(57)【要約】【課題】テレスコピックカバーの動作状態が悪くなった場合にも安全に加工を継続できる工作機械を提供すること。【解決手段】工作機械１００は、前記主可動体１を移動させる主駆動機構２及びテレスコピックカバー３の可動カバー片３２を移動させるカバー駆動機構４を制御する制御装置５を備え、前記制御装置５は、前記カバー駆動機構４の負荷が予め設定される閾値以下である場合、所定の通常モード制御を行い、、前記カバー駆動機構４の負荷が前記閾値を超える場合、前記通常モード制御とは異なる高負荷モード制御を行う。【選択図】図１
2020082240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の送り方向に移動する主可動体と、
前記主可動体を移動させる主駆動機構と、
前記送り方向に移動可能な１以上の可動カバー片をそれぞれ有し、前記主可動体の前記送り方向前後に取り付けられる一対のテレスコピックカバーと、
前記可動カバー片を移動させるカバー駆動機構と、
前記主駆動機構及び前記カバー駆動機構を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記カバー駆動機構の負荷が予め設定される閾値以下である場合、所定の通常モード制御を行い、
前記カバー駆動機構の負荷が予め設定される閾値を超える場合、前記通常モード制御時に比して前記カバー駆動機構の動作を制限する高負荷モード制御を行うことを特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記通常モード制御において、前記主可動体を予め設定される移動パターンに従って移動させるよう前記主駆動機構を制御し、かつ前記主可動体の位置に対応して前記可動カバー片の位置を定めるよう前記カバー駆動機構を制御し、
前記高負荷モード制御において、前記主可動体及び前記可動カバー片を前記通常モード制御時とは異なるパターンで移動させるよう前記主駆動機構及び前記カバー駆動機構を制御する請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記制御装置は、前記高負荷モード制御において、前記可動カバー片の移動速度を予め設定される上限値以下に抑制する請求項２に記載の工作機械。
【請求項４】
前記制御装置は、前記高負荷モード制御において、前記主可動体の位置に対して前記可動カバー片の位置を一義的に定め、前記可動カバー片の移動速度が前記上限値以下になるよう前記主可動体の速度を抑制する請求項３に記載の工作機械。
【請求項５】
前記制御装置は、前記高負荷モード制御において、前記可動カバー片の移動速度が前記上限値以下になるよう前記主可動体よりも先に前記可動カバー片を移動させる請求項３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、工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの工作機械は、例えばテーブル、サドル、主軸台等の直線移動する主可動体を備える。このような主可動体の移動方向前後の下方には、主可動体を直線移動させるための摺動構造や駆動機構が延在することが通例である。このため、摺動構造や駆動機構に切削油や切粉が付着して主可動体の移動を妨げないよう、主可動体の移動方向前後に主可動体の移動に応じて伸縮可能なテレスコピックカバーが取り付けられることが多い。
【０００３】
テレスコピックカバーは、一般的に、主可動体に固定されて主可動体と共に移動する固定カバー片と、１以上の移動可能な可動カバー片と、工作機械の外側フレーム等に固定される固定カバー片とを有し、隣接し合う２つのカバー片が少なくとも部分的に重複する範囲内で相対移動することで伸縮することができるよう構成される。従来のテレスコピックカバーは、隣接し合うカバー片が当接し合って中間の可動カバー片を移動させることで伸縮するようになっている。
【０００４】
近年の工作機械の動作の高速化に伴って、テレスコピックカバーにも大きな負荷が作用し、テレスコピックカバーの動作不良が発生して主可動体の移動を阻害する可能性が生じている。そこで、例えば特開２００４−１３０４３７号公報には、テレスコピックカバーの可動カバー片を移動させる送りねじを設け、ベース（主可動体）を移動させるためのサーボモータとは別に設けたサーボモータに可動カバー片用の送りねじによって駆動することで、ベースの駆動力を利用することなくテレスコピックカバーを伸縮させる装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１３０４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
テレスコピックカバーを独立して駆動した場合であっても、テレスコピックカバーへの切粉の噛み込み等によりテレスコピックカバーの動作状態が悪くなる可能性が残る。テレスコピックカバーが動作不良となっている状態で主可動体を移動させると、テレスコピックカバーが主可動体の移動を妨げて工作不良や装置の損傷を生じるおそれがある。従って、従来の工作機械では、テレスコピックカバーの動作状態不良時には、加工動作を停止する必要がある。
【０００７】
そこで、本発明は、テレスコピックカバーの動作状態が悪くなった場合にも安全に加工を継続できる工作機械を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）  本発明に係る工作機械は、所定の送り方向に移動する主可動体（例えば、後述する主可動体１）と、前記主可動体を移動させる主駆動機構（例えば、後述する主駆動機構２）と、前記送り方向に移動可能な１以上の可動カバー片（例えば、後述する可動カバー片３２）をそれぞれ有し、前記主可動体の前記送り方向前後に取り付けられる一対のテレスコピックカバー（例えば、後述するテレスコピックカバー３）と、前記可動カバー片を移動させるカバー駆動機構（例えば、後述するカバー駆動機構４）と、前記主駆動機構及び前記カバー駆動機構を制御する制御装置（例えば、後述する制御装置５）とを備え、前記制御装置は、前記カバー駆動機構の負荷が予め設定される閾値以下である場合、所定の通常モード制御を行い、前記カバー駆動機構の負荷が予め設定される閾値を超える場合、前記カバー駆動機構の動作を制限する高負荷モード制御を行うことを特徴とする。
【０００９】
（２）  （１）の工作機械において、前記制御装置は、前記通常モード制御において、前記主可動体を予め設定される移動パターンに従って移動させるよう前記主駆動機構を制御し、かつ前記主可動体の位置に対応して前記可動カバー片の位置を定めるよう前記カバー駆動機構を制御し、前記高負荷モード制御において、前記主可動体及び前記可動カバー片を前記通常モード制御時とは異なるパターンで移動させるよう前記主駆動機構及び前記カバー駆動機構を制御する。
【００１０】
（３）  （２）の工作機械において、前記制御装置は、前記高負荷モード制御において、前記可動カバー片の移動速度を予め設定される上限値以下に抑制してもよい。
【００１１】
（４）  （３）の工作機械において、前記制御装置は、前記高負荷モード制御において、前記主可動体の位置に対して前記可動カバー片の位置を一義的に定め、前記可動カバー片の移動速度が前記上限値以下になるよう前記主可動体の速度を抑制してもよい。
【００１２】
（５）  （３）の工作機械において、前記制御装置は、前記高負荷モード制御において、前記可動カバー片の移動速度が前記上限値以下になるよう前記主可動体よりも先に前記可動カバー片を移動させてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、テレスコピックカバーの動作状態が悪くなった場合にも安全に加工を継続できる工作機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の位置実施形態に係る工作機械の部分的構成を示す側面図である。
【図２】図１の工作機械の主可動体を一方の移動端に移動させた状態を示す側面図である。
【図３】図１の工作機械の主可動体を他方の移動端に移動させた状態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る工作機械１００の構成の一部を概略的に示す側面図である。図２は、図１に示す工作機械１００の主可動体１を一方の移動端に移動させた状態を示す側面図である。図３は、図１に示す工作機械１００の主可動体１を他方の移動端に移動させた状態を示す側面図である。
【００１６】
工作機械１００は、所定の送り方向（図１における左右方向）に移動する主可動体１と、主可動体１を移動させる主駆動機構２と、主可動体１の送り方向前後に取り付けられ、送り方向に伸縮可能な一対のテレスコピックカバー３と、テレスコピックカバー３を駆動するカバー駆動機構４と、主駆動機構２及びカバー駆動機構４を制御する制御装置５とを備える。
【００１７】
本実施形態において、主可動体１は、ワークを保持するテーブルを企図する。この主可動体１は、主駆動機構２によって送り方向に直線的に往復移動させられる。
【００１８】
主駆動機構２は、ボールねじ２１を駆動するサーボモータ２２とを有する。ボールねじ２１は、サーボモータ２２によって回転駆動されるねじ軸２１ａと、主可動体１に対して固定されるナット２１ｂとを有する。サーボモータ２２は、制御装置５から入力される信号に従ってねじ軸２１ａを回転させる。また、主駆動機構２は、主可動体１を正確に送り方向に直線移動させられるよう、主可動体１が摺動する不図示のガイドを備えてもよい。
【００１９】
テレスコピックカバー３は、主可動体１に固定され、主可動体１と共に移動する固定カバー片３１と、送り方向に移動可能な可動カバー片３２とをそれぞれ有する。固定カバー片３１及び可動カバー片３２は、板状体であってもよいが、両側縁が下方に延出する逆溝形に形成することができる。この場合、固定カバー片３１及び可動カバー片３２は、入れ子状に重ね合わされる。
【００２０】
テレスコピックカバー３は、主可動体１から連続して送り方向に伸び、主可動体１上のワークを加工する際に飛散し得る切削油や切粉等が下方の主駆動機構２等の上に落下して付着することを防止する。つまり、テレスコピックカバー３は、上方から見たときに主可動体１の送り方向前後に主駆動機構２（及び他の保護すべき構成要素）が露出しないようにする。
【００２１】
カバー駆動機構４は、一対のテレスコピックカバー３の可動カバー片３２を移動させるボールねじ４１と、ボールねじ４１を駆動するサーボモータ４２とを有する。ボールねじ４１は、サーボモータ４２によって回転駆動される１本のねじ軸４１ａと、各可動カバー片３２に固定された２つのナット４１ｂとを有する。このため、カバー駆動機構４は、一対のテレスコピックカバー３の可動カバー片３２を両者の間隔を一定に保つよう移動させる。サーボモータ４２は、制御装置５から入力される信号に従ってねじ軸４１ａを回転させる。また、サーボモータ４２は、負荷電流を検出し、制御装置５に負荷電流の値を示す検出信号を送信するよう構成される。
【００２２】
制御装置５は、主可動体１上のワークを加工するプログラムに従って主可動体１を移動させるよう主駆動機構２を制御すると共に、主可動体１の移動に合わせて可動カバー片３２を移動させるようカバー駆動機構４を制御する。詳しくは、カバー駆動機構４は、カバー片３１及び可動カバー片３２が平面視で少なくとも部分的に重複し、主可動体１及び一対のテレスコピックカバー３によって保護すべき主駆動機構２等を完全に覆う状態（上方から見て主駆動機構２が隠れる状態）を維持できるように移動させる。
【００２３】
制御装置５は、サーボモータ４２から入力される検出信号を確認し、カバー駆動機構４の負荷が予め設定される閾値以下である場合は後述する通常モード制御を行い、カバー駆動機構４の負荷が閾値を超える場合は後述する高負荷モード制御を行う。
【００２４】
カバー駆動機構４の負荷は、テレスコピックカバー３の内部、例えば固定カバー片３１と可動カバー片３２との隙間等に切粉等の異物が噛み込むことによって増大し得る。少量の異物の噛み込んでもテレスコピックカバー３は負荷が増大するものの伸縮動作は可能である場合が多い。制御装置５に設定されるカバー駆動機構４の負荷の閾値は、テレスコピックカバー３の伸縮が不能又は装置保護のためにサーボモータ４２を停止する状態となる以前に、少量の異物の噛み込みによって生じるテレスコピックカバー３の負荷の増大を判別できる値とされる。
【００２５】
通常モード制御において、制御装置５は、ワークの加工を最適化するよう主可動体１の時間軸上の位置を予め設定される移動パターンに従って移動させるよう主駆動機構２を制御し、かつ主可動体１の位置に対応して可動カバー片３２の位置を定めるようカバー駆動機構４を制御する。
【００２６】
好ましい通常モード制御では、主可動体１の位置に対して可動カバー片３２の位置を一義的に定める。具体的には、可動カバー片３２の移動速度を、主可動体１の移動速度に１より小さい一定の係数を乗じた速度で同じ方向に移動させる制御とすることができる。この場合の係数は、可動カバー片３２が主可動体１と干渉することを避けつつ、テレスコピックカバー３が主駆動機構２等を覆い続けるために必要とされる可動カバー片３２の移動ストロークの主可動体１の移動ストロークに対する比とすることができる。このように、主駆動機構２の駆動量とカバー駆動機構４の駆動量とを比例関係とすることで、制御を簡単にすることができる。また、通常モード制御では、原則的には主可動体１の移動速度と可動カバー片３２の移動速度との比を一定にし、従来の固定カバー片と可動カバー片との物理的接触により可動カバー片を移動させる場合の機械的な遊びのように主可動体１が移動しても可動カバー片３２を移動させない場合を設けてもよい。この場合、主駆動機構２の駆動量に対するカバー駆動機構４の駆動量の比を、主可動体１の位置に対して可動カバー片３２の位置を一義的に定めるよりも大きくするとよい。
【００２７】
高負荷モード制御において、制御装置５は、カバー駆動機構４の動作、つまり可動カバー片３２の移動を制限する。また、高負荷モード制御時には、高負荷モードであることを外部に通知することが好ましい。高負荷モードの通知方法としては、電気信号（他の制御装置等への出力）、視覚信号（回転灯、モニタ表示等）、聴覚信号（ビープ音、音声アナウンス等）などを用いることができる。
【００２８】
高負荷モード制御において、制御装置５は、主可動体１及び可動カバー片３２を通常モード制御時とは異なるパターンで移動させるよう主駆動機構２及びカバー駆動機構４を制御する。これにより、テレスコピックカバー３の動作不良が原因となって主可動体１の移動が妨げられ、主駆動機構２や工作機械の他の構成要素にトラブルを生じさせたり、ワークの加工精度を低下させたりすることを抑制できる。
【００２９】
具体的には、高負荷モード制御では可動カバー片３２の移動速度を予め設定される上限値以下に抑制することが好ましい。可動カバー片３２の移動速度を小さくすることによって、テレスコピックカバー３に切粉等が噛み込んでいても制御装置５からの指示通りにカバー駆動機構４を駆動することができる可能性が高い。これにより、主可動体１の移動を妨げないようにすることができる共に、テレスコピックカバー３ゆっくりと伸縮させることで噛み込んだ切粉等を除去できる場合もある。
【００３０】
好ましい高負荷モード制御では、主可動体１の位置に対して可動カバー片３２の位置を一義的に定め、可動カバー片３２の移動速度が上限値以下になるよう主可動体１の速度を抑制する。つまり、この高負荷モード制御では、最適な加工プログラムにおいて主可動体１の速度が一定の速度よりも大きい工程の加工速度を低下させる。このため、この高負荷モード制御を行うことで、加工のスループットは低下する可能性はあるが、異常な負荷があってもテレスコピックカバー３を確実に伸縮させて主可動体１の移動を妨げることを防止できる。
【００３１】
また、別の好ましい高負荷モード制御では、制御装置５は、可動カバー片３２の移動速度が上限値以下になるよう主可動体１よりも先に可動カバー片３２を移動させる。つまり、この高負荷モード制御では、制御装置５は、加工プログラムを解析して、次に主可動体１を大きく移動させる方向に先行して可動カバー片３２を移動開始する。これにより、制御装置５の演算負荷を大きくなるものの、テレスコピックカバー３を確実に伸縮させつつ、主可動体１の速度低下を防止することができる。
【００３２】
また、別の好ましい高負荷モード制御では、カバー駆動機構４の負荷が閾値を超えている間の可動カバー片３２の位置を記憶し、プログラムを解析して可動カバー片３２の移動範囲を負荷が閾値を超えていた範囲を除外するよう制限してワークの加工を継続できる場合には警報表示のみを行って加工を継続し、可動カバー片３２の移動範囲を制限するとワークの加工を継続できない場合には警報表示を行って加工を停止する。この場合、高負荷となる位置の直前に停止した可動カバー片３２に干渉しない範囲内で主可動体１を移動させるようにすることで、主可動体１の可動範囲の制限を極小化することができる。
【００３３】
以上のように、本発明の一実施形態に係る工作機械は、テレスコピックカバー３の動作状態が悪くなった場合にも安全に加工を継続することができる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。
【００３５】
本発明に係る工作機械において、主可動体は、ワークを保持するテーブルに限らず、例えば主軸台、サドル等、一定の方向に直線移動する任意の構成要素であってもよい。
【００３６】
本発明に係る工作機械において、主駆動機構は、ボールねじを用いる直動機構に限定されず、例えばチェイン駆動機構、リニアモーター駆動機構等一定の方向に主可動体を一定の方向に往復駆動できる任意の駆動機構であってもよい。
【００３７】
本発明に係る工作機械において、テレスコピックカバーは、複数の可動カバー片を有してもよく、主駆動機構と反対側の端部に工作機械の外側フレーム等に固定される固定カバー片を有してもよい。また、テレスコピックカバーは、主可動体側の固定カバー片を省略し、可動カバー片が主可動体と少なくとも部分的に重複するようカバー駆動機構によって移動させられるように構成されてもよい。
【００３８】
本発明に係る工作機械において、負荷は電流以外の情報により確認してもよい。例として、ねじ軸にトルクセンサを配設して負荷トルクを検出してもよく、ナットと可動カバー片との接続部に歪みセンサを設けて負荷による歪みを検出してもよい。
【００３９】
本発明に係る工作機械は、主可動体の両側のテレスコピックカバーの可動カバー片を、個別に設けたカバー駆動機構によって移動させるよう構成されてもよい。また、テレスコピックカバーが複数の可動カバー片を有する場合、各可動カバー片を個別に設けたカバー駆動機構によって移動させてもよく、複数の可動カバー片を１つのカバー駆動機構によって移動させてもよい。テレスコピックカバーの複数の可動カバー片を１つのカバー駆動機構によって移動させる場合、例として、各カバー片に最適化した異なるピッチのねじ部を設けた１本のねじ軸を用いる構成や、それぞれのカバー片を移動させる複数のボールねじを異なるギア比で回転させる歯車機構を介して１つのサーボモータで駆動する構成とすることができる。
【００４０】
本発明に係る工作機械では、高負荷モード制御において、可動カバー片の位置が主可動体の位置に対して一義的に定められなくてもよい。例として、主可動体の位置と可動カバー片の位置との距離が所定の下限未満となった場合及び所定の上限となった場合に、可動カバー片を主可動体と等しい速度で同じ方向に移動させてもよい。
【００４１】
本発明に係る工作機械において、主可動体を移動する送り方向は、水平方向に限られず、鉛直方向又は傾斜した方向であってもよい。また、本発明に係る工作機械は、主可動体を主駆動機構により送り方向とは異なる方向に移動させる機構を備えてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１  主可動体
２  主駆動機構
３  テレスコピックカバー
４  カバー駆動機構
５  制御装置
２１  ボールねじ
２１ａ  ねじ軸
２１ｂ  ナット
２２  サーボモータ
３１  固定カバー片
３２  可動カバー片
４１  ボールねじ
４１ａ  ねじ軸
４１ｂ  ナット
４２  サーボモータ
１００  工作機械
【図１】
2020082240.tif 000003
【図２】
2020082240.tif 000004
【図３】
2020082240.tif 000005