(57)【要約】【課題】工作機械の工具交換装置において、工具交換時間を十分に短縮することが可能な工具交換装置を提供すること。【解決手段】鉛直方向に対して傾いた軸の周りを旋回して工具を搬送するタレットを備えた工作機械の工具交換装置において、タレット旋回時の各旋回位相ごとに、各工具の重量および位置、タレットの旋回速度および旋回加速度を用いて、各工具にかかる遠心力、重力、慣性力の合力から各工具把持部にかかる力を算出して、前記タレットの旋回速度および旋回加速度を各旋回位相ごとに決定する。これにより、旋回位相ごとに最適な速度、加速度を設定することができるようになるため、工具交換時間をより短縮することが可能となる。【選択図】図１
2015054355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に対して傾いた軸の周りを旋回して工具を搬送するタレットを備えた工作機械の工具交換装置において、
前記タレットは、放射状に複数設けられた工具把持部を有し、
前記タレットの前記工具把持部に装着される工具の工具重量データおよび前記工具把持部における前記工具の工具配置データを有し、該工具重量データおよび該工具配置データに基づいて、タレット旋回時の各旋回位相ごとに、各工具の重量および位置、タレットの旋回速度および旋回加速度を用いて、各工具にかかる遠心力、重力、慣性力の合力から各工具把持部にかかる力を算出する算出手段と、
該算出手段により算出された各工具把持部にかかる力の中から最大力を算出する最大力算出手段と、
あらかじめ工具把持部にかかる力の目標値を設定しておき、タレット旋回時の各位相ごとに、前記最大力算出手段によって算出される前記最大力が前記目標値に対して所定の範囲内となるように、前記タレットの旋回速度および旋回加速度を各旋回位相ごとに決定するタレット旋回動作決定手段と、
該タレット旋回動作決定手段によって決定された、旋回位相ごとの旋回速度および旋回加速度の設定値に従って、前記タレットを旋回させる制御装置を備えたことを特徴とする工作機械の工具交換装置。
【請求項２】
鉛直方向に対して傾いた軸の周りを旋回して工具を搬送するタレットを備えた工作機械の工具交換装置において、
前記タレットは、放射状に複数設けられた工具把持部を有し、
前記タレット旋回時に各々の工具把持部にかかる力の大きさを検出する負荷センサと、
該負荷センサにより検出された各工具把持部にかかる力の中から最大力を算出する最大力算出手段と、
あらかじめ工具把持部にかかる力の目標値を設定しておき、タレット旋回時の各位相ごとに、前記最大力算出手段によって算出される前記最大力が前記目標値に対して所定の範囲内となるように、前記タレットの旋回速度および旋回加速度を各旋回位相ごとに決定するタレット旋回動作決定手段と、
該タレット旋回動作決定手段によって決定された、旋回位相ごとの旋回速度および旋回加速度の設定値に従って、前記タレットを旋回させる制御装置を備えたことを特徴とする工作機械の工具交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タレットの旋回により工具割出を行う工作機械の工具交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の主軸に取り付けられる工具を自動的に交換する工具交換装置が従来から用いられている。この工具交換装置には、作業に必要な複数の工具が予めセットされており、工作機械の主軸に取り付ける工具を、加工状態に応じて指定された工具に自動的に交換するように構成されている。
このような工具交換装置においては、タレットの旋回運動によって工具を搬送しているが、搬送のための旋回動作を行う際には工具の脱落が起こらないようにする必要がある。
【０００３】
工具の脱落を防ぐための技術として、以下のような技術が開示されている。
特許文献１には、重量データ格納手段を備え、かかる重量データ格納手段に、データ入力手段によって入力された各工具の重量データを格納しておき、この重量データに基づいて工作機械のタレットの動作を制御する技術が開示されている。
特許文献２には、工作機械の工具を搬送するタレットの旋回時に、工具に作用する遠心力を推定して、推定した遠心力とタレットの工具把持部における工具のグリップ力とに基づいて最大旋回速度を決定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１１５１１３号公報
【特許文献２】特許第４６５５４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１及び２に開示されている技術は、工具の重量データや、工具に作用する遠心力に基づいて工具割出時のタレットの旋回速度を適切に設定することで、工具脱落の防止と工具交換時間を短縮することができる。しかし、これらの文献に開示されている技術では、タレット上の工具の重量等に応じて、旋回速度は一定の速度となっていた。しかしながら、タレットが旋回する軸が鉛直方向に対して傾いている場合は、工具にかかる重力の軸に対する向きがタレットの旋回位相に応じて変化する。そのため、タレットを一定速度で旋回させると、旋回位相によっては旋回の限界速度に対して余裕があり、工具交換時間の短縮が不十分となるおそれがあった。
【０００６】
そこで本発明は、工作機械の工具交換装置において、工具交換時間を十分に短縮することが可能な工具交換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願の請求項１に係る発明では、鉛直方向に対して傾いた軸の周りを旋回して工具を搬送するタレットを備えた工作機械の工具交換装置において、前記タレットは、放射状に複数設けられた工具把持部を有し、前記タレットの前記工具把持部に装着される工具の工具重量データおよび前記工具把持部における前記工具の工具配置データを有し、該工具重量データおよび該工具配置データに基づいて、タレット旋回時の各旋回位相ごとに、各工具の重量および位置、タレットの旋回速度および旋回加速度を用いて、各工具にかかる遠心力、重力、慣性力の合力から各工具把持部にかかる力を算出する算出手段と、該算出手段により算出された各工具把持部にかかる力の中から最大力を算出する最大力算出手段と、あらかじめ工具把持部にかかる力の目標値を設定しておき、タレット旋回時の各位相ごとに、前記最大力算出手段によって算出される前記最大力が前記目標値に対して所定の範囲内となるように、前記タレットの旋回速度および旋回加速度を各旋回位相ごとに決定するタレット旋回動作決定手段と、該タレット旋回動作決定手段によって決定された、旋回位相ごとの旋回速度および旋回加速度の設定値に従って、前記タレットを旋回させる制御装置を備えたことを特徴とする工作機械の工具交換装置が提供される。
【０００８】
請求項１に係る発明では、各工具把持部にかかる力を算出して、タレットの旋回位相ごとに速度、加速度を決定してタレットの旋回動作を行うようにするため、低い限界での速度、加速度に制限されることなく、旋回位相ごとに最適な速度、加速度を設定することができるようになるため、工具交換時間をより短縮することが可能となる。
【０００９】
本願の請求項２に係る発明では、鉛直方向に対して傾いた軸の周りを旋回して工具を搬送するタレットを備えた工作機械の工具交換装置において、前記タレットは、放射状に複数設けられた工具把持部を有し、前記タレット旋回時に各々の工具把持部にかかる力の大きさを検出する負荷センサと、該負荷センサにより検出された各工具把持部にかかる力の中から最大力を算出する最大力算出手段と、あらかじめ工具把持部にかかる力の目標値を設定しておき、タレット旋回時の各位相ごとに、前記最大力算出手段によって算出される前記最大力が前記目標値に対して所定の範囲内となるように、前記タレットの旋回速度および旋回加速度を各旋回位相ごとに決定するタレット旋回動作決定手段と、該タレット旋回動作決定手段によって決定された、旋回位相ごとの旋回速度および旋回加速度の設定値に従って、前記タレットを旋回させる制御装置を備えたことを特徴とする工作機械の工具交換装置が提供される。
【００１０】
請求項２に係る発明では、各工具把持部に、工具把持部にかかる力の大きさを検出する負荷センサを設け、負荷センサの検出結果により、タレットの旋回位相ごとに速度、加速度を決定してタレットの旋回動作を行うようにするため、低い限界での速度、加速度に制限されることなく、旋回位相ごとに最適な速度、加速度を設定することができるようになるため、工具交換時間をより短縮することが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、工作機械の工具交換装置において、工具交換時間を十分に短縮することが可能な工具交換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態の工具交換装置に用いられるタレットの構造の概略図である。
【図２】タレットの旋回動作の例を示す図である。
【図３】第１の実施形態のタレットの旋回速度、旋回加速度決定の流れを示すフローチャートである。
【図４】タレットの旋回速度の従来技術との比較を示すグラフである。
【図５】第２の実施形態の工具交換装置に用いられるタレットの構造の概略図である。
【図６】第２の実施形態のタレットの旋回速度、旋回加速度決定の流れを示すフローチャートである。
【００１３】
（第１の実施形態）
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態の工具交換装置に用いられるタレットの構造の概略図である。１はタレットであり、周囲に放射状に複数（図においては１２個）の工具把持部３を備えており、それらの工具把持部３のうちの必要な箇所に工具２が把持されている。タレット１は時計回りに旋回するように構成されている。工作機械の制御手段１０に工具交換が指令された際には、タレット１を時計回りに旋回させて、タレット１の旋回位置のいずれかに設定された工具交換位置に到達するようにする（以下、この動作を「割り出し」ということがある。）。この割り出し時のタレット１の旋回動作の際に、旋回速度や加速度が大きすぎると、工具把持部３に大きな力がかかって、工具２の脱落が発生するおそれがある。
【００１４】
図１において、５は工具２にかかる重力、６は遠心力、７は慣性力であり、８はこれらの重力、遠心力、慣性力をベクトル的に合成した合成力である。本実施形態においては、データ入力手段１４からの入力等により、あらかじめ各工具把持部３に取り付ける各工具２の重量および工具把持部３における工具２の配置のデータを重量データ格納手段１２に格納しておく。重量データ格納手段１２に格納されている工具２の重量および工具把持部３における工具２の配置のデータや、タレット１の旋回位相、旋回速度、旋回加速度に基づき、制御手段１０において、タレット１の各旋回位相ごとに、工具２にかかる重力５、遠心力６、慣性力７の合成力８を算出し、工具把持部３にかかる力を算出する。
【００１５】
このように、タレット１の各旋回位相ごとに、各工具２ごとに各工具把持部３にかかる力を算出して、工具把持部３にかかる力が適切な値となるように、タレット１の旋回速度、旋回加速度を決定する。そして、タレット１の各旋回位相ごとに決定された旋回速度及び旋回加速度に基づいて、タレット１の旋回動作を調節する。これにより、工具把持部３にかかる力が適切な値となるようにタレット１の旋回速度及び旋回加速度が制御され、工具２の脱落を防止しつつ、タレット１を最適な旋回速度及び旋回加速度によって旋回させることが可能となる。
【００１６】
次に、タレット１の各旋回位相ごとの適切な旋回速度および旋回加速度を決定する方法の例を説明する。
まず初めに、重量データ格納手段１２に格納された工具２の重量および工具把持部３における工具２の配置のデータから、工具把持部３にかかる力を算出する方法について述べる。ここでは、タレット１の旋回軸が水平方向であるものとする。
タレット１の周縁部に設けられた工具把持部３に、順に１，２，・・・ｎと番号をつけ、それぞれに工具２の重量がｍ1，ｍ2，・・・ｍnの工具が取り付けられているものとする。ここで、工具２の重心がタレット１の旋回軸からｒの距離となるようにされているものとする。ここで、重量ｍ1の工具２がタレット１の最上部からθだけ回転した位置にあり、タレット１の旋回速度をω、旋回加速度をαとすると、重量ｍ1の工具２にかかる重力はｍ1ｇ、遠心力はｍ1ｒ2ω、慣性力はｍ1ｒαとなる。そして、工具２にかかる合力は、重力ｍ1ｇ、遠心力ｍ1ｒ2ω、慣性力ｍ1ｒαのベクトルの和として求めることができる。この合力として求められるベクトルの大きさＦ1を工具把持部３にかかる力の大きさとする。重量ｍ2、ｍ3・・・の工具２についても同様に工具把持部３にかかる力をＦ2、Ｆ3・・・Ｆnを算出することができる。
【００１７】
次に、このようにして算出した工具把持部３にかかる力Ｆ1、Ｆ2・・・Ｆnに基づいた、タレット１の旋回動作における旋回速度や旋回加速度の決定方法について説明する。ここで、旋回位相ごとの旋回速度および旋回加速度とは、図２における位置Ａ、位置Ｂ・・・位置Ｅ等のように、タレット１の旋回位相が異なる位置において、それぞれの旋回位相ごとにおける旋回速度および旋回加速度を示している。図２に示した例では、旋回位相が異なる位置として、位置Ａ、位置Ｂ・・・位置Ｅの５種類として挙げているが、これは一例にすぎず、どのような位相の差ごとにいくつの旋回位相において旋回速度および旋回加速度を決定するかは自由に決定することができる。図２は、旋回位相の異なるタレット１の位置を示した図であり、タレット１は時計回りに回転しているため、位置Ａ、位置Ｂ・・・位置Ｅの順に旋回位相を変えながら回転することとなる。例えば、タレット１の旋回位相が位置Ａのときの旋回速度及び旋回加速度を求めるには、工具把持部３に取り付けられている工具２ごとに、工具２にかかる重力、遠心力、慣性力から合成力を算出し、工具把持部３にかかる力を算出する。その力の算出を、工具２ごとに行い、算出された力の中で最大の工具把持部３にかかる力と、あらかじめ設定された工具把持部３の強度に対して設定された目標値Ｆとの差が一定値以下となるように、タレット１の旋回位相が位置Ａのときの旋回速度及び旋回加速度を調整する。
【００１８】
次に、工具把持部３にかかる力の算出の、さらに具体的な算出方法について説明する。まず、あらかじめ工具把持部３にかかる力の目標値Ｆ、旋回速度調整後の工具把持部３にかかる力とＦとの許容誤差ｄＦ、および旋回速度を調整していく際の変更ステップ幅ｄωを定めておく。Ｆは工具把持部３の強度に対して十分な安全率を取った値として設定し、さらにｄＦ、ｄωの値は制御手段１０の能力を考慮して定める値とする。
【００１９】
図２における速度ωの初期設定値を決定する。この初期設定値は、一例としては従来方式の旋回動作を行う場合の速度パターンと同じ値に設定するなど、適当な値に定めることができる。初期設定値として定めた値から、工具把持部３にかかる力の算出値に基づいて変更していき、最適化した値を実際の旋回動作に使用する。まず、初期設定として設定した速度パターンから、位置Ａ、位置Ｂ・・・位置Ｅにおける加速度αを算出する。このときの加速度の算出方法の例としては、各位置間の角度をφとしたときに、位置間の移動時間ｔ＝φ／ωiと仮定し、加速度をαi＝（ωi+1−ωi）／ｔとして求める方法などが挙げられる。
【００２０】
次に、位置Ａにおける速度ωA、加速度αA、および工具重量と工具把持部３における工具配置をもとに、各工具把持部３にかかる力Ｆ1〜Ｆ12を算出する。そして、位置Ａにおける各工具把持部３にかかる力Ｆ1〜Ｆ12のうちの最大値をＦmaxとする。ここで、Ｆmax＞Ｆであった場合には、位置Ａにおける速度ωをｄωだけ減らした値に変更する。逆に、Ｆmax＜Ｆであった場合には速度ωAをｄωだけ増加させる。このＦmaxの算出と速度ωの変更を、位置Ｂ〜位置Ｅについても順に行う。
【００２１】
旋回時の速度パターンの変更に伴い、加速度αA〜αEの値も変更される。速度が変更されると、位相と速度の関係から、位置Ａ〜位置Ｅにおける加速度αA〜αEの値を再び算出する。そして、このようにして変更された速度ω、加速度αをもとに、再び位置Ａ〜位置ＥについてそれぞれＦ1〜Ｆ12を算出し、Ｆmaxを求めてＦと比較して、速度ωを変更する。
これを、ＦmaxとＦとの差が、位置Ａ〜位置Ｅすべてにおいて、許容誤差ｄＦ以下となるまで繰り返す。そして、ＦmaxとＦとの差がすべてｄＦ以下となった時に、位置Ａ〜位置Ｅのそれぞれにおける速度ω、加速度αをその旋回位相における実際のタレット旋回に使用する値とする。
【００２２】
図３は、タレット１の旋回位相ごとの旋回速度および旋回加速度の算出方法の流れを示すフローチャートである。以下、ステップごとに説明する。
【００２３】
・（ステップＳＡ１）旋回速度および旋回加速度を決定するタレットの位置としてｍ個の位置を決定し、それぞれの位相θ1〜θmにおける旋回速度ω1〜ωmの初期設定値を適当に定める。
・（ステップＳＡ２）それぞれの位相θ1〜θmにおける旋回加速度α1〜αmの値を、
αi＝（ωi+1−ωi）／（ｄθ／ωi）として、順次α1〜αmを算出する。
（αｍについては、（ω1−ωm）／（ｄθ／ωm）として算出する。）
・（ステップＳＡ３）ｉ＝１に設定する。
【００２４】
・（ステップＳＡ４）ωi、αiに基づいて、位相θiにおける各々の工具把持部にかかる力Ｆ1i〜Ｆniを算出する。具体的には、Ｆ1iを求めるには、工具把持部の第１の位置に把持されている工具の重量ｍ1を用いて、重力ｍ1ｇ、遠心力ｍ1ｒ2θ、慣性力ｍ1ｒαを求め、それらのベクトル和の大きさをＦ1iとする。また、工具把持部の第２の位置、第３の位置・・・第ｎの位置についても同様にして算出する。
・（ステップＳＡ５）ステップＳ４で求めたＦ1i〜Ｆniのうちの最大値をＦmaxiとする。
・（ステップＳＡ６）Ｆmaxiを、工具把持部にかかる力の目標値として設定したＦの値と比較して大きいかどうかを判定する。Ｆmaxiの方が大きいとき（ＹＥＳ）は、ステップＳＡ７に進み、ＦmaxiがＦ以下のとき（ＮＯ）は、ステップＳＡ８に進む。
【００２５】
・（ステップＳＡ７）タレットの旋回速度を変更する際のステップ値をｄωとし、ωiの値をｄωだけ小さくする。
・（ステップＳＡ８）ωiの値をｄωだけ大きくする。
・（ステップＳＡ９）ｉの値がｍに等しいかどうかを判定する。等しい場合（ＹＥＳ）はステップＳＡ１１に進み、等しくない場合（ＮＯ）はステップＳＡ１０に進む。
・（ステップＳＡ１０）ｉの値に１を加えて、ステップＳＡ４に戻る。
【００２６】
・（ステップＳＡ１１）修正後のω1〜ωmの値を用いて、それぞれの位相θ1〜θmにおける旋回加速度α1〜αmの値を、
αi＝（ωi+1−ωi）／（ｄθ／ωi）として、順次α1〜αmを算出する。
（αmについては、（ω1−ωm）／（ｄθ／ωm）として算出する。）
・（ステップＳＡ１２）ωi、αiに基づいて、位相θiにおける各々の工具把持部にかかる力Ｆ1i〜Ｆniを算出し、その中の最大値を抽出してＦmax1〜Ｆmaxmを算出する。
・（ステップＳＡ１３）Ｆmax1〜Ｆmaxmと、Ｆとの差が、いずれもＦとの許容誤差として設定されたｄＦの値よりも小さいかどうかを判定する。いずれもｄＦより小さい場合（ＹＥＳ）は、ステップＳＡ１４に進み、ｄＦ以上のものがある場合（ＮＯ）は、ステップＳＡ３に戻って再度算出する。
・（ステップＳＡ１４）ωi、αiの値を位相θiにおける速度、加速度の値の決定値として終了する。
【００２７】
このようにすると、タレット１の旋回位相ごとに適切な旋回速度および旋回加速度を決定することができる。実際のタレット１旋回時には、このようにして決定された旋回速度、旋回加速度によってタレット１の旋回動作を調整する。
【００２８】
図４は、本実施形態において決定された旋回速度の旋回位相ごとの変化を示したグラフである。従来技術においては、工具交換時のタレットの旋回速度は旋回開始直後と旋回終了直前を除いた位相において、工具把持部３にかかる力が最大となる旋回位相における限界速度図４において点線で示されているように、もっとも限界速度が低い旋回位相位置の速度が全位相にわたって固定されている（ωlimit）。これに対して、本実施形態においては、タレットの旋回速度がタレットの旋回位相ごとに、工具把持部へかかる力の最大値Ｆmaxが目標値として設定したＦに近い値となるように調整している。この結果、本実施形態では図４のグラフに見られるように、旋回位相Ｂ及びＥにおいて、従来例の速度より大きな速度で旋回させることが可能となる。
このように、従来技術では旋回速度に余裕があった旋回位相において、限界まで旋回速度を高めることが可能となるため、全体として工具交換時間を短縮することができる。
【００２９】
なお、本実施形態においては、工具が把持されている工具把持部３すべてについてかかる力を算出していたが、算出に時間がかかる場合などは、明らかにかかる力の小さい工具把持部３を除いた、いくつかの工具把持部３についてのみかかる力を算出し、旋回位相ごとの旋回速度及び旋回加速度を算出してもよい。この場合、かかる力の算出を行わない工具把持部３を正しく選定する必要はあるが、旋回速度、旋回加速度の算出をより短時間で行うことができる。
【００３０】
（第２の実施形態）
本実施形態は、各工具把持部３にかかる力の大きさを、各工具把持部３に取り付けられる工具２の重量および位置、タレット１の旋回速度および旋回加速度に基づいて算出することに代えて、各工具把持部３に負荷センサ２０を設けて、負荷センサによって各工具把持部３にかかる力を測定する点が、第１の実施形態と異なっている。
図５は、本実施形態の工具交換装置に用いられるタレットの構造の概略図である。図５に示されているように、各工具把持部３の底面部には、負荷センサ２０が取り付けられており、各工具把持部３にかかる力を測定する。この負荷センサ２０を用いて、タレット１の各旋回位相ごとに、各工具把持部３にかかる力を測定する。なお、負荷センサ２０の設置箇所については、各工具把持部３の底面部に限ったものではなく、適宜定めることができる。
【００３１】
このように、タレット１の各旋回位相ごとに、負荷センサ２０によって各工具把持部３にかかる力を測定して、工具把持部３にかかる力が適切な値となるように、タレット１の旋回速度、旋回加速度を決定する。そして、タレット１の各旋回位相ごとに決定された旋回速度及び旋回加速度に基づいて、タレット１の旋回動作を調節する。これにより、工具把持部３にかかる力が適切な値となるようにタレット１の旋回速度及び旋回加速度が制御され、工具２の脱落を防止しつつ、タレット１を最適な旋回速度及び旋回加速度によって旋回させることが可能となる。
【００３２】
図６は、タレット１の旋回位相ごとの旋回速度および旋回加速度の算出方法の流れを示すフローチャートである。以下、ステップごとに説明する。
【００３３】
・（ステップＳＢ１）旋回速度および旋回加速度を決定するタレットの位置としてｍ個の位置を決定し、それぞれの位相θ1〜θmにおける旋回速度ω1〜ωmの初期設定値を適当に定める。
・（ステップＳＢ２）それぞれの位相θ1〜θmにおける旋回加速度α1〜αmの値を、
αi＝（ωi+1−ωi）／（ｄθ／ωi）として、順次α1〜αmを算出する。
（αmについては、（ω1−ωm）／（ｄθ／ωm）として算出する。）
・（ステップＳＢ３）ｉ＝１に設定する。
【００３４】
・（ステップＳＢ４）負荷センサの検出結果により、位相θiにおける各々の工具把持部にかかる力Ｆ1i〜Ｆmiを検出する。
・（ステップＳＢ５）ステップＳＢ４で求めたＦ1i〜Ｆmiのうちの最大値をＦmaxiとする。
・（ステップＳＢ６）Ｆmaxiを、工具把持部にかかる力の目標値として設定したＦの値と比較して大きいかどうかを判定する。Ｆmaxiの方が大きいとき（ＹＥＳ）は、ステップＳＢ７に進み、ＦmaxiがＦ以下のとき（ＮＯ）は、ステップＳＢ８に進む。
【００３５】
・（ステップＳＢ７）タレットの旋回速度を変更する際のステップ値をｄωとし、ωiの値をｄωだけ小さくする。
・（ステップＳＢ８）ωiの値をｄωだけ大きくする。
・（ステップＳＢ９）ｉの値がｍに等しいかどうかを判定する。等しい場合（ＹＥＳ）はステップＳＢ１１に進み、等しくない場合（ＮＯ）はステップＳＢ１０に進む。
・（ステップＳＢ１０）ｉの値に１を加えて、ステップＳＢ４に戻る。
【００３６】
・（ステップＳＢ１１）修正後のω1〜ωmの値を用いて、それぞれの位相θ1〜θmにおける旋回加速度α1〜αmの値を、αi＝（ωi+1−ωi）／（ｄθ／ωi）として、順次α1〜αmを算出する。
（αmについては、（ω1−ωm）／（ｄθ／ωm）として算出する。）
・（ステップＳＢ１２）負荷センサの検出結果により、位相θiにおける各々の工具把持部にかかる力Ｆ1i〜Ｆmiを検出し、その中の最大値をＦmaxiとする。
・（ステップＳＢ１３）Ｆmax1〜Ｆmaxmと、Ｆとの差が、いずれもＦとの許容誤差として設定されたｄＦの値よりも小さいかどうかを判定する。いずれもｄＦより小さい場合（ＹＥＳ）は、ステップＳＢ１４に進み、ｄＦ以上のものがある場合（ＮＯ）は、ステップＳＢ３に戻って再度算出する。
・（ステップＳＢ１４）ωi、αiの値を位相θiにおける速度、加速度の値の決定値として終了する。
【符号の説明】
【００３７】
１    タレット
２    工具
３    工具把持部
５    重力
６    遠心力
７    慣性力
８    合成力
１０  制御手段
１２  重量データ格納手段
１４  データ入力手段
２０  負荷センサ
【図６】
2015054355.tif 000003
【図１】
2015054355.tif 000004
【図２】
2015054355.tif 000005
【図３】
2015054355.tif 000006
【図４】
2015054355.tif 000007
【図５】
2015054355.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成27年1月5日(2015.1.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本願の請求項１に係る発明では、鉛直方向に対して傾いた軸の周りを旋回して工具を搬送するタレットを備えた工作機械の工具交換装置において、前記タレットは、放射状に複数設けられた工具把持部を有し、前記タレットの前記工具把持部に装着される工具の工具重量データおよび前記工具把持部における前記工具の工具配置データを有し、該工具重量データおよび該工具配置データに基づいて、タレット旋回時の旋回方向の位置ごとに、各工具の重量および位置、タレットの旋回速度および旋回加速度を用いて、各工具にかかる遠心力、重力、慣性力の合力から各工具把持部にかかる力を算出する算出手段と、該算出手段により算出された各工具把持部にかかる力の中から最大力を算出する最大力算出手段と、あらかじめ工具把持部にかかる力の目標値を設定しておき、タレット旋回時の旋回方向の位置ごとに、前記最大力算出手段によって算出される前記最大力が前記目標値に対して所定の範囲内となるように、前記タレットの旋回速度および旋回加速度を旋回方向の位置ごとに決定するタレット旋回動作決定手段と、該タレット旋回動作決定手段によって決定された、旋回方向の位置ごとの旋回速度および旋回加速度の設定値に従って、前記タレットを旋回させる制御装置を備えたことを特徴とする工作機械の工具交換装置が提供される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
請求項１に係る発明では、各工具把持部にかかる力を算出して、タレットの旋回方向の位置ごとに速度、加速度を決定してタレットの旋回動作を行うようにするため、低い限界での速度、加速度に制限されることなく、旋回方向の位置ごとに最適な速度、加速度を設定することができるようになるため、工具交換時間をより短縮することが可能となる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本願の請求項２に係る発明では、鉛直方向に対して傾いた軸の周りを旋回して工具を搬送するタレットを備えた工作機械の工具交換装置において、前記タレットは、放射状に複数設けられた工具把持部を有し、前記タレット旋回時に各々の工具把持部にかかる力の大きさを検出する負荷センサと、該負荷センサにより検出された各工具把持部にかかる力の中から最大力を算出する最大力算出手段と、あらかじめ工具把持部にかかる力の目標値を設定しておき、タレット旋回時の旋回方向の位置ごとに、前記最大力算出手段によって算出される前記最大力が前記目標値に対して所定の範囲内となるように、前記タレットの旋回速度および旋回加速度を旋回方向の位置ごとに決定するタレット旋回動作決定手段と、該タレット旋回動作決定手段によって決定された、旋回方向の位置ごとの旋回速度および旋回加速度の設定値に従って、前記タレットを旋回させる制御装置を備えたことを特徴とする工作機械の工具交換装置が提供される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
請求項２に係る発明では、各工具把持部に、工具把持部にかかる力の大きさを検出する負荷センサを設け、負荷センサの検出結果により、タレットの旋回方向の位置ごとに速度、加速度を決定してタレットの旋回動作を行うようにするため、低い限界での速度、加速度に制限されることなく、旋回方向の位置ごとに最適な速度、加速度を設定することができるようになるため、工具交換時間をより短縮することが可能となる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に対して傾いた軸の周りを旋回して工具を搬送するタレットを備えた工作機械の工具交換装置において、
前記タレットは、放射状に複数設けられた工具把持部を有し、
前記タレットの前記工具把持部に装着される工具の工具重量データおよび前記工具把持部における前記工具の工具配置データを有し、該工具重量データおよび該工具配置データに基づいて、タレット旋回時の旋回方向の位置ごとに、各工具の重量および位置、タレットの旋回速度および旋回加速度を用いて、各工具にかかる遠心力、重力、慣性力の合力から各工具把持部にかかる力を算出する算出手段と、
該算出手段により算出された各工具把持部にかかる力の中から最大力を算出する最大力算出手段と、
あらかじめ工具把持部にかかる力の目標値を設定しておき、タレット旋回時の旋回方向の位置ごとに、前記最大力算出手段によって算出される前記最大力が前記目標値に対して所定の範囲内となるように、前記タレットの旋回速度および旋回加速度を旋回方向の位置ごとに決定するタレット旋回動作決定手段と、
該タレット旋回動作決定手段によって決定された、旋回方向の位置ごとの旋回速度および旋回加速度の設定値に従って、前記タレットを旋回させる制御装置を備えたことを特徴とする工作機械の工具交換装置。
【請求項２】
鉛直方向に対して傾いた軸の周りを旋回して工具を搬送するタレットを備えた工作機械の工具交換装置において、
前記タレットは、放射状に複数設けられた工具把持部を有し、
前記タレット旋回時に各々の工具把持部にかかる力の大きさを検出する負荷センサと、
該負荷センサにより検出された各工具把持部にかかる力の中から最大力を算出する最大力算出手段と、
あらかじめ工具把持部にかかる力の目標値を設定しておき、タレット旋回時の旋回方向の位置ごとに、前記最大力算出手段によって算出される前記最大力が前記目標値に対して所定の範囲内となるように、前記タレットの旋回速度および旋回加速度を旋回方向の位置ごとに決定するタレット旋回動作決定手段と、
該タレット旋回動作決定手段によって決定された、旋回方向の位置ごとの旋回速度および旋回加速度の設定値に従って、前記タレットを旋回させる制御装置を備えたことを特徴とする工作機械の工具交換装置。