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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023112260
(43)【公開日】2023-08-14
(54)【発明の名称】工作機械
(51)【国際特許分類】
B23Q 3/155 20060101AFI20230804BHJP
B23Q 41/00 20060101ALI20230804BHJP
【ＦＩ】
B23Q3/155 F
B23Q3/155 A
B23Q41/00 F
【審査請求】有
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022013925
(22)【出願日】2022-02-01
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2023-01-12
(71)【出願人】
【識別番号】000146847
【氏名又は名称】ＤＭＧ森精機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002273
【氏名又は名称】弁理士法人インターブレイン
(72)【発明者】
【氏名】青山 晃久
(72)【発明者】
【氏名】淺田 哲志
【テーマコード（参考）】
3C002
3C042
【Ｆターム（参考）】
3C002AA03
3C002DD17
3C002FF03
3C002HH01
3C002KK02
3C002KK04
3C042RG02
3C042RJ01
(57)【要約】
【課題】 工具交換に要する時間および工数を最小化する。
【解決手段】 工作機械は、複数の工具を保持可能な複数のホルダを有する刃物台と、加工プログラムにしたがって、刃物台に保持される工具を制御し、ワークを加工する加工制御部と、複数の工具を格納する工具格納部と、工具を搬送可能な工具搬送部と、工具搬送順を示す搬送スケジュールを生成するスケジュール生成部と、搬送スケジュールにしたがって工具搬送部を制御することにより、刃物台における工具の保持位置を変更する工具搬送制御部と、を備える。スケジュール生成部は、刃物台における交換前の工具の配置を示す事前配置情報と、交換後の工具の配置を示す目標配置情報にしたがって、刃物台のホルダ間において工具の保持位置を変更する第３工程と、工具格納部に格納される工具と刃物台に保持される工具を交換する第４工程と、を実行する搬送順として搬送スケジュールを生成する。
【選択図】図９
【解決手段】 工作機械は、複数の工具を保持可能な複数のホルダを有する刃物台と、加工プログラムにしたがって、刃物台に保持される工具を制御し、ワークを加工する加工制御部と、複数の工具を格納する工具格納部と、工具を搬送可能な工具搬送部と、工具搬送順を示す搬送スケジュールを生成するスケジュール生成部と、搬送スケジュールにしたがって工具搬送部を制御することにより、刃物台における工具の保持位置を変更する工具搬送制御部と、を備える。スケジュール生成部は、刃物台における交換前の工具の配置を示す事前配置情報と、交換後の工具の配置を示す目標配置情報にしたがって、刃物台のホルダ間において工具の保持位置を変更する第３工程と、工具格納部に格納される工具と刃物台に保持される工具を交換する第４工程と、を実行する搬送順として搬送スケジュールを生成する。
【選択図】図９
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の工具を保持可能な複数のホルダを有する刃物台と、
加工プログラムにしたがって、前記刃物台に保持される工具を制御し、ワークを加工する加工制御部と、
複数の工具を格納する工具格納部と、
工具を搬送可能な工具搬送部と、
工具搬送順を示す搬送スケジュールを生成するスケジュール生成部と、
前記搬送スケジュールにしたがって前記工具搬送部を制御することにより、前記刃物台における工具の保持位置を変更する工具搬送制御部と、を備え、
前記スケジュール生成部は、
前記刃物台における交換前の工具の配置を示す事前配置情報と、搬送後の工具の配置を示す目標配置情報にしたがって、
前記刃物台に配置済みの工具を空きホルダに移動させる第１工程と、
前記工具格納部に格納される工具を前記刃物台の空きホルダに保持させる第２工程と、
前記刃物台のホルダ間において工具の保持位置を変更する第３工程と、
前記工具格納部に格納される工具と前記刃物台に保持される工具を交換する第４工程と、を順番に実行する工具の搬送順として前記搬送スケジュールを生成する、工作機械。
加工プログラムにしたがって、前記刃物台に保持される工具を制御し、ワークを加工する加工制御部と、
複数の工具を格納する工具格納部と、
工具を搬送可能な工具搬送部と、
工具搬送順を示す搬送スケジュールを生成するスケジュール生成部と、
前記搬送スケジュールにしたがって前記工具搬送部を制御することにより、前記刃物台における工具の保持位置を変更する工具搬送制御部と、を備え、
前記スケジュール生成部は、
前記刃物台における交換前の工具の配置を示す事前配置情報と、搬送後の工具の配置を示す目標配置情報にしたがって、
前記刃物台に配置済みの工具を空きホルダに移動させる第１工程と、
前記工具格納部に格納される工具を前記刃物台の空きホルダに保持させる第２工程と、
前記刃物台のホルダ間において工具の保持位置を変更する第３工程と、
前記工具格納部に格納される工具と前記刃物台に保持される工具を交換する第４工程と、を順番に実行する工具の搬送順として前記搬送スケジュールを生成する、工作機械。
【請求項2】
前記スケジュール生成部は、前記搬送スケジュールを生成した後、更に、前記工具搬送部により前記刃物台と前記工具格納部間における１回あたりの工具の搬送本数を変更することにより、前記搬送スケジュールを調整する、請求項１に記載の工作機械。
【請求項3】
前記刃物台は、ワークの内径側を削るために工具を保持する第１のホルダと、ワークの外径側を削るために工具を保持する第２のホルダと、を含み、
前記工具搬送部は、複数の工具を同時に保持可能であり、かつ、旋回または回転により第１ホルダまたは第２のホルダに対して工具の着脱が可能である、請求項１または２に記載の工作機械。
前記工具搬送部は、複数の工具を同時に保持可能であり、かつ、旋回または回転により第１ホルダまたは第２のホルダに対して工具の着脱が可能である、請求項１または２に記載の工作機械。
【請求項4】
前記刃物台は、工具を旋削加工可能に保持する旋削ホルダと、工具を回転加工可能に保持する回転ホルダと、を含み、
前記工具搬送部は、複数の工具を同時に保持可能であり、かつ、旋回または回転により前記旋削ホルダまたは前記回転ホルダに対して工具の着脱が可能である、請求項１から３のいずれかに記載の工作機械。
前記工具搬送部は、複数の工具を同時に保持可能であり、かつ、旋回または回転により前記旋削ホルダまたは前記回転ホルダに対して工具の着脱が可能である、請求項１から３のいずれかに記載の工作機械。
【請求項5】
前記スケジュール生成部は、前記第１工程において、工具を保持されている複数のホルダから、同数以上の空いている複数のホルダに工具を搬送させる際、前記工具が保持されている複数のホルダから前記工具搬送部が１本ずつ工具を取り外して前記空いているホルダに搬送する前記搬送スケジュールを生成する、請求項１に記載の工作機械。
【請求項6】
複数の工具を保持可能な複数のホルダを有する刃物台と、
加工プログラムにしたがって、前記刃物台に保持される工具を制御し、ワークを加工する加工制御部と、
複数の工具を格納する工具格納部と、
工具を搬送可能な工具搬送部と、
工具搬送順を示す搬送スケジュールを生成するスケジュール生成部と、
前記搬送スケジュールにしたがって前記工具搬送部を制御することにより、前記刃物台における工具の保持位置を変更する工具搬送制御部と、を備え、
前記スケジュール生成部は、
前記刃物台における交換前の工具の配置を示す事前配置情報と、交換後の工具の配置を示す目標配置情報にしたがって、
前記刃物台のホルダ間において工具の保持位置を変更する第３工程と、
前記工具格納部に格納される工具と前記刃物台に保持される工具を交換する第４工程と、を実行する搬送順として前記搬送スケジュールを生成する、工作機械。
加工プログラムにしたがって、前記刃物台に保持される工具を制御し、ワークを加工する加工制御部と、
複数の工具を格納する工具格納部と、
工具を搬送可能な工具搬送部と、
工具搬送順を示す搬送スケジュールを生成するスケジュール生成部と、
前記搬送スケジュールにしたがって前記工具搬送部を制御することにより、前記刃物台における工具の保持位置を変更する工具搬送制御部と、を備え、
前記スケジュール生成部は、
前記刃物台における交換前の工具の配置を示す事前配置情報と、交換後の工具の配置を示す目標配置情報にしたがって、
前記刃物台のホルダ間において工具の保持位置を変更する第３工程と、
前記工具格納部に格納される工具と前記刃物台に保持される工具を交換する第４工程と、を実行する搬送順として前記搬送スケジュールを生成する、工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、工作機械における工具交換技術、に関する。
【背景技術】
【0002】
工作機械は、ワークを所望の形状に切削加工する装置や、金属粉末などを積層してワークを作る装置がある。切削加工する工作機械には、回転するワークに切削用の工具を当てることでワークを加工するターニングセンタと、回転する工具をワークに当てることでワークを加工するマシニングセンタ、これらの機能を複合的に備える複合加工機などがある。
【0003】
刃物台を備える工作機械は、刃物台に複数の工具が装着されることがある。工作機械は、あらかじめ用意された加工プログラムにしたがって、刃物台を三次元的に動かしつつ、刃物台に装着される複数の工具からワークに当てる工具を選びながらワークを加工する。
【0004】
工作機械には、多数の工具を格納する工具格納部を有するものもある。工作機械は、必要な工具が刃物台に装着されていないときには、指定された工具を工具格納部から刃物台に装着した上で、ワークの加工を続行する。以下、刃物台に装着される工具を「作業工具」とよび、工具格納部に格納される工具を「予備工具」とよぶ。特に区別しないときには単に「工具」とよぶ（特許文献１－３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２００８－２２５７３８号公報
【特許文献2】特開２０００－２１８４５９号公報
【特許文献3】特開昭６２－２３６６４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
刃物台には複数のステーションとよばれる領域が設けられ、ステーションにホルダが取り付けられ、ホルダに工具が取り付けられる。工作機械は、作業工具を随時交換しながらワークを加工する。以下、刃物台に保持される作業工具の組み合わせを「工具パターン」とよぶ。刃物台上において、ある作業工具と別の作業工具の取り付け位置を交換することを「内部交換」、刃物台上の作業工具と工具格納部に格納される予備工具を交換することを「外部交換」とよぶ。
【0007】
このような工作機械において、工具交換に要する時間を短くし、加工に関連する総時間を短くすることが求められている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明のある態様における工作機械は、複数の工具を保持可能な複数のホルダを有する刃物台と、加工プログラムにしたがって、刃物台に保持される工具を制御し、ワークを加工する加工制御部と、複数の工具を格納する工具格納部と、工具を搬送可能な工具搬送部と、工具搬送順を示す搬送スケジュールを生成するスケジュール生成部と、搬送スケジュールにしたがって工具搬送部を制御することにより、刃物台における工具の保持位置を変更する工具搬送制御部と、を備える。
スケジュール生成部は、刃物台における交換前の工具の配置を示す事前配置情報と、交換後の工具の配置を示す目標配置情報にしたがって、刃物台に配置済みの工具を空きホルダに移動させる第１工程と、工具格納部に格納される工具を刃物台の空きホルダに保持させる第２工程と、刃物台のホルダ間において工具の保持位置を変更する第３工程と、工具格納部に格納される工具と刃物台に保持される工具を交換する第４工程と、を順番に実行する工具の搬送順として搬送スケジュールを生成する。
スケジュール生成部は、刃物台における交換前の工具の配置を示す事前配置情報と、交換後の工具の配置を示す目標配置情報にしたがって、刃物台に配置済みの工具を空きホルダに移動させる第１工程と、工具格納部に格納される工具を刃物台の空きホルダに保持させる第２工程と、刃物台のホルダ間において工具の保持位置を変更する第３工程と、工具格納部に格納される工具と刃物台に保持される工具を交換する第４工程と、を順番に実行する工具の搬送順として搬送スケジュールを生成する。
【0009】
本発明の別の態様における工作機械は、複数の工具を保持可能な複数のホルダを有する刃物台と、加工プログラムにしたがって、刃物台に保持される工具を制御し、ワークを加工する加工制御部と、複数の工具を格納する工具格納部と、工具を搬送可能な工具搬送部と、工具搬送順を示す搬送スケジュールを生成するスケジュール生成部と、搬送スケジュールにしたがって工具搬送部を制御することにより、刃物台における工具の保持位置を変更する工具搬送制御部と、を備える。
スケジュール生成部は、刃物台における交換前の工具の配置を示す事前配置情報と、交換後の工具の配置を示す目標配置情報にしたがって、刃物台のホルダ間において工具の保持位置を変更する第３工程と、工具格納部に格納される工具と刃物台に保持される工具を交換する第４工程と、を実行する工具搬送順として搬送スケジュールを生成する。
スケジュール生成部は、刃物台における交換前の工具の配置を示す事前配置情報と、交換後の工具の配置を示す目標配置情報にしたがって、刃物台のホルダ間において工具の保持位置を変更する第３工程と、工具格納部に格納される工具と刃物台に保持される工具を交換する第４工程と、を実行する工具搬送順として搬送スケジュールを生成する。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、工具の段取り等を含めた加工に関連する総時間を短くすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本実施形態における工作機械の概略構成を示す平面図である。
【図2】工作機械の斜視図である。
【図3】工具格納部および工具交換部の斜視図である。
【図5】タレットの外観斜視図である。
【図6】工作機械のハードウェア構成図である。
【図7】情報処理装置の機能ブロック図である。
【図8】工具搬送部の直進動作を説明するための模式図である。
【図9】工具搬送部の旋回動作を説明するための模式図である。
【図10】工具搬送部の回転動作を説明するための模式図である。
【図11】搬送スケジュールの生成過程を示すフローチャートである。
【図12】第１工程の処理過程を示すフローチャートである。
【図14】第１交換の第１搬送順を示す図である。
【図15】第１交換の第２搬送順を示す図である。
【図16】第２交換の第１搬送順を示す図である。
【図17】第２交換の第２搬送順を示す図である。
【図18】第３交換の第１搬送順を示す図である。
【図19】第３交換の第２搬送順を示す図である。
【図20】第４交換の第１搬送順を示す図である。
【図21】第４交換の第２搬送順を示す図である。
【図22】第２工程の処理過程を示すフローチャートである。
【図24】第２工程の２本搬送時における第１搬送順を示す図である。
【図25】第２工程の２本搬送時における第２搬送順を示す図である。
【図26】第３工程の処理過程を示すフローチャートである。
【図27】第３工程の第１搬送順を示す図である。
【図28】第３工程の第２搬送順を示す図である。
【図29】第４工程の処理過程を示すフローチャートである。
【図30】第４工程の第１搬送順を示す図である。
【図31】第４工程の第２搬送順を示す図である。
【図32】第１例における第５工程実行前の搬送スケジュールを示す図である。
【図33】第１例における第５工程実行後の搬送スケジュールを示す図である。
【図34】第２例における第５工程実行前の搬送スケジュールを示す図である。
【図35】第２例における第５工程実行後の搬送スケジュールを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本実施形態における工作機械は、ターニングセンタまたは複合加工機である。まず、図１から図５に関連して工作機械の構造を中心として説明する。図６以降に関連して、本実施形態における工具交換制御の詳細を説明する。
本実施形態における「交換」は工具Ｔａのついている第１の場所と別の工具Ｔｂがついている第２の場所の間で工具Ｔａと工具Ｔｂを交換する場合だけでなく、工具Ｔａのついている第１の場所から工具がついていない第３の場所に工具Ｔａを移す場合も含む。
本実施形態における「交換」は工具Ｔａのついている第１の場所と別の工具Ｔｂがついている第２の場所の間で工具Ｔａと工具Ｔｂを交換する場合だけでなく、工具Ｔａのついている第１の場所から工具がついていない第３の場所に工具Ｔａを移す場合も含む。
【0013】
図１は、本実施形態における工作機械１００の概略構成を示す平面図である。
工作機械１００は、制御装置１６０、加工装置１１２、工具搬送部１１４および工具格納部１０６を備える。工具格納部１０６は、一般的には「マガジン」ともよばれる。制御装置１６０は、図６に関連して後述する情報処理装置１１８および加工制御部１１６に対応する。タレットベース１０２やタレット１６４は、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動可能である。タレットベース１０２とタレット１６４とを含めて刃物台２３０という場合と、タレット１６４のみを刃物台２３０という場合がある。図１は、Ｘ－Ｚ方向平面に見た場合の平面図である。タレット１６４はＺ軸を中心として回転可能にタレットベース１０２に設置される。工具格納部１０６（マガジン）は、タレットベース１０２のＺ軸正方向側に設けられる。工具搬送部１１４は、工具Ｔを移送する。
工作機械１００は、制御装置１６０、加工装置１１２、工具搬送部１１４および工具格納部１０６を備える。工具格納部１０６は、一般的には「マガジン」ともよばれる。制御装置１６０は、図６に関連して後述する情報処理装置１１８および加工制御部１１６に対応する。タレットベース１０２やタレット１６４は、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動可能である。タレットベース１０２とタレット１６４とを含めて刃物台２３０という場合と、タレット１６４のみを刃物台２３０という場合がある。図１は、Ｘ－Ｚ方向平面に見た場合の平面図である。タレット１６４はＺ軸を中心として回転可能にタレットベース１０２に設置される。工具格納部１０６（マガジン）は、タレットベース１０２のＺ軸正方向側に設けられる。工具搬送部１１４は、工具Ｔを移送する。
【0014】
図２は、工作機械１００の斜視図である。
角柱体型のタレット１６４には、その外周平面に、工具Ｔを保持可能に構成される複数のホルダ１６８を有する。ホルダ１６８はタレット本体から着脱可能に装着される。着脱位置ＰＴのホルダ１６８に装着される工具Ｔが着脱対象となる。タレット１６４を矢示Ｂ－Ｃ方向（Ｚ軸が回転軸）に回転させることにより、各ホルダ１６８を着脱位置ＰＴに割り出すことができる。
角柱体型のタレット１６４には、その外周平面に、工具Ｔを保持可能に構成される複数のホルダ１６８を有する。ホルダ１６８はタレット本体から着脱可能に装着される。着脱位置ＰＴのホルダ１６８に装着される工具Ｔが着脱対象となる。タレット１６４を矢示Ｂ－Ｃ方向（Ｚ軸が回転軸）に回転させることにより、各ホルダ１６８を着脱位置ＰＴに割り出すことができる。
【0015】
工具格納部１０６は、矢示Ｄ－Ｅ方向（Ｘ軸が回転軸）に回転可能に設けられた保持板１７０と、保持板１７０の周縁に等間隔に配設された保持ポット１７４と、保持板１７０を回転させる駆動モータ１７６（図３参照）を備える。保持ポット１７４は工具Ｔを保持することができる。保持ポット１７４は、Ｘ軸の負方向に突出する。着脱位置ＰＭの保持ポット１７４にある工具Ｔが着脱対象となる。駆動モータ１７６が保持板１７０を回転させることにより、各保持ポット１７４を着脱位置ＰＭに割り出すことができる。
【0016】
図３は、工具格納部１０６および工具搬送部１１４の斜視図である。
工具搬送部１１４は、タレットベース１０２および工具格納部１０６よりも、Ｘ軸の負方向側に設けられる（図１参照）。工具搬送部１１４は、Ｚ軸に沿って設けられた送り機構１７８と、送り機構１７８によりＺ軸に沿って移動される移動台１８０と、移動台１８０に取り付けられた第１ハンド１８２および第２ハンド１９４などを含む。以下においては、工具搬送部１１４は、移動台１８０と、移動台１８０に取り付けられる第１ハンド１８２および第２ハンド１９４を含み、工具Ｔを搬送するための機構である。
工具搬送部１１４は、タレットベース１０２および工具格納部１０６よりも、Ｘ軸の負方向側に設けられる（図１参照）。工具搬送部１１４は、Ｚ軸に沿って設けられた送り機構１７８と、送り機構１７８によりＺ軸に沿って移動される移動台１８０と、移動台１８０に取り付けられた第１ハンド１８２および第２ハンド１９４などを含む。以下においては、工具搬送部１１４は、移動台１８０と、移動台１８０に取り付けられる第１ハンド１８２および第２ハンド１９４を含み、工具Ｔを搬送するための機構である。
【0017】
送り機構１７８は、Ｚ軸に平行に配設されるレール保持台１８４と、レール保持台１８４の下面に、Ｚ軸に平行に取り付けられる２本のガイドレール１８６と、各ガイドレール１８６に係合するようにそれぞれ２個ずつ設けられたスライダ１８８と、レール保持台１８４に沿って配設されたボールねじ１９０と、ボールねじ１９０に螺合するボールナット１９２と、ボールねじ１９０の端部に連結して、ボールねじ１９０を軸線中心に回転させるサーボモータ１９６を備える。スライダ１８８は移動台１８０の上面に固設される。
【0018】
移動台１８０の下面には、矢示Ｆ－Ｇ方向（Ｙ軸が回転軸）に回転可能、かつ、Ｘ軸方向に移動可能に保持部材１９８が配設される。保持部材１９８は、移動シリンダ２００によりＸ軸方向に駆動される。保持部材１９８は、ラック＆ピニオン機構などの機構を介し、駆動シリンダ２０２により駆動されて、矢示Ｆ－Ｇ方向に９０度の角度範囲で旋回する。すなわち、保持部材１９８はＸ－Ｚ方向に平面移動可能であり、かつ、Ｆ－Ｇ方向に回転可能に構成されている。図３は、保持部材１９８がＦ方向に回転したときの状態を示している。
【0019】
保持部材１９８には回転軸２０４が貫通して取り付けられる。回転軸２０４は、ラック＆ピニオン機構などの機構を介し、駆動シリンダ２０６により駆動されて、矢示Ｊ－Ｋ方向に１８０度の角度範囲で回転する。
【0020】
図４は、図３に示すＡ部の拡大斜視図である。
回転軸２０４の端部には、回転軸２０４の軸心を中心とした点対称、かつ、上下平行となるように、第１ハンド１８２および第２ハンド１９４が取り付けられる。第１ハンド１８２および第２ハンド１９４は同一構成である。第１ハンド１８２は、工具Ｔを把持するための一対の把持爪２０８を有し、把持爪２０８により工具Ｔを把持可能である。同様にして、第２ハンド１９４も一対の把持爪２１０を有し、把持爪２１０により工具Ｔを把持可能である。
回転軸２０４の端部には、回転軸２０４の軸心を中心とした点対称、かつ、上下平行となるように、第１ハンド１８２および第２ハンド１９４が取り付けられる。第１ハンド１８２および第２ハンド１９４は同一構成である。第１ハンド１８２は、工具Ｔを把持するための一対の把持爪２０８を有し、把持爪２０８により工具Ｔを把持可能である。同様にして、第２ハンド１９４も一対の把持爪２１０を有し、把持爪２１０により工具Ｔを把持可能である。
【0021】
保持部材１９８が矢示Ｆ方向側に回転したとき（図３，図４に示す回転状態）、第１ハンド１８２と第２ハンド１９４それぞれの把持爪２０８および把持爪２１０はＺ軸方向（把持爪２０８等により把持される工具Ｔの軸線方向と直交する直交方向）に沿った姿勢となる。保持部材１９８が矢示Ｇ方向側に回転したとき、第１ハンド１８２と第２ハンド１９４それぞれの把持爪２０８および把持爪２１０はＸ軸方向に沿った姿勢となる。
【0022】
保持部材１９８がＸ軸正方向側の移動端（この位置を「第１Ｘ位置」という）にあり、かつ、Ｆ方向の回転端にあるとき、着脱位置ＰＭに割り出された保持ポット１７４に保持されている工具Ｔは、第１ハンド１８２または第２ハンド１９４により把持できる。
【0023】
また、第１ハンド１８２が上側において工具Ｔを把持し、着脱位置ＰＭの保持ポット１７４に工具Ｔが保持されていないときには、第１ハンド１８２が把持する工具Ｔを着脱位置ＰＭの保持ポット１７４（空の保持ポット）に収容できる。
【0024】
工具搬送部１１４がタレット１６４と工具格納部１０６の中間位置にあるとする。ここで、保持部材１９８をＸ軸負方向の移動端（この位置を「第２Ｘ位置」という）に移動させ、かつ、矢示Ｆ方向の回転端に回転させる。次に、工具搬送部１１４をＺ軸正方向に移動させ、第１ハンド１８２に把持される工具Ｔの軸心（Ｘ方向）と保持ポット１７４の軸心を一致させる（このときのＺ座標を「第１Ｚ位置」という）。続いて、保持部材１９８をＸ軸正方向に「第１Ｘ位置」まで移動させて、第１ハンド１８２の工具Ｔを着脱位置ＰＭの空の保持ポット１７４に装着する。このあと、工具搬送部１１４をＺ軸負方向に移動させることにより（この位置を「第２Ｚ位置」という）、第１ハンド１８２による工具Ｔの把持が解除される。
【0025】
一方、上側に第１ハンド１８２が位置し、第１ハンド１８２の把持爪２０８には工具Ｔが把持されておらず、着脱位置ＰＭに工具Ｔが保持されているときには、着脱位置ＰＭの工具Ｔを第１ハンド１８２により取り出すことができる。
【0026】
工具搬送部１１４がタレット１６４と工具格納部１０６と中間位置にあるとする。ここで、保持部材１９８を矢示Ｆ方向の回転端に回転させ（図３，図４に示す回転状態）、工具搬送部１１４を「第２Ｚ位置」に移動させた後、工具搬送部１１４を「第１Ｘ位置」に移動させ、次いで、工具搬送部１１４を前記「第１Ｚ位置」に移動させる。これにより、着脱位置ＰＭに装着された工具Ｔは、一対の把持爪２０８の開口部分に侵入し、把持爪２０８により把持される。次に、保持部材１９８を「第２Ｘ位置」に移動させる。これにより、保持ポット１７４に装着された工具Ｔは、一対の把持爪２０８により把持された状態で、保持ポット１７４から取り出される。
【0027】
タレット１６４では、着脱位置ＰＴに割り出されたタレット１６４が半径方向に沿って工具Ｔを保持するタイプの場合には、工具搬送部１１４の保持部材１９８が「第１Ｘ位置」にあり、かつ、矢示Ｆ方向の回転端にある時、ホルダ１６８に保持された工具Ｔを、下側に位置する第１ハンド１８２または第２ハンド１９４によって把持できる。
【0028】
上側に第１ハンド１８２が位置し、下側に第２ハンド１９４が位置し、第１ハンド１８２が工具Ｔを把持し、第２ハンド１９４が工具Ｔを把持していない状態にあり、かつ、着脱位置ＰＴに工具Ｔが保持されているときには、第１ハンド１８２に把持した工具Ｔと、着脱位置ＰＴのホルダ１６８に保持される工具Ｔを交換できる。
【0029】
工具搬送部１１４がタレット１６４と工具格納部１０６との中間位置にあるとする。ここで、保持部材１９８を矢示Ｆ方向の回転端に回転させるとともに、「第２Ｘ位置」に移動させた状態で、工具搬送部１１４をＺ軸負方向に設定された所定位置（この位置を「第３Ｚ位置」という）まで移動させる。「第３Ｚ位置」は、保持部材１９８を「第１Ｘ位置」に移動させたときに、下側に位置する第２ハンド１９４がホルダ１６８に保持された工具Ｔに対してＺ軸正方向側の位置、言い換えれば、第２ハンド１９４が工具Ｔと干渉しない手前の位置にある。
【0030】
保持部材１９８を「第１Ｘ位置」に移動させた後、工具搬送部１１４をＺ軸負方向に設定された所定位置（この位置を「第４Ｚ位置」という）まで移動させる。これにより、着脱位置ＰＴの工具Ｔが、一対の把持爪２１０の開口部分に侵入して、把持爪２１０によって把持される。次に、保持部材１９８を「第２Ｘ位置」まで移動させると、ホルダ１６８に装着された工具Ｔが、一対の把持爪２１０によりホルダ１６８から取り出される。
【0031】
次に、駆動シリンダ２０６は第１ハンド１８２と第２ハンド１９４とを上下反転させて、上側に第２ハンド１９４を位置させ、下側に第１ハンド１８２を位置させ、保持部材１９８を「第１Ｘ位置」に移動させる。これにより、第１ハンド１８２に把持された工具Ｔが着脱位置ＰＴに設置される。次いで、工具搬送部１１４を「第３Ｚ位置」に移動させると、第１ハンド１８２による工具Ｔの把持が解除される。以上の第１交換動作によって、第１ハンド１８２に把持された工具Ｔと、着脱位置ＰＴの工具Ｔが交換される。なお、第２ハンド１９４に把持された工具Ｔは、上述した収納動作によって、工具格納部１０６に収納できる。
【0032】
タレット１６４の着脱位置ＰＴに割り出されたホルダ１６８が、工具ＴをＺ軸に沿って保持するタイプの場合には、保持部材１９８が矢示Ｇ方向の回転端にあり、かつ、「第１Ｘ位置」にある時に、このホルダ１６８に保持された工具Ｔを、下側に位置する第１ハンド１８２または第２ハンド１９４によって把持できる。
【0033】
上側に第１ハンド１８２が位置し、下側に第２ハンド１９４が位置し、ボールナット１９２が工具Ｔを把持し、第２ハンド１９４が工具Ｔを把持していない状態にあり、かつ、着脱位置ＰＴに工具Ｔが保持されているときには、第１ハンド１８２に把持された工具Ｔと、着脱位置ＰＴの工具Ｔを交換できる。
【0034】
工具搬送部１１４がタレット１６４と工具格納部１０６との中間位置にあるとする。ここで、保持部材１９８を矢示Ｇ方向の回転端に回転させるとともに、「第２Ｘ位置」に移動させ、工具搬送部１１４をＺ軸負方向に設定された「第３Ｚ位置」に移動させる。このとき、第２ハンド１９４はホルダ１６８に保持された工具Ｔを把持可能な位置にある。
【0035】
次に、保持部材１９８を「第１Ｘ位置」に移動させる。これにより、着脱位置ＰＴの工具Ｔが、一対の把持爪２１０の開口部分に侵入し、把持爪２１０によって把持される。この後、保持部材１９８をＺ軸負方向に設定された「第４Ｚ位置」まで移動させると、ホルダ１６８に装着された工具Ｔは、把持爪２１０によりホルダ１６８から取り出される。
【0036】
次に、駆動シリンダ２０６により、第１ハンド１８２と第２ハンド１９４とを上下反転させて、上側に第２ハンド１９４を位置させ、下側に第１ハンド１８２を位置させ、工具搬送部１１４を「第３Ｚ位置」に移動させる。これにより、第１ハンド１８２が把持する工具Ｔは着脱位置ＰＴに装着される。次いで、保持部材１９８を「第２Ｘ位置」に移動させると、第１ハンド１８２による工具Ｔの把持が解除される。以上の第２交換動作によって、ボールナット１９２に把持された工具Ｔと、着脱位置ＰＴの工具Ｔを交換される。第２ハンド１９４に把持された工具Ｔは、上述した収納動作によって、工具格納部１０６に収納できる。
【0037】
上述したように、工具搬送部１１４は「直進」「旋回」「回転」の３種類の動作が可能である。１つ目の「直進」は、工具搬送部１１４がレール保持台１８４（Ｚ軸）に沿って直線移動する動作である。工具搬送部１１４を直線移動させることにより、タレット１６４と工具格納部１０６の間での工具搬送を行うことができる。
【0038】
２つ目の「旋回」は、工具搬送部１１４を矢印Ｇ－Ｆに示す方向に旋回させる動作である。つまり、本実施形態においては、工具搬送部１１４の一部である移動台１８０に回転軸があり、この回転軸を中心として回転することを「旋回」という。旋回は回転の１種であり、この旋回を第１回転と称してもよい。旋回動作により、タレット１６４における第１方向の第１ホルダ１６８Ａと第２方向の第２ホルダ１６８Ｂのいずれかが操作対象として選ばれる（詳細後述）。３つ目の「回転」は、保持部材１９８に回転軸２０４があり、この回転軸２０４を中心とした回転より、第１ハンド１８２と第２ハンド１９４を上下反転させる動作である。この回転動作も回転の１種であるため、第２回転と称してもよい。回転動作により、第１ハンド１８２および第２ハンド１９４のいずれかが操作対象として選ばれる（詳細後述）。
本実施形態においては、第１回転の回転軸と第２回転の回転軸とは、交差する位置関係にある。第１回転の回転軸と第２回転の回転軸は立体交差する構成であってもよい。
本実施形態においては、第１回転の回転軸と第２回転の回転軸とは、交差する位置関係にある。第１回転の回転軸と第２回転の回転軸は立体交差する構成であってもよい。
【0039】
直進動作、旋回動作、回転動作にはそれぞれある程度の時間がかかるが、直進動作に要する時間がもっとも長い。本実施形態においては、旋回動作に要する時間は、回転動作に要する時間よりも長いものとする。
【0040】
各動作に要する時間の長さを指標化した数値としてあらかじめ「時間ポイント」を設定しておく。本実施形態においては、直進動作、旋回動作および回転動作それぞれの時間ポイントは、「５」「２」「１」であるとして説明する。たとえば、直進動作に要する実測時間が約５秒であるとき、直進動作の時間ポイントを５ポイントとして設定してもよい。時間ポイントは、直進動作、旋回動作および回転動作それぞれに要する時間の比を示す数値であればよい。時間ポイントの使い方については後述する。
【0041】
図５は、タレット１６４の外観斜視図である。
タレット１６４は、上述したように、Ｚ軸を中心として回転可能にタレットベース１０２に接続される。タレット１６４は、１２角柱形状を有し、その側面には差し込み穴を有する１２個のステーション２２２（端面）が形成される。ステーション２２２にはホルダ１６８をそのまま差し込むこともできるし、カートリッジ２２０を差し込むこともできる。そして、カートリッジ２２０にホルダ１６８を差し込むこともできる。ホルダ１６８は、エンドミル、ドリルなどの工具Ｔを保持可能に構成される。ホルダ１６８に、工具Ｔのシャンク部を差し込むことで、タレット１６４には１２本の工具Ｔが保持される。
タレット１６４は、上述したように、Ｚ軸を中心として回転可能にタレットベース１０２に接続される。タレット１６４は、１２角柱形状を有し、その側面には差し込み穴を有する１２個のステーション２２２（端面）が形成される。ステーション２２２にはホルダ１６８をそのまま差し込むこともできるし、カートリッジ２２０を差し込むこともできる。そして、カートリッジ２２０にホルダ１６８を差し込むこともできる。ホルダ１６８は、エンドミル、ドリルなどの工具Ｔを保持可能に構成される。ホルダ１６８に、工具Ｔのシャンク部を差し込むことで、タレット１６４には１２本の工具Ｔが保持される。
【0042】
ステーション２２２に工具Ｔを直接固定するときには、工具Ｔの長手方向はタレット１６４の径方向である「第２方向」と一致する。以下、ステーション２２２に直接差し込まれたホルダ１６８のことを「第２ホルダ１６８Ｂ」とよぶ。一方、カートリッジ２２０に工具Ｔを固定するときには、工具Ｔの長手方向はタレット１６４の軸方向である「第１方向」と一致する。第１方向は、図５においてはＺ軸負方向とも一致する。以下、カートリッジ２２０に差し込まれたホルダ１６８のことを「第１ホルダ１６８Ａ」とよぶ。第１ホルダ１６８Ａおよび第２ホルダ１６８Ｂは、同一部品であるが、カートリッジ２２０を介してステーション２２２に固定されるか否かによって工具の保持方向が変化する。
【0043】
第１ホルダ１６８Ａに保持される工具Ｔは、中実のワークの内径側を削る。第２ホルダ１６８Ｂに保持される第２方向の工具は、中実のワークの外径側を削る。本実施形態においては、６本の第１ホルダ１６８Ａと６本の第２ホルダ１６８Ｂがタレット１６４に設置されるため、６本の工具Ｔが内径加工に使用され、６本の工具Ｔが外径加工に使用される。
【0044】
なお、工具Ｔを装着されていないホルダ１６８のことを「空きホルダ」とよぶ。ホルダ１６８に工具Ｔを取り付けない場合、工具Ｔのシャンクを挿入する穴を塞ぐためのキャップ部材をホルダ１６８に取り付けてもよい。このように、「空きホルダ」は、工具Ｔを取り付けない状態またはホルダの穴にキャップ部材を取り付ける場合も含む。
【0045】
図６は、工作機械１００のハードウェア構成図である。
工作機械１００は、情報処理装置１１８、加工制御部１１６、加工装置１１２、工具搬送部１１４および工具格納部１０６を含む。数値制御装置として機能する加工制御部１１６は、加工プログラムにしたがって加工装置１１２に制御信号を送信する。加工装置１１２は、加工制御部１１６からの指示にしたがってタレットベース１０２を動かしてワークを加工する。また、加工制御部１１６は、工具管理部１３０（後述）からタレット１６４に保持させるべき工具Ｔの組み合わせを示す「工具パターン」を取得する。加工制御部１１６は、情報処理装置１１８から指示された工具パターンにしたがって、工具搬送部１１４に工具交換を実行させる。
工作機械１００は、情報処理装置１１８、加工制御部１１６、加工装置１１２、工具搬送部１１４および工具格納部１０６を含む。数値制御装置として機能する加工制御部１１６は、加工プログラムにしたがって加工装置１１２に制御信号を送信する。加工装置１１２は、加工制御部１１６からの指示にしたがってタレットベース１０２を動かしてワークを加工する。また、加工制御部１１６は、工具管理部１３０（後述）からタレット１６４に保持させるべき工具Ｔの組み合わせを示す「工具パターン」を取得する。加工制御部１１６は、情報処理装置１１８から指示された工具パターンにしたがって、工具搬送部１１４に工具交換を実行させる。
【0046】
情報処理装置１１８は、加工制御部１１６を制御する。本実施形態においては、情報処理装置１１８は作業者にユーザインタフェース機能を提供するとともに工具パターンを管理する。工具格納部１０６は予備工具を格納する。工具搬送部１１４は移動台１８０を含む機構であり、いわゆるＡＴＣ（Automatic Tool Changer）に対応する。工具搬送部１１４は、加工制御部１１６からの交換指示にしたがって、工具格納部１０６から予備工具を取り出し、タレット１６４の交換位置にある作業工具と予備工具を交換する。
【0047】
図７は、情報処理装置１１８の機能ブロック図である。
情報処理装置１１８の各構成要素は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）および各種コプロセッサ（co-processor）などの演算器、メモリやストレージといった記憶装置、それらを連結する有線または無線の通信線を含むハードウェアと、記憶装置に格納され、演算器に処理命令を供給するソフトウェアによって実現される。コンピュータプログラムは、デバイスドライバ、オペレーティングシステム、それらの上位層に位置する各種アプリケーションプログラム、また、これらのプログラムに共通機能を提供するライブラリによって構成されてもよい。以下に説明する各ブロックは、ハードウェア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。
情報処理装置１１８の各構成要素は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）および各種コプロセッサ（co-processor）などの演算器、メモリやストレージといった記憶装置、それらを連結する有線または無線の通信線を含むハードウェアと、記憶装置に格納され、演算器に処理命令を供給するソフトウェアによって実現される。コンピュータプログラムは、デバイスドライバ、オペレーティングシステム、それらの上位層に位置する各種アプリケーションプログラム、また、これらのプログラムに共通機能を提供するライブラリによって構成されてもよい。以下に説明する各ブロックは、ハードウェア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。
【0048】
なお、加工制御部１１６の各構成要素も、プロセッサなどの演算器、メモリやストレージといった記憶装置、それらを連結する有線または無線の通信線を含むハードウェアと、記憶装置に格納され演算器に処理命令を供給するソフトウェアにより実現されてもよい。加工制御部１１６は、情報処理装置１１８とは別個の装置として構成されてもよい。
【0049】
情報処理装置１１８は、ユーザインタフェース処理部１２０、データ処理部１２２およびデータ格納部１２４を含む。
ユーザインタフェース処理部１２０は、ユーザからの操作を受け付けるほか、画像表示や音声出力など、ユーザインタフェースに関する処理を担当する。データ処理部１２２は、ユーザインタフェース処理部１２０により取得されたデータおよびデータ格納部１２４に格納されているデータに基づいて各種処理を実行する。データ処理部１２２は、ユーザインタフェース処理部１２０およびデータ格納部１２４のインタフェースとしても機能する。データ格納部１２４は、各種プログラムと設定データを格納する。
ユーザインタフェース処理部１２０は、ユーザからの操作を受け付けるほか、画像表示や音声出力など、ユーザインタフェースに関する処理を担当する。データ処理部１２２は、ユーザインタフェース処理部１２０により取得されたデータおよびデータ格納部１２４に格納されているデータに基づいて各種処理を実行する。データ処理部１２２は、ユーザインタフェース処理部１２０およびデータ格納部１２４のインタフェースとしても機能する。データ格納部１２４は、各種プログラムと設定データを格納する。
【0050】
ユーザインタフェース処理部１２０は、入力部１２６および出力部１２８を含む。
入力部１２６は、タッチパネルあるいはハンドル等のハードデバイスを介してユーザからの入力を受け付ける。出力部１２８は、画像表示あるいは音声出力を介して、ユーザに各種情報を提供する。
入力部１２６は、タッチパネルあるいはハンドル等のハードデバイスを介してユーザからの入力を受け付ける。出力部１２８は、画像表示あるいは音声出力を介して、ユーザに各種情報を提供する。
【0051】
データ処理部１２２は、工具管理部１３０、スケジュール生成部１３２および工具搬送制御部１３４を含む。工具管理部１３０は、タレット１６４が保持すべき作業工具の組み合わせを示す工具パターンを管理する。スケジュール生成部１３２は、工具パターンの変更に際して、工具搬送部１１４の「直進」「旋回」「回転」の３動作を組み合わせて工具交換の手順を示す「搬送スケジュール」を生成する（後述）。工具搬送制御部１３４は、搬送スケジュールにしたがって、加工制御部１１６に工具搬送部１１４の制御を指示し、工具搬送部１１４（移動台１８０）に工具交換を実行させる。
【0052】
データ格納部１２４は、加工プログラムごとの工具パターンを保存する。加工制御部１１６は、加工プログラムの実行時において、工具搬送制御部１３４からの指示にしたがって工具交換を適宜実行する。このほか、データ格納部１２４は、工具格納部１０６に格納される予備工具の種類および状態（使用可否）に関する予備工具情報も保存する。
【0053】
図８は、工具搬送部１１４の直進動作を説明するための模式図である。
工具格納部１０６（マガジン）とタレット１６４は離隔しているので、工具搬送部１１４は工具格納部１０６とタレット１６４の間を往復することにより（直進）、工具を搬送する。図８においては、第２ハンド１９４は工具格納部１０６側（以下、「予備側」とよぶ）、第１ハンド１８２はタレット１６４側（以下、「作業側」とよぶ）に把持爪を有している。以下、予備側に向いているハンドを「予備ハンド」、作業側に向いているハンドを「作業ハンド」ともよぶ。
工具格納部１０６（マガジン）とタレット１６４は離隔しているので、工具搬送部１１４は工具格納部１０６とタレット１６４の間を往復することにより（直進）、工具を搬送する。図８においては、第２ハンド１９４は工具格納部１０６側（以下、「予備側」とよぶ）、第１ハンド１８２はタレット１６４側（以下、「作業側」とよぶ）に把持爪を有している。以下、予備側に向いているハンドを「予備ハンド」、作業側に向いているハンドを「作業ハンド」ともよぶ。
【0054】
本実施形態における「搬送」とは、工具搬送部１１４が実際に工具Ｔを持ち運ぶ場合だけでなく、工具搬送部１１４が工具Ｔを保持しない状態で工具格納部１０６とタレット１６４の間を移動する場合も含む。
【0055】
工具格納部１０６の着脱位置ＰＭに工具が割り出され、かつ、第２ハンド１９４（予備ハンド）が工具を保持していないとする（以下、「空状態」とよぶ）。工具搬送部１１４を工具格納部１０６（予備側）に向けて直進移動させると、工具格納部１０６の着脱位置ＰＭにある予備工具は第２ハンド１９４（予備ハンド）の把持爪に挟まれる。第２ハンド１９４に工具を挟ませたあと、工具搬送部１１４がタレット１６４（作業側）に向けて移動すると、第２ハンド１９４は工具を保持したまま移動する。このような制御方法により、工具格納部１０６に格納される工具は、工具搬送部１１４の予備ハンド（図８では第２ハンド１９４）により取り出される。
【0056】
別例として、工具格納部１０６の着脱位置ＰＭが空状態であり、かつ、第２ハンド１９４（予備ハンド）が工具を保持しているとする。このとき工具搬送部１１４を工具格納部１０６（予備側）に向けて移動させると、第２ハンド１９４（予備ハンド）に保持されている工具は工具格納部１０６の着脱位置ＰＭ（空状態）に挿入される。工具の挿入後、工具搬送部１１４をタレット１６４（作業側）に向けて移動させると、工具は着脱位置ＰＭの保持ポット１７４に取り残される。このような制御方法により、工具搬送部１１４の予備ハンドが保持する工具は工具格納部１０６に格納される。
【0057】
タレット１６４に工具を装着またはタレット１６４から工具を取り出すときも同様である。タレット１６４の着脱位置ＰＴにおいて第２ホルダ１６８Ｂ（第２方向）が工具を保持しており、かつ、第１ハンド１８２（作業ハンド）が空状態にあるとする。ここで工具搬送部１１４をタレット１６４に向けて移動させると、タレット１６４の着脱位置ＰＴにある工具は第１ハンド１８２（作業ハンド）に挿入される。工具の挿入後、加工制御部１１６が工具搬送部１１４を工具格納部１０６に向けて直進させると、第１ハンド１８２により工具は運搬される。
【0058】
別例としてタレット１６４の着脱位置ＰＴにおいて第２ホルダ１６８Ｂが空状態にあり、かつ、工具搬送部１１４の第１ハンド１８２（作業ハンド）が工具を保持しているとする。工具搬送部１１４をタレット１６４に向けて移動させることにより、第１ハンド１８２（作業ハンド）に保持されている工具は着脱位置ＰＴの第２ホルダ１６８Ｂに取り付けられる。工具を第２ホルダ１６８Ｂに取り付けたあと、加工制御部１１６が工具搬送部１１４を工具格納部１０６に向けて直進させると、工具はタレット１６４（第２ホルダ１６８Ｂ）に残存する。
【0059】
図９は、工具搬送部１１４の旋回動作を説明するための模式図である。
加工制御部１１６は、図４に関連して説明したように、工具搬送部１１４を矢印Ｇ－Ｆ方向に軸回転（Ｙ軸を中心とした回転）させることができる（旋回動作）。加工制御部１１６は、工具搬送部１１４を旋回させることにより、第１ホルダ１６８Ａ（第１方向）に保持される第１方向の工具と、第２ホルダ１６８Ｂ（第２方向）に保持される第２方向の工具のいずれかを操作対象として選ぶことができる。
加工制御部１１６は、図４に関連して説明したように、工具搬送部１１４を矢印Ｇ－Ｆ方向に軸回転（Ｙ軸を中心とした回転）させることができる（旋回動作）。加工制御部１１６は、工具搬送部１１４を旋回させることにより、第１ホルダ１６８Ａ（第１方向）に保持される第１方向の工具と、第２ホルダ１６８Ｂ（第２方向）に保持される第２方向の工具のいずれかを操作対象として選ぶことができる。
【0060】
タレット１６４から第２方向の工具（第２ホルダ１６８Ｂ）を取り出す場合には、上述したように、加工制御部１１６はまずタレット１６４を回転させ、着脱位置ＰＴに工具Ｔを割り出す。続いて、第１ハンド１８２（作業ハンド）に工具を挿入し、工具搬送部１１４を工具格納部１０６側に移動させることで、第２方向の工具をタレット１６４から取り外すことができる。空状態の第２ホルダ１６８Ｂに工具を取り付ける場合には、タレット１６４を回転させて着脱位置ＰＴに空状態の第２ホルダ１６８Ｂを割り出し、第１ハンド１８２（作業ハンド）から工具を第２ホルダ１６８Ｂに挿入し、工具搬送部１１４を工具格納部１０６側に移動させれば、工具を第２ホルダ１６８Ｂに取り付けることができる。
【0061】
タレット１６４から第１方向の工具Ｔ（第１ホルダ１６８Ａ）を取り出す場合には、加工制御部１１６は工具搬送部１１４を旋回させ、工具搬送部１１４の回転軸２０４をＺ軸方向に一致させる。続いて、着脱位置ＰＴに割り出された工具Ｔ（第１ホルダ１６８Ａ）を第１ハンド１８２（作業ハンド）に挿入させ、タレット１６４を工具格納部１０６側（Ｚ軸方向）に移動させることで、第１方向に取り付けられていた工具はタレット１６４から抜き取られる。
【0062】
タレット１６４の第１ホルダ１６８Ａに工具を取り付ける場合には、第１ハンド１８２（作業ハンド）が保持する工具を第１ホルダ１６８Ａに挿入したあと、タレット１６４を工具格納部１０６側に移動させることで、第１ハンド１８２から工具を抜き取って第１方向にてタレット１６４に工具を取り付けることができる。
【0063】
以下、工具搬送部１１４の旋回位置のうち、工具搬送部１１４の回転軸２０４がタレット１６４の軸方向（Ｚ軸）と一致し、第１ホルダ１６８Ａ（第１方向）の工具を操作可能な状態にあるときを「内径旋回状態」、工具搬送部１１４の回転軸２０４がタレット１６４の軸方向と直交し、第２ホルダ１６８Ｂ（第２方向）の工具を操作可能な状態にあるときを「外径旋回状態」と表記する。図８には外径旋回状態の工具搬送部１１４が示されており、図９には内径旋回状態に近い状態の工具搬送部１１４が示されている。
【0064】
図１０は、工具搬送部１１４の回転動作を説明するための模式図である。
加工制御部１１６は、回転軸２０４を駆動することで第１ハンド１８２と第２ハンド１９４を上下反転させる。上述したように第１ハンド１８２と第２ハンド１９４の一方は予備側、他方は作業側となる。たとえば、第１ハンド１８２が工具ＴＡを保持し、第２ハンド１９４が空状態にあるとする。この場合、第１ハンド１８２を作業ハンドに設定して工具ＴＡをタレット１６４に嵌めたあと、回転動作によって、空状態の第２ハンド１９４を作業ハンドにすれば、タレット１６４に取り付けられている別の工具ＴＢを第２ハンド１９４により取り外すことができる。
加工制御部１１６は、回転軸２０４を駆動することで第１ハンド１８２と第２ハンド１９４を上下反転させる。上述したように第１ハンド１８２と第２ハンド１９４の一方は予備側、他方は作業側となる。たとえば、第１ハンド１８２が工具ＴＡを保持し、第２ハンド１９４が空状態にあるとする。この場合、第１ハンド１８２を作業ハンドに設定して工具ＴＡをタレット１６４に嵌めたあと、回転動作によって、空状態の第２ハンド１９４を作業ハンドにすれば、タレット１６４に取り付けられている別の工具ＴＢを第２ハンド１９４により取り外すことができる。
【0065】
図１１は、搬送スケジュールの生成過程を示すフローチャートである。
タレット１６４において、ある工具パターンＰ１から別の工具パターンＰ２に変更するとき、工具交換が発生する。工具交換は、直進、旋回、回転の３動作を組み合わせにより実現される。本実施形態においては、タレット１６４における変更前の工具パターン（以下、「現在パターン」とよぶ）から変更後の工具パターン（以下、「目標パターン」とよぶ）に工具配置を変更するときの工具交換時間を最小化するために、実際の工具交換をするまえにスケジュール生成部１３２はあらかじめ搬送スケジュールを生成しておく。現在パターンは工具交換実行前の工具の配置を示す「事前配置情報」であり、目標パターンは工具交換実行後の工具の配置を示す「目標配置情報」である。
タレット１６４において、ある工具パターンＰ１から別の工具パターンＰ２に変更するとき、工具交換が発生する。工具交換は、直進、旋回、回転の３動作を組み合わせにより実現される。本実施形態においては、タレット１６４における変更前の工具パターン（以下、「現在パターン」とよぶ）から変更後の工具パターン（以下、「目標パターン」とよぶ）に工具配置を変更するときの工具交換時間を最小化するために、実際の工具交換をするまえにスケジュール生成部１３２はあらかじめ搬送スケジュールを生成しておく。現在パターンは工具交換実行前の工具の配置を示す「事前配置情報」であり、目標パターンは工具交換実行後の工具の配置を示す「目標配置情報」である。
【0066】
事前配置情報としての現在パターンは、刃物台２３０における各ステーション２２２、１１４の第１ハンド１８２と第２ハンド１９４および工具格納部１０６における工具Ｔの取付位置であるポットそれぞれにおける工具Ｔの配置状態を示す。これら複数の取付位置において工具Ｔが取り付けられているか否か、どの工具が取り付けられているかも事前配置情報の一種として取り扱われる。上述したように工具Ｔの代わりにキャップ部材が配置されるか否かも事前配置情報の一部として取り扱われる。目標配置情報としての目標パターンについても同様であるが、詳細は図１４以降に関連して後述する。
【0067】
より具体的には、工具管理部１３０は、ワークの加工工程のうち、加工工程１では工具パターンＰ１を設定し、次の加工工程２では工具パターンＰ２を設定することをあらかじめ工具管理情報としてデータ格納部１２４に登録しておく。すなわち、実際にワークを加工する前に、工具管理部１３０は加工工程ごとの工具パターンＰ１、Ｐ２、Ｐ３・・・を定義しておく。
【0068】
スケジュール生成部１３２は、ある工具パターンＰ１（現在パターン）から別の工具パターンＰ２（目標パターン）に変化させるときの工具交換時間（作業工数および作業時間）を最小化するための工具搬送順を後述の方法により定めておき、これを搬送スケジュールとしてデータ格納部１２４に登録しておく。たとえば、工具パターンＰ１から工具パターンＰ２に変更するときの搬送スケジュールＱ（Ｐ１，Ｐ２）、工具パターンＰ２から工具パターンＰ３に変更するときの搬送スケジュールＱ（Ｐ２，Ｐ３）・・・をスケジュール生成部１３２はあらかじめ作成しておく。
【0069】
工具パターンＰ１から工具パターンＰ２へ変更するときには、工具搬送制御部１３４は搬送スケジュールＱ（Ｐ１，Ｐ２）にしたがって工具搬送部１１４の制御を加工制御部１１６に指示することにより、工具交換が実行される。
【0070】
スケジュール生成部１３２は、以下に示す第１工程から第５工程のシミュレーションを行った上で、工具交換時間のなるべく短い搬送スケジュールを確定させる。スケジュール生成部１３２は、まず、あるステーション２２２（ホルダ１６８）に取り付けられる工具を、工具が取り付けられていない別のステーション２２２（以下、「空ＳＴ」と表記する）に移動させる第１工程について工具搬送順を決定する（Ｓ１０）。第１工程の詳細は、図１２から図２１に関連して後述する。なお、ここでいう空ＳＴは空きホルダと同義である。
【0071】
次に、スケジュール生成部１３２は、工具格納部１０６に格納される予備工具を、タレット１６４の空ＳＴ、すなわち、工具Ｔが保持されていない空きホルダに移動させる第２工程について工具搬送順を決定する（Ｓ１２）。第２工程の詳細は、図２２から図２５に関連して後述する。
【0072】
【0073】
更に、スケジュール生成部１３２は、タレット１６４上の作業工具と工具格納部１０６の予備工具を外部交換する第４工程について工具搬送順を決定する（Ｓ１６）。第４工程の詳細は、図２９から図３１に関連して後述する。
【0074】
最後に、スケジュール生成部１３２は、第１工程から第４工程を経て作成した搬送スケジュールを最適化するための第５工程を実行する（Ｓ１８）。第５工程の詳細は、図３２から図３５に関連して後述する。なお、事前配置情報としての現在パターンおよび目標配置情報としての目標パターンによっては、第１工程から第４工程の一部はスキップされる場合もある（後述）。
【0075】
第５工程の終了後、搬送スケジュールが確定する。スケジュール生成部１３２は、確定した搬送スケジュールをデータ格納部１２４に保存する。
【0076】
図１２は、第１工程の処理過程を示すフローチャートである。
ここでは、事前配置情報を示す工具パターンである現在パターンから目標配置情報を示す別の工具パターンである目標パターンへの変更を想定して説明する。まず、現在パターンにおいて空ＳＴが存在するとき（Ｓ３０のＹ）、第１工程が実行される（Ｓ３２）。空ＳＴが存在しないときには（Ｓ３０のＮ）、第１工程はスキップされる。
ここでは、事前配置情報を示す工具パターンである現在パターンから目標配置情報を示す別の工具パターンである目標パターンへの変更を想定して説明する。まず、現在パターンにおいて空ＳＴが存在するとき（Ｓ３０のＹ）、第１工程が実行される（Ｓ３２）。空ＳＴが存在しないときには（Ｓ３０のＮ）、第１工程はスキップされる。
【0077】
図１３は、図１２のＳ３２における第１工程の詳細を示すフローチャートである。
スケジュール生成部１３２は、現在パターンと目標パターンの間に第１条件が成立するとき（Ｓ３４のＹ）、第１交換（後述）のための工具搬送順を生成する（Ｓ３６）。第１交換の手順を決めたあと、スケジュール生成部１３２は第１交換実行後の工具パターンとして現在パターンを更新する。第１条件とは、工具搬送部１１４の現在の旋回位置において操作可能な作業工具を、現在の旋回位置において操作可能な空ＳＴに移動可能であることを意味する。たとえば、工具搬送部１１４が内径旋回位置にあるときであって、第１ホルダ１６８Ａ（内径）に保持される作業工具を別の第１ホルダ１６８Ａ（空ＳＴ）（内径）に移動させる必要があるとき、第１条件が成立する。第１交換の手順を決めた後、処理はＳ３４に戻る。
スケジュール生成部１３２は、現在パターンと目標パターンの間に第１条件が成立するとき（Ｓ３４のＹ）、第１交換（後述）のための工具搬送順を生成する（Ｓ３６）。第１交換の手順を決めたあと、スケジュール生成部１３２は第１交換実行後の工具パターンとして現在パターンを更新する。第１条件とは、工具搬送部１１４の現在の旋回位置において操作可能な作業工具を、現在の旋回位置において操作可能な空ＳＴに移動可能であることを意味する。たとえば、工具搬送部１１４が内径旋回位置にあるときであって、第１ホルダ１６８Ａ（内径）に保持される作業工具を別の第１ホルダ１６８Ａ（空ＳＴ）（内径）に移動させる必要があるとき、第１条件が成立する。第１交換の手順を決めた後、処理はＳ３４に戻る。
【0078】
スケジュール生成部１３２は、現在パターンと目標パターンの間に第２条件が成立するとき（Ｓ３４のＮ、Ｓ３８のＹ）、第２交換（後述）のための工具搬送順を生成する（Ｓ４０）。第２交換の手順を決めたあと、スケジュール生成部１３２は現在パターンを更新する。第２条件は、工具搬送部１１４の現在の旋回位置において操作可能な作業工具を、現在の旋回位置とは異なる旋回位置において操作可能な空ＳＴに移動可能であることを意味する。たとえば、工具搬送部１１４の旋回位置が内径旋回位置にあるときであって、第１ホルダ１６８Ａ（内径）に保持される作業工具を別の第２ホルダ１６８Ｂ（空ＳＴ）（外径）に移動させるとき、第２条件が成立する。第２交換の手順を決めた後、処理はＳ３４に戻る。
【0079】
スケジュール生成部１３２は、現在パターンと目標パターンの間に第３条件が成立するとき（Ｓ３８のＮ、Ｓ４２のＹ）、第３交換（後述）のための工具搬送順を生成する（Ｓ４４）。第３交換の手順を決めたあと、スケジュール生成部１３２は現在パターンを更新する。第３条件は、工具搬送部１１４の現在の旋回位置とは異なる旋回位置において操作可能な作業工具を、現在の旋回位置とは異なる旋回位置において操作可能な空ＳＴに移動可能であることを意味する。たとえば、工具搬送部１１４の旋回位置が内径旋回位置にあるときであって、第２ホルダ１６８Ｂ（外径）に保持される作業工具を別の第２ホルダ１６８Ｂ（空ＳＴ）（外径）に移動させるとき、第３条件が成立する。第３交換の手順を決めた後、処理はＳ３４に戻る。
【0080】
スケジュール生成部１３２は、現在パターンと目標パターンの間に第４条件が成立するとき（Ｓ４２のＮ、Ｓ４６のＹ）、第４交換（後述）のための工具搬送順を生成する（Ｓ４８）。第４交換の手順を決めたあと、スケジュール生成部１３２は現在パターンを更新する。第４条件は、工具搬送部１１４の現在の旋回位置とは異なる旋回位置において操作可能な作業工具を、現在の旋回位置において操作可能な空ＳＴに移動可能であることを意味する。たとえば、工具搬送部１１４の旋回位置が内径旋回位置にあるときであって、第２ホルダ１６８Ｂ（外径）に保持される作業工具を別の第１ホルダ１６８Ａ（空ＳＴ）（内径）に移動させるとき、第４条件が成立する。第４交換の手順を決めた後、処理はＳ３４に戻る。
【0081】
以上の処理過程を経て、更新後の現在パターンにおいて作業工具のいずれかを空ＳＴに移動させる必要がなくなれば（Ｓ４６のＮ、Ｓ５０のＹ）、第１処理は終了する。移動先となるべき空ＳＴが残っていれば（Ｓ５０のＮ）、処理はＳ３４に戻る。
【0082】
図１４は、第１交換の第１搬送順を示す図である。
図１４に示す事前配置情報としての現在パターンにおいては、ステーションＳＴ１（外径）に工具Ｔ５、ステーションＳＴ２（外径）に工具Ｔ６が取り付けられている。目標配置情報としての目標パターンにおいては、ステーションＳＴ５（外径）に工具Ｔ５、ステーションＳＴ６（外径）に工具Ｔ６が取り付けられる。すなわち、図１４は、外径加工用として取り付けられている２つの工具を別の外形加工用のホルダ１６８Ｂに移動させる状況を示している。
図１４に示す事前配置情報としての現在パターンにおいては、ステーションＳＴ１（外径）に工具Ｔ５、ステーションＳＴ２（外径）に工具Ｔ６が取り付けられている。目標配置情報としての目標パターンにおいては、ステーションＳＴ５（外径）に工具Ｔ５、ステーションＳＴ６（外径）に工具Ｔ６が取り付けられる。すなわち、図１４は、外径加工用として取り付けられている２つの工具を別の外形加工用のホルダ１６８Ｂに移動させる状況を示している。
【0083】
工具交換開始時において、工具搬送部１１４の旋回位置は外径旋回状態にあり、第１ハンド１８２は予備ハンド、第２ハンド１９４は作業ハンドである。工具搬送部１１４自体はタレット１６４側（作業側）に位置している。スケジュール生成部１３２は、現在パターンおよび目標パターンにおいて第１条件が成立するか判断し、第１条件が成立するときには現在パターンから目標パターンに工具パターンを変化させるための工具搬送順を事前に作成する。ここでは、スケジュール生成部１３２は、図１４に示す第１搬送順と次の図１５に示す第２搬送順の２種類の工具搬送順を作成し、どちらか優れている方を採用する。
【0084】
図１４の現在パターンおよび目標パターンによれば、工具搬送部１１４が外径旋回状態にあり、現在パターンにおいて工具Ｔ５、Ｔ６は外径側にあり、かつ、移動先となるステーションＳＴ５、ＳＴ６も外径側であるため、第１条件が成立している。第１搬送順として、スケジュール生成部１３２は、工具搬送部１１４に工具Ｔ５、Ｔ６を２本同時に把持させることなく、１本ずつ工具を運ぶ場合を想定する。
【0085】
スケジュール生成部１３２が搬送スケジュールを作成したあと、加工制御部１１６は搬送スケジュールにしたがって工具交換を実行する。
【0086】
ステップ１においては、第２ハンド１９４（作業ハンド）により、ステーションＳＴ１（外径）から工具Ｔ５（外径）が取り外される。より正確に言えば、スケジュール生成部１３２は、ステップ１として第２ハンド１９４によりステーションＳＴ１（外径）から工具Ｔ５（外径）を取り出すと想定して、工具搬送順のシミュレーションを行う。
【0087】
ステップ２では、第２ハンド１９４（作業ハンド）が保持する工具Ｔ５（外径）をステーションＳＴ５（外径）に取り付ける。ステップ３では、第２ハンド１９４（作業ハンド）により、ステーションＳＴ２（外径）にある工具Ｔ６（外径）を取り外す。ステップ４では、第２ハンド１９４（作業ハンド）により工具Ｔ６（外径）をステーションＳＴ６（外径）に取り付ける。
【0088】
このように、スケジュール生成部１３２は、現在パターンおよび目標パターンと、工具搬送部１１４の初期状態に基づいて、１本ずつ作業工具の位置を変更する第１搬送順をシミュレーションする。シミュレーションの結果、第１搬送順に要する作業工数（ステップ数）は合計４ステップであることが判明する。
【0089】
【0090】
ステップ１は第１搬送順と同じである。ステップ２では、回転動作により、第１ハンド１８２を作業ハンドに設定変更する。回転動作の結果、第２ハンド１９４が予備ハンド、第１ハンド１８２が作業ハンドとなる。第２ハンド１９４（予備ハンド）は工具Ｔ５を保持しており、第１ハンド１８２（作業ハンド）は空状態である。ステップ３では、ステーションＳＴ２（外径）にある工具Ｔ６（外径）を第１ハンド１８２（作業ハンド）により取り外す。この段階で、第１ハンド１８２（作業ハンド）には工具Ｔ６、第２ハンド１９４（予備ハンド）には工具Ｔ５が保持されている。
【0091】
ステップ４では、第１ハンド１８２（作業ハンド）によりステーションＳＴ６（外径）に工具Ｔ６が取り付けられる。ステップ５では、回転動作により、工具Ｔ５を保持する第２ハンド１９４を作業ハンドに変更する。最後のステップ６では、第２ハンド１９４（作業ハンド）によりステーションＳＴ５（外径）に工具Ｔ５が取り付けられる。
【0092】
スケジュール生成部１３２は、現在パターンおよび目標パターンと、工具搬送部１１４の状態に基づいて、２本の工具をまとめて移動させる第２搬送順もシミュレーションする。第１搬送順の作業工数は合計４ステップだったが、第２搬送順の作業工数は合計６ステップである。したがって、第２搬送順よりも第１搬送順の方が、工具交換時間が短くなる。これは、第２搬送順においては、ステップ２，５において回転動作が入るためである。
【0093】
スケジュール生成部１３２は、現在パターンおよび目標パターンにおいて第１条件が成立するときには、１本ずつ工具を移動させる第１搬送順と、２本まとめて工具を移動させる第２搬送順それぞれについて工具搬送部１１４の動作をシミュレーションし、作業工数（ステップ数）の少ない方の工具搬送順を採用する。図１４、図１５に示した現在パターンと目標パターンの場合には、第１搬送順が採用される。搬送順の決定後は、交換後の工具パターンが次回の現在パターンとなり、以降の処理が実行される。
【0094】
図１６は、第２交換の第１搬送順を示す図である。
図１６に示す現在パターンにおいては、ステーションＳＴ１（外径）に工具Ｔ７、ステーションＳＴ２（外径）に工具Ｔ８が取り付けられている。目標パターンにおいては、ステーションＳＴ７（内径）に工具Ｔ７、ステーションＳＴ８（内径）に工具Ｔ８が取り付けられる。
工具交換開始時において、工具搬送部１１４は外径旋回状態にあり、第１ハンド１８２は予備ハンド、第２ハンド１９４は作業ハンドである。工具搬送部１１４自体はタレット１６４側に位置している。
図１６に示す現在パターンにおいては、ステーションＳＴ１（外径）に工具Ｔ７、ステーションＳＴ２（外径）に工具Ｔ８が取り付けられている。目標パターンにおいては、ステーションＳＴ７（内径）に工具Ｔ７、ステーションＳＴ８（内径）に工具Ｔ８が取り付けられる。
工具交換開始時において、工具搬送部１１４は外径旋回状態にあり、第１ハンド１８２は予備ハンド、第２ハンド１９４は作業ハンドである。工具搬送部１１４自体はタレット１６４側に位置している。
【0095】
工具搬送部１１４が外径旋回状態にあり、現在パターンにおいて工具Ｔ５、Ｔ６は外径側にあり、かつ、移動先となるステーションＳＴ７、ＳＴ８は内径側であるため、第２条件が成立する。図１６に示す第１搬送順においては、工具搬送部１１４が工具Ｔ７、Ｔ８を１本ずつ運ぶ場合が想定されている。
【0096】
ステップ１においては、第２ハンド１９４（作業ハンド）により、ステーションＳＴ１（外径）にある工具Ｔ７（外径）が取り出される。ステップ２では、工具搬送部１１４は旋回動作により内径旋回状態に設定される。ステップ３では、第２ハンド１９４（作業ハンド）によりステーションＳＴ７（内径）に工具Ｔ７が取り付けられる。ステップ４では、工具搬送部１１４は再旋回し、外径旋回状態に設定される。ステップ５で第２ハンド１９４（作業ハンド）によりステーションＳＴ２（外径）から工具Ｔ８を取り外し、ステップ６で工具搬送部１１４を内径旋回状態に設定し、ステップ７でステーションＳＴ８（内径）に工具Ｔ８が取り付けられる。
【0097】
このように、スケジュール生成部１３２は、現在パターンおよび目標パターンと、工具搬送部１１４の状態に基づいて、工具搬送部１１４により１本ずつ工具の位置を変更する第１搬送順をシミュレーションする。図１６に示した第１搬送順の作業工数は合計７ステップである。
【0098】
【0099】
ステップ１は第１搬送順と同じである。ステップ２では、回転動作により、工具Ｔ７を保持する第２ハンド１９４が予備ハンドとなり、空状態の第１ハンド１８２が作業ハンドとなる。ステップ３では、ステーションＳＴ２（外径）にある工具Ｔ８（外径）が第１ハンド１８２（作業ハンド）により取り出される。
【0100】
ステップ４で工具搬送部１１４は内径旋回状態に設定され、ステップ５では第１ハンド１８２（作業ハンド）からステーションＳＴ８（内径）に工具Ｔ８が取り付けられる。ステップ６では回転動作により、工具Ｔ７を保持する第２ハンド１９４が作業ハンドとなる。ステップ７では、第２ハンド１９４（作業ハンド）からステーションＳＴ７（内径側）に工具Ｔ７が取り付けられる。
【0101】
第２交換においては、図１６に示した第１搬送順の作業工数と図１７に示した第２搬送順の作業工数はどちらも合計７ステップである。この場合、スケジュール生成部１３２は、第１搬送順および第２搬送順の時間ポイントの合計値を計算する。第１搬送順では３回の旋回動作（２ポイント）が発生しているため、時間ポイントは合計６ポイントとなる。一方、第２搬送順では１回の旋回動作（２ポイント）と２回の回転動作（１ポイント）が発生するため、時間ポイントは合計４ポイントとなる。時間ポイントで比較した場合、第２搬送順の方が優れているので、スケジュール生成部１３２は第２交換については第２搬送順を採用する。搬送順の決定後は、交換後の工具パターンが次の処理のための現在パターンとなる。
【0102】
なお、旋回動作よりも回転動作の方に時間がかかる場合には、スケジュール生成部１３２は第１例として示した第１搬送順を採用する。
【0103】
図１８は、第３交換の第１搬送順を示す図である。
図１６に示す現在パターンにおいては、ステーションＳＴ７（内径）に工具Ｔ１０、ステーションＳＴ８（内径）に工具Ｔ１１が取り付けられている。目標パターンにおいては、ステーションＳＴ１０（内径）に工具Ｔ１０、ステーションＳＴ１１（内径）に工具Ｔ１１が取り付けられる。
工具交換開始時において、工具搬送部１１４は外径旋回状態にあり、第１ハンド１８２は予備ハンド、第２ハンド１９４は作業ハンドである。工具搬送部１１４自体はタレット１６４側（作業側）に位置している。
図１６に示す現在パターンにおいては、ステーションＳＴ７（内径）に工具Ｔ１０、ステーションＳＴ８（内径）に工具Ｔ１１が取り付けられている。目標パターンにおいては、ステーションＳＴ１０（内径）に工具Ｔ１０、ステーションＳＴ１１（内径）に工具Ｔ１１が取り付けられる。
工具交換開始時において、工具搬送部１１４は外径旋回状態にあり、第１ハンド１８２は予備ハンド、第２ハンド１９４は作業ハンドである。工具搬送部１１４自体はタレット１６４側（作業側）に位置している。
【0104】
工具搬送部１１４が外径旋回状態にあり、現在パターンにおいて工具Ｔ１０、Ｔ１１は内径側にあり、かつ、移動先となるステーションＳＴ１０、ＳＴ１１も内径側であるため、第３条件が成立する。図１８に示す第１搬送順では、工具搬送部１１４が工具Ｔ１０、Ｔ１１を１本ずつ運ぶ場合を想定している。
【0105】
ステップ１において、旋回動作により、工具搬送部１１４を内径旋回状態に設定する。ステップ２において第２ハンド１９４（作業ハンド）によりステーションＳＴ７（内径側）から工具Ｔ１０を取り外す。ステップ３では、第２ハンド１９４（作業ハンド）により工具Ｔ７をステーションＳＴ１０（内径側）に取り付ける。ステップ４でステーションＳＴ８（内径）の工具Ｔ１１を第２ハンド１９４（作業ハンド）により取り外し、ステップ５で工具Ｔ１１をステーションＳＴ１１（内径）に取り付ける。
【0106】
このように、スケジュール生成部１３２は、現在パターンおよび目標パターンと、工具搬送部１１４の状態に基づいて、工具搬送部１１４により１本ずつ工具の位置を変更する第１搬送順をシミュレーションする。図１８に示した第１搬送順の作業工数は合計５ステップである。
【0107】
【0108】
ステップ１、２は第１搬送順と同じである。ステップ３では、回転動作を行い、工具Ｔ１０を保持する第２ハンド１９４を予備ハンド、空状態の第１ハンド１８２を作業ハンドとする。ステップ４では、ステーションＳＴ８（内径）にある工具Ｔ１１を第１ハンド１８２（作業ハンド）により取り外す。
【0109】
ステップ５で第１ハンド１８２（作業ハンド）によりステーションＳＴ１１に工具Ｔ１１を取り付ける。ステップ６では回転動作により、工具Ｔ１０を保持する第２ハンド１９４を作業ハンドに設定する。ステップ７では、第２ハンド１９４（作業ハンド）によりステーションＳＴ１０（内径側）に工具Ｔ１０を取り付ける。
【0110】
図１８に示した第１搬送順の作業工数は合計５ステップ、図１９に示した第２搬送順の作業工数は合計７ステップである。したがって、スケジュール生成部１３２は、第１搬送順を採用する。搬送順の決定後は、交換後の工具パターンが次の現在パターンとなる。
【0111】
図２０は、第４交換の第１搬送順を示す図である。
図２０に示す現在パターンにおいては、ステーションＳＴ７（内径）に工具Ｔ１、ステーションＳＴ８（内径）に工具Ｔ２が取り付けられている。目標パターンにおいては、ステーションＳＴ１（外径）に工具Ｔ１、ステーションＳＴ２（外径）に工具Ｔ２が取り付けられる。
工具交換開始時において、工具搬送部１１４は外径旋回状態にあり、第１ハンド１８２が予備ハンド、第２ハンド１９４が作業ハンドとなっている。工具搬送部１１４自体はタレット１６４側（作業側）に位置している。
図２０に示す現在パターンにおいては、ステーションＳＴ７（内径）に工具Ｔ１、ステーションＳＴ８（内径）に工具Ｔ２が取り付けられている。目標パターンにおいては、ステーションＳＴ１（外径）に工具Ｔ１、ステーションＳＴ２（外径）に工具Ｔ２が取り付けられる。
工具交換開始時において、工具搬送部１１４は外径旋回状態にあり、第１ハンド１８２が予備ハンド、第２ハンド１９４が作業ハンドとなっている。工具搬送部１１４自体はタレット１６４側（作業側）に位置している。
【0112】
工具搬送部１１４が外径旋回状態にあり、現在パターンにおいて工具Ｔ１、Ｔ２は内径側にあり、かつ、移動先となるステーションＳＴ１、ＳＴ２は外径側であるため、第４条件が成立する。図２０に示す第１搬送順では、工具搬送部１１４が工具Ｔ１、Ｔ２を１本ずつ運ぶ場合を想定する。
【0113】
ステップ１においては、旋回動作により、工具搬送部１１４を内径旋回状態に設定する。ステップ２で第２ハンド１９４（作業ハンド）によりステーションＳＴ１（内径）から工具Ｔ１を取り外し、ステップ３において工具搬送部１１４は外径旋回状態に再設定される。ステップ４において第２ハンド１９４（作業ハンド）により工具Ｔ１をステーションＳＴ１（外径）に取り付ける。
【0114】
ステップ５では工具搬送部１１４を内径旋回状態に戻し、ステップ６にてステーションＳＴ８（内径）の工具Ｔ２を第２ハンド１９４（作業ハンド）により取り外す。ステップ７にて工具搬送部１１４を外径旋回状態に戻し、ステップ８にて第２ハンド１９４（作業ハンド）により工具Ｔ２はステーションＳＴ２（外径）に取り付けられる。
【0115】
このように、スケジュール生成部１３２は、現在パターンおよび目標パターンと、工具搬送部１１４の状態に基づいて、工具搬送部１１４により１本ずつ工具の位置を変更する第１搬送順をシミュレーションする。図２０に示した第１搬送順の作業工数は合計８ステップである。
【0116】
【0117】
ステップ１、２は第１搬送順と同じである。ステップ３では、回転動作により工具Ｔ１を保持する第２ハンド１９４が予備ハンド、空状態の第１ハンド１８２が作業ハンドに設定される。ステップ４では、ステーションＳＴ８（内径）にある工具Ｔ２を第１ハンド１８２（作業ハンド）により取り外す。
【0118】
ステップ５では工具搬送部１１４を外径旋回状態に戻し、ステップ６では第１ハンド１８２（作業ハンド）によってステーションＳＴ２（外径）に工具Ｔ２を取り付ける。ステップ７では回転動作により、工具Ｔ１を保持する第２ハンド１９４を作業ハンドに設定する。ステップ８では、第２ハンド１９４（作業ハンド）によりステーションＳＴ１（外径）に工具Ｔ１を取り付ける。
【0119】
第４交換においては、図２０に示した第１搬送順の作業工数と図２１に示した第２搬送順の作業工数はどちらも合計７ステップである。第１搬送順では４回の旋回動作（２ポイント）が発生するため、時間ポイントは合計８ポイントとなる。一方、第２搬送順では２回の旋回動作（２ポイント）と２回の回転動作（１ポイント）があるため、時間ポイントは合計６ポイントとなる。時間ポイントで比較した場合、第２搬送順の方が優れている。搬送順の決定後は、目標パターンが次の現在パターンとなる。
なお、旋回動作よりも回転動作の方に時間がかかる場合には、スケジュール生成部１３２は第１搬送順を採用する。
なお、旋回動作よりも回転動作の方に時間がかかる場合には、スケジュール生成部１３２は第１搬送順を採用する。
【0120】
図２２は、第２工程の処理過程を示すフローチャートである。
ここでは、第１工程の実行後、または、第１工程のスキップ後の現在パターンにおいて空ＳＴが存在するとき（Ｓ６０のＹ）、第２工程が実行される（Ｓ６２）。空ＳＴが存在しないときには（Ｓ６０のＮ）、第２工程はスキップされる。
ここでは、第１工程の実行後、または、第１工程のスキップ後の現在パターンにおいて空ＳＴが存在するとき（Ｓ６０のＹ）、第２工程が実行される（Ｓ６２）。空ＳＴが存在しないときには（Ｓ６０のＮ）、第２工程はスキップされる。
【0121】
図２３は、図２２のＳ６２における第２工程の詳細を示すフローチャートである。
スケジュール生成部１３２は、タレット１６４において２以上の空ＳＴが存在するときには（Ｓ７０のＹ）、工具格納部１０６から２本の工具を取り出して搬送した上で工具をタレット１６４に取り付ける（Ｓ７２）。工具装着後、スケジュール生成部１３２は現在パターンを更新し、処理はＳ７０に戻る。
スケジュール生成部１３２は、タレット１６４において２以上の空ＳＴが存在するときには（Ｓ７０のＹ）、工具格納部１０６から２本の工具を取り出して搬送した上で工具をタレット１６４に取り付ける（Ｓ７２）。工具装着後、スケジュール生成部１３２は現在パターンを更新し、処理はＳ７０に戻る。
【0122】
スケジュール生成部１３２は、タレット１６４において１本だけ空ＳＴが存在するときには（Ｓ７０のＮ、Ｓ７４のＹ）、工具格納部１０６から１本の工具を取り出して搬送した上で外部交換を実行する（Ｓ７６）。工具の装着後、スケジュール生成部１３２は現在パターンを更新し、処理はＳ３４に戻る。タレット１６４に空ＳＴが残っていないときには（Ｓ７４のＮ）、第２工程は終了する。
【0123】
図２４は、第２工程の２本搬送時における第１搬送順を示す図である。
図２４に示す事前配置情報としての現在パターンにおいては、ステーションＳＴ１（外径）、ステーションＳＴ２（外径）、ステーションＳＴ７（内径）およびステーションＳＴ８（内径）は、いずれも空ＳＴである。また、工具格納部１０６の保持ポットＭＧ１、ＭＧ２、ＭＧ３、ＭＧ４には工具Ｔ１、Ｔ２、Ｔ７、Ｔ８が保持されている。目標配置情報としての目標パターンにおいては、ステーションＳＴ１（外径）に工具Ｔ１、ステーションＳＴ２（外径）に工具Ｔ２、ステーションＳＴ７（内径）に工具Ｔ７、ステーションＳＴ８（内径）に工具Ｔ８が取り付けられる。
工具交換開始時において、工具搬送部１１４は外径旋回状態にあり、第１ハンド１８２は予備ハンド、第２ハンド１９４は作業ハンドに設定されている。工具搬送部１１４自体は工具格納部１０６側（予備側）に位置している。
図２４に示す事前配置情報としての現在パターンにおいては、ステーションＳＴ１（外径）、ステーションＳＴ２（外径）、ステーションＳＴ７（内径）およびステーションＳＴ８（内径）は、いずれも空ＳＴである。また、工具格納部１０６の保持ポットＭＧ１、ＭＧ２、ＭＧ３、ＭＧ４には工具Ｔ１、Ｔ２、Ｔ７、Ｔ８が保持されている。目標配置情報としての目標パターンにおいては、ステーションＳＴ１（外径）に工具Ｔ１、ステーションＳＴ２（外径）に工具Ｔ２、ステーションＳＴ７（内径）に工具Ｔ７、ステーションＳＴ８（内径）に工具Ｔ８が取り付けられる。
工具交換開始時において、工具搬送部１１４は外径旋回状態にあり、第１ハンド１８２は予備ハンド、第２ハンド１９４は作業ハンドに設定されている。工具搬送部１１４自体は工具格納部１０６側（予備側）に位置している。
【0124】
図２４および次の図２５では、図２３のＳ７２における工具の２本搬送に対応するシミュレーション結果を示す。図２４に示す第１搬送順では、ステーションＳＴ１（外径）とステーションＳＴ２（外径）に工具Ｔ１、Ｔ２を取り付けたあと、ステーションＳＴ７（内径）とステーションＳＴ８（内径）に工具Ｔ７、Ｔ８を取り付ける場合を想定する。
【0125】
ステップ１において第１ハンド１８２（予備ハンド）により保持ポッドＭＧ１から工具Ｔ１を取り出し、ステップ２では回転動作により第２ハンド１９４を予備ハンドに設定し、ステップ３において第２ハンド１９４により保持ポッドＭＧ２から工具Ｔ２を取り出す。
【0126】
ステップ４において、第１ハンド１８２（作業ハンド）に工具Ｔ２、第２ハンド１９４（予備ハンド）に工具Ｔ１を保持した状態で、工具搬送部１１４をタレット１６４側に直進移動させる。ステップ５で第１ハンド１８２（作業ハンド）により工具Ｔ１をステーションＳＴ１（外径）に取り付け、ステップ６で回転動作により第２ハンド１９４を作業ハンドに設定し、ステップ７で第２ハンド１９４（作業ハンド）により工具Ｔ２をステーションＳＴ２（外径）に取り付ける。ステップ８において、工具搬送部１１４は工具格納部１０６側に戻る。
【0127】
ステップ９で第１ハンド１８２（予備ハンド）により保持ポッドＭＧ３から工具Ｔ７を取り出し、ステップ１０で回転動作を実行して第２ハンド１９４を予備ハンドに設定し、ステップ１１で第２ハンド１９４（予備ハンド）により保持ポッドＭＧ４から工具Ｔ８を取り出す。この段階において第１ハンド１８２（作業ハンド）は工具Ｔ７を保持し、第２ハンド１９４（予備ハンド）は工具Ｔ８を保持している。
【0128】
ステップ１２で工具搬送部１１４をタレット１６４に向けて直進させ、ステップ１３で工具搬送部１１４を内径旋回状態に設定し、ステップ１４にて第１ハンド１８２（作業ハンド）によりステーションＳＴ７（内径）に工具Ｔ７を取り付ける。ステップ１５で工具搬送部１１４を回転させて第２ハンド１９４を作業ハンドに設定し、ステップ１６にて第２ハンド１９４（作業ハンド）によりステーションＳＴ８（内径）に工具Ｔ８を取り付ける。
【0129】
第１搬送順においては、外径側の工具Ｔ１、Ｔ２を工具格納部１０６からタレット１６４に取り付けたあと、内径側の工具Ｔ７、Ｔ８を取り付けることで、合計１６ステップにより現在パターンから目標パターンに変更可能である。
【0130】
図２５は、第２工程の２本搬送時における第２搬送順を示す図である。
図２５に示す第２搬送順では、ステーションＳＴ１（外径）とステーションＳＴ７（内径）に工具Ｔ１、Ｔ７を取り付けたあと、ステーションＳＴ２（外径）とステーションＳＴ８（内径）に工具Ｔ２、Ｔ８を取り付ける場合を想定する。
図２５に示す第２搬送順では、ステーションＳＴ１（外径）とステーションＳＴ７（内径）に工具Ｔ１、Ｔ７を取り付けたあと、ステーションＳＴ２（外径）とステーションＳＴ８（内径）に工具Ｔ２、Ｔ８を取り付ける場合を想定する。
【0131】
ステップ１、２は第１搬送順と同じである。ステップ３では保持ポッドＭＧ３から第２ハンド１９４（予備ハンド）により工具Ｔ７を取り出し、ステップ４で工具搬送部１１４は工具Ｔ１、Ｔ７をタレット１６４側に運搬する。ステップ５では第１ハンド１８２（作業ハンド）により工具Ｔ１をステーションＳＴ１（外径）に取り付け、ステップ６で内径旋回状態に設定し、ステップ７で回転動作を実行して第２ハンド１９４を作業ハンドとして設定し、ステップ８で第２ハンド１９４（作業ハンド）により工具Ｔ７をステーションＳＴ７（内径）に取り付ける。
【0132】
ステップ９で外径旋回状態に設定し、ステップ１０で工具搬送部１１４は工具格納部１０６側に移動し、ステップ１１で第１ハンド１８２（予備ハンド）により保持ポットＭＧ２から工具Ｔ２を取り出し、ステップ１２で回転動作を実行する。この回転動作により、第２ハンド１９４が予備ハンドとなる。ステップ１３で第２ハンド１９４（予備ハンド）により保持ポッドＭＧ４から工具Ｔ８を取り出し、ステップ１４で工具搬送部１１４は工具Ｔ２、Ｔ８をタレット１６４側に運搬する。
【0133】
ステップ１５で工具Ｔ２を第１ハンド１８２（作業ハンド）によりステーションＳＴ２（外径）に取り付けたあと、ステップ１６で内径旋回状態となり、ステップ１７で工具搬送部１１４を回転させることで第２ハンド１９４を作業ハンドに設定し、ステップ１８で第２ハンド１９４（作業ハンド）により工具Ｔ８をステーションＳＴ８に取り付ける。
【0134】
第２搬送順においては、外径側の工具Ｔ１と内径側の工具Ｔ７を工具格納部１０６からタレット１６４に運んで取り付けたあと、外径側の工具Ｔ２と内径側の工具Ｔ８をタレット１６４に取り付けることが想定されている。
【0135】
第１搬送順と第２搬送順を比べた場合、第１搬送順の作業工数（ステップ数）の方が少ないため、スケジュール生成部１３２は第１搬送順を採用する。第２工程の２本搬送（図２３のＳ７２）においては、外径と外径、内径と内径のように同一方向にある複数の工具をまとめて運搬することで、旋回動作の回数を減らすことができる。
【0136】
図２６は、第３工程の処理過程を示すフローチャートである。
ここでは、第２工程の実行後、または、第２工程のスキップ後における工具パターンにおいて内部交換の必要があるとき（Ｓ８０のＹ）、すなわち、あるステーションに取り付けられる工具ＴＡと別のステーションに取り付けられる工具ＴＢを位置交換する必要があるとき、第３工程が実行される（Ｓ８２）。内部交換の必要性がないときには（Ｓ８０のＮ）、第３工程はスキップされる。
ここでは、第２工程の実行後、または、第２工程のスキップ後における工具パターンにおいて内部交換の必要があるとき（Ｓ８０のＹ）、すなわち、あるステーションに取り付けられる工具ＴＡと別のステーションに取り付けられる工具ＴＢを位置交換する必要があるとき、第３工程が実行される（Ｓ８２）。内部交換の必要性がないときには（Ｓ８０のＮ）、第３工程はスキップされる。
【0137】
図２７は、第３工程の第１搬送順を示す図である。
図２７に示す現在パターンにおいては、ステーションＳＴ１（外径）、ステーションＳＴ２（外径）、ステーションＳＴ３（外径）に工具Ｔ３、Ｔ１、Ｔ２が取り付けられている。目標パターンにおいては、ステーションＳＴ１（外径）に工具Ｔ１、ステーションＳＴ２（外径）に工具Ｔ２、ステーションＳＴ３（外径）に工具Ｔ３が取り付けられる。
工具交換開始時において、工具搬送部１１４は外径旋回状態にあり、第１ハンド１８２は予備ハンド、第２ハンド１９４は作業ハンドとなっている。工具搬送部１１４自体はタレット１６４側（作業側）に位置している。
図２７に示す現在パターンにおいては、ステーションＳＴ１（外径）、ステーションＳＴ２（外径）、ステーションＳＴ３（外径）に工具Ｔ３、Ｔ１、Ｔ２が取り付けられている。目標パターンにおいては、ステーションＳＴ１（外径）に工具Ｔ１、ステーションＳＴ２（外径）に工具Ｔ２、ステーションＳＴ３（外径）に工具Ｔ３が取り付けられる。
工具交換開始時において、工具搬送部１１４は外径旋回状態にあり、第１ハンド１８２は予備ハンド、第２ハンド１９４は作業ハンドとなっている。工具搬送部１１４自体はタレット１６４側（作業側）に位置している。
【0138】
図２７においては、３つの工具Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の取り付け位置を変更する場合に、工具Ｔ３を本来の移動先ではないステーションＳＴ２に一時的に取り付ける場合を想定している（以下、「仮設置」とよぶ）。
【0139】
ステップ１では第２ハンド１９４（作業ハンド）によりステーションＳＴ１（外径）から工具Ｔ３を取り出し、ステップ２で工具搬送部１１４を回転させて第１ハンド１８２を作業ハンドに設定し、ステップ３で第１ハンド１８２（作業ハンド）によりステーションＳＴ２（外径）から工具Ｔ１を取り出す。ステップ４で第１ハンド１８２（作業ハンド）により工具Ｔ１を空いたステーションＳＴ１（外径）に取り付け、ステップ５で工具搬送部１１４を回転させて第２ハンド１９４を作業ハンドに設定し、ステップ６で第２ハンド１９４（作業ハンド）により空いたステーションＳＴ２（外径）に工具Ｔ３を仮設置する。
【0140】
ステップ７で再びステーションＳＴ２から工具Ｔ３を第２ハンド１９４（作業ハンド）によって取り外し、ステップ８で工具搬送部１１４を回転させて第１ハンド１８２を作業ハンドとして設定し、ステップ９で第１ハンド１８２（作業ハンド）によりステーションＳＴ３（外径）から工具Ｔ２を取り出し、ステップ１０で第１ハンド１８２（作業ハンド）により工具Ｔ２をステーションＳＴ２に取り付ける。
【0141】
ステップ１１で工具搬送部１１４を回転させることで第２ハンド１９４を作業ハンドに設定し、ステップ１２で第２ハンド１９４（作業ハンド）により工具Ｔ３をステーションＳＴ３に取り付ける。第３工程における第１搬送順の作業工数は１２ステップとなる。
【0142】
図２８は、第３工程の第２搬送順を示す図である。
図２８に示す第２搬送順では、工具Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３をステーションＳＴ１（外径）、ステーションＳＴ２（外径）、ステーションＳＴ３（外径）の間で循環させる方式を想定する。
図２８に示す第２搬送順では、工具Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３をステーションＳＴ１（外径）、ステーションＳＴ２（外径）、ステーションＳＴ３（外径）の間で循環させる方式を想定する。
【0143】
ステップ１からステップ４までは第１搬送順と同じである。ステップ５では第１ハンド１８２（作業ハンド）によりステーションＳＴ３（外径）から工具Ｔ２を取り出し、ステップ６で第１ハンド１８２（作業ハンド）によりステーションＳＴ２に工具Ｔ２が取り付ける。ステップ７で工具搬送部１１４を回転させて第２ハンド１９４を作業ハンドとして設定し、ステップ８で第２ハンド１９４（作業ハンド）により工具Ｔ３をステーションＳＴ３（外径）に取り付ける。
【0144】
第２搬送順の工数は８ステップである。したがって、スケジュール生成部１３２は第２搬送順を採用する。
【0145】
図２９は、第４工程の処理過程を示すフローチャートである。
ここでは、第３工程の実行後、または、第３工程のスキップ後の工具パターンにおいて外部交換の必要があるとき（Ｓ９０のＹ）、すなわち、あるステーションに取り付けられる工具ＴＡと工具格納部１０６に格納される工具ＴＢの交換が必要であるとき、第４工程が実行される（Ｓ９２）。外部交換の必要性がないときには（Ｓ９０のＮ）、第４工程はスキップされる。
ここでは、第３工程の実行後、または、第３工程のスキップ後の工具パターンにおいて外部交換の必要があるとき（Ｓ９０のＹ）、すなわち、あるステーションに取り付けられる工具ＴＡと工具格納部１０６に格納される工具ＴＢの交換が必要であるとき、第４工程が実行される（Ｓ９２）。外部交換の必要性がないときには（Ｓ９０のＮ）、第４工程はスキップされる。
【0146】
図３０は、第４工程の第１搬送順を示す図である。
図３０に示す現在パターンにおいては、ステーションＳＴ１（外径）、ステーションＳＴ２（外径）、ステーションＳＴ３（外径）には工具Ｔ１５、Ｔ１、Ｔ２が取り付けられている。工具格納部１０６の保持ポッドＭＧ１には工具Ｔ３が格納されている。目標パターンにおいては、ステーションＳＴ１（外径）に工具Ｔ１、ステーションＳＴ２（外径）に工具Ｔ２、ステーションＳＴ３（外径）に工具Ｔ３が取り付けられる。
工具交換開始時において、工具搬送部１１４は外径旋回状態にあり、第１ハンド１８２は予備ハンド、第２ハンド１９４は作業ハンドに設定されている。工具搬送部１１４自体は工具格納部１０６側（予備側）に位置している。
図３０に示す現在パターンにおいては、ステーションＳＴ１（外径）、ステーションＳＴ２（外径）、ステーションＳＴ３（外径）には工具Ｔ１５、Ｔ１、Ｔ２が取り付けられている。工具格納部１０６の保持ポッドＭＧ１には工具Ｔ３が格納されている。目標パターンにおいては、ステーションＳＴ１（外径）に工具Ｔ１、ステーションＳＴ２（外径）に工具Ｔ２、ステーションＳＴ３（外径）に工具Ｔ３が取り付けられる。
工具交換開始時において、工具搬送部１１４は外径旋回状態にあり、第１ハンド１８２は予備ハンド、第２ハンド１９４は作業ハンドに設定されている。工具搬送部１１４自体は工具格納部１０６側（予備側）に位置している。
【0147】
第１搬送順においては、工具Ｔ１、Ｔ２がステーションＳＴ１、ＳＴ２にあり、工具Ｔ３が工具格納部１０６にある状態において、工具Ｔ１、Ｔ２を一時的に工具格納部１０６に退避させる（以下、「仮退避」とよぶ）。
【0148】
ステップ１で第１ハンド１８２（予備ハンド）により保持ポッドＭＧ１から工具Ｔ３を取り出し、ステップ２で工具搬送部１１４により工具Ｔ３をタレット１６４側に運搬する。ステップ３でタレット１６４から第２ハンド１９４（作業ハンド）により工具Ｔ２を取り出し、ステップ４で工具搬送部１１４を回転させて第１ハンド１８２を作業ハンドに設定したあと、ステップ５で第１ハンド１８２（作業ハンド）により工具Ｔ３をステーションＳＴ３に取り付ける。
【0149】
続いて、ステップ６で工具搬送部１１４は工具Ｔ２を工具格納部１０６側に運搬し、ステップ７で第２ハンド１９４（予備ハンド）により工具Ｔ２を保持ポッドＭＧ１に仮退避させ、ステップ８で第２ハンド１９４（予備ハンド）により工具Ｔ２を工具格納部１０６から取り出し、ステップ９で工具Ｔ２を再びタレット１６４側に運搬する。
【0150】
ステップ１０で第１ハンド１８２（作業ハンド）によりステーションＳＴ２から工具Ｔ１を取り出し、ステップ１１で工具搬送部１１４を回転させて第２ハンド１９４を作業ハンドに設定し、ステップ１２で第２ハンド１９４（作業ハンド）により工具Ｔ２をステーションＳＴ２（外径）に取り付ける。ステップ１３で工具Ｔ１を工具格納部１０６に運搬し、ステップ１４で工具Ｔ１を工具格納部１０６に仮退避させる。
【0151】
ステップ１５で第１ハンド１８２（予備ハンド）により工具Ｔ１を工具格納部１０６から取り出し、ステップ１６で工具Ｔ１をタレット１６４側に運搬し、ステップ１７で第２ハンド１９４（作業ハンド）によりタレット１６４から工具Ｔ１５を取り外す。ステップ１８で工具搬送部１１４を回転させて第１ハンド１８２を作業ハンドに設定し、ステップ１９で第１ハンド１８２（作業ハンド）によりステーションＳＴ１（外径）に工具Ｔ１を取り付けたあと、ステップ２０で工具Ｔ１５を工具格納部１０６側に運搬し、ステップ２１で第２ハンド１９４（予備ハンド）により工具Ｔ１５を工具格納部１０６に格納する。
【0152】
図３１は、第４工程の第２搬送順を示す図である。
ステップ１からステップ５までは第１搬送順と同じである。ステップ６で第１ハンド１８２（作業ハンド）によりステーションＳＴ２（外径）から工具Ｔ１を取り外す。ステップ７で工具搬送部１１４を回転させて第２ハンド１９４を作業ハンドに設定し、ステップ８で第２ハンド１９４（作業ハンド）によりステーションＳＴ２（外径）に工具Ｔ２を取り付け、ステップ９で空いた第２ハンド１９４（作業ハンド）によりステーションＳＴ１（外径）から工具Ｔ１５を取り出す。
ステップ１からステップ５までは第１搬送順と同じである。ステップ６で第１ハンド１８２（作業ハンド）によりステーションＳＴ２（外径）から工具Ｔ１を取り外す。ステップ７で工具搬送部１１４を回転させて第２ハンド１９４を作業ハンドに設定し、ステップ８で第２ハンド１９４（作業ハンド）によりステーションＳＴ２（外径）に工具Ｔ２を取り付け、ステップ９で空いた第２ハンド１９４（作業ハンド）によりステーションＳＴ１（外径）から工具Ｔ１５を取り出す。
【0153】
ステップ１０で工具搬送部１１４を回転させて第１ハンド１８２を作業ハンドに設定し、ステップ１１で第１ハンド１８２（作業ハンド）によりステーションＳＴ１（外径）に工具Ｔ１を取り付ける。ステップ１２で工具搬送部１１４は工具Ｔ１５を工具格納部１０６に運搬し、ステップ１３で第２ハンド１９４（予備ハンド）により工具Ｔ１５を工具格納部１０６に格納する。
【0154】
以上のシミュレーションの結果、第１搬送順に比べて第２搬送順の方が作業工数（ステップ数）は格段に少ないことがわかる。したがって、スケジュール生成部１３２は第２搬送順を採用する。
【0155】
図３２は、第１例における第５工程実行前の搬送スケジュールを示す図である。
第１工程から第４工程について上記アルゴリズムにて搬送スケジュールを生成したあと、スケジュール生成部１３２は更に搬送スケジュールを最適化可能か判断するための第５工程を実行する。最適化条件は任意に設定可能である。たとえば、直進動作（工具の運搬）に際しては、可能な限り工具を２本まとめて運搬する、タレット１６４から不要な工具を取り出すことを優先する、などが考えられる。
第５工程については、第１例および第２例に分けて説明する。第１例については図３２、図３３に基づいて説明し、第２例については図３４、図３５に基づいて説明する。
第１工程から第４工程について上記アルゴリズムにて搬送スケジュールを生成したあと、スケジュール生成部１３２は更に搬送スケジュールを最適化可能か判断するための第５工程を実行する。最適化条件は任意に設定可能である。たとえば、直進動作（工具の運搬）に際しては、可能な限り工具を２本まとめて運搬する、タレット１６４から不要な工具を取り出すことを優先する、などが考えられる。
第５工程については、第１例および第２例に分けて説明する。第１例については図３２、図３３に基づいて説明し、第２例については図３４、図３５に基づいて説明する。
【0156】
第１例（図３２、図３３）の現在パターンにおいては、ステーションＳＴ１（外径）、ステーションＳＴ２（外径）、ステーションＳＴ３（外径）には工具Ｔ１５、Ｔ１、Ｔ２が取り付けられている。工具格納部１０６の保持ポッドＭＧ１、ＭＧ２には工具Ｔ３、Ｔ４が格納されている。目標パターンにおいては、ステーションＳＴ１（外径）に工具Ｔ１、ステーションＳＴ２（外径）に工具Ｔ２、ステーションＳＴ３（外径）に工具Ｔ３、ステーションＳＴ４（外径）に工具Ｔ４が取り付けられる。
【0157】
工具交換開始時において、工具搬送部１１４は外径旋回状態にあり、第１ハンド１８２は予備ハンド、第２ハンド１９４は作業ハンドとなっている。工具搬送部１１４自体は工具格納部１０６側（予備側）に位置している。
【0158】
第１工程から第４工程を経た上で、図３２に示す工具搬送順（搬送スケジュール）が生成されたとする。工具交換の合計ステップ数は１８となる。スケジュール生成部１３２は、図３２に示す搬送スケジュールが最適解であるか確認するために第５工程（最適化処理）を実行する。
【0159】
図３３は、第１例における第５工程実行後の搬送スケジュールを示す図である。
第５工程実行前（最適化前）の搬送スケジュールにおいては、ステップ３において、工具搬送部１１４は第１ハンド１８２に工具Ｔ４を保持させた状態で回転し、ステップ４において第１ハンド１８２（作業ハンド）により工具Ｔ４をステーションＳＴ４に取り付ける。一方、第５工程実行後（最適化後）の搬送スケジュールでは、ステップ３において、工具搬送部１１４は工具Ｔ４に加えて工具Ｔ３も工具格納部１０６から取り出している。
第５工程実行前（最適化前）の搬送スケジュールにおいては、ステップ３において、工具搬送部１１４は第１ハンド１８２に工具Ｔ４を保持させた状態で回転し、ステップ４において第１ハンド１８２（作業ハンド）により工具Ｔ４をステーションＳＴ４に取り付ける。一方、第５工程実行後（最適化後）の搬送スケジュールでは、ステップ３において、工具搬送部１１４は工具Ｔ４に加えて工具Ｔ３も工具格納部１０６から取り出している。
【0160】
第５工程実行後の搬送スケジュールでは、工具搬送部１１４は工具Ｔ３、Ｔ４を工具格納部１０６から取り出したあと、２本まとめて運搬することで、合計ステップ数を１６回に抑制できている。したがって、スケジュール生成部１３２は図３２に示した第５工程実行前の搬送スケジュールではなく、第５工程実行後の搬送スケジュールを採用する。ただし、工具搬送部１１４が２本の工具を運搬することが最適とはいえない場合もある。第２例では、そのような場合について説明する。
【0161】
図３４は、第２例における第５工程実行前の搬送スケジュールを示す図である。
第２例（図３４、図３５）の現在パターンにおいては、ステーションＳＴ１（外径）、ステーションＳＴ７（内径）、ステーションＳＴ８（内径）には工具Ｔ１５、Ｔ８、Ｔ７が取り付けられている。工具格納部１０６の保持ポッドＭＧ１、ＭＧ２には工具Ｔ１、Ｔ９が格納されている。目標パターンにおいては、ステーションＳＴ１（外径）に工具Ｔ１、ステーションＳＴ７（内径）に工具Ｔ７、ステーションＳＴ８（内径）に工具Ｔ８、ステーションＳＴ９（内径）に工具Ｔ９が取り付けられる。
工具交換開始時において、工具搬送部１１４は外径旋回状態にあり、第１ハンド１８２は予備ハンド、第２ハンド１９４は作業ハンドに設定されている。工具搬送部１１４自体は工具格納部１０６側（予備側）に位置している。
第２例（図３４、図３５）の現在パターンにおいては、ステーションＳＴ１（外径）、ステーションＳＴ７（内径）、ステーションＳＴ８（内径）には工具Ｔ１５、Ｔ８、Ｔ７が取り付けられている。工具格納部１０６の保持ポッドＭＧ１、ＭＧ２には工具Ｔ１、Ｔ９が格納されている。目標パターンにおいては、ステーションＳＴ１（外径）に工具Ｔ１、ステーションＳＴ７（内径）に工具Ｔ７、ステーションＳＴ８（内径）に工具Ｔ８、ステーションＳＴ９（内径）に工具Ｔ９が取り付けられる。
工具交換開始時において、工具搬送部１１４は外径旋回状態にあり、第１ハンド１８２は予備ハンド、第２ハンド１９４は作業ハンドに設定されている。工具搬送部１１４自体は工具格納部１０６側（予備側）に位置している。
【0162】
第１工程から第４工程を経た上で、図３４に示す搬送スケジュールが生成されたとする。このときの合計ステップ数は２０である。
【0163】
図３５は、第２例における第５工程実行後の搬送スケジュールを示す図である。
第５工程実行前の搬送スケジュールでは４回の直進動作が発生しているが、いずれの場合においても工具搬送部１１４は１本しか工具を運搬していない。これに対して、第５工程実行後の搬送スケジュールでも４回の直進動作が発生し、そのうち、ステップ１４において工具搬送部１１４は工具Ｔ９、Ｔ１を運搬している。しかし、第５工程実行後の合計ステップ数は２２回であり、第５工程実行前よりもステップ数は多くなっている。このため、スケジュール生成部１３２は第５工程実行前の搬送スケジュールを採用する。
第５工程実行前の搬送スケジュールでは４回の直進動作が発生しているが、いずれの場合においても工具搬送部１１４は１本しか工具を運搬していない。これに対して、第５工程実行後の搬送スケジュールでも４回の直進動作が発生し、そのうち、ステップ１４において工具搬送部１１４は工具Ｔ９、Ｔ１を運搬している。しかし、第５工程実行後の合計ステップ数は２２回であり、第５工程実行前よりもステップ数は多くなっている。このため、スケジュール生成部１３２は第５工程実行前の搬送スケジュールを採用する。
【0164】
［総括］
以上、実施形態に基づいて、工作機械１００の工具交換について説明した。
搬送スケジュールの生成に際しては、スケジュール生成部１３２は第１工程および第２工程を実行し、第２工程の実行後にタレット１６４に空ＳＴが残らないように工具搬送順をつくる。第３工程は内部交換なので、工具搬送部１１４をタレット１６４側に位置させる必要がある。第２工程の終了時点において、工具搬送部１１４はタレット１６４側にあるため、第３工程の開始時に工具搬送部１１４をタレット１６４側に移動させる必要がない。一方、第４工程は外部交換なので、工具搬送部１１４を工具格納部１０６側に位置させる必要がある。以上の理由により、第１工程、第２工程の後は第４工程ではなく第３工程を実行することが望ましい。
以上、実施形態に基づいて、工作機械１００の工具交換について説明した。
搬送スケジュールの生成に際しては、スケジュール生成部１３２は第１工程および第２工程を実行し、第２工程の実行後にタレット１６４に空ＳＴが残らないように工具搬送順をつくる。第３工程は内部交換なので、工具搬送部１１４をタレット１６４側に位置させる必要がある。第２工程の終了時点において、工具搬送部１１４はタレット１６４側にあるため、第３工程の開始時に工具搬送部１１４をタレット１６４側に移動させる必要がない。一方、第４工程は外部交換なので、工具搬送部１１４を工具格納部１０６側に位置させる必要がある。以上の理由により、第１工程、第２工程の後は第４工程ではなく第３工程を実行することが望ましい。
【0165】
現在パターンにおいてタレット１６４に空ＳＴが存在しない場合には、スケジュール生成部１３２は第１工程、第２工程をスキップして、第３工程以降のアルゴリズムに基づいて搬送スケジュールを生成すればよい。この場合には、スケジュール生成部１３２は第４工程を第３工程より先に実行してもよい。
【0166】
スケジュール生成部１３２は、現在パターンと目標パターンに基づいて、どの工具から移動させるか、どのステーション２２２から先に工具を移動させるか、といったさまざまな組み合わせについて総当りで工具搬送順を計算してもよい。たとえば、第１工程においても、現在パターンおよび目標パターンの組み合わせに基づいてさまざまな工具搬送順をつくることが可能である。スケジュール生成部１３２はこのようにして生成された多数の工具搬送順からもっとも作業効率のよい工具搬送順を採用すればよい。
【0167】
スケジュール生成部１３２は、特に、工具格納部１０６への仮退避、タレット１６４への仮設置が生じないように搬送スケジュールを組むことで、工具交換に要する作業工数を減らすことができる。
【0168】
また、スケジュール生成部１３２は、複数の工具交換のステップ数が同一となるときは、運搬動作、旋回動作および回転動作それぞれに要する時間を指標化した時間ポイントに基づいて、どの搬送順がもっとも作業効率がよいかを判定できる。
【0169】
なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。
【0170】
これまでの説明の通り、本発明によれば、工具の段取り等を含めた加工に関連する総時間を短くできる。そのため、省エネ性を高めた工作機械等の提供が可能になる。
【0171】
［変形例］
本実施形態においては、第１ホルダ１６８Ａは「ワークの内径側を削るための工具を保持するホルダ１６８」、第２ホルダ１６８Ｂは「ワークの外径側を削るための工具を保持するホルダ１６８」であるとして説明した。本発明は、内径側／外径側に限らず、タレット１６４において複数の工具保持方法が可能である場合に適用可能である。
本実施形態においては、第１ホルダ１６８Ａは「ワークの内径側を削るための工具を保持するホルダ１６８」、第２ホルダ１６８Ｂは「ワークの外径側を削るための工具を保持するホルダ１６８」であるとして説明した。本発明は、内径側／外径側に限らず、タレット１６４において複数の工具保持方法が可能である場合に適用可能である。
【0172】
たとえば、第１ホルダ１６８Ａの長軸方向（第１方向）と第２ホルダ１６８Ｂの長軸方向（第２方向）において、第１方向と第２方向は任意であり、互いに直交しない場合も考えられる。
【0173】
工具Ｔによっては旋削加工と回転加工の両方に対応できるものがある。ステーション２２２に旋削ホルダ１６８Ｍを取り付け、旋削ホルダ１６８Ｍに工具Ｔを取り付けたとき、この工具Ｔは旋削加工に使用される。一方、ステーション２２２に回転ホルダ１６８Ｎを取り付け、回転ホルダ１６８Ｎに同一種類の工具Ｔを取り付けたとき、この工具Ｔは回転加工に使用される。このように旋削ホルダ１６８Ｍおよび回転ホルダ１６８Ｎの双方を備えるタレット１６４を対象とした工具交換においても、スケジュール生成部１３２は同様にして搬送スケジュールを生成可能である。
【0174】
事前配置情報としての現在パターンおよび目標配置情報としての目標パターンによっては、すべてのステーション２２２が空ＳＴである状態から、工具Ｔを所定本数、たとえば、１本だけ取り付ける状況もあり得る。たとえば、工具格納部１０６から所定本数の工具Ｔを搬送し、１２箇所の空ＳＴの全部または一部に工具を取り付ける場合も考えられる。
【0175】
あるいは、すべてのステーション２２２に工具が取り付けられている状態から、所定本数、たとえば、１本の工具を取り外す場合もあり得る。たとえば、刃物台２３０から１２本未満の所定本数の工具Ｔを搬送し、工具格納部１０６にこれらの工具を格納する場合も考えられる。
【0176】
このように、ステーション２２２の一部または全部が空ＳＴとなっている状態から工具交換が開始されることも権利範囲として想定可能であることは当業者には理解されるところである。
【符号の説明】
【0177】
１００ 工作機械、１０２ タレットベース、１０６ 工具格納部、１１２ 加工装置、１１４ 工具搬送部、１１６ 加工制御部、１１８ 情報処理装置、１２０ ユーザインタフェース処理部、１２２ データ処理部、１２４ データ格納部、１２６ 入力部、１２８ 出力部、１３０ 工具管理部、１３２ スケジュール生成部、１３４ 工具搬送制御部、１６０ 制御装置、１６４ タレット、１６８ ホルダ、１６８Ａ 第１ホルダ、１６８Ｂ 第２ホルダ、１６８Ｍ 旋削ホルダ、１６８Ｎ 回転ホルダ、１７０ 保持板、１７４ 保持ポット、１７６ 駆動モータ、１７８ 送り機構、１８０ 移動台、１８２ 第１ハンド、１８４ レール保持台、１８６ ガイドレール、１８８ スライダ、１９０ ボールねじ、１９２ ボールナット、１９４ 第２ハンド、１９６ サーボモータ、１９８ 保持部材、２００ 移動シリンダ、２０２ 駆動シリンダ、２０４ 回転軸、２０６ 駆動シリンダ、２０８ 把持爪、２１０ 把持爪、２２０ カートリッジ、２２２ ステーション、２３０ 刃物台
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【手続補正書】
【提出日】2022-09-26
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の工具を保持可能な複数のホルダを有する刃物台と、
加工プログラムにしたがって、前記刃物台に保持される工具を制御し、ワークを加工する加工制御部と、
複数の工具を格納する工具格納部と、
工具を搬送可能な工具搬送部と、
工具搬送順を示す搬送スケジュールを生成するスケジュール生成部と、
前記搬送スケジュールにしたがって前記工具搬送部を制御することにより、前記刃物台における工具の保持位置を変更する工具搬送制御部と、を備え、
前記スケジュール生成部は、
前記刃物台における交換前の工具の配置を示す事前配置情報と、搬送後の工具の配置を示す目標配置情報にしたがって、
前記刃物台に配置済みの工具を空きホルダに移動させる第１工程と、
前記工具格納部に格納される工具を前記刃物台の空きホルダに保持させる第２工程と、、を順番に実行する工具の搬送順として前記搬送スケジュールを生成する、工作機械。
加工プログラムにしたがって、前記刃物台に保持される工具を制御し、ワークを加工する加工制御部と、
複数の工具を格納する工具格納部と、
工具を搬送可能な工具搬送部と、
工具搬送順を示す搬送スケジュールを生成するスケジュール生成部と、
前記搬送スケジュールにしたがって前記工具搬送部を制御することにより、前記刃物台における工具の保持位置を変更する工具搬送制御部と、を備え、
前記スケジュール生成部は、
前記刃物台における交換前の工具の配置を示す事前配置情報と、搬送後の工具の配置を示す目標配置情報にしたがって、
前記刃物台に配置済みの工具を空きホルダに移動させる第１工程と、
前記工具格納部に格納される工具を前記刃物台の空きホルダに保持させる第２工程と、、を順番に実行する工具の搬送順として前記搬送スケジュールを生成する、工作機械。
【請求項2】
前記第１工程および前記第２工程の実行後、更に、
前記刃物台のホルダ間において工具の保持位置を変更する第３工程と、
前記工具格納部に格納される工具と前記刃物台に保持される工具を交換する第４工程と、を順番に実行する工具の搬送順として前記搬送スケジュールを生成する、請求項１に記載の工作機械。
前記刃物台のホルダ間において工具の保持位置を変更する第３工程と、
前記工具格納部に格納される工具と前記刃物台に保持される工具を交換する第４工程と、を順番に実行する工具の搬送順として前記搬送スケジュールを生成する、請求項１に記載の工作機械。
【請求項3】
前記スケジュール生成部は、前記搬送スケジュールを生成した後、更に、前記工具搬送部により前記刃物台と前記工具格納部間における１回あたりの工具の搬送本数を変更することにより、前記搬送スケジュールを調整する、請求項２に記載の工作機械。
【請求項4】
前記刃物台は、ワークの内径側を削るために工具を保持する第１のホルダと、ワークの外径側を削るために工具を保持する第２のホルダと、を含み、
前記工具搬送部は、複数の工具を同時に保持可能であり、かつ、旋回または回転により第１ホルダまたは第２のホルダに対して工具の着脱が可能である、請求項１に記載の工作機械。
前記工具搬送部は、複数の工具を同時に保持可能であり、かつ、旋回または回転により第１ホルダまたは第２のホルダに対して工具の着脱が可能である、請求項１に記載の工作機械。
【請求項5】
前記刃物台は、工具を旋削加工可能に保持する旋削ホルダと、工具を回転加工可能に保持する回転ホルダと、を含み、
前記工具搬送部は、複数の工具を同時に保持可能であり、かつ、旋回または回転により前記旋削ホルダまたは前記回転ホルダに対して工具の着脱が可能である、請求項１に記載の工作機械。
前記工具搬送部は、複数の工具を同時に保持可能であり、かつ、旋回または回転により前記旋削ホルダまたは前記回転ホルダに対して工具の着脱が可能である、請求項１に記載の工作機械。
【請求項6】
前記スケジュール生成部は、前記第１工程において、工具を保持されている複数のホルダから、同数以上の空いている複数のホルダに工具を搬送させる際、前記工具が保持されている複数のホルダから前記工具搬送部が１本ずつ工具を取り外して前記空いているホルダに搬送する前記搬送スケジュールを生成する、請求項１に記載の工作機械。