(57)【要約】【課題】カム機構を駆動するモータに必要以上の電流が流れることを防止でき、モータの温度上昇を防止することができる工作機械及びモータ制御方法を提供する。【解決手段】マシニングセンタの制御装置６０は、工具交換動作において工具交換アーム３０を垂直移動させる高負荷動作の場合に、リレー９３を切り替えて抵抗Ｒが無い経路を選択し、工具交換モータ２７へ高電流を通電する。また制御装置６０は、工具交換アーム３０を旋回させる低負荷動作の場合に、リレー９３を切り替えて抵抗Ｒが有る経路を選択し、工具交換モータ２７への電流を低減する。また制御装置６０は、高負荷動作と低負荷動作との切替タイミングを予め切替タイミングテーブルとして記憶しておき、工具交換動作の開始からの経過時間をタイマにて計時して、経過時間が切替タイミングに達した場合にリレー９３の切り替えを行う。【選択図】図１０
2013046950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具を収容する収容部と、工具を装着してワークを加工する加工部と、該加工部に装着した工具を前記収容部に収容された工具に交換する交換部を動作させるカム機構と、該カム機構を駆動するモータとを備える工作機械において、
前記カム機構が高負荷の動作を行う場合に前記モータへ高電流を通電し、前記カム機構が低負荷の動作を行う場合に前記モータへ前記高電流よりも低い低電流を通電するモータ制御手段を備えること
を特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記交換部は、前記加工部に対する工具の着脱方向への直線移動動作と、前記収容部及び前記加工部の間での旋回動作とを行うようにしてあり、
前記モータ制御手段は、
前記カム機構が前記交換部に高負荷の直線移動動作を行わせる場合に、前記モータへ高電流を通電し、
前記カム機構が前記交換部に低負荷の旋回動作を行わせる場合に、前記モータへ低電流を通電するようにしてあること
を特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記モータへ印加する駆動電圧を生成する電源回路を更に備え、
前記モータ制御手段は、前記電源回路から前記モータへの駆動電圧の印加経路の抵抗値を調整することによって、前記モータへ通電する電流量を制御するようにしてあること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の工作機械。
【請求項４】
前記モータへ印加する駆動電圧を生成する電源回路を更に備え、
前記モータ制御手段は、前記電源回路が生成する駆動電圧の電圧値を調整することによって、前記モータへ通電する電流量を制御するようにしてあること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の工作機械。
【請求項５】
前記カム機構が前記高負荷の動作及び／又は前記低負荷の動作を行う時間に係る情報を記憶する時間情報記憶手段と、
前記モータによる前記カム機構の駆動開始からの経過時間を計時するタイマと
を更に備え、
前記モータ制御手段は、前記時間情報記憶手段が記憶した時間情報、及び、前記タイマの計時結果に基づいて、前記モータへ通電する電流量を制御するようにしてあること
を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の工作機械。
【請求項６】
前記時間情報記憶手段は、前記交換部が交換する工具の種別に応じて異なる時間情報を記憶していること
を特徴とする請求項５に記載の工作機械。
【請求項７】
前記カム機構による前記高負荷の動作及び／又は前記低負荷の動作に対応した前記モータの回転位置を記憶する回転位置記憶手段と、
前記モータの回転位置を検知する回転位置検知部と
を備え、
前記モータ制御手段は、前記回転位置記憶手段が記憶した前記モータの回転位置、及び、前記回転位置検知部が検知した前記モータの回転位置に基づいて、前記モータへ通電する電流量を制御するようにしてあること
を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の工作機械。
【請求項８】
前記モータへの電流量を検知する電流検知部を備え、
前記モータ制御手段は、前記電流検知部が検知した電流量が閾値を超えるか否かに応じて、前記モータへ通電する電流量を制御するようにしてあること
を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の工作機械。
【請求項９】
工作機械の工具交換に係るカム機構を駆動するモータへ通電する電流量を制御するモータ制御方法において、
前記カム機構が高負荷の動作を行う場合に、前記モータへ高電流を通電し、
前記カム機構が低負荷の動作を行う場合に、前記モータへ低電流を通電すること
を特徴とするモータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具交換動作を行うためのカム機構を駆動するモータへ通電する電流量の制御を行う工作機械及びモータ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にマシニングセンタ（工作機械）は、フライス加工、中ぐり加工又はねじ立てなど種々の加工を行う。工作機械は、複数種の工具を収容しておくための収容部と、主軸に装着された工具を収容部に収容された工具に交換するための機構とを備えており、目的の加工に応じて工具を交換しながら、種々の加工を連続的に行っている。工作機械における工具交換は、例えば工具交換アームにより行われる。工具交換アームは、水平方向に旋回し、且つ、垂直方向に移動するアーム本体の水平方向の両端に、工具を把持するフィンガ対がそれぞれ設けられた構成である。主軸に装着された工具及び収容部に収容された工具を工具交換アームのフィンガ対にそれぞれ把持させ、工具交換アームを垂直下方向へ移動させて主軸から工具を抜脱した後、工具交換アームを水平旋回させ、工具交換アームを垂直上方向へ移動させて工具を主軸に装着することで行われる。このような工具交換アームによる工具交換を実現するため、工作機械には工具交換アームに垂直方向の移動及び水平方向の旋回を行わせるためのカム機構、及び、このカム機構を駆動するモータが備えられる。
【０００３】
例えば特許文献１においては、工具交換アームの旋回による遠心力により、工具が工具交換アームから脱落することなく、更にねじれに対する強さが従来と比較して大きい工具把持装置が提案されている。特許文献１に記載の工具把持装置は、上述のような工具交換アームを用いて工具交換を行うものであり、フィンガ対が工具を把持して工具交換アームが下降し始めた場合に、ロックピンが開放されてバネの付勢力により上方へ押し上げられ、ロックピンのテーパ部が鋼球を外側に押し出してフィンガ対が開動しないようにロックする構成である。
【０００４】
また特許文献２においては、小出力のモータで小さなカムにより、工具を着脱可能に保持するコレットのクランプのための弾性力に抗して、コレットをアンクランプさせ得る工具交換装置を備えた工作機械が提案されている。特許文献２に記載の工作機械もまた、上述のような工具交換アームを用いて工具交換を行う構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１５１５４１号公報
【特許文献２】特開平７−１８５９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
工具交換アームにて工具交換を行う工作機械では、工具交換アームの垂直方向の移動及び水平方向の旋回の動作を行う必要があり、これらの動作は駆動用のモータの回転動作をカム機構が垂直移動及び水平旋回の動作に変換することによって実現される。コスト削減などの観点から、カム機構の駆動は単一のモータにて行うことが好ましく、カム機構は一つのモータの一回転（一回転以上であってもよい）に対して工具交換アームの垂直移動及び水平旋回の一連の動作を完了するように設計される。
【０００７】
またカム機構を駆動するモータとして、例えば誘導モータが用いられ、工作機械にはモータを駆動するためのインバータ回路などの駆動回路が備えられる。カム機構はモータの回転を工具交換アームの垂直移動及び水平旋回の一連の動作に変換するものであるが、一連の動作の中にはモータに対して高負荷がかかる動作と、低負荷でよい動作とが含まれる。モータを駆動する駆動回路は、高負荷の動作に耐えうるトルクを発生させるべく、モータの駆動を行う。
【０００８】
しかしながら、高負荷がかかる場合にはモータに多くの電流を通電する必要があるが、低負荷の場合にはモータはそれほど多くの電流を必要としない。モータの駆動回路は高負荷の場合を考慮してモータの駆動を行うため、低負荷の場合には必要以上の電流がモータに流れることとなり、モータが発熱して温度上昇するという問題がある。またこの場合、モータの周辺に配された種々の機構が、温度上昇の悪影響を受ける虞があり、この対策として工作機械にモータを冷却する装置を搭載する必要が生じると共に、工作機械の大型化及びコスト増等の虞がある。
【０００９】
特許文献１及び特許文献２に記載の発明も同様の工具交換アームを用いる構成であるため、同様の問題を有している。また工作機械には、工具交換アームの垂直移動及び水平旋回を行うためのカム機構のみでなく、その他にも種々のカム機構を備えている。例えば引用文献２に記載の工作機械は、コレットのクランプのためのカム機構を備えている。このような他のカム機構についても、上述と同様の問題が生じる虞がある。
【００１０】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、カム機構を駆動するモータに必要以上の電流が流れることを防止でき、モータの温度上昇を防止することができる工作機械及びモータ制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る工作機械は、工具を収容する収容部と、工具を装着してワークを加工する加工部と、該加工部に装着した工具を前記収容部に収容された工具に交換する交換部を動作させるカム機構と、該カム機構を駆動するモータとを備える工作機械において、前記カム機構が高負荷の動作を行う場合に前記モータへ高電流を通電し、前記カム機構が低負荷の動作を行う場合に前記モータへ前記高電流よりも低い低電流を通電するモータ制御手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る工作機械は、前記交換部が、前記加工部に対する工具の着脱方向への直線移動動作と、前記収容部及び前記加工部の間での旋回動作とを行うようにしてあり、前記モータ制御手段は、前記カム機構が前記交換部に高負荷の直線移動動作を行わせる場合に、前記モータへ高電流を通電し、前記カム機構が前記交換部に低負荷の旋回動作を行わせる場合に、前記モータへ低電流を通電するようにしてあることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る工作機械は、前記モータへ印加する駆動電圧を生成する電源回路を更に備え、前記モータ制御手段は、前記電源回路から前記モータへの駆動電圧の印加経路の抵抗値を調整することによって、前記モータへ通電する電流量を制御するようにしてあることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る工作機械は、前記モータへ印加する駆動電圧を生成する電源回路を更に備え、前記モータ制御手段は、前記電源回路が生成する駆動電圧の電圧値を調整することによって、前記モータへ通電する電流量を制御するようにしてあることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る工作機械は、前記カム機構が前記高負荷の動作及び／又は前記低負荷の動作を行う時間に係る情報を記憶する時間情報記憶手段と、前記モータによる前記カム機構の駆動開始からの経過時間を計時するタイマとを更に備え、前記モータ制御手段は、前記時間情報記憶手段が記憶した時間情報、及び、前記タイマの計時結果に基づいて、前記モータへ通電する電流量を制御するようにしてあることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る工作機械は、前記時間情報記憶手段が、前記交換部が交換する工具の種別に応じて異なる時間情報を記憶していることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る工作機械は、前記カム機構による前記高負荷の動作及び／又は前記低負荷の動作に対応した前記モータの回転位置を記憶する回転位置記憶手段と、前記モータの回転位置を検知する回転位置検知部とを備え、前記モータ制御手段は、前記回転位置記憶手段が記憶した前記モータの回転位置、及び、前記回転位置検知部が検知した前記モータの回転位置に基づいて、前記モータへ通電する電流量を制御するようにしてあることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る工作機械は、前記モータへの電流量を検知する電流検知部を備え、前記モータ制御手段は、前記電流検知部が検知した電流量が閾値を超えるか否かに応じて、前記モータへ通電する電流量を制御するようにしてあることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係るモータ制御方法は、工作機械の工具交換に係るカム機構を駆動するモータへ通電する電流量を制御するモータ制御方法において、前記カム機構が高負荷の動作を行う場合に、前記モータへ高電流を通電し、前記カム機構が低負荷の動作を行う場合に、前記モータへ低電流を通電することを特徴とする。
【００２０】
本発明においては、工具交換動作を実現するためのカム機構が高負荷の動作を行う場合にモータへ高電流を通電すると共に、カム機構が低負荷の動作を行う場合にはモータへ低電流を通電するようにモータの制御を行う。
例えば交換部（工具交換アーム）の直線移動動作及び旋回動作をカム機構が行う構成の場合、直線移動動作は高負荷であり、旋回動作は低負荷である場合が多い。そこで工作機械は、交換部の直線移動動作の場合にモータへ高電流を通電し、旋回動作の場合に低電流を通電する構成とすることができる。
このように、カム機構が高負荷／低負荷のいずれの動作を行うかに応じてモータへ通電する電流量を調整する構成とすることによって、高負荷の動作を確実に行うことができると共に、低負荷の動作時にモータに必要以上の電流が流れて発熱することを防止できる。
【００２１】
また、本発明においては、インバータ回路などの電源回路からモータへの駆動電圧の印加経路の抵抗値を調整する（例えば、抵抗値が大きい経路と抵抗値が小さい経路とをスイッチにて切り替える構成とすることができる）。これにより、抵抗値を大きくすればモータへ流れる電流量を低減でき、抵抗値を小さくすればモータへ流れる電流量を増大できるため、モータへ通電する電流量を容易に制御することが可能となる。
【００２２】
また、本発明においては、インバータ回路などの電源回路が出力する駆動電圧の電圧値を調整する。これにより、電圧値を大きくすればモータへ流れる電流量を増大でき、電圧値を小さくすればモータへ流れる電流量を低減できるため、モータへ通電する電流量を容易に制御することが可能となる。
【００２３】
カム機構の一連の動作においていずれの箇所が高負荷／低負荷であるかは、カム機構の設計段階などにおいて設計者が判断することができる。そこで本発明においては、一連の動作における高負荷／低負荷で動作する時間を予め測定して時間情報として記憶しておく。またカム機構の駆動開始からの経過時間をタイマにて計時し、予め記憶した時間情報を参照して高負荷／低負荷の変化するタイミングとなった場合に、モータへの電流量を調整する。
これにより、モータへ通電する電流量の調整を、タイマの計時結果に応じて容易に行うことができる。
【００２４】
また、本発明においては、工具の種別（例えば大径工具、標準工具及び小径工具等）に応じて工具交換の一連の動作の時間を変更する必要があることから、工具の種別に応じた高負荷／低負荷に係る時間情報を予め測定して記憶しておく。工具交換の際には、交換対象の工具の種別に応じて記憶した時間情報を参照し、タイマの計時結果に応じたモータへの電流量の調整を行う。これにより、工具の種別に適したモータの制御を行うことができる。
【００２５】
また、本発明においては、カム機構の一連の動作における高負荷／低負荷で動作する場合のモータの回転位置を予め測定して記憶しておく。工作機械にはモータの回転位置を検知するセンサなどを設け、モータの回転位置が予め記憶した回転位置となった場合に、モータへの電流量を調整する。
これにより、モータへ通電する電流量の調整を、回転位置の検知結果に応じて容易に行うことができる。
【００２６】
またモータは、高負荷がかかると速度が低下して電流量が増加し、低負荷がかかると速度が上昇して電流量は減少する。そこで、高負荷時の電流量と低負荷時の電流量とを予め測定して、これを区分する閾値を予め決定しておく。工作機械にはモータへ流れる電流量を検知するセンサなどを設け、モータへの電流量が閾値を超えるか否かに応じて、モータへの電流量を調整する。
これにより、モータへ通電する電流量の調整を、電流量の検知結果に応じて容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明による場合は、カム機構が高負荷の動作を行う場合にモータへ高電流を通電すると共に、カム機構が低負荷の動作を行う場合にはモータへ低電流を通電するようにモータの制御を行う構成とすることにより、モータへ必要以上の電流が流れることを防止でき、モータの温度上昇を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】マシニングセンタ（工作機械）の外観を示す斜視図である。
【図２】工具マガジンの構成を示す模式図である。
【図３】工具マガジンの構成を示す模式図である。
【図４】工具交換機構の構成を示す斜視図である。
【図５】工具交換機構の構成を示す斜視図である。
【図６】工具交換機構の構成を示す側断面図である。
【図７】工具交換アームの構成を示す斜視図である。
【図８】工具交換アームの内部構成を示す断面図である。
【図９】マシニングセンタの構成を示すブロック図である。
【図１０】制御装置による工具交換モータの制御を説明するための模式的な回路図である。
【図１１】制御装置による工具交換モータの制御を説明するためのタイミングチャートである。
【図１２】切替タイミングテーブルの一例を示す模式図である。
【図１３】制御装置による工具交換動作における工具交換モータの制御手順を示すフローチャートである。
【図１４】変形例２の切替タイミングテーブルの一例を示す模式図である。
【図１５】変形例３の制御装置による工具交換動作における工具交換モータの制御手順を示すフローチャートである。
【図１６】変形例３の制御装置による工具交換動作における工具交換モータの制御手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、マシニングセンタ（工作機械）の外観を示す斜視図である。なお、図１においては、交換用の工具を収容する工具マガジン（収容部）の図示を省略してある。本実施の形態に係るマシニングセンタは、加工対象であるワーク（図示は省略する）と工具とを相対移動させて、ワークに所望の機械加工（例えば、スライス削り、穴あけ又は切削等）を施すことができる工作機械である。マシニングセンタは金属製の基台１を備え、基台１の下部の四隅には脚部１ａがそれぞれ設けられ、これら４つの脚部１ａが床面などに設置されることにより、マシニングセンタが所定場所に設置される。
【００３０】
マシニングセンタの基台１上には、柱状のコラム２が立設されており、コラム２の前面に沿って上下に移動可能に主軸ヘッド４が設けられている。主軸ヘッド４には、加工用の工具が装着される後述の主軸（加工部）５と、主軸５に装着された工具を他の工具に交換するための工具交換機構７とが設けられている。また図１において図示は省略するが、コラム２の上部にはＺ軸送りモータ８１（図９参照）が設けてあり、Ｚ軸送りモータ８１の回転によって主軸ヘッド４を上下に移動させることができる。
【００３１】
主軸ヘッド４には、主軸５が回転可能に装着され、主軸５を回転駆動するための主軸モータ６が上部に備えられている。主軸５の下端には工具が着脱可能に装着され、主軸５が主軸モータ６により回転駆動されることによって工具が回転し、テーブル８に固定したワークの加工が行われる。主軸５は、主軸ヘッド４の上下移動によって上方の交換位置と下方の加工位置との間を移動する。なお図示は省略するが、主軸５の下端部には工具を着脱可能に保持する工具取付部が設けられ、この工具取付部に保持された工具を離脱するための工具交換モータ２７及びカム機構等が主軸ヘッド４に搭載されている。
【００３２】
また基台１上には、主軸ヘッド４の下方に、ワークを着脱可能に固定することができるテーブル８が配置してある。テーブル８は、サーボモータであるテーブルモータ８４（図９参照）により回転する。コラム２は、サーボモータであるＸモータ８２及びＹモータ８３（図９参照）により、Ｘ軸方向（左右方向）及びＹ軸方向（前後方向）へ移動制御される。
【００３３】
コラム２の一側面には、複数の工具を収容する工具マガジン１１（図２参照）を固定するためのマガジン固定部１０が設けられている。工具マガジン１１は、マガジン固定部１０にねじ止めされ、コラム２に対して不動に固定される。図２、図３は、工具マガジン１１の構成を示す模式図である。工具マガジン１１は、正面視が略長円形をなすケース１２内に、複数の工具ポット１３が配設された移送機構１４を備えている。移送機構１４は、ケース１２の内側に回転可能に設けられた一対のスプロケット１５、１６と、このスプロケット１５、１６の間に掛け渡されたチェーン１７と、チェーン１７の外周側に固着された複数のブラケット１８とを備えて構成されている。また工具マガジン１１の上部には、スプロケット１５を回転駆動するためのマガジンモータ１９が設けられている。複数の工具ポット１３は、それぞれブラケット１８に取り付けられて、一方のスプロケット１５がマガジンモータ１９によって回転駆動された際に、チェーン１７と共に循環する経路を移送される。
【００３４】
また複数の工具ポット１３は、いずれもブラケット１８に対して回動可能に取り付けられている。ただし工具ポット１３は、その位相経路の大部分の範囲では、ケース１２の内壁面１２ａが工具ポット１３に接触する状態にあり、内壁面１２ａが工具ポット１３の回動を規制している。回動が規制された状態の工具ポット１３は、取り付けられた工具２０が水平方向に向けられた状態で維持される。また工具マガジン１１のケース１２の下端側には割出口１２ｂが形成されており、割出口１２ｂが形成された位置においては内壁面１２ａによる規制がなされない。このため、割出口１２ｂの位置に移送された一の工具ポット１３はブラケット１８に対して回動可能であり、工具２０が水平方向に向けられた状態から下方へ向けられた状態へ略９０°回動させることができる。即ち、割出口１２ｂに位置する工具ポット１３に保持された工具２０は、水平方向へ向けられて工具ポット１３に収容される収容位置と、下方へ向けられて交換を待機する交換待機位置との間で移動させることができる。また工具マガジン１１には、工具ポット１３を収容位置又は交換待機位置へ移動させるためのポット回動機構（図示は省略する）が備えられている。ポット回動機構は、駆動源であるエアシリンダ８４（図９参照）と、このエアシリンダ８４により駆動され、工具ポット１３を回動させる機械機構とを有して構成される。
【００３５】
また工具マガジン１１のケース１２には、ねじを挿通するための貫通孔が形成された板状の取付部１２ｃが上下にそれぞれ設けられている。これにより工具マガジン１１の取付部１２ｃとコラム２に設けられたマガジン固定部１０とをねじ止めすることができ、工具マガジン１１をコラム２に対して不動に固定することができる。
【００３６】
図４、図５は、工具交換機構７の構成を示す斜視図である。図６は、工具交換機構７の構成を示す側断面図である。工具交換機構７は、主軸ヘッド４内に配されており、略直方体形のハウジング２５と、ハウジング２５の上部に延筒状の支持部２６を介して固定され、主軸ヘッド４の上部に固定された主軸モータ６の側方に起立して配置された工具交換モータ２７と、ハウジング２５の下部に設けられた貫通孔から下方に出退可能に且つ軸線周りに旋回可能に支持された旋回軸２８と、この旋回軸２８の下端に直交して連結されると共に水平方向に延設され、工具２０を把持するフィンガ対３１が両側に設けられた板状の工具交換アーム３０とを備えて構成されている。また工具交換モータ２７の回転軸には、鉛直方向に延びる駆動軸２９の上端が連結されており、この駆動軸２９は、支持部２６の内側及びハウジング２５の内側を貫通して設けられている。またハウジング２５の内側では、駆動軸２９の側方に、鉛直方向へ伸びる上記の旋回軸２８が配置されており、ハウジング２５内のカム機構によって駆動軸２９の回転が旋回軸２８に伝達される。
【００３７】
駆動軸２９は、その上端部が支持部２６の下部に設けられた軸受によって軸支され、下端部がハウジング２５の下部に設けられた軸受によって軸支されており、これにより駆動軸２９は、支持部２６及びハウジング２５内にて回転可能に軸支されている。また駆動軸２９の軸方向の中央部位には円筒部材２９ａが装着され、円筒部材２９ａの外周面の上下には上部円筒溝カム２９ａａ及び下部円筒溝カム２９ａｂが形成されている。円筒部材２９ａの上部円筒溝カム２９ａａには、揺動レバー２９ｂの略中央に設けられた係合子が係合している。揺動レバー２９ｂは、一端がハウジング２５内にて軸支され、他端に設けられた接触子が旋回軸２８に設けられた円周溝２８ｂに係合している。また図示は省略するが、円筒部材２９ａの下部円筒溝カム２９ａｂには揺動部材が係合し、この揺動部材が下部円筒溝カム２９ａｂに従って揺動することによって、主軸ヘッド４に備えられた工具取付部を動作させ、主軸５から工具２０を離脱させることができる。
【００３８】
また駆動軸２９の下部にはパラレルカム２９ｃが設けられている。パラレルカム２９ｃは、２つの板カムを有する複合カムであり、旋回軸２８に設けられたスプライン副軸３３のフランジ部３３ａの上下にそれぞれ設けられた従動ローラ３３ｂに当接している。またパラレルカム２９ｃの下側の板カムの下面には平面カム２９ｄが形成され、平面カム２９ｄには旋回軸２８を内挿する外軸ギア３２の腕部３２ａの先端に設けられた係合子が係合している。即ち、駆動軸２９の回転が平面カム２９ｄを介して外軸ギア３２に伝達されるようにしてある。
【００３９】
旋回軸２８は、ハウジング２５内において鉛直方向に延設され、上端部がハウジング２５の上部に設けられた挿通孔を通して上方に突出している。また旋回軸２８の下端部には、軸方向に直交して延設されたフランジ２８ａが設けられ、フランジ２８ａには工具交換アーム３０がねじ止めされている。旋回軸２８の下部（ただしフランジ部２８ａより上側）には、円筒状のスプライン副軸３３が装着されており、このスプライン副軸３３の外周面には、軸方向に直交する方向へ延設されたフランジ部３３ａが設けられている。フランジ部３３ａの上下面には複数の従動ローラ３３ｂがそれぞれ軸支され、複数の従動ローラ３３ｂはフランジ部３３ａの周方向に等間隔で配置されている。これら複数の従動ローラ３３ｂは、駆動軸２９のパラレルカム２９ｃの板カムがそれぞれ当接する。これにより、駆動軸２９が１回転した場合、従動ローラ３３ｂが板カムに押され、スプライン副軸３３と共に旋回軸２８が１８０°旋回する。また旋回軸２８の上部には円筒部材が装着され、この円筒部材の外周面には円周溝２８ｂが形成されており、この円周溝２８ｂに揺動レバー２９ｂの接触子が係合している。これにより、駆動軸２９の回転によって揺動レバー２９ｂが揺動した場合に、旋回軸２８が上下方向へ往復移動する。
【００４０】
また、ハウジング２５の下部に設けられた貫通孔の内側には、工具交換アーム３０のフィンガ対３１を開閉させるための延筒状の外軸ギア３２が回転可能に支持されている。外軸ギア３２の外周面の上部には、駆動軸２９側に向かって斜め上方へ伸びる腕部３２ａが設けられ、腕部３２ａの先端には駆動軸２９の板カムの下面に設けられた平面溝カム２９ｄに係合する係合子が設けられている。これにより、駆動軸２９の回転に対して外軸ギア３２を回転させることができる。また外軸ギア３２の下面には、工具交換アーム３０の上部から突出する一対の嵌合爪３５ａにそれぞれ嵌合するための一対の凹部３２ｂが設けられている。外軸ギア３２の内側には旋回軸２８が遊挿されており、外軸ギア３２は旋回軸２８に対して独立して回転することができる。
【００４１】
図７は、工具交換アーム３０の構成を示す斜視図である。図８は、工具交換アーム３０の内部構成を示す断面図である。工具交換アーム３０は、主軸５に装着された工具２０と工具マガジン１１の交換待機位置へ移動された工具２０とを把持及び搬送するためのものである。工具交換アーム３０は、平面視が略長方形の扁平な直方体形をなすアーム本体３０ａと、アーム本体３０ａの略対角の位置に設けられた一対のフィンガ対３１とを備えている。フィンガ対３１は開閉する略Ｕ字型の部材であり、アーム本体３０ａはハウジング内にフィンガ対３１を開閉する機構を収容したものである。フィンガ対３１は、ボルト３６にてアーム本体３０ａに開閉可能に取り付けられている。アーム本体３０ａの上面中央には、旋回軸２８が挿入される円形状の挿通穴が設けられ、挿通穴の内側からフィンガ駆動用カム軸３５に設けられた一対の係合爪３５ａが上方にそれぞれ突出している。
【００４２】
アーム本体３０ａ内には、円筒状のフィンガ駆動用カム軸３５が起立した状態で軸線周りに回転可能に支持されている。フィンガ駆動用カム軸３５の内側には挿通穴が設けられ、この挿通穴に旋回軸２８の下端が挿入される。フィンガ駆動用カム軸３５の外周面の下側には、軸方向に直交する方向へ延出したフランジ状のフィンガ駆動用カム３５ｂが設けられている。フィンガ駆動用カム３５ｂの互いに対象となる２箇所には切欠部３５ｃがそれぞれ形成されている。またフィンガ駆動用カム軸３５の上側の開口端には、上方へ向かって突出する一対の嵌合爪３５ａが互いに対称となる位置にそれぞれ設けられている。係合爪３５ａは、アーム本体３０ａが上方へ移動した際に、ハウジング２５の下部に設けられた外軸ギア３２の一対の凹部３２ｂにそれぞれ嵌合する。これにより駆動軸２９の回転に従動して回転する外軸ギア３２の回転によって、アーム本体３０ａとは独立してフィンガ駆動用カム軸３５のみを回転させ、フィンガ対３１の開閉を行うことができる。
【００４３】
またアーム本体３０ａ内には、フィンガ駆動用カム軸３５の側方の両側に、フィンガ対３１の開閉機構３７がそれぞれ設けられている。開閉機構３７は、フィンガ対３１を開く方向へ付勢するための付勢部３７ａと、フィンガ駆動用カム３５ｂの切欠部３５ｃに係合し、フィンガ駆動用カム３５ｃの回転に応じてフィンガ対３１を閉じる受動部３７ｂとを備えている。これにより、駆動軸２９の回転に伴って外軸ギア３２及びフィンガ駆動用カム軸３５が回転し、フィンガ駆動用カム３５ｂを回転させることによって工具交換アーム３０のフィンガ対３１を開閉することができる。
【００４４】
工具交換アーム３０は、一方のフィンガ対３１にて主軸５に装着された工具２０を把持し、他方のフィンガ対３１にて工具マガジン１１の交換待機位置に移動された工具２０を把持することができる。工具交換アーム３０は、フィンガ対３１の一方又は両方にて工具２０を把持した状態で上昇又は下降が可能であり、また水平方向に１８０°回転することによって工具２０の交換を行うことができる。なお、工具交換アーム３０は、工具マガジン１１の工具ポット１３に保持された工具２０が交換待機位置に移動されている場合、フィンガ対３１の間にこの工具２０が位置し、フィンガ対３１がこの工具２０を把持することができ、工具２０が交換待機位置に移動されていない（即ち収容位置に移動されている）場合、フィンガ対３１がこの工具２０を把持することはできない。また工具交換アーム３０は、主軸ヘッド４と共に上下移動し、上側に位置している場合に工具２０の交換動作を行う。
【００４５】
主軸５に装着された工具２０による加工が終了し、次工程の工具２０との交換を行う場合、マシニングセンタは、まず主軸ヘッド４を上方へ移動すると共に、工具マガジン１１にて選択された次工程の工具２０を収容位置から交換待機位置へ移動させる。工具の交換を行う位置まで主軸ヘッド４が移動し、且つ、工具マガジン１１の工具２０が交換待機位置まで移動した後、マシニングセンタは、工具交換アーム３０のフィンガ対３１にて主軸５に装着された工具２０及び工具マガジン１１の交換待機位置へ移動された工具２０を把持する。
【００４６】
次いでマシニングセンタは、工具交換アーム３０を下方へ移動させることによって、主軸５及び工具マガジン１１から両工具２０を取り外す。工具交換アーム３０の上下移動は、工具交換機構７の上部円筒溝カム２９ａａ、揺動レバー２９ｂ及び円周溝２８ｂのカム機構により実現されるものである。次いでマシニングセンタは、工具交換アーム３０を水平方向に略１８０°回転させて、２つの工具２０の位置を交換する。工具交換アーム３０の回転は、工具交換機構７のパラレルカム２９ｃ及びスプライン副軸３３のカム機構により実現されるものである。次いでマシニングセンタは、工具交換アーム３０を上方へ移動させることによって、次工程にて使用する工具２０を主軸５に装着すると共に、使用済みの工具２０を工具ポット１３へ戻し、この工具２０を交換待機位置から収容位置へ移動させる。その後、マシニングセンタは、主軸ヘッド４を下方へ移動させて加工を開始する。なおこれら一連の工具交換動作は、工具交換モータ２７を１回転させることによって、工具交換機構７内のカム機構により実現される。
【００４７】
上記のような工具交換動作は、マシニングセンタのコラム２の背面側に設けられた制御装置６０の制御により行われる。図９は、マシニングセンタの構成を示すブロック図である。マシニングセンタの制御装置６０は、ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３、不揮発性記憶装置６４、入力インタフェース６５及び出力インタフェース６６等を備えて構成されている。ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６２に記憶された制御プログラムをＲＡＭ６３に読み出して実行することにより、ワークの加工処理及び工具交換処理等を行う。またＣＰＵ６１内には、タイマ６１ａが備えられており、工具交換動作の制御に利用される（詳細は後述する）。ＲＯＭ６２は、マスクＲＯＭ又はＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性のメモリ素子であり、ＣＰＵ６１にて実行される制御プログラム及び処理に必要な各種のデータ等が予め記憶されている。ＲＡＭ６３は、ＳＲＡＭ（Static ＲＡＭ）又はＤＲＡＭ（Dynamic RAM）等のメモリ素子であり、ＲＯＭ６２から読み出した制御プログラム及び処理過程で発生した種々のデータ等を一時的に記憶する。不揮発性記憶装置６４は、データ書き換えが可能な不揮発性のメモリ素子であり、処理に必要な各種のデータが記憶される。特に本実施の形態においては、工具交換を行う際に工具交換モータ２７の制御を行うための情報が記憶される。
【００４８】
マシニングセンタは、入力装置７１と、アームセンサ７２と、Ｚ軸センサ７３と、ポット上昇センサ７４と、ポット下降センサ７５とを備えており、これらが制御装置６０の入力インタフェース６５に接続されている。入力装置７１は、キーボード又はタッチパネル等を用いたものであり、ユーザの操作を受け付ける。アームセンサ７２は、工具交換アーム３０が原点（最も上側の位置）まで上昇したか否かを検出する。Ｚ軸センサ７３は、主軸５が工具２０を交換する交換位置まで上昇したか否かを検出する。ポット上昇センサ７４は、割出口１２ｂにて工具ポット３１が上側へ回転したか否か（即ち、工具２０が収納位置へ移動したか否か）を検出する。ポット下降センサ７５は、工具マガジン１１の割出口１２ｂにて、工具ポット３１が下側へ回転したか否か（即ち、工具２０が交換待機位置へ移動したか否か）を検出する。入力インタフェース６５は、入力装置７１、アームセンサ７２、Ｚ軸センサ７３、ポット上昇センサ７４及びポット下降センサ７５から出力される情報をＣＰＵ６１へ与える。
【００４９】
マシニングセンタは、Ｚ軸送りモータ８１、主軸モータ６、Ｘモータ８２、Ｙモータ８３、マガジンモータ１９、エアシリンダ８４、工具交換モータ２７、表示装置８５及びテーブルモータ８６等を備えており、これらが制御装置６０の出力インタフェース６６に接続されている。Ｚ軸送りモータ８１は、コラム２に対して主軸ヘッド４を鉛直方向へ上下移動させるためのモータである。主軸モータ６は、主軸５を回転させるためのものであり、これにより主軸５に装着された工具２０を用いたワーク９９の加工を行うことができる。Ｘモータ８２及びＹモータ８３は、コラム２をＸ方向及びＹ方向へ移動させるためのモータである。マガジンモータ１９は、工具マガジン１１内の複数の工具ポット１３を巡回して移送し、加工に使用する工具２０を選択するためのモータである。エアシリンダ８４は、工具マガジン１１の割出口１２ｂにて、工具ポット１３を収容位置又は交換待機位置へ移動させるための駆動源である。工具交換モータ２７は、主軸５に対する工具２０の着脱、並びに、工具交換アーム３０の上下動、回転及び工具２０の把持等の工具交換動作を行うためのモータである。表示装置８５は、液晶パネルなどであり、マシニングセンタの動作状態又はユーザに対するメッセージ等を表示する。テーブルモータ８６は、テーブル８を回転させるためのモータである。
【００５０】
またマシニングセンタは、ポット識別センサ７６を備える。ポット識別センサ７６は、投光素子７７と、受光素子７８と、ポット識別板７９とを備えている。ポット識別板７９は、工具マガジン１１に設けられており、各工具ポット１３に対応したパターンを有する光透過部を備え、工具ポット１３と共に工具マガジン１１内を搬送される。投光素子７７及び受光素子７８は、ポット識別板７９を挟んで対向配置されており、制御装置６０のＣＰＵ６１は、出力インタフェース６６を介して投光素子７７に投光信号を入力する。受光素子７８は、光透過部の各パターンに応じた光を受光して入力インタフェース６５に受光信号を出力し、これに応じてＣＰＵ６１は、割出口１２ｂに何れの工具ポット１３が搬送されたかを検出する。ＣＰＵ６１は、所望の工具ポット１３が搬送されたことをポット識別センサ７６にて検出した場合、マガジンモータ１９を停止し、所定の工具２０を割出口１２ｂに位置決めする。
【００５１】
図１０は、制御装置６０による工具交換モータ２７の制御を説明するための模式的な回路図である。工具交換モータ２７は、例えば３相の誘導モータが用いられる。制御装置６０及び工具交換モータ２７の間にはインバータ回路９１が介在しており、制御装置６０から与えられる駆動命令に応じてインバータ回路９１が３相交流の駆動電圧を工具交換モータ２７へ出力する。またインバータ回路９１から工具交換モータ２７への３つの電圧印加経路中には、それぞれリレー９３が配されている。各リレー９３は、インバータ回路９１から工具交換モータ２７への電圧印加経路中に、抵抗を含まない第１の経路と、抵抗Ｒを含む第２の経路を選択的に切り替えるものであり、制御装置６０によって切り替えが制御されている。インバータ回路９１が出力する駆動電圧の電圧値（ピーク値、実効値）は変化しないが、制御装置６０がリレー９３により抵抗Ｒの有無を切り替えることによって、工具交換モータ２７へ流れる電流値を変化させることができる。また工具交換モータ２７には、回転軸の回転位置を検知するセンサ２７ａが設けられており、センサ２７ａの検知結果は制御装置６０へ与えられる。
【００５２】
図１１は、制御装置６０による工具交換モータ２７の制御を説明するためのタイミングチャートであり、工具交換動作における工具交換アーム３０の位置（Ｚ方向）と、工具交換機構７のカム機構（又は工具交換モータ２７）に加わる負荷の大きさと、リレー９３の切り替えによる抵抗Ｒの有無と、工具交換モータ２７を流れる電流とを対比して図示してある。工具交換動作においては、まず、フィンガ対３１が工具２０を把持した状態で工具交換アーム３０が垂直下方へ移動され（時刻０〜ｔ１）、このとき工具交換機構７のカム機構（上部円筒溝カム２９ａａ、揺動レバー２９ｂ及び円周溝２８ｂ）の負荷は大きく、工具交換モータ２７の負荷は大きい。そこで制御装置６０は、リレー９３を抵抗Ｒが設けられていない経路側へ切り替える。これにより工具交換モータ２７には大きな電流が流れる。
【００５３】
次いで、工具交換アーム３０が旋回され（時刻ｔ１〜ｔ２）、このとき工具交換機構７のカム機構（パラレルカム２９ｃ及びスプライン副軸３３）の負荷は小さく、工具交換モータ２７負荷は小さい。そこで制御装置６０は、リレー９３を抵抗Ｒが設けられた経路側へ切り替える。これにより工具交換モータ２７に流れる電流を減少させることができる。
【００５４】
次いで、工具交換アーム３０が垂直上方へ移動され（時刻ｔ２〜ｔ３）、このとき工具交換機構７のカム機構（上部円筒溝カム２９ａａ、揺動レバー２９ｂ及び円周溝２８ｂ）の負荷は大きく、工具交換モータ２７の負荷は大きい。そこで制御装置６０は、リレー９３を抵抗Ｒが設けられていない経路側へ切り替える。これにより工具交換モータ２７には大きな電流が流れる。
【００５５】
このように、工具交換アーム３０による工具交換の一連の動作において、工具交換機構７内のカム機構及び工具交換モータ２７の負荷が大きい工具交換アーム３０の垂直移動を行う場合、制御装置６０が工具交換モータ２７への大きな電流を流すことにより、工具交換アーム３０の垂直移動を確実に行うことができる。また工具交換機構７内のカム機構及び工具交換モータ２７の負荷が小さい工具交換アーム３０の旋回を行う場合、制御装置６０が工具交換モータ２７へ小さな電流を流すことにより、工具交換モータ２７に必要以上の電流が流れることで生じる発熱などを防止できる。
【００５６】
制御装置６０は、工具交換アーム３０の垂直移動と旋回との動作切替のタイミングに合わせて、リレー９３の切り替えを行う必要がある。工具交換モータ２７の回転速度が略一定であれば、一連の工具交換動作に要する時間（図１１の時刻０〜時刻ｔ３）は略一定であり、垂直移動から旋回への切り替えタイミング（図１１の時刻ｔ１）及び旋回から垂直移動への切り替えタイミング（図１１の時刻ｔ２）も略一定である。そこで制御装置６０は、予め測定された切り替えタイミングを不揮発性記憶装置６４に切替タイミングテーブルとして記憶している。
【００５７】
図１２は、切替タイミングテーブルの一例を示す模式図である。切替タイミングテーブルは、工具２０の種別（大径工具、標準工具、小径工具）毎に、垂直移動から旋回への切り替えタイミングと、旋回から垂直移動への切り替えタイミングとが予め記憶されている。制御装置６０は、工具交換動作の開始時において、リレー９３にて抵抗Ｒが無い経路を選択している。制御装置６０は、工具交換動作の開始（即ち工具交換モータ２７の駆動開始）からの経過時間をＣＰＵ６１内のタイマ６１ａにて計時し、経過時間が切替タイミングテーブルに記憶されたタイミング（垂直移動→旋回）に達した場合、抵抗Ｒが有る経路を選択するようにリレー９３を切り替える。その後、制御装置６０はタイマ６１ａによる計時を継続し、経過時間が切替タイミングテーブルに記憶されたタイミング（旋回→垂直移動）に達した場合、抵抗Ｒが無い経路を選択するようにリレー９３を切り替える。
【００５８】
また本実施の形態に係るマシニングセンタでは、工具２０の種別に応じて工具交換の速度を調整する制御を行っている。例えばマシニングセンタは、大径工具については低速度で工具交換を行い、標準工具については標準速度で工具交換を行い、小径工具については高速度で工具交換を行う。このため、工具交換動作における垂直移動→旋回の切替タイミング及び旋回→垂直移動の切替タイミングも工具２０の種別により異なる。制御装置６０は、工具交換を行う工具２０の種別を判断し（径が大きい工具２０の優先度が高く、例えば工具交換アーム３０のフィンガ対３１が把持する工具２０のいずれか一方が大径工具であれば、制御部６０は交換対象の工具２０を大径工具と判断する）、工具２０の種別に応じた切替タイミングを切替タイミングテーブルから読み出す。
【００５９】
図１３は、制御装置６０による工具交換動作における工具交換モータ２７の制御手順を示すフローチャートである。制御装置６０のＣＰＵ６１は、例えば現時点の加工が終了したか否かなどに応じて、工具交換を行うか否かを判定し（ステップＳ１）、工具交換を行わないと判定した場合には（Ｓ１：ＮＯ）、工具交換を行う必要が生じるまで待機する。工具交換を行うと判定した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、不揮発性記憶装置６４に記憶された切替タイミングテーブルから交換対象の工具２０に応じた切替タイミングを読み出し（ステップＳ２）、インバータ回路９１へ駆動命令を与えることによって、工具交換モータ２７の駆動を開始し（ステップＳ３）、タイマ６１ａによる計時を開始する（ステップＳ４）。
【００６０】
次いでＣＰＵ６１は、タイマ６１ａが計時する経過時間が、ステップＳ２にて読み出した切替タイミング（垂直移動→旋回）に達したか否かを判定し（ステップＳ５）、切替タイミングに達していないと判定した場合には（Ｓ５：ＮＯ）、切替タイミングに達するまで待機する。切替タイミングに達したと判定した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、リレー９３を切り替えて抵抗Ｒが有る経路を選択する（ステップＳ６）。
【００６１】
次いでＣＰＵ６１は、タイマ６１ａが計時する経過時間が、ステップＳ２にて読み出した切替タイミング（旋回→垂直移動）に達したか否かを判定し（ステップＳ７）、切替タイミングに達していないと判定した場合には（Ｓ７：ＮＯ）、切替タイミングに達するまで待機する。切替タイミングに達したと判定した場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、リレー９３を切り替えて抵抗Ｒが無い経路を選択する（ステップＳ８）。
【００６２】
その後、ＣＰＵ６１は、センサ２７ａの検知結果から、駆動開始から工具交換モータ２７が１回転したか否かを判定し（ステップＳ９）、１回転していないと判定した場合には（Ｓ９：ＮＯ）、工具交換モータ２７が１回転するまで待機する。工具交換モータ２７が１回転したと判定した場合（Ｓ９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、タイマ６１ａの計時を停止し（ステップＳ１０）、インバータ回路９１へ停止命令を与えることによって、工具交換モータ２７を停止し（ステップＳ１１）、工具交換の処理を終了する。
【００６３】
以上の構成のマシニングセンタは、工具交換動作において工具交換アーム３０を垂直移動させる高負荷動作の場合に、リレー９３を切り替えて抵抗Ｒが無い経路を選択し、工具交換モータ２７へ高電流を通電する構成とすることにより、高負荷動作を確実に行うことができる。またマシニングセンタは、工具交換動作において工具交換アーム３０を旋回させる低負荷動作の場合に、リレー９３を切り替えて抵抗Ｒが有る経路を選択し、工具交換モータ２７への電流を低減する構成とすることにより、低負荷動作時に工具交換モータ２７へ必要以上の電流が流れて発熱することを防止できる。またマシニングセンタは、リレー９３の切替により工具交換モータ２７への電流量を調整する構成とすることにより、制御装置６０が電流量の調整を容易且つ確実に行うことができる。
【００６４】
またマシニングセンタは、工具交換動作における高負荷動作と低負荷動作との切替タイミングを予め切替タイミングテーブルとして不揮発性記憶装置６４に記憶しておき、工具交換動作の開始からの経過時間をタイマ６１ａにて計時して、経過時間が切替タイミングに達した場合にリレー９３の切り替えを行う構成とすることにより、制御装置６０によるリレー９３の切替制御を容易に行うことができる。またマシニングセンタは、工具２０の種別に応じた切替タイミングを切替タイミングテーブルに記憶しておくことによって、工具２０の種別に適した工具交換動作を行うことができる。
【００６５】
なお、本実施の形態においては、工具交換動作における工具交換アーム３０の垂直移動及び旋回を行うカム機構について、高負荷動作時と低負荷動作時とで工具交換モータ２７への通電量を調整する構成としたが、これに限るものではなく、例えば工具交換アーム３０のフィンガ対３１を動作させるカム機構について、高負荷動作時と低負荷動作時とで工具交換モータ２７への通電量を調整する構成としてもよく、その他のカム機構について行ってもよい。
【００６６】
（変形例１）
上述の実施の形態においては、リレー９３により駆動電圧印加経路中の抵抗Ｒの有無を切り替えることによって、工具交換モータ２７への電流量を調整する構成としたが、これに限るものではない。
例えば図１０に示したインバータ回路９１が、制御装置６０からの命令に従って出力電圧の電圧値を調整することが可能な回路である場合、インバータ回路９１が出力する駆動電圧の電圧値を制御装置６０が切り替えることによって、工具交換モータ２７への電流量を切り替える構成とすることができる。この構成の場合、リレー９３及び抵抗Ｒが必要ないため、マシニングセンタの小型化などが実現できる。
【００６７】
（変形例２）
上述の実施の形態においては、切替タイミング（時間）を予め切替タイミングテーブルに記憶しておき、工具交換動作の開始からの経過時間をタイマ６１ａにて計時して、リレー９３の切り替えを制御する構成としたが、これに限るものではない。
工具交換アーム３０による一連の工具交換動作は、工具交換モータ２７を１回転させることにより行われる。このため、工具交換モータ２７の回転位置（回転角度）と、工具交換のためのカム機構の動作とは略一対一に対応し、工具交換アーム３０の垂直移動が行われているか又は水平旋回が行われているかを、工具交換モータ２７の回転位置から判断することができる。
【００６８】
そこで、変形例２に係るマシニングセンタは、図１０に示したセンサ２７ａにて工具交換モータ２７の回転位置を検知し、検知結果に応じてリレー９３の切り替えを制御する。このため、変形例２に係るマシニングセンタは、切替タイミング（回転位置）を予め切替タイミングテーブルとして不揮発性記憶装置６４に記憶している。図１４は、変形例２の切替タイミングテーブルの一例を示す模式図である。変形例２の切替タイミングテーブルは、垂直移動から旋回への切替タイミングとして回転位置（回転角度）θ１と、旋回から垂直移動への切替タイミングとして回転位置（回転角度）θ２とが予め記憶されている。なお、工具交換モータ２７の回転位置を切替タイミングとする場合、工具２０の種別毎に切替タイミングを記憶しておく必要はない。
【００６９】
制御装置６０は、工具交換動作の開始時において、リレー９３にて抵抗Ｒが無い経路を選択している。制御装置６０は、工具交換動作の開始後にセンサ２７ａにて工具交換モータ２７の回転位置を検知し、回転位置が切替タイミングテーブルに記憶されたタイミング（垂直移動→旋回）に達した場合、抵抗Ｒが有る経路を選択するようにリレー９３を切り替える。その後、制御装置６０はセンサ２７ａによる回転位置の検知を継続し、回転位置が切替タイミングテーブルに記憶されたタイミング（旋回→垂直移動）に達した場合、抵抗Ｒが無い経路を選択するようにリレー９３を切り替える。
【００７０】
以上の構成の変形例２に係るマシニングセンタは、工具交換動作における高負荷動作と低負荷動作との切替タイミングを工具交換モータ２７の回転位置として記憶しておき、工具交換動作中にセンサ２７ａにて工具交換モータ２７の回転位置を検知し、回転位置が予め記憶した切替タイミングに達した場合にリレー９３の切り替えを行う構成とすることにより、制御装置６０によるリレー９３の切替制御を容易に行うことができる。
【００７１】
（変形例３）
工具交換モータ２７として誘導モータを用いる場合、誘導モータは負荷が大きいほど速度が低下して電流が増加し、負荷が小さいほど速度が上昇して電流が減少する。変形例３に係るマシニングセンタは、工具交換モータ２７を流れる電流量を検知するセンサ（図示は省略する）を備え、工具交換動作中の工具交換モータ２７の電流量をセンサにてサンプリングして、複数回分のサンプリング結果の合計値を算出することで所定時間毎の電流量の合計値（積分値）を算出し、算出した電流量の合計値が閾値を超える場合には負荷が大きいと判断し、合計値が閾値を超えない場合には負荷が小さいと判断する。なお、電流量の合計値との比較を行う閾値は、マシニングセンタの設計段階などにおいて電流量の測定を行うことによって予め決定し、不揮発性記憶装置６４に記憶しておく。
【００７２】
図１５、図１６は、変形例３の制御装置６０による工具交換動作における工具交換モータ２７の制御手順を示すフローチャートである。変形例３の制御装置６０のＣＰＵ６１は、例えば現時点の加工が終了したか否かなどに応じて、工具交換を行うか否かを判定し（ステップＳ２１）、工具交換を行わないと判定した場合には（Ｓ２１：ＮＯ）、工具交換を行う必要が生じるまで待機する。工具交換を行うと判定した場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、不揮発性記憶装置６４に記憶された閾値を読み出し（ステップＳ２２）、インバータ回路９１へ駆動命令を与えることによって、工具交換モータ２７の駆動を開始する（ステップＳ２３）。
【００７３】
次いでＣＰＵ６１は、センサによって工具交換モータ２７を流れる電流量のサンプリングを行い（ステップＳ２４）、サンプリング数が所定数に達したか否かを判定する（ステップＳ２５）。サンプリング数が所定数に達していない場合（Ｓ２５：ＮＯ）、ＣＰＵ６１は、ステップＳ２４へ処理を戻し、電流量のサンプリングを繰り返す。サンプリング数が所定数に達した場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、所定数の電流量のサンプリング結果の合計量を算出し（ステップＳ２６）、算出した合計量がステップＳ２２にて読み出した閾値より少ないか否かを判定する（ステップＳ２７）。合計量が閾値以上の場合（Ｓ２７：ＮＯ）、ＣＰＵ６１は、ステップＳ２４へ処理を戻し、電流量のサンプリング、合計量の算出及び閾値との比較を再度行う。合計量が閾値より少ない場合（Ｓ２７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、リレー９３を切り替えて抵抗Ｒが有る経路を選択する（ステップＳ２８）。
【００７４】
次いでＣＰＵ６１は、工具交換モータ２７を流れる電流量のサンプリングを行い（ステップＳ２９）、サンプリング数が所定数に達したか否かを判定する（ステップＳ３０）。サンプリング数が所定数に達していない場合（Ｓ３０：ＮＯ）、ＣＰＵ６１は、ステップＳ２９へ処理を戻し、電流量のサンプリングを繰り返す。サンプリング数が所定数に達した場合（Ｓ３０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、所定数の電流量のサンプリング結果の合計量を算出し（ステップＳ３１）、算出した合計量がステップＳ２２にて読み出した閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ３２）。合計量が閾値より少ない場合（Ｓ３２：ＮＯ）、ＣＰＵ６１は、ステップＳ２９へ処理を戻し、電流量のサンプリング、合計量の算出及び閾値との比較を再度行う。合計量が閾値以上の場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、リレー９３を切り替えて抵抗Ｒが無い経路を選択する（ステップＳ３３）。
【００７５】
その後、ＣＰＵ６１は、センサ２７ａの検知結果から、駆動開始から工具交換モータ２７が１回転したか否かを判定し（ステップＳ３４）、１回転していないと判定した場合には（Ｓ３４：ＮＯ）、工具交換モータ２７が１回転するまで待機する。工具交換モータ２７が１回転したと判定した場合（Ｓ３４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、インバータ回路９１へ停止命令を与えることによって、工具交換モータ２７を停止し（ステップＳ３５）、工具交換の処理を終了する。
【００７６】
以上の構成の変形例３に係るマシニングセンタは、工具交換モータ２７を流れる電流量をセンサにて検知し、所定時間毎の電流量の合計値（積分値）が閾値を超えるか否かに応じてリレー９３の切替制御を行うことによって、工具交換アーム３０に工具交換動作を行わせるカム機構の負荷に応じて、工具交換モータ２７への電流量を制御することができる。なお変形例３のマシニングセンタは、工具交換モータ２７を流れる電流の合計値（積分値）に基づく制御を行う構成としたが、これに限るものではなく、電流の最大値又は平均値等に基づいて制御を行う構成としてもよい。
【符号の説明】
【００７７】
４  主軸ヘッド
５  主軸（加工部）
６  主軸モータ
７  工具交換機構
１１  工具交換マガジン（収容部）
２０  工具
２７  工具交換モータ（モータ）
２７ａ  センサ（回転位置検知部）
２８  旋回軸
２８ａ  フランジ
２８ｂ  円周溝（カム機構）
２９  駆動軸
２９ａ  円筒部材
２９ａａ  上部円筒溝カム（カム機構）
２９ａｂ  下部円筒溝カム
２９ｂ  揺動レバー（カム機構）
２９ｃ  パラレルカム（カム機構）
３０  工具交換アーム（交換部）
３１  フィンガ対
３２  外軸ギア
３２ａ  腕部
３２ｂ  凹部
３３  スプライン副軸（カム機構）
３３ａ  フランジ部
３３ｂ  従動ローラ
６０  制御装置（モータ制御手段）
６１  ＣＰＵ
６１ａ  タイマ
６４  不揮発性記憶装置（時間情報記憶手段、回転位置記憶手段）
９１  インバータ回路（電源回路）
９３  リレー
Ｒ  抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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