(57)【要約】【課題】工作機械の移動カバーをレール上で開閉移動させるとき、移動カバーのローラがレール上の異物に衝突することなく、ローラおよび／またはレールの破損を未然に防止することができる。【解決手段】工作機械は、移動カバーをレール上で移動させる駆動部と、レール上の異物を除去する清掃手段と、移動カバーをレール上で移動させるように駆動部を制御する本体制御部と、を備える。また工作機械は、レール上の異物を検知する検知手段をさらに備え、本体制御部は、レール上の異物を除去するように清掃手段を制御するとともに、検知手段がレール上に異物を検知しない場合、または検知手段がレール上に異物を検知した後、清掃手段がレール上の異物を除去した場合に、移動カバーをレール上で移動させるように駆動部を制御するように構成されている。【選択図】図３
2020199624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動カバーをレール上で移動させる駆動部と、
前記レール上の異物を除去する清掃手段と、
前記移動カバーを前記レール上で移動させるように前記駆動部を制御する本体制御部と、を備えた工作機械。
【請求項２】
前記レール上の異物を検知する検知手段をさらに備え、
前記本体制御部は、前記レール上の異物を除去するように前記清掃手段を制御するとともに、前記検知手段が前記レール上に異物を検知しない場合、または前記検知手段が前記レール上に異物を検知した後、前記清掃手段が前記レール上の異物を除去した場合に、前記移動カバーを前記レール上で移動させるように前記駆動部を制御する、請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
ワークが加工される加工領域を画定し、前記レールと対向する筐体前部を有する筐体をさらに備え、
前記移動カバーは、前記レールに沿って回転するローラと、前記レールおよび前記ローラと前記加工領域との間に配置された防御板と、を有する請求項１または２に記載の工作機械。
【請求項４】
前記清掃手段は、回転ブラシ、固定ブラシ、ブレード、エアブロー、ワイパーまたは電磁石部材を含み、前記移動カバーに取り付けられるか、または前記レールの長手方向に沿って移動可能に筐体前部に取り付けられる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項５】
前記レール上の異物を検知する検知手段と、
前記本体制御部と通信可能な補助制御部を有する補助装置と、をさらに備え、
前記清掃手段は、前記補助装置に取り付けられ、前記レールの長手方向に沿って移動可能な回転ブラシ、固定ブラシ、ブレード、エアブロー、ワイパー、または電磁石部材を含み、
前記本体制御部は、前記補助制御部と通信して、前記レール上の異物を除去するように前記清掃手段を制御し、
前記本体制御部は、前記検知手段が前記レール上に異物を検知しない場合、または前記検知手段が前記レール上に異物を検知した後、前記清掃手段が前記レール上の異物を除去した場合に、前記移動カバーを前記レール上で移動させるように前記駆動部を制御する、請求項１に記載の工作機械。
【請求項６】
前記回転ブラシは、前記レールの長手方向に沿って回転するか、または長手方向と実質的に直交する方向に回転する、請求項４または５に記載の工作機械。
【請求項７】
前記エアブローは、前記レールの長手方向に向かって、または長手方向と実質的に直交する方向に向かってガスを前記レールに噴出する、請求項４または５に記載の工作機械。
【請求項８】
前記清掃手段は、前記レールの長手方向に延びる主流路と、前記主流路から延びる複数の支流路とを有し、ガスを前記主流路に供給して前記支流路から噴出させることにより前記レール上の異物を除去する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項９】
前記清掃手段の前記主流路が前記レールの内部を貫通し、前記支流路が前記レールの表面に延びるように形成されるか、または
前記清掃手段の前記主流路を構成する導管が筐体前部に設けられ、ガスが前記支流路から前記レールに向けて噴出される、請求項８に記載の工作機械。
【請求項１０】
前記検知手段は、変位センサ、測長センサ、またはイメージセンサを含み、前記移動カバーに取り付けられるか、前記レールの長手方向に沿って移動可能に筐体前部に取り付けられるか、または加工領域内に配置される、請求項２に記載の工作機械。
【請求項１１】
前記検知手段は、前記補助装置に取り付けられた変位センサ、測長センサ、またはイメージセンサを含み、
前記本体制御部は、前記補助制御部と通信して、前記レール上の異物を検知するように前記検知手段を制御する、請求項５に記載の工作機械。
【請求項１２】
前記検知手段は、前記移動カバーに固定されるか、前記レールの長手方向に沿って移動可能に前記筐体前部に固定されるプローブを含み、前記プローブと前記レールとの間の電気抵抗または静電容量の変化を検知することにより前記レール上の異物を検知する、請求項３に記載の工作機械。
【請求項１３】
前記補助装置は、自律走行型ロボットである、請求項５または１１に記載の工作機械。
【請求項１４】
レール上の異物を除去する清掃工程と、
前記清掃工程の後に、移動カバーを前記レール上で移動させる移動工程と、を備えた工作機械の制御方法。
【請求項１５】
前記レール上の異物を検知する検知工程をさらに備え、
前記移動工程は、前記レール上に異物を検知しない場合、または前記レール上の異物を除去した場合に、前記移動カバーを前記レール上で移動させる、請求項１４に記載の工作機械の制御方法。
【請求項１６】
前記検知工程を反復して行い、
前記移動カバーを前記レール上で移動させる工程中に、前記レール上に異物を検知したとき、前記移動カバーを前記レール上で逆方向に移動させた後、前記レール上の異物を除去する前記清掃工程を行う、請求項１５に記載の工作機械の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械およびその制御方法に関し、とりわけレール上の異物を除去して、移動カバーをレール上で移動させる工作機械およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、工作機械は、加工時、ワークから生じる切り屑、またはワークや切削ツール等の工具を冷却するクーラント等が飛散するため、固定カバー（スプラッシュガードともいう）により加工領域を画定し、加工領域外にいるオペレータを保護するように構成されている。また工作機械は、オペレータがワークを加工領域内に搬入し、加工領域内から搬出するために、さらに加工領域内を清掃または保守作業を行うために、固定カバーに対して移動可能な移動カバーを備えている。すなわち工作機械は、移動カバーが固定カバーに対して閉位置にあるとき、オペレータの安全を確保しつつ、ワークを加工領域内で機械加工し、移動カバーが固定カバーに対して開位置にあるとき、加工領域内を清掃または保守作業を行うことができる。
【０００３】
移動カバーが固定カバーに対して自動開閉する場合、オペレータの誤操作に起因して、オペレータやロボットが移動カバーと固定カバーの間に挟まれ、オペレータが怪我し、ロボットまたは移動カバーの駆動機構が破損するおそれがあった。例えば特許文献１には、低コストで安全性を担保できるドア開閉装置を備えた工作機械が記載されている。
【０００４】
具体的には、特許文献１に記載のドア開閉装置を備えた工作機械は、レールの上を開閉移動する移動カバーと、これを移動するように駆動するドア開閉モータと、ドア開閉モータの動力を移動カバーに伝達する伝動機構を備え（例えばボールねじ）を備え、移動カバーの開閉時、ドア開閉モータに加わる外乱トルクを推定し、外乱トルクが所定の上限値を上回った場合および所定の下限値を下回った場合、移動カバーの開閉を停止させるモータ停止部が設けられている。とりわけモータ停止部は、移動カバーと固定カバーの間に挟まれた障害物を検出するために、ドア開閉モータに加わる外乱トルクが上限値を超えた場合に、移動カバーの開閉を停止させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１０９２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
移動カバーは、典型的には、レール上を回転するローラを備え、レール上に異物（加工に伴い生じた切削屑等）があった場合、移動カバーのローラ等がレール上の異物に衝突したときの衝撃（外乱トルク）を受けることにより、移動カバーの開閉を停止させることはできるが、このときローラ、レール、および／または移動カバーのシールワイパーが破損するおそれがあった。
【０００７】
また昨今、ロボットアームを用いて、未加工のワークを加工領域に搬入し、加工済のワークを加工領域から搬出するようなシステムの自動化が進みつつあり、とりわけ加工済のワークを加工領域から搬出するとき、ワークに付着していた異物が搬出時にレール上に落下（付着）して、移動カバーの開閉を停止させる事案が頻繁に生じている。
【０００８】
オペレータがワークを手作業で搬出しているときに、異物がレール上に落下した場合、オペレータが移動カバーの開閉の障害になると判断して、直ちに取り除くことができるが、上述の自動化システムには、レール上に付着した異物を除去する手段は設けられていない。したがって特許文献１に記載の工作機械においては、モータ停止部が移動カバーの開閉を停止させるたびに、オペレータが異物を手作業で取り除く必要があり、自動化システムを採用したにも拘わらず、作業効率があまり改善されないという課題があった。
【０００９】
さらに上述の自動化システムを用いて、オペレータ不在の状態で（例えば夜間に）一連のワークを連続的に加工しようとしたとき、加工中に生じた異物がレール上に付着して、移動カバーの開閉が阻害されると、（朝になってオペレータが異物を取り除き、自動化システムを再稼働させるまで）ワークの加工が長時間中断され、生産収量を著しく減退させるといった課題もあった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで本発明に係る第１の態様は、工作機械に関し、この工作機械は、移動カバーをレール上で移動させる駆動部と、前記レール上の異物を除去する清掃手段と、前記移動カバーを前記レール上で移動させるように前記駆動部を制御する本体制御部と、を備える。
好適には、工作機械は、前記レール上の異物を検知する検知手段をさらに備え、前記本体制御部は、前記レール上の異物を除去するように前記清掃手段を制御するとともに、前記検知手段が前記レール上に異物を検知しない場合、または前記検知手段が前記レール上に異物を検知した後、前記清掃手段が前記レール上の異物を除去した場合に、前記移動カバーを前記レール上で移動させるように前記駆動部を制御するように構成されている。
【００１１】
また工作機械は、ワークが加工される加工領域を画定し、前記レールと対向する筐体前部を有する筐体をさらに備え、前記移動カバーは、前記レールに沿って回転するローラと、前記レールおよび前記ローラと前記加工領域との間に配置された防御板と、を有する。
【００１２】
前記清掃手段は、具体的には、回転ブラシ、固定ブラシ、ブレード、エアブロー、ワイパーまたは電磁石部材を含み、前記移動カバーに取り付けられるか、または前記レールの長手方向に沿って移動可能に筐体前部に取り付けられるものであってもよい。
【００１３】
択一的には、清掃手段は、工作機械ではなく、自律走行型ロボット（ＡＧＶ）等の補助装置に取り付けられてもよい。この場合、工作機械は、前記レール上の異物を検知する検知手段と、前記本体制御部と通信可能な補助制御部を有する補助装置と、をさらに備え、前記清掃手段は、前記補助装置に取り付けられ、前記レールの長手方向に沿って移動可能な回転ブラシ、固定ブラシ、ブレード、エアブロー、ワイパー、または電磁石部材を含み、前記本体制御部は、前記補助制御部と通信して、前記レール上の異物を除去するように前記清掃手段を制御し、前記本体制御部は、前記検知手段が前記レール上に異物を検知しない場合、または前記検知手段が前記レール上に異物を検知した後、前記清掃手段が前記レール上の異物を除去した場合に、前記移動カバーを前記レール上で移動させるように前記駆動部を制御するものであってもよい。
【００１４】
好適には、前記回転ブラシは、前記レールの長手方向（移動方向、開扉方向または閉扉方向）に沿って回転するか、または長手方向と実質的に直交する方向に回転する。
また好適には、前記エアブローは、前記レールの長手方向に向かって、または長手方向と実質的に直交する方向に向かってガスを前記レールに噴出する。
【００１５】
別の具体例として、前記清掃手段は、前記レールの長手方向に延びる主流路と、前記主流路から延びる複数の支流路とを有し、ガスを前記主流路に供給して前記支流路から噴出させることにより前記レール上の異物を除去するものであってもよい。
この場合、前記清掃手段の前記主流路が前記レールの内部を貫通し、前記支流路が前記レールの表面に延びるように形成されるか、または前記清掃手段の前記主流路を構成する導管が前記筐体前部に設けられ、ガスが前記支流路から前記レールに向けて噴出されるように構成される。
【００１６】
一方、前記検知手段は、具体的には、変位センサ、測長センサ、またはイメージセンサを含み、前記移動カバーに取り付けられるか、前記レールの長手方向に沿って移動可能に前記筐体前部に取り付けられるか、または前記加工領域内に配置されるものであってもよい。
【００１７】
択一的には、検知手段は、工作機械ではなく、補助装置に設けられたロボットアームに取り付けられてもよい。この場合、前記検知手段は、前記補助装置に取り付けられた変位センサ、測長センサ、またはイメージセンサを含み、前記本体制御部は、前記補助制御部と通信して、前記レール上の異物を検知するように前記検知手段を制御するように構成される。
【００１８】
さらに、前記検知手段は、前記検知手段は、前記移動カバーに固定されるか、前記レールの長手方向に沿って移動可能に前記筐体前部に固定されるプローブを含み、前記プローブと前記レールとの間の電気抵抗または静電容量の変化を検知することにより前記レール上の異物を検知するものであってもよい。
【００１９】
なお、前記補助装置は、自律走行型ロボットであってもよい。自律走行型ロボットは、工作機械に対するワークの搬入／搬出、複数の工作機械を擁する工場内の物流を自動化するとともに、人（オペレータ）との共存環境を実現する次世代搬送システムである。
【００２０】
本発明に係る第２の態様は、工作機械の制御方法に関し、この制御方法は、レール上の異物を除去する清掃工程と、前記清掃工程の後に、移動カバーを前記レール上で移動させる移動工程と、を備える。
【００２１】
好適には、この制御方法は、前記レール上の異物を検知する検知工程をさらに備え、前記移動工程は、前記レール上に異物を検知しない場合、または前記レール上の異物を除去した場合に、前記移動カバーを前記レール上で移動させる。
【００２２】
さらに好適には、前記検知工程を反復して行い、前記移動カバーを前記レール上で移動させる工程中に、前記レール上に異物を検知したとき、前記移動カバーを前記レール上で逆方向に移動させた後、前記レール上の異物を除去する前記清掃工程を行う。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る態様によれば、工作機械の移動カバーをレール上で開閉移動させるとき、移動カバーのローラがレール上の異物に衝突することなく、ローラおよび／またはレールの破損を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る工作機械の全体的構成を示す概略斜視図である。
【図２】本実施形態に係る移動カバーを鉛直断面から見た断面図である。
【図３】図２の破線円で示す部分を、加工領域から外側に向かって見た一部透視斜視図である。
【図４】水平方向から見た移動カバーおよび筐体の一部を示す拡大断面図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、清掃手段の具体例を概念的に示す平面図および断面図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、清掃手段の別の具体例を概念的に示す平面図および正面図である。
【図７】清掃手段のさらに別の具体例を概念的に示す斜視図である。
【図８】（ａ）は、清掃手段のさらに別の具体例を示す平面図であり、（ｂ）および（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線およびＣ−Ｃ線から見た断面図である。
【図９】（ａ）および（ｂ）は、清掃手段のさらに別の具体例を示す断面図および正面図である。
【図１０】（ａ）は、補助装置の全体構成図であり、（ｂ）は、補助装置を上から見た部分斜視図である。
【図１１】補助装置を含む工作機械の概略的な構成を示すブロック図である。
【図１２】本実施形態に係る工作機械の制御方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
添付図面を参照して本発明に係る工作機械およびその制御方法の実施形態を以下説明する。各実施形態の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語（例えば「鉛直方向」、「水平方向」、「長手方向」、および「Ｚ軸方向」等）を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本発明を限定するものでない。なお各図面において、工作機械の各構成部品の形状または特徴を明確にするため、これらの寸法を相対的なものとして図示し、必ずしも同一の縮尺比で表したものではない。また、各図面において同一の構成部品には同一の符号を用いて示す。
【００２６】
［工作機械の全体構成］
図１は、本発明の実施形態に係る旋盤として具現化された工作機械１の全体的構成を示す概略的な斜視図である。本実施形態に係る工作機械１は、工場等のフロアに直接的に据え置かれた筐体３（カバーともいう）を備え、図１に示すように、ドア開口部を有する固定カバー４と、一対の移動カバー１０ａ，１０ｂ（総称して「移動カバー１０」という。）を備える。移動カバー１０は、固定カバー４に対して水平方向に移動して（閉位置に移動して）、ドア開口部を覆うことにより、内部にワーク（被加工部材）を加工するための加工領域５を画定する。また工作機械１は、一般にプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）で構成される本体制御部５０（図１１）、マルチタッチ式モニタとして構成されたヒューマン・マシン・インターフェイス（ＨＭＩともいう）１０１、ワークＷの加工時に生じた切屑Ｄを含むクーラントを回収／処理する切屑処理部１０３、および工作機械１の異常が生じた際にオペレータに警告を与える警告灯１０５を備える。
【００２７】
また図１に示す工作機械１は、加工領域５内において、工具ホルダ１０７が置換可能に取り付けられた刃物台１０９、Ｚ軸（水平方向軸）の周りに回転する主軸（図示せず）、ワークＷの中心をＺ軸方向に押圧する芯押し台１１３、およびワークレスト１１５等を有する。
【００２８】
ヒューマン・マシン・インターフェイス１０１は、本体制御部５０と通信可能であり、オペレータは、ヒューマン・マシン・インターフェイス１０１を介してジョブ（工作機械１の各種動作）を設定／教示し、本体制御部５０内のメモリ（図示せず）に記録することができる。本体制御部５０は、主軸を回転させる回転駆動部、および／または移動カバー１０を開閉移動させる開閉駆動部（これらの駆動部を総称して単に「駆動部５２（図１１）」という）を制御する他、詳細については後述するが、レール２０上の異物Ｄを取り除く清掃手段６０（清掃部ともいう、図１１）およびレール２０上の異物Ｄを検出する検知手段７０（検知部ともいう、図１１）の動作を制御するように構成されている。
【００２９】
なお本実施形態において、清掃手段６０および検知手段７０は、工作機械１内に設置されたものに限定されず、物理的に離間して配置されたものであってもよい。この観点から、本願では、清掃手段６０および検知手段７０は、工作機械１と分離した装置に組み込まれた場合であっても、同等の機能を有するものを工作機械１の構成部品として、それぞれ「清掃部」および「検知部」といい、これらの用語は置換可能に用いられる。
【００３０】
上述のとおり、通常、本体制御部５０が移動カバー１０を開閉するように駆動部５２を制御するが、オペレータが手動で開閉できるように移動カバー１０には開閉ハンドル１４も設けられている。また移動カバー１０は、耐衝撃性の高いガラス（いわゆる防弾ガラス）で形成された窓部１２を有する。
【００３１】
図２は、移動カバー１０を鉛直面に平行な平面から見た断面図であり、図３は図２の破線円IIIで示す部分を、加工領域５から筐体３の外側に向かって見た一部透視斜視図である。また図４はＺ軸方向（水平方向）から見た移動カバー１０および筐体３の一部を示す拡大断面図である。
【００３２】
図示のように、筐体３は、加工領域５を部分的に画定する筐体前部８と、筐体前部８に固定されたレール２０とを有し、移動カバー１０は、レール２０上を回転するローラ１８を有する。すなわちレール２０は、筐体前部８と対向するように配置され、Ｚ軸方向（レール２０の長手方向）に延びている。
【００３３】
また移動カバー１０は、加工中に噴射されるクーラントおよびワークＷから生じる切屑Ｄが、移動カバー１０のローラ１８およびレール２０に付着することを防止するために、ローラ１８を含む移動カバー１０の一部の包囲する防御板２２を有する。ただし防御板２２は、ローラ１８に隣接して配置され、レール２０の全体をカバーするものではないので、加工中にクーラントおよび切屑Ｄがレール２０に付着する場合がある。加工中にワークＷから生じる切屑Ｄがレール２０に付着した状態で、移動カバー１０が移動すると、切屑Ｄがローラ１８とレール２０との間に挟み込まれ、工作機械１の挟み込み防止機構（図示せず）が作動し、移動カバー１０は停止する。このとき切屑Ｄが除去されない限り、本体制御部５０は、移動カバー１０を停止状態に維持する。先行技術の欄で上記説明したように、オペレータ不在の状態で（例えば夜間に）ワークＷを連続的に加工するようにプログラムした際に、移動カバー１０が停止状態に維持されると、（朝になってオペレータが異物Ｄを取り除くまで）ワークＷの加工が長時間中断され、生産収量を著しく減退させてしまう。
【００３４】
そこで本実施形態に係る工作機械１は、レール２０上の異物Ｄを除去する清掃手段６０を備える。本体制御部５０は、移動カバー１０をレール２０上で移動させるように駆動部５２を制御するが、レール２０上の異物Ｄの有無に拘わらず（レール２０上の異物Ｄの有無を検出することなく）、移動カバー１０を移動させるごとに清掃手段６０を用いてレール２０を清掃してもよい。
【００３５】
ただし、移動カバー１０を移動させるごとに清掃手段６０を用いてレール２０を清掃することが、全体的な加工時間を実質的に増大させる場合、工作機械１は、レール２０上の異物Ｄを検知する検知手段７０をさらに備えてもよい。このとき本体制御部５０は、レール２０上の異物Ｄ（切屑）を除去するように清掃手段６０を制御するとともに、検知手段７０がレール２０上に異物Ｄを検知しない場合、または検知手段７０がレール２０上に異物Ｄを検知した後、清掃手段６０がレール２０上の異物Ｄを除去した場合に、移動カバー１０をレール２０上で移動させるように駆動部５２を制御することが好ましい。
【００３６】
（清掃手段の具体的構成）
清掃手段６０は、移動カバー１０がレール２０上を移動する前に、レール２０上の異物Ｄを除去するものであれば任意の構成を備えてもよく、概略、回転ブラシ、固定ブラシ、ブレード、エアブロー、ワイパー、または電磁石部材を含み、レール２０の長手方向に沿って移動可能に筐体前部８に取り付けられてもよい。
【００３７】
図５（ａ）および図５（ｂ）は、清掃手段６０の具体例を概念的に示す平面図および断面図である。図５（ａ）および図５（ｂ）に示す清掃手段６０は、端部が回転モータを介して（ともに図示せず）筐体前部８に固定されたボールねじ６１と、ボールねじ６１（回転モータ）の回転に伴ってレール２０の長手方向（双方向矢印で図示）に沿って移動するスライダ６２と、スライダ６２に固定されたＬ字状のアーム６３と、アーム６３に取り付けられた回転ブラシ６４とを有する。図示のように、スライダ６２および回転ブラシ６４がレール２０の長手方向に沿って移動するとき、レール２０上の異物Ｄを加工領域５の方へ掃き出すことができる。
【００３８】
図６（ａ）および図６（ｂ）は、清掃手段６０の別の具体例を概念的に示す平面図および正面図である。図６（ａ）および図６（ｂ）に示す清掃手段６０は、同様に、端部が回転モータを介して（ともに図示せず）筐体前部８に固定されたボールねじ６１と、ボールねじ６１（回転モータ）の回転に伴ってレール２０の長手方向に沿って移動するスライダ６２と、スライダ６２に固定された直線状のアーム６３と、アーム６３に取り付けられた回転ブラシ６４とを有する。図６（ａ）および図６（ｂ）に示す回転ブラシ６４は、レール２０の長手方向に平行な方向に回転するように構成されている。図示のように、スライダ６２および回転ブラシ６４がレール２０の長手方向に沿って移動するとき、レール２０上の異物Ｄを取り除くことができる。
【００３９】
また上記清掃手段６０の回転ブラシ６４の代わりに、回転しないブラシ（固定ブラシ）またはブレードをアーム６３に取り付けてもよい。固定ブラシまたはブレードは、回転ブラシ６４より構成が簡便であるが、同様にレール２０の長手方向に沿って移動するとき、レール２０上の異物Ｄを取り除くことができる。
【００４０】
また上記清掃手段６０回転ブラシ６４の代わりに、電磁石または永久磁石（図示せず）をアーム６３に取り付けてもよい。異物Ｄが磁性材料を加工した際に生じる切屑であるとき、電磁石または永久磁石は、レール２０上の切屑を吸引して取り除くことができる。
【００４１】
図７は、清掃手段６０のさらに別の具体例を概念的に示す斜視図である。図７に示す清掃手段６０は、同様に、端部が回転モータを介して（ともに図示せず）筐体前部８に固定されたボールねじ６１と、ボールねじ６１（回転モータ）の回転に伴ってレール２０の長手方向（双方向矢印で図示）に沿って移動するスライダ６２と、スライダ６２から延びるアーム６３と、アーム６３に取り付けられたエアブロー６５（ガス供給ホース）とを有する。エアブロー６５は、ガス（空気）を供給するエアコンプレッサ等の送風部に、フレキシブルチューブ６６を介して接続された一方の端部と（ともに図示せず）、送風部がガスを供給すると、ガスを噴出する他方の端部６７とを有する。図示のように、スライダ６２およびエアブロー６５がレール２０の長手方向に沿って移動するとき、レール２０上の異物Ｄを吹き飛ばすことができる。
【００４２】
図７に示すエアブロー６５は、レール２０の長手方向に向かってガスを噴出するが、これに限定されず、長手方向とは所定の角度をなす方向（例えば直交する方向）にガスを噴出するように構成してもよい。このように構成されたエアブロー６５は、レール２０上の異物Ｄを加工領域５に向かって吹き飛ばすことができる。
【００４３】
図５〜図７に示す清掃手段６０のボールねじ６１およびスライダ６２は、筐体前部８の内側に配置され、アーム６３が筐体前部８から突出するように構成してもよい。これにより、加工中に噴射されるクーラントおよびワークＷから生じる切屑Ｄが、ボールねじ６１およびスライダ６２に付着することを防止することができ、駆動部５２は、清掃手段６０を円滑に駆動することができる。
【００４４】
また図５〜図７に示す清掃手段６０は、ボールねじ６１を介して筐体前部８に移動可能に固定されるものとして説明したが、これに限定されず、移動カバー１０に取り付けてもよい。例えば移動カバー１０のカバー下部１３、ローラ保持部２４、または防御板２２（図４参照）に清掃手段６０を設けてもよい。この場合、清掃手段６０は移動カバー１０とともにレール２０の長手方向に沿って移動するので、回転ブラシ６４やエアブロー６５等をレール２０の長手方向に沿って移動させる機構（ボールねじ６１やスライダ６２）を省略して、清掃手段６０を簡便に構成することができる。
【００４５】
さらに図５〜図７に示す清掃手段６０の回転ブラシ、固定ブラシ、ブレード、エアブロー、または電磁石部材は、加工領域５内に配置した多軸関節ロボットアーム（図示せず）に取り付けられてもよい。この場合も同様に、回転ブラシ等をレール２０の長手方向に沿って移動させる機構（ボールねじ６１やスライダ６２）を省略して、清掃手段６０を簡便に構成することができる。
【００４６】
図８（ａ）は、清掃手段６０のさらに別の具体例を示す平面図であり、図８（ｂ）および図８（ｃ）はそれぞれ、図８（ａ）のＢ−Ｂ線およびＣ−Ｃ線から見た断面図である。図８（ａ）〜図８（ｃ）に示す清掃手段６０は、レール２０に組み込まれたものであり、レール２０の長手方向に延びる主流路７１と、主流路７１から延びる複数の支流路７２，７３と、主流路７１の一方または両方の端部からガス（空気）を供給するエアコンプレッサ等の送風部と（ともに図示せず）を有する。送風部から供給されたガスは、主流路７１を通って複数の支流路７２，７３から噴出するように構成されている。このように構成された清掃手段６０は、ガスを支流路７２，７３から噴出させることにより、レール２０上の異物Ｄを吹き飛ばすことができる。
【００４７】
図９（ａ）および図９（ｂ）は、清掃手段６０のさらに別の具体例を示す断面図および正面図である。図９（ａ）および図９（ｂ）に示す清掃手段６０は、筐体前部８の内部に固定された導管７４と、筐体前部８に設けられた複数の貫通孔７６と、導管７４内にガス（空気）を供給するエアコンプレッサ等の送風部と（ともに図示せず）を有する。導管７４の一部が長手方向に研削されて、筐体前部８の内壁７８に固定（溶接）されることにより、主流路７５が形成される。一方、筐体前部８の内壁７８には、レール２０に対向する位置において、長手方向に一定の間隔を隔てて複数の貫通孔７６（支流路ともいう）が形成される。導管７４の主流路７５と、各貫通孔７６とは流体連通しており、主流路７５の一方または両方の端部から供給されたガスは、複数の貫通孔７６から噴出される。こうして清掃手段６０は、レール２０上の異物Ｄを吹き飛ばすことができる。
【００４８】
（検知手段の具体的構成）
検知手段７０は、レール２０上の異物Ｄを検知するものであれば任意の構成を備えてもよく、概略、変位センサ、測長センサ、またはイメージセンサを含み、移動カバー１０に取り付けられるか、レール２０の長手方向に沿って移動可能に筐体前部８に取り付けられるか、または加工領域５内に配置される。
【００４９】
本願において、変位センサおよび測長センサとは、異物Ｄ（切屑）までの距離（変位）を計測するデバイス全般を意味し、光学式変位センサ、リニア近接センサ、および超音波変位センサ等を含み、イメージセンサとは、ＣＣＤエリアセンサ、およびＣＣＤリニアセンサ等を含む。
【００５０】
検知手段７０は、移動することなく、加工領域５内に配置され、例えば加工領域５を画定する筐体３の壁部６あるいは天井部７（図１参照）に固定されてよいし、または移動カバー１０のカバー上部１１（図２参照）に固定され、移動カバー１０とともに移動するように構成されてもよい。また検知手段７０は、清掃手段６０と同様、ボールねじ６１を介して筐体前部８に移動可能に固定されるか、移動カバー１０（カバー下部１３、ローラ保持部２４、または防御板２２、図４参照）に固定されるか、または加工領域５内に配置した多軸関節ロボットアーム（図示せず）に取り付けられてもよい。
【００５１】
さらに検知手段７０は、移動カバー１０（例えばローラ保持部２４）に固定され、ローラ１８から離れる方向（レール２０の長手方向）に突出するプローブ（探針部材、図示せず）を含むものであってもよい。検知手段７０は、プローブとレール２０との間に所定の電圧を印加し、プローブが導電性の切屑Ｄに接触すると、電流が流れる（両者間の電気抵抗またはプローブに帯電していた静電容量が小さくなる）ことを検知することにより、レール２０上の異物Ｄを検知するように構成してもよい。
【００５２】
上記説明したように、本実施形態によれば、移動カバー１０をレール２０上で開閉移動させるとき、移動カバー１０のローラ１８がレール２０上の異物Ｄに衝突することなく、ローラ１８および／またはレール２０の破損を未然に防止することができる。
【００５３】
（補助装置の具体的構成）
ところで、工場全体のデジタル化を実現する次世代搬送システムとして、自律走行型ロボットが近年ますます盛んに導入されつつある。自律走行型ロボットは、工作機械１に対するワークＷの搬入／搬出、複数の工作機械１を擁する工場内の物流を自動化するとともに、人（オペレータ）との共存環境を実現するものである。本願では、こうした自律走行型ロボットを、工作機械１を補助する装置（補助装置２）と位置付け、補助装置２を含む工作機械１に対して本発明を適用する。
【００５４】
図１０（ａ）は、補助装置２の全体構成図であり、図１０（ｂ）は、補助装置２を上から見た部分斜視図である。図１１は、補助装置２を含む工作機械１の概略的な構成を示すブロック図である。補助装置２は、概略、自動搬送台車２０１（ＡＧＶ（Auto-Guided Vehicle）ともいう）と、多軸関節ロボットアーム９０、多軸関節ロボットアーム９０に取り付けられた３次元撮像デバイス８４（検知手段）および把持部２０３と、これらの構成部品を制御するとともに工作機械１の本体制御部５０と通信可能な補助制御部８０（図１１）とを備える。また図１０（ｂ）に示すように、補助装置２は、円筒形状のワークＷを整然と配置するワークストッカ２０５を備える。なお、本体制御部５０と補助制御部８０との通信は、例えばIEEE 802.11の通信規格を利用した無線ＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）を介して行われることが好ましい。
【００５５】
補助装置２は、工作機械１の清掃手段６０および検知手段７０（図１１の「清掃手段１」および「検知手段１」）とは独立した別の清掃手段８２および検知手段８４（図１１の「清掃手段２」および「検知手段２」）を備える。図１０（ａ）は、ワークＷを把持している多軸関節ロボットアーム９０を示すが、多軸関節ロボットアーム９０は、上記説明したようなブラシ等の清掃手段またはイメージセンサ等の検知手段等を含む任意のデバイスを把持することができる。
【００５６】
このとき補助制御部８０は、工作機械１の本体制御部５０と通信して、多軸関節ロボットアーム９０、清掃手段８２、および検知手段８４の動作を制御することができる。したがって、本体制御部５０が駆動部５２（移動カバー１０を開閉移動させる開閉駆動部）を制御するのと協働して（連動して）、補助制御部８０がレール２０上の異物Ｄを除去するように清掃手段８２を制御することができる。
【００５７】
すなわち補助制御部８０は、レール２０上の異物Ｄを除去するように清掃手段８２を制御するとともに、検知手段８４がレール２０上に異物Ｄを検知しない場合、または検知手段８４がレール２０上に異物Ｄを検知した後、清掃手段８２がレール２０上の異物Ｄを除去したことを示す信号を本体制御部５０に送信する。その後、本体制御部５０は、移動カバー１０をレール２０上で移動させるように駆動部５２を制御する。
【００５８】
このように、補助装置２に設けられた清掃手段８２および検知手段８４は、工作機械１に設けられた清掃手段６０および検知手段７０と同様の機能を実現できるので、清掃手段６０と清掃手段８２（すなわち図１１の「清掃手段１」と「清掃手段２」）、および検知手段７０と検知手段８４（すなわち図１１の「検知手段１」と「検知手段２」）は置換可能に利用することができる。すなわち本実施形態に係る工作機械１は、補助装置２と協働して、清掃手段６０，８２および検知手段７０，８４の任意の組み合わせでレール２０上の異物Ｄを取り除くことができるので（例えば図１１の「検知手段１」と「清掃手段２」、または「検知手段２」と「清掃手段１」）、移動カバーをレール上で開閉移動させるとき、移動カバーのローラがレール上の異物に衝突することなく、ローラおよび／またはレールの破損を未然に防止することができる。
【００５９】
［工作機械の制御方法］
本実施形態に係る工作機械の制御方法は、概略、清掃手段６０（または清掃手段８２）を用いて、レール２０上の異物Ｄを除去する清掃工程と、清掃工程の後に、移動カバー１０をレール２０上で移動させる移動工程と、を備える。本実施形態に係る工作機械の制御方法は、プログラマブルロジックコントローラ等の本体制御部５０によって実現される。
【００６０】
図１２は、本実施形態に係る工作機械の制御方法を示すフローチャートである。
ステップＳＴ０１において、工作機械１の本体制御部５０は、移動カバー１０を開閉移動させるための開閉指令を駆動部５２に送信する。
【００６１】
なお図示しないが、本体制御部５０は、開閉指令を、例えば清掃手段６０にも送信してもよく、開閉指令を受けた清掃手段６０は、レール２０上に異物Ｄがあるかないかに拘わらず、常にレール２０を清掃するようにしてもよい。ただし、清掃手段６０が開閉指令を受けるごとに常にレール２０を清掃することにより、作業効率が実質的に低減する場合はこの限りでなく、駆動部５２が開閉指令を受けた後に直ちにステップＳＴ０２に進む。
【００６２】
ステップＳＴ０２において、本体制御部５０は、検知手段を用いて、レール２０上に異物Ｄがあるかないか判断する。検知手段は、上記説明したように、工作機械１に取り付けられた検知手段７０であってもよいし、補助装置２に取り付けられた検知手段８４であってもよい。
【００６３】
ステップＳＴ０２にて、本体制御部５０は、レール２０上に異物Ｄがないと判断したとき（ＮＯの場合）、ステップＳＴ０３にて、移動カバー１０を開閉移動させるように駆動部５２を制御する。
【００６４】
他方、ステップＳＴ０２にて、本体制御部５０は、レール２０上に異物Ｄがあると判断したとき（ＹＥＳの場合）、ステップＳＴ０４にて、レール２０を清掃するように清掃手段６０（または清掃手段８２）を制御する。また、ステップＳＴ０２に戻って、レール２０上に異物Ｄがないと判断と本体制御部５０が判断するまで、レール２０を清掃するように清掃手段６０（または清掃手段８２）を制御する。
【００６５】
清掃手段６０（または清掃手段８２）による清掃処理が所定回数を超える場合（清掃工程を重ねても異物Ｄが除去できない場合）、例えば警告灯１０５を用いて、オペレータに異物除去不能の異常を警告してもよい。また、工作機械１および補助装置２が互いに異なるタイプの清掃手段を備える場合には、それぞれの清掃手段６０，８２を組み合わせて異物を取り除くようにしてもよい。例えば、工作機械１に設けられた清掃手段６０がエアブローであり、補助装置２に設けられた清掃手段８２が回転ブラシである場合、工作機械１は、エアブローで除去できなかった異物を回転ブラシで清掃するように清掃手段６０，８２を制御してもよい。さらに、工作機械１は、補助装置２の多軸関節ロボットアーム９０の把持部２０３を清掃手段８２として用い、直接異物を把持して取り除くように制御してもよい。
【００６６】
また、詳細を図示しないが、本体制御部５０は、移動カバー１０をレール上で移動させるように駆動部５２を制御しているとき、レール２０上の異物Ｄの有無を反復して検知するように検知手段７０を制御し、レール２０上の異物Ｄを検知したとき、一旦、移動カバー１０をレール２０上で逆方向（開扉方向または閉扉方向とは反対の方向）に移動させた後、レール２０上の異物Ｄを除去するように駆動部５２および清掃手段６０を制御してもよい。
【００６７】
以上説明したように、本実施形態に係る工作機械およびその制御方法によれば、移動カバー１０をレール２０上で開閉移動させるとき、移動カバー１０のローラ１８がレール２０上の異物に衝突することなく、ローラ１８および／またはレール２０の破損を未然に防止することができる。
【００６８】
なお、本実施形態に係る工作機械は、一例として旋盤であるとして上記説明したが、マシニングセンタや研削機械、付加製造装置であってもよい。
【００６９】
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、レール上の異物を除去して、移動カバーをレール上で移動させる工作機械およびその制御方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１…工作機械、２…補助装置、３…筐体、４…固定カバー、５…加工領域、６…壁部、７…天井部、８…筐体前部、１０…移動カバー、１１…カバー上部、１２…窓部、１３…カバー下部、１４…開閉ハンドル、１８…ローラ、２０…レール、２２…防御板、２４…ローラ保持部、５０…本体制御部、５２…駆動部、６０…清掃手段（清掃部）、６１…ボールねじ、６２…スライダ、６３…アーム、６４…回転ブラシ、６５…エアブロー（ガス供給ホース）、６６…フレキシブルチューブ、６７…端部、７０…検知手段（検知部）、７１…主流路、７２，７３…支流路、７４…導管、７５…主流路、７６…貫通孔（支流路）、７８…内壁、８０…補助制御部、８２…清掃手段、８４…検知手段、、９０…多軸関節ロボットアーム、１０１…ヒューマン・マシン・インターフェイス（ＨＭＩ）、１０３…切屑処理部、１０５…警告灯、１０７…工具ホルダ、１０９…刃物台、１１３…芯押し台、１１５…ワークレスト、２０１…自動搬送台車、２０３…把持部、２０５…ワークストッカ、Ｗ…ワーク、Ｄ…異物（切屑）
【図１】
2020199624.tif 000003
【図２】
2020199624.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2020199624.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年4月30日(2020.4.30)
【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】
ワークが加工される加工領域を画定する筐体および移動カバーと、
レールと、
前記移動カバーを前記レール上で移動させる駆動部と、
前記レール上の異物を除去する清掃手段と、
前記移動カバーを前記レール上で移動させるように前記駆動部を制御する本体制御部と、
前記レール上の異物を検知する検知手段と、を備え、
前記本体制御部は、
前記移動カバーを開閉移動させるための開閉指令を前記駆動部に送信するステップＳＴ０１と、
前記ステップＳＴ０１の後に、前記検知手段を用いて、前記レール上に異物があるかないかを判断するステップＳＴ０２と、
前記ステップＳＴ０２において前記レール上に異物がないと判断したときに、前記移動カバーを開閉移動させるように前記駆動部を制御するステップＳＴ０３と、
前記ステップＳＴ０２において前記レール上に異物があると判断したときに、前記清掃手段によって前記レール上の異物を除去するステップＳＴ０４であって、その後に前記ステップＳＴ０２に戻るステップＳＴ０４と、を実行する、工作機械。
【請求項２】
前記移動カバーは、前記レール上を回転するローラと、前記レールおよび前記ローラと前記加工領域との間に配置された防御板と、を有する請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記筐体は、前記加工領域を部分的に画定し且つ前記レールに対向する筐体前部を含み、
前記清掃手段は、回転ブラシ、固定ブラシ、ブレード、エアブロー、ワイパーまたは電磁石部材を含み、前記移動カバーに取り付けられるか、または前記レールの長手方向に沿って移動可能に前記筐体前部に取り付けられる、請求項１または２に記載の工作機械。
【請求項４】
前記本体制御部と通信可能な補助制御部を有する補助装置と、をさらに備え、
前記清掃手段は、前記補助装置に取り付けられ、前記レールの長手方向に沿って移動可能な回転ブラシ、固定ブラシ、ブレード、エアブロー、ワイパー、または電磁石部材を含み、
前記本体制御部は、前記補助制御部と通信して、前記レール上の異物を除去するように前記清掃手段を制御する、請求項１に記載の工作機械。
【請求項５】
前記回転ブラシは、前記レールの長手方向に沿って回転するか、または長手方向と実質的に直交する方向に回転する、請求項３または４に記載の工作機械。
【請求項６】
前記エアブローは、前記レールの長手方向に向かって、または長手方向と実質的に直交する方向に向かってガスを前記レールに噴出する、請求項３または４に記載の工作機械。
【請求項７】
前記清掃手段は、前記レールの長手方向に延びる主流路と、前記主流路から延びる複数の支流路とを有し、ガスを前記主流路に供給して前記支流路から噴出させることにより前記レール上の異物を除去する、請求項１に記載の工作機械。
【請求項８】
前記筐体は、前記加工領域を部分的に画定し且つ前記レールに対向する筐体前部を含み、
前記清掃手段の前記主流路が前記レールの内部を貫通し、前記支流路が前記レールの表面に延びるように形成されるか、または
前記清掃手段の前記主流路を構成する導管が前記筐体前部に設けられ、ガスが前記支流路から前記レールに向けて噴出される、請求項７に記載の工作機械。
【請求項９】
前記検知手段は、変位センサ、測長センサ、またはイメージセンサを含み、前記移動カバーに取り付けられるか、前記レールの長手方向に沿って移動可能に筐体前部に取り付けられるか、または加工領域内に配置される、請求項１に記載の工作機械。
【請求項１０】
前記検知手段は、前記補助装置に取り付けられた変位センサ、測長センサ、またはイメージセンサを含み、
前記本体制御部は、前記補助制御部と通信して、前記レール上の異物を検知するように前記検知手段を制御する、請求項４に記載の工作機械。
【請求項１１】
前記筐体は、前記加工領域を部分的に画定し且つ前記レールに対向する筐体前部を含み、
前記検知手段は、前記移動カバーに固定されるか、前記レールの長手方向に沿って移動可能に前記筐体前部に固定されるプローブを含み、前記プローブと前記レールとの間の電気抵抗または静電容量の変化を検知することにより前記レール上の異物を検知する、請求項１に記載の工作機械。
【請求項１２】
前記補助装置は、自律走行型ロボットである、請求項４または１０に記載の工作機械。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
さらに好適には、前記検知工程を反復して行い、前記移動カバーを前記レール上で移動させる工程中に、前記レール上に異物を検知したとき、前記移動カバーを前記レール上で逆方向に移動させた後、前記レール上の異物を除去する前記清掃工程を行う。
一例の工作機械は、ワークが加工される加工領域を画定する筐体および移動カバーと、レールと、前記移動カバーを前記レール上で移動させる駆動部と、前記レール上の異物を除去する清掃手段と、前記移動カバーを前記レール上で移動させるように前記駆動部を制御する本体制御部と、を備え、前記清掃手段は、前記レールの長手方向に延びる主流路と、前記主流路から延びる複数の支流路とを有し、ガスを前記主流路に供給して前記支流路から噴出させることにより前記レール上の異物を除去する。この一例の工作機械において、前記筐体は、前記加工領域を部分的に画定し且つ前記レールに対向する筐体前部を含んでもよく、前記清掃手段の前記主流路が前記レールの内部を貫通し、前記支流路が前記レールの表面に延びるように形成されるか、または前記清掃手段の前記主流路を構成する導管が前記筐体前部に設けられ、ガスが前記支流路から前記レールに向けて噴出されてもよい。
他の一例の工作機械は、ワークが加工される加工領域を画定する筐体および移動カバーと、レールと、前記移動カバーを前記レール上で移動させる駆動部と、前記レール上の異物を除去する清掃手段と、前記移動カバーを前記レール上で移動させるように前記駆動部を制御する本体制御部と、前記レール上の異物を検知する検知手段とを備え、前記筐体は、前記加工領域を部分的に画定し且つ前記レールに対向する筐体前部を含み、前記本体制御部は、前記レール上の異物を除去するように前記清掃手段を制御するとともに、前記検知手段が前記レール上に異物を検知しない場合、または前記検知手段が前記レール上に異物を検知した後、前記清掃手段が前記レール上の異物を除去した場合に、前記移動カバーを前記レール上で移動させるように前記駆動部を制御し、前記検知手段は、前記移動カバーに固定されるか、前記レールの長手方向に沿って移動可能に前記筐体前部に固定されるプローブを含み、前記プローブと前記レールとの間の電気抵抗または静電容量の変化を検知することにより前記レール上の異物を検知する。