(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を開放した状態にする開放位置と、内部を閉じた状態にする閉じ位置と、の間を移動可能なドアと、
前記ドアを前記開放位置や前記閉じ位置に移動させるための駆動機構と、
前記ドアの前記内部側に取り付けられたパーツキャッチャと、
を備え、
前記パーツキャッチャは、ワーク受止め部と、前記ワーク受止め部をワーク受け止め姿勢と前記ドアの内部または近傍への退避姿勢との間で姿勢切替するリンク機構を備えて構成され、
前記リンク機構は、前記ドアが閉止された状態で前記ワーク受止め部が前記退避姿勢となるように折り畳まれ、前記退避姿勢で前記ドアが開方向に所定距離移動すると前記ワーク受止め部が前記ワーク受け止め姿勢に姿勢変化するように構成されていることを特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記所定距離は前記ワーク受止め部が前記内部に設置された機器との干渉を回避するために必要な距離であり、さらに前記ドアが移動して前記ワーク受止め部がワークの受け止め位置に達すると、前記リンク機構は前記ワーク受止め部をワークの直下に位置するように切り替える請求項１記載の工作機械。
【請求項３】
前記駆動機構に備えたサーボモータを制御して前記ドアを所定位置に位置決め制御するサーボ制御部を備え、前記サーボ制御部により前記パーツキャッチャが前記ワークの移動軸または回転軸に沿って所定位置に位置決め移動される請求項１または２記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部を開放した状態にする開放位置と内部を閉じた状態にする閉じ位置との間を移動可能なドアを備えた工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の一例としては、ワークテーブルに固定されたワークと主軸頭に固定されたツールとを相対移動させてワークを切削したり穴あけすることにより、ワークを所望の形状に加工する機械であり、ワークの加工で生じた切粉や加工部位に向けて吐出されたクーラントの周囲への飛散を防止するために、ワーク及びツールの相対移動領域である加工領域の少なくとも一部を覆うようにカバー体が配置されている。
【０００３】
カバー体には、加工領域へワークを搬入し、加工領域からワークを搬出し、さらには加工領域の清掃などのメンテナンスのために作業員が出入りする開口が形成され、開口を開閉するドアが設けられている。
【０００４】
特許文献１には、工作機械のバイト庫のドア端側にリンク装置を連結して、該リンク装置が主軸頭と同時に移動する押動手段により押圧されることによりドアが開いてバイトの交換が可能になるドア開閉機構を備えた工作機械が開示されている。
【０００５】
上述したカバー体に備えたドアは、直線運動を行なうＸ，Ｙ，Ｚの３軸の何れかの加工軸に沿って開閉移動するように配置されており、近年ではカバー体に開閉可能に取り付けられたドアを開放位置や閉止位置に正確に位置決め制御するためにサーボ制御装置が用いられるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平６−５８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで工作機械には、ワークを受け止めるパーツキャッチャや、ワークを軸心方向に押圧して心振れを回避する心押し機構や、ワークの周面に当接して心振れを回避するステディレストなどのワークの加工を補助する加工補助具がワークテーブルや主軸頭などの近傍に設置されている。
【０００８】
そして、ワークの加工開始から加工終了迄の何れかのタイミングでワークに対して作用する作用状態に移行して各加工補助具に備わった所定の機能を発揮するとともに、その後ワークに対してその機能を発揮しない非作用状態に移行するように構成されている。例えば、非作用状態では一連の加工プロセスを阻害しない待機位置で待機する。
【０００９】
様々な大きさのワークに対応してこれらの加工補助具を作用状態と非作用状態との間で切り替えるために、其々に電磁モータやリンク機構などで構成される状態切替機構を個別に備える必要があり、限られた広さの加工領域にそのような加工補助具を設置するのは困難になりつつある。
【００１０】
本発明の目的は、ドアを活用してパーツキャッチャを効率的に配置することができる工作機械を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的を達成するために本発明による工作機械は、内部を開放した状態にする開放位置と、内部を閉じた状態にする閉じ位置と、の間を移動可能なドアと、
前記ドアを前記開放位置や前記閉じ位置に移動させるための駆動機構と、前記ドアの前記内部側に取り付けられたパーツキャッチャと、を備え、前記パーツキャッチャは、ワーク受止め部と、前記ワーク受止め部をワーク受け止め姿勢と前記ドアの内部または近傍への退避姿勢との間で姿勢切替するリンク機構を備えて構成され、前記リンク機構は、前記ドアが閉止された状態で前記ワーク受止め部が前記退避姿勢となるように折り畳まれ、前記退避姿勢で前記ドアが開方向に所定距離移動すると前記ワーク受止め部が前記ワーク受け止め姿勢に姿勢変化するように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ドアを活用してパーツキャッチャを効率的に配置することが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】加工領域の少なくとも一部を覆う固定カバーとドアを備えた工作機械の外観の要部説明図である。
【図２】工作機械に設けられたドアの制御システムの機能ブロックを示す説明図である。
【図３】（ａ）は側面から視た工作機械の構成を示し、ドアに取付けられた非作用状態の加工補助具を示す説明図であり、（ｂ）は正面から視た工作機械の構成を示し、ドアに取付けられた非作用状態の加工補助具を示す説明図である。
【図４】（ａ）は側面から視た工作機械の構成を示し、ドアに取付けられた作用状態の加工補助具を示す説明図であり、（ｂ）は正面から視た工作機械の構成を示し、ドアに取付けられた作用状態の加工補助具を示す説明図である。
【図５】ドア制御装置により実行されるドアの開閉手順を示すフローチャートである。
【図６】補助具制御装置により実行される加工補助具の制御手順を示すフローチャートである。
【図７】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、ドアに取付けられた加工補助具を、ドアを閉止した状態でワークの回転軸や移動軸に沿って移動させる移動機構の説明図である。
【図８】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）はドアに取付けられた加工補助具を非作用状態から作用状態に切り替える手順を示す説明図であり、（ａ）は正面から視た工作機械の説明図であり、（ｂ），（ｃ），（ｄ）はＸ軸方向視で、ワークと加工補助具との位置関係の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［工作機械の基本的な実施形態］
以下、図面を用いた具体的な実施形態を説明する前に、工作装置の概念を説明する。
【００１６】
本発明による工作機械の一つの態様は、内部を開放した状態にする開放位置と、内部を閉じた状態にする閉じ位置と、の間を移動可能なドアと、前記ドアを前記開放位置や前記閉じ位置に移動させるための駆動機構と、ワークに対して作用する作用状態とワークに対して作用しない非作用状態との間で状態変化可能に前記ドアに取り付けられる、ワークの加工を補助する加工補助具と、を備えている。
【００１７】
この様な態様によれば、ドアがドアに備えた加工補助具とともに駆動機構により開放位置と閉じ位置との間で移動するように駆動され、加工補助具が作用状態に状態変化可能な位置にドアが移動することにより加工補助具の所定の機能が発揮される。ドアの駆動機構が加工補助具を位置決めするための移動機構として兼用されるようになり、この様な加工補助具がドアに取り付けられることで、限られた広さの加工領域であっても、加工補助具をコンパクトに設置することができるようになる。
【００１８】
工作機械の他の態様は、内部を開放した状態にする開放位置と、内部を閉じた状態にする閉じ位置と、の間を移動可能なドアと、前記ドアを前記開放位置や前記閉じ位置に移動させるための駆動機構と、前記ドアの前記内部側に取り付けられ、ワークの加工を補助する加工補助具と、を備え、前記加工補助具は、ワークを受け止めるパーツキャッチャ、加工後のワークの形状を計測するワーク測長センサ、ワークを軸心方向に押圧して心振れを回避する心押し機構、ワークの周面に当接して心振れを回避するステディレスト、ワークホルダに保持されるワークを一時的に支持するワークレスト、前記ドアを受止めるレールに堆積した異物を除去する清掃ヘッドの何れかである。
【００１９】
この様な態様によれば、駆動機構によりドアがドアの内側に備えた加工補助具とともに開放位置と閉じ位置との間で移動するように駆動され、加工補助具が作用状態に状態変化可能な位置にドアが移動することにより加工補助具の所定の機能が発揮される。ドアの駆動機構が加工補助具のための移動機構として兼用されるようになり、この様な加工補助具がドアの内部側に取り付けられるので、限られた広さの加工領域であっても、加工補助具をコンパクトに設置することができる。
【００２０】
そして、ドアの内側に備えた加工補助具として、ワークを受け止めるパーツキャッチャ、加工後のワークの形状を計測するワーク測長センサ、ワークを軸心方向に押圧して心振れを回避する心押し機構、ワークの周面に当接して心振れを回避するステディレスト、ワークホルダに保持されるワークを一時的に支持するワークレスト、前記ドアを受止めるレールに堆積した異物を除去する清掃ヘッドが好ましく採用できる。
【００２１】
上述した何れかの態様に加えて、前記駆動機構が有するサーボモータを制御して前記ドアを所定位置に位置決め制御するサーボ制御部を備え、前記サーボ制御部により前記ドアに取り付けられた加工補助具が前記ワークの移動軸または回転軸に沿って所定位置に位置決め移動されることが好ましい。
【００２２】
サーボ制御部によってドアが所定位置に位置決め移動されることにより、ドアとともに移動する加工補助具がワークの移動軸または回転軸に沿った所定位置に精度良く位置決めされ、その位置で加工補助具としての機能が発揮されるようになる。
【００２３】
上述した何れかの態様に加えて、前記ドアが複数枚で構成され、前記閉じ位置で各ドアの相対位置を維持しつつ同一方向に移動可能に構成されている形態でもよい。
【００２４】
ドアの閉じ位置で加工補助具がワークに対して所定の機能を発揮するような場合に、例えば個々に大きさが異なるワークに対応して各ドアの相対位置を維持しつつ同一方向に移動することができるようになるので柔軟に対応できるようになる。
【００２５】
［工作機械の具体的な実施形態］
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。
［ドアの構成］
図１には、工作機械１０の外観の要部斜視図が示されている。工作機械１０は、ワークテーブルに固定されたワークと、主軸頭に固定されたツールとを、コンピュータによる数値制御によって相対移動させて、ワークを所望の形状に加工するＮＣ装置（Numerically Controller）１００を備えたＮＣ（Numerically Control）工作機械１０である。
【００２６】
ワーク及びツールの相対移動によりワークを加工する加工領域１１の少なくとも一部を覆うようにカバー体１２が配置されている。カバー体１２はスプラッシュガードとも呼ばれ、固定カバー１３と固定カバー１３に対して相対的に移動するドア１４とを備えている。固定カバー１３に形成された開口１５に沿ってドア１４が水平方向にスライド移動することにより、開口１５を開放する開放状態と閉止する閉止状態に切り替える。本実施形態ではドアが直線状にスライド移動する例で説明しているが、これに限定されるものではなく、円弧上をスライド移動する形態でもよい場合がある。
【００２７】
ワークの切削加工で生じた切粉や加工部位に向けて吐出されたクーラントの周囲への飛散を防止するためにカバー体１２が設けられ、開口１５を介した加工領域１１へのワークの搬入、加工領域１１からのワークの搬出、さらには加工領域１１の清掃などのメンテナンスのために作業員が出入りするためにドア１４が開閉される。
【００２８】
本実施形態のドア１４は天井壁１４Ｄと天井壁１４Ｄから垂下する正面壁１４Ｅを備えて構成され、正面壁１４Ｅの下縁に設けられた複数のコロを介して固定カバー１３に支持された案内レールに支持されている。また、正面壁１４Ｅには外部から加工領域が目視できるように樹脂製の透明窓１４Ｂが設けられ、また手動で開閉操作できるように把持部１４Ｃが設けられている。
【００２９】
ドア１４はＮＣ装置１００からの開指令または閉指令に基づいて動作するドア制御装置２０によって開閉制御される。ドア制御装置２０は、ドア１４を駆動するサーボ制御部３０と、サーボ制御部３０により駆動されるサーボモータ３２（以下、単に「モータ３２」と記す。）と、モータ３２の出力軸３３からの動力をドア１４に伝達する動力伝達機構３４とを備えている。モータ３２と動力伝達機構３４によってドア１４を開放位置や閉じ位置など所望の位置に移動させる駆動機構が構成される。開放位置とは内部を開放した状態にする全開位置をいい、閉じ位置とは内部を閉じた状態にする全閉位置をいう。
【００３０】
動力伝達機構３４は固定カバー１３の天井壁１３Ａに設置された一対のプーリー３５ａ，３５ｂと、一対のプーリー３５ａ，３５ｂ間に巻き付けられたタイミングベルト３６を備えて構成され、一方のプーリー３５ｂがモータ３２の出力軸３３に固定されている。また、ドア１４の天井壁１４Ｄの奥側端縁が連結金具１４Ａを介してタイミングベルト３６に固定されている。
【００３１】
モータ３２が一方向に回転駆動するとタイミングベルト３６を介してドア１４が閉止方向に駆動され、モータ３２が逆方向に回転駆動するとタイミングベルト３６を介してドア１４が開放方向に駆動される。
【００３２】
ドア１４には、ワークに対して作用する作用状態とワークに対して作用しない非作用状態との間で状態変化可能に加工補助具が取り付けられている。ワークを受け止めるパーツキャッチャ、加工後のワークの形状を計測するワーク測長センサ、ワークを軸心方向に押圧して心振れを回避する心押し機構、ワークの周面に当接して心振れを回避するステディレスト、ワークホルダに保持されるワークを一時的に支持するワークレスト、前記ドアを受止めるレールに堆積した異物を除去する清掃ヘッドなどが加工補助具となる。加工補助具については後に詳述する。
【００３３】
［ドア制御システムの構成］
図２には、ＮＣ装置１００を含む工作機械１０の制御システムのうち、カバー体１２を制御するドア制御システム２００の機能ブロックが示されている。ドア制御システム２００は、ＮＣ装置１００、操作盤１２０、ドア制御装置２０、補助具制御装置５０を備えている。
【００３４】
ＮＣ装置１００は、入力されたＮＣプログラムを解析する解析処理回路１０１と、解析処理回路１０１による解析結果に基づいて各ＮＣプログラムの実行に必要なパラメータを設定するパラメータ設定処理回路１０２と、パラメータを記憶するパラメータ記憶回路１０３と、解析処理回路１０１で解析された指令に従ってパラメータ記憶回路１０３から必要なパラメータを読み出してドア制御装置２０に指令を出力するとともに、ドア１４に取付けられた加工補助具に指令を出力する指令回路１０４、つまりＰＬＣ回路（Programmable Logic Controller）を備えている。
【００３５】
ＮＣ装置１００は、マイクロコンピュータとＲＯＭと入出回路などの周辺回路を備えて構成され、ＲＯＭに格納された制御プログラムがマイクロコンピュータで実行されることにより、上述した各回路ブロックが所定の機能を発揮するように構成されている。
【００３６】
ＮＣプログラムに含まれるドアに対する開コマンドまたは閉コマンドに基づいて、解析処理回路１０１によってドア１４の移動方向が解析され、パラメータ設定処理回路１０２によりドアの移動距離が設定される。
【００３７】
ドア制御装置２０に備えたサーボ制御部３０は、指令回路１０４から移動方向と移動距離が指令されると、モータ３２から送られるエンコーダパルス信号、モータ３２に供給される電流値をモニタしながら、モータ３２を所定の速度で駆動して、ドア１４が所定位置まで移動するようにサーボ制御する。例えば全開指令に対応して全開位置までの所定距離だけドア１４を移動させ、例えば全閉指令に対応して全閉位置までの所定距離だけドア１４を移動させ、例えば、全開位置と全閉位置の中間位置までの開指令に対応して、中間位置までドア１４を移動させる。
【００３８】
操作盤１２０は、液晶モニタなどを用いた表示装置１２１、キーボードやタッチパネルを用いた入力装置１２２を備え、作業者の入力に基づいてＮＣ装置１００やドア制御装置２０、補助具制御装置５０などを統括制御する。操作盤１２０にもマイクロコンピュータとＲＯＭと入出回路などの周辺回路が設けられ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムがマイクロコンピュータで実行されることにより、各回路ブロックが所定の機能を発揮するように構成されている。
【００３９】
例えば、入力装置１２２には、ドア１４に対する手動開閉操作を許容する手動操作キーが設けられ、当該キーがオン操作されると、ワークの加工処理中など安全を妨げる虞がある場合を除いて、ドア１４の手動操作を許容すべく、指令回路１０４を介してモータ３２のロック状態を解除するとともに、表示装置１２１に手動開閉可能である旨の表示を行なう。
【００４０】
補助具制御装置５０は、補助具制御部５２と、補助具アクチュエータ５４などを備え、指令回路１０４の指令に基づいて加工補助具６０をワークに対して作用する作用状態とワークに対して作用しない非作用状態との間で状態を切り替えるように制御する。補助具アクチュエータ５４としてサーボモータやサーボモータにより駆動されるリンク機構などが用いられる。
【００４１】
サーボ制御部３０や補助具制御部５２にもマイクロコンピュータとＲＯＭと入出回路などの周辺回路が設けられ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムがマイクロコンピュータで実行されることにより、各回路ブロックが所期の機能を発揮するように構成されている。
【００４２】
［工作機械及び加工補助具の構成］
図３（ａ），（ｂ）には、カバー体１２（図１参照。）の内部に設置された工作機械１０の要部の構成が示されている。工作機械１０は、ベッド１と、ベッド１上の案内面に沿ってＹ軸方向に移動するサドル２と、サドル２の案内面に沿ってＸ軸方向に移動するテーブル３と、ベッド１に垂設されたコラム４と、コラム４の案内面に沿ってＺ軸方向に移動する主軸頭５とを備えた立形のマシニングセンタである。なお、当該マシニングセンタは例示であり、立形に限るものでないことは言うまでもない。
【００４３】
サーボモータＭＹが駆動されるとベッド１上でサドル２がＹ軸方向の直動駆動軸に沿って移動し、サーボモータＭＸが駆動されるとサドル２上でテーブル３がＸ軸方向の直動駆動軸に沿って移動し、サーボモータＭＺが駆動されるとコラム４上で主軸頭５がＺ軸方向の直動駆動軸に沿って移動する。
【００４４】
主軸頭５に設けられたツールホルダ６によってツール７が保持され、サーボモータＭＳ１が駆動されるとツール７が垂直軸心周りに回転する。テーブル３は一対の鉛直壁３Ｗが対向配置された正面視「コ」の字形に形成され、鉛直壁３Ｗに被加工物であるワーク９を保持するワークホルダ３Ｈが其々設けられ、サーボモータＭＳ２が駆動されるとワークホルダ３Ｈに保持されたワーク９がＸ軸に沿う水平軸心周りに回転する。即ち、テーブル３がワーク保持部となる。例えばワーク９の側面加工や溝加工などを目的とするような場合には、ツール７として外周面と端面に切れ刃を備えたエンドミルが用いられる。
【００４５】
予め設定されたＮＣプログラムに基づいて、ＮＣ装置１００に備えたワーク加工用の指令回路からワーク加工用のサーボ制御部に指令が出力され、上述した各サーボモータＭＸ，ＭＹ，ＭＺが駆動されることにより、ワーク９とツール７が相対移動してワーク９が所望の形状に機械加工される。各サーボモータＭＸ，ＭＹ，ＭＺ，ＭＳ１は、図２に示したサーボ制御部３０と同等のサーボ制御部がそれぞれ設けられ、ＮＣ装置１００に備えた指令回路からの指令に基づいてシーケンシャルに制御される。
【００４６】
図３（ａ），（ｂ）に二点鎖線で示されているのはドア１４であり、Ｘ軸に平行な姿勢で固定カバー１３に配置された案内レール１７に遊転自在な車輪１６を介して支持されている。当該ドアの内部側にはワークの加工を補助する加工補助具６０（図３（ａ）にのみ示されている。）が取り付けられている。
【００４７】
この例では、加工補助具６０として、加工後のワーク９を受け止めて収容部に収容するパーツキャッチャ６１が示されている。パーツキャッチャ６１は、ワーク受止め部６１Ａと、ワーク受止め部６１Ａをワークホルダ３Ｈに保持されたワーク９を受止める作用状態と、ドア１４の内部または近傍の退避位置に位置する非作用状態との間で切り替える状態切替機構６１Ｂと、ワーク受止め部６１Ａで受け止められたワーク９を収容するワーク収容部６１Ｃとを備えている。ドア１４の表面側に扉が設けられ、扉を開けることでワーク収容部６１Ｃに収容されたワークを取り出すことができるように構成されている。
【００４８】
図３（ａ），図４（ａ），（ｂ）及び図８（ａ）〜（ｄ）に基づいてパーツキャッチャ６１の動作を説明する。ドア１４の開閉移動時にパーツキャッチャ６１がテーブル３の鉛直壁３Ｗなどと干渉することがないように、予めパーツキャッチャ６１はドア１４の内側に折り畳まれた非作用状態で収容されている（図３（ａ），図８（ｂ）参照。）。
【００４９】
ドア１４が閉止された状態で、ワークホルダ３Ｈに保持されたワーク９がツール７によって所望の形状に加工される（図８（ａ）の円で囲まれた数字１の状態に対応する。）。加工が終了した後に、サーボ制御部３０によってドア１４が案内レール１７に沿って開方向に所定距離移動するように制御され、パーツキャッチャ６１がテーブル３の鉛直壁３Ｗなどと干渉することがない位置に達すると、補助具制御部５２及び補助具アクチュエータ５４によって状態切替機構６１Ｂが作用状態へと切り替え制御される（図８（ｃ）参照、図８（ａ）の円で囲まれた数字２の状態に対応する。）。
【００５０】
さらにその後、ドア１４に取付けられたワーク受止め部６１ＡがＸ軸に沿ってＸ軸上のワーク９の受止め位置（中間位置）まで移動すると、ワーク受止め部６１Ａがワークホルダ３Ｈに保持されたワーク９の直下に位置するように、補助具制御部５２及び補助具アクチュエータ５４によって状態切替機構６１Ｂが作用状態に切り替えられる（図８（ｄ）参照、図８（ａ）の円で囲まれた数字３の状態に対応する。）。これにより、ワーク受止め部６１Ａは、ワーク受止め位置（最終位置）に位置して、ワークを受け止めることができる作用状態になっている。
【００５１】
状態切替機構６１Ｂとしてリンク機構などが好適に用いられ、補助具アクチュエータ５４として電動モータが好適に用いられる。当該電動モータによってリンク機構が進出駆動され、ワーク９の直下にワーク受止め部６１Ａが移動する作用状態に移行し、ワーク受止め部６１Ａによりワーク９が受け止められると、電動モータによってリンク機構が引退駆動され、ワーク収容部６１Ｃにワークが収容された後に非作用状態に移行する。補助具アクチュエータ５４に状態切替機構６１Ｂを上下に昇降する昇降モータを備え、ワークホルダ３Ｈに保持されたワークの大きさ及び／または重量に基づいて作用状態であるワークの受止め位置を上下可変に調整可能に構成することが好ましい。
【００５２】
図５には、サーボ制御部３０により実行されるドア１４に対する基本制御手順が示されている。指令回路（ＰＬＣ）１０４から指令距離を伴なう開指令が入力されると（ＳＡ１）、モータ３２を始動してドア１４を開方向に駆動する（ＳＡ２）。
【００５３】
モータ３２に内蔵されたエンコーダからの信号、及び、電流計で計測されたモータへの給電線を流れる電流値を入力して（ＳＡ３）、モータ３２の速度及びトルクを目標値に制御する（ＳＡ４）。エンコーダからの信号値に基づいて算出した距離と指令回路（ＰＬＣ）１０４からの指令値に含まれる指令距離とが一致するまでの間は、ステップＳＡ３からステップＳＡ５の処理を繰返し、算出距離と指令距離が一致してドア１４が所定の開位置に到達したと判断すると（ＳＡ５）、モータ３２を停止する（ＳＡ１１）。
【００５４】
指令回路（ＰＬＣ）１０４から指令距離を伴なう閉指令が入力されると（ＳＡ６）、モータ３２を始動してドア１４を閉方向に駆動する（ＳＡ７）。モータ３２に内蔵されたエンコーダからの信号、及び、電流計で計測されたモータへの給電線を流れる電流を入力して（ＳＡ８）、モータ３２の速度及びトルクを目標値に制御する（ＳＡ９）。エンコーダからの信号値に基づいて算出した距離と指令回路（ＰＬＣ）１０４からの指令値に含まれる指令距離とが一致するまでの間は、ステップＳＡ８からステップＳＡ１０の処理を繰返し、算出距離と指令距離が一致してドア１４が所定の閉位置に到達したと判断すると（ＳＡ１０）、モータ３２を停止する（ＳＡ１１）。なお、モータ３２の起動時にはソフトスタート処理が実行され、停止時には減速しつつ停止する処理が実行されることはいうまでもない。
【００５５】
図６には、補助具制御部５２により実行される加工補助具６０に対する基本制御手順が示されている。
加工プロセスが終了して、図５に示すステップＳＡ６からステップＳＡ１１のステップを経てドア１４が所定の開位置（ここでは、パーツキャッチャ６１によるワークの受止め位置となる。）に停止した状態で、指令回路１０４から補助具に対して作用状態への切替指令を受けると、補助具制御部５２は、アクチュエータ５４を駆動して、ワーク受止め部６１Ａがワークホルダ３Ｈに保持されたワーク９の直下に位置するように制御する（ＳＢ２）。
【００５６】
作用状態への切り替えが完了すると（ＳＢ３）、指令回路１０４へ切り替え完了信号を出力する（ＳＢ４）。指令回路１０４は、切り替え完了信号を受けてワークホルダ３Ｈを開放してワーク９をワーク受止め部６１Ａに落下させる。
【００５７】
その後、指令回路１０４から補助具に対して非作用状態への切替指令を受けると（ＳＢ５）、補助具制御部５２は、アクチュエータ５４を駆動して、ワーク受止め部６１Ａに受け止められたワーク９を収容部６１Ｃに収容するように、非作用状態となるように制御する（ＳＢ７）。
【００５８】
非作用状態への切り替えが完了すると（ＳＢ７）、指令回路１０４へ切り替え完了信号を出力する（ＳＢ７）。指令回路１０４は、切り替え完了信号を受けて、次の加工シーケンスに移行する。
【００５９】
以上説明したように本実施形態では、駆動機構に備えたサーボモータを制御してドアを所定位置に位置決め制御するサーボ制御部を備え、サーボ制御部によりドアに取り付けられた加工補助具がワークの回転軸に沿って所定位置に位置決め移動される。また、ドアに取り付けられた加工補助具がワークの移動軸に沿って所定位置に位置決め移動されるように構成してもよい。
【００６０】
なお、少なくとも加工補助具の作用状態の位置がドアの停止位置、速度を含む移動状態によって調整可能に構成されていればよいので、必ずしもドアがサーボ制御される構成に限るものではない。
【００６１】
［加工補助具の例］
上述した実施形態では、ドア１４に取付けられる加工補助具６０としてパーツキャッチャ６１を採用した例を説明したが、パーツキャッチャ６１以外の加工補助具を採用してもよい。
【００６２】
例えば、加工後のワークの形状を計測するワーク測長センサや、ワークを軸心方向に押圧して心振れを回避する心押し機構や、ワークの周面に当接して心振れを回避するステディレストや、ワークホルダに保持されるワークを一時的に支持するワークレストや、ドアを受止める案内レールに堆積した切り屑などの異物を除去する清掃ヘッドなどを採用することができる。
【００６３】
［ワーク測長センサ］
ワーク測長センサは、加工後のワークの形状を計測する計測部と、計測部をワークの形状を計測する作用状態と、ドアの内部または近傍の退避位置に位置する非作用状態との間で切り替える状態切替機構とを備えている。
【００６４】
ドアがワークホルダに保持されたワークの計測領域に移動すると、補助具制御部により計測部が非作用状態から作用状態に切り替わるように状態切替機構が制御される。
【００６５】
計測部として光学式変位センサを好適に用いることができる。例えば、光源にレーザ光を用い、レーザ光の反射光をＰＳＤや撮像素子で受光して三角測量の原理で変位を計測するセンサである。この様な光学式変位センサを用いて加工後のワークの形状を計測することにより、設計値との偏差を算出することができる。設計値との偏差が許容差を超えるか否かに基づいてツールの摩耗が許容範囲を逸脱しているか否かを間接的に評価できるようになる。
【００６６】
なお、計測部による計測途中に、ワークの回転軸を回転させたり、ワークの回転軸に沿ってドアを所定速度で移動させて、ワークの外形を詳細に測定してもよい。これらの計測動作は、予め計測のためのプログラムを加工プログラムに付加しておき、指令回路を介してサーボ制御部や補助義制御部に指令を出力するように構成すればよい。
【００６７】
［心押し機構］
心押し機構は、一端がワークホルダに回転可能に保持されたワークの他端面に押圧して心振れを回避する心押し部と、心押し部がワークの他端面に当接する作用状態と、ドアの内部または近傍の退避位置に位置する非作用状態との間で切り替える状態切替機構とを備えている。
【００６８】
ドアが所定の停止位置に停止すると、補助具制御部により心押し部が非作用状態から作用状態に切り替わるように状態切替機構が制御される。心押し機構は加工時のワークの偏心を防止するための機構であり、ドアが全閉状態のときに非作用状態から作用状態に切り替わるように構成されている。
【００６９】
［ステディレスト］
ステディレストは、一端がワークホルダに回転可能に保持されたワークの周面に当接して心振れを回避する複数の支持ローラと、支持ローラがワークの周面に当接する作用状態と、ドアの内部または近傍の退避位置に位置する非作用状態との間で切り替える状態切替機構とを備えている。
【００７０】
ドア制御部によりドアが所定の停止位置に停止すると、補助具制御部により支持ローラが非作用状態から作用状態に切り替わるように状態切替機構が制御される。ステディレストも加工時のワークの偏心を防止するための機構であり、ドアが全閉状態のときに非作用状態から作用状態に切り替わるように構成されている。
【００７１】
［ワークレスト］
ワークレストは、加工プロセスの途中でワークの姿勢を変更する必要がある場合などに用いられ、ワークホルダに保持されるワークを一時的に支持する保持部と、保持部がワークを支持する作用状態と、ドアの内部または近傍の退避位置に位置する非作用状態との間で切り替える状態切替機構とを備えている。
【００７２】
ドア制御部によりドアが所定の停止位置に停止すると、補助具制御部により保持部が非作用状態から作用状態に切り替わるように状態切替機構が制御される。なお、常時保持部がワークを支持する作用状態となるようにドアに取付けられていてもよく、その場合には状態切替機構を備える必要はない。
【００７３】
［清掃機構］
清掃機構は、案内レールに堆積した切り屑などの異物を除去する清掃ヘッドと、清掃ヘッドが異物を除去する作用状態と、待機する非作用状態との間で切り替える状態切替機構とを備えている。
【００７４】
ドア制御部によりドアが所定方向へ移動する際に、補助具制御部により清掃ヘッドが非作用状態から作用状態に切り替わるように状態切替機構が制御される。清掃ヘッドとして案内レールに向けて洗浄流体を噴射する流体噴射ノズルや、案内レール上の異物を物理的に除去する回転ブラシなどが好適に用いられる。流体噴射ノズルを用いる場合には、流体の噴射と停止を切り替えるバルブにより状態切替機構が構成され、回転ブラシを用いる場合には、回転ブラシを回転させるモータにより状態切替機構が構成される。清掃機構は、基本的に非作用状態でドアの近傍や内側に退避する必要が無いのであるが、他の加工補助具と同様に状態切替機構によりドアの近傍や内側に退避するように構成してもよい。
【００７５】
上述した加工補助具に備えた状態切替機構の具体的構造は特に限定されるものではなく、少なくとも１自由度連鎖を含む４節連鎖や５節連鎖など公知のリンク機構を適宜採用することができる。また、例えば静止節の角度を可変調整する回動機構や静止節を昇降移動させる昇降機構を設けることにより、最適な作用状態に切り替えるように構成することができる。また、リンク機構以外のメカニズム、例えばラックとピニオン機構、歯車やベルトを組み合わせた動力伝達機構など、上述した作用状態と非作用状態の二状態に切り替え可能な任意の公知のメカニズムを採用することができる。
【００７６】
［別の実施の形態］
以下、本発明の別の実施の形態を説明する。
加工補助具がワークに対するものである場合、加工補助具が作用状態に移行するドアの停止位置は、全開位置や全閉位置に限るものではなく、全開位置と全閉位置の中間位置であってもよい。さらには、ドアが所定速度で移動する際に加工補助具が作用状態に移行するように構成されていてもよい。清掃機構のように加工補助具がワークに直接関連するものでない場合も同様である。
【００７７】
上述した心押し機構やステディレストのように、ワークに対する加工時に作用状態に切り替える必要がある加工補助具では、加工時の切り屑などが外部に飛散しないようにドアを全閉状態にする必要がある。そのような場合に、図７（ａ）に示すように、加工補助具６０をワークの回転軸や移動軸に沿って適切な位置に移動させるために、加工補助具６０がドア１４に対して相対移動可能な移動機構６０Ｄを介してドア１４に取付けられていることが好ましい。例えば、心押し機構に備えた心押し部を、移動機構を介してワークの端面に押圧することができるようになる。移動機構は工作機械に用いられる公知の直線移動機構を用いればよい。
【００７８】
図７（ｂ）に示すように、ドア１４の横幅を開口１５の間口より幅広に構成し、開口１５に対して左右何れの側にも移動可能に構成すれば、上述した移動機構６０Ｄを設ける必要が無い。ドア１４の全閉状態を保ちながらドア１４を左右何れかに移動させることにより、加工補助具６０をワークの回転軸や移動軸に沿って適切な位置に移動させることができる。
【００７９】
一つの開口が一枚のドアで開閉されるような引き戸構造のドアを説明したが、一つの開口が複数枚のドアで開閉されるような引き戸構造のドアでも、閉じ位置で各ドアの相対位置を維持しつつ同一方向に移動可能に構成することにより、上述と同様に移動機構を設けなくても加工補助具をワークの回転軸や移動軸に沿って適切な位置に移動させることができる。
【００８０】
例えば、開口の左右中央部で互いに当接するように、それぞれ反対側に移動することにより開閉される両開き構造の２枚のドアや、全開状態で厚み方向に重畳配置され、同一方向に移動することで開口を閉止する片開き構造の２枚のドア、或いはそれらを組み合わせた４枚のドアなどである。なお、この場合にも全閉状態での全ドアの横幅を開口の間口より幅広に構成しておく必要がある。
【００８１】
図７（ｃ）には、両開き構造の２枚のドア１４に設けられた加工補助具６０が、各ドアの相対位置を維持しつつ一方向に移動されることにより、加工補助具６０をワークの回転軸や移動軸に沿って適切な位置に移動させることができる構成が示されている。
【００８２】
ドアに設置される加工補助具の種類や数は特に制限されるものではなく、一つのドアに複数の加工補助具が設置されていてもよいし、複数のドアのそれぞれに異なる加工補助具が設置されていてもよい。
【００８３】
上述した実施形態は、作業者が出入りする開口を開閉するドアについて説明したが、本発明の対象となるドアは、例えば固定カバーの天井壁に形成されたワーク搬入用の開口を開閉するドアにも適用することができることは言うまでもない。
【００８４】
また、ドアの開閉方向が上下方向であってもよい。少なくともドアの移動方向が工作機械に備えた直線運動を行なうＸ，Ｙ，Ｚの３軸の何れかの加工軸に沿って開閉移動するように配置されている場合に好適となる。なお、ドアの移動方向の全域で何れかの加工軸と常に平行に移動するように構成する必要はなく、少なくとも加工補助具が作用状態に移行する前後で何れかの加工軸と平行に移動するように構成されていればよい。
【００８５】
例えば、ドアが閉止された状態で、加工補助具が作用状態に移行し、その作用位置が固定されている場合には、引き戸構造のドア以外に開き戸構造のドアを採用することも可能である。
【００８６】
以上、本発明の実施の形態、実施の態様を説明したが、開示内容は構成の細部において変化してもよく、実施の形態、実施の態様における要素の組合せや順序の変化等は請求された本発明の範囲および思想を逸脱することなく実現し得るものである。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明によれば、ドアに加工補助具を設けて、ドアの移動軸方向に加工補助具を移動させて位置決めすることで、コンパクトな加工補助具を備えた工作機械が実現できる。
【符号の説明】
【００８８】
５：主軸頭
７：ツール
９：ワーク
１０：工作機械
１３：固定カバー
１５：開口
１４：ドア
２０：ドア制御装置
３０：サーボ制御部（サーボアンプ）
３２：サーボモータ
３４：駆動機構（動力伝達機構）
５０：補助具制御装置
５２：補助具制御部
５４：補助具アクチュエータ
６０：加工補助具
６１：パーツキャッチャ
６１Ａ：ワーク受止め部
６１Ｂ：状態切替機構
６１Ｃ：ワーク収容部
１００：ＮＣ装置
１０４：指令回路（ＰＬＣ回路）
１２０：操作盤
１２１：出力装置（表示装置）
１２２：入力装置
２００：ドア制御システム
【要約】
【課題】ドアを活用して加工補助具を効率的に配置することができる工作機械を提供する。
【解決手段】工作機械は、内部を開放した状態にする開放位置と、内部を閉じた状態にする閉じ位置と、の間を移動可能なドアと、前記ドアを前記開放位置や前記閉じ位置に移動させるための駆動機構と、ワークに対して作用する作用状態とワークに対して作用しない非作用状態との間で状態変化可能に前記ドアに取り付けられる、ワークの加工を補助する加工補助具と、を備えている。
【選択図】図２【図１】
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【図２】
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【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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