(57)【要約】 【課題】  カメラ、モニタ等の高価なものを用いることなく、回転状態のワーク又は工具を、視認可能にする工作機械を提供する。【解決手段】  ワーク又は工具を回転させ、且つワークに対して工具を相対的に接近させることによりワークに対して切削加工を行う加工手段と、回転するワーク又は工具に光を照射可能な光照射手段１７と、前記ワーク又は工具の回転に同期して前記光照射手段１７の照射と停止のスイッチング状態を制御する点滅制御手段１６とを備える。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワーク又は工具を回転させ、且つワークに対して工具を相対的に接近させることによりワークに対して切削加工を行う加工手段と、
回転するワーク又は工具に光を照射可能な光照射手段と、
前記ワーク又は工具の回転に同期して前記光照射手段の照射と停止のスイッチング状態を制御する点滅制御手段とを備えた工作機械。
【請求項２】
前記点滅制御手段は、
回転するワーク又は工具を静止状態のように視認可能な第１視認状態と、
回転するワーク又は工具を、ワーク又は工具の回転速度よりも低速の回転状態のように視認可能な第２視認状態とにわたって、回転に対する同期の状態を切替え可能に制御する請求項１記載の工作機械。
【請求項３】
前記光照射手段は、発光ダイオードである請求項１又は２記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工作機械に関し、切削エリアにおける照明を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械において、単純に切削エリアを照明する照明装置が実用に供されている。前記照明装置では、高速に回転する主軸上にあるワークの切削形状等を加工途中に鮮明に観察することができない。そこで本件出願人は、主軸チャックの回転数に同期したストロボ光を、ワークに照射するストロボ発光装置を提案している（特許文献１参照）。
【０００３】
前記ストロボ発光装置は光源と円板部材とを備える。光源からの光は、スピンドルすなわちワークと同期回転する円板部材の開孔部を通ってワーク上に照射される。これにより、ワークの加工中に該ワークを、人の目の残像効果により静止状態のように観察し得る。またワークの回転方向の任意の回転位置の状態を、撮像手段を用いて撮影し、撮影された画像を静止画像としてモニタに表示する技術も提案されている（特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−６９２８１号公報
【特許文献２】特開平８−２９４８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術では、円板部材を主軸チャックの回転数に同期回転する動力伝達手段、または別の駆動源（スピンドルモータとは別のモータ等）が必要になる。前記動力伝達手段を用いた場合、たとえば加工途中においてワークと工具との当たり具合を詳しく観察するためには、主軸チャックの回転数に対し、円板部材の相対的な回転数を変更しなければならない。主軸チャックに対し円板部材の相対的な回転数を変更するためには、たとえば別の円板部材を準備するか、または動力伝達手段の減速比を変えなければならない。それ故、円板部材の開孔部を通って照射される光のタイミング、つまり点滅タイミングを簡単に変更できない。別の駆動源を用いた場合、前記点滅タイミングを簡単に変更することができるが、製作コストが高くなる。
【０００６】
特許文献２の技術では、ＣＣＤカメラ、モニタ等が必要になるので、構造が複雑化する。また撮影された画像を画像処理しなければならず、制御系も複雑化する。したがって工作機械の製作コストは高くなる。
【０００７】
この発明の目的は、カメラ、モニタ等の高価なものを用いることなく、回転状態のワーク又は工具を、視認可能にする工作機械を提供することである。
この発明の他の目的は、製造コストの低減を図るとともに、加工途中のワークと工具との当たり具合を詳しく観察することである。
この発明のさらに他の目的は、迅速に点滅させるとともに、その運用においても部品寿命を延ばし、かつ電力消費を抑えることも含んでいる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の工作機械は、ワーク又は工具を回転させ、且つワークに対して工具を相対的に接近させることによりワークに対して切削加工を行う加工手段と、回転するワーク又は工具に光を照射可能な光照射手段と、前記ワーク又は工具の回転に同期して前記光照射手段の照射と停止のスイッチング状態を制御する点滅制御手段とを備えている。
【０００９】
この構成によると、光照射手段は、回転するワーク又は工具（回転体と称す）に光を照射する。点滅制御手段は、回転体の回転に同期して光照射手段の照射と停止のスイッチング状態を制御する。前記「同期」とは、回転体の回転に完全に同期した状態と、完全に同期した状態から予め定める周期分意図的にずらした不完全な同期状態とを含む。完全に同期した状態には、１回転に１回点灯する場合と、複数回転に１回点灯する場合と、１回転に複数回点灯する場合とを含む。また、上記いずれの場合においても、光照射手段を点灯させる時間は、回転体１回転のうちの一部の角度範囲のみ、例えば９０度以下あるいは数度以下の範囲とする。これによって、加工途中において回転する回転体を、残像によりたとえば静止状態のように（又は回転体の回転速度よりも低速の回転状態のように）目視観察することができる。換言すれば、カメラ、モニタ等の高価なものを用いることなく、しかも回転体を把持してその軸線回りに回転させる手段を停止することなく、ワークの切削形状を加工途中に観察することができる。
【００１０】
この発明において、前記点滅制御手段は、回転するワーク又は工具を静止状態のように視認可能な第１視認状態と、回転するワーク又は工具を、ワーク又は工具の回転速度よりも低速の回転状態のように視認可能な第２視認状態とにわたって、回転に対する同期の状態を切替え可能に制御しても良い。この構成によると、回転する回転体を、静止状態のように視認することもできるし、回転する回転体の回転速度よりも低速の回転状態のように視認することもできる。複雑な機構を追加することなく、第１視認状態と第２視認状態とにわたる同期の状態を切り替えることが可能となるので、別の駆動源を用いるものより、製造コストの低減を図ることができる。回転体を、意図的に回転体の回転速度よりも低速の回転状態のように視認することで、加工途中のワークと工具との当たり具合を詳しく観察することが可能となる。
【００１１】
この発明において、前記光照射手段は、発光ダイオードとしても良い。この構成によると、光照射手段を迅速に点滅させることができる。光照射手段を迅速に点滅させても、壊れることもない。このように回転体の回転速度に対し、光照射手段のスイッチング状態の応答性を高めることができる。したがって、回転する回転体を確実に静止状態のように視認することができる。また、寿命や消費電力の抑制においても優れる。すなわち、アナログ的に光を発光する（スイッチオンしてすぐに最大の光を出すことはできず、フィラメントが発熱し、光を出す構造を意味する）白熱灯や、点灯回路を必要とする蛍光灯等（すなわちインバータ式でない場合、蛍光灯はすぐ発光しない）に比べて、発光ダイオードであると応答性が高く、また寿命を延ばすことができるうえ、電力消費を抑えることが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の工作機械は、点滅制御手段は、ワーク又は工具（回転体と称す）の回転に同期して光照射手段の照射と停止のスイッチング状態を制御するので、次のような効果を奏する。加工途中において回転するワーク又は工具を、残像によりたとえば静止状態（又は回転状態）のように目視観察することができる。
【００１３】
回転体を把持してその軸線回りに回転させる手段（主軸チャック等）を停止することなく、ワークの切削形状を加工途中に観察することができる。主軸チャック等を停止させたうえでワークの切削形状を観察する従来技術に比べて、ワーク加工のサイクルタイムを格段に短縮することができる。したがって、ワークの加工工数の低減を図ることが可能となる。カメラ、モニタ等の高価なものを用いることなく回転する回転体を観察することができるので、カメラ、モニタ等を用いるものより、工作機械全体の構造を簡単化し、製造コストの低減を図ることができる。なお、前記光照射手段は、機内の照明装置とは別に設けてもよいが、必ず装備させる機内照明用の照明装置を使用し、これを前記点滅制御手段で点滅させるようにすることにより、点滅制御手段を追加するだけの簡単な構成で、静止状態の目視観察が可能になる。
【００１４】
点滅制御手段は、回転体を静止状態のように視認可能な第１視認状態と、回転体を該回転体よりも低速の回転状態のように視認可能な第２視認状態とにわたって、回転に対する同期の状態を切替え可能に制御しても良い。この構成によると、回転する回転体を、静止状態のように視認することもできるし、回転する回転体の回転速度よりも低速の回転状態のように視認することもできる。複雑な機構を追加することなく、第１視認状態と第２視認状態とにわたる同期の状態を切り替えることが可能となるので、別の駆動源を用いるものより、製造コストの低減を図ることができる。回転体を、意図的に回転体の回転速度よりも低速の回転状態のように視認することで、加工途中のワークと工具との当たり具合を詳しく観察することが可能となる。工作機械に必ず装備される照明装置を使用して、回転体を静止状態（または前記低速の回転状態）のように視認する機能を実現することができる。新たな設備、装置等を導入することなく、本機能を実現することが可能となるので、その費用を抑えることができる。
【００１５】
光照射手段を発光ダイオードとすると、光照射手段を迅速に点滅させることができる。光照射手段を迅速に点滅させても、壊れることもない。このように回転体の回転速度に対し、光照射手段のスイッチング状態の応答性を高めることができる。したがって、回転する回転体を確実に静止状態のように視認することができる。しかも白熱灯や蛍光灯等に比べて、寿命を延ばすことができるうえ、電力消費を抑えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００１７】
図１は、この発明の一実施形態に係る工作機械の電気的構成を表すブロック図である。図２は、この発明の一実施形態に係る工作機械を正面側から視た斜視図である。図３は、工作機械の主軸、タレット等を表す要部の斜視図である。この実施形態の工作機械は、制御盤および操作盤付きの工作機械であって、たとえばタレット旋盤である。ただし適用可能な工作機械は、タレット旋盤だけに限定されるものではない。たとえば種々の旋盤、マシニングセンタ等にも適用可能である。
【００１８】
本実施形態に係る工作機械１は、図２、図３に示すように、主軸チャック３ａを先端に有する主軸３と、これに並列に配置された刃物台であるタレット４とを備え、これら主軸３とタレット４とで加工手段５が構成される。主軸チャック３ａには、ワーク２を把持するための把持部３ｂが設けられている。タレット４は、たとえば多角形状に形成されており、工具を装着するための複数のステーションを有している。タレット４の各ステーションには、工具が固定された工具ホルダ６が取付けられている。タレット４は、タレットキャリッジ（図示せず）にタレット軸４ａを介して割出し回転自在に設置され、タレットキャリッジ駆動装置７（図１）の駆動によるタレットキャリッジの移動により、前後（ｚ軸方向）、左右（ｘ軸方向）に移動させられる。
【００１９】
次に図１と共に、本実施形態に係るタレット旋盤の電気的構成について説明する。このタレット旋盤１の制御盤８は、コンピュータ式の数値制御装置およびプログラマブルコントローラからなり、加工プログラムを演算制御部９で解読して実行し、各部の制御を行うものである。操作盤１１は、加工プログラムが格納される記憶部１０Ａ、演算制御部９にそれぞれ電気的に接続されている。
【００２０】
加工プログラムのタレット軸４ａの回転、出退、水平方向移動命令、および主軸回転命令は、演算制御部９から各軸のサーボコントローラ（Ｘ軸サーボコントローラ１２Ａ，Ｚ軸サーボコントローラ１２Ｂ，主軸サーボコントローラ１３）に送られ、これらサーボコントローラ１２Ａ，１２Ｂ，１３により、タレットキャリッジ軸駆動装置７、および主軸モータ１４が制御される。タレットキャリッジ駆動装置７のＸ軸駆動源，Ｚ軸駆動源、および主軸モータ１４は、それぞれパルスコーダ等の位置検出器Ｓｗを有し、サーボコントローラ１２Ａ，１２Ｂ，１３により閉ループ制御される。加工プログラムにおける主軸チャック開閉令名等のシーケンス制御命令は、演算制御部９からシーケンス制御部１５に転送され、シーケンス制御部１５により、主軸チャック３等の対応機器が制御される。
【００２１】
主軸モータ１４の位置検出器Ｓｗに、点滅制御手段１６を介して、光照射手段１７が電気的に接続されている。光照射手段１７は、縦横に並ぶ複数の発光ダイオード（略称ＬＥＤ；Light Emitting Diode）からなる。点滅制御手段１６は、光照射手段１７をオンオフさせるスイッチングトランジスタ等のスイッチング素子１６Ａと、このスイッチング素子１６Ａのオンオフの周期を位置検出器Ｓｗの出力から得られる主軸回転速度に同期させる周期制御部１６Ｂとを備えている。
【００２２】
複数のＬＥＤを縦横に配設することで、ワーク２を目視観察する必要十分な輝度を容易に確保することができる。ＬＥＤの色は、特に限定されるものではない。ＬＥＤは、たとえば図４（ａ）、図４（ｃ）に示すように、主軸の軸線方向一方の正面壁部、つまりドア２０の裏面２０ａに配設することが可能である。このようなＬＥＤの配設位置によると、ドア２０の光透過性の窓２０ｂから、ワーク２の軸線方向に形成されるべき孔等を明瞭に目視観察することができる。ＬＥＤ１７を、たとえば図４（ｂ）に示すように、ドア２０の裏面側で且つ主軸の斜め上方に配設しても良い。このようなＬＥＤ１７の配設位置によると、長尺なワークの外周部を明瞭に目視観察することができる。ただしＬＥＤの配設位置は、このような位置に限定されるものではない。
【００２３】
図６は、回転体の同期の状態を切替え制御するフローチャートである。図７は、主軸の回転数と、ＬＥＤに対するパルス信号との関係を表し、図７（ａ）は回転体を静止状態で視認可能な態様、図７（ｂ）は回転体を回転状態で視認可能な態様を説明するための図である。操作盤１１の照明スイッチ（この照明スイッチは操作盤１１以外に設けても良い）をオンにし、且つ、たとえば主軸回転命令の出力を開始条件として本フローが開始する。
【００２４】
次にステップｓ１に移行して、点滅制御手段１６は、デフォルトでワーク２つまり主軸３の回転数ｎ（ｒｐｍ）に完全に同期したパルス信号であって、たとえば前記回転数ｎを「６０」で除した間隔（又は、回転数ｎを「６０」で除した値を、さらに整数倍した間隔）のパルス信号をスイッチング素子１６Ａから出力させる。前記間隔とは、任意のパルス波の立ち上がりから、次の周期のパルス波の立ち上がりまでの時間間隔と同義である。具体的に、たとえば主軸が６０ｒｐｍの回転数で回転していれば、パルス波は、６０ｒｐｍの回転数を「６０」で除した１秒間隔となる。このとき、回転するワーク２は、周方向の同一回転角度位置で常に照射される。点滅制御手段１６により、主軸３の回転数ｎを「６０」で除した間隔のパルス波を出力させた場合には、主軸１回転につき、光照射手段は１回の点滅を実行する。回転数ｎを「６０」で除した値をさらに整数倍した間隔のパルス波を出力させた場合には、主軸複数回転につき、光照射手段は１回の点滅を実行する。いずれにしても観察者は回転するワーク２を静止状態のように観察し得る。また点滅制御手段１６により、回転するワーク２を点灯させる時間は、回転するワーク２の１回転のうちの一部の角度範囲のみ、例えば９０度以下あるいは数度以下の範囲とする。
【００２５】
次にステップｓ２に移行し、点滅制御手段１６は、操作盤１１から同期状態の変更の有無を判断する。変更無しとの判断で、ステップｓ１に戻る。同期状態の変更有りとの判断で、ステップｓ３に移行し、点滅制御手段１６は、操作量に応じた同期状態に変更する。つまり主軸の回転数に完全に同期した状態（図６（ａ））から、予め定める周期分（±α  ｓｅｃ．）意図的にずらした不完全な同期状態（図６（ｂ））に切り替え制御する。その後本処理を終了する。なお、主軸の回転数が一定速度以下の場合や、主軸が停止していても正面扉が開く等して手動操作が明らかな場合には、パルス制御を中止して、点滅制御手段１６は光照射手段１７を常時点灯させるように制御する。
【００２６】
以上説明した工作機械１によると、光照射手段１７は、回転するワーク２に光を照射する。点滅制御手段１６は、回転するワーク２に同期して光照射手段１７の照射と停止のスイッチング状態を制御する。これによって、加工途中において回転するワーク２を、残像によりたとえば静止状態（又は回転状態）のように目視観察することができる。換言すれば、カメラ、モニタ等の高価なものを用いることなく、しかも主軸を停止することなく、ワーク２の切削形状を加工途中に観察することができる。
【００２７】
主軸の回転を一旦停止させたうえでワークの切削形状を観察する従来技術に比べて、ワーク加工のサイクルタイムを格段に短縮することができる。したがって、ワークの加工工数の低減を図ることが可能となる。カメラ、モニタ等の高価なものを用いることなく回転するワークを観察することができるので、カメラ、モニタ等を用いるものより、タレット旋盤全体の構造を簡単化し、製造コストの低減を図ることができる。
【００２８】
点滅制御手段１６は、ワーク２を静止状態のように視認可能な第１視認状態と、ワーク２を主軸３の回転速度よりも低速の回転状態のように視認可能な第２視認状態とにわたって、回転に対する同期の状態を切替え可能に制御するようにしても良い。この構成によると、回転するワーク２を静止状態のように視認することもできるし、回転するワーク２を、主軸３の回転速度よりも低速の回転状態のように視認することもできる。複雑な機構を追加することなく、第１視認状態と第２視認状態とにわたる同期の状態を切り替えることが可能となるので、別の駆動源を用いるものより、製造コストの低減を図ることができる。ワーク２を意図的に主軸３の回転速度よりも低速の回転状態のように視認することで、加工途中のワーク２と工具との当たり具合を詳しく観察することが可能となる。
【００２９】
光照射手段１７を発光ダイオードとすることで、光照射手段１７を迅速に点滅させることができる。光照射手段１７を迅速に点滅させても、壊れることもない。このように回転体の回転速度に対し、光照射手段１７のスイッチング状態の応答性を高めることができる。したがって、回転するワーク２を確実に静止状態のように視認することができる。しかもアナログ的に光を発光する（スイッチオンしてすぐに最大の光を出すことはできず、フィラメントが発熱し、光を出す構造を意味する）白熱灯や、点灯回路を必要とする蛍光灯等（すなわちインバータ式でない場合、蛍光灯はすぐ発光しない）に比べて、寿命を延ばすことができるうえ、電力消費を抑えることが可能となる。工作機械に必ず装備される照明装置を使用して、回転体を静止状態（または前記低速の回転状態）のように視認する機能を実現することができる。新たな設備、装置等を導入することなく、本機能を実現することが可能となるので、その費用を抑えることができる。
【００３０】
本実施形態では、回転体としてワークを適用し、このワークに光を照射しているが、タレットの工具に光を照射する構成にしても良い。この場合には、タレットキャリッジ駆動装置の各軸駆動源に設けられる位置検出器に、点滅制御手段を介して光照射手段を電気的に接続する。本実施形態では、操作盤から操作量に応じて同期状態の変更をする制御を行っているが、必ずしもこれに限定されるものではない。たとえばシーケンス制御部からの出力信号に基づいて、自動的に同期状態を変更する制御を行うことも可能である。この場合には、操作者が操作量を調整する必要がなくなり、操作者の労力を軽減することができる。
【００３１】
本発明の他の実施形態として、点滅制御手段は、デフォルトで主軸の回転に完全に同期していないパルス信号を出力させ、その後、主軸の回転に完全に同期したパルス信号を出力する制御を行ってもよい。また点滅制御手段は、デフォルトで主軸の回転に完全に同期していないパルス信号を出力させ、その後、微妙に同期をずらすことにより、静止像が低速で回転しているように見せることもできる。本発明の他の実施形態として、光照射手段として有機ＥＬ（Electro Luminescence）を適用することも可能である。この場合にも、白熱灯や蛍光灯等に比べて、寿命を延ばすことができるうえ、電力消費を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の一実施形態に係る工作機械の電気的構成を表すブロック図である。
【図２】この発明の一実施形態に係る工作機械を正面側から視た斜視図である。
【図３】工作機械の主軸、タレット等を表す要部の斜視図である。
【図４】ＬＥＤの配設位置を概略表し、図４（ａ）は主軸の軸線方向一方の正面壁部にＬＥＤが配設される形態を表す図、図４（ｂ）は主軸の斜め上方にＬＥＤが配設される形態を表す図、図４（ｃ）は複数のＬＥＤがドアの正面壁部に配設される正面図である。
【図５】ワークの視認状態を表す図であり、図５（ａ）はＬＥＤを同期制御する前のワーク視認状態を表す図、図５（ｂ）はＬＥＤを同期制御したワーク視認状態を表す図である。
【図６】回転体の同期の状態を切替え制御するフローチャートである。
【図７】主軸の回転数と、ＬＥＤに対するパルス信号との関係を表し、図７（ａ）は回転体を静止状態で視認可能な態様、図７（ｂ）は回転体を回転状態で視認可能な態様を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…工作機械
２…ワーク
３…主軸
５…加工手段
８…制御盤
１６…点滅制御手段
１７…光照射手段
Ｓｗ…位置検出器
【図１】
2008110441.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008110441.tif 000007
【図６】
2008110441.tif 000008
【図７】
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