JP4767925B2

JP4767925B2 - 工作機械

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Publication number: JP4767925B2
Application number: JP2007203155A
Authority: JP
Inventors: 英明晦日; 進前川
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2007-08-03
Filing date: 2007-08-03
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2027-08-03
Also published as: JP2009034794A

Description

本発明は工作機械に関し、特に、工具交換機構を備えた工作機械に関する。

工作機械の主軸に取り付ける工具を自動的に交換する自動工具交換機構では、作業に必要な複数の工具がタレットに予めセットされ、主軸の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なっている。図１に示すように、旋回するタレットの円周上に等間隔に放射状にグリップが取り付けられており、それぞれのグリップに工具を装着できるようになっている。

タレットを回転させることによって工具を選択し交換する工具交換機構においては、工具交換に要する時間を短縮し、同時に工具交換機構に大きな負荷が生じることのない最適な条件で工具交換を行う必要がある。この条件はタレットの回転速度、モータの加減速時定数、工具割出後の待機時間といったパラメータを変更することによって決定される。

図２は前記パラメータの変更に伴う工具交換時間の変化を示した図である。ここで、図２に示されるＤ〜Ｇに対し、Ｄ’〜Ｇ’は工具交換機構に生じる負荷を抑えるために調整を行った場合の値を指している。図２（ａ）はタレットの回転速度（Ｄ）を変化させた場合の経過時間と速度との関係を示した図であり、タレットの回転速度を小さくすることで、工具交換機構に生じる負荷が小さくなることを示している。図２（ｂ）は加減速時定数（Ｅ）を変化させた場合の経過時間と速度との関係を示した図であり、タレットの加減速時定数（Ｅ）を小さくすることでタレット回転開始時、停止時に生じる負荷を小さくすることができることを示している。

図２（ｃ）は工具割り出し後の待機時間（Ｆ）を変化させた場合の経過時間と速度との関係を示した図であり、工具割り出し後の待機時間（Ｆ）を長くすることで工具交換終了時に生じるタレットの振動が十分収まった後に次の動作に移るため、その際に生じる負荷を小さくすることができることを示している。

工具交換時間の短縮と工具交換機構に生じる負荷は、図２について前述したようにトレードオフの関係にあり、例えばタレットの回転速度を小さくすると工具交換時間は長くなるが、工具交換機構に生じる負荷を減少させることができる。

また工具交換機構に生じる負荷は、タレットに装着されている工具の重量によっても変化する。工具重量が大きい場合、同じ条件で工具交換を行った時に工具交換機構に生じる負荷は工具重量が小さい場合に比べて大きくなるため、工具交換機構に生じる負荷が小さくなるようにパラメータを調整する必要がある。

また、タレットに取り付けられている工具の重量に偏りがある場合、工具交換機構を構成する部品に偏摩耗が生じやすくなり、工具交換機構の寿命を縮める原因となる。これを防ぐため、予め使用する工具の重量を測定しておき、タレットに工具重量が均等になるように使用する工具を装着する必要がある。

以上の理由から、タレットに装着された工具の重量が小さい場合には工具交換時間が短縮するように、工具重量が大きい場合には工具交換機構に生じる負荷が小さくなるようにパラメータを調整し、最適な条件で工具交換を行う方法が用いられている。最適なパラメータを選択する手段として、予め測定しておいた工具の重量を記憶装置に登録し、それを参照してパラメータを選択する方法（特許文献１参照）や、記憶装置に登録されている工具の情報から負荷を推定し、工具交換の際の加速度を計算する方法（特許文献２参照）が提案されている。

工作機械の工具交換機構とは関係しないが、モータや回転テーブルに発生する負荷トルクのアンバランスを補正する制御方法として、特許文献３、特許文献４に開示される技術がある。

特開平８−１１５１１３号公報特開２００５−２２４８９６号公報特開２００５−２４６５２２号公報特開２００７−６１９１８号公報

背景技術で説明したパラメータの設定方法では、工具重量を記憶装置へ誤って入力することや、重量の異なる工具を装着した後、工具重量を記憶装置に登録することを忘れることが発生する可能性がある。

そのため本発明の目的は、工具重量の測定や記憶装置への登録を行うことなく、装着されている工具重量を推定することによって適切なパラメータを決定することができ、同時に工具重量の偏りを判断することができる工作機械を提供することである。

本願の請求項１に係る発明は、モータによって駆動され旋回するタレットと、該タレットに放射状に工具を保持するためのグリップが複数設けられ、該タレットを旋回し、所望の工具を割り出して工具交換を行う工具交換装置を備えた工作機械において、全てのグリップに同じ重量の工具が装着されている状態で前記タレットを所定の条件で旋回させたときに前記モータに生じる負荷情報を、複数の異なる工具重量について工具重量別の基準負荷情報として、かつ、モータの回転角度あるいはモータの回転経過時間に対する変化として記憶すると共に、予め定められた工具重量別のタレットの旋回動作を行うためのパラメータを前記工具重量別の基準負荷情報と対応させて記憶する記憶手段と、前記タレットに実際に加工に用いる工具を装着して前記タレットを前記所定の条件で旋回させたときに回転角度あるいは経過時間に対する変化として前記モータに生じる実負荷情報を測定するための手段と、測定して得られたモータの実負荷情報と前記工具重量別の基準負荷情報とを比較し、該実負荷情報が前記工具重量別の基準負荷情報のうち、どの工具重量の基準負荷情報と回転角度あるいは経過時間に対する変化として類似するかを判定する比較判定手段と、前記比較判定手段による判定の結果、類似する基準負荷情報に対応するパラメータを設定する設定手段と、前記設定手段により設定されたパラメータに基づいて前記モータを駆動する駆動手段と、を備え、前記設定手段により設定されたパラメータは、前記全てのグリップに同じ重量の工具を装着している場合に、工具交換に要する時間を短縮し、同時に工具交換機構に大きな負荷がかからない最適な工具交換を行うことができる工具重量別に予め求められたパラメータのいずれかであることを特徴とする工作機械である。

請求項２に係る発明は、前記比較判定手段は、更に、測定して得られたモータの実負荷情報と工具重量別の基準負荷情報とをモータの回転角度あるいはモータの回転経過時間に対する変化として比較することによって工具重量の偏りを求め、求めた工具重量の偏りが許容範囲を超えるか否かを判定し、前記比較判定手段による判定の結果、工具重量の偏りが許容範囲を超えた場合には、工具の取り付けが適切でないため修正の必要があることを通知する通知手段と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の工作機械である。
請求項３に係る発明は、前記比較判定手段は、更に、測定して得られたモータの実負荷情報と工具重量別の基準負荷情報とをモータの回転角度あるいはモータの回転経過時間に対する変化として比較することによって工具重量の偏りを求め、求めた工具重量の偏りが許容範囲を超えるか否かを判定し、前記設定手段は、前記比較判定手段による判定の結果、工具重量の偏りが許容範囲を超えた場合には、工具重量の偏りによる工具交換機構の偏磨耗を抑制するために、工具交換時間を長くし該工具交換機構に生じる負荷を低減するパラメータを設定することを特徴とする請求項１に記載の工作機械である。

請求項４に係る発明は、前記比較判定手段は、測定して得られたモータの実負荷情報と前記基準負荷情報をモータの回転角度あるいはモータの回転経過時間の区間ごとに比較し、区間ごとの該モータの実負荷情報と該基準負荷情報との誤差が第１の許容範囲内である区間の数を第１の計数値として計数し、該第１の計数値が第１の所定値を超えるか否かを判定し、前記設定手段は、前記比較判定手段による判定の結果、前記第１の計数値が前記第１の所定値を超える場合には比較対象の基準負荷情報に対応したパラメータを設定することを特徴とする請求項１に記載の工作機械である。
請求項５に係る発明は、前記比較判定手段は、測定して得られたモータの実負荷情報と前記基準負荷情報をモータの回転角度あるいはモータの回転経過時間の区間ごとに比較し、区間ごとの該モータの実負荷情報と該基準負荷情報との誤差が第１の許容範囲内である区間の数を第１の計数値として計数し、かつ、区間ごとの該モータの実負荷情報と該基準負荷情報との誤差が第２の許容範囲内である区間の数を第２の計数値として計数し、前記第１の計数値が第１の所定値を超えており、かつ、前記第２の計数値が第２の所定値を超えない場合、工具重量の偏りが許容範囲を超えると判断することを特徴とする請求項２または３のいずれか１つに記載の工作機械である。

本発明で提案した方法を用いると、操作盤に設けられたボタンを押すなどの簡単な操作により、工具装着後に工具交換機構を１回動作させてモータの負荷情報を測定するだけで、適切なパラメータの設定、工具重量の偏りの調査が可能となり、装着された工具を手動で別の工具に交換した場合にも同様の操作を行うだけでパラメータの設定が可能となる。
また、今まで必要であった工具重量の計測、記憶装置への入力作業が不要となるなど作業効率の向上が顕著である。

以下、本発明の実施形態を図面とともに説明する。
図１はタレットを有する工具交換機構の概略図である。工具交換機構を回転させるとモータに負荷が生じる。この負荷はタレットの１回転分についてみると、図３に示されるように経過時間や回転角度の変化に伴って変化していく（以下、「負荷情報」という）。工具重量に偏りがない場合、図３（ａ）のような負荷情報が得られる。

工具交換機構に装着された工具が同一のものであり、工具交換機構を同一の条件で回転させた場合、負荷情報は同様の形状が得られる。また、図１のように工具交換機構が縦に取り付けられているとき、工具交換機構に装着された工具重量に偏りがある場合、工具に生じる重力等の影響により、図３（ｂ）と図３（ｃ）とに示すような負荷情報が得られ、これらは図３（ａ）に示すような工具重量に偏りがない場合の負荷情報と比べて差異が生じる。

したがって、本発明は、工具交換機構に工具を装着し、このときの負荷情報を測定し、該負荷情報と基準となる負荷情報とを比較し、工具重量を推定することにより最適なパラメータの決定と工具重量の偏り判別の少なくとも一方を行う。

図４は工具を装着したときの負荷情報と基準となる負荷情報とを比較し最適なパラメータを選択する概略を説明している。全てのグリップに同じ重量の工具を装着した状態で工具交換機構を動作させて計測したモータの負荷情報（以下、「基準負荷情報」という）を記録する。工具の重量を変更して測定した複数の基準負荷情報を用意し、それらを工作機械に備えられた記憶装置に予め記録しておく。ここで、負荷情報を計測する際のモータの回転速度などのパラメータ及び工具交換機構の動作は一定とする（以下、「負荷情報測定条件」という）。負荷情報は回転角度や経過時間に対する変化として記録しておく（回転角度に対する変化とした場合には、図２〜６に記載されるグラフの横軸は回転角度となる。経過時間に対する変化とした場合には、図２〜６の横軸は経過時間となる）。

工具の重量を変更して複数得られた基準負荷情報のうち１つの基準負荷情報は、工具交換を行うと危険な重量の工具を取り付けた場合を示す「危険報知基準負荷情報」とする。また、これと同時に全てのグリップに同じ重量の工具を装着している場合に、工具交換に要する時間を短縮し、同時に工具交換機構に大きな負荷がかかることのない最適な工具交換を行うことのできるパラメータを予め実験等で求めて工具重量ごとに用意し、基準負荷情報と対応させて記憶装置に登録しておく。

次に、使用する工具を工具交換機構に装着した後、図４の１）に示されるように、前記負荷情報測定条件で工具交換機構を動作させ、モータの負荷情報を測定して記憶装置に記録する（以下、「実負荷情報」という）。次に、図４の２）に示されるように、実負荷情報と記憶装置に記憶されている前記基準負荷情報とを比較し、実負荷情報に形状が最も類似している基準負荷情報を記憶装置から選択する。そして、選ばれた基準負荷情報が測定されたときの工具重量を参照して、基準負荷情報と対応させて記憶装置に登録されたパラメータを選択し、設定する。負荷情報の比較は、記憶装置に記憶されている基準負荷情報のうち、工具重量が最も小さい場合の基準負荷情報から順番に行う。

図５は実負荷情報と基準負荷情報とを区間に分けて比較する概略を説明している。
負荷情報に対応して、図５に示すように工具重量推定用の誤差許容値（負荷情報が類似であると判断するための誤差許容範囲）Ｍと工具重量の偏り推定用の誤差許容値（工具重量に偏りがないことを判断するための誤差許容範囲）Ｎとを用意し、
（工具重量の偏り推定用の誤差許容範囲）Ｎ＞（工具重量の推定用の誤差許容範囲）Ｍ
とする。
負荷情報Ｒ及び負荷情報Ｓは工具重量に偏りのある場合の負荷情報を示している。そして、区間Ｐにおいて基準負荷情報と比較して差異が現れている。差異が現れる区間Ｐは工具重量が集中している位置によって変化する。負荷情報Ｒ及び負荷情報Ｓは、区間Ｏにおいては基準負荷情報Ｑと比較したときの誤差が許容範囲Ｍ以内である。そのため、区間Ｏが一定値以上である場合には、基準負荷情報Ｑと類似していると判断する。負荷情報Ｒは基準負荷情報Ｑとの誤差が許容範囲Ｍ以内の区間Ｏが一定値以上であり、かつ、区間Ｐにおける差異が許容範囲Ｎ以内であるため、工具重量の偏りはないと判断する。

負荷情報Ｓは基準負荷情報Ｑとの誤差が許容範囲Ｍ以内の区間Ｏが一定値以上あるものの、区間Ｐにおける差異が許容範囲Ｎを超えている。そのため、工具重量に偏りがあると判断する。

図６は図５で概略を説明した区間に分けて実負荷情報と基準負荷情報とを比較することをより詳細に説明する。図６に使用されている各記号の対応は、下記の表１（区間Ｔｎと値Ｕｎとの対応表）に示されている。

Ｔ１、Ｔ２・・・、Ｔｊ、・・・、Ｔｎは計測したモータの実負荷情報を複数に分割した区間を表す。Ｔ１’、Ｔ２’・・・、Ｔｊ’、・・・、Ｔｎ’は基準負荷情報を複数に分割した各区間を表す。Ｕ１、Ｕ２・・・、Ｕｊ、・・・、Ｕｎは計測したモータの実負荷情報の区間Ｔｎにおける負荷情報を表す。Ｕ_ｉ１’、Ｕ_ｉ２’・・・、Ｕ_ｉｊ’、・・・、Ｕ_ｉｎ’は基準負荷情報ｉの区間Ｔｎにおける負荷情報を表す。Ｖ１、Ｖ２、・・・、Ｖｊ、・・・、Ｖｎは区間Ｔｎの値Ｕｎと区間Ｔｎ’の値Ｕ_ｉｎ’の比較により負荷情報が類似しているとみなせる許容誤差を表す。Ｗ１、Ｗ２、・・・、Ｗｊ、・・・、Ｗｎは区間Ｔｎの値Ｕｎと区間Ｔｎ’の値Ｕ_ｉｎ’の比較により、工具重量に偏りがあると判断するための許容誤差を表す。ｉは基準負荷情報を整理するための通し番号（ｉの値が大きいほど工具重量が重い）を表す。Ｉｍａｘは危険報知基準負荷情報に付けられた通し番号を表す。ｎは区間Ｔｎ、Ｔｎ’、及びＵｎ、Ｕ_ｉｎ’の総数を表す。Ｘ_０、Ｘ_２、・・・、Ｘ_Ｉｍａｘは、予め定められた工具重量別のタレットの旋回動作を行うパラメータであって、工作機械でワークを実際に加工する際に、工具交換で用いるパラメータである。

基準負荷情報には工具重量が軽いものから順にｉ＝０、１・・・、Ｉｍａｘの通し番号が付与されており、ｉ＝０から順番に比較を行う。モータの負荷情報及び基準負荷情報をそれぞれ区間Ｔ１〜Ｔｎ及びＴ１’〜Ｔｎ’に分割する。ここで、区間Ｔ１と区間Ｔ１’、・・・、区間Ｔｎと区間Ｔｎ’はそれぞれ対応している。対応した各区間で、負荷情報Ｕ１〜Ｕｎ及びＵ_ｉ１’〜Ｕ_ｉｎ’を比較する。ここで、Ｕ１〜Ｕｎ及びＵ_ｉ１’〜Ｕ_ｉｎ’はモータの負荷情報の区間Ｔ１〜Ｔｎ及び通し番号がｉである基準負荷情報の各区間Ｔ１’〜Ｔｎ’における負荷の平均値、負荷の傾き、負荷の積分値といった値の中から予め選択しておく。また、比較はそのうちの１つの値を使用して行っても、また、複数の値を組み合わせて行ってもかまわない。ＵｎとＵ_ｉｎ’との誤差が工具重量推定用の誤差許容範囲Ｖｎ以内の区間の数ｍ１と、ＵｎとＵ_ｉｎ’との誤差が工具重量の偏り推定用の誤差許容範囲Ｗｎ以内の区間の数ｍ２をそれぞれ計算する。ｍ１が一定値Ｍ１以上であり、かつｍ２が一定値Ｍ２以上である場合、負荷情報は類似であり、かつ工具重量に偏りはないと判断し、その時点で比較していた基準負荷情報に対応したパラメータの設定を行う。ｍ１がＭ１以上とならない場合は順次ｉの数を増加させて基準負荷情報との比較を行い、ｉの値がＩｍａｘに到達した場合（危険報知基準負荷情報である場合）には工具交換は危険であると判断し、機械を停止させアラームにより工具交換が危険であることを通知する。また、ｍ１が一定値Ｍ１以上であり、かつ、ｍ２がＭ２未満である場合、工具重量に偏りがあると判断する。このとき、アラーム等により工具の取り付けを修正するように通知を行い、同時に工具重量の偏りによる工具交換機構の偏摩耗を抑制するため、工具交換機構に生じる負荷を小さくすることを最優先したパラメータを設定する。また、ＵｎとＵ_ｉｎ’との誤差がＷｎ以上であった区間がどの部分であるかを判別することで、工具重量が集中している部分を判別し、通知することも可能である。

上記記述を箇条書きにまとめると以下のようにして、実負荷情報と基準負荷情報との比較を行う。
（１）まず、最も軽い工具の基準負荷情報との比較を開始する。
（２）モータの負荷情報の区間Ｔｎと、通し番号がｉである基準負荷情報の区間Ｔｎ’の、値ＵｎおよびＵ_ｉｎ’を比較する。
（３）ＵｎとＵ_ｉｎ’との誤差の絶対値がＶｎ以下のとき、その区間の負荷情報は一致していると判断する。
（４）ＵｎとＵ_ｉｎ’との誤差の絶対値がＷｎ以下のとき、その区間に工具重量の偏りはないと判断する。
（５）（２）を満たす区間の数ｍ１がＭ１以上であるとき、実負荷情報と、比較している基準負荷情報は類似していると判断する。
（６）（３）を満たす区間の数ｍ２がＭ２以上であるとき、工具に偏りはないと判断する。
（７）（２）を満たす区間の数ｍ１がＭ１未満であるとき、次に工具重量が軽い場合の基準負荷情報との比較を開始する。
（８）ｉ＝Ｉｍａｘ（危険報知基準負荷情報）のとき、機械を停止する（アラームにより工具交換が危険であることを通知）。

図５及び図６で説明したように、実負荷情報と基準負荷情報とを区間に分けて比較し、工具交換装置に装着した工具の重量を推定しパラメータの設定を行い、また、工具重量の偏りを判断する。

装着した工具の重量に偏りがない場合、実負荷情報の全体が基準負荷情報と比較して誤差が工具重量推定用の誤差許容値以内になることから、工具重量に偏りはなく、また、実負荷情報が比較している基準負荷情報と類似していると判断する。

装着した工具の重量に偏りがある場合、負荷情報の一部に差異が生じるので、それ以外の部分で実負荷情報と基準負荷情報との誤差が工具重量推定用の誤差許量値以内であり、また差異の生じる部分において実負荷情報と基準負荷情報との誤差が偏り推定用の誤差許容値以内である場合には、工具の偏りは許容できるものであり、また、実負荷情報が比較している基準負荷情報と類似していると判断する。

差異の生じる部分以外での誤差が工具重量推定用の誤差許容値以内であり、差異の生じる部分での誤差が工具重量推定用の誤差許容値を外れている場合には、装着された工具重量の偏りがあると判断する。

基準負荷情報に類似した負荷情報であると判断した場合には、その基準負荷情報が測定されたときと同じ重量の工具が装着されていると判断し、比較を行っていた基準負荷情報に対応したパラメータを選択する。誤差が工具重量推定用の誤差許容値を外れていた場合、負荷の大小を比較することにより実際に装着されている工具の重量が基準負荷情報を測定した際の工具重量より大きいか小さいかを判断し、実際に装着されている工具の重量が小さい場合には、その時点で比較を行っていた基準負荷情報が最も類似していると判断し、対応したパラメータを選択する。
逆に、実際に装着されている工具の重量が大きい場合には、次に工具重量が大きい場合の基準負荷情報と比較を行う。その後、順次負荷情報の比較を行い、危険報知基準負荷情報と比較し工具交換が危険な重量の工具が装着されていると判断した場合には、機械を停止させ、アラームを表示させて工具交換が危険なことを通知する。

基準負荷情報に類似した負荷情報であると判断され、かつ、工具重量に偏りがあると判断された場合には、アラーム等により工具の取り付け方が不適切であることを通知する。それと同時に、工具交換機構に生じる負荷を小さくすることを優先させたパラメータを設定する（このパラメータを使用した場合の工具交換速度は、工具重量に偏りがないものとしてパラメータを設定した場合に比べ遅くなる）。このようにすることにより、工具交換が危険な状態で機械を運転することの防止及び工具重量の偏りによる工具交換機構の偏磨耗の抑制が可能となる。そして、その後何も操作が行われなかった場合には、工具交換機構に生じる負荷を小さくすることを優先させたパラメータを使用して工具交換を行い、工具の取り付け方を修正した場合には、再度、負荷情報の測定を行ってパラメータを設定し直す。

図７−１及び図７−２は本発明の一実施形態である、工具重量を推定し適切なパラメータを決定し、また、工具重量の偏りを判断するための処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。
工具交換装置にセットした工具の負荷情報を測定する（ステップＳ１）。初期化のためｉ＝０とする（ステップＳ２）。ステップＳ１で得られた負荷情報と通し番号がｉである基準負荷情報と比較する（ステップＳ３）。初期化のため、ｊ＝１、ｍ１＝０、ｍ２＝０とする（ステップＳ４）。｜Ｕｊ―Ｕ_ｉｊ’｜＜Ｖｊであるか否かを判断する（ステップＳ５）。ＹＥＳと判断されると、ｍ１＝ｍ１＋１とし（ステップＳ１４）、ステップＳ７へ進む。ＮＯと判断されると、｜Ｕｊ―Ｕ_ｉｊ’｜＜Ｗｊであるか否かを判断する（ステップＳ６）。ＹＥＳと判断されると、ｍ２＝ｍ２＋１とし（ステップＳ１５）、ステップＳ７へ進む。ＮＯと判断されるとステップＳ７へ進む。ｊ＜ｎであるか否かを判断する（ステップＳ７）。ＹＥＳと判断されると、ｊ＝ｊ＋１（ステップＳ１６）とし、ステップＳ５に戻る。ＮＯと判断されると、ｍ１＞Ｍ１であるか否かを判断する（ステップＳ８）。ＮＯと判断されると、ｉ＝ｉ＋１とする（ステップＳ９）。次に、ｉ＞Ｉｍａｘであるか否かを判断する（ステップＳ１０）。ＮＯと判断されるとステップＳ３に戻る。ＹＥＳと判断されると、工具交換が危険と判断する（ステップＳ１１）。そして、機械を停止し、アラームにより工具交換が危険であることを通知する（ステップＳ１２）。アラーム
が表示されたら工具を重量の軽いものに交換し（ステップＳ１３）、負荷情報を再度測定するためにステップＳ１に戻る。ステップＳ８でＹＥＳと判断されるとステップＳ１７へ進む（ステップＳ１７以降は図７−２を参照）。

そして、負荷情報が類似と判断し（ステップＳ１７）、ｍ２＞Ｍ２であるか否かを判断する（ステップＳ１８）。ＮＯと判断されると、工具重量に偏りがあると判断される（ステップＳ１９）。そして、工具の取り付けを修正するように指示、及び、工具交換機構への負荷が小さいパラメータを設定する（ステップＳ２０）。次に、工具の取り付けを修正したか否かを判断し（ステップＳ２１）、ＹＥＳであれば再度の負荷情報を測定するためステップＳ１へ戻る。ＮＯと判断されると終了する。ステップＳ１８でＹＥＳと判断されると、工具重量の偏りがないと判断し（ステップＳ２２）、通し番号ｉに対応したパラメータを設定し（ステップ２３）、終了する。
なお、ステップ２０で設定される「工具交換機構への負荷が小さいパラメータ」について説明すると、工具重量の偏りが大きく、許容値を超えていると判断された場合に基準負荷情報とは関係なく設定するパラメータであって、非常に低速で工具交換を行うことにより工具交換機構への負担を小さくしたパラメータである。

タレットを有する工具交換機構の概略図である。（ａ）はタレット要部の正面図であり、（ｂ）はタレット要部の右側面図である。パラメータの変更に伴う工具交換時間の変化を表す図である。工具重量に偏りがある場合の負荷情報の例である。パラメータを選択する模式図である。工具重量の偏りの判別方法を説明した図である。工具重量の比較方法を説明した図である。工具重量の比較方法の処理のアルゴリズムを示すフローチャートである（その１）。工具重量の比較方法の処理のアルゴリズムを示すフローチャートである（その２）。

符号の説明

Ａ工具を保持するグリップ
Ｂ工具交換機構に保持された工具
Ｃ工具交換機構を動作させるモータ
Ｄ,Ｄ’ タレット回転速度
Ｅ,Ｅ’ 加減速時定数
Ｆ,Ｆ’ 工具割出後の待機時間
Ｇ,Ｇ’ 工具交換時間
Ｈ工具重量の偏りによって生じる差異
Ｉ記憶装置
Ｊ記憶装置に保存された基準負荷情報
Ｋ計測した実負荷情報
Ｌ選択された基準負荷情報
Ｍ負荷情報が類似であると判断するための誤差許容範囲（１点鎖線）
Ｎ工具重量に偏りがないことを判断するための誤差許容範囲（点線）
Ｏ工具重量の偏りによる負荷情報の差異が発生していない区間
Ｐ工具重量の偏りによる負荷情報の差異が発生している区間
Ｑ基準負荷情報
Ｒ工具重量に偏りがないと判断される負荷情報（誤差許容範囲内）
Ｓ工具重量に偏りがあると判断される負荷情報（誤差許容範囲外）
Ｔ１、Ｔ２・・・、Ｔｊ、・・・、Ｔｎ計測したモータの実負荷情報を複数に分割した区間
Ｔ１’、Ｔ２’・・・、Ｔｊ’、・・・、Ｔｎ’ 基準負荷情報を複数に分割した各区間
Ｕ１、Ｕ２・・・、Ｕｊ、・・・、Ｕｎ計測したモータの実負荷情報の区間Ｔｎにおける負荷情報
Ｕ_ｉ１’、Ｕ_ｉ２’・・・、Ｕ_ｉｊ’、・・・、Ｕ_ｉｎ’ 基準負荷情報ｉの区間における負荷情報
Ｖ１、Ｖ２、・・・、Ｖｊ、・・・、Ｖｎ区間Ｔｎの値Ｕｎと区間Ｔｎ’の値Ｕ_ｉｎ’の比較により負荷情報が類似しているとみなせる許容誤差
Ｗ１、Ｗ２、・・・、Ｗｊ、・・・、Ｗｎ区間Ｔｎの値Ｕｎと区間Ｔｎ’の値Ｕ_ｉｎ’の比較により、工具重量に偏りがあると判断するための許容誤差
ｉ基準負荷情報を整理するための通し番号（ｉの値が大きいほど工具重量が重い）
Ｉｍａｘ危険報知基準負荷情報に付けられた通し番号（工具重量が最も重い）
ｎ区間Ｔｎ、Ｔｎ’、及びＵｎ、Ｕ_ｉｎ’の総数
ｍ１ＵｎとＵ_ｉｎ’の誤差がＶｎ以下であった区間の数
ｍ２ＵｎとＵ_ｉｎ’の誤差がＷｎ以下であった区間の数
Ｍ１負荷情報が類似であるとみなせるｍ１の数
Ｍ２工具重量に偏りがないとみなせるｍ２の数

Claims

モータによって駆動され旋回するタレットと、該タレットに放射状に工具を保持するためのグリップが複数設けられ、該タレットを旋回し、所望の工具を割り出して工具交換を行う工具交換装置を備えた工作機械において、
全てのグリップに同じ重量の工具が装着されている状態で前記タレットを所定の条件で旋回させたときに前記モータに生じる負荷情報を、複数の異なる工具重量について工具重量別の基準負荷情報として、かつ、モータの回転角度あるいはモータの回転経過時間に対する変化として記憶すると共に、予め定められた工具重量別のタレットの旋回動作を行うためのパラメータを前記工具重量別の基準負荷情報と対応させて記憶する記憶手段と、
前記タレットに実際に加工に用いる工具を装着して前記タレットを前記所定の条件で旋回させたときに回転角度あるいは経過時間に対する変化として前記モータに生じる実負荷情報を測定するための手段と、
測定して得られたモータの実負荷情報と前記工具重量別の基準負荷情報とを比較し、該実負荷情報が前記工具重量別の基準負荷情報のうち、どの工具重量の基準負荷情報と回転角度あるいは経過時間に対する変化として類似するかを判定する比較判定手段と、
前記比較判定手段による判定の結果、類似する基準負荷情報に対応するパラメータを設定する設定手段と、
前記設定手段により設定されたパラメータに基づいて前記モータを駆動する駆動手段と、
を備え、
前記設定手段により設定されたパラメータは、前記全てのグリップに同じ重量の工具を装着している場合に、工具交換に要する時間を短縮し、同時に工具交換機構に大きな負荷がかからない最適な工具交換を行うことができる工具重量別に予め求められたパラメータのいずれかであることを特徴とする工作機械。
前記比較判定手段は、更に、測定して得られたモータの実負荷情報と工具重量別の基準負荷情報とをモータの回転角度あるいはモータの回転経過時間に対する変化として比較することによって工具重量の偏りを求め、求めた工具重量の偏りが許容範囲を超えるか否かを判定し、
前記比較判定手段による判定の結果、工具重量の偏りが許容範囲を超えた場合には、工具の取り付けが適切でないため修正の必要があることを通知する通知手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
前記比較判定手段は、更に、測定して得られたモータの実負荷情報と工具重量別の基準負荷情報とをモータの回転角度あるいはモータの回転経過時間に対する変化として比較することによって工具重量の偏りを求め、求めた工具重量の偏りが許容範囲を超えるか否かを判定し、
前記設定手段は、前記比較判定手段による判定の結果、工具重量の偏りが許容範囲を超えた場合には、工具重量の偏りによる工具交換機構の偏磨耗を抑制するために、工具交換時間を長くし該工具交換機構に生じる負荷を低減するパラメータを設定することを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
前記比較判定手段は、測定して得られたモータの実負荷情報と前記基準負荷情報をモータの回転角度あるいはモータの回転経過時間の区間ごとに比較し、区間ごとの該モータの実負荷情報と該基準負荷情報との誤差が第１の許容範囲内である区間の数を第１の計数値として計数し、該第１の計数値が第１の所定値を超えるか否かを判定し、
前記設定手段は、前記比較判定手段による判定の結果、前記第１の計数値が前記第１の所定値を超える場合には比較対象の基準負荷情報に対応したパラメータを設定することを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
前記比較判定手段は、測定して得られたモータの実負荷情報と前記基準負荷情報をモータの回転角度あるいはモータの回転経過時間の区間ごとに比較し、区間ごとの該モータの実負荷情報と該基準負荷情報との誤差が第１の許容範囲内である区間の数を第１の計数値として計数し、かつ、区間ごとの該モータの実負荷情報と該基準負荷情報との誤差が第２の許容範囲内である区間の数を第２の計数値として計数し、前記第１の計数値が第１の所定値を超えており、かつ、前記第２の計数値が第２の所定値を超えない場合、工具重量の偏りが許容範囲を超えると判断することを特徴とする請求項２または３のいずれか１つに記載の工作機械。