気体流混合手段を設ける必要がある。
【０００６】
また、前記した特許文献２は、加振器を切粉カバーの加工領域の反対面に設ける構成により、切粉カバー上に堆積した切粉や粉塵を除去するものであり、工具のテーパ部に付着した切粉は除去することができない。
そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、工作機械において、新たな手段を設けることなく、工具のテーパ部に付着した切粉を除去することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、工作機械の工具交換装置が通常備えている駆動モータを利用して工具を振動させることにより、新たな手段を設けることなく工具のテーパ部に付着した切粉を除去、あるいは付着を防止するものである。
本発明は、工具の切粉付着防止／除去方法の態様と工具交換装置の態様とすることができる。
本発明の工具の切粉付着防止／除去方法の態様は、工具マガジンに適用した形態と、工具交換アームに適用した形態とすることができる。
【０００８】
本発明の工具の切粉付着防止／除去方法の第１の形態は、工具交換機構を有する工作機械において、マガジン割り出し動作を行う工具マガジン用駆動モータを振動駆動させて工具マガジンを振動させ、この工具マガジンの振動により、工具のテーパ部への切粉の付着を防止したり、工具のテーパ部に付着する切粉を除去する。
【０００９】
工具マガジン用駆動モータの振動駆動は、工作機械の待機中や工作機械の早送り移動中等の非切削時に行うことにより、切削動作への振動の影響を防ぐことができる。また、工具マガジン用駆動モータの振動駆動は、所定周期で正転及び逆転を繰り返す動作態様により行うことができる。
【００１０】
本発明の工具の切粉付着防止／除去方法の第２の形態は、工具交換機構を有する工作機械において、工具交換アームの旋回動作を行う工具交換アーム用駆動モータを振動駆動させて工具交換アームを振動させ、この工具交換アームの振動により、工具のテーパ部への切粉の付着を防止したり、工具のテーパ部に付着する切粉を除去する。
【００１１】
工具交換アーム用駆動モータの振動駆動は、工作機械の待機中や工具交換時等の非切削時に行うことにより、切削動作への振動の影響を防ぐことができる。また、工具交換アーム用駆動モータの振動駆動は、所定周期で正転及び逆転を繰り返す動作態様により行うことができる。
本発明の工具の工具交換装置の態様についても、工具マガジンに適用した形態と、工具交換アームに適用した形態とすることができる。
【００１２】
本発明の工具交換装置の第１の形態は、工具交換機構を有する工作機械において、マガジン割り出し動作を行う工具マガジン用駆動モータと、工具マガジン用駆動モータの駆動を制御する工具マガジン制御手段とを備える構成とする。工具マガジン制御手段は、工具マガジン用駆動モータを所定周期で正転及び逆転を繰り返す駆動制御を行い、この駆動制御により工具マガジンを振動させる。
【００１３】
工具マガジン制御手段は、駆動制御を工作機械の待機中や工作機械の早送り移動中に行うことにより、切削動作への振動の影響を防ぐことができる。
本発明の工具交換装置の第２の形態は、工具交換機構を有する工作機械において、工具交換アームを旋回動作させる工具交換アーム用駆動モータと、工具交換アーム用駆動モータの駆動を制御する工具交換アーム制御手段とを備える構成とする。
【００１４】
工具交換アーム制御手段は、工具交換アーム用駆動モータを所定周期で正転及び逆転を繰り返す駆動制御を行い、この駆動制御により工具交換アームを振動させる。また、工具交換アーム制御手段は、前記駆動制御を工作機械の待機中及び／又は工具交換時等の非切削時に行うことにより、切削動作への振動の影響を防ぐことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の工具交換装置を説明するための概略図である。なお、図１に示す概略図では工作機械の構成は省略している。
図１において、工作機械は、例えば、加工軸１１に選択した工具２０を取り付け、加工駆動部１２により加工軸１１を駆動することにより切削動作等の加工を行う。工具２０の加工軸１１への取り付けは、工具２０に設けたテーパ部２１により行われる。なお、図１に示す工具２０の駆動形態は一例であり、他の駆動形態とすることもできる。
【００１６】
工具交換装置１は、複数の工具２０を保持する工具マガジン２と、工具交換アーム６とを備え、工具マガジン２に保持される複数の工具２０の中から非加工対象や切削態様に応じて工具２０を選択して取り出し、工具交換アーム６により加工軸１１に取り付けられている工具との交換を行う。
【００１７】
図２は工具マガジンの概略平面図であり、図３は工具マガジンの概略断面図である。工具マガジン２は、回転軸を中心とする外周円に複数の保持部３を備え、回転軸を工具マガジン用駆動モータ４により回転自在とすると共に、所定の回転位置への割り出しを自在とする。工具マガジン２の割り出しは、選択された工具が工具交換アーム６との間で交換できるように、工具マガジン２の回転位置を位置決めするものである。工具マガジン用駆動モータ４の回転位置を制御することで割り出しを行うことができる。
【００１８】
図４は工具交換アームの概略断面図である。工具交換アーム６は旋回軸８に取り付けられ、工具交換アーム用駆動モータ９により旋回軸８を回転自在とすると共に所定の回転位置に停止自在とする。工具交換アーム用駆動モータ９を制御して旋回軸８の回転位置を定め、工具交換アーム６に設けた工具の把持部７を工具マガジン２あるいは加工軸１１と対向する位置となるように位置決めを行う。
工具マガジン用駆動モータ４の駆動は工具マガジン制御手段５により制御され、工具交換アーム用駆動モータ９の駆動は工具交換アーム制御手段１０により制御される。
【００１９】
工具交換装置１により、加工に適した工具２０を工具マガジン２から選択し加工軸１１に取り付けるには、選択した工具２０が工具交換アーム６との間で工具交換を行う場所に位置合わせされるように工具マガジン２を回転させる。工具交換アーム６も工具交換アーム用駆動モータ９により旋回軸８を回転させ、工具交換アーム６に設けた把持部７を交換位置に位置合わせする。
【００２０】
この交換位置において、把持部７により工具マガジン２の保持部３に保持されている工具２０を掴み、旋回軸８を回転させ、把持部７に把持する工具２０を加工軸１１に対向する位置に位置合わせする。加工軸１１は、工具交換アーム６の把持部７から工具２０を受け取ることにより、工具マガジン２から選択した工具を加工軸１１に取り付けることができる。
【００２１】
一方、工具交換装置１により、加工軸１１に取り付けられている工具２０を工具マガジン２に戻すには、工具交換アーム６の把持部７を加工軸１１に取り付けられている工具２０に位置合わせし、加工軸１１に取り付けられている工具２０を工具交換アーム６の把持部７に移す。工具交換アーム６を工具交換アーム用駆動モータ９により旋回軸８を回転させ、工具２０を把持した工具交換アーム６を工具マガジン２との交換位置に位置合わせする。このとき、工具マガジン２も工具マガジン用駆動モータ４を駆動して、工具を戻す空の保持部３を工具交換アーム６との交換位置に位置合わせする。
【００２２】
交換位置において、工具交換アーム６の把持部７に把持される工具２０を工具マガジン２の空の保持部３に移動させる。これにより、工具２０を工具マガジン２に戻すことができる。
本発明の工具交換装置１において、工具マガジン制御手段５は、工具マガジン用駆動モータ４の駆動制御し、上記したように工具マガジン２の回転位置を位置合わせする通常の割り出し制御に加えて、工具２０のテーパ部２１に付着した切粉を除去したり、テーパ部２１に切粉が付着することを防止する動作制御を行う。
【００２３】
テーパ部２１に対する切粉の付着防止や付着切粉の除去は、工具マガジン用駆動モータ４を駆動して工具マガジン２を振動させることで行う。この工具マガジン２の振動は、例えば、工具マガジン用駆動モータ４を所定周期で正回転と逆回転を繰り返したり、あるいは、工具マガジン用駆動モータ４を所定周期で回転と停止を繰り返すことで行わせることができる。回転と停止の繰り返しは、常に同一の回転方向で行う態様とすることも、同一回転方向の回転と停止を所定回数行った後、回転方向を逆転させ、逆方向の回転方向の回転と停止を所定回数行う態様とすることもできる。
【００２４】
正回転と逆回転で繰り返したり、回転と停止を繰り返すことにより、工具マガジンには単なる回転運動では生じない振動が加わることになる。この振動により、工具２０のテーパ部２１に付着した切粉は振り落とされて除去され、また、切粉がテーパ部２１に付着しようとすることを防ぐことができる。図５は、この切粉のテーパ部への付着防止及び除去状態を示している。
【００２５】
また、本発明の工具交換装置１において、工具交換アーム制御手段１０、工具交換アーム用駆動モータ９の駆動制御し、前記したように工具交換アーム６の回転位置を位置合わせする通常の旋回動作の制御に加えて、工具２０のテーパ部２１に付着した切粉を除去したり、テーパ部２１に切粉が付着することを防止する動作制御を行う。
【００２６】
テーパ部２１に対する切粉の付着防止や付着切粉の除去は、工具交換アーム用駆動モータ９を駆動して工具交換アーム６を振動させることで行う。この工具交換アーム６の振動は、例えば、工具交換アーム用駆動モータ９を所定周期で正回転と逆回転を繰り返したり、あるいは、工具交換アーム用駆動モータ９を所定周期で回転と停止を繰り返すことで行わせることができる。回転と停止の繰り返しは、常に同一の回転方向で行う態様とすることも、同一回転方向の回転と停止を所定回数行った後、回転方向を逆転させ、逆方向の回転方向の回転と停止を所定回数行う態様とすることもできる。
【００２７】
正回転と逆回転を繰り返したり、回転と停止を繰り返すことにより、工具交換アームには単なる旋回運動では生じない振動が加わることになる。この振動により、工具２０のテーパ部２１に付着した切粉は振り落とされて除去され、また、切粉がテーパ部２１に付着しようとすることを防ぐことができる。
【００２８】
振動を行うタイミングは、常時とすることも、一定時間間隔とすることも、あるいはプログラム指令により選択することもできる。例えば、工具に付着した切粉を除去するには工具交換前に一定時間振動を与えてもよく、また、工具に切粉が付着するのを防止するには振動を与え続けてもよい。
【００２９】
切削中に振動を与える場合には、振動により加工精度が低下するおそれがある。そこで、振動により加工精度が低下を防ぐために、工具交換の待機中や、早送り動作中などの非切削時に振動させてもよい。
以下に、工具マガジン用駆動モータや工具交換アーム用駆動モータをプログラム指令で振動動作させる場合の、プログラム例について説明する。
【００３０】
プログラム例は
Ｇ００ＸaaaＹaaaＺaaaＭxxx；
Ｍyyy；
Ｇ０１Ｘmmm；
ＭxxxＰzzz；
Ｍ０６Ｔnnn；
である。ここで、Ｍxxxは振動開始のＭコードであり、Ｍyyyは振動停止のＭコードであり、Ｐzzzは振動時間設定のコードである。
【００３１】
“Ｇ００ＸaaaＹaaaＺaaaＭxxx”のブロックにより早送り移動と共に振動が開始される。“Ｍxxx”の振動開始指令で開始した振動は“Ｍyyy” の振動停止指令で停止される。“Ｇ０１Ｘmmm”の切削送り指令でＸmmmに送った後、“Ｍxxx”の振動開始指令で振動を開始し、“Ｐzzz”で設定される時間だけ振動を続け、設定時間が経過した後振動を停止する。
振動を停止した後、“Ｍ０６Ｔnnn”の工具交換指令により工具の交換動作を行う。
なお、上記の振動開始や振動停止のＭコードにより、工具マガジン用駆動モータと工具交換アーム用駆動モータのいずれかを制御する他、両方を制御するようにしてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、工作機械において、新たな手段を設けることなく、工具のテーパ部に付着した切粉を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の形態を説明するための図である。
【図２】工具マガジンの概略平面図の例である。
【図３】工具マガジンの概略断面図の例である。
【図４】工具交換アームの概略断面図の例である。
【図５】切粉のテーパ部への付着防止及び除去状態を示す概念図である。
【符号の説明】
１ 工具交換装置
２ 工具マガジン
３ 保持部
４ 工具マガジン用駆動モータ
５ 工具マガジン制御手段
６ 工具交換アーム
７ 把持部
８ 旋回軸
９ 工具交換アーム用駆動モータ
１０ 工具交換アーム制御手段
１１ 加工軸
１２ 加工駆動部
２０ 工具
２１ テーパ部

Claims (10)

  1. 工具交換機構を有する工作機械において、マガジン割り出し動作を行う工具マガジン用駆動モータを振動駆動して工具マガジンを振動させ、当該工具マガジンの振動により、工具のテーパ部への切粉の付着を防止すること、及び／又は、工具のテーパ部に付着する切粉を除去することを特徴とする工具の切粉付着防止／除去方法。
  2. 前記工具マガジン用駆動モータの振動駆動は、工作機械の待機中及び／又は工作機械の早送り移動中に行うことを特徴とする、請求項１に記載の工具の切粉付着防止／除去方法。
  3. 前記工具マガジン用駆動モータの振動駆動は、所定周期で正転及び逆転を繰り返すことを特徴とする、請求項１又は２に記載の工具の切粉付着防止／除去方法。
  4. 工具交換機構を有する工作機械において、工具交換アームの旋回動作を行う工具交換アーム用駆動モータを振動駆動して工具交換アームを振動させ、当該工具交換アームの振動により、工具のテーパ部への切粉の付着を防止すること、及び／又は、工具のテーパ部に付着する切粉を除去することを特徴とする工具の切粉付着防止／除去方法。
  5. 前記工具交換アーム用駆動モータの振動駆動は、工作機械の待機中及び／又は工具交換時に駆動することを特徴とする、請求項４に記載の工具の切粉付着防止／除去方法。
  6. 前記工具交換アーム用駆動モータを所定周期で正転及び逆転を繰り返すことを特徴とする、請求項４又は５に記載の工具の切粉付着防止／除去方法。
  7. 工具交換機構を有する工作機械において、
    マガジン割り出し動作を行う工具マガジン用駆動モータと、
    前記工具マガジン用駆動モータの駆動を制御する工具マガジン制御手段とを備え、
    前記工具マガジン制御手段は、工具マガジン用駆動モータを所定周期で正転及び逆転を繰り返す駆動制御を行い、当該駆動制御により工具マガジンを振動させることを特徴とする工具交換装置。
  8. 前記工具マガジン制御手段は、前記駆動制御を工作機械の待機中及び／又は工作機械の早送り移動中に行うことを特徴とする、請求項７に記載の工具交換装置。
  9. 工具交換機構を有する工作機械において、
    工具交換アームを旋回動作させる工具交換アーム用駆動モータと、
    前記工具交換アーム用駆動モータの駆動を制御する工具交換アーム制御手段とを備え、
    前記工具交換アーム制御手段は、工具交換アーム用駆動モータを所定周期で正転及び逆転を繰り返す駆動制御を行い、当該駆動制御により工具交換アームを振動させることを特徴とする工具交換装置。
  10. 前記工具交換アーム制御手段は、前記駆動制御を工作機械の待機中及び／又は工具交換時に行うことを特徴とする、請求項９に記載の工具交換装置。
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