(57)【要約】【課題】重力方向におけるボーリング工具の駆動をロックした状態でボーリング工具をワークから引き抜くことが可能な技術を提供する。【解決手段】工作機械は、主軸を回転駆動するための回転駆動部と、ワークに対する工具の相対位置を水平方向に変化させるための第１モータと、当該相対位置を重力方向に変化させるための第２モータと、当該相対位置を水平方向と重力方向との両方に直交する方向に変化させるための第３モータと、第２モータの駆動をロックするためのブレーキ機構とを備える。工作機械の制御装置は、第２モータの駆動をロックする処理と、第２モータのロックを維持した状態でワークのボーリング加工を実行する処理と、当該加工が完了した後に第１モータを制御し、第２モータのロックを維持した状態でワークと工具との接触を解消する処理と、当該処理が完了した後に第２モータのロックを維持した状態でワークから工具を引き抜く処理とを実行する。【選択図】図１
2020204933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械であって、
ワークのボーリング加工に用いられる工具を取り付けることが可能な主軸と、
前記ワークを固定するためのテーブルと、
前記主軸を回転駆動するための回転駆動部と、
前記主軸および前記テーブルの少なくとも一方の位置を移動することで、前記ワークに対する前記工具の相対位置を変化させるための位置駆動部とを備え、
前記位置駆動部は、
前記相対位置を水平方向に変化させるための第１モータと、
前記相対位置を重力方向に変化させるための第２モータと、
前記相対位置を前記水平方向と前記重力方向との両方に直交する方向に変化させるための第３モータとを含み、
前記第２モータの駆動をロックするためのブレーキ機構と、
前記工作機械を制御するための制御装置とをさらに備え、
前記制御装置は、
前記第１モータおよび前記第２モータを制御し、所定の加工開始位置に前記工具を移動する処理と、
前記加工開始位置に前記工具を移動する処理が完了した後に前記ブレーキ機構を制御し、前記第２モータの駆動をロックする処理と、
前記第２モータのロックを維持した状態で前記回転駆動部および前記第３モータを制御し、前記ワークのボーリング加工を実行する処理と、
前記ワークのボーリング加工が完了した後に前記第１モータを制御し、前記第２モータのロックを維持した状態で前記ワークと前記工具との接触を解消する処理と、
前記解消する処理が完了した後に前記第３モータを制御し、前記第２モータのロックを維持した状態で前記ワークから前記工具を引き抜く処理とを実行する、工作機械。
【請求項２】
前記制御装置は、さらに、前記工具を前記ワークから引き抜く処理が終了した後で、かつ、前記ワークの次のボーリング加工を開始する前において、前記ワークの前回の加工位置と、前記ワークの次の加工位置とが、重力方向において異なる場合には、前記第２モータのロックを解除する処理を実行する、請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記制御装置は、さらに、前記工具を前記ワークから引き抜く処理が終了した後で、かつ、前記ワークの次のボーリング加工を開始する前において、前記ワークの前回の加工位置と、前記ワークの次の加工位置とが、重力方向において同じ場合には、前記第２モータのロックを維持する処理を実行する、請求項１または２に記載の工作機械。
【請求項４】
前記制御装置は、さらに、前記ワークのボーリング加工中において前記工作機械が異常停止した場合には、前記第２モータのロックを維持する処理を実行する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項５】
前記制御装置は、前記ワークのボーリング加工が完了した後で、かつ、前記第１モータを制御する前に、前記工具の刃を重力方向とは異なる方向に向ける処理を実行する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項６】
工作機械の制御方法であって、
前記工作機械は、
ワークのボーリング加工に用いられる工具を取り付けることが可能な主軸と、
前記ワークを固定するためのテーブルと、
前記主軸を回転駆動するための回転駆動部と、
前記主軸および前記テーブルの少なくとも一方の位置を移動することで、前記ワークに対する前記工具の相対位置を変化させるための位置駆動部とを備え、
前記位置駆動部は、
前記相対位置を水平方向に変化させるための第１モータと、
前記相対位置を重力方向に変化させるための第２モータと、
前記相対位置を前記水平方向と前記重力方向との両方に直交する方向に変化させるための第３モータとを含み、
前記第２モータの駆動をロックするためのブレーキ機構をさらに備え、
前記制御方法は、
前記第１モータおよび前記第２モータを制御し、所定の加工開始位置に前記工具を移動するステップと、
前記移動するステップが完了した後に前記ブレーキ機構を制御し、前記第２モータの駆動をロックするステップと、
前記第２モータのロックを維持した状態で前記回転駆動部および前記第３モータを制御し、前記ワークのボーリング加工を実行するステップと、
前記ワークのボーリング加工が完了した後に前記第１モータを制御し、前記第２モータのロックを維持した状態で前記ワークと前記工具との接触を解消するステップと、
前記解消するステップが完了した後に前記第３モータを制御し、前記第２モータのロックを維持した状態で前記ワークから前記工具を引き抜くステップとを備える、制御方法。
【請求項７】
工作機械の制御プログラムであって、
前記工作機械は、
ワークのボーリング加工に用いられる工具を取り付けることが可能な主軸と、
前記ワークを固定するためのテーブルと、
前記主軸を回転駆動するための回転駆動部と、
前記主軸および前記テーブルの少なくとも一方の位置を移動することで、前記ワークに対する前記工具の相対位置を変化させるための位置駆動部とを備え、
前記位置駆動部は、
前記相対位置を水平方向に変化させるための第１モータと、
前記相対位置を重力方向に変化させるための第２モータと、
前記相対位置を前記水平方向と前記重力方向との両方に直交する方向に変化させるための第３モータとを含み、
前記第２モータの駆動をロックするためのブレーキ機構をさらに備え、
前記制御プログラムは、前記工作機械に、
前記第１モータおよび前記第２モータを制御し、所定の加工開始位置に前記工具を移動するステップと、
前記移動するステップが完了した後に前記ブレーキ機構を制御し、前記第２モータの駆動をロックするステップと、
前記第２モータのロックを維持した状態で前記回転駆動部および前記第３モータを制御し、前記ワークのボーリング加工を実行するステップと、
前記ワークのボーリング加工が完了した後に前記第１モータを制御し、前記第２モータのロックを維持した状態で前記ワークと前記工具との接触を解消するステップと、
前記解消するステップが完了した後に前記第３モータを制御し、前記第２モータのロックを維持した状態で前記ワークから前記工具を引き抜くステップとを実行させる、制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、工作機械におけるボーリング加工を制御するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボーリング加工を行うことが可能な工作機械が普及している。ボーリング加工とは、ワークに穴を形成する加工や、形成された穴を研磨する加工の総称である。ボーリング加工は、内径加工とも呼ばれる。
【０００３】
理解を容易にするために、以下では、水平面上の一方向を「Ｚ方向」と称し、重力方向を「Ｙ方向」と称し、Ｚ方向およびＹ方向の両方に直交する方向を「Ｘ方向」と称する。
【０００４】
水平方向（Ｚ方向）にボーリング加工を行う場合、工作機械は、まず、Ｘ方向用のサーボモータと、Ｙ方向用のサーボモータとを制御し、ＸＹ方向において主軸を送り駆動する。次に、工作機械は、Ｚ方向用のサーボモータを制御し、水平方向に主軸を送り駆動する。これにより、ワークが水平方向に切削されていき、ワークに穴が形成される。
【０００５】
ボーリング加工中に停電が起きた場合には、重力方向における主軸の保持力が保てず、主軸が重力方向に落下してしまう。その結果、主軸に装着されているボーリング工具がワークと接触し、ボーリング工具が破損してしまう。
【０００６】
このような破損を防ぐための技術に関し、特許文献１（特開昭６１−２５２０４１号公報）は、重力方向用のサーボモータに対してブレーキ機構を設けている工作機械を開示している。当該工作機械は、ボーリング加工中において重力方向の主軸の送り駆動をロックする。これにより、当該工作機械は、停電時における主軸の落下を防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６１−２５２０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、ボーリング工具とワークとが接触した状態で、ボーリング工具がワークから引き抜かれると、ボーリング工具が破損したり、ワークが傷ついてしまう可能性がある。そのため、ボーリング工具は、ワークとの接触を解消した上でワークから引き抜かれる必要がある。
【０００９】
ボーリング工具とワークとの接触を解消する方法としては、様々な方法が考えられる。一例として、工作機械は、ブレーキ機構のロックを解除した上でボーリング工具を送り駆動することで、ボーリング工具とワークとの接触を解消する。しかしながら、この方法では、ロックの解除中に停電が起きる可能性があり、その場合には、主軸が落下してしまう。その結果、ボーリング工具が破損してしまう。したがって、重力方向におけるボーリング工具の送り駆動をロックした状態でボーリング工具をワークから引き抜くことが可能な技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示の一例では、工作機械は、ワークのボーリング加工に用いられる工具を取り付けることが可能な主軸と、上記ワークを固定するためのテーブルと、上記主軸を回転駆動するための回転駆動部と、上記主軸および上記テーブルの少なくとも一方の位置を移動することで、上記ワークに対する上記工具の相対位置を変化させるための位置駆動部とを備える。上記位置駆動部は、上記相対位置を水平方向に変化させるための第１モータと、上記相対位置を重力方向に変化させるための第２モータと、上記相対位置を上記水平方向と上記重力方向との両方に直交する方向に変化させるための第３モータとを含む。上記工作機械は、上記第２モータの駆動をロックするためのブレーキ機構と、上記工作機械を制御するための制御装置とをさらに備える。上記制御装置は、上記第１モータおよび上記第２モータを制御し、所定の加工開始位置に上記工具を移動する処理と、上記加工開始位置に上記工具を移動する処理が完了した後に上記ブレーキ機構を制御し、上記第２モータの駆動をロックする処理と、上記第２モータのロックを維持した状態で上記回転駆動部および上記第３モータを制御し、上記ワークのボーリング加工を実行する処理と、上記ワークのボーリング加工が完了した後に上記第１モータを制御し、上記第２モータのロックを維持した状態で上記ワークと上記工具との接触を解消する処理と、上記解消する処理が完了した後に上記第３モータを制御し、上記第２モータのロックを維持した状態で上記ワークから上記工具を引き抜く処理とを実行する。
【００１１】
本開示の一例では、上記制御装置は、さらに、上記工具を上記ワークから引き抜く処理が終了した後で、かつ、上記ワークの次のボーリング加工を開始する前において、上記ワークの前回の加工位置と、上記ワークの次の加工位置とが、重力方向において異なる場合には、上記第２モータのロックを解除する処理を実行する。
【００１２】
本開示の一例では、上記制御装置は、さらに、上記工具を上記ワークから引き抜く処理が終了した後で、かつ、上記ワークの次のボーリング加工を開始する前において、上記ワークの前回の加工位置と、上記ワークの次の加工位置とが、重力方向において同じ場合には、上記第２モータのロックを維持する処理を実行する。
【００１３】
本開示の一例では、上記制御装置は、さらに、上記ワークのボーリング加工中において上記工作機械が異常停止した場合には、上記第２モータのロックを維持する処理を実行する。
【００１４】
本開示の一例では、上記制御装置は、上記ワークのボーリング加工が完了した後で、かつ、上記第１モータを制御する前に、上記工具の刃を重力方向とは異なる方向に向ける処理を実行する。
【００１５】
本開示の他の例では、工作機械の制御方法が提供される。上記工作機械は、ワークのボーリング加工に用いられる工具を取り付けることが可能な主軸と、上記ワークを固定するためのテーブルと、上記主軸を回転駆動するための回転駆動部と、上記主軸および上記テーブルの少なくとも一方の位置を移動することで、上記ワークに対する上記工具の相対位置を変化させるための位置駆動部とを備える。上記位置駆動部は、上記相対位置を水平方向に変化させるための第１モータと、上記相対位置を重力方向に変化させるための第２モータと、上記相対位置を上記水平方向と上記重力方向との両方に直交する方向に変化させるための第３モータとを含む。上記工作機械は、上記第２モータの駆動をロックするためのブレーキ機構をさらに備える。上記制御方法は、上記第１モータおよび上記第２モータを制御し、所定の加工開始位置に上記工具を移動するステップと、上記移動するステップが完了した後に上記ブレーキ機構を制御し、上記第２モータの駆動をロックするステップと、上記第２モータのロックを維持した状態で上記回転駆動部および上記第３モータを制御し、上記ワークのボーリング加工を実行するステップと、上記ワークのボーリング加工が完了した後に上記第１モータを制御し、上記第２モータのロックを維持した状態で上記ワークと上記工具との接触を解消するステップと、上記解消するステップが完了した後に上記第３モータを制御し、上記第２モータのロックを維持した状態で上記ワークから上記工具を引き抜くステップとを備える。
【００１６】
本開示の他の例では、工作機械の制御プログラムが提供される。上記工作機械は、ワークのボーリング加工に用いられる工具を取り付けることが可能な主軸と、上記ワークを固定するためのテーブルと、上記主軸を回転駆動するための回転駆動部と、上記主軸および上記テーブルの少なくとも一方の位置を移動することで、上記ワークに対する上記工具の相対位置を変化させるための位置駆動部とを備える。上記位置駆動部は、上記相対位置を水平方向に変化させるための第１モータと、上記相対位置を重力方向に変化させるための第２モータと、上記相対位置を上記水平方向と上記重力方向との両方に直交する方向に変化させるための第３モータとを含む。上記工作機械は、上記第２モータの駆動をロックするためのブレーキ機構をさらに備える。上記制御プログラムは、上記工作機械に、上記第１モータおよび上記第２モータを制御し、所定の加工開始位置に上記工具を移動するステップと、上記移動するステップが完了した後に上記ブレーキ機構を制御し、上記第２モータの駆動をロックするステップと、上記第２モータのロックを維持した状態で上記回転駆動部および上記第３モータを制御し、上記ワークのボーリング加工を実行するステップと、上記ワークのボーリング加工が完了した後に上記第１モータを制御し、上記第２モータのロックを維持した状態で上記ワークと上記工具との接触を解消するステップと、上記解消するステップが完了した後に上記第３モータを制御し、上記第２モータのロックを維持した状態で上記ワークから上記工具を引き抜くステップとを実行させる。
【００１７】
本発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解される本発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】工作機械の装置構成の一例を示す図である。
【図２】ボーリング加工の工程を時系列に示す図である。
【図３】図２に引き続くボーリング加工の工程を時系列に示す図である。
【図４】Ｎ回目のボーリング加工時のボーリング位置と、Ｎ＋１回目のボーリング加工時のボーリング位置とが、重力方向において同じ場合におけるボーリング加工の流れを示す図である。
【図５】Ｎ回目のボーリング加工時のボーリング位置と、Ｎ＋１回目のボーリング加工時のボーリング位置とが、重力方向において異なる場合におけるボーリング加工の流れを示す図である。
【図６】ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）ユニットのハードウェア構成の一例を示す模式図である。
【図７】ＣＮＣ（Computer Numerical Control）ユニットのハードウェア構成の一例を示す模式図である。
【図８】工作機械の機能構成の一例を示す図である。
【図９】ボーリング加工の流れ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】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ、本発明に従う各実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。
【００２０】
＜Ａ．工作機械１０の構成＞
まず、図１を参照して、工作機械１０の装置構成について説明する。図１は、工作機械１０の装置構成の一例を示す図である。
【００２１】
図１には、マシニングセンタとしての工作機械１０が示されている。以下では、マシニングセンタとしての工作機械１０について説明するが、工作機械１０は、マシニングセンタに限定されない。たとえば、工作機械１０は、旋盤であってもよいし、その他の切削機械や研削機械であってもよい。典型的には、工作機械１０は、工具が水平方向に取り付けられる横形のマシニングセンタである。
【００２２】
図１に示されるように、工作機械１０は、制御装置５０と、ブレーキ機構１１０と、サーボドライバ１１１Ｒ，１１１Ｘ〜１１１Ｚと、サーボモータ１１２Ｒ，１１２Ｘ〜１１２Ｚと、移動体１１３と、主軸頭１３１と、ボーリング工具１３４と、テーブル１３６とを含む。
【００２３】
本明細書でいう「制御装置５０」とは、工作機械１０を制御する装置を意味する。制御装置５０の装置構成は、任意である。制御装置５０は、単体の制御ユニットで構成されてもよいし、複数の制御ユニットで構成されてもよい。図１の例では、制御装置５０は、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）としてのＣＰＵユニット２０と、ＣＮＣユニット３０と、Ｉ／Ｏ（Input  Output）ユニット４０とで構成されている。ＣＰＵユニット２０、ＣＮＣユニット３０、Ｉ／Ｏユニット４０は、フィールドバスＢに接続されており、フィールドバスＢを介して互いに通信を行う。
【００２４】
また、以下の説明では、ボーリング工具１３４が穴を開ける方向（すなわち、紙面の左右方向）を「Ｚ方向」と称し、重力方向（すなわち、紙面の上下方向）を「Ｙ方向」と称し、Ｚ方向およびＹ方向の両方に直交する方向を「Ｘ方向」と称する。
【００２５】
主軸頭１３１は、主軸１３２と、ハウジング１３３とで構成されている。主軸１３２は、ハウジング１３３の内部に配置されている。主軸１３２には、被加工物であるワークＷを加工するための工具が装着される。図１の例では、ワークＷのボーリング加工に用いられるボーリング工具１３４が主軸１３２に装着されている。ボーリング工具１３４は、工具軸から突出した１つの刃を有する。
【００２６】
ＣＰＵユニット２０は、予め準備されているＰＬＣプログラムに従って、制御装置５０を構成する各種ユニットを制御する。当該ＰＬＣプログラムは、たとえば、ラダープログラムで記述されている。
【００２７】
ＣＮＣユニット３０は、ＣＰＵユニット２０からの加工開始指令を受けたことに基づいて、予め準備されている加工プログラムの実行を開始し、当該加工プログラムに従ってサーボドライバ１１１Ｒ，１１１Ｘ〜１１１Ｚを制御することで、テーブル１３６に固定されるワークＷを加工する。当該加工プログラムは、たとえば、ＮＣ（Numerical Control）プログラムで記述されている。
【００２８】
サーボドライバ１１１Ｒは、ＣＮＣユニット３０から目標回転速度の入力を逐次的に受け、サーボモータ１１２Ｒ（回転駆動部）を制御する。サーボモータ１１２Ｒは、Ｚ方向の軸を中心として主軸１３２を回転駆動する。より具体的には、サーボドライバ１１１Ｒは、サーボモータ１１２Ｒの回転角度を検知するためのエンコーダ（図示しない）のフィードバック信号からサーボモータ１１２Ｒの実回転速度を算出し、当該実回転速度が目標回転速度よりも小さい場合にはサーボモータ１１２Ｒの回転速度を上げ、当該実回転速度が目標回転速度よりも大きい場合にはサーボモータ１１２Ｒの回転速度を下げる。このように、サーボドライバ１１１Ｒは、サーボモータ１１２Ｒの回転速度のフィードバックを逐次的に受けながらサーボモータ１１２Ｒの回転速度を目標回転速度に近付ける。
【００２９】
サーボドライバ１１１Ｘは、ＣＮＣユニット３０から目標位置の入力を逐次的に受け、サーボモータ１１２Ｘ（第１モータ）を制御する。サーボモータ１１２Ｘは、主軸頭１３１が取り付けられている移動体１１３をボールネジ（図示しない）を介して送り駆動し、Ｘ方向の任意の位置に主軸１３２を送り駆動する。より具体的には、サーボドライバ１１１Ｘは、サーボモータ１１２Ｘの回転角度を検知するためのエンコーダ（図示しない）のフィードバック信号から移動体１１３の実位置を算出し、当該実位置が目標位置よりも小さい場合にはサーボモータ１１２Ｘの実位置を上げ、当該実位置が目標位置よりも大きい場合にはサーボモータ１１２Ｘの実位置を下げる。このように、サーボドライバ１１１Ｘは、サーボモータ１１２Ｘの実位置のフィードバックを逐次的に受けながらサーボモータ１１２Ｘの実位置を目標位置に近付ける。これにより、サーボドライバ１１１Ｘは、Ｘ方向の任意の位置に主軸１３２を送り駆動する。
【００３０】
サーボドライバ１１１Ｙは、ＣＮＣユニット３０から目標位置の入力を逐次的に受け、サーボモータ１１２Ｙ（第２モータ）を制御する。サーボモータ１１２Ｙは、主軸頭１３１が取り付けられている移動体１１３をボールネジ（図示しない）を介して送り駆動し、Ｙ方向の任意の位置に主軸１３２を送り駆動する。サーボドライバ１１１Ｙによるサーボモータ１１２Ｙの制御方法は、サーボドライバ１１１Ｘと同様であるので、その説明については繰り返さない。
【００３１】
サーボドライバ１１１Ｚは、ＣＮＣユニット３０から目標位置の入力を逐次的に受け、サーボモータ１１２Ｚ（第３モータ）を制御する。サーボモータ１１２Ｚは、主軸頭１３１が取り付けられている移動体１１３をボールネジ（図示しない）を介して送り駆動し、Ｚ方向の任意の位置に主軸１３２を送り駆動する。サーボドライバ１１１Ｚによるサーボモータ１１２Ｚの制御方法は、サーボドライバ１１１Ｘと同様であるので、その説明については繰り返さない。
【００３２】
ＣＰＵユニット２０は、Ｉ／Ｏユニット４０を介してブレーキ機構１１０に制御指令を出力し、重力方向用のサーボモータ１１２Ｙの送り駆動をロックしたり、サーボモータ１１２Ｙのロックを解除したりする。ブレーキ機構１１０は、たとえば、電磁ブレーキ、電磁クラッチ、または、サーボモータ１１２Ｙの送り駆動をロックすることが可能なその他のハード機構である。ブレーキ機構１１０がサーボモータ１１２Ｙの送り駆動をロックしている場合、停電が発生したとしても、移動体１１３は落下しない。これにより、ボーリング工具１３４の破損が防止される。
【００３３】
なお、上述では、工作機械１０が、主軸１３２を送り駆動することで、ボーリング工具１３４に対するワークＷの相対位置を変える構成について説明を行ったが、工作機械１０は、ワークＷの固定装置であるテーブル１３６を送り駆動ことで当該相対位置を変えてもよいし、主軸１３２とテーブル１３６との両方を送り駆動することで当該相対位置を変えてもよい。すなわち、サーボモータ１１２Ｘは、主軸１３２をＸ方向に送り駆動するように構成されてもよいし、テーブル１３６をＸ方向に送り駆動するように構成されてもよい。サーボモータ１１２Ｙは、主軸１３２をＹ方向に送り駆動するように構成されてもよいし、テーブル１３６をＹ方向に送り駆動するように構成されてもよい。サーボモータ１１２Ｚは、主軸１３２をＺ方向に送り駆動するように構成されてもよいし、テーブル１３６をＺ方向に送り駆動するように構成されてもよい。
【００３４】
＜Ｂ．ボーリング加工＞
図２および図３を参照して、ボーリング加工の工程について説明する。図２および図３は、ボーリング加工の工程を時系列に示す図である。
【００３５】
ステップＳ１において、工作機械１０の制御装置５０は、ブレーキ機構１１０によるサーボモータ１１２Ｙのロックを解除し、重力方向（Ｙ方向）に主軸１３２を送り駆動できる状態にする。その後、制御装置５０は、サーボモータ１１２Ｘ，１１２Ｙを制御し、ＸＹ方向においてボーリング工具１３４を送り駆動する。これにより、ボーリング工具１３４は、所定の加工開始位置に移動する。
【００３６】
ステップＳ２において、制御装置５０は、所定の加工開始位置にボーリング工具１３４を移動する処理が完了したとする。このことに基づいて、制御装置５０は、ブレーキ機構１１０を制御し、サーボモータ１１２Ｙの送り駆動をロックする。これにより、ボーリング工具１３４は、重力方向（Ｙ方向）において不動となる。
【００３７】
ステップＳ３において、制御装置５０は、サーボモータ１１２Ｙのロックを維持した状態で、サーボモータ１１２Ｒおよびサーボモータ１１２Ｚを制御し、ワークＷのボーリング加工を実行する。これにより、ボーリング工具１３４は、回転しながらＺ方向にワークＷを掘り進む。
【００３８】
ステップＳ４において、ワークＷに対するボーリング加工が完了したとする。ここでいう「ボーリング加工の完了」とは、１つの内径（穴）の形成が完了したことを意味する。ボーリング工具１３４の刃は、工具軸から出っ張っているため、ボーリング加工が完了した時点では、刃部分のみがワークＷと接触している。この接触を解消するためには、ボーリング工具１３４を送り駆動する必要があるが、Ｙ方向（重力方向）の送り駆動についてはロックがかかっているため、制御装置５０は、Ｘ方向の送り駆動のみでボーリング工具１３４とワークＷとの接触を解消する。すなわち、制御装置５０は、ワークＷのボーリング加工が完了した後にサーボモータ１１２Ｘを制御し、サーボモータ１１２Ｙのロックを維持した状態でワークＷとボーリング工具１３４との接触を解消する。このとき、制御装置５０は、ボーリング工具１３４の刃がワークＷの内径表面から離れる方向にサーボモータ１１２Ｘを送り駆動する。
【００３９】
なお、仕様によっては、ボーリング加工の完了時において、ボーリング工具１３４の刃がＹ方向（重力方向）に向いていることがある。この場合には、ボーリング工具１３４がＸ方向に送り駆動されるだけでは、ボーリング工具１３４とワークＷとの接触が解消されない。そのため、ボーリング工具１３４の刃がＹ方向（重力方向）を向いている場合には、制御装置５０は、ボーリング工具１３４の刃をＹ方向（重力方向）とは異なる方向に向け、その上で、ボーリング工具１３４をＸ方向に送り駆動し、ボーリング工具１３４とワークＷとの接触を解消する。典型的には、制御装置５０は、ボーリング工具１３４の刃をＸ方向の正側に向け、その上でＸ方向の負側にボーリング工具１３４を移動する。あるいは、制御装置５０は、ボーリング工具１３４の刃をＸ方向の負側に向け、その上でＸ方向の正側にボーリング工具１３４を移動する。これにより、ボーリング工具１３４とワークＷとの接触が、より確実に解消される。
【００４０】
ステップＳ５において、制御装置５０は、サーボモータ１１２Ｚを制御し、サーボモータ１１２Ｙのロックを維持した状態でワークＷからボーリング工具１３４を引き抜く。
【００４１】
以上のように、制御装置５０は、ボーリング加工が終了した際に、ボーリング工具１３４をＸ方向に送り駆動し、ワークＷとボーリング工具１３４との接触を解消する。これにより、ボーリング工具１３４がワークＷから引き抜かれる際に、サーボモータ１１２Ｙのロックを解除する必要がなくなる。その結果、工作機械１０は、加工時間を短縮することができ、かつ、停電やエラーなどに伴うボーリング工具１３４の落下を確実に防ぐことができる。
【００４２】
また、ボーリング工具１３４とワークＷとの接触が解消された上で、ボーリング工具１３４がワークＷから引き抜かれるので、ボーリング工具１３４がワークＷを傷付けずに済み、かつ、ボーリング工具１３４の破損も防がれる。
【００４３】
＜Ｃ．連続するボーリング加工＞
以下では、図４および図５を参照して、Ｎ回目のボーリング加工からＮ＋１回目のボーリング加工に移る際におけるブレーキ機構１１０の制御について説明する。なお、「Ｎ」は、１以上の整数を表わす。
【００４４】
図４は、Ｎ回目のボーリング加工時のボーリング位置と、Ｎ＋１回目のボーリング加工時のボーリング位置とが、重力方向において同じ場合におけるボーリング加工の流れを示す図である。
【００４５】
ステップＳ１１において、ボーリング工具１３４をワークＷから引き抜く処理が終了し、Ｎ回目のボーリング加工が終了したとする。図４の例では、Ｎ回目のボーリング加工により、ワークＷの加工位置Ｐにおいて穴が形成されている。
【００４６】
加工プログラムにおいて、引き続きボーリング加工を行うように規定されているとする。この場合、制御装置５０は、加工プログラムから次の加工位置ＰＸ（座標値）を取得し、Ｎ回目のボーリング加工時における加工位置Ｐと、Ｎ＋１回目のボーリング加工時における加工位置ＰＸとを重力方向（Ｙ方向）に関して比較する。本例では、加工位置Ｐと加工位置ＰＸとが重力方向において同じであったとする。この場合、ステップＳ１２において、制御装置５０は、サーボモータ１１２Ｙのロック状態を維持したまま、Ｘ方向についてのみボーリング工具１３４の位置合わせを行う。
【００４７】
その後、ステップＳ１３において、制御装置５０は、Ｎ＋１回目のボーリング加工を開始し、ワークＷの加工位置ＰＸに穴を形成する。
【００４８】
以上のように、制御装置５０は、ボーリング工具１３４をワークＷから引き抜く処理が終了した後で、かつ、ワークＷの次のボーリング加工を開始する前において、ワークＷの前回の加工位置と、ワークＷの次の加工位置とが、重力方向において同じ場合には、ブレーキ機構１１０によるサーボモータ１１２Ｙのロック状態を維持する。これにより、制御装置５０は、Ｎ回目のボーリング加工からＮ＋１回目のボーリング加工に移る際にブレーキ機構１１０のロックを解除せずに済み、加工時間を短縮することができる。
【００４９】
図５は、Ｎ回目のボーリング加工時のボーリング位置と、Ｎ＋１回目のボーリング加工時のボーリング位置とが、重力方向において異なる場合におけるボーリング加工の流れを示す図である。
【００５０】
ステップＳ２１において、ボーリング工具１３４をワークＷから引き抜く処理が終了し、Ｎ回目のボーリング加工が終了したとする。図５の例では、Ｎ回目のボーリング加工により、ワークＷの加工位置Ｐにおいて穴が形成されている。
【００５１】
加工プログラムにおいて、引き続きボーリング加工を行うように規定されているとする。この場合、制御装置５０は、加工プログラムから次の加工位置ＰＹ（座標値）を取得し、Ｎ回目のボーリング加工時における加工位置Ｐと、Ｎ＋１回目のボーリング加工時における加工位置ＰＹとを重力方向に関して比較する。本例では、加工位置Ｐと加工位置ＰＹとが重力方向において異なっていたとする。この場合、制御装置５０は、サーボモータ１１２Ｙのロックを解除する。
【００５２】
その後、ステップＳ２２において、制御装置５０は、Ｘ方向およびＹ方向についてボーリング工具１３４の位置合わせを行う。制御装置５０は、当該位置合わせが完了したことに基づいて、再び、サーボモータ１１２Ｙの送り駆動をロックする。
【００５３】
その後、ステップＳ２３において、制御装置５０は、Ｎ＋１回目のボーリング加工を開始し、ワークＷの加工位置ＰＹに穴を形成する。
【００５４】
以上のように、制御装置５０は、ボーリング工具１３４をワークＷから引き抜く処理が終了した後で、かつ、ワークＷの次のボーリング加工を開始する前において、ワークＷの前回の加工位置と、ワークＷの次の加工位置とが、重力方向において異なる場合には、ブレーキ機構１１０によるサーボモータ１１２Ｙのロック状態を解除する。これにより、制御装置５０は、Ｎ回目のボーリング加工からＮ＋１回目のボーリング加工に移る際に、重力方向においてボーリング位置を任意に変えることができる。
【００５５】
＜Ｄ．ＣＰＵユニット２０のハードウェア構成＞
次に、図６を参照して、ＣＰＵユニット２０のハードウェア構成について説明する。図６は、ＣＰＵユニット２０のハードウェア構成の一例を示す模式図である。
【００５６】
ＣＰＵユニット２０は、プロセッサ５１と、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）５２と、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）５３と、通信インターフェイス５４と、フィールドバスコントローラ５５と、記憶装置７０とを含む。これらのコンポーネントは、内部バス５９に接続される。
【００５７】
プロセッサ５１は、たとえば、少なくとも１つの集積回路によって構成される。集積回路は、たとえば、少なくとも１つのＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、少なくとも１つのＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、少なくとも１つのＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）、少なくとも１つのＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）、またはそれらの組み合わせなどによって構成され得る。
【００５８】
プロセッサ５１は、ＰＬＣプログラム７２などの各種プログラムを実行することでＣＰＵユニット２０の動作を制御する。ＰＬＣプログラム７２は、工作機械１０内の各種装置を制御するための命令を規定している。プロセッサ５１は、ＰＬＣプログラム７２の実行命令を受け付けたことに基づいて、記憶装置７０またはＲＯＭ５２からＲＡＭ５３にＰＬＣプログラム７２を読み出す。ＲＡＭ５３は、ワーキングメモリとして機能し、ＰＬＣプログラム７２の実行に必要な各種データを一時的に格納する。
【００５９】
通信インターフェイス５４には、ＬＡＮ（Local  Area  Network）やアンテナなどが接続される。ＣＰＵユニット２０は、通信インターフェイス５４を介して外部機器（たとえば、サーバー）とデータをやり取りする。ＣＰＵユニット２０は、当該外部機器からＰＬＣプログラム７２をダウンロードできるように構成されてもよい。
【００６０】
フィールドバスコントローラ５５は、フィールドバスに接続される各種ユニットとの通信を実現するためのインターフェイスである。当該フィールドバスに接続されるユニットの一例として、ＣＮＣユニット３０、Ｉ／Ｏユニット４０などが挙げられる。
【００６１】
記憶装置７０は、たとえば、ハードディスクやフラッシュメモリなどの記憶媒体である。記憶装置７０は、ＰＬＣプログラム７２などを格納する。ＰＬＣプログラム７２の格納場所は、記憶装置７０に限定されず、プロセッサ５１の記憶領域（たとえば、キャッシュメモリなど）、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、外部機器（たとえば、サーバー）などに格納されていてもよい。
【００６２】
＜Ｅ．ＣＮＣユニット３０のハードウェア構成＞
次に、図７を参照して、ＣＮＣユニット３０のハードウェア構成について説明する。図７は、ＣＮＣユニット３０のハードウェア構成の一例を示す模式図である。
【００６３】
ＣＮＣユニット３０は、プロセッサ１０１と、ＲＯＭ１０２と、ＲＡＭ１０３と、通信インターフェイス１０４と、フィールドバスコントローラ１０５と、記憶装置１２０とを含む。これらのコンポーネントは、内部バス１０９に接続される。
【００６４】
プロセッサ１０１は、たとえば、少なくとも１つの集積回路によって構成される。集積回路は、たとえば、少なくとも１つのＣＰＵ、少なくとも１つのＧＰＵ、少なくとも１つのＡＳＩＣ、少なくとも１つのＦＰＧＡ、またはそれらの組み合わせなどによって構成され得る。
【００６５】
プロセッサ１０１は、加工プログラム１２２（制御プログラム）などの各種プログラムを実行することでＣＮＣユニット３０の動作を制御する。加工プログラム１２２は、ワークの加工を実現するための各種命令を規定している。プロセッサ１０１は、加工プログラム１２２の実行命令を受け付けたことに基づいて、記憶装置１２０またはＲＯＭ１０２からＲＡＭ１０３に加工プログラム１２２を読み出す。ＲＡＭ１０３は、ワーキングメモリとして機能し、加工プログラム１２２の実行に必要な各種データを一時的に格納する。
【００６６】
通信インターフェイス１０４には、ＬＡＮやアンテナなどが接続される。ＣＮＣユニット３０は、通信インターフェイス１０４を介して外部機器（たとえば、サーバー）とデータをやり取りする。ＣＮＣユニット３０は、当該外部機器から加工プログラム１２２をダウンロードできるように構成されてもよい。
【００６７】
フィールドバスコントローラ１０５は、フィールドバスに接続される各種ユニットとの通信を実現するためのインターフェイスである。当該フィールドバスに接続されるユニットの一例として、ＣＰＵユニット２０、Ｉ／Ｏユニット４０などが挙げられる。
【００６８】
記憶装置１２０は、たとえば、ハードディスクやフラッシュメモリなどの記憶媒体である。記憶装置１２０は、加工プログラム１２２などを格納する。加工プログラム１２２の格納場所は、記憶装置１２０に限定されず、プロセッサ１０１の記憶領域（たとえば、キャッシュメモリなど）、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、外部機器（たとえば、サーバー）などに格納されていてもよい。
【００６９】
加工プログラム１２２は、単体のプログラムとしてではなく、任意のプログラムの一部に組み込まれて提供されてもよい。この場合、加工プログラム１２２による加工処理は、任意のプログラムと協働して実現される。このような一部のモジュールを含まないプログラムであっても、本実施の形態に従う加工プログラム１２２の趣旨を逸脱するものではない。さらに、加工プログラム１２２によって提供される機能の一部または全部は、専用のハードウェアによって実現されてもよい。さらに、少なくとも１つのサーバーが加工プログラム１２２の処理の一部を実行する所謂クラウドサービスのような形態で工作機械１０が構成されてもよい。
【００７０】
＜Ｆ．工作機械１０の機能構成＞
図８を参照して、工作機械１０の機能構成について説明する。図８は、工作機械１０の機能構成の一例を示す図である。
【００７１】
工作機械１０は、主要なハードウェア構成として、制御装置５０と、回転駆動部１６０と、位置駆動部１６２と、ブレーキ機構１１０とを含む。制御装置５０は、たとえば、ＣＰＵユニット２０と、ＣＮＣユニット３０とで構成される。
【００７２】
回転駆動部１６０は、主軸１３２（図１参照）の回転を制御する機構である。一例として、回転駆動部１６０は、上述のサーボドライバ１１１Ｒ（図１参照）と、上述のサーボモータ１１２Ｒ（図１参照）とで構成される。
【００７３】
位置駆動部１６２は、主軸１３２と上述のテーブル１３６（図１参照）との少なくとも一方の位置を移動することで、ワークに対するボーリング工具１３４の相対位置を変化させる機構である。一例として、位置駆動部１６２は、上述のサーボドライバ１１１Ｘ〜１１１Ｚ（図１参照）と、上述のサーボモータ１１２Ｘ〜１１２Ｚ（図１参照）とで構成される。
【００７４】
ＣＮＣユニット３０は、機能構成として、加工制御部１５２と、ブレーキ制御部１５４とを含む。
【００７５】
加工制御部１５２は、予め定められた加工プログラム１２２に従って、サーボドライバ１１１Ｒ，１１１Ｘ〜１１１Ｚを制御し、ワークを加工する。
【００７６】
ブレーキ制御部１５４は、加工プログラム１２２で実行中の命令に応じて、ブレーキ機構１１０を有効にするためのロック指令や、ブレーキ機構１１０を無効にするためのロック解除指令などをＣＰＵユニット２０に出力する。ロック指令やロック解除指令は、たとえば、ＣＰＵユニット２０におけるＰＬＣプログラム７２に入力される。
【００７７】
また、ブレーキ制御部１５４は、ワークのボーリング加工中において工作機械１０が異常停止した場合には、ブレーキ機構１１０のロックを有効にし、重力方向の送り駆動を担うサーボモータ１１２Ｙのロックを維持する。検知対象の異常は、たとえば、地震の発生や停電などである。地震は、たとえば、工作機械１０に搭載される加速度センサの出力値が所定値を超えたことに基づいて検知される。停電は、たとえば、工作機械１０に搭載される停電検知回路によって検知される。異常発生時において、サーボモータ１１２Ｙのロックを維持することで、ボーリング工具１３４の落下をより確実に防ぐことができる。
【００７８】
ＰＬＣプログラム７２は、ＣＮＣユニット３０からロック解除指令を受けた場合には、ブレーキ機構１１０によるサーボモータ１１２Ｙのロックを無効にする。より具体的には、ＣＰＵユニット２０は、ブレーキ機構１１０への電力の供給を開始し、ブレーキ機構１１０のコイルに電磁力を発生させる。当該電磁力により、ブレーキがサーボモータ１１２Ｙから離れ、サーボモータ１１２Ｙが回転可能となる。
【００７９】
一方で、ＰＬＣプログラム７２は、ＰＬＣプログラム７２は、ＣＮＣユニット３０からロック指令を受けた場合には、ブレーキ機構１１０によるサーボモータ１１２Ｙのロックを有効にする。より具体的には、ＣＰＵユニット２０は、ブレーキ機構１１０への電力の供給を停止し、ブレーキ機構１１０のコイルに発生している電磁力を消失させる。当該電磁力が消失すると、ブレーキがサーボモータ１１２Ｙに接触し、サーボモータ１１２Ｙが回転不可能となる。
【００８０】
＜Ｇ．ボーリング加工に係るフローチャート＞
図９を参照して、ボーリング加工のフローについて説明する。図９は、ボーリング加工の流れを示すフローチャートである。
【００８１】
図９に示される処理は、工作機械１０の制御装置５０（典型的には、ＣＮＣユニット３０のプロセッサ１０１）が上述の加工プログラム１２２（図８参照）を実行することにより実現される。他の局面において、処理の一部または全部が、回路素子またはその他のハードウェアによって実行されてもよい。
【００８２】
制御装置５０は、加工プログラム１２２に規定されるボーリング加工命令が実行されると、図９に示される各ステップの処理を順次実行する。
【００８３】
より具体的には、ステップＳ１１０において、制御装置５０は、ボーリング工具１３４の現在位置と、次のボーリング加工時におけるワークＷの加工位置（すなわち、ボーリング位置）とが、重力方向において同じであるか否かを判断する。制御装置５０は、ボーリング工具１３４の現在位置と、次のボーリング加工時におけるボーリング位置とが、重力方向において同じであると判断した場合（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ１１２に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ１１０においてＮＯ）、制御装置５０は、制御をステップＳ１１４に切り替える。
【００８４】
ステップＳ１１２において、制御装置５０は、加工プログラム１２２の現在の実行行に規定される加工開始位置に向けてボーリング工具１３４を送り駆動する。このとき、制御装置５０は、重力方向（Ｙ方向）にはボーリング工具１３４を送り駆動する必要がないので、Ｘ方向についてのみボーリング工具１３４を送り駆動する。
【００８５】
ステップＳ１１４において、制御装置５０は、ブレーキ機構１１０によるサーボモータ１１２Ｙのロックを解除し、主軸１３２を重力方向に送り駆動できる状態にする。
【００８６】
ステップＳ１１６において、制御装置５０は、加工プログラム１２２の現在の実行行に規定される加工開始位置に向けてボーリング工具１３４を送り駆動する。このとき、制御装置５０は、Ｘ方向およびＹ方向についてボーリング工具１３４を送り駆動する。
【００８７】
ステップＳ１１８において、制御装置５０は、ブレーキ機構１１０を制御し、サーボモータ１１２Ｙの送り駆動をロックする。これにより、ボーリング工具１３４は、重力方向（Ｙ方向）において不動となる。
【００８８】
ステップＳ１２０において、制御装置５０は、サーボモータ１１２Ｒおよびサーボモータ１１２Ｚを制御し、ボーリング工具１３４を回転駆動しながらＺ方向に送り駆動する。これにより、ワークのボーリング加工が開始される。
【００８９】
ステップＳ１２２において、ワークのボーリング加工が完了したとする。このことに基づいて、制御装置５０は、制御装置５０は、サーボモータ１１２Ｘを制御することでＸ方向にボーリング工具１３４を送り駆動し、ワークＷとボーリング工具１３４との接触を解消する。
【００９０】
ステップＳ１２４において、制御装置５０は、サーボモータ１１２Ｚを制御し、ボーリング工具１３４をワークから引き抜く。
【００９１】
＜Ｈ．まとめ＞
以上のように、工作機械１０は、ボーリング加工が終了した際に、ボーリング工具１３４をＸ方向に送り駆動し、ワークＷとボーリング工具１３４との接触を解消する。これにより、ボーリング工具１３４がワークＷから引き抜かれる際に、サーボモータ１１２Ｙのロックを解除する必要がなくなる。その結果、工作機械１０は、加工時間を短縮することができ、かつ、停電やエラーなどに伴うボーリング工具１３４の落下を確実に防ぐことができる。
【００９２】
また、ボーリング工具１３４とワークＷとの接触が解消された上で、ボーリング工具１３４がワークＷから引き抜かれるので、ボーリング工具１３４がワークＷを傷付けずに済み、かつ、ボーリング工具１３４の破損も防がれる。
【００９３】
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９４】
１０  工作機械、２０  ＣＰＵユニット、３０  ＣＮＣユニット、４０  Ｉ／Ｏユニット、５０  制御装置、５１，１０１  プロセッサ、５２，１０２  ＲＯＭ、５３，１０３  ＲＡＭ、５４，１０４  通信インターフェイス、５５，１０５  フィールドバスコントローラ、５９，１０９  内部バス、７０，１２０  記憶装置、７２  ＰＬＣプログラム、１１０  ブレーキ機構、１１１Ｒ，１１１Ｘ，１１１Ｙ，１１１Ｚ  サーボドライバ、１１２Ｒ，１１２Ｘ，１１２Ｙ，１１２Ｚ  サーボモータ、１１３  移動体、１２２  加工プログラム、１３１  主軸頭、１３２  主軸、１３３  ハウジング、１３４  ボーリング工具、１３６  テーブル、１５２  加工制御部、１５４  ブレーキ制御部、１６０  回転駆動部、１６２  位置駆動部。
【図１】
2020204933.tif 000003
【図２】
2020204933.tif 000004
【図３】
2020204933.tif 000005
【図４】
2020204933.tif 000006
【図５】
2020204933.tif 000007
【図６】
2020204933.tif 000008
【図７】
2020204933.tif 000009
【図８】
2020204933.tif 000010
【図９】
2020204933.tif 000011