JP2005205503A - 工具搬送装置,工具搬送装置の動作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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Abstract
【解決手段】 工具マガジンを制御する制御装置は、工具に作用する遠心力を推定し(ステップS1〜S3)、工具マガジンの最高旋回速度ωmaxを、推定した遠心力と、グリップアームにおける工具のグリップ力FGに基づき設定される限界遠心力Flimitとに基づいて決定する(ステップS4〜S7)。
【選択図】 図1
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動作速度決定方法、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決定する速度決定手段とを備えたことを特徴とする。
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。
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。
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。
例えば、特開平10−263971号公報に開示されているような、工具の旋回が水平面内で行われるタイプの工具マガジンに適用しても良い。
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 (14)
- 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決定する速度決定手段とを備えたことを特徴とする工具搬送装置。 - 前記遠心力推定手段は、工具の質量と、前記旋回運動の回転中心から当該工具重心までの公転半径との積に基づいて遠心力を推定することを特徴とする請求項1記載の工具搬送装置。
- 前記速度決定手段は、前記遠心力推定手段によって推定された遠心力と、前記工具保持部が工具を保持する保持力とに基づいて前記搬送部の旋回速度を決定することを特徴とする請求項1又は2記載の工具搬送装置。
- 前記速度決定手段は、旋回速度を、前記搬送部が構造的に許容する最高旋回速度を下回るように決定することを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の工具搬送装置。
- 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あることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の工具搬送装置。
- 前記搬送部は、工具マガジンに保持されている複数の工具のうち何れか1つを、工作機械の主軸の先端部に付け替えるように旋回可能であり、且つ、前記工具マガジンと前記主軸との間に配置される工具交換装置を構成するものであることを特徴とする請求項1乃至5の何れかに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について、前記搬送部の旋回速度を決定する方法であって、
前記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し、
推定された遠心力に基づいて、前記旋回速度を決定することを特徴とする工具搬送装置の動作速度決定方法。 - 前記工具の質量と、前記旋回運動の回転中心から当該工具重心までの公転半径との積に基づいて遠心力を推定することを特徴とする請求項7記載の工具搬送装置の動作速度決定方法。
- 推定された遠心力と、前記工具保持部が工具を保持する保持力とに基づいて旋回速度を決定することを特徴とする請求項7又は8記載の工具搬送装置の動作速度決定方法。
- 前記旋回速度を、前記搬送部が構造的に許容する最高旋回速度を下回るように決定することを特徴とする請求項7乃至9の何れかに記載の工具搬送装置の動作速度決定方法。
- 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、
前記搬送部によって搬送される工具に作用する遠心力を推定させ、
推定させた遠心力に基づいて、前記旋回速度を決定させることを特徴とするコンピュータプログラム。 - 前記工具の質量と、前記旋回運動の回転中心から当該工具重心までの公転半径との積に基づいて遠心力を推定させることを特徴とする請求項11記載のコンピュータプログラム。
- 推定された遠心力と、前記工具保持部が工具を保持する保持力とに基づいて旋回速度を決定させることを特徴とする請求項11又は12記載のコンピュータプログラム。
- 前記旋回速度を、前記搬送部が構造的に許容する最高旋回速度を下回るように決定させることを特徴とする請求項11乃至13の何れかに記載のコンピュータプログラム。
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