JP2015054370A

JP2015054370A - 工作機械の工具交換装置

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Publication number: JP2015054370A
Application number: JP2013188423A
Authority: JP
Inventors: 真弘室田; Shinko Murota
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2013-09-11
Filing date: 2013-09-11
Publication date: 2015-03-23
Anticipated expiration: 2033-09-11
Also published as: CN104416402A; DE102014112925A1; US9339905B2; DE102014112925B4; US20150072845A1; CN104416402B; JP5698812B2

Abstract

【課題】タレットを回動動作させて工具交換を行う工作機械の工具交換装置において、工具交換時の回動動作の際にタレットへの衝撃を抑えつつ回動動作速度を可能な限り上げることが可能な工具交換装置を提供すること。
【解決手段】タレットが、回動軸まわりの回動動作によって主軸に対して接近、離反可能に構成されている工具交換装置において、タレット回動動作時の各位相において、タレット機構部にかかる力を算出して、その算出結果に応じてタレットの回動動作パターンを決定する。これにより、タレットの各位相ごとに最適なタレットの回動速度を決定することができ、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

Description

本発明は、タレットを回動動作させて主軸頭に対して接近、離反させることで工具の着脱を行う工作機械の工具交換装置に関する。

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、タレットの周りの複数の工具把持部のそれぞれに、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工具を交換する際には、タレットの旋回動作によって指定の工具の割り出しを行うとともに、タレットを回動動作させて主軸頭に対して接近、離反させることによって、割り出した工具を主軸に装着された工具と交換する工具交換装置がある。ここで、タレットの旋回動作とは、タレットを正面視したときのタレットの回転方向（図１における矢印方向）、タレットの回動動作とは、タレットを側面から見たときのタレットの回転方向（図２における図２（ａ）から図２（ｂ）への移動方向、または逆方向の移動方向）を指すものとする。

この方式の工具交換装置は、加工時に工具把持部を主軸から遠ざけるため、加工領域を広く取ることができるという利点がある。

工具交換装置における工具交換に関する技術として、以下に挙げるような文献がある。
特許文献１には、加工時に工具把持部を主軸から遠ざける方式の工具交換装置において、タレットの主軸への接近時の回動動作速度パターンが回動動作の回動終了点に滑らかに減速されるパターンに、また、タレットが主軸から離反するときの回動動作速度パターンが回動動作の開始から滑らかに加速されるパターンになるように制御を行って、回動動作時のタレットへの衝撃を低減して、タレット機構部は工具把持部へ高負荷がかかることを防止して、タレット部品の消耗や工具脱落を防ぐ技術が開示されている。

特許文献２には、交換する工具の重量に応じて工具交換の速度を切り換えることによって、工具交換時間を短縮するようにする技術が開示されている。

特許文献３には、主軸ヘッドを工具交換領域内で移動させて工具交換を行う方式の工具交換装置において、交換する工具の重量に応じて工具の移動速度を変更することで、工具交換時の機械的衝突の衝撃を小さくして、信頼性を向上させるようにした工具交換装置に関する技術が開示されている。

特許第３９９０４４１号公報特開平１１−９０７５２号公報特開２００６−２７２４７３号公報

特許文献１に開示されている技術は、タレットを回動させて主軸頭に接近、離反させて工具交換を行う工具交換装置において、主軸頭への接近、離反時の速度を制御しているが、その回動動作パターンはタレット上の工具重量や工具配置にかかわらず同じパターンであった。そのため、タレット回動動作時のタレット上の工具配置状態によっては、タレット回動動作時のタレット上の工具配置によっては、回動動作時にタレットへの衝撃が必要以上に小さくなってしまい、回動速度に余裕がある場合があった。このため、回動動作時間が長くなってしまい、工具交換時間の短縮が不十分であることがあった。

特許文献２及び３に開示されている技術は、工具交換時に工具の重量に応じて動作の速度を変更するため、工具交換時に機械的な衝撃を低減しつつ、工具交換時間を短縮することができるが、工具交換時にタレットを回動動作させるものではないため、工具交換時にタレットを回動動作させることによる課題を解決するものではない。

そこで本発明は、タレットを回動動作させて工具交換を行う工作機械の工具交換装置において、工具交換時の回動動作の際にタレットへの衝撃を抑えつつ回動動作速度を可能な限り上げ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。

本願の請求項１に係る発明では、複数のグリップが配設され、前記グリップにおいて工具を保持可能なタレットと、工具を保持可能な主軸と、前記タレットの回動の軸となる回動軸と、を備え、前記タレットと前記主軸との間で工具を交換する工作機械の工具交換装置において、前記タレットは、前記回動軸の周りの回動動作によって、前記主軸に対して接近、離反可能に構成されており、前記タレット回動動作時の各位相において、前記タレットの重心位置、前記タレット全体の重量、前記タレット回動動作時の角速度及び角加速度より、タレット機構部にかかる重力、遠心力、加減速による慣性力の合力から前記タレット機構部にかかる力を算出する算出手段と、あらかじめタレット機構部にかかる力の限界値を設定しておき、前記タレット回動時に前記タレット機構部にかかる力が前記限界値以下となるように、前記タレットの回動動作パターンを決定するタレット回動動作パターン決定手段と、前記タレット回動動作パターン決定手段によって定められた回動動作パターンに従って、前記タレットを回動動作させる制御装置と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。

請求項１に係る発明では、タレットの回動動作時に、タレットの各位相ごとにタレット機構部にかかる重力、遠心力、慣性力の合力からタレット機構部にかかる力を算出して、その力が限界値以下となるようにタレットの回動動作パターンを決定するため、タレットの各位相ごとに最適なタレットの回動速度を決定することができ、工具交換時間をより短縮することが可能となる。

本願の請求項２に係る発明では、複数のグリップが配設され、前記グリップにおいて工具を保持可能なタレットと、工具を保持可能な主軸と、前記タレットの回動の軸となる回動軸と、を備え、前記タレットと前記主軸との間で工具を交換する工作機械の工具交換装置において、前記タレットは、前記回動軸の周りの回動動作によって、前記主軸に対して接近、離反可能に構成されており、前記タレット回動動作時の各位相において、前記グリップに装着される工具の工具重量データ及び前記グリップにおける前記工具の工具配置データ、前記タレットの回動動作の角速度及び角加速度より、それぞれの前記工具にかかる重力、遠心力、加減速による慣性力の合力から各グリップにかかる力を算出する算出手段と、前記算出手段により算出された各グリップ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、あらかじめグリップにかかる力の限界値を設定しておき、タレット回動時に前記最大力算出手段で算出された最大力が前記限界値以下となるように、前記タレットの回動動作パターンを決定するタレット回動動作パターン決定手段と、前記タレット回動動作パターン決定手段によって定められた回動動作パターンに従って、前記タレットを回動動作させる制御装置と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。

請求項２に係る発明では、タレットの回動動作時に、タレットの各位相ごとに工具にかかる重力、遠心力、慣性力の合力から各グリップにかかる力を算出して、その力が限界値以下となるようにタレットの回動動作パターンを決定するため、タレットの各位相ごとに最適なタレットの回動速度を決定することができ、工具交換時間をより短縮することが可能となる。

本発明により、タレットを回動動作させて工具交換を行う工作機械の工具交換装置において、工具交換時の回動動作の際にタレットへの衝撃を抑えつつ回動動作速度を可能な限り上げることが可能な工具交換装置を提供することができる。

本発明の工具交換装置に用いられるタレットの正面視の概略図である。タレットを側面側から見た概略図である。本発明の工具交換装置におけるタレット機構部や工具にかかる力の様子を説明するための概略図である。第１の実施形態におけるタレットの回動動作パターンの決定の流れを示すフローチャートである。第２の実施形態におけるタレットの回動動作パターンの決定の流れを示すフローチャートである。タレットの回動動作速度の従来技術との比較を示すグラフである。

（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正面視の概略図である。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。工作機械の制御手段２０に工具交換が指令された際には、タレット１を旋回させて工具交換位置４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。）。また、主軸５への工具着脱時には、タレット１を回動軸６周りに回動動作させ、工具交換位置４を主軸５に接近、離反させて工具２の着脱を行う。

図２は、タレット１を側面側から見た概略図であり、図２（ａ）は動作位置、図２（ｂ）は工具着脱位置を示している。５は主軸、６は回動軸、７はタレット支持部、８はカム、９はカムフォロワ、１０は付勢ばね、１１はタレット機構部である。タレット１は回動軸６の周りに回動可能に取り付けられており、図２（ａ）の動作位置と図２（ｂ）の工具着脱位置の間を回動する。タレット１が動作位置から工具着脱位置に回動する際には、付勢ばね１０の付勢力が働いて回動する。タレット１の回動動作に伴って、カム８とカムフォロワ９が回転し、それによって主軸５が上方に移動する。それによって空いたスペースに、工具２を把持した工具把持部３が入り、工具２の着脱を行う。

本実施形態においては、タレット１の回動時にタレット機構部１１にかかる力を算出し、算出された力に基づいてタレット１の各部にかかる力を限界値以下に保ちつつ工具交換時間を短縮できるように、タレット１の回動動作の角速度、角加速度を決定する。

図３に基づいて、タレット機構部１１にかかる力の算出と、それに基づいたタレット１の回動動作の決定手法について説明する。１６はタレットの重心、１７はタレット重心にかかる重力、１８はタレット重心にかかる遠心力、１９はタレット重心にかかる加減速による慣性力である。また、タレット１全体の重量をＭ、タレット重心１６からタレット１の回動軸６までの距離をｒとする。さらに、タレット１の回動時に、回動軸６から鉛直下方方向とタレット重心１６とがなす角をθ、角速度をω、角加速度をαとすると、タレット重心にかかる重力１７はＭｇ、タレット重心にかかる遠心力１８はＭｒ²ω、タレット重心にかかる慣性力１９はＭｒαとして求められる。タレット機構部１１にかかる力Ｆは、これらの力のベクトル和として求めることができる。

次に、タレット機構部１１にかかる力Ｆに基づいて、タレット回動動作パターンを決定する。あらかじめタレット機構部１１にかかる力の限界値Ｆ_limitを定めて、データ入力手段２４からの入力等により、重量データ格納手段２２に保存しておく。そして、タレット機構部１１にかかる力Ｆが常に限界値Ｆ_limit以下となるようにしつつ、できるだけ回動動作全体の時間が短くなるように、タレット１の角速度、角加速度のパターンを定める。具体的な角速度、角加速度の決定方法については以下に説明する。

図４は、タレット１の回動動作パターンの決定の流れを示すフローチャートである。まず、回動動作の始点から終点までをいくつかのブロックに分割して、順にブロック１，２，・・・ｎとし、それぞれのブロック１〜ｎにおける角速度ωi、角加速度αiを決定する。図２には、一例として４つのブロック（Ｂ１〜Ｂ４）に分けた例を示している。以下、ステップごとに説明する。

・（ステップＳＡ１）タレット１の一連の回動動作を分割したブロック１〜ｎにおける、角速度ω₁〜ω_nの初期設定値を定める。この初期設定値は、あくまで初期設定にすぎず、後に修正を加えて最適値としていくため適当に定めればよいが、一例としては従来方式でタレット１の回動動作を行う場合の速度パターンと同じ値とすればよい。
・（ステップＳＡ２）各ブロック間の角度をｄθとして、各ブロック間の移動時間ｄθ／ω_iを用いて、角加速度α_iを（ω_i+1−ω_i）／（ｄθ／ω_i）として、角加速度α₁〜α_n-1を算出する。αnについては、α_n-1と同じ値に設定する。
・（ステップＳＡ３）ｉ＝１に設定する。
・（ステップＳＡ４）ω_i、α_iに基づいて、各ブロックにおけるタレット機構部１１にかかる力Ｆ_iを算出する。具体的には、各ブロック位置におけるタレット重心にかかる重力１７Ｍｇ、タレット重心にかかる遠心力１８Ｍｒ²ω、タレット重心にかかる慣性力１９Ｍｒαのベクトル和として算出する。

・（ステップＳＡ５）算出したタレット機構部１１にかかる力Ｆ_iと、タレット機構部１１にかかる力の限界値Ｆ_limitとの差が、許容誤差ｄＦより小さいかどうかを判定する。Ｆ_limit＞Ｆ_i＞Ｆ_limit-ｄＦ、すなわちタレット機構部１１にかかる力の限界値Ｆ_limitとの差が、許容誤差ｄＦより小さい場合（ＹＥＳ）は、ステップＳＡ９に進み、いずれかの不等号を満たさない場合（ＮＯ）は、ステップＳＡ６に進む。
・（ステップＳＡ６）タレット機構部１１にかかる力Ｆ_iが、タレット機構部１１にかかる力の限界値Ｆ_limitより大きいかどうかを判定する。大きい場合（ＹＥＳ）はステップＳＡ７に進み、逆に小さい場合（ＮＯ）はステップＳＡ８に進む。
・（ステップＳＡ７）角速度ω_iを角速度変更のステップ幅ｄωだけ小さくして、ステップＳＡ９に進む。
・（ステップＳＡ８）角速度ω_iを角速度変更のステップ幅ｄωだけ大きくして、ステップＳＡ９に進む。

・（ステップＳＡ９）ｉの値がｎに等しくなったかどうかを判定する。等しくなった場合（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。
・（ステップＳＡ１１）角加速度α_iを（ω_i+1−ω_i）／（ｄθ／ω_i）として、角加速度α₁〜α_nを算出する。

・（ステップＳＡ１２）ω_i、α_iに基づいて、各ブロックにおけるタレット機構部１１にかかる力Ｆ₁〜Ｆ_nを算出する。
・（ステップＳＡ１３）ステップＳＡ１２で求めたＦ₁〜Ｆ_nとＦ_limitとの差がいずれもｄＦより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、いずれかがｄＦ以上である場合（ＮＯ）は、ステップＳＡ３に戻る。
・（ステップＳＡ１４）ω_i、α_iの値を位相θ_iのブロックｉにおける角速度、角加速度の決定値として終了する。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について図面に基づいて説明する。第１の実施形態においては、タレット１の重量、角速度、角加速度に基づいて、タレット機構部１１にかかる力を算出し、タレット１の回動動作の回動動作パターンを決定していたが、本実施形態においては、タレットの工具把持部３にかかる力を算出して、タレット１の回動動作の回動動作パターンを決定する点が、第１の実施形態と異なっている。

まず、工具把持部３にかかる力を算出する。図３において、１２は工具の重心を示しており、１３は工具にかかる重力、１４は工具にかかる遠心力、１５は工具にかかる加減速による慣性力である。タレット１の回動時の回動軸６から鉛直下方方向とタレット重心１６とがなす角をθ、角速度をω、角加速度をαとし、工具把持部３に装着されている工具２の重量をｍ、タレット１の回動軸６から工具２の重心までの距離をｒ_tとすると、工具２にかかる重力はｍｇ、工具２にかかる遠心力はｍｒ_t ²ω、工具２にかかる加減速による慣性力はｍｒ_tαと求められる。工具把持部３にかかる力は、工具２にかかるこれらの力の合成力として求めることができる。

このようにして、工具把持部３にかかる力Ｆ_tを算出することができる。タレット１の工具把持部３に把持されているすべての工具２について算出を行い、各工具把持部３にかかる力をＦ_t1〜Ｆ_tmとして算出して、そのうちの最大のものを最大力Ｆ_tmaxとする。このようにして求められた工具把持部３の最大力Ｆ_tmaxに基づいて、タレット１の回動動作パターンを決定する。具体的には、あらかじめ工具把持部３へかかる力の限界値Ｆ_tlimitを定めておき、工具把持部３への最大力Ｆ_tmaxが常に限界値Ｆ_tlimit以下となるようにしつつ、できるだけ回動動作全体の時間が短くなるように、タレット１の角速度、角加速度のパターンを定める。具体的な角速度、角加速度の決定方法については以下に説明する。

図５は、タレット１の回動動作パターンの決定手段の流れを示すフローチャートである。まず、回動動作の始点から終点までをいくつかのブロックに分割して、順にブロック１，２，・・・ｎとし、それぞれのブロック１〜ｎにおける角速度ω_i、角加速度α_iを決定する。図２には、一例として４つのブロック（Ｂ１〜Ｂ４）に分けた例を示している。以下、ステップごとに説明する。

・（ステップＳＢ１）タレット１の一連の回動動作を分割したブロック１〜ｎにおける、角速度ω₁〜ω_nの初期設定値を定める。この初期設定値は、あくまで初期設定にすぎず、後に修正を加えて最適値としていくため適当に定めればよいが、一例としては従来方式でタレット１の回動動作を行う場合の速度パターンと同じ値とすればよい。
・（ステップＳＢ２）各ブロック間の角度をｄθとして、各ブロック間の移動時間ｄθ／ω_iを用いて、角加速度α_iを（ω_i+1−ω_i）／（ｄθ／ω_i）として、角加速度α₁〜α_n-1を算出する。α_nについては、α_n-1と同じ値に設定する。
・（ステップＳＢ３）ｉ＝１に設定する。
・（ステップＳＢ４）ω_i、α_iに基づいて、各ブロックにおいて各工具把持部３にかかる力Ｆ_tiを算出する。具体的には、タレット１の回動軸６から各工具把持部３の工具２の重心までの距離をｒ_tとしたときに、各ブロック位置における各工具把持部３の工具２にかかる重力ｍｇ、工具２にかかる遠心力ｍｒ_t ²ω、工具２にかかる慣性力ｍｒ_tαをベクトル的に合成して算出する。そして、各工具把持部３にかかる力を算出した後に、その中で最大の力Ｆ_tmaxiを求める。

・（ステップＳＢ５）算出した工具把持部３にかかる力の最大力Ｆ_tmaxiと、工具把持部３にかかる力の限界値Ｆ_tlimitとの差が、許容誤差ｄＦ_tより小さいかどうかを判定する。Ｆ_tlimit＞Ｆ_tmax＞Ｆ_tlimit-ｄＦ_t、すなわち工具把持部３にかかる力の限界値Ｆ_tlimitとの差が、許容誤差ｄＦ_tより小さい場合（ＹＥＳ）は、ステップＳＢ９に進み、いずれかの不等号を満たさない場合（ＮＯ）は、ステップＳＢ６に進む。
・（ステップＳＢ６）工具把持部３にかかる力の最大力Ｆ_tmaxiが、工具把持部３にかかる力の限界値Ｆ_tlimitより大きいかどうかを判定する。大きい場合（ＹＥＳ）はステップＳＢ７に進み、逆に小さい場合（ＮＯ）はステップＳＢ８に進む。
・（ステップＳＢ７）角速度ω_iを角速度変更のステップ幅ｄωだけ小さくして、ステップＳＢ９に進む。
・（ステップＳＢ８）角速度ω_iを角速度変更のステップ幅ｄωだけ大きくして、ステップＳＢ９に進む。

・（ステップＳＢ９）ｉの値がｎに等しくなったかどうかを判定する。等しくなった場合（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。
・（ステップＳＢ１１）角加速度α_iを（ω_i+1−ω_i）／（ｄθ／ω_i）として、角加速度α₁〜α_n-1を算出する。α_nについては、α_n-1と同じ値に設定する。

・（ステップＳＢ１２）ω_i、α_iに基づいて、各ブロックにおいて各工具把持部３にかかる力Ｆ_iを算出して、その中で最大の力Ｆ_tmaxiを求める。
・（ステップＳＢ１３）ステップＳＢ１２で求めたＦ_tmax1〜Ｆ_tmaxnとＦ_tlimitとの差がいずれもｄＦ_tより小さいかどうかを判定する。いずれもｄＦ_tより小さい場合（ＹＥＳ）は、ステップＳＢ１４に進み、いずれかがｄＦ_t以上である場合（ＮＯ）は、ステップＳＢ３に戻る。
・（ステップＳＢ１４）ω_i、α_iの値を位相θ_iのブロックｉにおける角速度、角加速度の決定値として終了する。

なお、本実施形態においては、工具２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、回動位相ごとの角速度および角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があるが、角速度および角加速度の算出をより短時間で行うことが可能となる。

また、第１及び第２の実施形態においては、それぞれのブロックにおいて１度だけ角速度の調整を行った後に、すべてのブロックにおいて限界値との差が許容誤差ｄＦより小さいかどうかを判定し、いずれかが許容誤差ｄＦよりも大きい場合には、再度すべてのブロックにおいて調整を繰り返しているが、ブロック毎に、限界値との差が許容誤差ｄＦより小さくなるまで何度か調整を繰り返した後に、次のブロックの調整に進むようにすることも可能である。

図６は、本実施形態におけるタレット１の回動速度の変化を示したグラフである。従来技術では、タレット１の回動動作パターンは、タレット１の工具把持部３における工具２の配置に関わらず一定であった。そのため、たとえばタレット１の工具２の総重量が小さい場合などには、回動の速度を上げてもタレット１にかかる衝撃がじゅうぶん小さいような場合があった。本実施形態においては、タレット１の回動位置ごとに、工具把持部３にかかる負荷があらかじめ設定しておいた限界値以下となりつつ、回動速度ができるだけ速くなるようにタレット１の回動動作を決定しているため、図６に示されているように、従来技術よりも回動速度を高めることができ、工具交換時間を短縮することが可能となる。なお、図６は、本実施形態における工具交換時間の短縮の様子を示しているが、第１の実施形態の結果についても同様の結果を得ることができる。

１タレット
２工具
３工具把持部
４工具交換位置
５主軸
６回動軸
７タレット支持部
８カム
９カムフォロワ
１０付勢ばね
１１タレット機構部
１２工具重心
１３工具にかかる重力
１４工具にかかる遠心力
１５工具にかかる慣性力
１６タレット重心
１７タレット重心にかかる重力
１８タレット重心にかかる遠心力
１９タレット重心にかかる慣性力
２０制御手段
２２重量データ格納手段
２４データ入力手段

本願の請求項１に係る発明では、複数のグリップが配設され、前記グリップにおいて工具を保持可能なタレットと、工具を保持可能な主軸と、前記タレットの旋回の軸となる旋回軸と、前記タレットを旋回させるためのタレット機構部と、前記タレットおよび前記タレット機構部とからなるタレット全体の回動の軸となる回動軸と、を備え、前記タレットと前記主軸との間で工具を交換する工作機械の工具交換装置において、前記タレットは、前記回動軸の周りの回動動作によって、前記主軸に対して接近、離反可能に構成されており、前記タレット回動動作時の各位相において、前記タレット全体の重心位置、前記タレット全体の重量、前記タレット回動動作時の角速度及び角加速度より、タレット機構部にかかる重力、遠心力、加減速による慣性力の合力から前記タレット機構部にかかる力を算出する算出手段と、あらかじめタレット機構部にかかる力の限界値を設定しておき、前記タレット回動時に前記タレット機構部にかかる力が前記限界値以下となるように、前記タレットの各位相ごとの角速度および角加速度を回動動作パターンとして決定するタレット回動動作パターン決定手段と、前記タレット回動動作パターン決定手段によって定められた回動動作パターンに従って、前記タレットを回動動作させる制御装置と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。

請求項１に係る発明では、タレットの回動動作時に、タレットの各位相ごとにタレット機構部にかかる重力、遠心力、慣性力の合力からタレット機構部にかかる力を算出して、その力が限界値以下となるようにタレットの各位相ごとの角速度および角加速度を回動動作パターンとして決定するため、タレットの各位相ごとに最適なタレットの回動速度を決定することができ、工具交換時間をより短縮することが可能となる。

本願の請求項２に係る発明では、複数のグリップが配設され、前記グリップにおいて工具を保持可能なタレットと、工具を保持可能な主軸と、前記タレットの旋回の軸となる旋回軸と、前記タレットを旋回させるためのタレット機構部と、前記タレットおよび前記タレット機構部とからなるタレット全体の回動の軸となる回動軸と、を備え、前記タレットと前記主軸との間で工具を交換する工作機械の工具交換装置において、前記タレットは、前記回動軸の周りの回動動作によって、前記主軸に対して接近、離反可能に構成されており、前記タレット回動動作時の各位相において、前記グリップに装着される工具の工具重量データ及び前記グリップにおける前記工具の工具配置データ、前記タレットの回動動作の角速度及び角加速度より、それぞれの前記工具にかかる重力、遠心力、加減速による慣性力の合力から各グリップにかかる力を算出する算出手段と、前記算出手段により算出された各グリップ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、あらかじめグリップにかかる力の限界値を設定しておき、タレット回動時に前記最大力算出手段で算出された最大力が前記限界値以下となるように、前記タレットの各位相ごとの角速度および角加速度を回動動作パターンとして決定するタレット回動動作パターン決定手段と、前記タレット回動動作パターン決定手段によって定められた回動動作パターンに従って、前記タレットを回動動作させる制御装置と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。

請求項２に係る発明では、タレットの回動動作時に、タレットの各位相ごとに工具にかかる重力、遠心力、慣性力の合力から各グリップにかかる力を算出して、その力が限界値以下となるようにタレットの各位相ごとの角速度および角加速度を回動動作パターンとして決定するため、タレットの各位相ごとに最適なタレットの回動速度を決定することができ、工具交換時間をより短縮することが可能となる。

Claims

複数のグリップが配設され、前記グリップにおいて工具を保持可能なタレットと、
工具を保持可能な主軸と、
前記タレットの回動の軸となる回動軸と、を備え、
前記タレットと前記主軸との間で工具を交換する工作機械の工具交換装置において、
前記タレットは、前記回動軸の周りの回動動作によって、前記主軸に対して接近、離反可能に構成されており、
前記タレット回動動作時の各位相において、前記タレットの重心位置、前記タレット全体の重量、前記タレット回動動作時の角速度及び角加速度より、タレット機構部にかかる重力、遠心力、加減速による慣性力の合力から前記タレット機構部にかかる力を算出する算出手段と、
あらかじめタレット機構部にかかる力の限界値を設定しておき、前記タレット回動時に前記タレット機構部にかかる力が前記限界値以下となるように、前記タレットの回動動作パターンを決定するタレット回動動作パターン決定手段と、
前記タレット回動動作パターン決定手段によって定められた回動動作パターンに従って、前記タレットを回動動作させる制御装置とを備えたことを特徴とする工作機械の工具交換装置。
複数のグリップが配設され、前記グリップにおいて工具を保持可能なタレットと、
工具を保持可能な主軸と、
前記タレットの回動の軸となる回動軸と、を備え、
前記タレットと前記主軸との間で工具を交換する工作機械の工具交換装置において、
前記タレットは、前記回動軸の周りの回動動作によって、前記主軸に対して接近、離反可能に構成されており、
前記タレット回動動作時の各位相において、前記グリップに装着される工具の工具重量データ及び前記グリップにおける前記工具の工具配置データ、前記タレットの回動動作の角速度及び角加速度より、それぞれの前記工具にかかる重力、遠心力、加減速による慣性力の合力から各グリップにかかる力を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された各グリップ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、
あらかじめグリップにかかる力の限界値を設定しておき、タレット回動時に前記最大力算出手段で算出された最大力が前記限界値以下となるように、前記タレットの回動動作パターンを決定するタレット回動動作パターン決定手段と、
前記タレット回動動作パターン決定手段によって定められた回動動作パターンに従って、前記タレットを回動動作させる制御装置とを備えたことを特徴とする工作機械の工具交換装置。