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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】P2024034657
(43)【公開日】2024-03-13
(54)【発明の名称】旋回機構、および、加工装置
(51)【国際特許分類】
B23Q 1/44 20060101AFI20240306BHJP
B23Q 1/52 20060101ALI20240306BHJP
B23Q 1/70 20060101ALI20240306BHJP
【ＦＩ】
B23Q1/44 Z
B23Q1/52
B23Q1/70
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022139050
(22)【出願日】2022-09-01
(71)【出願人】
【識別番号】000001247
【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト
(74)【代理人】
【識別番号】110000028
【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】石原 光晴
【テーマコード（参考）】
3C048
【Ｆターム（参考）】
3C048BC02
3C048BC03
3C048DD11
3C048EE00
(57)【要約】
【課題】旋回支点と重心位置とが異なる構造物を水平方向と交差する面内で旋回させる場合に、構造物の旋回に要する駆動力が重力の影響によって増大することを抑制する。
【解決手段】水平面と交差する交差平面内で旋回支点を中心に構造物を旋回させ、構造物の交差平面内における重心位置と旋回支点の位置とが異なる旋回機構が提供される。旋回機構は、構造物に旋回動作のための駆動力を付与する旋回駆動部と、構造物と離間した固定部の固定位置と構造物の旋回支点とは異なる接続位置とを接続するアシスト部とを備える。アシスト部は、旋回動作に伴って、固定位置と接続位置との間で伸縮しつつ固定位置を中心に旋回可能に、かつ、構造物の旋回の角度範囲の少なくとも一部において、アシスト部の伸縮方向に沿ったアシスト力を接続位置に加えることによって、構造物に、自重モーメントと逆方向のアシストモーメントを生じさせるように構成されている。
【選択図】図１
【解決手段】水平面と交差する交差平面内で旋回支点を中心に構造物を旋回させ、構造物の交差平面内における重心位置と旋回支点の位置とが異なる旋回機構が提供される。旋回機構は、構造物に旋回動作のための駆動力を付与する旋回駆動部と、構造物と離間した固定部の固定位置と構造物の旋回支点とは異なる接続位置とを接続するアシスト部とを備える。アシスト部は、旋回動作に伴って、固定位置と接続位置との間で伸縮しつつ固定位置を中心に旋回可能に、かつ、構造物の旋回の角度範囲の少なくとも一部において、アシスト部の伸縮方向に沿ったアシスト力を接続位置に加えることによって、構造物に、自重モーメントと逆方向のアシストモーメントを生じさせるように構成されている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
水平面と交差する交差平面内で旋回支点を中心に構造物を旋回させ、前記構造物の前記交差平面内における重心位置と前記旋回支点の位置とがそれぞれ異なる、旋回機構であって、
前記構造物に、前記旋回支点を中心とした前記交差平面内における旋回動作のための駆動力を付与する旋回駆動部と、
前記構造物と離間した固定部の固定位置と、前記構造物の前記旋回支点とは異なる接続位置と、を接続するアシスト部と、を備え、
前記アシスト部は、
前記旋回動作に伴って、前記固定位置と前記接続位置との間で伸縮しつつ前記固定位置を中心に旋回可能に、かつ、
前記構造物が前記旋回動作によって旋回する角度範囲の少なくとも一部において、前記アシスト部の伸縮方向に沿ったアシスト力を前記接続位置に加えることによって、前記構造物に、前記構造物の自重による自重モーメントと逆方向のアシストモーメントを生じさせるように構成されている、
旋回機構。
前記構造物に、前記旋回支点を中心とした前記交差平面内における旋回動作のための駆動力を付与する旋回駆動部と、
前記構造物と離間した固定部の固定位置と、前記構造物の前記旋回支点とは異なる接続位置と、を接続するアシスト部と、を備え、
前記アシスト部は、
前記旋回動作に伴って、前記固定位置と前記接続位置との間で伸縮しつつ前記固定位置を中心に旋回可能に、かつ、
前記構造物が前記旋回動作によって旋回する角度範囲の少なくとも一部において、前記アシスト部の伸縮方向に沿ったアシスト力を前記接続位置に加えることによって、前記構造物に、前記構造物の自重による自重モーメントと逆方向のアシストモーメントを生じさせるように構成されている、
旋回機構。
【請求項2】
請求項１に記載の旋回機構であって、
前記旋回駆動部を制御する旋回制御部を備え、
前記固定位置は、鉛直方向において、前記構造物の上側または下側に配置され、
前記旋回制御部は、前記旋回駆動部を制御することによって、前記重心位置が鉛直方向において前記旋回支点と前記固定位置との間に位置する角度範囲のうちの予め定められた角度範囲内で、前記構造物を旋回させ、
前記アシスト部は、前記旋回動作中に前記重心位置が鉛直方向において前記旋回支点に近付くほど、前記アシストモーメントが大きくなるように構成されている、旋回機構。
前記旋回駆動部を制御する旋回制御部を備え、
前記固定位置は、鉛直方向において、前記構造物の上側または下側に配置され、
前記旋回制御部は、前記旋回駆動部を制御することによって、前記重心位置が鉛直方向において前記旋回支点と前記固定位置との間に位置する角度範囲のうちの予め定められた角度範囲内で、前記構造物を旋回させ、
前記アシスト部は、前記旋回動作中に前記重心位置が鉛直方向において前記旋回支点に近付くほど、前記アシストモーメントが大きくなるように構成されている、旋回機構。
【請求項3】
請求項２に記載の旋回機構であって、
前記アシスト部は、前記旋回動作中に前記重心位置が鉛直方向において前記旋回支点に近付くほど、前記旋回支点と前記重心位置とを結ぶ軸線と前記アシスト力の方向との間の前記交差平面内における角度差が大きくなるように構成されている、旋回機構。
前記アシスト部は、前記旋回動作中に前記重心位置が鉛直方向において前記旋回支点に近付くほど、前記旋回支点と前記重心位置とを結ぶ軸線と前記アシスト力の方向との間の前記交差平面内における角度差が大きくなるように構成されている、旋回機構。
【請求項4】
請求項３に記載の旋回機構であって、
前記アシスト部は、前記旋回動作中に前記重心位置が前記鉛直方向において前記旋回支点の最も近くに位置する場合に、前記角度差が９０°となるように構成されている、旋回機構。
前記アシスト部は、前記旋回動作中に前記重心位置が前記鉛直方向において前記旋回支点の最も近くに位置する場合に、前記角度差が９０°となるように構成されている、旋回機構。
【請求項5】
請求項２に記載の旋回機構であって、
前記アシスト部は、前記旋回動作中に前記重心位置が前記鉛直方向において前記旋回支点から最も遠くに位置する場合に、前記接続位置と前記固定位置との間の距離が最も短くなるように配置されている、旋回機構。
前記アシスト部は、前記旋回動作中に前記重心位置が前記鉛直方向において前記旋回支点から最も遠くに位置する場合に、前記接続位置と前記固定位置との間の距離が最も短くなるように配置されている、旋回機構。
【請求項6】
請求項５に記載の旋回機構であって、
前記アシスト部は、前記固定位置と前記接続位置との間で伸縮可能に構成された駆動シリンダを有し、前記駆動シリンダによって前記固定位置と前記接続位置との間で伸縮可能に構成され、
前記駆動シリンダは、前記旋回動作中に前記重心位置が前記鉛直方向において前記旋回支点から最も遠くに位置する場合に、前記駆動シリンダの前記伸縮方向における長さが、前記駆動シリンダの前記長さの下限値と一致するように配置されている、旋回機構。
前記アシスト部は、前記固定位置と前記接続位置との間で伸縮可能に構成された駆動シリンダを有し、前記駆動シリンダによって前記固定位置と前記接続位置との間で伸縮可能に構成され、
前記駆動シリンダは、前記旋回動作中に前記重心位置が前記鉛直方向において前記旋回支点から最も遠くに位置する場合に、前記駆動シリンダの前記伸縮方向における長さが、前記駆動シリンダの前記長さの下限値と一致するように配置されている、旋回機構。
【請求項7】
請求項２に記載の旋回機構であって、
前記旋回動作中に前記重心位置が前記鉛直方向において前記旋回支点から最も遠くに位置する場合に、前記交差平面と直行する直交方向に沿って見たときに、前記重心位置と、前記旋回支点と、前記接続位置と、前記固定位置と、が同一直線上に並んで配置されている、旋回機構。
前記旋回動作中に前記重心位置が前記鉛直方向において前記旋回支点から最も遠くに位置する場合に、前記交差平面と直行する直交方向に沿って見たときに、前記重心位置と、前記旋回支点と、前記接続位置と、前記固定位置と、が同一直線上に並んで配置されている、旋回機構。
【請求項8】
請求項１に記載の旋回機構であって、
前記接続位置は、前記旋回支点と前記重心位置とを結ぶ軸線に沿った方向において、前記重心位置を挟んで前記旋回支点と反対側に配置されている、旋回機構。
前記接続位置は、前記旋回支点と前記重心位置とを結ぶ軸線に沿った方向において、前記重心位置を挟んで前記旋回支点と反対側に配置されている、旋回機構。
【請求項9】
請求項１に記載の旋回機構であって、
前記アシスト部は、前記固定位置と前記接続位置との間で伸縮可能に構成された駆動シリンダを有し、前記駆動シリンダによって前記固定位置と前記接続位置との間で伸縮可能に構成され、
前記駆動シリンダは、前記固定位置において、トラニオン軸によって支持されている、旋回機構。
前記アシスト部は、前記固定位置と前記接続位置との間で伸縮可能に構成された駆動シリンダを有し、前記駆動シリンダによって前記固定位置と前記接続位置との間で伸縮可能に構成され、
前記駆動シリンダは、前記固定位置において、トラニオン軸によって支持されている、旋回機構。
【請求項10】
請求項１に記載の旋回機構であって、
前記アシスト部は、前記アシスト力として、前記接続位置から前記固定位置に向かう引っ張り力を前記接続位置に加える、旋回機構。
前記アシスト部は、前記アシスト力として、前記接続位置から前記固定位置に向かう引っ張り力を前記接続位置に加える、旋回機構。
【請求項11】
請求項１に記載の旋回機構であって、
前記旋回駆動部を制御する旋回制御部を備え、
前記固定位置は、鉛直方向において、前記構造物の上側または下側に配置され、
前記旋回駆動部は、前記駆動力を付与するためのモータを有し、
前記旋回制御部は、前記旋回動作において、鉛直方向において前記重心位置が前記固定位置と前記旋回支点との間に位置し、かつ、前記交差平面に直交する直交方向に沿って見たときに前記旋回支点と前記重心位置とを結ぶ軸線が鉛直方向に沿う状態を基準とする、前記構造物が旋回した角度を表す旋回角度θの絶対値が、予め定められた９０°未満の角度閾値θＭ以下となるように前記構造物を旋回させ、
前記アシスト部は、下記式（１）によって表される、前記自重モーメントの大きさＭと、下記式（２）によって表される、前記アシストモーメントの大きさＢとが、下記式（３）の関係を満たすように構成されている、旋回機構。
Ｍ＝ｄ・ｍ・ｇ・ｓｉｎ｜θ｜ …（１）
Ｂ＝Ｆ・ａ・ｓｉｎθ１ …（２）
｜Ｍ－Ｂ｜≦ＴＲ …（３）
（ｄは、前記重心位置と前記旋回支点との間の距離を表し、ｍは、前記構造物の質量を表し、ｇは、重力加速度の大きさを表し、θは、旋回角度を表し、Ｆは、前記アシスト力の大きさを表し、ａは、前記接続位置と前記旋回支点との間の前記軸線に沿った方向における距離を表し、θ１は、前記交差平面内における前記軸線と前記アシスト力の方向との間の角度差を表し、ＴＲは、前記モータを定格出力で駆動させた場合に前記旋回駆動部によって生じる前記構造物の旋回のモーメントを表す。）
前記旋回駆動部を制御する旋回制御部を備え、
前記固定位置は、鉛直方向において、前記構造物の上側または下側に配置され、
前記旋回駆動部は、前記駆動力を付与するためのモータを有し、
前記旋回制御部は、前記旋回動作において、鉛直方向において前記重心位置が前記固定位置と前記旋回支点との間に位置し、かつ、前記交差平面に直交する直交方向に沿って見たときに前記旋回支点と前記重心位置とを結ぶ軸線が鉛直方向に沿う状態を基準とする、前記構造物が旋回した角度を表す旋回角度θの絶対値が、予め定められた９０°未満の角度閾値θＭ以下となるように前記構造物を旋回させ、
前記アシスト部は、下記式（１）によって表される、前記自重モーメントの大きさＭと、下記式（２）によって表される、前記アシストモーメントの大きさＢとが、下記式（３）の関係を満たすように構成されている、旋回機構。
Ｍ＝ｄ・ｍ・ｇ・ｓｉｎ｜θ｜ …（１）
Ｂ＝Ｆ・ａ・ｓｉｎθ１ …（２）
｜Ｍ－Ｂ｜≦ＴＲ …（３）
（ｄは、前記重心位置と前記旋回支点との間の距離を表し、ｍは、前記構造物の質量を表し、ｇは、重力加速度の大きさを表し、θは、旋回角度を表し、Ｆは、前記アシスト力の大きさを表し、ａは、前記接続位置と前記旋回支点との間の前記軸線に沿った方向における距離を表し、θ１は、前記交差平面内における前記軸線と前記アシスト力の方向との間の角度差を表し、ＴＲは、前記モータを定格出力で駆動させた場合に前記旋回駆動部によって生じる前記構造物の旋回のモーメントを表す。）
【請求項12】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の旋回機構と、
前記固定部と、を備え、
前記構造物として、ワークを加工する工具を前記工具の軸中心に回転可能に支持する工具支持部を備え、
前記工具を回転駆動させる回転駆動部と、
前記回転駆動部を制御する駆動制御部と、を更に備える、加工装置。
前記固定部と、を備え、
前記構造物として、ワークを加工する工具を前記工具の軸中心に回転可能に支持する工具支持部を備え、
前記工具を回転駆動させる回転駆動部と、
前記回転駆動部を制御する駆動制御部と、を更に備える、加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、旋回機構、および、加工装置に関する。
【背景技術】
【0002】
構造物を旋回させる旋回機構に関して、特許文献１には、旋回式のテーブルを有する工作機械が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１５－２１７４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
旋回機構によって、構造物の重心位置とは異なる位置を旋回支点（旋回の中心）として、構造物を旋回させる場合がある。このように重心位置と旋回支点とが異なる構造物を旋回させる場合、重心位置と旋回支点とが一致する構造物を旋回させる場合と比較して、旋回に大きな駆動力を要し、モータ等によって構成される駆動部の大型化やコスト増を招いていた。特に、このような構造物を水平面と交差する面内において旋回させる場合、重力の影響によって、更に大きな駆動力を要する場合があった。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
【0006】
（１）本開示の第１の形態によれば、水平面と交差する交差平面内で旋回支点を中心に構造物を旋回させ、前記構造物の前記交差平面内における重心位置と前記旋回支点の位置とがそれぞれ異なる、旋回機構が提供される。この旋回機構は、前記構造物に、前記旋回支点を中心とした前記交差平面内における旋回動作のための駆動力を付与する旋回駆動部と、前記構造物と離間した固定部の固定位置と、前記構造物の、前記交差平面内において前記旋回支点よりも前記重心位置側の接続位置と、を接続するアシスト部と、を備える。前記アシスト部は、前記旋回動作に伴って、前記固定位置と前記接続位置との間で伸縮しつつ前記固定位置を中心に旋回可能に、かつ、前記構造物が前記旋回動作によって旋回する角度範囲の少なくとも一部において、前記アシスト部の伸縮方向に沿ったアシスト力を前記接続位置に加えることによって、前記構造物に、前記構造物の自重による自重モーメントと逆方向のアシストモーメントを生じさせるように構成されている。
このような形態によれば、アシスト部が自重モーメントと逆方向のアシストモーメントを生じさせるので、重心位置と旋回支点とが異なる構造物を交差平面内で旋回させる場合に、旋回動作に要する駆動力が重力の影響によって増大することを抑制できる。そのため、旋回駆動部の大型化やコスト増を抑制できる。
（２）上記形態において、前記旋回駆動部を制御する旋回制御部を備え、前記固定位置は、鉛直方向において、前記構造物の上側または下側に配置され、前記旋回制御部は、前記旋回駆動部を制御することによって、前記重心位置が鉛直方向において前記旋回支点と前記固定位置との間に位置する角度範囲のうちの予め定められた角度範囲内で、前記構造物を旋回させ、前記アシスト部は、前記旋回動作中に前記重心位置が鉛直方向において前記旋回支点に近付くほど、前記アシストモーメントが大きくなるように構成されていてもよい。このような形態によれば、旋回動作に要する駆動力が重力の影響によって増大することを効果的に抑制できる。
（３）上記形態において、前記アシスト部は、前記旋回動作中に前記重心位置が鉛直方向において前記旋回支点に近付くほど、前記旋回支点と前記重心位置とを結ぶ軸線と前記アシスト力の方向との間の前記交差平面内における角度差が大きくなるように構成されていてもよい。このような形態によれば、旋回動作中に重心位置が鉛直方向において旋回支点に近付くほどアシストモーメントが大きくなることを、簡易に実現できる。
（４）上記形態において、前記アシスト部は、前記旋回動作中に前記重心位置が前記鉛直方向において前記旋回支点の最も近くに位置する場合に、前記角度差が９０°となるように構成されていてもよい。このような形態によれば、旋回動作に要する駆動力が重力の影響によって増大することを、より効果的に抑制できる。
（５）上記形態において、前記アシスト部は、前記旋回動作中に前記重心位置が前記鉛直方向において前記旋回支点から最も遠くに位置する場合に、前記接続位置と前記固定位置との間の距離が最も短くなるように配置されていてもよい。このような形態によれば、旋回動作において、構造物を左右方向に均等に旋回させやすくなる。
（６）上記形態において、前記アシスト部は、前記固定位置と前記接続位置との間で伸縮可能に構成された駆動シリンダを有し、前記駆動シリンダによって前記固定位置と前記接続位置との間で伸縮可能に構成され、前記駆動シリンダは、前記旋回動作中に前記重心位置が前記鉛直方向において前記旋回支点から最も遠くに位置する場合に、前記駆動シリンダの前記伸縮方向における長さが、前記駆動シリンダの前記長さの下限値と一致するように配置されていてもよい。このような形態によれば、構造物の旋回の角度範囲が、駆動シリンダの長さによって制限されることを抑制できる。
（７）上記形態において、前記旋回動作中に前記重心位置が前記鉛直方向において前記旋回支点から最も遠くに位置する場合に、前記交差平面と直行する直交方向に沿って見たときに、前記重心位置と、前記旋回支点と、前記接続位置と、前記固定位置と、が同一直線上に並んで配置されていてもよい。このような形態によれば、構造物の姿勢をより安定させやすい。
（８）上記形態において、前記接続位置は、前記旋回支点と前記重心位置とを結ぶ軸線に沿った方向において、前記重心位置を挟んで前記旋回支点と反対側に配置されていてもよい。このような形態では、アシスト力が重力と反対方向の成分を有するので、例えば、軸線に沿った方向において旋回支点が重心位置と接続位置とによって挟まれて配置される形態と比較して、旋回支点に配置される支軸やベアリングへの負荷を抑制できる。また、例えば、軸線に沿った方向において接続位置が旋回支点と重心位置とによって挟まれて配置される形態と比較して、接続位置が旋回支点に対して、より遠くに配置されるので、アシストモーメントがより大きくなる。そのため、旋回動作に要する駆動力が重力の影響によって増大することを、より効果的に抑制できる。
（９）上記形態において、前記アシスト部は、前記固定位置と前記接続位置との間で伸縮可能に構成された駆動シリンダを有し、前記駆動シリンダによって前記固定位置と前記接続位置との間で伸縮可能に構成され、前記駆動シリンダは、前記固定位置において、トラニオン軸によって支持されていてもよい。このような形態によれば、固定位置と接続位置との位置関係や、構造物の旋回の角度範囲が、駆動シリンダの仕様等によって制限されることを抑制できる。
（１０）上記形態において、前記固定位置は、鉛直方向において、前記アシスト部は、前記アシスト力として、前記接続位置から前記固定位置に向かう引っ張り力を前記接続位置に加えてもよい。このような形態によれば、旋回動作に要する駆動力が重力の影響によって増大することを簡易に抑制できる。
（１１）上記形態において、前記旋回駆動部を制御する旋回制御部を備え、前記固定位置は、鉛直方向において、前記構造物の上側または下側に配置され、前記旋回駆動部は、前記駆動力を付与するためのモータを有し、前記旋回制御部は、前記旋回動作において、鉛直方向において前記重心位置が前記固定位置と前記旋回支点との間に位置し、かつ、前記交差平面に直交する直交方向に沿って見たときに前記旋回支点と前記重心位置とを結ぶ軸線が鉛直方向に沿う状態を基準とする、前記構造物が旋回した角度を表す旋回角度θの絶対値が、予め定められた９０°未満の角度閾値θＭ以下となるように前記構造物を旋回させ、前記アシスト部は、下記式（１）によって表される、前記自重モーメントの大きさＭと、下記式（２）によって表される、前記アシストモーメントの大きさＢとが、下記式（３）の関係を満たすように構成されていてもよい。
Ｍ＝ｄ・ｍ・ｇ・ｓｉｎ｜θ｜ …（１）
Ｂ＝Ｆ・ａ・ｓｉｎθ１ …（２）
｜Ｍ－Ｂ｜≦ＴＲ …（３）
（ｄは、前記重心位置と前記旋回支点との間の距離を表し、ｍは、前記構造物の質量を表し、ｇは、重力加速度の大きさを表し、θは、旋回角度を表し、Ｆは、前記アシスト力の大きさを表し、ａは、前記接続位置と前記旋回支点との間の前記軸線に沿った方向における距離を表し、θ１は、前記交差平面内における前記軸線と前記アシスト力の方向との間の角度差を表し、ＴＲは、前記モータを定格出力で駆動させた場合に前記旋回駆動部によって生じる前記構造物の旋回のモーメントを表す。）
このような形態によれば、旋回制御部のモータの過負荷を抑制できる。
（１２）本開示の第２の形態によれば、加工装置が提供される。この加工装置は、上記形態の旋回機構と、前記固定部と、を備え、前記構造物として、ワークを加工する工具を前記工具の軸中心に回転可能に支持する工具支持部を備え、前記工具を回転駆動させる回転駆動部と、前記回転駆動部を制御する切削制御部と、を更に備える。
このような形態によれば、アシスト部が自重モーメントと逆方向のアシストモーメントを生じさせるので、重心位置と旋回支点とが異なる構造物を交差平面内で旋回させる場合に、旋回動作に要する駆動力が重力の影響によって増大することを抑制できる。そのため、旋回駆動部の大型化やコスト増を抑制できる。
（２）上記形態において、前記旋回駆動部を制御する旋回制御部を備え、前記固定位置は、鉛直方向において、前記構造物の上側または下側に配置され、前記旋回制御部は、前記旋回駆動部を制御することによって、前記重心位置が鉛直方向において前記旋回支点と前記固定位置との間に位置する角度範囲のうちの予め定められた角度範囲内で、前記構造物を旋回させ、前記アシスト部は、前記旋回動作中に前記重心位置が鉛直方向において前記旋回支点に近付くほど、前記アシストモーメントが大きくなるように構成されていてもよい。このような形態によれば、旋回動作に要する駆動力が重力の影響によって増大することを効果的に抑制できる。
（３）上記形態において、前記アシスト部は、前記旋回動作中に前記重心位置が鉛直方向において前記旋回支点に近付くほど、前記旋回支点と前記重心位置とを結ぶ軸線と前記アシスト力の方向との間の前記交差平面内における角度差が大きくなるように構成されていてもよい。このような形態によれば、旋回動作中に重心位置が鉛直方向において旋回支点に近付くほどアシストモーメントが大きくなることを、簡易に実現できる。
（４）上記形態において、前記アシスト部は、前記旋回動作中に前記重心位置が前記鉛直方向において前記旋回支点の最も近くに位置する場合に、前記角度差が９０°となるように構成されていてもよい。このような形態によれば、旋回動作に要する駆動力が重力の影響によって増大することを、より効果的に抑制できる。
（５）上記形態において、前記アシスト部は、前記旋回動作中に前記重心位置が前記鉛直方向において前記旋回支点から最も遠くに位置する場合に、前記接続位置と前記固定位置との間の距離が最も短くなるように配置されていてもよい。このような形態によれば、旋回動作において、構造物を左右方向に均等に旋回させやすくなる。
（６）上記形態において、前記アシスト部は、前記固定位置と前記接続位置との間で伸縮可能に構成された駆動シリンダを有し、前記駆動シリンダによって前記固定位置と前記接続位置との間で伸縮可能に構成され、前記駆動シリンダは、前記旋回動作中に前記重心位置が前記鉛直方向において前記旋回支点から最も遠くに位置する場合に、前記駆動シリンダの前記伸縮方向における長さが、前記駆動シリンダの前記長さの下限値と一致するように配置されていてもよい。このような形態によれば、構造物の旋回の角度範囲が、駆動シリンダの長さによって制限されることを抑制できる。
（７）上記形態において、前記旋回動作中に前記重心位置が前記鉛直方向において前記旋回支点から最も遠くに位置する場合に、前記交差平面と直行する直交方向に沿って見たときに、前記重心位置と、前記旋回支点と、前記接続位置と、前記固定位置と、が同一直線上に並んで配置されていてもよい。このような形態によれば、構造物の姿勢をより安定させやすい。
（８）上記形態において、前記接続位置は、前記旋回支点と前記重心位置とを結ぶ軸線に沿った方向において、前記重心位置を挟んで前記旋回支点と反対側に配置されていてもよい。このような形態では、アシスト力が重力と反対方向の成分を有するので、例えば、軸線に沿った方向において旋回支点が重心位置と接続位置とによって挟まれて配置される形態と比較して、旋回支点に配置される支軸やベアリングへの負荷を抑制できる。また、例えば、軸線に沿った方向において接続位置が旋回支点と重心位置とによって挟まれて配置される形態と比較して、接続位置が旋回支点に対して、より遠くに配置されるので、アシストモーメントがより大きくなる。そのため、旋回動作に要する駆動力が重力の影響によって増大することを、より効果的に抑制できる。
（９）上記形態において、前記アシスト部は、前記固定位置と前記接続位置との間で伸縮可能に構成された駆動シリンダを有し、前記駆動シリンダによって前記固定位置と前記接続位置との間で伸縮可能に構成され、前記駆動シリンダは、前記固定位置において、トラニオン軸によって支持されていてもよい。このような形態によれば、固定位置と接続位置との位置関係や、構造物の旋回の角度範囲が、駆動シリンダの仕様等によって制限されることを抑制できる。
（１０）上記形態において、前記固定位置は、鉛直方向において、前記アシスト部は、前記アシスト力として、前記接続位置から前記固定位置に向かう引っ張り力を前記接続位置に加えてもよい。このような形態によれば、旋回動作に要する駆動力が重力の影響によって増大することを簡易に抑制できる。
（１１）上記形態において、前記旋回駆動部を制御する旋回制御部を備え、前記固定位置は、鉛直方向において、前記構造物の上側または下側に配置され、前記旋回駆動部は、前記駆動力を付与するためのモータを有し、前記旋回制御部は、前記旋回動作において、鉛直方向において前記重心位置が前記固定位置と前記旋回支点との間に位置し、かつ、前記交差平面に直交する直交方向に沿って見たときに前記旋回支点と前記重心位置とを結ぶ軸線が鉛直方向に沿う状態を基準とする、前記構造物が旋回した角度を表す旋回角度θの絶対値が、予め定められた９０°未満の角度閾値θＭ以下となるように前記構造物を旋回させ、前記アシスト部は、下記式（１）によって表される、前記自重モーメントの大きさＭと、下記式（２）によって表される、前記アシストモーメントの大きさＢとが、下記式（３）の関係を満たすように構成されていてもよい。
Ｍ＝ｄ・ｍ・ｇ・ｓｉｎ｜θ｜ …（１）
Ｂ＝Ｆ・ａ・ｓｉｎθ１ …（２）
｜Ｍ－Ｂ｜≦ＴＲ …（３）
（ｄは、前記重心位置と前記旋回支点との間の距離を表し、ｍは、前記構造物の質量を表し、ｇは、重力加速度の大きさを表し、θは、旋回角度を表し、Ｆは、前記アシスト力の大きさを表し、ａは、前記接続位置と前記旋回支点との間の前記軸線に沿った方向における距離を表し、θ１は、前記交差平面内における前記軸線と前記アシスト力の方向との間の角度差を表し、ＴＲは、前記モータを定格出力で駆動させた場合に前記旋回駆動部によって生じる前記構造物の旋回のモーメントを表す。）
このような形態によれば、旋回制御部のモータの過負荷を抑制できる。
（１２）本開示の第２の形態によれば、加工装置が提供される。この加工装置は、上記形態の旋回機構と、前記固定部と、を備え、前記構造物として、ワークを加工する工具を前記工具の軸中心に回転可能に支持する工具支持部を備え、前記工具を回転駆動させる回転駆動部と、前記回転駆動部を制御する切削制御部と、を更に備える。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】第１実施形態における旋回機構の概略構成を示す説明図である。
【図2】本実施形態における構造物の旋回動作を説明する第１の図である。
【図3】本実施形態における構造物の旋回動作を説明する第２の図である。
【図4】自重モーメントとアシストモーメントとの関係を示す説明図である。
【図5】第２実施形態としての加工装置の概略構成を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
Ａ．第１実施形態：
図１は、第１実施形態における旋回機構１００の概略構成を示す説明図である。図１には、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ方向に沿った矢印が表されている。Ｘ，Ｙ，Ｚ方向は、互いに直交する３つの空間軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿った方向であり、それぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿う一方側の方向と、その反対方向を両方含む。Ｘ軸およびＹ軸は、水平面に沿った軸であり、Ｚ軸は、鉛直線に沿った軸である。他の図においても、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に沿った矢印が、適宜、表されている。図１におけるＸ，Ｙ，Ｚ方向と、他の図におけるＸ，Ｙ，Ｚ方向とは、同じ方向を表している。以下では、＋Ｚ方向のことを「上」、－Ｚ方向のことを「下」ともいう。また、Ｘ方向およびＹ方向に沿った平面のことを「ＸＹ平面」とも呼び、Ｙ方向およびＺ方向に沿った平面のことを、「ＹＺ平面」とも呼ぶ。本実施形態では、「ＸＹ平面」は、水平面である。
図１は、第１実施形態における旋回機構１００の概略構成を示す説明図である。図１には、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ方向に沿った矢印が表されている。Ｘ，Ｙ，Ｚ方向は、互いに直交する３つの空間軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿った方向であり、それぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿う一方側の方向と、その反対方向を両方含む。Ｘ軸およびＹ軸は、水平面に沿った軸であり、Ｚ軸は、鉛直線に沿った軸である。他の図においても、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に沿った矢印が、適宜、表されている。図１におけるＸ，Ｙ，Ｚ方向と、他の図におけるＸ，Ｙ，Ｚ方向とは、同じ方向を表している。以下では、＋Ｚ方向のことを「上」、－Ｚ方向のことを「下」ともいう。また、Ｘ方向およびＹ方向に沿った平面のことを「ＸＹ平面」とも呼び、Ｙ方向およびＺ方向に沿った平面のことを、「ＹＺ平面」とも呼ぶ。本実施形態では、「ＸＹ平面」は、水平面である。
【0009】
旋回機構１００は、水平面と交差する交差平面内で、構造物２０を、旋回支点２１を中心に旋回させる。本実施形態では、交差平面は、水平面と直交するＹＺ平面に平行な平面である。旋回支点２１は、構造物２０の、交差平面内の地点である。以下では、構造物２０が旋回支点２１を中心として交差平面内において旋回する動作のことを、旋回動作とも呼ぶ。
【0010】
図１に示すように、構造物２０の交差平面内の重心位置２２と、旋回支点２１の位置とは、それぞれ異なる。「交差平面内の重心位置」とは、交差平面に直交する直交方向に沿って見たときの、構造物２０の重心の交差平面内における位置のことを指す。直交方向は、同じ軸に沿う一方側の方向とその反対方向とを両方含み、本実施形態では、Ｘ軸に沿った方向である。従って、本実施形態では、重心位置２２は、構造物２０の重心を通るＸ軸に垂直な軸と、交差平面とが交わる位置である。
【0011】
旋回機構１００は、旋回駆動部１１０と、アシスト部１５０と、制御部２００とを備える。構造物２０は、後述するように、アシスト部１５０を介して、構造物２０と離間した固定部３００と接続されている。
【0012】
旋回駆動部１１０は、構造物２０に、旋回動作のための駆動力を付与する。本実施形態では、旋回支点２１において構造物２０を旋回可能に軸支する軸状の支軸１１１と、支軸１１１に接続され、支軸１１１に回転駆動力を付与するモータ１１２とを有している。支軸１１１は、その軸方向がＸ方向に沿うように配置されている。モータ１１２は、構造物２０の－Ｘ方向側に配置されている。モータ１１２は、例えば、無励磁作動形ブレーキを有するモータとして構成される。旋回駆動部１１０は、旋回制御部２１０による制御下で駆動する。本実施形態では、旋回支点２１には、ベアリング（図示せず）が配置されている。ベアリングは、例えば、滑り軸受けであってもよいし、ボールベアリングやニードルベアリング等の転がり軸受けであってもよい。
【0013】
他の実施形態では、旋回駆動部１１０は、例えば、ラックアンドピニオン機構によって構造物２０を旋回させてもよい。この場合、例えば、旋回支点２１において軸支される構造物２０の外周側面に歯溝を設けてラックとし、旋回駆動部１１０を、ラックとしての構造物２０を移動させるピニオンとして構成してもよい。また、他の実施形態では、旋回駆動部１１０は、構造物２０を固定する支持部を旋回させることによって、支持部とともに構造物２０を旋回させてもよい。
【0014】
アシスト部１５０は、固定部３００の固定位置３０５と、構造物２０の接続位置２３とを接続する。接続位置２３は、構造物２０の、交差平面内における旋回支点２１とは異なる位置である。本実施形態では、接続位置２３は、旋回支点２１の、方向ｄ１側に配置されている。方向ｄ１は、旋回支点２１から重心位置２２に向かう方向である。より詳細には、本実施形態では、接続位置２３は、重心位置２２と旋回支点２１とを結ぶ軸線ＡＸに沿った方向において、重心位置２２を挟んで旋回支点２１と反対側に配置されている。また、本実施形態における接続位置２３は、Ｘ方向に沿って見たときに、軸線ＡＸ上に配置されている。本実施形態では、固定位置３０５は、鉛直方向において、構造物２０の上側に配置されている。
【0015】
本実施形態におけるアシスト部１５０は、固定位置３０５と接続位置２３との間で伸縮可能に構成された駆動シリンダ１５１を有するシリンダ機構として構成されている。アシスト部１５０は、固定端である固定位置３０５と自由端である接続位置２３とを繋ぐリンクとして機能する。アシスト部１５０は、構造物２０の旋回動作に伴って、固定位置３０５と接続位置２３との間で伸縮しつつ、固定位置３０５を中心に旋回可能に構成されている。
【0016】
本実施形態における駆動シリンダ１５１は、単動式の引込みタイプの油圧シリンダ装置によって構成され、シリンダ部１５２と、シリンダ部１５２に挿入され、シリンダ部１５２からの突出量が調整可能に構成されたロッド部１５３とを有している。本実施形態では、シリンダ部１５２が固定位置３０５に固定され、ロッド部１５３の突出方向における先端部が接続位置２３に固定されている。シリンダ部１５２内の油圧が調整されることにより、シリンダ部１５２からのロッド部１５３の突出量や、駆動シリンダ１５１による引っ張り力の大きさが調整される。シリンダ部１５２内の油圧は、駆動シリンダ１５１と油タンクとを接続する配管に配置された各種弁やポンプ等（それぞれ図示せず）が制御部２００によって制御されることで、制御される。なお、他の実施形態では、駆動シリンダ１５１は、例えば、複動タイプのシリンダ装置として構成されてもよい。また、駆動シリンダ１５１は、例えば、エアシリンダとして構成されてもよいし、電動シリンダとして構成されてもよい。
【0017】
本実施形態では、駆動シリンダ１５１は、固定位置３０５において、トラニオン軸３０６によって固定されている。より詳細には、シリンダ部１５２の突出方向における後端部と先端部との間の部分が、トラニオン軸３０６によって固定位置３０５に固定されている。このような、トラニオン軸３０６を用いた駆動シリンダ１５１の固定態様は、「トラニオン形」とも呼ばれる。
【0018】
制御部２００は、１以上のプロセッサーと、主記憶装置と、外部との信号の入出力を行う入出力インターフェイスとを備えるコンピュータによって構成されている。他の実施形態では、制御部２００は、例えば、複数の回路の組み合わせによって構成されてもよい。
【0019】
制御部２００は、旋回駆動部１１０を制御する旋回制御部２１０を有している。本実施形態における旋回制御部２１０は、制御部２００がプログラムを実行することによって実現される機能部である。他の実施形態では、旋回制御部２１０は、例えば、制御部２００とは別体のコンピュータ等として構成されていてもよい。
【0020】
図２は、本実施形態における構造物２０の旋回動作を説明する第１の図である。図３は、本実施形態における構造物２０の旋回動作を説明する第２の図である。図２では、構造物２０の旋回角度θが３０°である場合の旋回機構１００の様子が実線によって示されている。また、図２では、旋回角度θが－３０°である場合の構造物２０、および、その場合のアシスト部１５０が破線によって示されている。図３では、旋回角度θが４６°である場合の旋回機構１００の様子が実線によって示されている。
【0021】
旋回角度θは、構造物２０の旋回の角度を表す。旋回角度θは、鉛直方向において重心位置２２が固定位置３０５と旋回支点２１との間に位置し、かつ、交差平面に直交する直交方向に沿って見たときに重心位置２２と旋回支点２１とが鉛直方向に沿った同一線上に位置する状態を基準とする角度であり、この状態で０°となる。つまり、図１では、旋回角度θは０°である。旋回角度θは、図１の状態における軸線ＡＸ０を基準とする、旋回動作に伴う軸線ＡＸの回転角度に相当するとも言える。本実施形態では、旋回角度θは、＋Ｘ方向に沿って見たときに、０°を基準として、構造物２０が時計回りに旋回した場合に＋の値をとり、反時計回りに旋回した場合に－の値をとるように定義される。従って、本実施形態では、旋回角度θの絶対値は、＋Ｘ方向に沿って見たときに、構造物２０が時計回り又は反時計回りのいずれかに旋回するほど増加し、重心位置２２が旋回支点２１の真下に位置する場合に最大の１８０°となる。
【0022】
以下では、図１のように、旋回角度θが０°である状態のことを、「構造物２０が旋回していない状態」とも呼ぶ。また、図２および図３のように、旋回角度θが０°より大きい、または、０°より小さい状態のことを、「構造物２０が旋回した状態」とも呼ぶ。また、旋回角度θが０°より大きい状態のことを、「構造物２０が右に旋回した状態」とも呼び、旋回角度θが０°より小さい状態のことを、「構造物２０が左に旋回した状態」とも呼ぶ。また、重心位置２２がより上方に向かうように構造物２０が旋回することを「上方への旋回動作」とも呼ぶ。つまり、「上方への旋回動作」は、重力に逆らう旋回動作である。重心位置２２がより下方に向かうように構造物２０が旋回することを「下方への旋回動作」とも呼ぶ。本実施形態では、上方への旋回動作は、旋回角度θの絶対値をより小さくする旋回動作に相当し、下方への旋回動作は、旋回角度θの絶対値をより大きくする旋回動作に相当する。
【0023】
構造物２０が旋回動作によって旋回する角度範囲のことを、旋回範囲とも呼ぶ。本実施形態では、旋回制御部２１０は、旋回駆動部１１０を制御することによって、重心位置２２が鉛直方向において旋回支点２１と固定位置３０５との間に位置する角度範囲のうちの予め定められた指定角度範囲内で、構造物２０を旋回させる。つまり、本実施形態における旋回範囲は、指定角度範囲と一致する。なお、「重心位置２２が鉛直方向において旋回支点２１と固定位置３０５との間に位置する」とは、重心位置２２が鉛直方向において旋回支点２１と同じ位置に位置する場合を含む。旋回制御部２１０は、旋回動作において、旋回角度θの絶対値が予め定められた９０°以下の角度閾値θＭ以下となるように、構造物２０を旋回させるとも言える。本実施形態では、角度閾値θＭは、４６°である。つまり、本実施形態では、指定角度範囲は、旋回角度θが－４６°～４６°となる範囲である。また、図３は、旋回角度θの絶対値と角度閾値θＭとが一致した状態を示している。
【0024】
図１～図３に示すように、固定位置３０５が上側に配置される形態において構造物２０を指定角度範囲内で旋回させる場合、固定位置３０５は、旋回動作において、重心位置２２は、旋回支点２１の上側を移動する。これに対して、他の実施形態では、固定位置３０５は、構造物２０の下側に配置されてもよい。固定位置３０５が構造物２０の下側に配置される形態において構造物２０を指定角度範囲内で旋回させる場合、旋回動作において、重心位置２２は、旋回支点２１の下側を移動する。
【0025】
また、本実施形態では、アシスト部１５０は、旋回動作中に重心位置２２が鉛直方向において旋回支点２１から最も遠くに位置する場合、つまり、旋回角度θが０°である場合に、接続位置２３と固定位置３０５との間の距離が最も短くなるように配置されている。例えば、図１における接続位置２３と固定位置３０５との間の距離Ｌａは、図２における同様の距離Ｌｂや、図３における同様の距離Ｌｃよりも短い。なお、距離Ｌｂは、距離Ｌｃよりも短い。
【0026】
また、駆動シリンダ１５１は、旋回角度θが０°である場合に、駆動シリンダ１５１の伸縮方向における長さが、駆動シリンダ１５１の伸縮方向における長さの下限値と一致するように配置されている。従って、図１における駆動シリンダ１５１の伸縮方向における長さＬｍは、駆動シリンダ１５１の長さの下限値と一致する。図１に示した状態では、シリンダ部１５２からのロッド部１５３の突出量が、突出量の下限値に一致するとも言える。
【0027】
アシスト部１５０は、旋回範囲の少なくとも一部において、アシスト力ＦＡを接続位置２３に加えることによって、アシストモーメントを生じさせる。アシスト力ＦＡとは、アシスト部１５０の伸縮方向に沿った力のことを指す。アシストモーメントは、アシスト力ＦＡによって生じる、自重モーメントと逆方向のモーメントのことを指す。自重モーメントとは、構造物２０の自重によるモーメントのこと指す。本実施形態では、自重モーメントは、旋回角度θの絶対値を増加させる方向に構造物２０を旋回させるモーメントとして作用する。反対に、アシストモーメントは、旋回角度θの絶対値を減少させる方向に構造物２０を旋回させるモーメントとして作用する。
【0028】
図１～図３に示すように、本実施形態におけるアシスト部１５０は、アシスト力ＦＡとして、接続位置２３に、接続位置２３から固定位置３０５へと向かう引っ張り力を加えるように構成されている。より詳細には、本実施形態では、シリンダ部１５２内の油圧が制御部２００によって一定に制御されることにより、アシスト部１５０は、旋回角度θによらず一定の引っ張り力を接続位置２３に加える。図１に示すように、本実施形態では、旋回角度θが０°の状態では、Ｘ方向に沿って見たときに重心位置２２と旋回支点２１と接続位置２３と固定位置３０５とが同一の軸線ＡＸ上に並ぶように配置されるので、交差平面内における軸線ＡＸとアシスト力ＦＡの方向との間の角度差θ１は０°である。そのため、旋回角度θが０°の状態では、アシストモーメントは生じない。一方で、図２や図３に示すように、旋回角度θの絶対値が０°より大きく、かつ、１８０°より小さい場合、角度差θ１は０°より大きくなる。この状態では、アシスト力ＦＡが軸線ＡＸに垂直な成分、より詳細には、図２に示したＦＡｖ１や図３に示した成分ＦＡｖ２を有するので、アシスト力ＦＡによるアシストモーメントが発生する。なお、図３に示した状態では、アシスト力ＦＡは、成分ＦＡｖ２のみを有する。
【0029】
本実施形態では、アシスト部１５０は、旋回動作中に重心位置２２が鉛直方向において旋回支点２１に近付くほど、つまり、旋回角度θが大きいほど、角度差θ１が大きくなるように構成されている。より詳細には、本実施形態におけるアシスト部１５０は、旋回動作中に重心位置２２が鉛直方向において旋回支点２１の最も近くに位置する場合に、つまり、旋回角度θの絶対値が角度閾値θＭと一致する場合に、角度差θ１がその最大値である９０°となるように構成されている。これによって、本実施形態におけるアシスト部１５０は、旋回動作中に重心位置２２が鉛直方向において旋回支点２１に近付くほど、つまり、旋回角度θが大きいほど、アシストモーメントが大きくなるように構成されている。例えば、図３におけるアシストモーメントの大きさは、図２におけるアシストモーメントよりも大きい。これは、図３における成分ＦＡｖ２が、図２における成分ＦＡｖ１よりも大きいからである。
【0030】
なお、旋回動作において、角度差θ１は、旋回角度θの関数となる。より詳細には、角度差θ１は、旋回角度θの絶対値の増加に伴って９０°まで単調増加し、その後、単調減少する。旋回角度θに対する角度差θ１の増加や減少の程度、および、角度差θ１が９０°となるときの旋回角度θの大きさは、旋回支点２１の位置に対する固定位置３０５や接続位置２３の位置によって変化する。例えば、仮に、接続位置２３の位置が、軸線ＡＸ上において、本実施形態よりも旋回支点２１から遠くに配置された場合、角度差θ１が９０°となるときの旋回角度θの大きさは、４６°よりも小さくなる。また、仮に、固定位置３０５の位置が、本実施形態よりも上方に配置された場合、角度差θ１が９０°となるときの旋回角度θの大きさは、４６°よりも大きくなる。従って、旋回支点２１の位置に対する固定位置３０５や接続位置２３の位置を適宜調整することで、例えば、本実施形態のように、アシスト部１５０を、旋回角度θが大きいほど角度差θ１が大きくなるように構成できる。
【0031】
図４は、本実施形態における自重モーメントの大きさＭとアシストモーメントの大きさＢとの関係を示す説明図である。図４には、横軸を旋回角度θの絶対値とし、縦軸をモーメントの大きさとするグラフが示されている。
【0032】
図４に示した自重モーメントの大きさＭは、下記式（１）によって表される。
Ｍ＝ｄ・ｍ・ｇ・ｓｉｎ｜θ｜ …（１）
ただし、上記式（１）において、｜θ｜≦θＭである。ｄは、重心位置２２と旋回支点２１との間の距離を表す。ｍは、構造物２０の質量を表す。ｇは、重力加速度の大きさを表す。アシストモーメントの大きさＢは、下記式（２）によって表される。
Ｂ＝Ｆ・ａ・ｓｉｎθ１ …（２）
Ｆは、アシスト力ＦＡの大きさを表す。ａは、接続位置２３と旋回支点２１との間の、軸線ＡＸに沿った方向における距離を表す。つまり、本実施形態では、距離ａは、接続位置２３と旋回支点２１との間の距離に相当する。
Ｍ＝ｄ・ｍ・ｇ・ｓｉｎ｜θ｜ …（１）
ただし、上記式（１）において、｜θ｜≦θＭである。ｄは、重心位置２２と旋回支点２１との間の距離を表す。ｍは、構造物２０の質量を表す。ｇは、重力加速度の大きさを表す。アシストモーメントの大きさＢは、下記式（２）によって表される。
Ｂ＝Ｆ・ａ・ｓｉｎθ１ …（２）
Ｆは、アシスト力ＦＡの大きさを表す。ａは、接続位置２３と旋回支点２１との間の、軸線ＡＸに沿った方向における距離を表す。つまり、本実施形態では、距離ａは、接続位置２３と旋回支点２１との間の距離に相当する。
【0033】
本実施形態では、アシスト部１５０は、自重モーメントの大きさＭと、アシストモーメントの大きさＢとが、下記式（３）の関係を満たすように構成されている。
｜Ｍ－Ｂ｜≦ＴＲ …（３）
ＴＲは、モータ１１２を定格出力で駆動させた場合に旋回駆動部１１０によって生じる構造物２０の旋回のモーメントの大きさを表す。モーメントの大きさＴＲは、例えば、旋回機構１００の各種寸法やモータ１１２の定格トルク等に基づいて算出されることによって、定められる。以下では、アシストモーメントの大きさＢとの差の絶対値、つまり、上記式（３）における｜Ｍ－Ｂ｜のことを、単に値Ａとも呼ぶ。図４に示すように、本実施形態では、値Ａは、旋回角度θが４６°であるときに、最大値である値Ｖ１をとる。そのため、本実施形態では、モーメントの大きさＴＲは、値Ｖ１よりも大きければよい。上記式（３）の関係は、旋回角度θの絶対値が角度閾値θＭ以下の範囲において、値Ａの最大値ができるだけ小さくなるようにアシスト部１５０が構成されることによって、より満たされやすくなる。
｜Ｍ－Ｂ｜≦ＴＲ …（３）
ＴＲは、モータ１１２を定格出力で駆動させた場合に旋回駆動部１１０によって生じる構造物２０の旋回のモーメントの大きさを表す。モーメントの大きさＴＲは、例えば、旋回機構１００の各種寸法やモータ１１２の定格トルク等に基づいて算出されることによって、定められる。以下では、アシストモーメントの大きさＢとの差の絶対値、つまり、上記式（３）における｜Ｍ－Ｂ｜のことを、単に値Ａとも呼ぶ。図４に示すように、本実施形態では、値Ａは、旋回角度θが４６°であるときに、最大値である値Ｖ１をとる。そのため、本実施形態では、モーメントの大きさＴＲは、値Ｖ１よりも大きければよい。上記式（３）の関係は、旋回角度θの絶対値が角度閾値θＭ以下の範囲において、値Ａの最大値ができるだけ小さくなるようにアシスト部１５０が構成されることによって、より満たされやすくなる。
【0034】
なお、図４に示すように、本実施形態では、旋回角度θの絶対値が角度値θｔよりも小さい場合、自重モーメントは、アシストモーメントよりも小さい。そのため、旋回制御部２１０は、旋回角度θの絶対値が角度値θｔよりも小さい場合、構造物２０を下方に旋回させるために、自重モーメントとアシストモーメントとが一致する場合と比較して、少なくとも値Ａ分だけ大きい下方へのモーメントを、旋回駆動部１１０によって生じさせることを要する。このように、旋回範囲において、アシストモーメントが自重モーメントよりも大きい角度範囲が生じる場合、アシスト部１５０は、値Ａの最大値が、自重モーメントの大きさの最大値Ｖ２よりも小さくなるように構成されると好ましい。また、この場合、アシスト部１５０は、旋回角度θの絶対値が角度値θｔよりも小さい場合に、値Ａが自重モーメントの大きさＭよりも小さくなるように構成されるとより好ましい。このようにアシスト部１５０を調整する場合には、例えば、旋回支点２１や重心位置２２、接続位置２３等の各種位置や、駆動シリンダ１５１内の油圧等の要素のうち、１つまたは２つ以上が適宜調整される。なお、この場合、例えば、構造物２０に他の部材を固定することによって、旋回支点２１と接続位置２３との位置関係を固定したまま重心位置２２の位置を変更することも可能である。以上のようにアシスト部１５０が調整されることで、全体として、構造物２０の旋回に要するモーメントの大きさをより小さくできる可能性が高まる。
【0035】
以上で説明した本実施形態における旋回機構１００は、構造物２０の接続位置２３と固定部３００の固定位置３０５とを接続するアシスト部１５０は、構造物２０の旋回動作に伴って、固定位置３０５と接続位置２３との間で伸縮しつつ固定位置３０５を中心に旋回可能に、かつ、構造物２０の旋回範囲の少なくとも一部において、伸縮方向に沿ったアシスト力ＦＡを接続位置２３に加えることによって、自重モーメントと逆方向のアシストモーメントを生じさせるように構成されている。これによって、アシスト部１５０が自重モーメントと逆方向のアシストモーメントを生じさせるので、重心位置２２と旋回支点２１とが異なる構造物２０を交差平面内で旋回させる場合に、旋回動作に要する駆動力が重力の影響によって増大することを抑制できる。そのため、旋回駆動部１１０の大型化やコスト増を抑制できる。
【0036】
また、本実施形態では、旋回駆動部１１０を制御する旋回制御部２１０は、重心位置２２が鉛直方向において旋回支点２１と固定位置３０５との間に位置する角度範囲のうちの予め定められた指定角度範囲内で構造物２０を旋回させ、アシスト部１５０は、旋回動作中に重心位置２２が鉛直方向において旋回支点２１に近付くほど、アシストモーメントが大きくなるように構成されている。旋回動作中に重心位置２２が鉛直方向において旋回支点２１に近付くほど、つまり、旋回角度θの絶対値が大きいほど、構造物２０の自重モーメントは、より増加する。そのため、本実施形態のように、アシスト部１５０を、旋回動作中に重心位置２２が鉛直方向において旋回支点２１に近付くほどアシストモーメントが大きくなるように構成することで、旋回動作に要する駆動力が重力の影響によって増大することを効果的に抑制できる。
【0037】
また、本実施形態では、アシスト部１５０は、旋回動作中に重心位置２２が鉛直方向において旋回支点２１に近付くほど、軸線ＡＸとアシスト力ＦＡとの間の角度差θ１が大きくなるように構成されている。そのため、旋回動作中に重心位置２２が鉛直方向において旋回支点２１に近付くほどアシストモーメントが大きくなることを、 簡易に実現できる。つまり、旋回角度θの絶対値が大きいほどアシストモーメントが大きくなることを簡易に実現できる。
【0038】
また、本実施形態では、アシスト部１５０は、旋回動作中に重心位置２２が鉛直方向において旋回支点２１の最も近くに位置する場合に、角度差θ１が９０°となるように構成されている。そのため、旋回動作に要する駆動力が重力の影響によって増大することを、より効果的に抑制できる。
【0039】
また、本実施形態では、アシスト部１５０は、旋回動作中に重心位置２２が鉛直方向において旋回支点２１から最も遠くに位置する場合に、接続位置２３と固定位置３０５との間の距離が最も短くなるように配置されている。これによって、旋回動作において、構造物２０を、０°の旋回角度θを基準として、左右に均等に旋回させやすくなる。
【0040】
また、本実施形態では、駆動シリンダ１５１は、旋回動作中に重心位置２２が鉛直方向において旋回支点２１から最も遠くに位置する場合に、駆動シリンダ１５１の伸縮方向における長さＬｍが、駆動シリンダ１５１の長さの下限値と一致するように配置されている。そのため、旋回範囲が、駆動シリンダ１５１の長さによって制限されることを抑制できる。
【0041】
また、本実施形態では、旋回動作中に重心位置２２が鉛直方向において旋回支点２１から最も遠くに位置する場合に、Ｘ方向に沿って見たときに、重心位置２２と、旋回支点２１と、接続位置２３と、固定位置３０５とが同一直線上に並んで配置されている。そのため、特に旋回角度θが０°である場合において、構造物２０の姿勢をより安定させやすい。
【0042】
また、本実施形態では、接続位置２３は、軸線ＡＸに沿った方向において、重心位置２２を挟んで旋回支点２１と反対側に配置されている。これによって、アシスト力ＦＡが重力と反対方向の成分を有するので、例えば、軸線ＡＸに沿った方向において旋回支点２１が重心位置２２と接続位置２３とによって挟まれて配置される形態と比較して、旋回支点２１に配置される支軸１１１やベアリングへの負荷を抑制できる。また、例えば、軸線ＡＸに沿った方向において接続位置２３が旋回支点２１と重心位置２２とによって挟まれて配置される形態と比較して、接続位置２３が旋回支点２１に対して、より遠くに配置されるので、アシストモーメントがより大きくなる。そのため、旋回動作に要する駆動力が重力の影響によって増大することを、より効果的に抑制できる。
【0043】
また、本実施形態では、駆動シリンダ１５１は、固定位置３０５において、トラニオン軸３０６によって支持されている。そのため、駆動シリンダ１５１の固定態様が、例えば、フート形やフランジ形である場合と比較して、固定位置３０５と接続位置２３との位置関係を所望の位置関係に設定しやすくすることや、所望の旋回範囲を実現しやすくすることができる。例えば、フート形やフランジ形の態様で、シリンダ部１５２の突出方向における後端部を固定位置３０５に固定すると、固定位置３０５と接続位置２３との間の距離が長すぎる場合がある。また、シリンダ部１５２の突出方向における先端部を固定位置３０５に固定すると、旋回角度θが０°の状態でシリンダ部１５２から突出するロッド部１５３の長さが長くなり、所望の旋回範囲を実現できない場合がある。駆動シリンダ１５１をトラニオン軸３０６によって支持することにより、このように、駆動シリンダ１５１の仕様等によって固定位置３０５と接続位置２３との位置関係や旋回範囲が制限されることを抑制できる。
【0044】
また、本実施形態では、固定位置３０５は、鉛直方向において、アシスト部１５０は、アシスト力ＦＡとして、固定位置３０５に向かう引っ張り力を接続位置２３に加える。そのため、旋回動作に要する駆動力が重力の影響によって増大することを簡易に抑制できる。
【0045】
また、本実施形態では、自重モーメントの大きさＭと、アシスト力ＦＡによるアシストモーメントの大きさＢとが、上記式（３）の関係を満たすように構成されている。そのため、旋回制御部２１０のモータ１１２の過負荷を抑制できる。
【0046】
Ｂ．第２実施形態：
図５は、第２実施形態としての加工装置４００の概略構成を示す上面図である。加工装置４００は、旋回機構１０１および固定部３０１と、第１実施形態で説明した構造物２０としての、工具ＴＬを支持する工具支持部４１０とを備える。図５には、構造物２０としての工具支持部４１０が右に旋回した状態が示されている。なお、図５では、アシスト部１５０のロッド部１５３のうち一部が、破線によって示されている。第２実施形態における旋回機構１０１の構成のうち、特に説明しない部分については、第１実施形態と同様である。
図５は、第２実施形態としての加工装置４００の概略構成を示す上面図である。加工装置４００は、旋回機構１０１および固定部３０１と、第１実施形態で説明した構造物２０としての、工具ＴＬを支持する工具支持部４１０とを備える。図５には、構造物２０としての工具支持部４１０が右に旋回した状態が示されている。なお、図５では、アシスト部１５０のロッド部１５３のうち一部が、破線によって示されている。第２実施形態における旋回機構１０１の構成のうち、特に説明しない部分については、第１実施形態と同様である。
【0047】
本実施形態における加工装置４００は、ワークＷを工具ＴＬによって研削加工する研削加工装置として構成されている。図５に示すように、加工装置４００は、上述した旋回機構１０１と固定部３０１と工具支持部４１０とに加え、工具ＴＬを回転駆動させる回転駆動部４２０と、回転駆動部４２０を制御する駆動制御部２２０とを備える。更に、加工装置４００は、ワークＷを支持するテーブル４４０を備える。加工装置４００による加工対象であるワークＷは、例えば、ベアリングや、クランクシャフト、カムシャフト、ギヤ等、任意であってよい。
【0048】
工具支持部４１０は、ワークＷを加工する工具ＴＬを、工具ＴＬの軸ＲＸ中心に回転可能に支持する。本実施形態における工具支持部４１０は、略円盤状の第１部分４１１と、略矩形板状の第２部分４１２とを有している。第１部分４１１と第２部分４１２とは、各板面が、交差平面に沿うように配置されている。第２部分４１２は、第２部分４１２の－Ｘ方向側の面が第１部分４１１の＋Ｘ方向側の面に接触するように、第１部分４１１に固定されている。支軸１１１は、旋回支点２１において、第１部分４１１と第２部分４１２とをＸ方向に沿って貫通している。本実施形態における旋回支点２１は、第１部分４１１の略円形状の中心部に位置する。
【0049】
第２部分４１２は、長手方向と短手方向とを有している。第２部分４１２は、長手方向において、円盤状の第１部分４１１の直径よりも長い寸法を有しており、短手方向において、第１部分４１１の円盤の直径よりも短い寸法を有している。これにより、第２部分４１２は、その長手方向において、第１部分４１１よりも突出した突出部４１３を有している。本実施形態における接続位置２３は、突出部４１３に位置している。
【0050】
本実施形態では、工具ＴＬは、第２部分４１２の長手方向において、第２部分４１２の突出部４１３と反対側の端部に固定されている。本実施形態における工具ＴＬは、略円筒形状を有する砥石として構成されている。工具ＴＬは、第２部分４１２の長手方向において、その突出部４１３と反対側の端部が、第１部分４１１よりもやや突出するように配置されている。工具ＴＬは、例えば、モータ等によって構成される回転駆動部４２０の回転駆動力によって、軸ＲＸ中心に回転する。本実施形態では、軸ＲＸは、第２部分４１２の長手方向に沿っている。
【0051】
本実施形態における固定部３０１は、第３部分３０２と、第４部分３０３とを有している。第３部分３０２は、Ｘ方向に沿って見たときに略台形状の外形を有するフレームとして構成されている。第４部分３０３は、略扇形形状の平板状を有している。第４部分３０３は、第３部分３０２の下端部に固定されている。固定部３０１は、例えば、加工装置４００の支柱（図示せず）や後述する移動機構にボルト等の固定具を介して固定される。
【0052】
本実施形態では、固定位置３０５は、第３部分３０２に配置されている。トラニオン軸３０６は、固定位置３０５において、アシスト部１５０のシリンダ部１５２と第３部分３０２とをつなぐように配置されている。第４部分３０３は、Ｘ方向に沿って見たときに、その略扇形形状の中心角部分が、第１部分４１１の略円形状の中心部と重なるように配置されている。第４部分３０３は、その略扇形形状の中心角部分において、第１部分４１１および第２部分４１２とともに支軸１１１によって貫かれている。これによって、工具支持部４１０は、固定部３０１に対して、旋回支点２１を中心に旋回することができる。
【0053】
本実施形態における制御部２０１は、旋回制御部２１０に加え、上述した駆動制御部２２０を有している。本実施形態における駆動制御部２２０は、制御部２０１がプログラムを実行することによって実現される機能部である。他の実施形態では、駆動制御部２２０は、例えば、制御部２０１とは別体のコンピュータ等として構成されていてもよい。
【0054】
テーブル４４０は、例えば、モータ（図示せず）等の回転駆動力によって回転可能な回転テーブルとして構成される。これによって、工具ＴＬによるワークＷの加工の際に、テーブル４４０に支持されたワークＷをテーブル４４０とともに回転させることができる。また、テーブル４４０は、例えば、２軸や３軸のアクチュエータ等によって構成される移動機構（図示せず）によって、工具支持部４１０とテーブル４４０との相対的な位置を変更可能に構成される。この場合、移動機構は、テーブル４４０を工具支持部４１０に対して移動させるように構成されてもよいし、工具支持部４１０をテーブル４４０に対して移動させるように構成されてもよいし、両者を移動させるように構成されてもよい。なお、本実施形態では、移動機構によって工具支持部４１０を移動させる場合、例えば、固定部３０１を移動機構のアクチュエータに連結させ、そのアクチュエータによって固定部３０１を移動させることで、工具支持部４１０を移動させてもよい。
【0055】
本実施形態では、工具ＴＬによるワークＷの加工の際に、旋回制御部２１０によって工具支持部４１０の旋回角度を適宜調整することによって、ワークＷに対する工具ＴＬの接触角度や位置を調整できる。これによって、例えば、ワークＷのテーパ加工を行うことや、ワークＷの緻密な寸法制御を行うことができる。
【0056】
以上で説明した第２実施形態によっても、構造物２０としての工具支持部４１０の上方への旋回動作をアシスト部１５０によってアシストできるので、上方への旋回動作に要する旋回駆動部１１０の駆動力を低減できる。
【0057】
なお、第２実施形態では、加工装置４００は、研削加工装置として構成されていたが、例えば、切削加工装置として構成されてもよい。また、工具ＴＬは、砥石でなくてもよく、例えば、フェイスミルやエンドミル等の各種ミルであってもよい。
【0058】
Ｃ．他の実施形態：
（Ｃ－１）上記実施形態では、交差平面は、水平面と直交している。これに対して、交差平面は、水平面と交差していれば、水平面と直交していなくてもよい。
（Ｃ－１）上記実施形態では、交差平面は、水平面と直交している。これに対して、交差平面は、水平面と交差していれば、水平面と直交していなくてもよい。
【0059】
（Ｃ－２）上記実施形態では、アシスト部１５０は、旋回角度θの絶対値が角度閾値θＭと一致する場合に、角度差θ１が９０°となるように構成されている。これに対して、アシスト部１５０をこのように構成しなくてもよい。なお、アシスト部１５０をこのように構成せずに、旋回角度θの絶対値が角度閾値θＭ以下である場合に旋回角度θが大きいほど角度差θ１が大きくなることを実現してもよい。例えば、旋回角度θの絶対値が角度閾値θＭと一致する場合に、角度差θ１が９０°未満の角度となるようにアシスト部１５０を構成してもよい。
【0060】
（Ｃ－３）上記実施形態では、アシスト部１５０は、旋回角度θの絶対値が角度閾値θＭ以下である場合に旋回角度θが大きいほど角度差θ１が大きくなるように構成されている。これに対して、アシスト部１５０をこのように構成しなくてもよい。なお、アシスト部１５０をこのように構成せずに、旋回角度θの絶対値が角度閾値θＭ以下である場合に旋回角度θが大きいほどアシストモーメントが大きくなることを実現してもよい。例えば、旋回角度θの絶対値が大きいほど、アシスト部１５０によるアシスト力ＦＡを大きくしてもよい。この場合、例えば、旋回角度θの絶対値が大きいほど、シリンダ部１５２内の油圧を高めてもよい。また、バネ等の弾性部材によって構成されたアシスト部１５０を、旋回角度θの絶対値が大きいほど弾性部材によって生じる引っ張り力が大きくなるように配置してもよい。
【0061】
（Ｃ－４）上記実施形態では、アシスト部１５０は、旋回角度θの絶対値が角度閾値θＭ以下である場合、旋回角度θが大きいほど、アシストモーメントが大きくなるように構成されている。これに対して、アシスト部１５０は、このように構成されていなくてよい。
【0062】
（Ｃ－５）上記実施形態では、旋回角度θが０°である場合に、Ｘ方向に沿って見たときに、重心位置２２と旋回支点２１と接続位置２３と固定位置３０５とが同一直線上に並んで配置されているが、重心位置２２等がこのように配置されなくてもよい。
【0063】
（Ｃ－６）上記実施形態では、旋回制御部２１０は、旋回動作において、旋回角度θの絶対値が、９０°以下の角度閾値θＭ以下となるように構造物２０を旋回させている。これに対して、旋回制御部２１０は、旋回動作において、旋回角度θの絶対値が９０°より大きくなるように構造物２０を旋回させてもよい。例えば、旋回駆動部１１０やアシスト部１５０が、構造物２０を交差平面内において３６０°旋回させることが可能に構成されてもよい。また、旋回制御部２１０は、０°の旋回角度を基準として構造物２０を左右に均等に旋回させなくてもよい。また、構造物２０の旋回範囲に、０°の旋回角度が含まれていなくてもよい。
【0064】
（Ｃ－７）上記実施形態では、アシスト部１５０は、旋回角度θが０°である場合に、接続位置２３と固定位置３０５との間の距離Ｌａ１が、旋回角度θが０°とは異なる場合の距離Ｌｂや距離Ｌｃよりも短くなるように配置されている。これに対して、アシスト部１５０がこのように配置されていなくてもよく、例えば、距離Ｌａが距離Ｌｂや距離Ｌｃと同じであってもよいし、距離Ｌａが距離Ｌｂや距離Ｌｃより長くてもよい。
【0065】
（Ｃ－８）上記実施形態では、駆動シリンダ１５１は、旋回角度θが０°である場合に、駆動シリンダ１５１の長さＬｂが、駆動シリンダ１５１の長さの下限値と一致するように配置されている。これに対して、所望の旋回範囲が実現できれば、駆動シリンダ１５１は、このように配置されなくてもよい。
【0066】
（Ｃ－９）上記実施形態では、接続位置２３は、軸線ＡＸに沿った方向において、重心位置２２を挟んで旋回支点２１と反対側に配置されている。これに対して、接続位置２３は、旋回支点２１と異なる位置に配置されていれば、このように配置されていなくてもよい。例えば、軸線ＡＸに沿った方向において、接続位置２３が旋回支点２１と重心位置２２とによって挟まれて配置されてもよい。また、例えば、軸線ＡＸに沿った方向において、旋回支点２１が重心位置２２と接続位置２３とによって挟まれて配置されてもよい。この場合、アシスト力ＦＡは、重力方向と同じ鉛直下方に向かう成分を有することを要する。そのため、上記実施形態のように固定位置３０５を構造物２０の上方に配置する形態において、旋回支点２１を軸線ＡＸに沿った方向において重心位置２２と接続位置２３とによって挟まれるように配置する場合、アシスト部１５０を、例えば、固定位置３０５から接続位置２３に向かう押圧力を接続位置２３に加えるシリンダ機構等として構成できる。
【0067】
（Ｃ－１０）上記実施形態では、駆動シリンダ１５１の固定態様は、トラニオン形であるが、例えば、フート形やフランジ形であってもよい。
【0068】
（Ｃ－１１）上記実施形態では、アシスト部１５０は、駆動シリンダ１５１を有するシリンダ機構として構成されているが、アシスト部１５０は、シリンダ機構として構成されなくてもよい。例えば、アシスト部１５０は、バネ等の弾性部材によって構成されてもよい。
【0069】
（Ｃ－１２）上記実施形態では、アシスト部１５０は、鉛直方向において構造物２０よりも上側に配置されている。これに対して、アシスト部１５０は、鉛直方向において構造物２０よりも上側に配置されなくてもよい。例えば、アシスト部１５０は、鉛直方向において構造物２０よりも下側に配置されてもよい。このような形態において、接続位置２３を、旋回支点２１の方向ｄ１側に配置する場合、アシスト部１５０を、例えば、アシスト力ＦＡとして、固定位置３０５から接続位置２３に向かう押圧力を接続位置２３に加えるシリンダ機構等として構成できる。また、このように固定位置３０５を構造物２０の下方に配置する形態において、旋回支点２１を軸線ＡＸに沿った方向において重心位置２２と接続位置２３とによって挟まれるように配置する場合、アシスト部１５０を、例えば、接続位置２３から固定位置３０５に向かう引っ張り力を接続位置２３に加えるシリンダ機構等として構成できる。
【0070】
（Ｃ－１３）旋回機構１００を、例えば、加工装置のテーブルの回転機構や位置決め機構として適用してもよい。また、旋回機構１００を、加工装置以外に適用してもよい。例えば、旋回機構１００を、車両のステアリング用旋回台として用いてもよいし、フォークリフトやサイドダンプ等の各種運搬機器における、回転フォークやサイドダンプバケット等の運搬具の位置や角度を制御する制御機構として用いてもよい。
【0071】
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した形態中の技術的特徴に対応する各実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【0072】
２０…構造物、２１…旋回支点、２２…重心位置、２３…接続位置、１００，１０１…旋回機構、１１０…旋回駆動部、１１１…軸部、１１２…モータ、１５０…アシスト部、１５１…駆動シリンダ、１５２…シリンダ部、１５３…ロッド部、２００，２０１…制御部、２１０…旋回制御部、２２０…駆動制御部、３００，３０１…固定部、３０２…第３部分、３０３…第４部分、３０５…固定位置、３０６…トラニオン軸、４００…加工装置、４１０…工具支持部、４１１…第１部分、４１２…第２部分、４１３…突出部、４２０…回転駆動部、４４０…テーブル
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】