特許 7585539 推定装置、推定方法及び工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-08

(45)【発行日】2024-11-18

(54)【発明の名称】推定装置、推定方法及び工作機械

(51)【国際特許分類】

   B23Q 17/00 20060101AFI20241111BHJP

   B23Q 7/00 20060101ALI20241111BHJP

   B23Q 1/01 20060101ALI20241111BHJP

   B23Q 1/52 20060101ALI20241111BHJP

   B23Q 15/26 20060101ALI20241111BHJP

【ＦＩ】

B23Q17/00 A

B23Q7/00 G

B23Q7/00 M

B23Q1/01 T

B23Q1/52

B23Q15/26

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2024046292

(22)【出願日】2024-03-22

【審査請求日】2024-03-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000154990

【氏名又は名称】株式会社牧野フライス製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100160705

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 健太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100227835

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 剛孝

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 大輔

【審査官】亀田 貴志

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６１－７９５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６０－１４９７２７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】国際公開第２０１９／０５３８３０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｑ １７／００

Ｂ２３Ｑ ７／００

Ｂ２３Ｑ １／０１

Ｂ２３Ｑ １／５２

Ｂ２３Ｑ １５／２６

Ｇ０１Ｇ ９／００

Ｇ０１Ｇ １９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークが取付けられたパレットの質量及び重心位置の推定装置であって、
ベースと、
前記ベースに取り付けられ、水平方向に延在する回転中心軸周りに前記パレットを回動可能かつ負荷を取得可能に構成された駆動部と、
前記駆動部に回動可能に取り付けられ、前記ワークを組付ける上面を有する前記パレットを保持し、前記パレットの前記上面を水平面側へ移動した水平状態と前記パレットの前記上面を鉛直面側へ移動した直立状態との間を含むアーム回転範囲内で姿勢変更するためのアームと、
前記アームを単独で、前記アーム回転範囲内の第１のアーム位置へと回動したときに前記駆動部に作用する第１の基準負荷と、前記第１のアーム位置とは異なる前記アーム回転範囲内の第２のアーム位置へと回動したときに前記駆動部に作用する第２の基準負荷と、前記水平状態における前記パレットのパレット中央部分と前記駆動部の前記回転中心軸との水平方向距離となる基準距離と、を記憶する記憶部と、
前記アームによって保持した前記パレットを前記アーム回転範囲内の第１のアーム位置へと姿勢変更したときに前記駆動部に作用する第１の負荷、及び、前記アーム回転範囲内の第２のアーム位置へと姿勢変更したときに前記駆動部に作用する第２の負荷を取得し、少なくとも前記基準距離、前記第１の基準負荷、前記第２の基準負荷、前記第１の負荷、及び、前記第２の負荷に基づいて前記パレットの質量及び重心位置を推定する推定部と、
を備える、推定装置。

【請求項2】

ワークが取付けられたパレットの質量及び重心位置の推定方法であって、
負荷を取得可能に構成された駆動部に回動可能に取り付けられたアームによって、前記ワークを組付ける上面を有する前記パレットを保持し、前記パレットの前記上面を水平面側へ移動した水平状態と、前記パレットの前記上面を鉛直面側へ移動した直立状態との間を含むアーム回転範囲内で姿勢変更することと、
前記アームを単独で、前記アーム回転範囲内の第１のアーム位置へと回動したときに、前記駆動部に作用する第１の基準負荷を取得することと、
前記アームを単独で、前記アーム回転範囲内の第２のアーム位置へと回動したときに、前記駆動部に作用する第２の基準負荷を取得することと、
前記アームによって保持した前記パレットを前記アーム回転範囲内の第１のアーム位置へと姿勢変更したときに前記駆動部に作用する第１の負荷を取得することと、
前記アームによって保持した前記パレットを前記アーム回転範囲内の第２のアーム位置へと姿勢変更したときに前記駆動部に作用する第２の負荷を取得することと、
前記水平状態における前記パレットのパレット中央部分と前記駆動部の回転中心軸との水平方向距離となる基準距離と、少なくとも前記第１の基準負荷、前記第２の基準負荷、前記第１の負荷、及び、前記第２の負荷に基づいて前記パレットの質量及び重心位置を推定すること、
を含む、パレットの質量及び重心位置の推定方法。

【請求項3】

工具を装着する主軸と、
前記ワークが組付けられた前記パレットを前記アームから受け取り、前記直立状態で取付け可能なテーブルと、
前記テーブルを支持するテーブル支持部、第１のアクチュエータ取付部、及び、第２のアクチュエータ取付部が一体で形成されたハウジングと、
前記第１のアクチュエータ取付部及び前記第２のアクチュエータ取付部に取り付けられ、前記第１のアクチュエータ取付部及び前記第２のアクチュエータ取付部に、前記ハウジングに対して離反又は接近する方向に力を作用し、前記ハウジングを弾性変形させるアクチュエータと、
請求項１に記載の推定装置と、
前記推定装置によって推定した前記パレットの質量及び重心位置に基づいて、前記アクチュエータが前記第１のアクチュエータ取付部及び前記第２のアクチュエータ取付部に作用する調整力を計算する計算部と、
第１のアクチュエータ取付部及び前記第２のアクチュエータ取付部に計算した前記調整力が作用するように前記アクチュエータを作動し、前記ハウジングを弾性変形させて前記テーブル支持部の位置又は姿勢を変化させることによって、前記テーブルの位置を制御するテーブル位置制御装置と、
を備える、工作機械。

【請求項4】

前記テーブルは、前記パレットを取り付けた状態で回転可能、かつ、負荷を取得可能に構成され、
前記推定部は、第１のテーブル回転位置において前記パレットを取り付けた前記テーブルに作用する第１のテーブル負荷、及び、第１のテーブル回転位置から前記テーブルを９０度回転した第２のテーブル回転位置において前記パレットを取り付けた前記テーブルに作用する第２のテーブル負荷を取得し、
前記基準距離、前記第１の基準負荷、前記第２の基準負荷、前記第１の負荷、前記第２の負荷、前記第１のテーブル負荷、及び、前記第２のテーブル負荷に基づいて前記パレットの質量及び重心位置を推定する、請求項３に記載の工作機械。

【請求項5】

前記推定装置は、前記推定した前記パレットの質量が、前記記憶部に記憶されたテーブル取付け可能上限質量、又は、前記アームの保持可能上限質量を超過する場合に、超過している旨を報知する報知部を備える、請求項３又は請求項４に記載の工作機械。

【請求項6】

前記推定装置は、前記推定した前記パレットの質量と前記パレットの重心位置に応じて、前記アーム及び前記工作機械の送り軸の動作の速度及び／又は加速度を制御するように構成されている、請求項３又は請求項４に記載の工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、推定装置、推定方法及び工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、工作機械（マシニングセンタ）のパレット交換装置（ＡＰＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐａｌｌｅｔ Ｃｈａｎｇｅｒ）によるワーク重量検出方法が開示されている。この方法によれば、パレット昇降サーボモータの負荷に基づいてワークの重量を計算し、計算した重量に合わせてパレット昇降サーボモータの加速度やサーボループゲインを最適化することができる。しかしながら、ワークの加工精度及び工作機械の稼働効率を向上させるためには、ワークの重量だけではなく重心位置も検出できることが望ましい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２０－１９６１０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、上記事情に鑑み、ワークの加工精度及び工作機械の稼働効率を向上させるために、部品点数を増やすことなくワークが取り付けられたパレットの質量及び重心位置を精度よく推定する工作機械の推定装置及び推定方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一の態様によれば、ワークが取付けられたパレットの質量及び重心位置の推定装置であって、ベースと、ベースに取り付けられ、水平方向に延在する回転中心軸周りにパレットを回動可能かつ負荷を取得可能に構成された駆動部と、駆動部に回動可能に取り付けられ、ワークを組付ける上面を有するパレットを保持し、パレットの上面を水平面側へ移動した水平状態とパレットの上面を鉛直面側へ移動した直立状態との間を含むアーム回転範囲内で姿勢変更するためのアームと、アームを単独で、アーム回転範囲内の第１のアーム位置へと回動したときに駆動部に作用する第１の基準負荷と、第１のアーム位置とは異なるアーム回転範囲内の第２のアーム位置へと回動したときに駆動部に作用する第２の基準負荷と、水平状態におけるパレットのパレット中央部分と駆動部の回転中心軸との水平方向距離となる基準距離と、を記憶する記憶部と、アームによって保持したパレットをアーム回転範囲内の第１のアーム位置へと姿勢変更したときに駆動部に作用する第１の負荷、及び、アーム回転範囲内の第２のアーム位置へと姿勢変更したときに駆動部に作用する第２の負荷を取得し、少なくとも基準距離、第１の基準負荷、第２の基準負荷、第１の負荷、及び、第２の負荷に基づいてパレットの質量及び重心位置を推定する推定部と、を備える、推定装置が提供される。

【0006】

本発明の一の態様によれば、ワークが取付けられたパレットの質量及び重心位置の推定方法であって、負荷を取得可能に構成された駆動部に回動可能に取り付けられたアームによって、ワークを組付ける上面を有するパレットを保持し、パレットの上面を水平面側へ移動した水平状態と、パレットの上面を鉛直面側へ移動した直立状態との間を含むアーム回転範囲内で姿勢変更することと、アームを単独で、アーム回転範囲内の第１のアーム位置へと回動したときに、駆動部に作用する第１の基準負荷を取得することと、アームを単独で、アーム回転範囲内の第２のアーム位置へと回動したときに、駆動部に作用する第２の基準負荷を取得することと、アームによって保持したパレットをアーム回転範囲内の第１のアーム位置へと姿勢変更したときに駆動部に作用する第１の負荷を取得することと、アームによって保持したパレットをアーム回転範囲内の第２のアーム位置へと姿勢変更したときに駆動部に作用する第２の負荷を取得することと、水平状態におけるパレットのパレット中央部分と駆動部の回転中心軸との水平方向距離となる基準距離と、少なくとも第１の基準負荷、第２の基準負荷、第１の負荷、及び、第２の負荷に基づいてパレットの質量及び重心位置を推定すること、を含む、パレットの質量及び重心位置の推定方法が提供される。

【0007】

本発明の一の態様によれば、工具を装着する主軸と、ワークが組付けられたパレットをアームから受け取り、直立状態で取付け可能なテーブルと、テーブルを支持するテーブル支持部、第１のアクチュエータ取付部、及び、第２のアクチュエータ取付部が一体で形成されたハウジングと、第１のアクチュエータ取付部及び第２のアクチュエータ取付部に取り付けられ、第１のアクチュエータ取付部及び第２のアクチュエータ取付部に、ハウジングに対して離反又は接近する方向に力を作用し、ハウジングを弾性変形させるアクチュエータと、本発明の一の態様に係る推定装置と、推定装置によって推定したパレットの質量及び重心位置に基づいて、アクチュエータが第１のアクチュエータ取付部及び第２のアクチュエータ取付部に作用する調整力を計算する計算部と、第１のアクチュエータ取付部及び第２のアクチュエータ取付部に計算した調整力が作用するようにアクチュエータを作動し、ハウジングを弾性変形させてテーブル支持部の位置又は姿勢を変化させることによって、テーブルの位置を制御するテーブル位置制御装置と、を備える、工作機械が提供される。

【発明の効果】

【0008】

本発明の一の態様に係る推定装置は、アームを単独で、第１のアーム位置へと回動したときに駆動部に作用する第１の基準負荷と、第２のアーム位置へと回動したときに駆動部に作用する第２の基準負荷と、水平状態におけるパレットのパレット中央部分と駆動部の回転中心軸との水平方向距離となる基準距離と、を記憶する記憶部を備える。また、推定装置は、アームによって保持したパレットをアーム回転範囲内の第１のアーム位置へと姿勢変更したときに駆動部に作用する第１の負荷及び第２のアーム位置へと姿勢変更したときに駆動部に作用する第２の負荷を取得し、少なくとも基準距離、第１の基準負荷、第２の基準負荷、第１の負荷、及び、第２の負荷に基づいてパレットの質量及び重心位置を推定する推定部を備える。このため、駆動部及びアームを用いてパレットの質量及び重心位置を推定することができ、部品点数を増やすことなくワークが取り付けられたパレットの質量及び重心位置を精度よく推定することができる。これによって、ワークの取付け位置の確認及び調整を容易にし、また工作機械の作動を制御して、ワークの加工精度及び工作機械の稼働効率を向上させることができる。

【0009】

本発明の一の態様に係る推定方法によると、アームを単独で、アーム回転範囲内の第１のアーム位置へと回動したときに、駆動部に作用する第１の基準負荷を取得し、第２のアーム位置へと回動したときに、駆動部に作用する第２の基準負荷を取得することができる。また、アームによって保持したパレットをアーム回転範囲内の第１のアーム位置へと姿勢変更したときに駆動部に作用する第１の負荷を取得し、第２のアーム位置へと姿勢変更したときに駆動部に作用する第２の負荷を取得することができる。さらに、水平状態におけるパレットのパレット中央部分と駆動部の回転中心軸との水平方向距離となる基準距離と、少なくとも第１の基準負荷、第２の基準負荷、第１の負荷、及び、第２の負荷に基づいてパレットの質量及び重心位置を推定することができる。このため、駆動部及びアームを用いてパレットの質量及び重心位置を推定することができ、部品点数を増やすことなくワークが取り付けられたパレットの質量及び重心位置を精度よく推定することができる。これによって、ワークの取付け位置の確認及び調整を容易にし、また工作機械の作動を制御して、ワークの加工精度及び工作機械の稼働効率を向上させることができる。

【0010】

本発明の一の態様に係る工作機械によると、本発明の一の態様に係る推定装置を備えるため、駆動部及びアームを用いてパレットの質量及び重心位置を推定することができ、部品点数を増やすことなくワークが取り付けられたパレットの質量及び重心位置を精度よく推定することができる。さらに、工作機械は、アクチュエータと、推定装置によって推定したパレットの質量及び重心位置に基づいて、アクチュエータが第１のアクチュエータ取付部及び第２のアクチュエータ取付部に作用する調整力を計算する計算部とを備える。また、工作機械は、第１のアクチュエータ取付部及び第２のアクチュエータ取付部に、計算された調整力が作用するようにアクチュエータを作動し、ハウジングを弾性変形させてテーブル支持部の位置又は姿勢を変化させることによって、テーブルの位置を制御するテーブル位置制御装置を備える。これによって、ワークの取付け位置の確認及び調整をさらに容易にし、また工作機械の作動を制御して、ワークの加工精度及び工作機械の稼働効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本実施形態に係る推定装置を備える工作機械の平面図を示す。

【図2】図２は、本実施形態に係る推定装置の斜視図を示す。

【図3】図３は、パレット係合位置においてピンに係合したフィンガをアームの長手方向から見た図を示す。

【図4】図４は、本実施形態に係る工作機械のブロック図を示す。

【図5】図５（ａ）は、第１の負荷を取得する際のアームの側面図を示し、図５（ｂ）は、第１の基準負荷を取得する際のアームの側面図を示す。

【図6】図６（ａ）は、第２の負荷を取得する際のアームの側面図を示し、図６（ｂ）は、第２の基準負荷を取得する際のアームの側面図を示す。

【図7A】図７Ａは、アームが水平面に対してθ１度だけ傾斜した位置において負荷を取得する際のアームの側面図を示す。

【図7B】図７Ｂは、アームが水平面に対してθ２度だけ傾斜した位置において負荷を取得する際のアームの側面図を示す。

【図8a-8b】図８ａは、重心位置とパレット中央とが一致しない場合の第１の負荷を取得する際のアームの側面図を示し、図８ｂは、第２の負荷を取得する際のアームの側面図を示す。

【図8c-8d】図８ｃは、第１のテーブル負荷を取得する際のテーブルの正面図を示し、図８ｂは、第２のテーブル負荷を取得する際のテーブルの正面図を示す。

【図9】図９は、テーブルの位置制御のフローチャートを示す。

【図10】図１０は、工作機械の外側から搬入したパレットの側面図を示す。

【図11】図１１は、係合位置まで回動してパレットに対して位置決めしたアームの側面図を示す。

【図12】図１２は、パレット係合位置へと作動したフィンガをピンに係合させたパレットの側面図を示す。

【図13】図１３は、直立状態へ姿勢変更したパレットの側面図を示す。

【図14】図１４は、ＡＰＣアームに保持されたパレットの側面図を示す。

【図15】図１５は、直立状態においてフィンガがパレット係合解除位置へと作動したパレットの側面図を示す。

【図16】図１６は、待機位置まで回動したアームの側面図を示す。

【図17】図１７は、ＡＰＣアームによって入れ替えた第２のパレットの側面図を示す。

【図18】図１８は、入れ替えたパレットを取り付けるＣ軸ロータリテーブルの側面図を示す。

【図19】図１９は、パレットをＣ軸ロータリテーブルへ引き渡すＡＰＣアームの側面図を示す。

【図20】図２０は、自重によって傾斜するパレット及びワークの側面図を示す。

【図21】図２１は、たおれ補正をするためにアクチュエータが作動するＣ軸ロータリテーブルの側面図を示す。

【図22】図２２は、加工を行うために主軸側へ向けて回動したＣ軸ロータリテーブルの側面図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付図面を参照して、実施形態に係る推定装置を備えた工作機械について説明する。同様な又は対応する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。理解を容易にするために、図の縮尺を変更して説明する場合がある。

【0013】

図１に、本実施形態に係る推定装置としてのパレット姿勢変更装置４２を備える工作機械１０の概略的な平面図を示す。工作機械１０は、加工によって生じる切りくずの飛散等を防止するためのスプラッシュガード１６に覆われている。また、スプラッシュガード１６内部は、鉛直方向に平行な旋回軸Ｒ２周り（図２参照）に回転可能（旋回可能）に配置された旋回扉４６によって、加工室１２と段取り室１４とに仕切られている。さらに、スプラッシュガード１６には、作業者ＷＫ（図４参照）が外部から加工室１２及び段取り室１４内部へアクセスできるように、オペレータ扉１２ａ及び段取り室扉１４ａがそれぞれ取り付けられている。

【0014】

加工室１２内には、被加工物としてのワークＷ１、Ｗ２（図１０及び図１７参照）を加工するための主軸２６、テーブルとしてのＣ軸ロータリテーブル３６などの機器が配置されている。工作機械１０を設置する工場等の床面に配置されるベッド１８の上面には、左右方向、すなわちＸ軸方向に沿って延在する一対のＸ軸直動ガイド３０が配置され、Ｘ軸直動ガイド３０上には、これに沿って往復動可能なコラム２２が立設配置されている。また、工作機械１０は、コラム２２の前面に、鉛直方向（Ｙ軸方向、図１の紙面に対して垂直方向）に沿って延在する一対のＹ軸直動ガイド（図示省略）を備え、Ｙ軸直動ガイドには、これに沿って往復動可能なサドル２４が配置されている。サドル２４の前方側には、水平方向に沿った中心軸周りに回転可能に構成された主軸２６が配置されている。さらに、主軸２６の前方側（段取り室１４側）には、ワークＷ１、Ｗ２を加工するための工具２８が脱着可能に取り付けられている。工作機械１０は、主軸２６と電気的に接続され、加工を制御するためのＮＣ装置（図示省略）を備えており、工具２８を用いたワークＷ１、Ｗ２の加工を制御可能に構成されている。

【0015】

工作機械１０の主軸２６の前方側には、ベッド１８の上面に前後方向、すなわちＺ軸方向に沿って延在する一対のＺ軸直動ガイド３８を備え、Ｚ軸直動ガイド３８上には、これに沿って往復動可能なＺ軸テーブル３２が配置されている。また、Ｚ軸テーブル３２上には、鉛直方向に平行な回転軸周り（Ｂ軸周り）に回転可能に構成されたＢ軸ロータリテーブル３４が配置されている。さらに、Ｂ軸ロータリテーブル３４上には、取り付けられるパレット７６（第１のパレット）の上面７６ａ（図２参照）が鉛直面側にある直立状態となるように構成されたテーブルとしてのＣ軸ロータリテーブル３６が配置されている。Ｃ軸ロータリテーブル３６は、また、取り付けたワークＷ１、Ｗ２及びパレット７６を水平方向に沿った中心軸周り（Ｃ軸周り）に回転可能に構成されている。このように、Ｚ軸テーブル３２、Ｂ軸ロータリテーブル３４及びＣ軸ロータリテーブル３６によって、ワークＷ１、Ｗ２と工具２８との位置合わせをすることができる。さらに、工作機械１０は、コラム２２をＸ軸直動ガイド３０に沿って駆動させるためのＸ軸送り装置、サドル２４をＹ軸直動ガイドに沿って駆動させるためのＹ軸送り装置、及び、Ｚ軸テーブル３２をＺ軸直動ガイド３８に沿って駆動させるためのＺ軸送り装置（いずれも図示省略）を備える。

【0016】

図４及び図１８に示すように、Ｃ軸ロータリテーブル３６は、テーブル３６ｄ、テーブル３６ｄの回転軸を支持するテーブル支持部３６ｃ、Ｃ軸ロータリテーブル３６の背面側に配置された第１のアクチュエータ取付部３６ａ及び第２のアクチュエータ取付部３６ｂが一体で形成されたハウジング３６ｅを備える。Ｃ軸ロータリテーブル３６のテーブル３６ｄの回転中心軸ＣＣ（図８ｃ参照）は水平方向に沿って延在し、第１のアクチュエータ取付部３６ａは、Ｃ軸ロータリテーブル３６の下方側で水平方向に沿って延在し、第２のアクチュエータ取付部３６ｂは、Ｃ軸ロータリテーブル３６の上方側で水平方向に沿って延在する。第１のアクチュエータ取付部３６ａと回転中心軸ＣＣとの鉛直方向の間隔と第２のアクチュエータ取付部３６ｂと回転中心軸ＣＣとの鉛直方向の間隔は同一になるように構成されている。また、Ｃ軸ロータリテーブル３６の背面側には、回転中心軸ＣＣと直交するように鉛直方向に沿って延在するアクチュエータ３５が、第１のアクチュエータ取付部３６ａ及び第２のアクチュエータ取付部３６ｂを介して取り付けられている。アクチュエータ３５は、ここでは引き込み型の油圧シリンダであり、第１のアクチュエータ取付部３６ａ及び第２のアクチュエータ取付部３６ｂに、ハウジング３６ｅに対して離反又は接近する方向に力を作用し、ハウジング３６ｅを弾性変形させるように構成されている。また、テーブル３６ｄは、内蔵するサーボモータ３６ｆによって回転可能に構成されており、サーボモータ３６ｆは、回転位置を検出するように構成されたエンコーダ３６ｇを有し、サーボモータ３６ｆに電力を供給すると共にエンコーダ３６ｇから回転位置を検出するように構成されたサーボアンプ３６ｈに電気的に接続されている。なお、ここでは、アクチュエータ３５は一体で形成されているものとして説明するが、これに限らず、例えば、アクチュエータは、第１のアクチュエータ取付部側と第２のアクチュエータ取付部側に分割した複数のユニットで形成されてもよい。テーブル支持部３６ｃは、軸受などで構成することができる。

【0017】

図１に示すように、段取り室１４内には、加工前のワークＷ１をパレット７６に取付け（組付け）、加工後のワークＷ２を取り外すといった段取りを行うための段取りステーション４０が配置されている。段取りステーション４０は、パレット７６に取付けられたワークＷ１、Ｗ２の姿勢を変更するためのパレット姿勢変更装置４２を備える。また、段取りステーション４０は、パレット７６並びにパレット７６に取付けられたワークＷ１、Ｗ２及び/又は治具の何れかに、油、エア、切削液を含む媒体を供給する媒体供給部８０を備える。媒体供給部８０は、パレット７６の下面７６ｂ（図２参照）に取り付けられたカプラ（図示省略）を介して媒体を供給するように構成されている。

【0018】

加工室１２と段取り室１４とを仕切る旋回扉４６は、スプラッシュガード１６の側壁間を鉛直方向に沿って延在し、スプラッシュガード１６の側壁の下方側に配置された旋回扉保持部４８に載置されている。具体的には、旋回扉４６及び旋回扉保持部４８の双方に形成された嵌め合い部分（図示省略）が嵌め合わされた状態で載置されている。また、旋回扉４６は、機械正面から見て左右方向、すなわち、Ｘ軸方向を幅方向とする。旋回扉４６の下方側には、旋回扉４６とは別個に、又は、旋回扉４６と連動して、鉛直方向（Ｙ軸方向）に平行な旋回軸Ｒ１周りに旋回可能に構成されたパレット交換装置４４が配置されている。パレット交換装置４４は、段取り室１４と加工室１２との間で加工前のワークＷ１及び加工後のワークＷ２を受渡しするために、鉛直方向（Ｙ軸方向）に平行な旋回軸Ｒ１周りに旋回可能（回転可能）に配置された旋回アームとしてのＡＰＣアーム５０と、ＡＰＣアーム５０を旋回させるための旋回駆動部としてのＡＰＣアーム駆動機構５６とを備える。また、ＡＰＣアーム５０は、ＡＰＣアーム駆動機構５６によって、鉛直方向（図２のＹ１方向）に沿って上下動可能に構成されている。ＡＰＣアーム駆動機構５６は、油圧シリンダ、空圧シリンダ、又は、細かい作動設定及び調整を可能にするサーボモータといったアクチュエータ（図示省略）を有しており、アクチュエータによってＡＰＣアーム５０を旋回させ、上下動させる。また、アクチュエータは、工作機械１０に配置された制御装置１００（図４参照）によって制御可能に構成されている。なお、旋回扉保持部４８は、スプラッシュガード１６の側壁の下方側に配置されているとして説明したが、これに限らず、旋回扉保持部は、ベッド、又は、床面に直接設置されてもよい。また、旋回扉保持部は、ＡＰＣアームが下降し、旋回扉と係合していないときに、ＡＰＣアームに代えて旋回扉の回転方向及び重力方向の動きを規制できればよいため、嵌め合い部分以外の態様によって旋回扉を保持してもよい。

【0019】

ＡＰＣアーム５０は、ワークＷ１、Ｗ２の受け渡しをしないときは、格納位置として、その長手方向を旋回扉４６の幅方向、すなわち、Ｘ軸方向に沿うように位置付けられて格納される。また、旋回扉４６の下方側には、その下方側（鉛直方向下側）へ向かうにつれて、段取りステーション４０及び加工室１２の側（Ｚ軸方向前方側及び後方側）へ向けて延在する傾斜面を有する切りくずカバー５２が形成されている。切りくずカバー５２は、旋回扉４６と係合したＡＰＣアーム５０を上方側から覆うように形成されており、加工室１２における加工によって生じた切りくず等がＡＰＣアーム５０に付着することを防止又は抑制することができる。

【0020】

図２に示すように、ＡＰＣアーム５０は、その長手方向の両端部に、パレット７６を保持するための第１のパレット保持部８２及び第２のパレット保持部８４を備える。第１のパレット保持部８２及び第２のパレット保持部８４は、ＡＰＣアーム５０の幅方向両端部に柱状部材を有し、ＡＰＣアーム５０の長手方向から見て凹形状である。パレット７６のＡＰＣアーム５０と対向する側面となる当接側面７６ｄには、保持部材７６ｆが取り付けられており、保持部材７６ｆは、第１のパレット保持部８２及び第２のパレット保持部８４の凹形状部分に嵌め込むことができる寸法の板状に形成されている。このため、パレット７６が直立状態にあるときには、保持部材７６ｆが第１のパレット保持部８２及び第２のパレット保持部８４の凹形状部分に嵌め込まれると共に、第１のパレット保持部８２及び第２のパレット保持部８４の両端部の柱状部材の上面がパレット７６の当接側面７６ｄと当接する。これによって、ＡＰＣアーム５０は、パレット７６を支持し、直立状態のパレット７６及びこれに組付けられた治具９６及びワークＷ１、Ｗ２（図１０及び図１７参照）を保持することができる。

【0021】

なお、ここでは、ＡＰＣアーム５０の第１のパレット保持部８２及び第２のパレット保持部８４は、保持部材７６ｆを凹形状部分に嵌め込み、両端部の柱状部材の上面がパレット７６の当接側面７６ｄと当接することによってパレット７６を支持するものとして説明するが、これに限らない。例えば、ＡＰＣアームの保持部は、パレットの上面及び下面を挟み込むような機構で構成されてもよい。

【0022】

また、図１に示すように、ＡＰＣアーム５０と旋回扉４６とは係合機構５４によって係合することができる。係合機構５４は、ＡＰＣアーム５０側の係合部としての係合ピン５４ａ及び旋回扉４６側の被係合部としてのガイド穴４６ａを含んで構成されている。係合ピン５４ａは、ＡＰＣアーム５０の上面側に、上方側へ向けて延在して形成されている。このため、係合ピン５４ａは、ＡＰＣアーム５０の上下動に伴って上下動するように構成されている。また、ガイド穴４６ａは、旋回扉４６の底部において、挿し込まれた係合ピン５４ａと係合可能に形成されている。ここでは、係合ピン５４ａはＡＰＣアーム５０の旋回軸ＲＡ２を中心とし１８０°等配で２つ配置され、ガイド穴４６ａは係合ピン５４ａと対応するようにＡＰＣアーム５０の旋回軸ＲＡ２を中心として９０°等配に４箇所形成されている。なお、係合ピン５４ａ及びガイド穴４６ａは最低１対を配置すればよい。係合機構５４は、係合ピン５４ａとガイド穴４６ａとが係合、又は、係合解除できるように構成されており、これによって、ＡＰＣアーム５０と旋回扉４６とを係合することができる。このため、ＡＰＣアーム５０と旋回扉４６とが係合している場合には、ＡＰＣアーム５０と旋回扉４６とを一体で旋回させることができる。また、ＡＰＣアーム５０と旋回扉４６との係合が解除されている場合には、ＡＰＣアーム５０にパレット７６、９４の受け渡しをさせるため、あるいは、受け渡しをしていないＡＰＣアーム５０を格納位置に格納するために、ＡＰＣアーム５０を単独で旋回させることができる。なお、ここでは、ＡＰＣアーム５０が、係合ピン５４ａを有し、旋回扉４６の底部にはガイド穴４６ａが形成されているものとして説明するが、これに限らず、例えば、旋回扉は、底部から延在する係合ピンを有してもよく、ＡＰＣアームにガイド穴が形成されてもよい。また、係合ピン５４ａとガイド穴４６ａとの組み合わせだけでなく、ＡＰＣアーム及び旋回扉の双方に配置された爪部等を互いに係合／係合解除するように構成されてもよい。さらに、係合ピンは、棒状又は柱状のものに限らず、例えば、係合機構に配置された駆動機構を用いて上下動可能に構成されてもよい。

【0023】

パレット交換装置４４は、具体的には、以下のように作動する。工作機械１０において、パレット７６の受け渡しを開始すると、係合機構５４は旋回扉４６とＡＰＣアーム５０との係合を解除し、ＡＰＣアーム駆動機構５６はＡＰＣアーム５０を下降させる。このとき、旋回扉４６は、係合機構５４の係合ピン５４ａとガイド穴４６ａとの係合が解除されることによってＡＰＣアーム５０との係合が解除され、旋回扉保持部４８に嵌め合わされ、載置される。ＡＰＣアーム５０が下降すると、ＡＰＣアーム駆動機構５６は、ＡＰＣアーム５０を９０度（又は２７０度）旋回させる。このため、ＡＰＣアーム５０の第１のパレット保持部８２及び第２のパレット保持部８４は、回転軌跡ＴＲ１（図１参照）に沿ってＣ軸ロータリテーブル３６及びパレット姿勢変更装置４２の側へ移動し、ＡＰＣアーム５０の長手方向がＺ軸方向に沿った状態となる。

【0024】

第１のパレット保持部８２及び第２のパレット保持部８４がＣ軸ロータリテーブル３６及びパレット姿勢変更装置４２の側へ移動すると、ＡＰＣアーム駆動機構５６はＡＰＣアーム５０を上昇させる。ＡＰＣアーム５０が上昇することによって、係合機構５４の係合ピン５４ａはガイド穴４６ａに挿入され、係合する。これによって、旋回扉４６とＡＰＣアーム５０とが係合し、旋回扉４６は、旋回扉保持部４８に代えてＡＰＣアーム５０に積載される。

【0025】

ＡＰＣアーム５０が旋回扉４６を積載すると、ＡＰＣアーム駆動機構５６は、旋回扉４６及びＡＰＣアーム５０を上昇させる。これによって、第１のパレット保持部８２及び第２のパレット保持部８４の凹形状部分にパレット７６の保持部材７６ｆを嵌め込み、パレット７６の当接側面７６ｄに両端部の柱状部材を当接させることによって、パレット７６を保持することができる。ここで、Ｃ軸ロータリテーブル３６及びパレット姿勢変更装置４２からＡＰＣアーム５０へとパレット７６が受け渡される。Ｃ軸ロータリテーブル３６及びパレット姿勢変更装置４２はＡＰＣアーム５０にパレット７６を受け渡したら、旋回するＡＰＣアーム５０や旋回扉４６と干渉しない待機位置に退避する。これに続いて、ＡＰＣアーム５０は、これらを一体で１８０度旋回させる。これによって、ＡＰＣアーム５０が保持するパレット７６を加工室１２側と段取り室１４側とで入れ替えることができる。パレット７６が入れ替えられると、Ｃ軸ロータリテーブル３６及び／又はパレット姿勢変更装置４２のアーム６４は、待機位置からパレット受渡位置へと移動し、入れ替えられたパレット７６、９４を保持する。さらに、ＡＰＣアーム駆動機構５６は、旋回扉４６とパレット７６を保持した状態のＡＰＣアーム５０とを下降し、ＡＰＣアーム５０だけに積載されていた旋回扉４６は、旋回扉保持部４８に嵌め合わされた状態で載置される。また、係合機構５４の係合ピン５４ａは、ガイド穴４６ａから引き抜かれ、係合が解除される。ＡＰＣアーム駆動機構５６は、ＡＰＣアーム５０を下降させた上で９０度旋回して第１のパレット保持部８２及び第２のパレット保持部８４を旋回扉４６の下方側へ移動する。

【0026】

第１のパレット保持部８２及び第２のパレット保持部８４が旋回扉４６の下方側へ移動すると、ＡＰＣアーム駆動機構５６は、ＡＰＣアーム５０を上昇させ、旋回扉４６は旋回扉保持部４８に代えてＡＰＣアーム５０に積載される。さらに、係合機構５４の係合ピン５４ａはガイド穴４６ａに挿入され、これらは係合する。これによって、ＡＰＣアーム５０は旋回扉４６の下方側の格納位置に格納される。

【0027】

図２に示すように、段取りステーション４０には、段取りした加工前のワークＷ１及び加工後のワークＷ２（図１０及び図１７参照）が組付けられたパレット７６をＡＰＣアーム５０との間で受渡しするためのパレット姿勢変更装置４２が配置されている。パレット７６は、ワークＷ１、Ｗ２及び治具９６（図１０参照）を組付ける上面７６ａと、下面７６ｂとを有する板状に形成されている。また、パレット７６は、上面７６ａ及び下面７６ｂに接し、パレット７６のＸ軸方向外側に位置する２つの係合側面７６ｅと、２つの係合側面７６ｅの間に位置し、パレット７６のＺ軸方向後方側に位置し、ＡＰＣアーム５０と対向する当接側面７６ｄと、パレット７６のＺ軸方向前方側に位置し、段取り室扉１４ａと対向する前方側面７６ｃを有する。さらに、２つの係合側面７６ｅは、パレット７６と一体で形成され、その外側、すなわち、Ｘ軸方向外側へ向けて延伸するピン７８を有する。ここでは、各係合側面７６ｅには、係合側面７６ｅの面方向に沿って延伸する円柱状のピン７８が２つずつ形成されている。２つのピン７８は、間隔をあけて、係合側面７６ｅの長手方向（Ｚ軸方向）の両端側に１つずつ形成されている。なお、ピンは、各係合側面に１つずつ形成されてもよく、また、角柱形状や三角柱形状等、円柱形状以外の形状に形成されてもよい。

【0028】

段取り室１４の段取りステーション４０にパレット７６を配置し、これにワークＷ１及び治具９６を組み付ける作業者ＷＫは、パレット７６の上面７６ａを水平面側へ向けた水平状態で、パレット７６を媒体供給部８０の上に配置する。段取りステーション４０とパレット７６が直立状態で取り付けられるＣ軸ロータリテーブル３６との間でパレット７６を受け渡しするために、パレット姿勢変更装置４２は、パレット７６を保持し、水平状態と直立状態との間を含んで姿勢変更するように構成されている。具体的には、パレット姿勢変更装置４２は、旋回扉４６及びＡＰＣアーム５０のＺ軸方向前方側にＸ軸方向に沿って配置されたベース６０と、ベース６０に取り付けられ、Ｘ軸方向（水平方向）に沿って延在する回転軸を回転中心軸ＲＡ１周り（Ｒ１方向）に回動可能に構成された駆動部６２と、駆動部６２に回転可能に取り付けられ、２つの係合側面７６ｅに対向したときに、これらと平行になるように延在し、パレット７６を保持することのできる一対のアーム６４とを備える。図１０に示すように、ベース６０は、ＡＰＣアーム５０の旋回中心位置に配置されたＡＰＣアーム駆動機構５６の外周部からＺ軸方向前方側（段取り室扉１４ａ側）へ向けて延在する。このため、ベース６０を平面視でＡＰＣアーム５０の回転軌跡ＴＲ１の内側に配置することができ、ワークＷ１、Ｗ２が組付けられたパレット７６を端部に保持してＡＰＣアーム５０が旋回する際に、切りくずがベース６０に直接落下することを抑制することができる。

【0029】

駆動部６２は、油圧シリンダ、空圧シリンダ、又は、細かい作動設定及び調整を可能にするサーボモータ６２ａ（図４参照）を備えており、これらによって回転軸を回転させる。サーボモータ６２ａは、回転位置を検出するように構成されたエンコーダ６２ｂを有し、サーボモータ６２ａに電力を供給すると共にエンコーダ６２ｂから回転位置を取得するように構成されたサーボアンプ６２ｃに電気的に接続されている。また、サーボモータ６２ａは、工作機械１０に配置された制御装置１００（図４参照）によって制御可能に構成されている。さらに、パレット姿勢変更装置４２は、後述するように、直立状態と水平状態との間だけではなく、直立状態における直立位置から水平状態における係合位置を越えた退避位置までアーム６４を回動させ、位置決め可能（静止可能）に構成されている。また、パレット姿勢変更装置４２は、直立位置と係合位置との間の待機位置といった中間位置においても位置決め可能（静止可能）に構成されている。

【0030】

なお、以下の説明では、パレット７６は平面視で正方形状に形成されており、互いに平行な２つの係合側面７６ｅが、互いに平行な一対のアーム６４によって保持されるものとして説明するが、これに限らない。例えば、パレットは、角部が面取りされている場合やパレットが平面視で八角形状又は丸形状といった正方形状以外の形状も含みうる。さらに、パレットが正方形状以外の形状であるために２つの係合側面が互いに平行でない場合であっても、一対のアームは、例えば、２つの係合側面と平行になるように平面視でＶ字状に延在するといった互いに平行ではない場合も含みうる。また、パレットが丸形状の場合には、アーム形状を湾曲させ、パレットの外形に沿うように設計してもよい。

【0031】

図２に示すように、アーム６４は、駆動部６２の回転軸に連結されるアーム基端部６６と、係合側面７６ｅに対向できるように、アーム基端部６６のＸ軸方向外側部分から直線状に延在するアーム係合部６８とを有する。アーム６４のベース６０側となるアーム基端部６６のＸ軸方向内側には、アーム６４によってパレット７６を保持したときに、当接側面７６ｄと対向する位置に受け部７４が形成されている。受け部７４は、水平状態で工作機械１０の側方（Ｘ軸方向外側）から見たときに、Ｌ字状又は逆Ｌ字状に形成されており、アーム６４に対して垂直方向に延在する平面状の第１のパレット受け面７４ａと、アーム６４の長手方向に沿って延在する平面状の第２のパレット受け面７４ｂとを有し、第１のパレット受け面７４ａに当接側面７６ｄを、第２のパレット受け面７４ｂに下面７６ｂを当接できるように寸法決めされている。なお、第１のパレット受け面及び第２のパレット受け面は、厳密に寸法決めされる必要はなく、パレットに当接してパレットの自重を確実に受け止める程度に形成されていればよい。このため、第１のパレット受け面及び第２のパレット受け面は平面に限らず、例えば、曲面形状や多角錐形状に形成されてもよく、これによって、パレットを点接触又は線接触の状態で支持してもよい。

【0032】

各アーム６４は、アーム係合部６８の長手方向の両端部、すなわち、Ｚ軸方向の両端部に、アーム係合部６８の長手方向に沿ってスライド可能に構成された２つのスライド部７０を備える。また、２つのスライド部７０には、パレット７６と係合するためのフィンガ７２がそれぞれ取り付けられている。２つのフィンガ７２の間隔は、２つのピン７８の間隔に対応するように構成されている。２つのスライド部７０にはアーム係合部６８内に配置されたロッドが一体で接続され、ロッドは油圧シリンダ、空圧シリンダ、又は、細かい作動設定及び調整を可能にするサーボモータといったアクチュエータに接続される（何れも図示省略）。このため、アクチュエータによるロッドの作動に応じて、スライド部７０及びフィンガ７２をパレット係合位置とパレット係合解除位置との間で同一方向に連動させることができる。ここでは、パレット係合位置がパレット係合解除位置よりもアーム基端部６６側となるように構成されている。また、スライド部７０及びフィンガ７２を作動するアクチュエータは、工作機械１０に配置された制御装置１００（図４参照）によって制御可能に構成されている。図３に示すように、フィンガ７２は、パレット７６を保持するためにアーム係合部６８をパレット７６の側方へ移動したときに係合側面７６ｅと対向する中央部７２ｃと、中央部７２ｃの上方側（上面７６ａ側）に形成された上面側規制部７２ａと、中央部７２ｃの下方側（下面７６ｂ側）に形成された下面側規制部７２ｂとを有する。このため、中央部７２ｃ、上面側規制部７２ａ及び下面側規制部７２ｂによって溝部７２ｄが形成されている。溝部７２ｄは、フィンガ７２をアーム６４の長手方向から見たときに、パレット７６側へ向けた凹状に形成されている。溝部７２ｄは、その深さ方向が、ピン７８の延伸方向と一致するように形成されている。このため、アーム係合部６８をパレット７６の係合側面７６ｅの側方へ移動し、フィンガ７２とピン７８とがＸ軸方向に沿って対向していない位置（パレット係合解除位置）からフィンガ７２とピン７８とがＸ軸方向に沿って対向する位置（パレット係合位置）へ移動する（ＸＦ１方向に沿ってスライドする）ことによって、パレット７６にフィンガ７２を係合させることができる。これによって、アーム６４は、パレット７６を安定して保持することができる。また、凹形状の溝部７２ｄは、フィンガ７２の外側に対して開放された形状であるため、フィンガ７２とピン７８との間に加工により生じる切りくずを挟み込むことを防止又は抑制することができる。

【0033】

なお、ここでは、フィンガ７２は、アーム６４の長手方向から見たときにパレット７６側へ向けた凹状に形成されているとして説明するが、これに限らず、ピンに係合できる形状であればよく、例えば、フィンガは、アームの長手方向から見たときにピンの側へ向けた開放したＶ字状等の他の形状で形成されてもよい。

【0034】

さらに、アーム係合部６８の係合側面７６ｅと対向する幅方向内側、すなわち、Ｘ軸方向内側には、係合側面７６ｅ側へ向けて延在するアーム凸部８６（図１０参照）が形成されている。また、係合側面７６ｅには、パレット７６の内側へ凹むように形成されたパレット溝８８が形成されており、アーム凸部８６を挿し込むことができるように構成されている。これによって、アーム６４は、フィンガ７２とアーム凸部８６の両方を用いてパレット７６を保持することができるため、パレット７６を安定して保持することができる。

【0035】

なお、ここでは、アーム係合部６８のフィンガ７２は、アーム係合部６８の長手方向、すなわち、Ｚ軸方向（図３中のＸＦ１方向）に沿ってパレット係合解除位置とパレット係合位置との間をスライド可能に構成されているとして説明するが、これに限らず、フィンガをＸ軸方向、すなわち、パレットと対向する方向（図３中のＸＦ２方向）にスライドして、パレットを保持するように構成されてもよい。このように構成した場合は、フィンガはアームの長手方向には変位しないため、長手方向についてはアームを省スペースにすることができ、アームをコンパクトに構成することができる。

【0036】

図４には工作機械１０のブロック図を示す。工作機械１０は、加工制御を行うためのＮＣ装置１０２を有する制御装置１００を備える。ＮＣ装置１０２は、駆動部６２のためのサーボアンプ６２ｃと電気的に接続されており、サーボアンプ６２ｃにアーム６４の回転位置の指令を送信すると共に、サーボアンプ６２ｃを介してサーボモータ６２ａに発生した電流値又はトルク及びエンコーダ６２ｂが検出したアーム６４の回転位置を取得するように構成されている。このため、工作機械１０は、サーボモータ６２ａに発生した電流値からパレット７６を保持するアーム６４に作用する荷重（負荷）をサーボモータ６２ａに発生するトルクとして取得（算出）することができる。なお、ここでは、駆動部６２は、２本のアーム６４からの負荷を一元的に取得するように構成されているものとして説明するが、これに限らず、例えば、２本のアームに各々対応する第１の駆動部及び第２の駆動部を配置し、これらで取得した負荷（トルク）を合算する等して負荷を取得してもよい。

【0037】

ＮＣ装置１０２は、また、Ｃ軸ロータリテーブル３６のためのサーボアンプ３６ｈと電気的に接続されており、サーボアンプ３６ｈにテーブル３６ｄの回転位置の指令を送信すると共に、サーボアンプ３６ｈを介してサーボモータ３６ｆに発生した電流値又はトルク及びエンコーダ３６ｇが検出したテーブル３６ｄの回転位置を取得するように構成されている。このため、工作機械１０は、サーボモータ３６ｆに発生した電流値からパレット７６を保持するテーブル３６ｄに作用する荷重（負荷）をサーボモータ３６ｆに発生するトルクとして取得（算出）することができる。

【0038】

制御装置１００は、さらに、記憶部１０４、推定部１０６及び計算部１０８を有する。記憶部１０４は、ＮＣ装置１０２が取得した駆動部６２の負荷及びＣ軸ロータリテーブル３６の負荷を記憶するように構成されている。また、記憶部１０４は、後述するように、アーム６４を単独で、つまりアーム６４自身の負荷を除いては無負荷の状態で、水平状態と直立状態の間を含むアーム回転範囲内の第１のアーム位置へと回動したときに駆動部６２に作用する第１の基準負荷ＴＢ１（図５ｂ参照）と、第１のアーム位置とは異なるアーム回転範囲内の第２のアーム位置へと回動したときに駆動部６２に作用する第２の基準負荷ＴＢ２（図６ｂ参照）を予め記憶するように構成されている。また、水平状態におけるパレット７６のパレット中央部分と駆動部６２の回転中心軸ＲＡ１との水平方向距離となる基準距離Ｌを予め記憶するように構成されている。

【0039】

推定部１０６は、アーム６４によって保持したパレット７６をアーム回転範囲内の第１のアーム位置へと姿勢変更したときに駆動部６２に作用する第１の負荷Ｔ１（図５ａ参照）、及び、アーム回転範囲内の第２のアーム位置へと姿勢変更したときに駆動部６２に作用する第２の負荷Ｔ２（図６ａ参照）を取得し、基準距離Ｌ、第１の基準負荷ＴＢ１及び第１の負荷Ｔ１からワークＷ１を取り付けたパレット７６の質量Ｍを推定するように構成されている。また、推定したパレット７６の質量、第２の基準負荷ＴＢ２及び第２の負荷Ｔ２からワークＷ１を取り付けたパレット７６の重心ＧＷ１の位置Ｈを推定するように構成されている。

【0040】

図５ａ及び図５ｂを通じてパレット７６の質量Ｍの推定方法について説明する。はじめに、図５ａに示すように、パレット７６が水平状態、すなわちアーム６４が係合位置にあるときのパレット中央部分（ここでは、重心ＧＷ１の位置にも相当）と駆動部６２の回転中心軸ＲＡ１との水平方向距離となる基準距離Ｌを予め計測又は設計情報から予め取得し、記憶部１０４に記憶する。さらに、図５ｂに示すように、アーム６４が単独で、すなわち、アーム６４自身の負荷を除いては無負荷の状態で、第１のアーム位置としての係合位置にあるときの第１の基準負荷ＴＢ１を取得し、記憶部１０４に記憶する。具体的には、予め定められた電流値とトルクの換算式を用いて、サーボモータ６２ａに発生した電流値から駆動部６２に作用するトルクである第１の基準負荷ＴＢ１を取得する。つぎに、図５ａに示すように、パレット７６を保持したアーム６４が係合位置にあるときのサーボモータ６２ａの電流値を取得し、駆動部６２に作用するトルクである第１の負荷Ｔ１を第１の基準負荷ＴＢ１と同じ方法で取得する。基準距離Ｌ、第１の基準負荷ＴＢ１、第１の負荷Ｔ１及び質量Ｍの関係式は以下のように表すことができる。
Ｔ１－ＴＢ１＝ＭｇＬ （１）
ここで、ｇは重力加速度を表す。
したがって、（１）式を
Ｍ＝（Ｔ１－ＴＢ１）／ｇＬ （２）
と変形することによって、質量Ｍを推定（算定）することができる。

【0041】

つぎに、図６ａ及び図６ｂを通じてパレット７６の重心ＧＷ１の位置、ここでは、重心位置距離Ｈの推定方法について説明する。重心位置距離Ｈは、パレット７６を保持したアーム６４が直立位置にあるときの重心ＧＷ１と駆動部６２の回転中心軸ＲＡ１との間の水平方向距離と定義する。はじめに、図６ｂに示すように、アーム６４が単独で、すなわち、パレット７６を保持することなく、第２のアーム位置としての直立位置にあるときに、サーボモータ６２ａに発生した電流値から駆動部６２に作用するトルクである第２の基準負荷ＴＢ２を取得し、記憶部１０４に記憶する。具体的には、予め定められた電流値とトルクの換算式を用いて、サーボモータ６２ａに発生した電流値から駆動部６２に作用するトルクである第２の基準負荷ＴＢ２を取得する。つぎに、図６ａに示すように、パレット７６を保持したアーム６４が直立位置にあるときのサーボモータ６２ａの電流値を取得し、駆動部６２に作用するトルクである第２の負荷Ｔ２を第２の基準負荷ＴＢ２と同じ方法で取得する。パレット７６が直立状態にあるときの重心ＧＷ１と駆動部６２の回転中心軸ＲＡ１との水平方向距離となる重心位置距離Ｈと上記の様に求めた第２の基準負荷ＴＢ２及び第２の負荷Ｔ２及び質量Ｍの関係式は以下のように表すことができる。
Ｔ２－ＴＢ２＝ＭｇＨ （３）
ここで、ｇは重力加速度を表す。
したがって、（３）式を
Ｈ＝（Ｔ２－ＴＢ２）／Ｍｇ （４）
と変形することによって、重心位置距離Ｈを推定（算定）することができる。

【0042】

パレット７６の質量Ｍ及び重心位置距離Ｈは、アーム６４が係合位置や直立位置以外の位置にある場合でも推定することができる。例えば、図７Ａに示すように、アーム６４を水平面に対してθ１度だけ傾斜した場合の駆動部６２に作用するトルクを第１の基準負荷ＴＢ１及び第１の負荷Ｔ１とし、そして、図７Ｂに示すように、アーム６４を水平面に対してθ２度だけ傾斜した場合の駆動部６２に作用するトルクを第２の基準負荷ＴＢ２及び第２の負荷Ｔ２とした場合、これらの負荷、基準負荷、質量Ｍ及び重心位置距離Ｈとの関係は次式で表される。
Ｔ１－ＴＢ１＝（Ｌ×ｃｏｓθ１－Ｈ×ｓｉｎθ１）Ｍｇ （５）
又は、
Ｔ２－ＴＢ２＝（Ｌ×ｃｏｓθ２－Ｈ×ｓｉｎθ２）Ｍｇ （６）
ここでｇは重力加速度を表す。
このため、（１）式と（６）式、（３）式と（５）式、又は（５）式と（６）式を連立させることによって、質量Ｍ及び重心位置距離Ｈを推定（算定）することができる。さらに、３か所以上のアーム位置で、それぞれ負荷と基準負荷を取得し、単回帰分析して質量Ｍ及び重心位置距離Ｈをさらに精度よく推定することもできる。

【0043】

制御装置１００による質量Ｍ及び重心位置距離Ｈの推定は、負荷を取得した後であれば任意のタイミングで行えるように構成されている。例えば、ＡＰＣアーム５０によるパレット７６の交換動作中にこれと平行して質量Ｍ及び重心位置距離Ｈを推定し、パレット７６交換後にアクチュエータ３５を作動することができる。これによって、推定時間分だけ作業サイクル時間を短縮することができる。

【0044】

上記の質量Ｍ及び重心位置距離Ｈの推定は、重心ＧＷ１の位置がパレット中央部にあるとの仮定の上に立つ。ワーク及び治具を含むパレット７６の重心ＧＷ１は、原則パレット中央部付近に位置するように各種設計が行われているので、一定の精度で質量Ｍ及び重心位置距離Ｈを推定できるといえる。しかしながら、言い換えれば、ワークＷ１及び治具９６は一品一様の設計であり、重心ＧＷ１は正確にはパレット中央には位置しないため、上述の仮定では、質量Ｍ及び重心位置距離Ｈを正しく推定できない場合がある。このような場合、重心ＧＷ１が基準距離Ｌの方向においてパレット中央部から遠ざかるほど、質量Ｍ及び重心位置距離Ｈを推定する精度は、低下する。そこで、図８ｃ及び図８ｄに示すような、テーブル３６ｄに取り付けられたパレット７６の重心ＧＷ１の位置が、水平方向軸（Ｃ軸）周りに回転するＣ軸ロータリテーブル３６の回転中心軸ＣＣとＸ軸方向及び／又はＹ軸方向にずれている（図中のｕ及び／又はｖ）場合に、制御装置１００の推定部１０６は、これらのずれ（ｕ及びｖ）を推定するように構成されている。

【0045】

具体的な推定方法について、図８ａから図８ｄを用いて説明する。はじめに、図８ａ及び図８ｂに示すように、制御装置１００の推定部１０６は、パレット７６を保持したアーム６４が係合位置にあるときの第１の負荷Ｔ１を、パレット７６を保持したアーム６４が直立位置にあるときの第２の負荷Ｔ２を取得する。また、図５（ｂ）、図６（ｂ）に示すように、アーム６４が単独で、すなわち、パレット７６を保持することなく、係合位置にあるときの第１の基準負荷ＴＢ１を、パレット７６を保持することなく、係合位置にあるときの第２の基準負荷ＴＢ２を取得し、あらかじめ記憶部１０４に記憶しておく。次に、図８ｃに示すように、制御装置１００の推定部１０６は、パレット７６が引き渡されたＣ軸ロータリテーブル３６が第１のテーブル回転位置にあるときにＣ軸ロータリテーブル３６のサーボモータ３６ｆに発生する電流値から、第１のテーブル回転位置においてテーブル３６ｄに作用する第１のテーブル負荷Ｔ３（トルク）を取得する。具体的には、予め定められた電流値とトルクの換算式を用いて、サーボモータ３６ｆに発生した電流値からテーブル３６ｄに作用する第１のテーブル負荷Ｔ３を取得する。さらに、図８ｄに示すように、制御装置１００の推定部１０６は、第１のテーブル回転位置から９０度回転した第２のテーブル回転位置へとテーブル３６ｄを回転し、Ｃ軸ロータリテーブル３６のサーボモータ３６ｆに発生する電流値から、第２のテーブル回転位置においてテーブル３６ｄに作用する第２のテーブル負荷Ｔ４（トルク）を取得する。具体的には、予め定められた電流値とトルクの換算式を用いて、サーボモータ３６ｆに発生した電流値からテーブル３６ｄに作用するトルクである第２のテーブル負荷Ｔ４を取得する。このように取得した各種情報は、以下の関係式で表される。
Ｔ１－ＴＢ１＝Ｍｇ（Ｌ＋ｖ） （７）
Ｔ２－ＴＢ２＝ＭｇＨ （８）
Ｔ３＝Ｍｇｕ （９）
Ｔ４＝Ｍｇｖ （１０）
ここで、ｇは重力加速度を表す。
（７）式から（１０）式を連立させることによって、質量Ｍ、重心位置距離Ｈ及び重心ＧＷ１のＣ軸ロータリテーブル３６の回転中心軸ＣＣからのずれ（ｕ及びｖ）は、
Ｍ＝（Ｔ１－ＴＢ１―Ｔ４）／ｇＬ （１１）
Ｈ＝（Ｔ２－ＴＢ２）／Ｍｇ （１２）
ｕ＝Ｔ３／Ｍｇ （１３）
ｖ＝Ｔ４／Ｍｇ （１４）
のように推定（算定）することができる。このように、推定部１０６は、重心ＧＷ１のＣ軸ロータリテーブル３６の回転中心軸ＣＣからのずれ（ｕ及びｖ）を推定することができるため、テーブル３６ｄを回転する際の最高回転速度や加速度をずれ（ｕ及びｖ）を考慮して設定することができる。なお、Ｃ軸ロータリテーブル３６はパレット７６を保持していないときは無負荷であるため、基本的には第１のテーブル負荷Ｔ３及び第２のテーブル負荷Ｔ４に対応する基準負荷を取得しておく必要はないが、必要に応じてこれらの基準負荷を取得してもよい。また、ここでは、トルクを取得すると説明しているが、これに限らず、サーボアンプ６２ｃ及びサーボアンプ３６ｈから電流値を取得して制御装置１００でトルクに換算してもよいし、又は電流値から直接質量及び重心位置を推定してもよい。

【0046】

図４に示すように、制御装置１００は、推定部１０６が推定したパレット７６の質量Ｍ及び重心位置距離Ｈに基づいて、アクチュエータ３５から第１のアクチュエータ取付部３６ａ及び第２のアクチュエータ取付部３６ｂに作用する調整力を計算する計算部１０８を備える。ここでいう調整力とは、取り付けたパレット７６の重量によって下方側へ傾斜した（倒れた）テーブル３６ｄを持ち上げ、下方側へ傾斜したテーブル３６ｄの回転中心軸ＣＣを水平方向軸と一致するように補正（たおれ補正）するために、アクチュエータ３５を作動させる力であり、本実施形態では、アクチュエータ３５を作動するための油圧である。質量Ｍ及び重心位置距離Ｈと油圧との関係、又は質量Ｍ及び重心位置距離Ｈから推定するたおれ量と油圧との関係は、実験等によって計測し、整理されており、関係式又は数値テーブルの形態で記憶部１０４に記憶されている。制御装置１００は、計算した調整力が作用するようにアクチュエータ３５を作動し、第１のアクチュエータ取付部３６ａ及び第２のアクチュエータ取付部３６ｂを介してハウジング３６ｅを弾性変形させてテーブル支持部３６ｃの位置又は姿勢を変化させることによって、テーブル３６ｄの位置を制御するテーブル位置制御装置１１０を備える。テーブル位置制御装置１１０は、工作機械１０が有する油圧源（流体圧源）１１２を作動して、アクチュエータ３５に油圧を供給する。これによって、アクチュエータ３５に調整力を生じさせることができる。テーブル位置制御装置１１０は、Ｃ軸ロータリテーブル３６のテーブル３６ｄの変位や傾斜による影響も考慮してアクチュエータ３５の調整力を修正するように構成されている。具体的には、変位や傾斜によって変化したテーブル３６ｄの位置に応じてアクチュエータ３５へ供給する油圧を制御する。このため、テーブル３６ｄの回転中心軸ＣＣの位置（傾き）が変わることによる重心ＧＷ１の位置の変化に対応して、テーブル３６ｄの回転中心軸ＣＣと水平方向軸とが常に一致するように、つまりワークＷ１が加工されるべき位置に位置決めされるように、緻密に調整力を作用させることができる。

【0047】

また、テーブル位置制御装置１１０は、ＮＣ装置１０２においてＮＣプログラム及びワークＷ１のモデル情報から取得したワークＷ１の加工工程の進捗に応じて、アクチュエータ３５の調整力を変更するように構成されている。さらに、テーブル位置制御装置１１０は、Ｃ軸ロータリテーブル３６に配置された位置センサ等を用いて計測したテーブル３６ｄの位置情報（変位情報及び傾き情報）に応じてアクチュエータ３５に生じさせる調整力を変化することができるように構成されている。

【0048】

制御装置１００は、推定したパレット７６の質量Ｍが、記憶部１０４に予め記憶されたテーブル３６ｄに取付け可能な質量の上限（テーブル取付け可能上限質量）、アーム６４が保持できる質量の上限（アーム保持可能上限質量）、又は、旋回アームとしてのＡＰＣアーム５０が保持できる質量の上限（ＡＰＣアーム保持可能上限質量）を超過する場合に、超過している旨を報知する報知部１００（図示省略）を有する。このため、例えば、パレット７６の姿勢変更後、アーム６４が保持するパレット７６をＣ軸ロータリテーブル３６に取り付けられるパレット９４と交換する前にパレット７６の質量Ｍを推定し、テーブル取付け可能上限質量又はＡＰＣアーム保持可能上限質量を超過する場合は、パレットの交換を中止した上で、作業者ＷＫに警報（音、光等の知覚できる表示やパソコン、携帯端末等への通知等）を報知することができる。第１の負荷Ｔ１を取得した直後に質量を推定し、アーム保持可能上限質量を超過している場合は、パレット姿勢変更を行うことなく、警報を報知することもできる。これによって、Ｃ軸ロータリテーブル３６、アーム６４、ＡＰＣアーム５０の故障を未然に防止することができ、工作機械１０の稼働効率を向上させることができる。

【0049】

図９には、たおれ補正のフローチャートを示す。また、図１０から図２２には、たおれ補正のフローに対応するパレット７６の段取りを示す。これらの説明を通じて、本実施形態に係る工作機械１０の制御装置１００及び推定方法の作用効果を以下に説明する。なお、図１０から図２２に示すパレット姿勢変更装置４２及びＣ軸ロータリテーブル３６の側面図は、これらの装置の作用効果を説明するための概略的な図である。このため、図面の見易さの観点から、実際の側面視ではアーム６４によって隠れるために直接見えない部分（フィンガ７２、受け部７４、アーム凸部８６等）やＣ軸ロータリテーブル３６の内部の構成（テーブル支持部３６ｃ、テーブル３６ｄ等）も実線で描画している点に注意されたい。

【0050】

制御装置１００は、ステップＳ１０（図９参照）へ移行し、たおれ補正を開始する。たおれ補正を開始すると、ステップＳ２０（図９参照）へ移行し、パレット姿勢変更装置４２にパレットを搬入する。図１０には、治具９６及び加工前のワークＷ１が組付けられたパレット７６が工作機械１０の外側から搬入された状態を示す。ここでは、パレット姿勢変更装置４２の直下においてベッド１８の上面に配置されたレール９０に下面７６ｂを載せたパレット７６（図１０の点線部分）が、工作機械１０の外側から段取り室扉１４ａを通じて段取りステーション４０側、すなわち、パレット姿勢変更装置４２側へと水平状態で搬入される。なお、パレット７６の搬入方法は、レール９０に限らず、工作機械の上部に設置された搬送装置で水平状態パレットが鉛直方向に沿って搬入されてもよく、フォークを有する搬送車のフォークを用いて搬入されてもよい。搬入されたパレット７６は、レール９０の端部に形成されたストッパ９２に当たることで、スライドを停止し、水平状態の段取り位置に位置決めされる。このとき、アーム６４は、水平状態における係合位置よりも下方側となる退避位置へ位置付けされており（旋回されており）、フィンガ７２はパレット係合解除位置に位置付けされている。パレット姿勢変更装置４２は、退避位置において、アーム６４及びアーム６４の構成要素であるフィンガ７２、受け部７４、アーム凸部８６が、パレット７６の搬入に干渉しないよう構成されている。一方、図示しない加工室１２側のＣ軸ロータリテーブル３６（図２参照）には、加工が完了した（加工後の）ワークＷ２及び治具９６が組付けられたパレットとしての第２のパレット９４が保持されている。

【0051】

パレット姿勢変更装置４２にパレットが搬入されると、ステップＳ３０（図９参照）へ移行し、パレット姿勢変更装置４２のアーム６４を作動し、水平状態のパレット７６を保持する。図１１には、駆動部６２によってアーム６４とパレット７６の係合側面７６ｅとが対向する係合位置までアーム６４を回動し、パレット７６に対して位置決めする状態を示す。この状態において、アーム凸部８６及び受け部７４の第２のパレット受け面７４ｂは、パレット７６に接触しないように構成されてもよく、パレット７６に接触するように構成されてもよい。パレット７６に接触しない場合は、パレット７６はレール９０上に保持されている。パレット７６に接触する場合は、アーム凸部８６はパレット溝８８の内壁の上面側と接触し、第２のパレット受け面７４ｂはパレット７６の下面７６ｂと接触する。このため、パレット７６はレール９０から離れ、アーム６４によって保持されることとなる。この場合、アーム凸部８６はパレット溝８８に挿入されているため、パレット７６に不測の外力が作用した場合であっても、パレット７６が工作機械１０の外側へ不意に移動することを規制することができる。

【0052】

図１２には、フィンガ７２をパレット係合解除位置からパレット係合位置へ作動して（図中矢印）、フィンガ７２とピン７８とを係合させた状態を示す。ここでは、フィンガ７２及びピン７８は、ピン７８が抜け落ちない程度においてフィンガ７２とピン７８との間に隙間（遊び）が生じるように寸法決めされている。アーム６４がパレット７６を保持すると、ステップＳ４０（図９参照）へ移行し、サーボモータ６２ａのエンコーダ６２ｂは、アーム６４の回転位置が係合位置（質量Ｍ及び重心位置距離Ｈの推定における第１のアーム位置）にあることを検出する。また、駆動部６２のサーボモータ６２ａにはパレット７６の質量Ｍ及び重心位置距離Ｈに応じた電流が生じる。制御装置１００（ＮＣ装置１０２）は、このときの電流値に基づくトルク（第１の負荷Ｔ１）をサーボアンプ６２ｃから取得し、記憶部１０４に記憶する。

【0053】

制御装置１００が第１の負荷Ｔ１を取得すると、ステップＳ５０（図９参照）へ移行し、パレット姿勢変更装置４２のアーム６４を作動し、パレット７６を直立状態まで回動する。図１３には、駆動部６２が、アーム６４を直立位置まで回動し、パレット７６を直立状態へ姿勢変更した状態を示す。姿勢変更中は、フィンガ７２とピン７８とが係合するため、パレット７６単体での回転方向（Ｒ１方向）への移動を規制することができる。さらに、第２のパレット受け面７４ｂがパレット７６の下面７６ｂと当接し、かつ、第１のパレット受け面７４ａがパレット７６の当接側面７６ｄと当接するため、パレット７６の自重を支え、重力方向に移動することを規制することができる。これによって、アーム６４は、パレット７６を安定して保持しつつ、水平状態から直立状態へと姿勢変更することができる。パレット７６を直立状態まで回動すると、ステップＳ６０（図９参照）へ移行し、サーボモータ６２ａのエンコーダ６２ｂは、アーム６４の回転位置が、直立位置（質量Ｍ及び重心位置距離Ｈの推定における第２のアーム位置）にあることを検出する。また、駆動部６２のサーボモータ６２ａにはパレット７６の質量Ｍ及び重心位置距離Ｈに応じた電流が生じる。制御装置１００（ＮＣ装置１０２）は、このときの電流値に基づくトルク（第２の負荷Ｔ２）を取得し、記憶部１０４に記憶する。

【0054】

制御装置１００が第２の負荷Ｔ２を取得すると、ステップＳ７０（図９参照）へ移行し、制御装置１００はＡＰＣアーム５０を作動してパレット７６，９４を交換する。図１４は、パレット交換装置４４のＡＰＣアーム５０を上昇させ、第１のパレット保持部８２によってパレット７６を保持した状態を示す。具体的には、ＡＰＣアーム５０を上昇させることによって、保持部材７６ｆが第１のパレット保持部８２の凹形状部分に嵌め込まれると共に、第１のパレット保持部８２の両端部の柱状部材の上面がパレット７６の当接側面７６ｄと当接する。これによって、ＡＰＣアーム５０は、パレット７６を保持することができる。このとき、フィンガ７２は、ピン７８のパレット７６単体での回転方向（Ｒ１方向）への移動を規制しているに過ぎないため、ＡＰＣアーム５０は、アーム６４に干渉することなくパレット７６を持ち上げることができる。

【0055】

図１５は、ＡＰＣアーム５０がパレット７６を保持した上で、フィンガ７２をパレット係合位置からパレット係合解除位置へと作動した状態を示す。図中に矢印で示すように、フィンガ７２をパレット係合位置からパレット係合解除位置へと作動させることによって、ＡＰＣアーム５０だけがパレット７６を保持する。このとき、図示しない加工室１２側の第２のパレット９４もＣ軸ロータリテーブル３６から取り外される。これによって、段取り室１４側のパレット７６及び加工室１２側の第２のパレット９４（図１７参照）の両方がＡＰＣアーム５０だけで保持されている。

【0056】

図１６は、フィンガ７２をパレット係合解除位置へと作動したアーム６４を駆動部６２によって待機位置まで回動した状態を示す。パレット姿勢変更装置４２は、アーム６４を直立位置（直立状態）と係合位置（水平状態）との間の待機位置へと位置決めする（回動する）ことができる。これによって、段取り室１４側のパレット７６と加工室１２側の第２のパレット９４とを入れ替えるために、ＡＰＣアーム５０及び旋回扉４６を旋回したときに、ＡＰＣアーム５０及び旋回扉４６と、パレット姿勢変更装置４２や工作機械１０内の他の部材との干渉が発生することを防止することができる。また、アーム６４を係合位置まで戻すことなく、待機位置に位置決めできるため、アーム６４を回動する時間を最低限に短縮することができ、ひいては、パレット７６の姿勢変更及び交換に必要な時間を短縮することができる。

【0057】

図１７は、ＡＰＣアーム５０の旋回によって、段取り室１４側のパレット７６（図１６参照）と加工室１２側の第２のパレット９４とを入れ替えた（交換した）状態を示す。パレット７６及び第２のパレット９４を保持したＡＰＣアーム５０を１８０度旋回することによって、加工前のワークＷ１が組付けられたパレット７６を加工室１２側へと移動してＣ軸ロータリテーブル３６に受渡し、加工後のワークＷ２が組付けられた第２のパレット９４を段取り室１４側へ移動することができる。

【0058】

パレット７６，９４の交換と並行して又は交換後に、推定部１０６は、ステップＳ８０（図９参照）へ移行し、上述した（１）式及び（２）式を用いて、記憶部１０４に記憶した基準距離Ｌ、第１の基準負荷ＴＢ１及び第１の負荷Ｔ１から質量Ｍを推定する。つぎに、推定部１０６は、ステップＳ９０（図９参照）へ移行し、上述した（３）式及び（４）式を用いて、記憶部１０４に記憶した第２の基準負荷ＴＢ２及び第２の負荷Ｔ２から重心位置距離Ｈを推定する。このとき、第１の基準負荷ＴＢ１及び第２の基準負荷ＴＢ２は、予め実験等によって求められ、記憶部１０４に記憶されている。さらに、ステップＳ１００（図９参照）へ移行し、制御装置１００の計算部１０８は、たおれ補正を行うために、推定部１０６が推定したパレット７６の質量Ｍ及び重心位置距離Ｈに基づいてアクチュエータ３５から第１のアクチュエータ取付部３６ａ及び第２のアクチュエータ取付部３６ｂに作用する調整力を計算する。

【0059】

図１８は、入れ替えたパレット７６を取り付けるＣ軸ロータリテーブル３６を示す。ＡＰＣアーム５０は、１８０度旋回してパレット７６を加工室１２側へと入れ替え、入れ替えられたパレット７６は、Ｃ軸ロータリテーブル３６に位置決めされ、取り付けられる。Ｃ軸ロータリテーブル３６は、ＡＰＣアーム５０が旋回している間は、ＡＰＣアーム５０及びこれが保持するパレット７６と干渉しない待機位置（図１８での点線で示す位置）において旋回の完了まで待機する。Ｃ軸ロータリテーブル３６は、旋回の完了後、ＡＰＣアーム５０及びパレット７６側へ向けてＺ軸方向に沿って移動し、パレット７６の下面７６ｂ及びＣ軸ロータリテーブル３６の取付面の取付け機構（図示省略）によって、パレット７６を保持し、取付ける。

【0060】

図１９は、パレット７６をＣ軸ロータリテーブル３６へ引き渡すＡＰＣアーム５０の側面図を示す。Ｃ軸ロータリテーブル３６にパレット７６が取り付けられると、ＡＰＣアーム５０が下降し、Ｃ軸ロータリテーブル３６に引き渡したパレット７６から離脱する。ＡＰＣアーム５０による保持が解除されるため、パレット７６は、Ｃ軸ロータリテーブル３６のテーブル３６ｄの取付面だけで保持されている状態となる。パレット７６、治具９６及びワークＷ１は、テーブル３６ｄの取付面に直立状態で取り付けられ、水平方向に突き出している。このため、テーブル３６ｄには、パレット７６、治具９６及びワークＷ１の重量によって生じるモーメントが作用し、この結果、テーブル３６ｄは、鉛直方向下向きに傾斜し、テーブル３６ｄの回転軸（Ｃ軸）は水平方向軸に対して鉛直方向下向きに傾斜し、いわゆる、たおれが発生し、加工精度が低下する。たおれが生じたままワークＷ１の加工を行うと、例えば、治具９６の基準面に取り付けられたワークＷ１の基準面に対するワークＷ１の上面７６ａの平行度の要求を満たせなくなる。

【0061】

図２０は、自重によってテーブル３６ｄが傾斜する（倒れる）パレット７６及びワークＷ１の側面図を示す。パレット７６をＣ軸ロータリテーブル３６へ引き渡すと、ステップＳ１１０（図９参照）へ移行し、制御装置１００は、たおれ補正を行うためにテーブル位置制御装置１１０を作動して、計算部１０８が計算した調整力（油圧）でアクチュエータ３５を作動させるための油圧源１１２を制御する。

【0062】

図２１は、たおれ補正を行うためにアクチュエータ３５が作動するＣ軸ロータリテーブル３６の側面図を示す。テーブル位置制御装置１１０がアクチュエータ３５を作動させるために油圧源１１２を制御すると、ステップＳ１２０（図９参照）へ移行し、アクチュエータ３５が作動し、Ｃ軸ロータリテーブル３６のハウジング３６ｅを弾性変形させる。具体的には、アクチュエータ３５は、油圧供給されることによって作動し、第１のアクチュエータ取付部３６ａ及び第２のアクチュエータ取付部３６ｂに調整力を作用する。このため、ハウジング３６ｅに対して離反又は接近する方向に力を作用し、ハウジング３６ｅを背面側（アクチュエータ３５側）へ傾倒する（起き上がる）ように弾性変形させる。これによって、治具９６、ワークＷ１及びパレット７６と共に下方側へ傾いていたテーブル３６ｄの回転中心軸ＣＣが水平方向軸に沿うように補正され、テーブル３６ｄが、本来あるべき位置に位置決めされる。テーブル３６ｄが位置決めされると、ステップＳ１３０（図９参照）へ移行し、たおれ補正を終了する。

【0063】

図２２は、加工を行うために主軸２６側へ向けてＢ軸ロータリテーブル３４によって回動したＣ軸ロータリテーブル３６の側面図を示す。Ｂ軸ロータリテーブル３４によって回動し、主軸２６と対向するように位置決めされたパレット７６に取り付けられたワークＷ１は、主軸２６とＣ軸ロータリテーブル３６及びＢ軸ロータリテーブル３４とが相対移動し、主軸２６に取付けられた工具２８によって加工される。加工が完了すると、再度パレット７６の交換が行われる。

【0064】

本実施形態に係る工作機械１０の制御装置１００によると、制御装置１００は、アーム６４を単独で、第１のアーム位置へと回動したときに駆動部６２に作用する第１の基準負荷ＴＢ１と、第２のアーム位置へと回動したときに駆動部６２に作用する第２の基準負荷ＴＢ２と、水平状態におけるパレット７６のパレット中央部分と駆動部６２の回転中心軸ＲＡ１との水平方向距離となる基準距離Ｌと、を記憶する記憶部１０４を備える。また、制御装置１００は、アーム６４によって保持したパレット７６をアーム回転範囲内の第１のアーム位置へと姿勢変更したときに駆動部６２に作用する第１の負荷Ｔ１及び第２のアーム位置へと姿勢変更したときに駆動部６２に作用する第２の負荷Ｔ２を取得し、少なくとも基準距離Ｌ、第１の基準負荷ＴＢ１、第２の基準負荷ＴＢ２、第１の負荷Ｔ１、及び、第２の負荷Ｔ２に基づいてパレット７６の質量Ｍ及び重心ＧＷ１の位置（重心位置距離Ｈ）を推定する推定部１０６を備える。このため、駆動部６２及びアーム６４を用いて部品点数を増やすことなくパレット７６の質量Ｍ及び重心位置距離Ｈを推定することができる。

【0065】

さらに、本実施形態に係る工作機械１０によると、工作機械１０は、アクチュエータ３５と、制御装置１００によって推定したパレット７６の質量Ｍ及び重心位置距離Ｈに基づいて、アクチュエータ３５が第１のアクチュエータ取付部３６ａ及び第２のアクチュエータ取付部３６ｂに作用する調整力を計算する計算部１０８とを備える。また、工作機械１０は、第１のアクチュエータ取付部３６ａ及び第２のアクチュエータ取付部３６ｂに、計算された調整力が作用するようにアクチュエータ３５を作動し、ハウジング３６ｅを弾性変形させてテーブル支持部３６ｃの位置又は姿勢を変化させることによって、テーブル３６ｄの位置を制御するテーブル位置制御装置１１０を備える。これによって、テーブル３６ｄのたおれ補正を行うことができ、ワークＷ１の加工精度を向上させることができる。

【0066】

また、本実施形態に係る工作機械１０によると、制御装置１００の推定部１０６は、パレット７６が引き渡されたＣ軸ロータリテーブル３６が第１のテーブル回転位置にあるときにテーブル３６ｄに作用する第１のテーブル負荷Ｔ３を取得することができる。さらに、制御装置１００の推定部１０６は、第１のテーブル回転位置から９０度回転した第２のテーブル回転位置へとテーブル３６ｄを回転し、テーブル３６ｄに作用する第２のテーブル負荷Ｔ４を取得することができる。このため、重心ＧＷ１のＣ軸ロータリテーブル３６の回転中心軸ＣＣからのずれを推定することができる。

【0067】

さらに、本実施形態に係る工作機械１０によると、制御装置１００は、推定したパレット７６の質量Ｍが、記憶部１０４に記憶されたテーブル取付け可能上限質量、保持可能上限質量、又はＡＰＣアーム保持可能上限質量を超過する場合に、超過している旨を報知する報知部１００を有する。このため、パレット７６の姿勢変更後、アーム６４が保持するパレット７６をＣ軸ロータリテーブル３６に取り付けられるパレット９４と交換する前にパレット７６の質量Ｍを推定し、テーブル取付け可能上限質量又はＡＰＣアーム保持可能上限質量を超過する場合は、パレットの交換を中止した上で、作業者ＷＫに報知することができる。第１の負荷Ｔ１を取得した直後に質量を推定し、アーム保持可能上限質量を超過している場合は、パレット姿勢変更を行うことなく警報を報知することもできる。これによって、Ｃ軸ロータリテーブル３６、アーム６４、ＡＰＣアーム５０の故障を未然に防止することができ、工作機械１０の稼働効率を向上させることができる。

【0068】

また、本実施形態に係る工作機械１０によると、制御装置１００は、推定したパレット７６の質量Ｍと重心位置距離Ｈに応じて、アーム６４、ＡＰＣアーム５０、及び工作機械１０の送り軸の動作の速度及び／又は加速度を制御するように構成されている。このため、質量ＭがＡＰＣアーム保持可能上限質量の一定割合より大きい場合は、パレット交換装置４４のＡＰＣアーム５０の旋回速度や上昇速度を小さく設定することができる。また、重心ＧＷ１の位置が、Ｃ軸の負荷が相対的に小さくなるように位置しているときには、Ｃ軸、Ｂ軸及びＺ軸の加速度／回転加速度を大きく設定することができ、逆に重心ＧＷ１の位置がＣ軸の負荷が相対的に大きくなるよう位置しているときには、Ｃ軸、Ｂ軸及びＺ軸の加速度／回転加速度を小さく設定することができるため、ワークＷ１の加工精度及び工作機械の稼働効率を向上させることができる。

【0069】

以上の説明のとおり、本実施形態に係る工作機械１０の制御装置１００及び推定方法によれば、ワークＷ１の加工精度及び稼働効率を向上させるために、部品点数を増やすことなくワークＷ１が取り付けられたパレット７６の質量Ｍ及び重心位置距離Ｈを精度よく推定することができる。さらに、推定したパレット７６の質量Ｍ及び重心位置距離Ｈを工作機械１０の様々な場面で活用して、ワークＷ１の加工精度及び工作機械１０の稼働効率を向上させることができる。

【0070】

以上、工作機械１０の制御装置１００及び質量Ｍと重心位置距離Ｈの推定方法の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されない。上記のほか、当業者であれば、上記の実施形態の様々な変形が可能であることを理解できると考えられる。

【符号の説明】

【0071】

１０ 工作機械
２６ 主軸
２８ 工具
３５ アクチュエータ
３６ Ｃ軸ロータリテーブル（テーブル）
３６ａ 第１のアクチュエータ取付部
３６ｂ 第２のアクチュエータ取付部
３６ｃ テーブル支持部
３６ｄ テーブル
３６ｅ ハウジング
３６ｆ サーボモータ
３６ｇ エンコーダ
３６ｈ サーボアンプ
３８ Ｚ軸直動ガイド
４０ 段取りステーション
４２ パレット姿勢変更装置（推定装置）
４４ パレット交換装置
６０ ベース
６２ 駆動部
６４ アーム
７６ パレット
７６ａ 上面
９６ 治具
１００ 制御装置
１０４ 記憶部
１０６ 推定部
１０８ 計算部
１１０ テーブル位置制御装置
Ｈ 重心位置距離
Ｌ 基準距離
Ｍ 質量
ＲＡ１ 駆動部の回転中心軸
ＴＢ１ 第１の基準負荷
ＴＢ２ 第２の基準負荷
Ｔ１ 第１の負荷
Ｔ２ 第２の負荷
Ｔ３ 第１のテーブル負荷
Ｔ４ 第２のテーブル負荷
Ｗ１ ワーク
Ｗ２ ワーク

【要約】

【課題】ワークの加工精度及び稼働効率を向上させるために、部品点数を増やすことなくワークが取り付けられたパレットの質量及び重心位置を精度よく推定する工作機械の推定装置及び推定方法を提供する。
【解決手段】制御装置１００は、回転中心軸周りにパレット７６を回動可能な駆動部６２に取り付けられ、パレット７６を保持して水平状態と直立状態との間を含むアーム回転範囲内で姿勢変更するアーム６４と、アーム６４単独でアーム回転範囲内の第１及び第２のアーム位置へと回動したときの第１及び第２の基準負荷と、水平状態におけるパレット中央部分と回転中心軸との水平方向距離となる基準距離Ｌとを記憶する記憶部１０４と、パレット７６を第１及び第２のアーム位置へと姿勢変更したときの第１及び第２の負荷を取得し、少なくともこれらの負荷及び基準距離に基づいてパレット７６の質量及び重心位置を推定する推定部１０６を備える。
【選択図】図４

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8a-8b】

【図8c-8d】

【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】