JP6409592B2 - クランプ制御装置、産業機械、及びクランプ制御装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、第１チャックと第２チャックとの間で行われるワークの受け渡しを制御するクランプ制御装置、そのクランプ制御装置を備えた産業機械、及びそのクランプ制御装置の制御方法に関する。

工作機械は、ワークを搬送するローダ装置と、ワークを加工する加工装置と、ローダ装置及び加工装置の動作を制御する制御装置とを備える。ローダ装置と加工装置との間でワークの受け渡しを行うために、ローダ装置及び加工装置は、それぞれ、ワークを把持するチャックを有している。チャックによるワークの把持の確認を行う方法として、例えば特許文献１に記載されたものがある。この方法では、制御装置が、加工装置のチャックを回転させ、ワークの受け渡し時にいずれかのチャックが閉じることで加工装置のチャックの回転が抑制されることを検知し、この検知に基づきいずれかのチャックがワークを把持したと判定する。

特許第４６３５５８８号公報

しかしながら、加工装置は様々な種類のワークを加工することが可能であり、ワーク毎に重さが異なる。また、ワークに応じてそのワークを把持するチャック（又はチャックの爪）が取り替えられることもあり、チャックの重さも異なる。このように、ワークやチャックの重さが変われば慣性モーメント（イナーシャ）が変化する。慣性モーメントが変化すると、チャックの回転の抑制を正確に検知することができず、チャックによるワークの把持を正確に判定することができなくなる。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、異なる種類のチャックやワークなどに対して、精度よくチャックによるワークの把持を判定することができるクランプ制御装置、そのクランプ制御装置を備えた産業機械、及びそのクランプ制御装置の制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、第１チャックと第２チャックとの間で行われるワークの受け渡しを制御するクランプ制御装置であって、モータを駆動させることで軸を介して第１チャックを揺動させ、第１チャックを揺動させる駆動力を徐々に低下又は増加させるモータ制御部と、駆動力の低下又は増加により第１チャックの揺動の追従性が変化したときの駆動力に基づき特定の駆動力を算出する制御部と、モータ制御部がモータを特定の駆動力で揺動させることにより第１チャックが揺動されているときに、第１チャックの揺動が抑制されたことを検出した場合、第１チャック又は第２チャックによるワークの把持が行われたと判定する判定部と、を備えることを特徴とする。

また、制御部は、ワークを把持していない状態における第１チャック、及びワークを把持した状態における第１チャックをそれぞれ揺動させ、それぞれの特定の駆動力を算出し、判定部は、第１チャックがワークを把持していない状態における特定の駆動力で揺動されているときに、第１チャックの揺動が抑制されたことを検出した場合は、第１チャックによるワークの把持が行われたと判定し、第１チャックがワークを把持した状態における特定の駆動力で揺動されているときに、第１チャックの揺動が抑制されたことを検出した場合は、第２チャックによるワークの把持が行われたと判定する構成でもよい。

また、制御部は、追従性が変化したときの駆動力に、予め設定されたオフセットを加えて特定の駆動力を算出することが好ましい。

また、第１チャック及び第２チャックの閉動作が行われたときからの時間を計測するタイマー部を備え、判定部は、第１チャックの揺動の抑制に基づいて第１チャック又は第２チャックによるワークの把持が行われたと判定していない場合でも、タイマー部により計測された時間が所定時間を経過したときに第１チャック又は第２チャックによるワークの把持が行われたと判定する構成でもよい。

また、作業者が操作可能な操作部を備え、モータ制御部、制御部及び判定部は、作業者による操作部の操作に基づいて上記の動作を実行する構成でもよい。

また、本発明では、上記いずれかのクランプ制御装置を備えた産業機械であることを特徴とする。

また、本発明では、第１チャックと第２チャックとの間で行われるワークの受け渡しを制御するクランプ制御装置の制御方法であって、モータを駆動させることで軸を介して第１チャックを揺動させ、第１チャックを揺動させる駆動力を徐々に低下又は増加させることと、駆動力の低下又は増加により第１チャックの揺動の追従性が変化したときの駆動力に基づき特定の駆動力を算出することと、モータを特定の駆動力で揺動させることにより第１チャックが揺動されているときに、第１チャックの揺動が抑制されたことを検出した場合、第１チャック又は第２チャックによるワークの把持が行われたと判定することと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、モータを駆動させることで軸を介して第１チャックを揺動させ、第１チャックを揺動させる駆動力を徐々に低下又は増加させるモータ制御部と、駆動力の低下又は増加により第１チャックの揺動の追従性が変化したときの第１チャックが揺動する最低限の駆動力に基づき特定の駆動力を算出する制御部と、モータ制御部がモータを特定の駆動力で揺動させることにより第１チャックが揺動されているときに、第１チャックの揺動が抑制されたことを検出した場合、第１チャック又は第２チャックによるワークの把持が行われたと判定する判定部と、を備える。このような構成によれば、第１チャックやワークなどが交換等された場合でも、第１チャックなどの慣性モーメントに応じた特定の駆動力で第１チャックを揺動させることができる。従って、判定部が精度よく第１チャック又は第２チャックによるワークの把持を判定することができる。

また、制御部は、ワークを把持していない状態における第１チャック、及びワークを把持した状態における第１チャックをそれぞれ揺動させ、それぞれの特定の駆動力を算出し、判定部は、第１チャックがワークを把持していない状態における特定の駆動力で揺動されているときに、第１チャックの揺動が抑制されたことを検出した場合は、第１チャックによるワークの把持が行われたと判定し、第１チャックがワークを把持した状態における特定の駆動力で揺動されているときに、第１チャックの揺動が抑制されたことを検出した場合は、第２チャックによるワークの把持が行われたと判定するので、判定部は第１チャック及び第２チャックのいずれによるワークの把持も精度よく判定することができる。

また、制御部が、追従性が変化したときの駆動力に、予め設定されたオフセットを加えて特定の駆動力を算出する場合では、追従性が変化したときの駆動力に誤差がある場合でも、モータ制御部が確実に第１チャックを揺動させることができる。

また、第１チャック及び第２チャックの閉動作が行われたときからの時間を計測するタイマー部を備え、判定部は、第１チャックの揺動の抑制に基づいて第１チャック又は第２チャックによるワークの把持が行われたと判定していない場合でも、タイマー部により計測された時間が所定時間を経過したときに第１チャック又は第２チャックによるワークの把持が行われたと判定するので、判定部が第１チャックの揺動の抑制を検出できなかった場合でも、第１チャック又は第２チャックによるワークの把持を判定することができる。また、作業者が操作可能な操作部を備え、モータ制御部、制御部及び判定部は、作業者による操作部の操作に基づいて上記の動作を実行するので、第１チャックと第２チャックとの間におけるワークの受け渡し動作を開始する前に、チャックやワークの重さなどに応じた特定の駆動力（ワークの受け渡し時における第１チャックの揺動の駆動力）を設定することができる。

本発明における産業機械の構成を示す図である。 図１に示す制御装置の構成を示すブロック図である。 主軸及びチャックの構造を示す断面図である。 第１実施形態における主軸モータのトルク値のチューニング処理の一例を示すシーケンス図である。 第１実施形態における主軸モータのトルク値のチューニング処理の一例を示すシーケンス図である。 トルクとワークの揺動の追従性を示す波形図である。 第１実施形態におけるチャック把持の判定処理の一例を示すシーケンス図である。 第２実施形態における主軸モータのトルク値のチューニング処理の一例を示すシーケンス図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、図面においては、実施形態を説明するため、一部分を大きく又は強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現することがある。以下の図１において、ＸＹＺ座標系を用いて図中の方向を説明する。このＸＹＺ座標系においては、水平面に平行な平面をＸＺ平面とする。このＸＺ平面に平行な主軸（後述する主軸３）の方向をＺ方向と表記し、Ｚ方向に直交する方向をＸ方向と表記する。また、ＸＺ平面に垂直な方向はＹ方向と表記する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明における産業機械１００の構成を示す図である。図１に示す第１実施形態に係る産業機械１００は、ワークＷを加工する加工装置１と、ワークＷを搬送するローダ装置８と、加工装置１及びローダ装置８の動作を制御する制御装置２０とを備える。本実施形態において、制御装置２０の一部の構成がクランプ制御装置に対応する。なお、クランプとは、物をしっかりと持つ・つかむ意味である。また、物を放すことをアンクランプという。

図１においては、加工装置１の例として旋盤を示している。旋盤は、ワークＷを回転させ、バイトと呼ばれる不図示のツール（工具）でワークＷを削る機械である。図１に示すように、加工装置１は、主軸台２、主軸３、チャック４、主軸モータ５、位置検出器５ａ、伝達機構６、及びチャック開閉機構７を備えている。

主軸３は、主軸台２に支持されている。この主軸３は、主軸モータ５のトルク（駆動力）がベルト等の伝達機構６を介して伝えられることにより回転する。また、チャック４は、主軸３の端部に設けられ、主軸３の回転に伴って回転する。このチャック４が第１チャックに相当する。主軸モータ５は、主軸３及びチャック４を回転駆動させる駆動源に対応する。チャック４は、ワークＷを把持する開閉可能な爪４ａを有している。爪４ａは、主軸３内に挿通されたチャックドローバ（図示せず）を介して、油圧シリンダ等のチャック開閉機構７により開閉される。なお、爪４ａは３本の爪（三方爪）であっても、２本の爪であってもよい。位置検出器５ａは、主軸モータ５の軸の回転位置（つまり、主軸モータ５の軸の回転位置に対応する主軸３の回転位置）を検出するパルスコーダ等の検出器である。この位置検出器５ａは、主軸モータ５に設けられている。

ローダ装置８はガントリ形式のガントリローダである。図１に示すように、ローダ装置８は、走行台１０、移動台１１、昇降ロッド１２、及びローダチャック１３を備えている。走行台１０は、架設レール９上を走行する。移動台１１は、Ｚ方向に移動自在に設置されている。昇降ロッド１２は、移動台１１に対して昇降自在に設置され、その昇降ロッド１２の下端にローダチャック１３が設けられている。ローダチャック１３は、ワークＷを把持する開閉可能な爪１３ａを有している。図１においては、ローダチャック１３の爪１３ａがワークＷを把持している状態を示している。なお、爪１３ａも３本の爪（三方爪）であっても、２本の爪であってもよい。ローダチャック１３が第２チャックに相当する。

移動台１１がＺ方向に移動することにより、昇降ロッド１２及びローダチャック１３もＺ方向に移動する。これにより、図１の下図に示すように、ローダチャック１３によって把持されたワークＷはチャック４が把持可能な位置（ワークＷの受け渡し位置）に移動される。その後、チャック４が閉じることで、チャック４がワークＷを把持する。

制御装置２０は、加工装置１及びローダ装置８の動作を制御する装置である。すなわち、制御装置２０は、加工装置１とローダ装置８との間におけるワークＷの受け渡し、加工装置１によるワークＷの加工、ローダ装置８によるワークＷの搬送などを制御する。

図２は、図１に示す制御装置２０の構成を示すブロック図である。図２に示すように、制御装置２０は、演算部３０と、操作部４０と、記憶部５０とを備えている。演算部３０は、加工装置１及びローダ装置８の動作全般の制御を司る。演算部３０は、モータ制御部３１、制御部３２、タイマー部３３、及び判定部３４を有している。

モータ制御部３１は、主軸モータ５に制御信号を出力することにより、主軸モータ５の回転駆動を制御する。モータ制御部３１は、主軸モータ５に制御信号を出力することで、主軸モータ５の回転方向を制御することも可能であり、主軸モータ５の回転のトルクを制御することも可能である。

制御部３２は、チャック開閉機構７に対して指令を出力することにより、チャック開閉機構７にチャック４の開閉動作を実行させる。また、制御部３２は、位置検出器５ａから出力される位置検出信号を受け取ることにより、主軸３（及びチャック４）の回転位置を認識する。また、制御部３２は、走行台１０に制御信号を出力することにより、架設レール９上における走行台１０の走行制御を行う。また、制御部３２は、移動台１１に制御信号を出力することにより、移動台１１のＺ方向への移動制御を行う。また、制御部３２は、ローダチャック１３に指令を出力することにより、ローダチャック１３自身に開閉動作を実行させる。

タイマー部３３は、時間を計測する処理部である。判定部３４は、ワークＷの受け渡しが行われる際に、チャック４，１３がワークＷを把持したか否か、及びワークＷを放したか否かを判定する。なお、モータ制御部３１、制御部３２、タイマー部３３、及び判定部３４は、演算部３０が記憶部５０に記憶されている制御プログラム５１に基づいて実行する処理や制御に相当する。

操作部４０は、作業者（オペレータ）により操作される装置であり、例えばボタン、スイッチ、タッチパネルなどによって構成される。記憶部５０は、各種データを記憶する装置である。本実施形態では、記憶部５０は、制御プログラム５１を記憶するとともに、加工プログラム５２を記憶する。また、記憶部５０は、加工装置１やローダ装置８の制御に必要な各種設定値やパラメータなども記憶する。なお、演算部３０は、記憶部５０に記憶されている加工プログラム５２に基づいて、加工装置１に制御信号などを出力することにより、加工装置１にワークＷの加工を実行させる。

加工装置１における主軸３及びチャック４の構造について説明する。図３は、主軸３及びチャック４の構造を示す断面図である。主軸３は主軸モータ５の回転に伴って軸心Ａを中心に回転する。なお、主軸３は両方向に回転可能である。チャック４は、軸心Ａと同軸上に主軸３に固定されている。このチャック４は、チャック開閉機構７の動作に応じて、爪４ａが径方向（図３に示すＹ方向）に移動することによりワークＷを保持する。すなわち、円筒形状のワークＷがチャック４の爪４ａの間に挿入され、爪４ａが径方向内側に移動することによりチャック４が閉まる。これにより、円筒形状のワークＷがチャック４に把持（把握）される。この把持力は主軸３が回転した際にワークＷをしっかり保持できる程度の大きな力とされる。この状態で主軸３が回転すると、チャック４も回転し、チャック４に保持されたワークＷも回転する。なお、チャック４における爪４ａが径方向に移動する量をストローク量という。

なお、図示しないツール移動機構が、制御装置２０からの制御信号に基づいてツールを移動させることにより、ワークＷの加工が行われる。

次に、制御装置２０によるワークＷの受け渡し時の制御について説明する。

初めに、主軸モータ５のトルク値のチューニング処理（調整処理）について説明する。図４及び図５は、第１実施形態における主軸モータ５のトルク値のチューニング処理の一例を示すシーケンス図である。まず、作業者は、段取り替えを行う（ステップＳ１）。ここで、「段取り替え」とは、ワークＷを取り替えることや、ワークＷの取り替えに応じてチャック４（チャック４の爪４ａ）を取り替えることなどをいう。このように、作業者が段取り替えを行うことにより、ワークＷの重さやチャック４の重さなどが変わり、慣性モーメント（イナーシャ）が変化する。

次に、作業者は、操作部４０のボタンを操作する（ステップＳ２）。ボタンが操作されると、演算部３０の制御部３２は、ワークＷの受け渡し位置へのローダ装置８の移動を指示する移動指令を走行台１０及び移動台１１に出力する（ステップＳ３）。走行台１０及び移動台１１は、制御部３２からの移動指令に基づいてワークＷの受け渡し位置に移動する（ステップＳ４）。

また、モータ制御部３１は、主軸モータ５を回転駆動させる制御信号を主軸モータ５に出力する（ステップＳ５）。主軸モータ５は、モータ制御部３１からの制御信号に基づいて揺動を開始する（ステップＳ６）。ここで、「揺動」とは、所定の周期（所定の周波数）及び所定の振幅で行ったり来たりするように揺れ動くことをいう。本実施形態における揺動は、主軸３及びチャック４が軸心Ａ（図３参照）を中心に所定の周期及び所定の振幅で両方向に回転することを意味する。主軸モータ５が揺動すると、主軸モータ５の軸のトルクが伝達機構６を介して主軸３に伝達され、主軸３及びチャック４も揺動する。なお、主軸３及びチャック４の揺動の周期は主軸モータ５の周期と同じである。しかし、主軸モータ５の軸の径と主軸３の径とが異なる場合は、主軸３及びチャック４の揺動の振幅は主軸モータ５の振幅と同じでない。

モータ制御部３１は、最初（揺動の開始直後）、主軸モータ５に対して相対的に高いトルクで揺動させる。具体的には、モータ制御部３１は、短周期（すなわち高周波数）でかつ大きい振幅（例えば数度の角度）で主軸モータ５に揺動動作を実行させる。そして、モータ制御部３１は、主軸モータ５に制御信号を出力することにより（ステップＳ７）、トルクを徐々に低下させる（ステップＳ８）。具体的には、モータ制御部３１は、揺動の周期を一定とし、揺動の振幅を徐々に小さくしていく。モータ制御部３１が主軸モータ５を制御している間（ステップＳ７、Ｓ８の実行中）、位置検出器５ａは、常に主軸モータ５の軸の回転位置に対応する主軸３の回転位置を検出し、検出した位置検出信号を演算部３０に出力している（ステップＳ９）。

制御部３２は、主軸３及びチャック４のトルクに対して揺動が追従しなくなる（追従性が変化したときの）直前のトルク値をトルク最小値として設定する（ステップＳ１０）。具体的には、制御部３２は、モータ制御部３１により制御されている現在のトルク値と、位置検出器５ａからの位置検出信号で特定される主軸３及びチャック４の回転位置とを認識する。そして、制御部３２は、主軸３及びチャック４のトルクに対して主軸３及びチャック４の揺動が追従しているか否かを監視する。制御部３２は、主軸３及びチャック４の揺動がトルクに追従しなくなった場合（追従性が変化したとき）に、追従しなくなり始める直前のトルク値をトルク最小値として設定する。このトルク最小値が、チャック４がワークＷを把持していない状態においてチャック４が揺動する最低限のトルク（駆動力）である。

図６は、トルクとワークＷの揺動の追従性を示す波形図である。図６において、波形Ｗ１は主軸３及びチャック４を揺動させるトルクの波形を示し、波形Ｗ２は主軸３及びチャック４の回転位置の波形を示している。また、Ｐはトルクの波形の振幅であり、Ｔはトルクの波形の周期である。なお、トルクの周波数ｆは（１／Ｔ）である。図６に示すように、トルクの波形Ｗ１の振幅が徐々に小さくなってトルク値が低下していくと、ある時点ｔ１で主軸３及びチャック４の回転位置がトルクに追従しなくなる。制御部３２は、トルクに追従する場合の主軸３及びチャック４の回転位置（図６の破線で示す回転位置）と、実際の主軸３及びチャック４の回転位置との差が予め設定された閾値を超えたときに、揺動がトルクに追従しなくなった（追従性が変化した）と判断する。

図４の説明に戻り、制御部３２は、ステップＳ１０で設定したトルク最小値（追従性が変化したときの駆動力）に、予め設定されたトルクのオフセット値を加算して第１トルク値を算出する（ステップＳ１１）。後述するように、モータ制御部３１が主軸モータ５を第１トルク値で駆動して主軸３及びチャック４を揺動させる（後述する図７のステップＳ２３，２４参照）。そして、主軸モータ５が第１トルク値で駆動されているときに、チャック４によるワークＷの把持が行われると直ちに揺動が停止する（後述する図７のステップＳ２５〜Ｓ２９参照）。これにより、判定部３４は確実にチャック４によるワークＷの把持を判定することができる。なお、ステップＳ１１においてトルク最小値にオフセット値を加算して第１トルク値を求めている。これは、ステップＳ１１で算出されたトルク最小値に誤差があると、主軸モータ５をトルク最小値で駆動した場合に主軸３及びチャック４が回転（揺動）しないことや、チャック４がワークＷを確実に把持していないのにチャック４によるワークＷの把持が行われたと判定されてしまうことが起こり得るので、それを防止するためである。

上記ステップＳ３〜Ｓ１１の処理がチャック４の重さなどに応じて第１トルク値を設定する処理（第１トルク値のチューニング処理）である。

次に、制御部３２は、チャック開閉機構７に対して、チャック４の閉動作を指示するチャック閉指令を出力する（図５のステップＳ１２）。チャック開閉機構７は、制御部３２からのチャック閉指令に基づいてチャック４の閉動作を実行する（ステップＳ１３）。ステップＳ１２及びＳ１３の処理により、チャック４がワークＷを把持した状態となる。また、制御部３２は、ローダチャック１３に対して、そのローダチャック１３の開動作を指示するチャック開指令を出力する（ステップＳ１４）。ローダチャック１３は、制御部３２からのチャック開指令に基づいて自身のチャックの開動作を実行する（ステップＳ１５）。ステップＳ１４及びＳ１５の処理により、ローダチャック１３がワークＷを放した状態となる。

モータ制御部３１は、制御信号を主軸モータ５に出力する（ステップＳ１６）。主軸モータ５は、モータ制御部３１からの制御信号に基づいて揺動を開始する（ステップＳ１７）。このときも、上記のステップＳ６と同様に、モータ制御部３１は、最初（揺動の開始直後）、主軸モータ５に対して相対的に高いトルクで揺動させる。具体的には、モータ制御部３１は、短周期（すなわち高周波数）でかつ大きい振幅（例えば数度の角度）で主軸モータ５に揺動動作を実行させる。そして、モータ制御部３１は、主軸モータ５に制御信号を出力することにより（ステップＳ１８）、トルクを徐々に低下させる（ステップＳ１９）。具体的には、モータ制御部３１は、揺動の周期を一定とし、揺動の振幅を徐々に小さくしていく。モータ制御部３１が主軸モータ５を制御している間（ステップＳ１８、Ｓ１９の実行中）、位置検出器５ａは、常に主軸モータ５の軸の回転位置に対応する主軸３の回転位置を検出し、検出した位置検出信号を演算部３０に出力している（ステップＳ２０）。

制御部３２は、主軸３及びチャック４のトルクに対して揺動が追従しなくなる（追従性が変化したときの）直前のトルク値をトルク最小値として設定する（ステップＳ２１）。そして、制御部３２は、ステップＳ２１で設定したトルク最小値に、予め設定されたトルクのオフセット値を加算して第２トルク値を算出する（ステップＳ２２）。後述するように、チャック４がワークＷを把持しているときに、モータ制御部３１が主軸モータ５を第２トルク値で駆動して主軸３及びチャック４を揺動させる。そして、主軸モータ５が第２トルク値で駆動されているときに、ローダチャック１３によるワークＷの把持が行われると直ちに揺動が停止する。これにより、判定部３４は確実にローダチャック１３によるワークＷの把持を判定することができる。なお、トルク最小値にオフセット値を加算して第２トルク値を求めている理由も、トルク最小値にオフセット値を加算して第１トルク値を求めた理由と同じである。第１トルク値におけるオフセット値と第２トルク値におけるオフセット値は、異なる値であっても同じ値であってもよい。

上記ステップＳ１２〜Ｓ２２の処理がチャック４又はワークＷの重さなどに応じて第２トルク値を設定する処理（第２トルク値のチューニング処理）である。

次に、チャック把持の判定処理について説明する。図７は、第１実施形態におけるチャック把持の判定処理の一例を示すシーケンス図である。なお、図７の処理では、チャック４によるワークＷの把持が行われたか否かを判定する処理である。

モータ制御部３１は、主軸３及びチャック４のトルク値をステップＳ１１で算出された第１トルク値（第１トルク値の周期及び振幅）に制御する制御信号を主軸モータ５に出力する（ステップＳ２３）。主軸モータ５は、モータ制御部３１からの制御信号に基づいて第１トルク値のトルクで揺動を行う（ステップＳ２４）。また、制御部３２は、チャック開閉機構７に対して、チャック４の閉動作を指示するチャック閉指令を出力し、これと同時に、タイマー部３３は、カウンタをカウントすることにより時間の計測を開始する（ステップＳ２５）。チャック開閉機構７は、制御部３２からのチャック閉指令に基づいてチャック４の閉動作を実行する（ステップＳ２６）。モータ制御部３１が主軸モータ５を制御している間（ステップＳ２３、Ｓ２４の実行中）、位置検出器５ａは、常に主軸モータ５の軸の回転位置に対応する主軸３の回転位置を検出し、検出した位置検出信号を演算部３０に出力している（ステップＳ２７）。

判定部３４は、位置検出器５ａからの位置検出信号で特定される主軸３及びチャック４の回転位置に基づいて、主軸３及びチャック４の揺動が継続しているか否か判定する（ステップＳ２８）。判定部３４は、主軸３及びチャック４の揺動が継続していないと判定した場合（ステップＳ２８のＮＯ）、すなわち、主軸３及びチャック４の揺動が抑制（停止）されたと判定した場合、チャック４の閉動作が完了した（チャック４がワークＷを把持した）と判定する（ステップＳ２９）。具体的には、ステップＳ２４においては、主軸３及びチャック４は、揺動可能な最小限のトルク（第１トルク値のトルク）で揺動している。従って、チャック４がワークＷを把持した場合、主軸３及びチャック４の揺動が直ちに停止することとなる。このため、判定部３４は、主軸３及びチャック４の揺動の停止に基づいてチャック４によるワークＷの把持を判定することができる。

なお、例えばモータ制御部３１に主軸モータ５の駆動電流を検出する駆動電流検出部を設け、判定部３４は、駆動電流検出部が主軸モータ５の駆動電流の急激な変化を検出した場合に、主軸３及びチャック４の揺動が抑制されたと判定してもよい。

本実施形態では、ステップＳ２８において、判定部３４が主軸３及びチャック４の揺動の抑制を判定していない場合であっても、タイマー部３３により計測されている時間が予め設定された所定時間に達した場合は、判定部３４はチャック４がワークＷを把持したと判定する。このような処理により、制御部３２が揺動の抑制を検出できなかった場合でも、判定部３４がチャック４によるワークＷの把持を検出することができる。従って、加工装置１やローダ装置８を停止させずに産業機械１００の稼働を継続させることができる。なお、タイマー部３３により計測されている時間が予め設定された所定時間に達した場合は、判定部３４は、エラーが発生したと判定して、産業機械１００の稼働を停止させ、作業者にエラーを報知する構成でもよい。

判定部３４がチャック４によりワークＷが把持されたと判定した場合、制御部３２は、チャック開指令をローダ装置８のローダチャック１３に出力する（ステップＳ３０）。ローダチャック１３は、チャック開指令に基づいて、チャックの開動作を実行する（ステップＳ３１）。また、モータ制御部３１は、制御信号を主軸モータ５に出力して（ステップＳ３２）、主軸モータ５に揺動を停止させる（ステップＳ３３）。

なお、図７の処理では、チャック４がワークＷを把持したか否かを判定する処理であったが、チャック４によりワークＷが把持されているときにローダチャック１３がワークＷを把持したか否かについても図７の処理と同じような処理で行うことが可能である。

すなわち、モータ制御部３１は、主軸３及びチャック４のトルク値をステップＳ２２で算出された第２トルク値（第２トルク値の周期及び振幅）に制御する制御信号を主軸モータ５に出力する。主軸モータ５は、モータ制御部３１からの制御信号に基づいて第２トルク値のトルクで揺動を行う。このとき、チャック４はワークＷを把持した状態であるものとする。また、制御部３２は、ローダチャック１３に対して、チャックの閉動作を指示するチャック閉指令を出力し、これと同時に、タイマー部３３は、カウンタをカウントすることにより時間の計測を開始する。ローダチャック１３は、制御部３２からのチャック閉指令に基づいてチャックの閉動作を実行する。モータ制御部３１が主軸モータ５を制御している間、位置検出器５ａは、常に主軸モータ５の軸の回転位置に対応する主軸３の回転位置を検出し、検出した位置検出信号を演算部３０に出力している。

判定部３４は、位置検出器５ａからの位置検出信号で特定される主軸３及びチャック４の回転位置に基づいて、主軸３及びチャック４の揺動が継続しているか否か判定する。判定部３４は、主軸３及びチャック４の揺動が継続していないと判定した場合、すなわち、主軸３及びチャック４の揺動が抑制（停止）されたと判定した場合、ローダチャック１３の閉動作が完了した（ローダチャック１３がワークＷを把持した）と判定する。具体的には、主軸３及びチャック４は、チャック４がワークＷを把持した状態で揺動可能な最小限のトルク（第２トルク値のトルク）で揺動している。従って、ローダチャック１３がワークＷを把持した場合、主軸３及びチャック４の揺動が停止することとなる。このため、判定部３４は、主軸３及びチャック４の揺動の停止に基づいてローダチャック１３によるワークＷの把持を判定することができる。

判定部３４がローダチャック１３によりワークＷが把持されたと判定した場合、制御部３２は、チャック開指令をチャック開閉機構７に出力する。チャック開閉機構７は、チャック開指令に基づいて、チャック４の開動作を実行する。また、モータ制御部３１は、制御信号を主軸モータ５に出力して、主軸モータ５に揺動を停止させる。

特許請求の範囲の記載に本実施形態の符号を対応付けると、第１実施形態では、モータ５を駆動させることで軸３を介して第１チャック４を揺動させ、第１チャック４を揺動させる駆動力を徐々に低下又は増加させるモータ制御部３１と、駆動力の低下又は増加により第１チャック４の揺動の追従性が変化したときの駆動力（例えば、最低限の駆動力、トルク最小値）に基づき特定の駆動力（第１トルク値のトルク）を算出する制御部３２と、モータ制御部３１がモータ５を特定の駆動力で揺動させることにより第１チャック４が揺動されているときに、第１チャック４の揺動が抑制されたことを検出した場合、第１チャック４又は第２チャック１３によるワークＷの把持が行われたと判定する判定部３４と、を備える。このような構成によれば、第１チャック４やワークＷなどが交換等された場合でも、第１チャック４などの慣性モーメントに応じた特定の駆動力で第１チャック４を揺動させることができる。従って、判定部３４が精度よく第１チャック４又は第２チャック１３によるワークの把持を判定することができる。また、第１チャック４の揺動時の駆動力が第１チャック４の揺動の追従性が変化したときの駆動力に基づき算出された特定の駆動力（第１トルク値のトルク）であるので、第１チャック４又は第２チャック１３がワークＷを把持したときに揺動によってワークＷに傷がついてしまうことを防止することができる。

また、第１実施形態では、制御部３２は、ワークＷを把持していない状態における第１チャック４、及びワークＷを把持した状態における第１チャック４をそれぞれ揺動させ、それぞれの特定の駆動力（第１トルク値のトルク、第２トルク値のトルク）を算出し、判定部３４は、第１チャック４がワークＷを把持していない状態における特定の駆動力（第１トルク値のトルク）で揺動されているときに、第１チャック４の揺動が抑制されたことを検出した場合は、第１チャック４によるワークＷの把持が行われたと判定し、第１チャック４がワークＷを把持した状態における特定の駆動力（第２トルク値のトルク）で揺動されているときに、第１チャック４の揺動が抑制されたことを検出した場合は、第２チャック１３によるワークＷの把持が行われたと判定するので、判定部３４は第１チャック４及び第２チャック１３のいずれによるワークＷの把持も精度よく判定することができる。

また、第１実施形態では、モータ制御部３１は、第１チャック４を揺動させる駆動力を徐々に低下させ、制御部３２は、駆動力の低下により第１チャック４の揺動の追従性が変化したときの駆動力に基づくことにより、慣性モーメントに応じた第１チャック４を揺動させる特定の駆動力を正確に算出することができる。従って、第１チャック４又は第２チャック１３がワークＷを把持したときに確実に第１チャック４の揺動が抑制される。その結果、第１チャック４の揺動の抑制に基づく第１チャック４又は第２チャック１３によるワークＷの把持の判定精度が向上する。また、第１実施形態では、制御部３２は、追従性が変化したときの駆動力（最低限の駆動力、トルク最小値）に、予め設定されたオフセットを加えて特定の駆動力を算出するので、追従性が変化したときの駆動力に誤差がある場合でも、モータ制御部３１が確実に第１チャック４を揺動させることができる。

また、第１実施形態では、第１チャック４及び第２チャック１３の閉動作が行われたときからの時間を計測するタイマー部３３を備え、判定部３４は、第１チャック４の揺動の抑制に基づいて第１チャック４又は第２チャック１３によるワークＷの把持が行われたと判定していない場合でも、タイマー部３３により計測された時間が所定時間を経過したときに第１チャック４又は第２チャック１３によるワークＷの把持が行われたと判定するので、判定部３４が第１チャック４の揺動の抑制を検出できなかった場合でも、第１チャック４又は第２チャック１３によるワークＷの把持を判定することができる。

また、第１実施形態では、作業者が操作可能な操作部４０を備え、モータ制御部３１、制御部３２及び判定部３４は、作業者による操作部４０の操作に基づいて上記の動作を実行するので、第１チャック４と第２チャック１３との間におけるワークＷの受け渡し動作を開始する前に、チャックやワークの重さなどに応じた特定の駆動力（ワークの受け渡し時における第１チャック４の揺動の駆動力）を設定することができる。

＜第２実施形態＞
上記第１実施形態では、作業者が制御装置２０の操作部４０を操作したことに基づいて、制御装置２０の演算部３０がトルク最小値の検出及びワーク受け渡し時の揺動トルク値（第１トルク値、第２トルク値）の設定を行っていた。これに対して、第２実施形態では、段取り替えが行われた場合に自動的に（作業者による操作部４０の操作に基づかずに）、制御装置２０の演算部３０がトルク最小値の検出及びワーク受け渡し時の揺動トルク値の設定を行う。

図８は、第２実施形態における主軸モータ５のトルク値のチューニング処理の一例を示すシーケンス図である。まず、作業者は、段取り替えを行う（ステップＳ４１）。作業者は、段取り替えを行うときは、加工装置１やローダ装置８の稼働を一旦停止させる。作業者は、段取り替えを行った後、加工装置１やローダ装置８の稼働を再開させる。演算部３０は、加工装置１やローダ装置８の稼働が停止した後、加工装置１やローダ装置８の稼働が再開された場合、段取り替えが行われた可能性があると認識する。

加工装置１やローダ装置８の稼働が再開された後、演算部３０の制御部３２は、稼働が再開されたことに起因して自動的にワークＷの受け渡し位置へのローダ装置８の移動を指示する移動指令を走行台１０及び移動台１１に出力する（ステップＳ４２）。走行台１０及び移動台１１は、制御部３２からの移動指令に基づいてワークＷの受け渡し位置に移動する（ステップＳ４３）。

また、モータ制御部３１は、主軸モータ５を回転駆動させる制御信号を主軸モータ５に出力する（ステップＳ４４）。主軸モータ５は、モータ制御部３１からの制御信号に基づいて揺動を開始し、その後、トルクを徐々に増加させる（ステップＳ４５）。ステップＳ４４においては、モータ制御部３１は、最初（揺動の開始後）、主軸モータ５に対して相対的に低いトルクで揺動させる。その後、モータ制御部３１は、主軸モータ５のトルクを徐々に増加させる。また、制御部３２は、チャック閉指令をチャック開閉機構７に出力し、これと同時に、タイマー部３３は、時間の計測を開始する（ステップＳ４６）。チャック開閉機構７は、チャック閉指令に基づいてチャック４の閉動作を実行させる（ステップＳ４７）。モータ制御部３１が主軸モータ５を制御している間（ステップＳ４４、Ｓ４５の実行中）、位置検出器５ａは、常に主軸モータ５の軸の回転位置に対応する主軸３の回転位置を検出し、検出した位置検出信号を演算部３０に出力している（ステップＳ４８）。

制御部３２は、タイマー部３３が計測している時間に基づいて、所定時間内に主軸３及びチャック４において揺動が発生したか否か判定する（ステップＳ４９）。制御部３２が所定時間内に主軸３及びチャック４の揺動が発生していないと判定した場合、すなわち、揺動が発生する前に所定時間になった場合は（ステップＳ４９のＮＯ）、制御部３２は、チャック４がワークＷを把持したと判断する。そして、制御部３２は、通常のワークＷの受け渡し動作を実行させる。すなわち、制御部３２は、チャック開指令をローダチャック１３に出力する（図７のステップＳ３０参照）。ローダチャック１３は、チャック開指令に基づいてチャックの開動作を実行する（図７のステップＳ３１参照）。

ステップＳ４４〜Ｓ４９の処理を繰り返し実行する。このとき、ステップＳ４４，Ｓ４５において、モータ制御部３１は前回の揺動当初のトルクよりも大きなトルクで揺動を開始させ、その後、揺動開始時のトルクを徐々に大きくしていく。これにより、所定回目において所定時間内に主軸３及びチャック４の揺動が発生することとなる（ステップＳ４９のＹＥＳ）。

制御部３２が所定時間内に主軸３及びチャック４の揺動が発生したと判定した場合（ステップＳ４９のＹＥＳ）、制御部３２は、揺動が生じたときのトルク値をトルク最小値として設定する（ステップＳ５０）。そして、制御部３２は、トルク最小値にオフセット値を加算して第１トルク値を算出する（ステップＳ５１）。その後、制御部３２は、タイマー部３３が計測している時間が所定時間に達したことに基づいて、チャック４がワークＷを把持したと判断して、通常のワークＷの受け渡し動作を実行させる。すなわち、制御部３２は、チャック開指令をローダチャック１３に出力する（図７のステップＳ３０参照）。ローダチャック１３は、チャック開指令に基づいてチャックの開動作を実行する（図７のステップＳ３１参照）。

上記ステップＳ４１〜Ｓ５１の処理は、第１トルク値を設定する処理（第１トルク値のチューニング処理）であるが、第２トルク値を設定する処理（第２トルク値のチューニング処理）も図８に示した処理と同じような処理で実現することができる。

以上のように、第２実施形態では、作業者による操作部４０の動作に基づかずに自動的にトルク値のチューニング処理を行うことができる。従って、作業者が段取り替えを行った際に操作部４０の操作を忘れた場合でもトルク値の設定を行うことができる。また、加工装置１とローダ装置８との間で行われる、通常のワークＷの受け渡し動作中における初期（最初の１回又は複数回）のワークＷの受け渡し時においてトルク値のチューニングが行われるので、ワークＷの受け渡し動作を中断することなく、トルク値のチューニングを行うことができる。

以上の実施形態について説明したが、本発明は図示の構成等に限定されるものではなく、各構成の機能や用途などを逸脱しない範囲で変更は可能である。

例えば、上記した各実施形態では、加工装置１のチャック４を第１チャックとし、ローダ装置８のローダチャック１３を第２チャックとしていたが、加工装置１のチャック４を第２チャックとし、ローダ装置８のローダチャック１３を第１チャックとしてもよい。ただし、この場合、ローダ装置８側にローダチャック１３を揺動させるための機構を設ける必要がある。

また、上記した各実施形態において、図１に示したローダ装置８及び加工装置１の構成は一例であって、このような構成以外のローダ装置及び加工装置に対しても適用することも可能である。また、ワークの受け渡しを行う装置であれば本発明の構成を適用することができる。例えば、搬送装置が第１装置と第２装置を備え、第１装置と第２装置がワークの受け渡しを行うとともにワークの搬送を行うような場合である。この場合、第１装置に第１チャックを設け、第２装置に第２チャックを設け、さらに第１装置に第１チャックを揺動させるための機構（モータ、伝達機構、軸）を設ける。

また、上記した各実施形態において、「揺動」は、所定の周期（周波数）・所定の振幅で両方向に回転することとしていたが、このような動きに限定されず、直線方向に所定の周期（周波数）・所定の振幅で両方向に移動することも含む。また、ワークＷは円筒状のものに限らず、板状のものなどであってもよい。

また、モータ制御部３１は、揺動の周期を一定とし、揺動の振幅を徐々に小さくして、トルクを徐々に小さくしていったが、揺動の振幅を一定とし、揺動の周期を徐々に短くして、トルクを徐々に小さくしてもよい。また、モータ制御部３１は、揺動の周期を徐々に短くするとともに、揺動の振幅を徐々に小さくして、トルクを徐々に小さくしてもよい。

また、上記した各実施形態では、判定部３４は、チャック４の揺動の抑制に基づき、チャック４とローダチャック１３のワークＷの把持を判定していたが、チャック４の揺動の開始に基づき、チャック４とローダチャック１３のワークＷの解放を判定することも可能である。すなわち、モータ制御部３１が、チャック４及びローダチャック１３がいずれもワークＷを把持した状態で、第２トルク値で主軸３及びチャック４を揺動させる。このとき、主軸３及びチャック４は揺動しない。ローダチャック１３がワークＷを解放した場合、主軸３及びチャック４の揺動が開始する。このとき、判定部３４は、ローダチャック１３がワークＷを解放したと判定する。また、モータ制御部３１が、チャック４及びローダチャック１３がいずれもワークＷを把持した状態で、第１トルク値で主軸３及びチャック４を揺動させる。このとき、主軸３及びチャック４は揺動しない。チャック４がワークＷを解放した場合、主軸３及びチャック４の揺動が開始する。このとき、判定部３４は、チャック４がワークＷを解放したと判定する。

１…加工装置、３…主軸（軸）、４…チャック（第１チャック又は第２チャック）、５…主軸モータ（モータ）、７…チャック開閉機構、８…ローダ装置、１３…ローダチャック（第１チャック又は第２チャック）、２０…制御装置（クランプ制御装置）、３０…演算部、３１…モータ制御部、３２…制御部、３３…タイマー部、３４…判定部、４０…操作部、１００…産業機械

Claims (7)

1. 第１チャックと第２チャックとの間で行われるワークの受け渡しを制御するクランプ制御装置であって、
   モータを駆動させることで軸を介して前記第１チャックを揺動させ、前記第１チャックを揺動させる駆動力を徐々に低下又は増加させるモータ制御部と、
   前記駆動力の低下又は増加により前記第１チャックの揺動の追従性が変化したときの駆動力に基づき特定の駆動力を算出する制御部と、
   前記モータ制御部が前記モータを前記特定の駆動力で揺動させることにより前記第１チャックが揺動されているときに、前記第１チャックの揺動が抑制されたことを検出した場合、前記第１チャック又は前記第２チャックによる前記ワークの把持が行われたと判定する判定部と、を備えるクランプ制御装置。
2. 前記制御部は、
   前記ワークを把持していない状態における前記第１チャック、及び前記ワークを把持した状態における前記第１チャックをそれぞれ揺動させ、それぞれの前記特定の駆動力を算出し、
   前記判定部は、
   前記第１チャックが前記ワークを把持していない状態における前記特定の駆動力で揺動されているときに、前記第１チャックの揺動が抑制されたことを検出した場合は、前記第１チャックによる前記ワークの把持が行われたと判定し、
   前記第１チャックが前記ワークを把持した状態における前記特定の駆動力で揺動されているときに、前記第１チャックの揺動が抑制されたことを検出した場合は、前記第２チャックによる前記ワークの把持が行われたと判定する請求項１に記載のクランプ制御装置。
3. 前記制御部は、前記追従性が変化したときの駆動力に、予め設定されたオフセットを加えて前記特定の駆動力を算出する請求項１又は請求項２に記載のクランプ制御装置。
4. 前記第１チャック及び前記第２チャックの閉動作が行われたときからの時間を計測するタイマー部を備え、
   前記判定部は、前記第１チャックの揺動の抑制に基づいて前記第１チャック又は前記第２チャックによる前記ワークの把持が行われたと判定していない場合でも、前記タイマー部により計測された時間が所定時間を経過したときに前記第１チャック又は前記第２チャックによる前記ワークの把持が行われたと判定する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のクランプ制御装置。
5. 作業者が操作可能な操作部を備え、
   前記モータ制御部、前記制御部及び前記判定部は、前記作業者による前記操作部の操作に基づいて上記の動作を実行する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のクランプ制御装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のクランプ制御装置を備えた産業機械。
7. 第１チャックと第２チャックとの間で行われるワークの受け渡しを制御するクランプ制御装置の制御方法であって、
   モータを駆動させることで軸を介して前記第１チャックを揺動させ、前記第１チャックを揺動させる駆動力を徐々に低下又は増加させることと、
   前記駆動力の低下又は増加により前記第１チャックの揺動の追従性が変化したときの駆動力に基づき特定の駆動力を算出することと、
   前記モータを前記特定の駆動力で揺動させることにより前記第１チャックが揺動されているときに、前記第１チャックの揺動が抑制されたことを検出した場合、前記第１チャック又は前記第２チャックによる前記ワークの把持が行われたと判定することと、を含むクランプ制御装置の制御方法。
   

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