数控装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种数控装置，能减小工具更换动作时产生的声音并降低工具更换动作时产生的机床负载。数控装置在工具更换动作的上升行程中，在使主轴头以最高速开始上升后，使主轴头的移动速度减速，以在板凸轮体与凸轮从动件抵接时，使移动速度变为低速。数控装置随后将主轴头的移动速度切换到最高速。数控装置在下降行程中，在使主轴头以最高速开始下降后，使主轴头的移动速度减速，以在将工具保持件安装于主轴时，使移动速度变为低速。数控装置随后将主轴头的移动速度切换到最高速。因此，数控装置能缩短工具更换时间，且能减小工具更换动作时产生的声音并降低工具更换动作时产生的机床负载。
【专利说明】数控装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种数控装置。
【背景技术】
[0002]数控装置控制机床的动作。机床包括主轴头、主轴、自动工具更换装置(以下称为ATC)。主轴头设置成能沿立设在基座部上的立柱升降，且将主轴支撑成能旋转。主轴头在其内部具有工具保持机构。工具保持机构对安装于主轴的工具进行保持。在日本专利特许公开2012年第206227号公报中公开了一种具有工具库的ATC。圆盘状的工具库固定在设于立柱的框架上且配置在主轴头的前侧。工具库在其外周设有多个握臂，且该工具库能旋转。握臂在其前端具有把持部。把持部以能装拆的方式对工具进行把持。在更换工具时，主轴头通过Z轴原点并上升。握臂的把持部对安装于主轴的已使用结束的工具进行把持。工具保持机构释放对安装于主轴的工具进行的保持。主轴头进一步上升，握臂的把持部将工具从主轴上拔下。主轴头上升到ATC原点。工具库绕转，使对接下来使用的工具进行把持的握臂移动到主轴正下方。主轴头下降。握臂将接下来使用的工具安装到主轴上。工具保持机构对安装于主轴的工具进行保持。主轴头下降到工件的加工区域。
[0003]工具保持机构具有释放构件，主轴头具有释放操作构件。释放操作构件包括释放凸轮。释放凸轮的凸轮面在主轴头的上升行程和下降行程中与设于立柱的滚子接触或分离。释放操作构件摆动，从而对释放构件进行按压。工具保持机构释放对安装于主轴的工具进行的保持。
[0004]上述公报所公开的机床具有在工具的释放动作时和安装时会产生较大声音这一技术问题。尽管存在通过调节ATC的位置来减小声音的方法，但该方法在调节位置稍许偏离时会对与ATC协同动作的构件施加过度的负载。负载的积聚可能会导致构件的疲劳损坏。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种数控装置，能减小工具更换动作时产生的声音并降低工具更换动作时产生的机床负载。
[0006]技术方案I的数控装置对机床进行控制，上述机床包括:立柱，该立柱设于基座；主轴头，该主轴头以能升降的方式设于上述立柱；主轴头支撑机构，该主轴头支撑机构设于上述立柱，且将上述主轴头支撑成能升降；主轴，该主轴以能旋转的方式支撑于上述主轴头且对工具进行安装；以及工具库，该工具库以能绕转的方式设于上述立柱，且能保持多个工具，上述机床在使上述主轴头从机床原点上升到上述工具库能绕转的ATC原点时，将安装于上述主轴的上述工具拆下并将该工具转移到上述工具库，在上述主轴头位于上述ATC原点时，使上述工具库绕转到所期望的工具与上述主轴相对的位置，在使上述主轴头从上述ATC原点下降到上述机床原点时，将上述所期望的工具从上述工具库安装到上述主轴上，该数控装置的特征是，包括控制部，该控制部对上述主轴头支撑机构的动作进行控制，上述控制部包括:第一控制部，在使上述主轴头从上述机床原点上升到上述ATC原点的上升行程和使上述主轴头从上述ATC原点下降到上述机床原点的下降行程中，在使上述主轴头以第一速度开始移动后，该第一控制部将上述主轴头的移动速度切换到比上述第一速度慢的第二速度；以及第二控制部，在上述第一控制部将上述移动速度切换到上述第二速度以后，该第二控制部将上述移动速度切换到比上述第二速度快的第三速度。主轴头的移动速度在主轴头的上升行程和下降行程中，在主轴头的移动过程中暂时变为低速。因此，数控装置能减小更换工具时产生的声音且能降低作用于机床的负载。主轴头的移动速度在变为低速之后再次变为高速。因此，数控装置能缩短更换工具耗费的时间。
[0007]技术方案2的数控装置所控制的所述机床的特征是，包括:工具保持机构，该工具保持机构设于上述主轴头，且对安装于上述主轴的上述工具进行保持；释放操作构件，该释放操作构件设于上述主轴头，且对上述工具保持机构进行操作，以释放上述工具保持机构所保持的上述工具；释放凸轮，该释放凸轮设于上述释放操作构件；以及滚子，该滚子设于上述立柱，且在上述上升行程和上述下降行程中与上述释放凸轮的凸轮面接触或分离，以对上述释放操作构件进行操作，在上述上升行程中，在上述滚子与上述凸轮面接触的位置，上述第一控制部将上述移动速度切换到上述第二速度。主轴头的移动速度在主轴头的上升行程中，在滚子与凸轮面接触的位置变为低速。因此，数控装置能减小在主轴头的上升行程中凸轮面与滚子接触时产生的碰撞声，且能降低作用于凸轮面和滚子的负载。
[0008]技术方案3的数控装置的特征是，在上述下降行程中，在上述工具安装于上述主轴的位置，上述第一控制部将上述移动速度切换到上述第二速度。主轴头的移动速度在主轴头的下降行程中，在将工具安装于主轴的位置变为低速。因此，数控装置能减小在主轴头的下降行程中朝主轴安装工具时产生的碰撞声，且能降低作用于主轴和ATC的负载。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是机床I的立体图。
[0010]图2是主轴头7周围的局部剖视图。
[0011]图3是表示机床I和数控装置30的电气结构的框图。
[0012]图4是工具更换处理的流程图。
[0013]图5是表示工具更换动作中的主轴头7的升降动作的图。
[0014]图6是主轴头7上升、板凸轮体66位于与凸轮从动件67抵接的位置的主轴头7周围的局部剖视图。
[0015]图7是凸轮从动件67沿着板凸轮体66的凸轮形状而在凸轮面上滑动时的主轴头7周围的局部剖视图。
[0016]图8是主轴头7因更换工具而下降时，工具保持件17与主轴9抵接，将锥面安装部17A安装于锥孔18时的主轴头7周围的局部剖视图。
[0017]图9是ATC原点的主轴头7周围的局部剖视图。
[0018]图10是表示主轴头7上升时主轴头7的Z轴坐标与移动速度之间的关系的图表。
[0019]图11是表示主轴头7下降时主轴头7的Z轴坐标与移动速度之间的关系的图表。
[0020]图12是将图10和图11的各图表合成而制成的、表示Z轴坐标与移动速度之间的关系的图表(变形例)。【具体实施方式】
[0021]参照附图对本发明的一实施方式进行说明。图1的左斜下方、右斜上方、右方、左方分别为机床I的前方、后方、右方、左方。机床I的左右方向、前后方向、上下方向分别为机床I的X轴方向、Y轴方向、Z轴方向。
[0022]下面对机床I的结构进行说明。如图1所示，机床I包括底座2、机床主体3、工作台10、ATC20等。底座2是铁制的大致长方体状的基座。底座2在其上部后方设有机床主体3，在其上部中央设有工作台10。机床主体3对保持于工作台10上表面的工件(未图示)进行切削。X轴马达53、Y轴马达54(参照图3)、引导机构(未图示)使工作台10在X轴方向和Y轴方向上移动。机床主体3在其上部设有框架8。框架8对ATC20进行固定。ATC20使安装在机床主体3的主轴9上的工具4与其它工具进行更换。机床I包括操作面板(未图示)。操作面板包括输入部24和显示部25 (参照图3)。显示部25显示各种输入画面或操作画面等。操作者对输入部24进行操作，以输入NC(数控)程序、工具的种类、工具信息、各种参数等。
[0023]下面对机床主体3的结构进行说明。机床主体3包括立柱5、主轴头7、主轴9、控制箱6等。底座2在其上部后方立设有立柱5。主轴头7能沿立柱5的前表面在Z轴方向上升降。主轴头7在其内部将主轴9支撑成能旋转。主轴马达52 (参照图2、图3)使主轴9高速旋转。主轴9安装有工具保持件17 (参照图2)。工具保持件17对工具4进行保持。控制箱6对数控装置30 (参照图3)进行收纳。数控装置30控制机床I的动作。
[0024]如图2所示，立柱5在其前表面设有Z轴移动机构22。Z轴移动机构22使主轴头7在Z轴方向上升降。Z轴移动机构22包括一对Z轴直线引导件(未图不)、Z轴滚珠丝杠26 (参照图2)、Z轴马达51 (参照图3)。Z轴直线引导件在Z轴方向上延伸，且在Z轴方向上对主轴头7进行引导。Z轴滚珠丝杠26配置于一对Z轴直线引导件之间。上侧轴承部27和下侧轴承部(未图示)将Z轴滚珠丝杠26支撑成能旋转。Z轴马达51使Z轴滚珠丝杠26朝正反方向旋转。主轴头7在其背面包括螺母29 (参照图2)。螺母29与Z轴滚珠丝杠26螺合。因此，当Z轴马达51使Z轴滚珠丝杠26旋转时，主轴头7和螺母29在Z轴方向上移动。主轴头7在其上部包括主轴马达52。
[0025]下面对主轴头7的内部结构进行说明。主轴头7在其前方下部的内侧将主轴9支撑成能旋转。主轴9在上下方向上具有转轴。主轴9通过联接器23与主轴马达52的驱动轴连接。因此，主轴9在主轴马达52的旋转驱动下旋转。主轴9具有锥孔18和拉杆81。锥孔18设于主轴9的前端部(下端部)。拉杆81在位于锥孔18上方且穿过主轴9的中心的轴孔内与主轴9同轴地设置。工具保持件17在其一端侧对工具4进行保持，在其另一端侧包括锥面安装部17A和拉钉17B。锥面安装部17A呈圆锥状。拉钉17B从锥面安装部17A的上部朝上方突出。锥面安装部17A安装于主轴9的锥孔18。拉杆81对将锥面安装部17A安装于锥孔18的工具保持件17的拉钉17B进行夹持。主轴头7在其后方上部的内侧设有曲柄杆60。曲柄杆60呈大致L字型，其以支撑轴61为中心进行摆动。支撑轴61固定于主轴头7内。曲柄杆60包括后侧臂部63和前侧臂部62。后侧臂部63从支撑轴61朝向立柱5侧朝斜上方延伸，并在中间部65折曲而朝上方延伸。前侧臂部62从支撑轴61朝向主轴9侧大致水平地延伸。主轴9使销58朝向与拉杆81正交的方向突出设置。前侧臂部62的前端部从上方与销58卡合。后侧臂部63在其上端部背面设有板凸轮体66。板凸轮体66在立柱5侧设有凸轮面。上侧轴承部27对凸轮从动件67进行固定。板凸轮体66的凸轮面能与凸轮从动件67接触或分离。凸轮从动件67在板凸轮体66的凸轮面上滑动。主轴头7包括对曲柄杆60进行施力的拉伸螺旋弹簧(未图示)。从机床I的右侧面侧观察曲柄杆60时，拉伸螺旋弹簧始终将曲柄杆60朝顺时针方向施力。因此，曲柄杆60的前侧臂部62平时解除对销58朝下方的按压。
[0026]下面对ATC20的结构进行说明。ATC20包括工具库21。工具库21包括库底座71和多个握臂90。库底座71呈圆盘状。多个握臂90沿着库底座71的外周以能在前后方向上摆动的方式设置。库支撑台45固定于框架8 (参照图1)。框架8固定于立柱5且靠近主轴头7配置。库支撑台45将支撑轴75支撑成可旋转。支撑轴75朝向机床I的前方且朝斜下方延伸。支撑轴75将库底座71支撑成可旋转。库底座71在机床I的前方朝向正面配置。
[0027]下面对库底座71的结构进行说明。库底座71包括凸缘部72和筒状的轴衬部73。支撑轴75插入轴衬部73内。凸缘部72在轴衬部73外周面的前端侧与支撑轴75的轴向正交地设置。轴衬部73在其后端部固定有圆板77。圆板77以支撑轴75为中心，在其背面(主轴头7侧的面)侧包括多个凸轮从动件(图示外)。多个凸轮从动件与多个握臂90的各位置分别对应地配置。壳体41固定于库支撑台45的上部。壳体41对旋转机构(未图示)进行收纳。旋转机构具有多个齿轮和凸轮(未图示)。库马达55固定于壳体41的上部。库马达55的转轴与旋转机构连接。圆板77的多个凸轮从动件与形成于旋转机构的凸轮的凸轮槽(图示外)分别嵌合。圆板77将多个握臂90中的一个搬运到库底座71的最下方位置。库底座71沿着其背面外周固定有多个支点台78。支点台78对握臂90的支撑轴85进行支撑。握臂90能以支撑轴85为中心进行摆动。握臂90在其一端设有把持部91。把持部91能把持工具(未图示)。握臂90在支撑轴85的侧方具有突出部94。突出部94朝主轴头7侧突出。突出部94在其前端对能旋转的凸轮从动件93进行支撑。
[0028]当主轴头7升降时，凸轮从动件93在固定于主轴头7前表面的凸轮体11的倾斜面上滑动。握臂90以支撑轴85为中心进行摆动。搬运到库底座71的最下方位置的握臂90的把持部91在靠近位置与退避位置之间移动。靠近位置是把持部91与主轴9靠近并相对的位置。退避位置是把持部91朝前方与主轴9分离的位置。握臂90在与把持部91相反的一侧的另一端内对钢球92和压缩螺旋弹簧(未图示)进行保持。压缩螺旋弹簧在握臂90的另一端内将钢球92朝外侧施力。钢球92能使其一部分从握臂90的另一端突出或退入。轴衬部73在其外周设有圆筒状的握臂支撑环80。握臂支撑环80在其外周设有截面呈圆弧状的导向面83。握臂90的钢球92与握臂支撑环80的导向面83弹性地抵接。导向面83通过钢球92对握臂90的另一端侧进行导向。因此，握臂90能稳定地摆动。导向面83包括第一槽98和第二槽99。第一槽98设于导向面83的库底座71侧的端部。第二槽99设于导向面83的主轴头7侧的端部。当钢球92与第一槽98嵌合时，握臂90在使把持部91移动到上述靠近位置的状态下对其姿势进行保持。当钢球92与第二槽99嵌合时，握臂90在使把持部91移动到上述退避位置的状态下对其姿势进行保持。
[0029]参照图3，对数控装置30的电气结构进行说明。数控装置30包括CPU31、R0M32、RAM33、非易失性存储装置34、输入输出部35、驱动电路51A?55A等。CPU31对数控装置30进行控制。ROM32存储有控制程序和工具更换程序等。控制程序是CPU31对NC程序进行分析并执行的程序。工具更换程序是CPU31执行后述工具更换处理(参照图4)的程序。RAM33对执行各种处理过程中的各种数据进行临时存储。非易失性存储装置34对操作者通过输入部24输入并登记的多个NC程序等进行存储。NC程序由包含各种控制指令的多个模块构成。CPU31执行NC程序，按照模块单位对包含机床I的轴移动、工具更换等在内的各种动作进行控制。驱动电路51A与Z轴马达51及编码器51B连接。驱动电路52A与主轴马达52及编码器52B连接。驱动电路53A与X轴马达53及编码器53B连接。驱动电路54A与Y轴马达54及编码器54B连接。驱动电路55A与库马达55及编码器55B连接。驱动电路51A?55A从CPU31接收指令，并将驱动电流分别输出到对应的各马达51?55。驱动电路51A?55A从编码器51B?55B接收反馈信号，来进行位置和速度的反馈控制。反馈信号是脉冲信号。输入输出部35分别与输入部24和显示部25连接。操作者对输入部24进行操作，能从多个NC程序中选择一个NC程序。CPU31将操作者选择好的NC程序显示于显示部25。CPU31根据显示于显示部25的NC程序对机床I的动作进行控制。
[0030]参照图6?图9对在主轴9的锥孔18中装拆工具保持件17的动作进行说明。如图6所示，主轴头7在将工具保持件17的锥面安装部17A安装于主轴9的锥孔18内的状态下上升。曲柄杆60的板凸轮体66与凸轮从动件67接触并在凸轮面上滑动。如图7所示，凸轮从动件67沿着板凸轮体66的凸轮形状而在凸轮面上滑动。从机床I的右侧面侧观察时，曲柄杆60以支撑轴61为中心逆时针旋转。前侧臂部62从上方与销58卡合，并将拉杆81朝下方按压。拉杆81朝下方移动，从而解除对拉钉17B的夹持。如图8、图9所示，工具保持件17从主轴9的锥孔18中拆下。
[0031]如图8、图7的顺序所示，在将工具保持件17的锥面安装部17A安装于主轴9的锥孔18内时，主轴头7在将锥面安装部17A插入锥孔18的状态下下降。凸轮从动件67沿着板凸轮体66的凸轮形状而在凸轮面上滑动。从机床I的右侧面侧观察时，曲柄杆60以支撑轴61为中心顺时针旋转。因此，前侧臂部62远离销58，拉杆81所受的朝下方的按压被解除。拉杆81朝上方移动,从而对拉钉17B进行夹持。如图6所示,工具保持件17的锥面安装部17A朝主轴9的锥孔18的安装完成。
[0032]参照图4的流程图、图5?图11对CPU31所执行的工具更换处理进行说明。Z轴的机床原点称为Z轴原点。X轴、Y轴的机床原点是X轴、Y轴的机床坐标为零的位置。Z轴原点是Z轴的机床坐标中能加工工件的上限位置。Z180为加工位置，Z480为Z轴原点，Z615为ATC原点。ATC原点是工具库21能旋转的位置。Z490是主轴头7因更换工具而上升时板凸轮体66与凸轮从动件67抵接的位置。Z510是主轴头7因更换工具而下降时工具保持件17与主轴9抵接、将锥面安装部17A安装于锥孔18的位置。图5的粗箭头表示主轴头7以最高速移动，细箭头表示主轴头7以低速移动。到最高速为止的加速过程和到低速为止的减速过程未图示。最高速的一例为50m/min。低速的一例为20m/min。Z轴以工作台10的上表面为基准(O)。例如Z490表示比工作台10的上表面高490mm的位置。在工具更换处理中，按照上升行程、工具库绕转、下降行程的顺序执行工具更换动作。CPU31根据控制程序按照每一模块来执行NC程序。CPU31在执行NC程序的过程中接收到工具更换指令时，从R0M32读入工具更换程序并执行。工具更换指令是指示进行工具更换的指令。
[0033][上升行程]如图4所示，CPU31开始定向动作(SI)。定向动作是使主轴9的旋转角度位置停止在工具更换位置的动作。CPU31使Z轴马达51旋转。CPU31使主轴头7从加工位置的Z180起以最高速开始上升(S2)。如图5、图10所示，主轴头7在区间101内以最高速上升。区间101是从Z180到Z465为止的区间。
[0034]如图4所示，CPU31判断主轴头7是否已到达Z465(S3)。若主轴头7没有到达Z465 (S3:否)，则CPU31使处理返回到S3并使主轴头7以最高速上升。若主轴头7已到达Z465 (S3:是)，则CPU31开始使上升速度减速(S4)。主轴头7的上升速度开始从最高速减速。在主轴头7的上升速度减速到低速时，CPU31使主轴头7的上升速度维持低速(S5)。如图5、图10所示，主轴头7在区间102内一边从最高速减速到低速一边上升。区间102是从Z465到Z490为止的区间。主轴头7通过Z轴原点Z480。从最高速减速到低速所需的距离为490-465 = 25mm。换言之，若从Z465开始减速，则在板凸轮体66与凸轮从动件67抵接时，主轴头7的上升速度变为低速。
[0035]如图4所示，CPU31判断主轴头7是否已到达Z490(S6)。若主轴头7没有到达Z490 (S6:否)，则CPU31使处理返回到S6并使主轴头7以低速上升。如图6所示，在主轴头7到达Z490时，板凸轮体66与凸轮从动件67抵接。在主轴头7到达Z490时，主轴头7的上升速度为低速。因此，机床I能减小板凸轮体66与凸轮从动件67抵接时所产生的碰撞声。在板凸轮体66与凸轮从动件67抵接时，前侧臂部62与销58卡合。前侧臂部62与销58卡合时会产生碰撞声。如上所述，由于主轴头7以低速上升，因此能减小碰撞声。机床I能降低板凸轮体66与凸轮从动件67抵接时的冲力以及前侧臂部62与销58卡合时的冲力。因此，机床I能降低作用于板凸轮体66和凸轮从动件67的负载、作用于前侧臂部62和销58的负载。
[0036]如图4所示，当主轴头7到达Z490时(S6:是)，CPU31将主轴头7的上升速度切换到最高速(S7)。如图5、图10所示，主轴头7在区间103内从低速开始加速并以最高速上升。区间103是从Z490到Z573为止的区间。Z573是使主轴头7从该位置减速，从而使其能在ATC原点停止的位置。
[0037]如图6?图8的顺序所示，凸轮从动件93随着主轴头7的上升而在固定于主轴头7前表面的凸轮体11的倾斜面上从上部朝向下方滑动。握臂90以支撑轴85为中心进行摆动。握臂90的把持部91移动到靠近主轴9的靠近位置。把持部91对安装于主轴9的工具保持件17进行把持。凸轮从动件67与板凸轮体66接触并在凸轮面上朝下方滑动。曲柄杆60沿着板凸轮体66的凸轮形状摆动。从机床I的右侧面侧观察时，曲柄杆60以支撑轴61为中心逆时针旋转。前侧臂部62与销58卡合，并将拉杆81朝下方按压。拉杆81朝下方移动，从而解除对拉钉17B的夹持。因此，能将工具保持件17从主轴9的锥孔18中拆下。如图9所示，由于主轴头7进一步上升，因此握臂90的把持部91能将工具保持件17从主轴9的锥孔18中拔出。主轴头7继续上升。
[0038]如图4所示，CPU31判断主轴头7是否已到达Z573(S8)。若主轴头7没有到达Z573(S8:否)，则CPU31使处理返回到S8并使主轴头7以最高速上升。在主轴头7到达Z573时(S8:是)，CPU31开始减速(S9)。主轴头7的上升速度开始从最高速减速。CPU31判断主轴头7是否已到达Z615 (SlO)。若主轴头7没有到达Z615 (S10:否)，则CPU31使处理返回到SlO并使主轴头7以低速上升。在主轴头7到达Z615时(S10:是)，CPU31使主轴头7停止(Sll)。如图5、图10所示，主轴头7在区间104内一边从最高速减速到零一边上升。区间102是从Z465到Z490为止的区间。主轴头7的移动速度在Z615处为零。主轴头7的上升行程完成。
[0039][工具库绕转]:如图4所示，CPU31使工具库21绕转(S12)。CPU31将对下一个工具的工具保持件17进行把持的握臂90搬运到工具更换位置。下一个工具是工具更换指令所指定的工具。工具更换位置是工具库21的最下方位置且是与主轴9靠近并相对的位置。
[0040][下降行程]:CPU31使主轴头7从Z615起以最高速开始下降(S13)。Z615为ATC原点。如图5、图11所示，主轴头7在区间105内以最高速下降。区间105是从Z615到Z535为止的区间。如图9所示，凸轮从动件67在板凸轮体66的凸轮面上朝上方滑动，但是曲柄杆60不摆动。如图11所示，主轴头7的移动速度在Z573处达到最高速。
[0041]如图4所示，CPU31判断主轴头7是否已到达Z535(S14)。若主轴头7没有到达Z535 (S14:否)，则CPU31使处理返回到S14并使主轴头7以最高速下降。在主轴头7到达Z535时(S14:是)，CPU31开始减速(S15)。主轴头7的下降速度开始从最高速减速。在主轴头7的下降速度减速到低速时，CPU31使主轴头7的下降速度维持低速(S16)。主轴头7的下降速度至少在主轴头7到达Z510之前减速到低速。如图5、图11所示，主轴头7在区间106内一边从最高速减速到低速一边下降。区间106是从Z535到Z510为止的区间。
[0042]如图4所示，CPU31判断主轴头7是否已到达Z510(S17)。若主轴头7没有到达Z510(S17:否)，则CPU31使处理返回到S17并使主轴头7以低速下降。如图8所示，已搬运到工具更换位置的握臂90所把持的工具保持件17在主轴头7到达Z510时，进入主轴9的锥孔18。主轴9将工具保持件17安装于锥孔18。工具保持件17的凸缘与主轴9的前端部抵接。主轴头7以低速下降。因此，机床I能减小工具保持件17朝主轴9的前端部安装时所产生的碰撞声。机床I能降低工具保持件17朝主轴9的前端部安装时的冲力。因此，机床I能降低作用于主轴9的前端部、工具保持件17和握臂90的负载。所以，机床I能减小板凸轮体66与凸轮从动件67抵接时所产生的碰撞声。
[0043]如图4所示，当主轴头7到达Z510时(S17:是)，CPU31将主轴头7的下降速度切换到最高速(S18)。如图5、图11所示，主轴头7在区间107内从低速开始加速并以最高速下降。区间107是从Z510到Z480(Z轴原点)为止的区间。主轴头7的移动速度在到达Z480之前变为最高速。
[0044]如图8?图6的顺序所示，凸轮从动件93随着主轴头7的下降而在固定于主轴头7前表面的凸轮体11的倾斜面上从下部朝向上方滑动。握臂90以支撑轴85为中心进行摆动。握臂90的把持臂91从靠近位置移动到退避位置。
[0045]凸轮从动件67在板凸轮体66的凸轮面上朝上方滑动。曲柄杆60沿着板凸轮体66的凸轮形状摆动。从机床I的右侧面侧观察时，曲柄杆60以支撑轴61为中心顺时针旋转。前侧臂部62朝上方与销58分离，从而解除对拉杆81朝下方的按压。拉杆81朝上方移动，从而对拉钉17B进行夹持。
[0046]如图4所示，CPU31判断主轴头7是否已到达Z轴原点即Z480(S19)。若主轴头7没有到达Z480(S19:否)，则CPU31使处理返回到S19并使主轴头7以高速下降。在主轴头7已到达Z480时(S19:是)，CPU31使主轴头7在维持最高速的状态下移动到加工位置即Z180 (S20)。主轴头7的移动速度在即将到达Z180之前减速并在到达Z180时变为零。CPU31结束本处理，并执行NC程序的下一模块的处理。
[0047]在上述说明中，工具4和保持该工具4的工具保持件17相当于本发明的工具。关于主轴头7的移动速度，最高速相当于本发明的第一速度和第三速度，低速相当于本发明的第二速度。CPU31相当于本发明的控制部。在主轴头7的上升行程中执行S4、S5处理、在下降行程中执行S15、S16处理的CPU31相当于本发明的第一控制部。执行S7处理的CPU31相当于本发明的第二控制部。拉杆81相当于本发明的工具保持机构。曲柄杆60相当于本发明的释放操作构件。板凸轮体66相当于本发明的释放凸轮。凸轮从动件67相当于本发明的滚子。
[0048]如以上说明所述，数控装置30对机床I的动作进行控制。机床I包括能保持多个工具的工具库21。机床I在使主轴头7从Z轴原点上升到ATC原点时，将安装于主轴9的工具保持件17拆下并将其转移到工具库21。机床I在主轴头7位于ATC原点时，使工具库21旋转到所期望的工具保持件17与主轴9相对的位置。机床I在使主轴头7从ATC原点下降到机床原点时，将所期望的工具保持件17从工具库21安装到主轴9上。在工具更换动作的上升行程和下降行程中，数控装置30进行控制，使主轴头7以最高速开始移动，随后将速度切换到低速，然后再切换到最高速。即，主轴头7的移动速度在主轴头7的移动过程中暂时变为低速。数控装置30在工具更换动作中，与构件和构件的接触时间配合地，将主轴头7的移动速度从最高速切换到低速。因此，数控装置30能减小更换工具时产生的声音且能降低作用于机床I的负载。此外，数控装置30在构件与构件接触之后，将主轴头7的移动速度切换到最高速。因此，数控装置30能缩短更换工具耗费的时间。此外，本实施方式在从第一速度切换到第二速度之后，还切换到比第二速度快的第三速度。因此，数控装置30能进一步缩短更换工具耗费的时间。
[0049]在本实施方式中，在工具更换动作的上升行程中使主轴头7以最高速开始上升，随后，在板凸轮体66与凸轮从动件67的抵接位置，上升速度变为低速。因此，数控装置30能减小在主轴头7的上升行程中板凸轮体66的凸轮面与凸轮从动件67接触时所产生的碰撞声。此外，数控装置30能降低作用于板凸轮体66的凸轮面和凸轮从动件67的负载。
[0050]在本实施方式中，在工具更换动作的下降行程中使主轴头7以最高速开始下降，随后，在将工具保持件17安装于主轴9的位置，下降速度变为低速。因此，数控装置30能减小在主轴头7的下降行程中工具保持件17朝主轴9安装时所产生的碰撞声。此外，数控装置30能降低作用于主轴9、工具保持件17和握臂90的负载。
[0051]本发明并不局限于上述实施方式，可变形为各种方式。如图10、图11所示，在上述实施方式中，为了使数控装置30在上升行程和下降行程中将主轴头7的移动速度从最高速切换到低速的时间与构件和构件的接触时间相配合，设定了两种速度模式。但如图12所示，也可以将速度模式设定为例如在Z490?Z510为止的区间内为低速这一种速度模式。数控装置30只要设定该速度模式就能应对上升行程和下降行程中的任一个。由于数控装置30的速度模式为一种，因此能简化控制。
[0052]在上述实施方式中，数控装置30以最高速来开始主轴头7的上升或下降，在切换到低速后，再次返回到最高速。但数控装置30只要在将主轴头7的移动速度切换到低速后使再切换的速度为比低速高的速度即可，也可不返回到最高速。
[0053]在上述实施方式中，在上升行程和下降行程中，主轴头7低速移动的区间各为一个区间。但数控装置30也可与其它构件彼此碰撞的时间相配合地设定多个低速移动区间。
[0054]在上述实施方式中，数控装置30与上升行程中板凸轮体66的凸轮面和凸轮从动件67的接触时间、下降行程中将工具保持件17安装于主轴9的安装时间相配合地，将主轴头7的移动速度控制为规定的低速。但数控装置30也可以在上述接触时间或上述安装时间之前，将主轴头7的移动速度切换为低速。
[0055]在上述实施方式中，也可以省略图4的处理S5、S16。
【权利要求】
1.一种数控装置(30)，其对机床(I)进行控制，所述机床包括:立柱(5)，该立柱设于基座(2);主轴头(7)，该主轴头以能升降的方式设于所述立柱；主轴头支撑机构(22)，该主轴头支撑机构设于所述立柱，且将所述主轴头支撑成能升降；主轴(9)，该主轴以能旋转的方式支撑于所述主轴头且对工具进行安装；以及工具库(21)，该工具库以能绕转的方式设于所述立柱，且能保持多个工具， 所述机床在使所述主轴头从机床原点上升到所述工具库能绕转的ATC原点时，将安装于所述主轴的所述工具拆下并将该工具转移到所述工具库，在所述主轴头位于所述ATC原点时，使所述工具库绕转到所期望的工具(4、17)与所述主轴相对的位置，在使所述主轴头从所述ATC原点下降到所述机床原点时，将所述所期望的工具从所述工具库安装到所述主轴上， 该数控装置的特征在于， 包括控制部(31)，该控制部对所述主轴头支撑机构的动作进行控制， 所述控制部包括: 第一控制部(31)，在使所述主轴头从所述机床原点上升到所述ATC原点的上升行程和使所述主轴头从所述ATC原点下降到所述机床原点的下降行程中，在使所述主轴头以第一速度开始移动后，该第一控制部将所述主轴头的移动速度切换到比所述第一速度慢的第二速度；以及 第二控制部(31)，在所述第一控制部将所述移动速度切换到所述第二速度以后，该第二控制部将所述移动速度切换到比所述第二速度快的第三速度。
2.如权利要求1所述的数控装置，其特征在于，所述机床包括: 工具保持机构(81)，该工具保持机构设于所述主轴头，且对安装于所述主轴的所述工具进行保持； 释放操作构件(60)，该释放操作构件设于所述主轴头，且对所述工具保持机构进行操作，以释放所述工具保持机构所保持的所述工具； 释放凸轮(66)，该释放凸轮设于所述释放操作构件；以及 滚子(67)，该滚子设于所述立柱，且在所述上升行程和所述下降行程中与所述释放凸轮的凸轮面接触或分离，以对所述释放操作构件进行操作， 在所述上升行程中，在所述滚子与所述凸轮面接触的位置，所述第一控制部将所述移动速度切换到所述第二速度。
3.如权利要求2所述的数控装置，其特征在于， 在所述下降行程中，在所述工具安装于所述主轴的位置，所述第一控制部将所述移动速度切换到所述第二速度。
【文档编号】B23Q15/00GK104002189SQ201310689109
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2013年2月27日
【发明者】渡边正辉 申请人:兄弟工业株式会社