JP4655477B2 - 工具搬送装置,工具搬送装置の旋回速度決定方法及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Description
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、工具を旋回運動によって搬送する場合の旋回速度を、その旋回運動により工具に作用する力に基づいて適切に設定することができる工具搬送装置、及びその工具搬送装置の旋回速度決定方法、並びに前記工具搬送装置を制御対象とするコンピュータのプログラムを提供することにある。
この搬送部によって搬送される工具に作用する遠心力を推定する遠心力推定手段と、
この遠心力推定手段によって推定される遠心力に基づいて、前記搬送部の旋回速度を設定する速度決定手段とを備える。
即ち、工具に作用する遠心力を規定すれば、所定の質量を有する工具を最大どの程度の速度によって旋回させることができるかを物理的に決定することができる。従って、工具の質量に応じて動作可能な旋回速度がより適切に定まるようになる。
そして、前記搬送部を、旋回中心より等距離に位置する複数の工具保持部を備えてなる回転式の工具マガジンを構成するものに適用することで、工具マガジンの最高旋回速度を適切に設定することにより、工具交換に要する時間を短縮することができる。
F=m・r・ω2
従って、m×rを演算することで、工具を所定の旋回速度で回転させた場合に作用する遠心力を適切に推定することができる。
ωmax={Flimit/(m×r)max}1/2
により算出する。即ち、工具保持部の保持力を超えて工具に遠心力を作用させれば工具が脱落してしまうので、請求項1のように構成すれば、工具を脱落させない範囲で旋回速度が最大となるように算出することができる。
以下、本発明をタレット型マガジンを備えてなる工具交換装置に適用した場合の第1実施例について図1乃至図5を参照して説明する。尚、本実施例における工具交換装置の構造は、例えば特公平7−80109号公報に開示されているものと同様であり、以下では、本発明の要旨に係る部分のみを説明する。
また、マスタCPU11には、加工プログラム等を作成・入力するキーや、一連の加工処理を開始させるための起動スイッチや、加工プログラムの各ステップの処理を確認などのため個別に実施可能とする手動用スイッチ等のスイッチ部19と、キーボード20と、加工プラグラム等を表示して参照するためのCRT(Cathode Ray Tube)21とが接続されている。
r=r0+L/2 ・・・(1)
で近似することができる。
F=m・r・ω2 ・・・(2)
従って、質量mと重心公転半径rとの積:m×rを算出することで、所定の旋回速度ωで工具を旋回させた場合に作用する遠心力を適切に推定することができる。尚、ステップS1〜S3は、遠心力推定手段に対応する。そして、各工具の内、積:m×rが最大となったもの(m×r)maxを判定する(ステップS4)。
Flimit=FG/sin18° ・・・(3)
ωmax={Flimit/(m×r)max}1/2 ・・・(4)
即ち、最高旋回速度ωmaxは、限界遠心力Flimitを積:m×rの最大値(m×r)maxで除したものの平方根によって得られる。
加えて、本発明を、マガジンベース2の旋回中心より等距離に位置する複数のグリップアーム3の先端において保持部5により工具4を保持し、工具4を旋回させて搬送する構成の工具マガジン1に適用することで、工具マガジン1の最高旋回速度を適切に設定することにより、工具交換に要する時間を短縮して作業効率を向上させることができる。
図6は、本発明を、工具交換時における工具の取り外し方向が重力方向(鉛直方向)に一致するチェーンタイプの工具マガジン(搬送部)31に適用した場合の第2実施例であり、工具マガジン31の構成を概略的に示すものである。工具マガジン31は、チェーン32のループが垂直方向に回転するように、その上端側及び下端側に配置される図示しない駆動機構によって駆動される。
斯様な構成の工具マガジン31については、ステップS6において限界遠心力Flimitを算出する場合、チェーン32が回転することで工具ホルダに作用する遠心力に、重力の作用も加えて算出を行えば良い。
図7は、本発明を工具交換装置における工具交換機構34に適用した場合の第3実施例を示すものであり、工具交換機構(搬送部)34の構成を概略的に示すものである。工具交換機構34は、工具マガジンと工作機械の主軸(何れも図示せず)との間に配置される旋回アーム35を、例えば水平面内で旋回させる構成である。旋回アーム35の一端側の保持部(工具保持部)36Aには、主軸に取り付けられて使用されていた工具(ホルダを含む)37Aが保持され、他端側の保持部(工具保持部)36Bには、既に加工に使用された工具37Aの次に主軸に取り付けるため、工具マガジンより選択された工具37Bが保持される。
機構限界を超える最高旋回速度ωmaxが算出される可能性がないと想定される場合は、ステップS8,S10を省略し、常にステップS7で算出した最高旋回速度ωmaxを採用するようにしても良い。
また、工作機械に関連するものに限らず、工具を旋回運動によって搬送する機構を備えるものであれば適用が可能である。
Claims (5)
- 工作機械によって使用される工具を保持する工具保持部を旋回運動により所定の位置へ搬送する搬送部と、
この搬送部によって搬送される工具に作用する遠心力を推定する遠心力推定手段と、
この遠心力推定手段によって推定される遠心力に基づいて、前記搬送部の旋回速度を算出する速度決定手段とを備え、
前記搬送部は、旋回中心より等距離に位置する複数の工具保持部を備えてなる回転式の工具マガジンを構成するもので、
前記遠心力推定手段は、前記工具の重心公転半径rを、前記旋回中心からの前記工具の保持位置までの半径と、前記工具の長さとに基づいて求め、工具の質量mと、前記公転半径rとの積に基づいて遠心力Fを推定し、各工具について積(m×r)を求めると、前記積が最大となったものを(m×r)maxとし、
前記速度決定手段は、前記工具保持部が工具を保持する保持力FGと、前記搬送部が旋回した場合、鉛直に対して前記工具に遠心力が作用する方向角とから、限界遠心力Flimitを求めると、前記搬送部が構造的に許容する最高旋回速度ωmaxを、次式
ωmax={Flimit/(m×r)max}1/2
により算出することを特徴とする工具搬送装置。 - 前記速度決定手段は、旋回速度を、前記最高旋回速度ωmaxを下回るように設定することを特徴とする請求項1記載の工具搬送装置。
- 工作機械によって使用される工具を保持する工具保持部を旋回運動により所定の位置へ搬送する搬送部を備えてなる工具搬送装置の旋回速度を決定する方法であって、
前記搬送部が、旋回中心より等距離に位置する複数の工具保持部を備えてなる回転式の工具マガジンを構成し、
前記工具の重心公転半径rを、前記旋回中心からの前記工具の保持位置までの半径と、前記工具の長さとに基づいて求め、工具の質量mと、前記公転半径rとの積に基づいて遠心力Fを推定し、各工具について積(m×r)を求めると、前記積が最大となったものを(m×r)maxとし、
前記工具保持部が工具を保持する保持力FGと、前記搬送部が旋回した場合、鉛直に対して前記工具に遠心力が作用する方向角とから、限界遠心力Flimitを求めると、前記搬送部が構造的に許容する最高旋回速度ωmaxを、次式
ωmax={Flimit/(m×r)max}1/2
により算出し、
前記旋回速度を、前記最高旋回速度ωmaxを下回るように設定することを特徴とする工具搬送装置の旋回速度決定方法。 - 工作機械によって使用される工具を保持する工具保持部を旋回運動により所定の位置へ搬送する搬送部を備えてなる工具搬送装置を制御対象とするコンピュータにより実行されるプログラムであって、
前記搬送部が、旋回中心より等距離に位置する複数の工具保持部を備えてなる回転式の工具マガジンを構成し、
前記工具の重心公転半径rを、前記旋回中心からの前記工具の保持位置までの半径と、前記工具の長さとに基づいて求めさせ、工具の質量mと、前記公転半径rとの積に基づいて遠心力Fを推定し、各工具について積(m×r)を求めさせると、前記積が最大となったものを(m×r)maxと判定させ、
前記工具保持部が工具を保持する保持力FGと、前記搬送部が旋回した場合、鉛直に対して前記工具に遠心力が作用する方向角とから、限界遠心力Flimitを求めさせると、前記搬送部が構造的に許容する最高旋回速度ωmaxを、次式
ωmax={Flimit/(m×r)max} 1/2
により算出させることを特徴とするコンピュータプログラム。 - 前記旋回速度を、前記最高旋回速度ωmaxを下回るように設定させることを特徴とする請求項4記載のコンピュータプログラム。
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