(57)【要約】  マシニングセンタのエンクロージャへのアクセスを制御するための少なくとも１つの扉を有するマシニングセンタであって、扉を介したアクセスが、開錠された錠によってもたらされ、錠は、マシニングセンタ内で使用されている流体駆動式の切削工具スピンドルの少なくとも１つの動作状態に関する情報を中継する無線伝達信号に基づいて開錠される。【選択図】図３
2018509302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マシニングセンタのエンクロージャへのアクセスを制御するための少なくとも１つの扉を有するマシニングセンタであって、
前記少なくとも１つの扉を開ける能力を制御するための施錠位置及び開錠位置を有する錠と、
流体駆動式の切削工具スピンドルであって、流体駆動式シャフトを有する流体駆動式の切削工具スピンドルと、
前記流体駆動式の切削工具スピンドルの少なくとも１つの動作状態をモニタするように構成された少なくとも１つのセンサと、
前記少なくとも１つのセンサからセンサ情報を受信し、前記センサ情報を伝送するように構成された無線送信機と、
前記マシニングセンタの少なくとも１つの処理状態を管理するコントローラと、
前記無線送信機と無線通信し、前記コントローラ及び前記錠の少なくとも１つと通信する無線受信機と、を備え、
前記無線送信機から前記無線受信機によって受信されるセンサ情報に応じて前記マシニングセンタの少なくとも１つの機能が調節される、マシニングセンタ。
【請求項２】
錠の位置が前記コントローラによって管理される、請求項１に記載のマシニングセンタ。
【請求項３】
前記少なくとも１つの機能は、前記少なくとも１つの動作状態が所定のアクセス基準を満たす場合に調節される前記錠の位置である、請求項１に記載のマシニングセンタ。
【請求項４】
前記少なくとも１つの動作状態が前記シャフトの回転速度を含み、
前記アクセス基準が満たされない限り前記錠が前記施錠位置にあり、前記アクセス基準は許容可能な最高回転速度を与える、請求項３に記載のマシニングセンタ。
【請求項５】
前記少なくとも１つの動作状態が駆動流体の特性を含み、
前記少なくとも１つのセンサが、前記シャフトを回転させるのに使用される流体圧力の大きさをモニタする、請求項３に記載のマシニングセンタ。
【請求項６】
前記マシニングセンタが加工物支持部をさらに備え、
前記少なくとも１つの機能が前記処理状態のうちの１つである、請求項１に記載のマシニングセンタ。
【請求項７】
前記動作状態が前記シャフトの前記回転速度であり、前記処理状態が前記流体駆動式の切削工具スピンドルと前記加工物支持部との間の相対的な並進速度である、請求項６に記載のマシニングセンタ。
【請求項８】
前記動作状態が前記シャフトの前記回転速度であり、前記処理状態が駆動流体の特性である、請求項６に記載のマシニングセンタ。
【請求項９】
エンクロージャと、少なくとも１つの扉と、前記少なくとも１つの扉を施錠及び開錠するための錠と、前記エンクロージャ内に装着される流体駆動式の切削工具スピンドルと、を備えるマシニングセンタを制御する方法であって、
前記流体駆動式の切削工具スピンドルをモニタするように構成された少なくとも１つのセンサモジュールを提供することであって、前記少なくとも１つのセンサモジュールは無線送信機に動作可能に結合される少なくとも１つのセンサを備える、提供することと、
高圧流体を使って前記流体駆動式の切削工具スピンドルのシャフトを駆動することと、
前記流体駆動式の切削工具スピンドルの少なくとも１つの動作状態を前記少なくとも１つのセンサによってモニタすることと、
前記少なくとも１つの動作状態を無線受信機に無線伝送することと、
前記無線受信機によって受信される前記少なくとも１つの動作状態に応じて前記マシニングセンタの少なくとも１つの機能を調節することと、を含む方法。
【請求項１０】
前記錠が前記無線受信機と通信し、前記方法が、
前記シャフトを駆動する前記ステップ中に前記少なくとも１つの扉を施錠することと、
前記モニタされる動作状態が所定のアクセス基準を満たすことを前記無線受信機が示す場合、前記少なくとも１つの機能を調節するステップが前記少なくとも１つの扉を開錠することと、をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの動作状態が前記シャフトの回転速度であり、前記方法が、
加工物に対して前記機械スピンドルを並進させることをさらに含み、
前記回転速度が変化していることを前記モニタされる動作状態が示す場合、少なくとも１つの機能を調節する前記ステップが相対的な並進速度を調節するステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの動作状態が前記シャフトの回転速度であり、
前記回転速度が低下するとき、前記少なくとも１つの機能を調節するステップが、前記流体駆動式の切削工具スピンドルを駆動する流体の圧力を高めることを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの動作状態が前記シャフトの回転速度であり、
前記回転速度がスパイクするとき、前記少なくとも１つの機能を調節するステップが前記駆動するステップを終了することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
マシニングセンタ内に実装するための流体駆動式高速スピンドルシステムであって、前記マシニングセンタは、前記マシニングセンタのエンクロージャへのアクセスを制御するための錠を有する少なくとも１つの扉、及び前記マシニングセンタを動作させるためのマシンセンタコントローラを有する、システムであって、
加圧流体によって回転され得るシャフトを有するスピンドルと、
前記スピンドルの少なくとも１つの動作状態をモニタすることができる無線センサモジュールであって、少なくとも１つのセンサ及び無線送信機を含む無線センサモジュールと、
前記センサモジュールの前記無線送信機から送信される信号を受信することができる無線受信機と、
前記無線受信機を前記マシニングセンタコントローラに動作可能に接続するためのコントローラコネクタと、を備え、
前記コントローラコネクタは、前記無線受信機によって受信される前記少なくとも１つの動作状態に応じて前記マシニングセンタの少なくとも１つの機能を調節するために前記マシンセンタコントローラによって使用可能な形式で、前記少なくとも１つの動作状態に対応する情報を前記マシンセンタコントローラに中継するように構成される、スピンドルシステム。
【請求項１５】
少なくとも１つの機能を調節することは、所定のアクセス基準に基づいて前記エンクロージャへのアクセスを制御することを含む、請求項１４に記載のスピンドルシステム。
【請求項１６】
マシニングセンタと共に実装するためのマシニングセンタ転換キットであって、前記マシニングセンタが前記マシニングセンタのエンクロージャへのアクセスを制御するための少なくとも１つの扉、前記マシニングセンタを動作させるためのマシンセンタコントローラ、及び前記エンクロージャ内に動作可能に配置される回転シャフトを有する流体駆動式スピンドルを有する、マシニングセンタ転換キットであって、
前記流体駆動式スピンドルの少なくとも１つの動作状態をモニタすることができる無線センサモジュールであって、少なくとも１つのセンサ及び無線送信機を含む無線センサモジュールと、
前記センサモジュールの前記無線送信機から送信される信号を受信することができる無線受信機と、
前記無線受信機を前記マシニングセンタコントローラに動作可能に接続するためのコントローラコネクタと、を備え、
所定のアクセス基準に基づいて前記エンクロージャへのアクセスを制御するために前記マシンセンタコントローラによって使用可能な形式で、前記少なくとも１つの動作状態に対応する情報を前記マシンセンタコントローラに中継するように構成される、マシニングセンタ転換キット。
【請求項１７】
マシニングセンタと共に実装するためのマシニングセンタ転換キットであって、前記マシニングセンタは、前記マシニングセンタのエンクロージャへのアクセスを制御するための少なくとも１つの扉、前記マシニングセンタを動作させるためのマシンセンタコントローラ、及び前記エンクロージャ内に動作可能に配置される無線センサを少なくとも有する流体駆動式スピンドルを有し、前記無線センサは前記流体駆動式スピンドルの少なくとも１つの動作状態をモニタする、マシニングセンタ転換キットであって、
前記無線センサを前記マシンセンタコントローラに動作可能に結合するためのコントローラコネクタを備え、
前記コントローラコネクタは、所定のアクセス基準に基づいて前記エンクロージャへのアクセスを制御するために前記マシンセンタコントローラによって使用可能な形式で、前記少なくとも１つの動作状態に対応する情報を前記マシンセンタコントローラに中継するように構成される、マシニングセンタ転換キット。
【請求項１８】
マシニングセンタのエンクロージャへのアクセスを制御するための少なくとも１つの扉を有するマシニングセンタであって、
前記少なくとも１つの扉を開ける能力を制御するための施錠位置及び開錠位置を有する錠と、
シャフトを有する切削工具スピンドルと、
前記切削工具スピンドルの少なくとも１つの動作状態をモニタするように構成される少なくとも１つのセンサと、
前記少なくとも１つのセンサからセンサ情報を受信し、前記センサ情報を伝送するように構成される無線送信機と、
前記マシニングセンタの少なくとも１つの処理状態を管理するコントローラと、
前記無線送信機と無線通信し、前記コントローラ及び前記錠の少なくとも１つと通信する無線受信機と、を備え、
前記無線送信機から前記無線受信機によって受信されるセンサ情報に応じて前記マシニングセンタの少なくとも１つの機能が調節される、マシニングセンタ。
【請求項１９】
前記錠の位置が前記コントローラによって管理される、請求項１８に記載のマシニングセンタ。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの機能は、前記少なくとも１つの動作状態が所定のアクセス基準を満たす場合に調節される前記錠の位置である、請求項１８又は１９に記載のマシニングセンタ。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの動作状態が前記シャフトの回転速度を含み、
前記アクセス基準が満たされない限り前記錠が前記施錠位置にあり、前記アクセス基準は許容可能な最高回転速度を与える、請求項１８〜２０のいずれか１項に記載のマシニングセンタ。
【請求項２２】
前記マシニングセンタが加工物支持部をさらに備え、
前記少なくとも１つの機能が前記処理状態のうちの１つである、請求項１８〜２１のいずれか１項に記載のマシニングセンタ。
【請求項２３】
前記切削工具スピンドルの前記シャフトが流体駆動式である、請求項１８〜２２のいずれか１項に記載のマシニングセンタ。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの動作状態が前記駆動流体の特性を含み、
前記少なくとも１つのセンサが、前記シャフトを回転させるのに使用される流体圧力の大きさをモニタする、請求項２３に記載のマシニングセンタ。
【請求項２５】
前記動作状態が前記シャフトの前記回転速度であり、
前記処理状態が前記流体駆動式の切削工具スピンドルと前記加工物支持部との間の相対的な並進速度である、請求項２３又は２４に記載のマシニングセンタ。
【請求項２６】
前記動作状態が前記シャフトの前記回転速度であり、
前記処理状態が前記駆動流体の特性である、請求項２３又は２４に記載のマシニングセンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は、２０１５年１月２３日に出願された米国仮特許出願第６２／１０７，０２４号の優先権を主張する。上記の出願の全体が参照によって組み入れられる。
【０００２】
本開示は、内部の加工工具へのアクセス又は内部の加工工具の動作が制御された密閉マシニングセンタ及びそのコンポーネントに関する。
【背景技術】
【０００３】
マシニングセンタは、操作者がマシニングセンタのエンクロージャを突破することができる前に、マシニングセンタ内で使用される切削工具の回転が停止している確認を求める場合がある。例えば一部のマシニングセンタは、切削工具がもはや回転していない場合にのみ開けることができる扉を有する。
【０００４】
従来、工具に動力を与えるために電動スピンドル形式の切削工具に機械制御システムが配線接続される。機械制御システムはエンクロージャのアクセス可能性も制御する。従って、電動スピンドルが動力を得ているときは開戸錠が閉じられる。電動スピンドルがもはや動力を得ていない場合は錠が外されても良く、操作者によって扉が開けられ得る。
【０００５】
しかしながら、現在の機械制御システムは工具の動作状態を十分明らかにできない可能性があるので、機械制御システムによって直接動力を与えられないスピンドル、直線軸、又はライブツールを動作させる場合は問題があり得る。
【発明の概要】
【０００６】
本開示は、流体駆動式スピンドルの動作特性をモニタする能力を提供し、マシニングセンタのエンクロージャにアクセスする能力等、マシニングセンタの動作特性を調節する際に使用するためにマシニングセンタコントローラに伝達される特性を提供することにより、マシニングセンタ内の流体駆動式高速スピンドルの伝達を改善しようとする。
【０００７】
本開示は以下の段落の形で表現することができる。
【０００８】
段落１．マシニングセンタのエンクロージャへのアクセスを制御するための少なくとも１つの扉を有するマシニングセンタであって、
少なくとも１つの扉を開ける能力を制御するための施錠位置及び開錠位置を有する錠と、
流体駆動式の切削工具スピンドルであって、流体駆動式シャフトを有する、流体駆動式の切削工具スピンドルと、
流体駆動式の切削工具スピンドルの少なくとも１つの動作状態をモニタするように構成された少なくとも１つのセンサと、
少なくとも１つのセンサからセンサ情報を受信し、前述のセンサ情報を伝送するように構成された無線送信機と、
マシニングセンタの少なくとも１つの処理状態を管理するコントローラと、
無線送信機と無線通信し、コントローラ及び錠の少なくとも１つと通信する無線受信機と、を備え、
無線送信機から無線受信機によって受信されるセンサ情報に応じてマシニングセンタの少なくとも１つの機能が調節される、マシニングセンタ。
【０００９】
段落２．錠の位置がコントローラによって管理される、段落１に記載のマシニングセンタ。
【００１０】
段落３．少なくとも１つの機能は、少なくとも１つの動作状態が所定のアクセス基準を満たす場合に調節される錠の位置である、段落１に記載のマシニングセンタ。
【００１１】
段落４．少なくとも１つの動作状態がシャフトの回転速度を含み、
アクセス基準が満たされない限り錠が施錠位置にあり、アクセス基準は許容可能な最高回転速度を与える、段落３に記載のマシニングセンタ。
【００１２】
段落５．少なくとも１つの動作状態が駆動流体の特性を含み、
少なくとも１つのセンサが、シャフトを回転させるのに使用される流体圧力の大きさをモニタする、段落３に記載のマシニングセンタ。
【００１３】
段落６．マシニングセンタが加工物支持部を更に含み、少なくとも１つの機能が処理状態のうちの１つである、段落１に記載のマシニングセンタ。
【００１４】
段落７．動作状態がシャフトの回転速度であり、処理状態が流体駆動式の切削工具スピンドルと加工物支持部との間の相対的な並進速度である、段落６に記載のマシニングセンタ。
【００１５】
段落８．動作状態がシャフトの回転速度であり、処理状態が駆動流体の特性である、段落６に記載のマシニングセンタ。
【００１６】
段落９．少なくとも１つの動作状態がシャフトの回転速度を含み、
シャフトが停止していることを少なくとも１つのセンサが示さない限り錠が施錠位置にある、段落１に記載のマシニングセンタ。
【００１７】
段落１０．少なくとも１つの動作状態がシャフトの回転速度を含み、
アクセス基準が満たされない限り錠は施錠位置にあり、アクセス基準は許容可能な最高回転速度を与える、段落１に記載のマシニングセンタ。
【００１８】
段落１１．少なくとも１つのセンサが非接触光学センサである、段落１に記載のマシニングセンタ。
【００１９】
段落１２．少なくとも１つのセンサが電磁センサである、段落１に記載のマシニングセンタ。
【００２０】
段落１３．少なくとも１つの動作状態が流体の特性を含み、
少なくとも１つのセンサが、シャフトを回転させるのに使用される流体圧力の大きさをモニタする、段落１に記載のマシニングセンタ。
【００２１】
段落１４．少なくとも１つの動作状態が流体駆動式の切削工具スピンドルの並進運動を含み、
少なくとも１つのセンサが加速度計を含む、段落１に記載のマシニングセンタ。
【００２２】
段落１５．少なくとも１つのセンサが複数のセンサを含み、複数のセンサの全てがアクセス基準を満たす動作状態を感知する場合は錠が開錠位置にある、段落１に記載のマシニングセンタ。
【００２３】
段落１６．マシニングセンタが機械スピンドル、加工物支持部、及びコントローラを更に含み、コントローラが少なくとも１つの管理パラメータを管理し、管理パラメータは、機械スピンドル及び加工物支持部の少なくとも１つの並進運動又は切削工具のスピンドルを駆動する流体の特性を含み、
流体駆動式の切削工具スピンドルが機械スピンドル内に装着され、
少なくとも１つのセンサが、少なくとも１つの動作状態としてシャフトの回転速度をモニタし、
無線受信機がコントローラと通信し、
コントローラがシャフトの回転速度の変化に応じて管理パラメータの少なくとも１つを調節する、段落１に記載のマシニングセンタ。
【００２４】
段落１７．機械スピンドルと、
加工物支持部と、
流体駆動式の切削工具スピンドルであって、流体駆動式シャフトを有し、機械スピンドルに装着される、流体駆動式の切削工具スピンドルと、
シャフトの回転速度をモニタする少なくとも１つのセンサと、
少なくとも１つの管理パラメータを管理するコントローラであって、管理パラメータは、機械スピンドル及び加工物支持部の少なくとも１つの並進運動又は切削工具のスピンドルを駆動する流体の特性を含む、コントローラと、
少なくとも１つのセンサと通信する無線送信機と、
無線送信機及びコントローラと通信する無線受信機と、を備え、
コントローラがシャフトの回転速度の変化に応じて管理パラメータの少なくとも１つを調節する、マシニングセンタ。
【００２５】
段落１８．マシニングセンタが扉及び錠を更に含み、錠は扉を開ける能力を制御するための施錠位置及び開錠を有し、無線受信機が錠と動作可能に通信し、
回転速度が所定のアクセス基準を満たすかどうかに錠の位置が対応する、段落１７に記載のマシニングセンタ。
【００２６】
段落１９．エンクロージャと、少なくとも１つの扉と、少なくとも１つの扉を施錠及び開錠するための錠と、エンクロージャ内に装着される流体駆動式の切削工具スピンドルと、を備えるマシニングセンタを制御する方法であって、
流体駆動式の切削工具スピンドルをモニタするように構成される少なくとも１つのセンサモジュールを提供することであって、少なくとも１つのセンサモジュールは、無線送信機に動作可能に結合される少なくとも１つのセンサを含む、提供することと、
高圧流体を使って流体駆動式の切削工具スピンドルのシャフトを駆動することと、
流体駆動式の切削工具スピンドルの少なくとも１つの動作状態を少なくとも１つのセンサによってモニタすることと、
少なくとも１つの動作状態を無線受信機に無線伝送することと、
無線受信機によって受信される前述の少なくとも１つの動作状態に応じてマシニングセンタの少なくとも１つの機能を調節することと、を含む方法。
【００２７】
段落２０．錠が無線受信機と通信し、この方法は、
シャフトを駆動するステップ中に少なくとも１つの扉を施錠することと、
モニタされる動作状態が所定のアクセス基準を満たすことを無線受信機が示す場合、少なくとも１つの機能を調節するステップが少なくとも１つの扉を開錠することと、を更に含む、段落１９に記載の方法。
【００２８】
段落２１．少なくとも１つの動作状態がシャフトの回転速度であり、この方法は、
加工物に対して機械スピンドルを並進させることを更に含み、
回転速度が変化していることをモニタされる動作状態が示す場合、少なくとも１つの機能を調節するステップが相対的な並進速度を調節することを含む、段落１９に記載の方法。
【００２９】
段落２２．少なくとも１つの動作状態がシャフトの回転速度であり、
回転速度が低下するとき、少なくとも１つの機能を調節するステップが、流体駆動式の切削工具スピンドルを駆動する流体の圧力を高めることを含む、段落１９に記載の方法。
【００３０】
段落２３．少なくとも１つの動作状態がシャフトの回転速度であり、
回転速度がスパイクするとき、少なくとも１つの機能を調節するステップが駆動するステップを終了することを含む、段落１９に記載の方法。
【００３１】
段落２４．エンクロージャと、少なくとも１つの扉と、エンクロージャ内に装着される流体駆動式の切削工具スピンドルと、を含むマシニングセンタを制御する方法であって、
流体駆動式の切削工具スピンドルをモニタするように構成される少なくとも１つのセンサモジュールを提供することであって、少なくとも１つのセンサモジュールは無線送信機に動作可能に結合される少なくとも１つのセンサを含む、提供することと、
高圧流体を使って流体駆動式の切削工具スピンドルのシャフトを駆動することと、
流体駆動式の切削工具スピンドルの少なくとも１つの動作状態を少なくとも１つのセンサによってモニタすることと、
少なくとも１つの動作状態を無線受信機に無線伝送することと、
無線受信機によって受信される前述の少なくとも１つの動作状態に応じてマシニングセンタの少なくとも１つの機能を調節することと、を含む方法。
【００３２】
段落２５．マシニングセンタが、少なくとも１つの扉を施錠及び開錠するための無線受信機と通信する錠を更に含み、この方法は、
シャフトを駆動するステップ中に少なくとも１つの扉を施錠することと、
モニタされる動作状態が所定のアクセス基準を満たすことを無線受信機が示す場合、少なくとも１つの扉を開錠することと、を更に含む、段落２４に記載の方法。
【００３３】
段落２６．少なくとも１つの動作状態がシャフトの回転速度である、段落２５に記載の方法。
【００３４】
段落２７．少なくとも１つの動作状態が流体の相対圧力を含む、段落２５に記載の方法。
【００３５】
段落２８．少なくとも１つの動作状態が、流体駆動式の切削工具スピンドルの並進運動を含む、段落２５に記載の方法。
【００３６】
段落２９．少なくとも１つの動作状態をモニタすることが、複数のセンサを使用して複数の動作状態をモニタすることを含み、
開錠することは、複数のセンサのそれぞれが所定のアクセス基準を満たす動作状態を感知するとき生じる、段落２５に記載の方法。
【００３７】
段落３０．少なくとも１つの動作状態がシャフトの回転速度であり、この方法は、
加工物を処理するために機械スピンドルを並進させることと、
回転速度が変化していることをモニタされる動作状態が示す場合、並進速度を調節することと、を更に含む、段落２４に記載の方法。
【００３８】
段落３１．少なくとも１つの動作状態がシャフトの回転速度であり、この方法は、
回転速度が低下するとき、流体駆動式の切削工具スピンドルを駆動する流体の圧力を高めることを更に含む、段落２４に記載の方法。
【００３９】
段落３２．少なくとも１つの動作状態がシャフトの回転速度であり、この方法は、
回転速度がスパイクするとき駆動するステップを終了することを更に含む、段落２４に記載の方法。
【００４０】
段落３３．マシニングセンタと共に実装するためのマシニングセンタ転換キットであって、マシニングセンタがマシニングセンタのエンクロージャへのアクセスを制御するための少なくとも１つの扉、マシニングセンタを動作させるためのマシンセンタコントローラ、及びエンクロージャ内に動作可能に配置される回転シャフトを有する流体駆動式スピンドルを有する、マシニングセンタ転換キットであって、
流体駆動式スピンドルの少なくとも１つの動作状態をモニタすることができる無線センサモジュールであって、少なくとも１つのセンサ及び無線送信機を含む無線センサモジュールと、
センサモジュールの無線送信機から送信される信号を受信することができる無線受信機と、
無線受信機をマシニングセンタコントローラに動作可能に接続するためのコントローラコネクタと、を備え、
所定のアクセス基準に基づいてエンクロージャへのアクセスを制御するためにマシンセンタコントローラによって使用可能な形式で、少なくとも１つの動作状態に対応する情報をマシンセンタコントローラに中継するように構成される、マシニングセンタ転換キット。
【００４１】
段落３４．マシンセンタコントローラ内に組み込まれるコンピュータ可読媒体上に記憶されるソフトウェアを使用し、使用可能な形式で情報を中継するようにキットが構成される、段落３３に記載のマシニングセンタ転換キット。
【００４２】
段落３５．無線センサモジュール内に収容されるコンピュータ可読媒体上に記憶されるソフトウェアを使用し、使用可能な形式で情報を中継するようにキットが構成される、段落３３に記載のマシニングセンタ転換キット。
【００４３】
段落３６．無線受信機を含むユニット内に収容されるコンピュータ可読媒体上に記憶されるソフトウェアを使用し、使用可能な形式で情報を中継するようにキットが構成される、段落３３に記載のマシニングセンタ転換キット。
【００４４】
段落３７．少なくとも１つの動作状態がシャフトの回転速度を含む、段落３３に記載のマシニングセンタ転換キット。
【００４５】
段落３８．少なくとも１つのセンサが非接触光学センサである、段落３３に記載のマシニングセンタ転換キット。
【００４６】
段落３９．少なくとも１つのセンサが電磁センサである、段落３３に記載のマシニングセンタ転換キット。
【００４７】
段落４０．少なくとも１つの動作状態が流体駆動式スピンドルを駆動するように構成された流体の特性を含み、
少なくとも１つのセンサが、シャフトを回転させるのに使用される流体圧力の大きさをモニタする、段落３３に記載のマシニングセンタ転換キット。
【００４８】
段落４１．少なくとも１つの動作状態が流体駆動式スピンドルの並進運動を含み、
少なくとも１つのセンサが加速度計を含む、段落３３に記載のマシニングセンタ転換キット。
【００４９】
段落４２．少なくとも１つのセンサが複数のセンサを含み、複数のセンサのそれぞれが所定のアクセス基準を満たす動作状態を感知する場合、扉を施錠する錠が開錠位置にある、段落３３に記載のマシニングセンタ転換キット。
【００５０】
段落４３．少なくとも１つのセンサによってモニタされる少なくとも１つの動作状態が、無線センサモジュールによって感知されるシャフトの回転速度の変化に応じて流体駆動式スピンドルの並進運動速度の調節に影響を及ぼすことを情報が可能にする、段落３３に記載のマシニングセンタ転換キット。
【００５１】
段落４４．少なくとも１つのセンサから無線送信機を介して無線受信機に送信される情報を有するデータ信号がマシンセンタコントローラによって直接使用可能である、段落３３に記載のマシニングセンタ転換キット。
【００５２】
段落４５．マシンセンタコントローラによって使用可能であるように、無線受信機によって受信される情報を含むデータ信号をソフトウェア製品が変換する、段落３３に記載のマシニングセンタ転換キット。
【００５３】
段落４６．マシンセンタコントローラによって使用可能であるように、コントローラコネクタによって受信される情報を含むデータ信号をソフトウェア製品が変換する、段落３３に記載のマシニングセンタ転換キット。
【００５４】
段落４７．マシニングセンタと共に実装するためのマシニングセンタ転換キットであって、マシニングセンタは、マシニングセンタのエンクロージャへのアクセスを制御するための少なくとも１つの扉、マシニングセンタを動作させるためのマシンセンタコントローラ、及びエンクロージャ内に動作可能に配置される無線センサを少なくとも有する流体駆動式スピンドルを有し、無線センサは流体駆動式スピンドルの少なくとも１つの動作状態をモニタする、マシニングセンタ転換キットであって、
無線センサをマシンセンタコントローラに動作可能に結合するためのコントローラコネクタを含み、
コントローラコネクタは、所定のアクセス基準に基づいてエンクロージャへのアクセスを制御するためにマシンセンタコントローラによって使用可能な形式で、少なくとも１つの動作状態に対応する情報をマシンセンタコントローラに中継するように構成される、マシニングセンタ転換キット。
【００５５】
段落４８．マシンセンタコントローラがエンクロージャのアクセス可能性を判定することを可能にするために、コントローラコネクタによって受信される情報を含むデータ信号を変換するソフトウェア製品をキットが含む、段落４７に記載のマシニングセンタ転換キット。
【００５６】
段落４９．マシニングセンタ内に実装するための流体駆動式高速スピンドルシステムであって、マシニングセンタは、マシニングセンタのエンクロージャへのアクセスを制御するための錠を有する少なくとも１つの扉、及びマシニングセンタを動作させるためのマシンセンタコントローラを有する、システムであって、
加圧流体によって回転され得るシャフトを有するスピンドルと、
スピンドルの少なくとも１つの動作状態をモニタすることができる無線センサモジュールであって、少なくとも１つのセンサ及び無線送信機を含む、無線センサモジュールと、
センサモジュールの無線送信機から送信される信号を受信することができる無線受信機と、
無線受信機をマシニングセンタコントローラに動作可能に接続するためのコントローラコネクタと、を備え、
コントローラコネクタは、無線受信機によって受信される前述の少なくとも１つの動作状態に応じてマシニングセンタの少なくとも１つの機能を調節するためにマシンセンタコントローラによって使用可能な形式で、少なくとも１つの動作状態に対応する情報をマシンセンタコントローラに中継するように構成される、スピンドルシステム。
【００５７】
段落５０．少なくとも１つの機能を調節することは、所定のアクセス基準に基づいてエンクロージャへのアクセスを制御することを含む、段落４９に記載のスピンドルシステム。
【００５８】
段落５１．マシニングセンタ内に実装するための流体駆動式高速スピンドルシステムであって、マシニングセンタは、マシニングセンタのエンクロージャへのアクセスを制御するための少なくとも１つの扉、及びマシニングセンタを動作させるためのマシンセンタコントローラを有する、システムであって、
加圧流体によって回転され得るシャフトを有するスピンドルと、
スピンドルの少なくとも１つの動作状態をモニタすることができる無線センサモジュールであって、少なくとも１つのセンサ及び無線送信機を含む、無線センサモジュールと、
センサモジュールの無線送信機から送信される信号を受信することができる無線受信機と、
無線受信機をマシニングセンタコントローラに動作可能に接続するためのコントローラコネクタと、を備え、
コントローラコネクタは、所定のアクセス基準に基づいてエンクロージャへのアクセスを制御するためにマシンセンタコントローラによって使用可能な形式で、少なくとも１つの動作状態に対応する情報をマシンセンタコントローラに中継するように構成される、スピンドルシステム。
【００５９】
段落５２．マシンセンタコントローラ内に組み込まれるコンピュータ可読媒体上に記憶されるソフトウェアを使用し、使用可能な形式で情報を中継するようにコントローラコネクタが構成される、段落５１に記載のスピンドルシステム。
【００６０】
段落５３．無線センサモジュール内に収容されるコンピュータ可読媒体上に記憶されるソフトウェアを使用し、使用可能な形式で情報を中継するようにコントローラコネクタが構成される、段落５１に記載のスピンドルシステム。
【００６１】
段落５４．無線受信機を含むユニット内のコンピュータ可読媒体上に記憶されるソフトウェアを使用し、使用可能な形式で情報を中継するようにコントローラコネクタが構成される、段落５１に記載のスピンドルシステム。
【００６２】
段落５５．少なくとも１つの動作状態がシャフトの回転速度を含む、段落５１に記載のスピンドルシステム。
【００６３】
段落５６．少なくとも１つのセンサが非接触光学センサである、段落５１に記載のスピンドルシステム。
【００６４】
段落５７．少なくとも１つのセンサが電磁センサである、段落５１に記載のスピンドルシステム。
【００６５】
段落５８．少なくとも１つの動作状態がスピンドルを駆動するように構成される流体の特性を含み、
少なくとも１つのセンサが、シャフトを回転させるのに使用される流体圧力の大きさをモニタする、段落５１に記載のスピンドルシステム。
【００６６】
段落５９．少なくとも１つの動作状態がスピンドルの並進運動を含み、
少なくとも１つのセンサが加速度計を含む、段落５１に記載のスピンドルシステム。
【００６７】
段落６０．少なくとも１つのセンサが複数のセンサを含み、複数のセンサのそれぞれが所定のアクセス基準を満たす動作状態を感知する場合、扉を施錠する錠が開錠位置にある、段落５１に記載のスピンドルシステム。
【００６８】
段落６１．少なくとも１つのセンサによってモニタされる少なくとも１つの動作状態が、無線センサモジュールによって感知されるシャフトの回転速度の変化に応じて流体駆動式スピンドルの並進運動速度の調節に影響を及ぼすことを情報が可能にする、段落５１に記載のスピンドルシステム。
【００６９】
段落６２．少なくとも１つのセンサから無線送信機を介して無線受信機に送信される情報を有するデータ信号がマシンセンタコントローラによって直接使用可能である、段落５１に記載のスピンドルシステム。
【００７０】
段落６３．マシンセンタコントローラによって使用可能であるように、無線受信機によって受信される情報を含むデータ信号をソフトウェア製品が変換する、段落５１に記載のスピンドルシステム。
【００７１】
段落６４．マシンセンタコントローラによって使用可能であるように、コントローラコネクタによって受信される情報を含むデータ信号をソフトウェア製品が変換する、段落５１に記載のスピンドルシステム。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１Ａ】開示するマシニングセンタと共に使用可能な流体駆動式の切削工具スピンドルの一例を示す。
【図１Ｂ】開示するマシニングセンタと共に使用可能な流体駆動式の切削工具スピンドルの一例を示す。
【図２Ａ】開示するマシニングセンタと共に使用可能な流体駆動式の切削工具スピンドルの第２の例を示す。
【図２Ｂ】その一実施形態による図２Ａの詳細図を示す。
【図２Ｃ】その第２の実施形態による図２Ａの詳細図を示す。
【図３】本開示の一部の実施形態によるマシニングセンタを示す。
【図４】本開示の他の一部の実施形態によるマシニングセンタを示す。
【図５】本開示の実施形態によるセンサモジュールの概略図を示す。
【図６】本開示のマシニングセンタの動作の一実施形態の流れ図を示す。
【図７】本開示のマシニングセンタの扉をモニタする一部の実施形態による流れ図を示す。
【図８】本開示のマシニングセンタのスピンドルをモニタする一部の実施形態による流れ図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００７３】
本開示の例示的実施形態を以下に記載し、添付図面の中で示し、添付図面では幾つかの図面を通して同じ番号が同じ部分を指す。記載する実施形態は、例を示すものであり、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。他の実施形態、並びに記載する実施形態の修正形態及び改善形態を当業者なら思い付き、そのような他の全ての実施形態、修正形態、及び改善形態が本発明の範囲に含まれる。或る実施形態又は態様の特徴を他の任意の実施形態又は態様の特徴と任意の適切な組合せで組み合わせることができる。例えば、方法の態様又は実施形態の任意の個々の特徴又は集合的な特徴が機器、製品、又はコンポーネントの態様又は実施形態に適用されても良く、その逆も同様である。
【００７４】
一部の事例では、流体駆動式の切削工具スピンドルが電動スピンドルの使用に取って代わっている。流体駆動式の切削工具スピンドルは、より高速の回転速度をもたらすことができる場合があり、高速スピンドルと呼ばれることもある。
【００７５】
図１Ａ及び図１Ｂは、本開示に記載のマシニングセンタと互換性があり得る流体駆動式の切削工具スピンドル２００の一例を示す。本開示の流体駆動式の切削工具スピンドル２００は、比較的高圧でスピンドルのハウジングを通過する液体又はガスによって駆動され得る。図１Ａ及び図１Ｂの流体駆動式の切削工具スピンドル２００は、関連し且つ共有され、その全体を本明細書に援用する２０１４年８月１５日に出願された米国特許出願第１４／４６１，００６号の中で記載されている高速スピンドルと同様である。
【００７６】
図１Ａに見られるように、流体駆動式の切削工具スピンドル２００は、軸部２１０、ハウジング２２０、及びハウジング２２０に装着されるセンサモジュール２３０を含む。図１Ｂに見られるように、軸部２１０及びハウジング２２０は流路２４０の範囲を規定する。流路２４０を出る流体は、シャフト２５０に作用して図１Ａに示す回転軸Ａを中心にシャフト２５０を回転させることができる。シャフト２５０と同期回転させるために、シャフト２５０の先端に切削差込工具１３０（図４参照）を装着することができる。
【００７７】
ハウジング２２０は、センサモジュール２３０とシャフト２５０との間に概して妨げられていない経路を設けるための開口部２２５を有し得る。一部の実施形態では、開口部２２５は、物理的に妨げられるが、電磁スペクトルの特定の周波数にほぼ透過的であり得る。
【００７８】
図２Ａは、代替的な流体駆動式の切削工具スピンドル２００’を示す。流体駆動式の切削工具スピンドル２００’は、工具タレットのモノブロック２７０内に装着され得る。モノブロック２７０は、特定のスピンドルハウジングを必要とする代わりに、シャフト２５０’に動力を与えるための流体及び通路を提供する。図２Ｂに示すように、モノブロック２７０は、開口部２２５’及び関連するセンサモジュール２３０’も有し得る。図２Ｃに示されているように他の実施形態では、シャフト内への開口部のないモノブロックを通過する流体特性をモニタすることにより、センサモジュール２３０’がスピンドル特性を間接的に評価する。
【００７９】
本開示は、上記で開示した流体駆動式スピンドル２００、２００’に限定されるべきではない。流体駆動式スピンドル２００の他の構成も本開示に適している場合がある。例えば駆動流体は、ハウジング又はモノブロックではなくスピンドルのシャフトを通され得る。
【００８０】
図３は、マシニングセンタ１００を示す。本開示の範囲に含まれるマシニングセンタは、フライス加工又はターニングセンタ、自動、ＣＮＣ、半自動、又は手動の機構を含む。この非限定的な例では、流体駆動式の切削工具スピンドル２００が、マシニングセンタ１００内に配置される機械スピンドル１１０内に装着される。流体駆動式の切削工具スピンドル２００は切削差込工具１３０を支持する。機械スピンドル１１０、流体駆動式の切削工具スピンドル２００、切削差込工具１３０、及び加工物１４０はマシニングセンタ１００のエンクロージャ１０２内に収容される。加工物１４０は、可動式とすることができる加工物支持部１４５上に乗せることができ、又は加工物支持部１４５によって保持され得る。エンクロージャ１０２は、少なくとも１つの扉１６０を介してアクセスされ得る。少なくとも１つの扉１６０は、扉１６０を閉位置で施錠することができる選択的に係合される錠１５０を含む。
【００８１】
本明細書で使用するとき、扉という用語は、マシニングセンタの少なくとも主たる開口部を閉じる任意の手段を指す。マシニングセンタの主たる開口部とは、加工物がマシニングセンタに挿入され、マシニングセンタから取り出される開口部である。扉は、蝶番で取り付けることができ、折り畳み式とすることができ、摺動式とすることができ、又は当技術分野で知られている他の任意の手段とすることができる。扉は単一のペイン又は複数のペインを含み得る。扉は手動で又は自動で操作され得る。扉は、少なくとも１つのハンドル又は当技術分野で知られている他の操作手段を有し得る。
【００８２】
従来のシステムでは、機械制御システムが機械スピンドル１１０及び錠１５０を配線構成内で動作させる。動作時、機械スピンドルは、回転するように給電され、従って切削差込工具１３０を回転させる。機械制御システムは、回転を引き起こす機械スピンドル１１０への電流を制御し、電流が機械スピンドルにもはや供給されていない場合、機械制御システムは錠１５０を外すことができる。錠１５０の係合及び解放を引き起こす信号を与えるために、機械スピンドル１１０と機械制御システムとの間のこの配線通信は符号器を利用し得る。
【００８３】
しかしながら、駆動シャフトと共に切削差込工具１３０を回転させるために流体駆動式の切削工具スピンドル２００に流体が流されるので、流体駆動式の切削工具スピンドル２００のハウジングは回転に関してほぼ固定されたままであることが意図される。この構成下では、従来の機械制御システムは、さもなければ錠１５０の開錠を引き起こす機械スピンドル１１０の実際の動作を明らかにする能力を奪われ得る。
【００８４】
この潜在的問題を解決するのに役立つように、本発明者らは、流体駆動式の切削工具スピンドル２００又はモノブロック２７０等のその支持構造に装着され、その上に搭載され、その中に埋め込まれ、又はそれに対して動作可能に構成されるセンサモジュール２３０（図５参照）を設けた。センサモジュール２３０は、流体駆動式の切削工具スピンドル２００の１つ又は複数の動作状態をモニタする。動作状態は、これだけに限定されないがシャフト２５０の回転速度、切削差込工具１３０の回転速度、圧力や流速等の流量の特性、ハウジング２２０の並進速度若しくは加速度、又は加工物１４０若しくは加工物支持部１４５に対する流体駆動式の切削工具スピンドル２００の相対位置、相対速度、又は加速度を含み得る。流体駆動式の切削工具スピンドル２００の動作状態の変化は、マシニングセンタの１つ又は複数の機能の調節をもたらすべきである。マシニングセンタの機能は、これだけに限定されないが、エンクロージャへのアクセスを許可すること及び妨げること、流体駆動式スピンドル２００のシャフト２５０を駆動すること、及び切削差込工具１３０を加工物と接触させてその間で相対的な並進運動をもたらすことによって加工物を処理することを含む。これらの機能の全てではないが一部が、マシニングセンタコントローラ１９０によって制御され、管理され、又は調節され得る。一部の実施形態では、マシニングセンタコントローラ１９０は、内蔵コントローラであり、若しくは、マシニングセンタ１００上に又はマシニングセンタ１００内に位置する複数のコンポーネントを含む。マシニングセンタコントローラによって制御される機能は処理状態と呼ばれ得る。従って処理状態は、切削差込工具１３０に対する加工物の相対運動やシャフト２５０を駆動するために使用される流体特性等、その下で加工物が処理する状態に少なくとも関係する。
【００８５】
一部の実施形態では、センサモジュール２３０は、開口部２２５を介してシャフト２５０の回転速度を直接モニタすることができる。例えばセンサモジュール２３０は、シャフト２５０上に位置する視標をモニタすることによって回転速度を感知することができる光学センサ２３２等の非接触運動センサを含むことができ、視標は光学センサ２３２の視界を周期的に通過する。光学センサ２３２は、可視光、レーザ、赤外線光、紫外線光等の任意の知られている光学技術を使用することができる。
【００８６】
或いは又はさらに、センサモジュール２３０は、シャフト２５０上に配置される磁気マーカが電磁センサ２３４を通り過ぎて回転するときに磁気マーカから生じる回転数をモニタすることによって回転速度を感知できる電磁センサ２３４等、電気機械的技術、磁気技術、光学技術、磁気弾性技術、又は電界効果技術に基づくセンサを含み得る。一部の実施形態では、センサモジュール２３０内の非接触運動センサはマイクロ波技術を使用し得る。
【００８７】
或いは又はさらに、センサモジュール２３０は、流路２４０（図１Ｂ参照）又は駆動流体の他の経路と流体連結する圧力センサ２３６（図５参照）を含み得る。圧力センサ２３６は、流路２４０を通る流体圧力の大きさをモニタし得る。低い又はゼロの相対的な流体圧力を読み取る流体センサは、シャフト２５０の低い又はゼロの回転速度を結果的に意味し得る。従って、圧力センサ２３６を有するセンサモジュール２３０は、シャフト２５０及び切削差込工具１３０のおおよその回転速度を間接的に明らかにする。他の実施形態では、流速等の関連する特性に基づいて動作する他の流体センサが使用され得る。先の内容から理解されるように、一部の実施形態では、流体駆動式の切削工具スピンドル２００の別個の動作状態をモニタするために複数の種類のセンサが使用され得る。
【００８８】
一部の実施形態では、センサモジュール２３０によって感知されるシャフトの速度がほぼゼロＲＰＭである場合、流体駆動式の切削工具スピンドル２００が停止している。一部の実施形態では、センサモジュール２３０は無線送信機２６０（図５参照）を含む。シャフト２５０が停止している場合、即ちゼロＲＰＭにあり又は他の何らかの所定の比較的遅いＲＰＭ未満にある場合、無線送信機２６０は、センサから受信されるセンサ情報を示す信号を伝送することができる。他の実施形態では、無線送信機２６０は、シャフト２５０の回転速度を直接又は間接的に伝え得る信号、又は流体駆動式の切削工具スピンドル２００の他の動作状態に関する他の情報をほぼ継続的に、反復的に、又は周期的に伝送することができる。
【００８９】
センサモジュール２３０は、無線受信機１７０と無線通信するために無線送信機２６０を使用することができる。センサモジュール２３０は、電池等の電源２６２を含むことができ、又は任意選択的なプロセッサ２６４によってセンサモジュール２３０のセンサ２３２、２３４、２３６、及び無線送信機２６０に給電することができる。任意選択的なプロセッサ２６４は、動作状態に関する所要の計算がセンサモジュール２３０によって計算されることを可能にし得る。他の実施形態では、センサモジュール２３０が、マシニングセンタコントローラ１９０又は無線受信機１７０に関連するプロセッサによって解釈されるための貴重なデータ（例えば周波数）を伝送する。無線送信機２６０はＲＦ送信ユニット２６６及びアンテナ２６８を含み得る。
【００９０】
一部の実施形態では、無線受信機１７０が、マシニングセンタ１００のエンクロージャ１０２内に装着され得る固定具１８０に接続される。一部の実施形態では、センサモジュール２３０と無線受信機１７０との間に直接的な見通し線がある。他の実施形態では、マシニングセンタ１００のエンクロージャ１０２内の面から反射され、センサモジュール２３０から伝送される信号を無線受信機１７０が受け付ける。
【００９１】
無線受信機１７０によって受信される信号がマシニングセンタコントローラ１９０によって使用され得るように、無線受信機１７０は（以下で論じる）コントローラコネクタによってマシニングセンタコントローラ１９０に動作可能に接続される。即ち、コントローラコネクタは、無線受信機からマシニングセンタコントローラに情報を中継することができる。一部の実施形態では、マシニングセンタコントローラ１９０が信号を処理すると、マシニングセンタコントローラ１９０は、従来のやり方で少なくとも１つの扉１６０を固定する少なくとも１つの錠１５０と通信してエンクロージャ１０２にアクセスすることを可能にし得る。他の実施形態では、マシニングセンタコントローラ１９０によって既に認識される形式で信号が提供されるので、マシニングセンタコントローラ１９０によって信号が処理される必要がない。
【００９２】
図４は、マシニングセンタのエンクロージャ１０２へのアクセスを選択的に可能にするための代替的実施形態を示す。図４の実施形態では、センサモジュール２３０の無線送信機２６０が、マシニングセンタコントローラ１９０に依拠することなしに、少なくとも１つの錠１５０と動作可能に通信する無線受信機１７０と無線通信する。一部の実施形態では、扉１６０に装着される固定具１８０に無線受信機１７０が接続される。他の実施形態では、固定具１８０が錠１５０と共に装着され又は組み込まれ得る。更に他の実施形態では、無線受信機１７０自体が錠１５０に装着され又は錠１５０内に一体化され得る。
【００９３】
シャフト２５０の動作状態が関係するアクセス基準を満たすことをセンサモジュール２３０が示さない限り、マシニングセンタ１００の電源投入時は常に開戸錠１５０が係合されるべきであること、即ち錠が施錠位置に置かれ、開くことができないことをマシニングセンタ１００の動作原理が必要とする場合がある。動作状態がシャフト２５０の回転速度である一実施形態では、アクセス基準は、シャフト２５０が停止していること又は最小閾値を下回る別の許容可能な低速で回転していることであり得る。
【００９４】
一部の実施形態では、センサモジュール２３０は、シャフト２５０の回転の代わりに、又はかかる回転に加えて複数の軸の運動をモニタし得る。例えば、センサモジュール２３０は加速度計２３８を含み得る。機械スピンドル１１０が回転軸Ａに沿って動くことができ、又は空間内の回転軸Ａの運動が可能である例では、加速度計２３８はそれらの運動を感知し、部品が動作中である間はエンクロージャ１０２内へのアクセスを防ぐために適切な信号を伝送することができる。
【００９５】
一部の実施形態では、エンクロージャ内の他の潜在的可動要素の運動をモニタするために、センサモジュール２３０内に又はセンサモジュール２３０から離して追加の運動センサを設けることができる。エンクロージャ内にあり得る他の可動要素の例は、加工物支持部１４５の可動コンポーネント、測定システムの可動コンポーネント、材料処理システム等の補助システムの可動コンポーネント、金属の削りくずや切削液等の材料除去システムの可動要素を含む。上記の例のそれぞれにおいて、軸の全てのアクセス基準が満たされることを複数の運動センサ及びセンサモジュールが示さない限り、機械の電力がオンのときは常に扉１６０を施錠するように開戸錠１５０が係合されたままであるという同じ原理が当てはまり、軸の全てのアクセス基準が満たされるとき、開戸錠１５０を外して扉１６０を開けることができる。
【００９６】
一部の実施形態では、シャフト２５０の最低値１０ＲＰＭ、３０ＲＰＭ、若しくは１００ＲＰＭ、又は任意の可動コンポーネントの任意の運動軸に沿う２００ｍｍ／分、５００ｍｍ／分、若しくは１０００ｍｍ／分の最低速度等、内部要素が最小閾値を下回る何らかの速度で動いている場合にエンクロージャ１０２へのアクセスを可能にするようにアクセス基準が設定され得る。
【００９７】
一部の実施形態では、マシニングセンタ１００が複数の扉１６０を含み得る。１つ又は複数の錠１５０が動作し、各扉１６０の自由端を互いに対して施錠し得る。つまり、各錠１５０は図３及び図４に示す２つの扉１６０を同時に施錠することができる。錠１５０は、適用時にマシニングセンタの扉を施錠することができる機械要素又は電気機械要素を含むことができ、マシニングセンタの扉を開くことができるように要素の状態を変えることができるアクチュエータも含み得る。
【００９８】
図３に関する一部の実施形態によれば、無線送信機２６０とマシニングセンタコントローラ１９０の無線受信機１７０との間の通信は、錠１５０の施錠及び開錠を越えてパラメータを制御することを可能にし得る。例えば、無線送信機２６０は、マシニングセンタコントローラ１９０がシャフト２５０の回転速度、及び材料除去プロセスによるシャフト２５０の回転速度の変化をほぼ継続的にモニタするのに十分な信号を提供し得る。シャフト２５０は、その内部で保持される切削差込工具１３０と同じ速度で回転すると理解される。従って、シャフト２５０をモニタすることは切削差込工具１３０の動作に関する情報をもたらし得る。加えて、シャフト２５０の動作に関する情報を提供するために切削差込工具１３０をモニタすることができる。回転速度は、切削深度、工具の鋭利さ、材料硬度、工具破壊等、数多くの変動要素の影響を受け得る。
【００９９】
マシニングセンタコントローラ１９０は、流体圧力によって回転するようにシャフト２５０を間接的に駆動するが、加工物支持部１４５によって機械スピンドル１１０又は加工物１４０を動かすことにより、切削差込工具１３０の相対的な並進運動を制御することができる。従って、マシンセンタコントローラによって電気的に伝えられる並進運動の速度をシャフトの回転速度に応じて関連付けることが有益であり得る。例えば、軌道が変わることによって回転速度が低下している場合、マシニングセンタコントローラ１９０は相対的な並進運動を減速してシャフト２５０及び切削差込工具１３０のほぼ一定の回転速度を保つことができる。相対的な並進運動を減らすことは加工物１４０と切削差込工具１３０との間の応力を減らし、回転速度の上昇を可能にする。実際、センサモジュール２３０は無線送信機２６０及び無線受信機１７０と提携し、センサモジュール２３０なしで流体駆動式の切削工具スピンドル２００を動作させる場合にさもなければ存在しない可能性があるフィードバックループをマシニングセンタコントローラ１９０に提供する。
【０１００】
一部の実施形態によれば、マシニングセンタコントローラ１９０は、流体駆動式の切削工具スピンドル２００向けの駆動流体の圧力又は流速を調節することができる弁又は他の手段を操作するように構成され得る。従って、センサモジュール２３０が不測の低下が回転速度を感知する場合、マシニングセンタコントローラ１９０がシャフトの回転速度を速めるために流路２４０内の圧力を高めることができ得る。他の実施形態では、シャフトの回転速度が不測の著しいスパイクに見舞われる場合、マシニングセンタコントローラ１９０が流体駆動式の切削工具スピンドル２００への流体を遮断するように構成され得る。シャフト２５０の回転速度のかかるスパイクは、切削差込工具１３０が破損し、マシニングセンタ１００が停止され、保守が行われるべきことの表れであり得る。
【０１０１】
本明細書で開示される改善されたマシニングセンタを実装するために、幾つかの異なる手法が本発明者らによって考えられている。一実施形態では、スピンドルとマシニングセンタとの間の開示した通信及び機能を可能にするために、従来のマシニングセンタ及び従来の流体駆動式の切削工具スピンドルをレトロフィットすることができる。レトロフィットはキットによって行われ得る。キットは、センサモジュール２３０と、無線受信機１７０と、エンクロージャのアクセス可能性を判定するためにマシンセンタコントローラによって理解可能な情報を有する信号をマシンセンタコントローラが受信するように、マシンセンタコントローラ１９０に無線受信機を動作可能に接続するためのコンポーネントと、を含み得る。その信号は、符号器から機械制御システムに従来提供されたデータと同様の形で理解可能な情報を提供し得る。動作可能に接続するためのコンポーネントは、無線受信機をマシニングセンタコントローラに動作可能に接続するためのハードウェアを含み得る。動作可能に接続するためのコンポーネントは、センサからのデータをマシニングセンタコントローラによる使用に適した形式に変換するためのハードウェア又はソフトウェアも必要に応じて含み得る。
【０１０２】
マシンセンタコントローラにとって使用可能な信号にセンサデータを変換するための任意選択的なハードウェア又はソフトウェアは、マシンセンタコントローラ内に含まれても良く、又はマシンセンタコントローラによってアクセスされても良い。例えば、前述のメモリ上に実装するためのコンピュータ可読媒体上にソフトウェアが提供され得る。或いはソフトウェアは、キットと共に提供されないコンピュータ可読媒体上に記憶され得る。代わりにソフトウェアは、インターネットアドレスにアクセスし、ダウンロード用のソフトウェアを要求し、アクセスキー又は検証を提供し、要求したソフトウェアをマシニングセンタコントローラのメモリ内に受信することにより、マシニングセンタコントローラによってダウンロードされ得る。
【０１０３】
他の実施形態では、任意選択的なハードウェア又はソフトウェアがセンサモジュール２３０内に予めインストールされ得る。他の実施形態では、任意選択的なハードウェア又はソフトウェアが、無線受信機１７０を有するモジュール内に組み込まれ得る。
【０１０４】
無線受信機をマシンセンタコントローラ１９０に動作可能に接続するためのコンポーネントは、当技術分野で知られている任意の数の形態をとり得る。例えば、マシンセンタコントローラ上に設けられる既存のポートとの配線接続が行われ得る。或いは、マシンセンタコントローラのマザーボード又は他のバスにつなげるためのポートがキットに含まれ得る。更に他の実施形態では、マシンセンタコントローラのマザーボード又はバスに無線受信機が配線接続され更には装着され得る。これらの実施形態のそれぞれはコントローラコネクタとしてまとめて記載され得る。
【０１０５】
一部の流体駆動式スピンドルは、無線センサモジュールが既に含まれている状態で入手可能である。それらのモジュールは、本開示の中で述べたマシンセンタコントローラに関連して従来は機能することができなかった独立ディスプレイと通信する。従って、センサ及び出力ディスプレイを以前より含む流体駆動式スピンドルと共に使用される従来のマシニングセンタのためのレトロフィットキットの一例は、ディスプレイ／受信機をマシンセンタコントローラに動作可能に接続するためのコンポーネントだけを含み得る。
【０１０６】
他の一部の実施形態では、電動スピンドルを有する従来のマシニングセンタが、流体駆動式の切削工具スピンドル２００、センサモジュール２３０、無線受信機１７０、無線受信機をマシンセンタコントローラ１９０に動作可能に接続するためのコンポーネントを有するキットを使ってレトロフィットされ得る。
【０１０７】
他の実施形態では、本開示の中で論じた機能を特に実行するように構築されるマシニングセンタが操作者に与えられ得る。この実施形態では、無線受信機１７０がマシンセンタコントローラ１９０と一体化され得る。
【０１０８】
流体駆動式の切削工具スピンドルの動作状態をモニタするセンサからの無線信号を用いて開戸錠の施錠及び開錠や流体圧力の調節等、制御しているマシニングセンタのパラメータを実施する他のやり方もあり得る。それらの他の例は、これだけに限定されないが、従来のマシニングセンタのマシニングセンタコントローラを完全にバイパスする制御システムを使用することを含む。
【０１０９】
図６は、本開示の実施形態によるマシニングセンタの動作を示す全体的な流れ図を示す。ステップ６０１で、センサモジュール２３０が流体駆動式の切削工具スピンドル２００のシャフトをモニタする。ステップ６０２で、センサモジュール２３０と無線受信機１７０との間で無線伝送が行われる。ステップ６０３で、マシニングセンタコントローラ１９０が無線受信機１７０から有線伝送又は無線伝送によって直接又は間接的に信号を受信する。
【０１１０】
図７は、マシニングセンタへのアクセスを制御するための、開示したマシニングセンタを用いた決定木の一例を示す。このプロセスはステップ７００から始まる。ステップ７０２で、錠１５０の施錠状態又は開錠状態が最初に確認され得る。錠１５０が開錠されている場合、ステップ７０４で操作者に警告を送信することができる。錠１５０が施錠されている場合、ステップ７０６で、マシニングセンタコントローラ１９０が駆動流体及び電流を所要の電気部品に与えることによってスピンドルの動作を可能にする。次いで、スピンドルのＲＰＭが所定の閾値を上回るかどうか等、ＲＰＭが所定のアクセス基準を満たすかどうかを判定するために、流体駆動式の切削工具スピンドル２００の動作状態をモニタすることができる（ステップ７０８）。ＲＰＭがアクセス基準に満たない場合、システムは戻って錠１５０が施錠されたままであることを確認する。ＲＰＭがアクセス基準を満たすと判定される場合、錠を開錠するように又は利用者が錠を開錠することができるようにするようにマシニングセンタコントローラに信号が伝えられ得る（ステップ７１０）。流体駆動式の切削工具スピンドルが所定のアクセス基準を満たす速度で回転しており、錠が開錠されるとき（操作者が工具又は加工物を交換するためにマシニングセンタ１００の内部にアクセスすることができることを意味する）このプロセスは終了する。
【０１１１】
図８は、マシニングセンタ１００の動作パラメータを調節するための、開示したマシニングセンタ１００を用いた決定木の一例を示す。このプロセスはステップ８００から始まり得る。ステップ８０２で、無線センサ２３０が流体駆動式の切削工具スピンドル２００のシャフト又は切削工具のＲＰＭを継続的に又は周期的にモニタし又は明らかにしている。スピンドルが加工物から材料を除去するとき、無線センサ２３０が単独で又はマシニングセンタコントローラ１９０と一緒にシャフト又は切削工具のＲＰＭの変化をモニタする。ＲＰＭの変化のモニタリングをステップ８０４に示す。閾値を上回る速度変化が認められない場合、コントローラは、スピンドルのＲＰＭをモニタしているセンサモジュールから別のデータポイントを得るためにループバックすることができる。シャフトが閾値を上回って速度を変えた場合、スパイクがあったことを明らかにすることができる（ステップ８０６）。スパイクとは、非常に短時間、例えば１つ、２つ、又は１０未満のサンプリング周期のうちの著しい速度変化として理解される。スパイクの基準は、速度変化及び変化の持続時間の両方を規定し得る。例えば、非常に短時間のうちの動作状態から無負荷速度への工具の速度変化はスパイクの一形態である。同様に、非常に短時間のうちの動作状態からほぼゼロ速度への工具の速度変化も別の形のスパイクである。上昇又は下降のスパイクが認められる場合、コントローラは処理を止めて動作を停止するように信号で伝えることができる（ステップ８０８）。スパイク、即ち回転速度の著しい変化が感知されない場合、回転速度の変化が増加であったのか低下であったのかをコントローラが判定することができる（ステップ８１０）。次いで、コントローラは回転速度の変化を抑制したい可能性がある。従って、回転速度が増加した場合、切削差込工具に更に圧力を加えるために並進速度を速めることができる（ステップ８１２）。加工物の速度、スピンドルの並進速度、又はその両方を速めることにより、相対的な並進速度を速めることができる。或いは、適切な弁及び／又はポンプに信号を送ることにより、流体によって動力を与えられる切削工具スピンドル２００に加えられる流体圧力を下げることができる。回転速度（ＲＰＭ）が遅くなった場合、切削差込工具における圧力を減らすために並進速度を遅くすることができる（ステップ８１４）。加工物の速度、スピンドルの並進速度、又はその両方を遅くすることにより、相対的な並進速度を遅くすることができる。或いは、適切な弁及び／又はポンプに信号を送ることにより、流体駆動式の切削工具スピンドル２００に加えられる流体圧力を上げることができる。
【０１１２】
上記の開示は例示的実施形態の脈絡で示してきたが、当業者なら容易に理解されるように、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなしに修正形態及び改変形態を利用できることを理解すべきである。かかる修正形態及び改変形態は、添付の特許請求の範囲及びその等価物の本文及び範囲に含まれると見なす。
【図１Ａ】
2018509302.tif 000003
【図１Ｂ】
2018509302.tif 000004
【図２Ａ】
2018509302.tif 000005
【図２Ｂ】
2018509302.tif 000006
【図２Ｃ】
2018509302.tif 000007
【図３】
2018509302.tif 000008
【図４】
2018509302.tif 000009
【図５】
2018509302.tif 000010
【図６】
2018509302.tif 000011
【図７】
2018509302.tif 000012
【図８】
2018509302.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成29年8月9日(2017.8.9)
【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】
マシニングセンタのエンクロージャへのアクセスを制御するための少なくとも１つの扉を有するマシニングセンタであって、
前記少なくとも１つの扉を開ける能力を制御するための施錠位置及び開錠位置を有する錠と、
流体駆動式シャフトを有する流体駆動式の切削工具スピンドルと、
前記流体駆動式の切削工具スピンドルの少なくとも１つの動作状態をモニタするように構成された少なくとも１つのセンサと、
前記少なくとも１つのセンサからセンサ情報を受信し、前記センサ情報を伝送するように構成された無線送信機と、
前記マシニングセンタの少なくとも１つの処理状態を管理するコントローラと、
前記無線送信機と無線通信し、前記コントローラ及び前記錠の少なくとも１つと通信する無線受信機と、を備え、
前記無線送信機から前記無線受信機によって受信されるセンサ情報に応じて前記マシニングセンタの少なくとも１つの機能が調節され、
前記少なくとも１つの機能は、前記少なくとも１つの動作状態が所定のアクセス基準を満たす場合に調節される前記錠の位置である、マシニングセンタ。
【請求項２】
錠の位置が前記コントローラによって管理される、請求項１に記載のマシニングセンタ。
【請求項３】
前記少なくとも１つの動作状態が前記シャフトの回転速度を含み、
前記アクセス基準が満たされない限り前記錠が前記施錠位置にあり、前記アクセス基準は許容可能な最高回転速度を与える、請求項１に記載のマシニングセンタ。
【請求項４】
前記少なくとも１つの動作状態が駆動流体の特性を含み、
前記少なくとも１つのセンサが、前記シャフトを回転させるのに使用される流体圧力の大きさをモニタする、請求項１に記載のマシニングセンタ。
【請求項５】
前記マシニングセンタが加工物支持部をさらに備え、
前記少なくとも１つの機能が前記処理状態のうちの１つである、請求項１に記載のマシニングセンタ。
【請求項６】
前記動作状態が前記シャフトの前記回転速度であり、前記処理状態が前記流体駆動式の切削工具スピンドルと前記加工物支持部との間の相対的な並進速度である、請求項５に記載のマシニングセンタ。
【請求項７】
前記動作状態が前記シャフトの前記回転速度であり、前記処理状態が駆動流体の特性である、請求項５に記載のマシニングセンタ。
【請求項８】
前記少なくとも１つの動作状態が前記シャフトの回転速度を含み、
前記シャフトが停止していることを少なくとも１つのセンサが示さない限り、前記錠が前記施錠位置にある、請求項１に記載のマシニングセンタ。
【請求項９】
前記少なくとも１つのセンサが、
（ａ）非接触光学センサ、及び
（ｂ）電磁センサ、から構成される群のうちの１つである、請求項１に記載のマシニングセンタ。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの動作状態が、前記流体駆動式の切削工具スピンドルの並進運動を含み、
前記少なくとも１つのセンサが加速度計を備える、請求項１に記載のマシニングセンタ。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのセンサが複数のセンサを備え、
前記複数のセンサの全てが前記アクセス基準を満たす動作状態を感知する場合は前記錠が前記開錠位置にある、請求項１に記載のマシニングセンタ。
【請求項１２】
前記マシニングセンタが、機械スピンドル、加工物支持部、及びコントローラを更に備え、前記コントローラが少なくとも１つの管理パラメータを管理し、前記管理パラメータは、前記機械スピンドル及び前記加工物支持部の少なくとも１つの並進運動又は前記切削工具スピンドルを駆動する流体の特性を含み、
前記流体駆動式の切削工具スピンドルが前記機械スピンドル内に装着され、
前記少なくとも１つのセンサが、前記少なくとも１つの動作状態として前記シャフトの回転速度をモニタし、
前記無線受信機が前記コントローラと通信し、
前記コントローラが前記シャフトの回転速度の変化に応じて前記管理パラメータの少なくとも１つを調節する、請求項１に記載のマシニングセンタ。
【請求項１３】
機械スピンドルと、
加工物支持部と、をさらに備え、
前記流体駆動式の切削工具スピンドルは前記機械スピンドルに装着され、
前記少なくとも１つのセンサは前記流体駆動式シャフトの回転速度をモニタし、
前記コントローラは、前記機械スピンドル及び前記加工物支持部の少なくとも１つの並進運動を管理し、
前記コントローラは、前記流体駆動式シャフトの回転速度の変化に応じて前記機械スピンドルと前記加工物支持部との間の相対並進運動を調整する、請求項１に記載のマシニングセンタ。
【請求項１４】
前記切削工具スピンドルは液体駆動式スピンドルである、請求項１に記載のマシニングセンタ。
【請求項１５】
マシニングセンタ内に実装するための流体駆動式高速スピンドルシステムであって、前記マシニングセンタは、前記マシニングセンタのエンクロージャへのアクセスを制御するための錠を有する少なくとも１つの扉、及び前記マシニングセンタを動作させるためのマシンセンタコントローラを有する、流体駆動式高速スピンドルシステムであって、
加圧流体によって回転可能なシャフトを有するスピンドルと、
前記スピンドルの少なくとも１つの動作状態をモニタすることができる無線センサモジュールであって、少なくとも１つのセンサ及び無線送信機を含む無線センサモジュールと、
前記センサモジュールの前記無線送信機から送信される信号を受信することができる無線受信機と、
前記無線受信機を前記マシニングセンタコントローラに動作可能に接続するためのコントローラコネクタと、を備え、
前記コントローラコネクタは、前記無線受信機によって受信される前記少なくとも１つの動作状態に応じて前記マシニングセンタの少なくとも１つの機能を調節するために前記マシンセンタコントローラによって使用可能な形式で、前記少なくとも１つの動作状態に対応する情報を前記マシンセンタコントローラに中継するように構成され、
少なくとも１つの機能を調節することは、所定のアクセス基準に基づいて前記エンクロージャへのアクセスを制御することを含む、流体駆動式高速スピンドルシステム。
【請求項１６】
前記スピンドルは液体駆動式スピンドルである、請求項１５に記載の流体駆動式高速スピンドルシステム。
【請求項１７】
マシニングセンタと共に実装するためのマシニングセンタ転換キットであって、前記マシニングセンタが、前記マシニングセンタのエンクロージャへのアクセスを制御するための少なくとも１つの扉、前記マシニングセンタを動作させるためのマシンセンタコントローラ、及び前記エンクロージャ内に動作可能に配置される回転可能なシャフトを有する流体駆動式スピンドルを有する、マシニングセンタ転換キットであって、
前記流体駆動式スピンドルの少なくとも１つの動作状態をモニタすることができる無線センサモジュールであって、少なくとも１つのセンサ及び無線送信機を含む無線センサモジュールと、
前記センサモジュールの前記無線送信機から送信される信号を受信することができる無線受信機と、
前記無線受信機を前記マシニングセンタコントローラに動作可能に接続するためのコントローラコネクタと、を備え、
前記キットは、所定のアクセス基準に基づいて前記エンクロージャへのアクセスを制御するために前記マシンセンタコントローラによって使用可能な形式で、前記少なくとも１つの動作状態に対応する情報を前記マシンセンタコントローラに中継するように構成され、
前記少なくとも１つのセンサは複数のセンサを備え、
前記複数のセンサのそれぞれが、所定のアクセス基準を満たす動作状態を感知する場合、前記扉を施錠する錠が開錠位置にある、マシニングセンタ転換キット。
【請求項１８】
前記キットが、
（ａ）前記マシンセンタコントローラ内に組み込まれるコンピュータ可読媒体、
（ｂ）前記無線センサモジュール内に収容されるコンピュータ可読媒体、及び、
（ｃ）前記無線受信機を備えるユニット内に収容されるコンピュータ可読媒体、から構成される群のうちの１つ上に記憶されるソフトウェアを使用し、前記使用可能な形式で前記情報を中継するように構成される、請求項１７に記載のマシニングセンタ転換キット。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの動作状態が前記シャフトの回転速度を含み、
前記複数のセンサのうちの少なくとも１つが、
（ａ）非接触光学センサ、及び
（ｂ）電磁センサ、から構成される群のうちの１つである、請求項１７に記載のマシニングセンタ転換キット。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの動作状態が、前記流体駆動式スピンドルを駆動するように構成された流体の特性を含み、
前記複数のセンサのうちの少なくとも１つが、前記シャフトを回転させるのに使用される流体圧力の大きさをモニタする、請求項１７に記載のマシニングセンタ転換キット。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの動作状態が、前記流体駆動式スピンドルの並進運動を含み、
前記複数のセンサのうちの少なくとも１つが加速度計を含む、請求項１７に記載のマシニングセンタ転換キット。
【請求項２２】
前記複数のセンサのうちの少なくとも１つによってモニタされる前記少なくとも１つの動作状態が、前記無線センサモジュールによって感知される前記シャフトの回転速度の変化に応じて前記流体駆動式スピンドルの並進運動の速度の調節に影響を及ぼすことを前記情報が可能にする、請求項１７に記載のマシニングセンタ転換キット。
【請求項２３】
前記複数のセンサのうちの少なくとも１つから前記無線送信機を介して前記無線受信機に送信される情報を有するデータ信号が前記マシンセンタコントローラによって直接使用可能である、請求項１７に記載のマシニングセンタ転換キット。
【請求項２４】
実行された場合、前記無線受信機によって受信される情報を含むデータ信号を、前記マシンセンタコントローラによって使用可能であるように、変換するソフトウェア製品をさらに備える、請求項１７に記載のマシニングセンタ転換キット。
【請求項２５】
実行された場合、前記コントローラコネクタを通じて受信される情報を含むデータ信号を、前記マシンセンタコントローラによって使用可能であるように、変換するソフトウェア製品をさらに備える、請求項１７に記載のマシニングセンタ転換キット。
【請求項２６】
前記流体駆動式スピンドルは液体駆動式スピンドルであり、
前記無線センサモジュールが、前記液体駆動式スピンドルの少なくとも１つの動作状態をモニタすることができる、請求項１７に記載のマシニングセンタ転換キット。
【請求項２７】
マシニングセンタと共に実装するためのマシニングセンタ転換キットであって、前記マシニングセンタは、前記マシニングセンタのエンクロージャへのアクセスを制御するための少なくとも１つの扉、前記マシニングセンタを動作させるためのマシンセンタコントローラ、及び前記エンクロージャ内に動作可能に配置される無線センサを少なくとも有する流体駆動式スピンドルを有し、前記無線センサは前記流体駆動式スピンドルの少なくとも１つの動作状態をモニタする、マシニングセンタ転換キットであって、
前記無線センサを前記マシンセンタコントローラに動作可能に結合するためのコントローラコネクタと、
前記無線センサに接続可能であり、前記無線センサから受信された信号を無線送信するように構成された無線送信機と、を備え、
前記コントローラコネクタは、所定のアクセス基準に基づいて前記エンクロージャへのアクセスを制御するために前記マシンセンタコントローラによって使用可能な形式で、前記少なくとも１つの動作状態に対応する情報を前記マシンセンタコントローラに中継するように構成される、マシニングセンタ転換キット。
【請求項２８】
前記マシンセンタコントローラが前記エンクロージャのアクセス可能性を判定することを可能にするために、前記コントローラコネクタを通じて受信される情報を含むデータ信号を変換するソフトウェア製品を含む、請求項２７に記載のマシニングセンタ転換キット。
【国際調査報告】
2018509302.tif 000014
2018509302.tif 000015