特開 2022-108921 工作機械、工作機械の制御方法、および工作機械の制御プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022108921

(43)【公開日】2022-07-27

(54)【発明の名称】工作機械、工作機械の制御方法、および工作機械の制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   B23Q 17/00 20060101AFI20220720BHJP

   B23Q 11/00 20060101ALI20220720BHJP

   B23Q 3/157 20060101ALI20220720BHJP

【ＦＩ】

B23Q17/00 A

B23Q11/00 S

B23Q3/157 F

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021004152

(22)【出願日】2021-01-14

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2021-06-30

(71)【出願人】

【識別番号】000146847

【氏名又は名称】ＤＭＧ森精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山本 幸佑

(72)【発明者】

【氏名】北出 雄平

【テーマコード（参考）】

3C002

3C029

【Ｆターム（参考）】

3C002AA04

3C002BB01

3C002GG02

3C002HH06

3C002KK01

3C002LL01

3C029EE01

(57)【要約】

【課題】工作機械に備えられる搬送機構においてチェーンが緩んでいることを検知するための技術を提供する。
【解決手段】工作機械は、チェーン駆動の搬送機構と、搬送機構を駆動するためのモータと、モータにかかる負荷を検知するための検知部と、工作機械を制御するための制御部とを備える。制御部は、モータの回転を反転する処理と、反転する処理を開始した第１タイミングを記憶する処理と、第１タイミングの後において負荷が所定値を超えた第２タイミングを特定する処理と、第１タイミングから第２タイミングまでの時間が所定時間を超えている場合に、予め定められた異常対処処理を実施する処理とを実行する。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

工作機械であって、
チェーン駆動の搬送機構と、
前記搬送機構を駆動するためのモータと、
前記モータにかかる負荷を検知するための検知部と、
前記工作機械を制御するための制御部とを備え、
前記制御部は、
前記モータの回転を反転する処理と、
前記反転する処理を開始した第１タイミングを記憶する処理と、
前記第１タイミングの後において前記負荷が所定値を超えた第２タイミングを特定する処理と、
前記第１タイミングから前記第２タイミングまでの時間が所定時間を超えている場合に、予め定められた異常対処処理を実施する処理とを実行する、工作機械。

【請求項2】

前記搬送機構は、前記工作機械がワークを加工することによって発生した切り屑を搬送するためのコンベアを含む、請求項１に記載の工作機械。

【請求項3】

前記予め定められた異常対処処理は、前記コンベアのチェーンが緩んでいることを示す警告を出力する処理を含む、請求項２に記載の工作機械。

【請求項4】

前記搬送機構は、複数の工具を保持することが可能なマガジンを含む、請求項１に記載の工作機械。

【請求項5】

前記予め定められた異常対処処理は、
前記マガジンのチェーンが緩んでいることを示す警告を出力する処理と、
前記マガジンの駆動を禁止する処理との少なくとも一方を含む、請求項４に記載の工作機械。

【請求項6】

前記制御部は、予め定められたタイミングにおいて、前記反転する処理と、前記記憶する処理と、前記特定する処理と、前記実施する処理とを実行し、
前記予め定められたタイミングは、前記工作機械においてワークの加工が行われていない一のタイミングと、前記搬送機構の起動後の一のタイミングとの少なくとも一方を含む、請求項１～５のいずれか１項に記載の工作機械。

【請求項7】

工作機械の制御方法であって、
前記工作機械は、
チェーン駆動の搬送機構と、
前記搬送機構を駆動するためのモータと、
前記モータにかかる負荷を検知するための検知部とを備え、
前記制御方法は、
前記モータの回転を反転するステップと、
前記反転するステップを開始した第１タイミングを記憶するステップと、
前記第１タイミングの後において前記負荷が所定値を超えた第２タイミングを特定するステップと、
前記第１タイミングから前記第２タイミングまでの時間が所定時間を超えている場合に、予め定められた異常対処処理を実行するステップとを備える、制御方法。

【請求項8】

工作機械の制御プログラムであって、
前記工作機械は、
チェーン駆動の搬送機構と、
前記搬送機構を駆動するためのモータと、
前記モータにかかる負荷を検知するための検知部とを備え、
前記制御プログラムは、前記工作機械に、
前記モータの回転を反転するステップと、
前記反転するステップを開始した第１タイミングを記憶するステップと、
前記第１タイミングの後において前記負荷が所定値を超えた第２タイミングを特定するステップと、
前記第１タイミングから前記第２タイミングまでの時間が所定時間を超えている場合に、予め定められた異常対処処理を実行する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、工作機械に備えられる搬送機構の異常を検知するための技術に関する。

【背景技術】

【0002】

工作機械は、チェーン駆動の様々な搬送機構を有している。チェーン駆動の搬送機構の一例として、チップコンベアがある。チップコンベアは、加工中に発生したワークの切り屑を工作機械外に排出するための搬送機構である。特開２０１２－５６０２８号公報（特許文献１）は、チップコンベアを備えた工作機械を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２－５６０２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

搬送機構のチェーンは、使用するにつれて伸びていく。このようなチェーンの緩みを異常として検知することが望まれている。特許文献１に示される工作機械は、搬送機構のチェーンの緩みを検知するものではない。

【0005】

本開示は上述のような問題点を解決するためになされたものであって、ある局面における目的は、工作機械に備えられる搬送機構においてチェーンが緩んでいることを検知するための技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一例では、工作機械は、チェーン駆動の搬送機構と、上記搬送機構を駆動するためのモータと、上記モータにかかる負荷を検知するための検知部と、上記工作機械を制御するための制御部とを備える。上記制御部は、上記モータの回転を反転する処理と、上記反転する処理を開始した第１タイミングを記憶する処理と、上記第１タイミングの後において上記負荷が所定値を超えた第２タイミングを特定する処理と、上記第１タイミングから上記第２タイミングまでの時間が所定時間を超えている場合に、予め定められた異常対処処理を実施する処理とを実行する。

【0007】

本開示の一例では、上記搬送機構は、上記工作機械がワークを加工することによって発生した切り屑を搬送するためのコンベアを含む。

【0008】

本開示の一例では、上記予め定められた異常対処処理は、上記コンベアのチェーンが緩んでいることを示す警告を出力する処理を含む。

【0009】

本開示の一例では、上記搬送機構は、複数の工具を保持することが可能なマガジンを含む。

【0010】

本開示の一例では、上記予め定められた異常対処処理は、上記マガジンのチェーンが緩んでいることを示す警告を出力する処理と、上記マガジンの駆動を禁止する処理との少なくとも一方を含む。

【0011】

本開示の一例では、上記制御部は、予め定められたタイミングにおいて、上記反転する処理と、上記記憶する処理と、上記特定する処理と、上記実施する処理とを実行する。上記予め定められたタイミングは、上記工作機械においてワークの加工が行われていない一のタイミングと、上記搬送機構の起動後の一のタイミングとの少なくとも一方を含む。

【0012】

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、チェーン駆動の搬送機構と、上記搬送機構を駆動するためのモータと、上記モータにかかる負荷を検知するための検知部とを備える。上記制御方法は、上記モータの回転を反転するステップと、上記反転するステップを開始した第１タイミングを記憶するステップと、上記第１タイミングの後において上記負荷が所定値を超えた第２タイミングを特定するステップと、上記第１タイミングから上記第２タイミングまでの時間が所定時間を超えている場合に、予め定められた異常対処処理を実行するステップとを備える。

【0013】

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、チェーン駆動の搬送機構と、上記搬送機構を駆動するためのモータと、上記モータにかかる負荷を検知するための検知部とを備える。上記制御プログラムは、上記工作機械に、上記モータの回転を反転するステップと、上記反転するステップを開始した第１タイミングを記憶するステップと、上記第１タイミングの後において上記負荷が所定値を超えた第２タイミングを特定するステップと、上記第１タイミングから上記第２タイミングまでの時間が所定時間を超えている場合に、予め定められた異常対処処理を実行するステップとを実行させる。

【0014】

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】

【0015】

【図1】工作機械の外観を示す図である。

【図2】工作機械における駆動機構の構成例を示す図である。

【図3】チップコンベアの外観を示す図である。

【図4】チップコンベアの断面を示す図である。

【図5】マガジンを正面から示す図である。

【図6】工作機械の機能構成の一例を示す図である。

【図7】チェーン緩みが発生していない場合におけるモータ負荷の推移を示す図である。

【図8】チェーン緩みが発生している場合におけるモータ負荷の推移を示す図である。

【図9】警告の出力態様の一例を示す図である。

【図10】制御部のハードウェア構成の一例を示す図である。

【図11】工作機械が実行する処理の一部を表わすフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

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。

【0017】

＜Ａ．工作機械１００の構成＞
まず、図１を参照して、工作機械１００の構成について説明する。図１は、工作機械１００の外観を示す図である。

【0018】

本明細書でいう「工作機械」とは、ワークを加工する機能を備えた種々の装置を包含する概念である。本明細書では、工作機械１００の一例として、横形のマシニングセンタを例に挙げて説明を行うが、工作機械１００は、これに限定されない。たとえば、工作機械１００は、縦形のマシニングセンタであってもよい。あるいは、工作機械１００は、旋盤であってもよいし、付加加工機であってもよいし、その他の切削機械や研削機械であってもよい。あるいは、工作機械１００は、ワークの付加加工（ＡＭ（Additive manufacturing）加工）を行う工作機械であってもよい。さらに、工作機械１００は、これらを複合した複合機であってもよい。

【0019】

図１に示されるように、工作機械１００は、主軸頭１３０と、操作盤１４０と、チップコンベア１５０と、ＡＴＣ（Automatic Tool Changer）１６０と、マガジン１７０とを含む。

【0020】

工作機械１００は、加工エリアＡＲ１と、工具エリアＡＲ２とを有する。加工エリアＡＲ１および工具エリアＡＲ２のそれぞれは、カバーによって区画化されている。加工エリアＡＲ１には、主軸頭１３０が設けられている。

【0021】

主軸頭１３０は、主軸筒と、主軸とを含む。主軸は、主軸筒により回転可能に支持されている。主軸にはマガジン１７０から選択された一の工具が装着される。当該工具は、主軸と連動して回転する。

【0022】

操作盤１４０は、加工に関する各種情報を表示するためのディスプレイ１４２と、工作機械１００に対する各種操作を受け付ける操作キー１４３とを含む。

【0023】

チップコンベア１５０は、加工エリアＡＲ１でのワークの加工に伴って発生した切り屑を加工エリアＡＲ１の外へ排出するための機構である。チップコンベア１５０の詳細については後述する。

【0024】

工具エリアＡＲ２には、ＡＴＣ１６０と、マガジン１７０とが設けられている。マガジン１７０は、ワークの加工に用いられる種々の工具を収納する。マガジン１７０に収納されている工具は、加工エリアＡＲ１と工具エリアＡＲ２との間の仕切に設けられているドアＤを介して主軸頭１３０に取り付けられる。ドアＤは、スライド式のドアであり、モータなどの駆動源により開閉される。

【0025】

＜Ｂ．工作機械１００の駆動機構＞
次に、図２を参照して、工作機械１００における各種の駆動機構について説明する。図２は、工作機械１００における駆動機構の構成例を示す図である。

【0026】

図２に示されるように、工作機械１００は、制御部５０と、搬送機構８０と、モータドライバ１１１Ａ，１１１Ｍとを含む。

【0027】

本明細書でいう「制御部５０」とは、工作機械１００を制御する装置を意味する。制御部５０の装置構成は、任意である。制御部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２の例では、制御部５０は、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）としてのＣＰＵユニット２０と、ＣＮＣ（Computer Numerical Control）ユニット３０とで構成されている。ＣＰＵユニット２０およびＣＮＣユニット３０は、通信経路Ｂ（たとえば、フィールドバスまたはＬＡＮケーブルなど）を介して互いに通信を行う。

【0028】

また、本明細書でいう「搬送機構８０」とは、加工に係る何らかの物体を搬送するためのチェーン駆動の搬送装置を意味する。典型的には、搬送機構８０は、チェーンと、当該チェーンを駆動するためのモータとを少なくとも含む。図２の例では、搬送機構８０の一例として、工作機械１００がワークを加工することによって発生した切り屑を搬送するためのチップコンベア１５０と、複数の工具を保持することが可能なマガジン１７０とが示されている。

【0029】

ＣＰＵユニット２０は、予め設計されているＰＬＣプログラムに従って、工作機械１００内の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。

【0030】

ＣＰＵユニット２０は、ＰＬＣプログラムに従って、モータドライバ１１１Ａを制御する。モータドライバ１１１Ａは、モータ１１２Ａの目標回転速度の入力をＣＰＵユニット２０から受け、チップコンベア１５０の駆動用のモータ１１２Ａを制御する。これにより、チップコンベア１５０の駆動のオン／オフ、およびチップコンベア１５０による切り屑の搬送速度などが制御される。なお、モータ１１２Ａは、交流モータであってもよいし、ステッピングモータであってもよいし、サーボモータであってもよいし、その他の種類のモータであってもよい。

【0031】

ＣＰＵユニット２０は、ＰＬＣプログラムに従って、モータドライバ１１１Ｍを制御する。モータドライバ１１１Ｍは、モータ１１２Ｍの目標回転速度の入力をＣＰＵユニット２０から受け、マガジン１７０の駆動用のモータ１１２Ｍを制御する。これにより、マガジン１７０の駆動のオン／オフ、およびマガジン１７０による工具の搬送速度などが制御される。なお、モータ１１２Ｍは、交流モータであってもよいし、ステッピングモータであってもよいし、サーボモータであってもよいし、その他の種類のモータであってもよい。

【0032】

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、予め設計されている加工プログラムの実行を開始する。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。ＣＮＣユニット３０は、当該加工プログラムに従って上述の主軸頭１３０を制御し、ワークを加工する。

【0033】

以下では、モータドライバ１１１Ａとモータドライバ１１１Ｍとを特に区別しない場合には、単に「モータドライバ１１１」と称する。同様に、モータ１１２Ａとモータ１１２Ｍとを特に区別しない場合には、単に「モータ１１２」と称する。

【0034】

＜Ｃ．チップコンベア１５０の構成＞
次に、図３および図４を参照して、搬送機構８０の一例であるチップコンベア１５０について説明する。図３は、チップコンベア１５０の外観を示す図である。図４は、チップコンベア１５０の断面を示す図である。

【0035】

チップコンベア１５０は、加工エリアＡＲ１から排出されるワークの切り屑およびクーラントを受ける。チップコンベア１５０は、クーラント槽１１を有する。クーラント槽１１は、クーラントを貯留可能なように構成されている。チップコンベア１５０は、加工エリアＡＲ１から排出される切り屑をチップバケット（図示しない）に向けて搬送するとともに、クーラントを濾過することにより清浄なクーラントをクーラント槽１１に排出する。

【0036】

チップコンベア１５０は、カバー体２１をさらに有する。カバー体２１は、チップコンベア１５０の外観を成す。カバー体２１は、内部に空間を形成する筐体形状を有する。

【0037】

カバー体２１は、その構成部位として、水平部２２と、立ち上がり部２６と、切り屑受け入れ部２３と、切り屑排出部２７とを有する。

【0038】

カバー体２１は、全体として、水平部２２および立ち上がり部２６の間で屈曲した形状を有する。水平部２２は、クーラント槽１１内に載置されている。水平部２２は、水平方向に延在する板形状の外観を有する。水平部２２は、矩形形状の平面視を有する。立ち上がり部２６は、水平部２２のその長手方向における一方端から立ち上がり、斜め上方向に延伸する。

【0039】

切り屑受け入れ部２３は、水平部２２に設けられている。切り屑受け入れ部２３は、水平部２２の頂面上に設けられた筐体から構成されている。切り屑受け入れ部２３には、接続口２４が設けられている。接続口２４は、切り屑受け入れ部２３を貫通する貫通孔からなる。切り屑受け入れ部２３には、接続口２４を通じて、加工エリアＡＲ１の設備である切り屑搬送装置１２が接続されている。切り屑搬送装置１２は、たとえば、一方向に延びる樋体と、その樋体に設置されるスパイラルコンベアとを含んで構成されている。

【0040】

切り屑排出部２７は、水平部２２から斜め上方向に延伸する先の立ち上がり部２６の端部に設けられている。切り屑排出部２７は、鉛直下方向に向けて開口するカバー体２１の開口部からなる。切り屑排出部２７の下方には、切り屑を回収するためのチップバケット（不図示）が設置される。加工エリアＡＲ１から排出されたワークの切り屑は、切り屑受け入れ部２３よりカバー体２１内に受け入れられる。切り屑は、続いて説明する切り屑搬送機構によりカバー体２１の内部で搬送され、切り屑排出部２７より排出されてチップバケットに回収される。

【0041】

チップコンベア１５０は、切り屑搬送部３５をさらに有する。切り屑搬送部３５は、カバー体２１に収容されている。切り屑搬送部３５は、カバー体２１内で切り屑を搬送するための装置である。

【0042】

より具体的に説明すると、切り屑搬送部３５は、一対の無端チェーン３４と、駆動スプロケット３７と、従動スプロケット３８とを有する。

【0043】

駆動スプロケット３７は、水平部２２から斜め上方向に延伸する先の立ち上がり部２６の端部に設けられている。駆動スプロケット３７は、切り屑排出部２７の上方に配置されている。駆動スプロケット３７は、図４を示す紙面に直交する方向（以下、この方向を「チップコンベア１５０の幅方向」ともいう）に延びる軸を中心に回転可能に支持されている。駆動スプロケット３７には、上述のモータ１１２Ａ（図２参照）の出力軸が連結されている。駆動スプロケット３７は、モータ１１２Ａから動力が伝達されることにより回転する。

【0044】

従動スプロケット３８は、水平部２２および立ち上がり部２６の間の屈曲部に設けられている。従動スプロケット３８は、チップコンベア１５０の幅方向に延びる軸（中心軸ＡＸ）を中心に回転可能に支持されている。

【0045】

一対の無端チェーン３４は、チップコンベア１５０の幅方向に距離を隔てて平行に配置されている。無端チェーン３４は、カバー体２１の内部において、水平部２２および立ち上がり部２６の間に渡って環状に配索されている。無端チェーン３４は、カバー体２１の内部において、切り屑受け入れ部２３に対向する位置と、切り屑排出部２７に対向する位置との間で往復するように配索されている。

【0046】

無端チェーン３４は、カバー体２１内で配索される経路上において、駆動スプロケット３７および従動スプロケット３８に掛け回されるとともに、複数のガイド部材によって案内されている。モータ１１２Ａからの動力を受けて駆動スプロケット３７が回転すると、無端チェーン３４は、図４中の矢印Ａ（ハッチングが付された矢印）に示す方向に回動する。

【0047】

チップコンベア１５０は、濾過機構４０をさらに有する。濾過機構４０は、加工エリアＡＲ１から受け入れたクーラントを濾過することによって、清浄なクーラントをカバー体２１内から排出するように構成されている。

【0048】

より具体的に説明すると、濾過機構４０は、ドラム状濾過体４６を有する。ドラム状濾過体４６は、カバー体２１に収容されている。ドラム状濾過体４６は、水平部２２および立ち上がり部２６の間の屈曲部に設けられている。ドラム状濾過体４６は、クーラントに含まれる切り屑等の異物を捕獲可能なフィルターから構成されている。ドラム状濾過体４６は、円筒形状を有し、その内側に内部空間４７を形成している。

【0049】

ドラム状濾過体４６は、その中心軸がチップコンベア１５０の幅方向に延びるように配置されている。ドラム状濾過体４６は、その中心軸が、従動スプロケット３８の回転中心である中心軸ＡＸと一致するように配置されている。ドラム状濾過体４６は、中心軸ＡＸの軸方向における両端において、従動スプロケット３８に接続されている。

【0050】

＜Ｄ．マガジン１７０＞
次に、図５を参照して、搬送機構８０の一例であるマガジン１７０について説明する。図５は、マガジン１７０を正面から示す図である。

【0051】

マガジン１７０は、モータ１１２Ｍと、駆動スプロケット１１３と、従動スプロケット１１４と、無端チェーン１１５とを含む。

【0052】

駆動スプロケット１１３には、上述のモータ１１２Ｍ（図２参照）の出力軸が連結されている。駆動スプロケット１１３は、モータ１１２Ｍから動力が伝達されることにより回転する。

【0053】

無端チェーン１１５は、駆動スプロケット１１３と、従動スプロケット１１４とによって張架されている。モータ１１２Ｍが駆動スプロケット１１３を回転駆動することにより、モータ１１２の動力が無端チェーン１１５を介して従動スプロケット１１４に伝達される。その結果、従動スプロケット１１４および無端チェーン１１５は、駆動スプロケット１１３に連動して回転する。

【0054】

また、無端チェーン１１５には、複数のポットＰが設けられる。各ポットＰには、１つの工具が装着され得る。工作機械１００は、モータ１１２Ｍを制御することで、指定された工具を任意の位置に駆動することができる。

【0055】

具体的な処理手順として、工作機械１００は、加工プログラムによって工具が呼び出された場合には、モータ１１２Ｍを制御することで当該工具を所定の工具交換位置に駆動する。当該工具交換位置の近傍には、上述のＡＴＣ（Automatic Train Control）１６０が設けられている。ＡＴＣ１６０は、当該工具交換位置にある工具をマガジン１７０から取り外し、半回転する。次に、ＡＴＣ１６０は、所定の工具交換位置に待機している主軸に当該工具を装着する。

【0056】

＜Ｅ．概要＞
以下では説明の便宜のために、上述のモータ１１２（図２参照）の一方の回転方向を「正転」と称し、他方の回転方向を「逆転」と称する。また、モータ１１２の正転および逆転の一方から他方に回転方向を変えることを「反転」と称する。

【0057】

搬送機構８０のチェーン（たとえば、無端チェーン３４（図４参照）や無端チェーン１１５（図５参照）など）は、使用するにつれて伸びていく。チェーンが緩んでいる状態でモータ１１２の回転方向が反転した場合、モータ１１２からチェーンへの動力の伝達が遅れる。この遅延は、チェーンが緩んでいるほど長くなる。この点に着目して、工作機械１００は、モータ１１２にかかる負荷（以下、「モータ負荷」ともいう。）を監視し、当該モータ負荷の変化に基づいて、チェーンが緩んでいることを検知する。

【0058】

より具体的には、まず、工作機械１００は、モータ１１２の回転を反転する処理を実行するとともに、当該反転する処理を開始した第１タイミングを記憶する。次に、工作機械１００は、当該第１タイミングの後においてモータ負荷が所定値を超えた第２タイミングを特定する。当該第２タイミングは、チェーンが緩んでいるほど遅くなる。そこで、工作機械１００は、当該第１タイミングから当該第２タイミングまでの時間（以下、「遅延時間」ともいう。）が所定時間を超えている場合に、チェーンの緩みが発生していると判断する。工作機械１００は、チェーンの緩みが発生していると判断した場合には、当該緩みに対処するための予め定められた異常対処処理を実施する。

【0059】

＜Ｆ．機能構成＞
次に、図６～図９を参照して、工作機械１００の機能構成について説明する。図６は、工作機械１００の機能構成の一例を示す図である。

【0060】

工作機械１００の制御部５０は、機能構成の一例として、駆動制御部５２と、負荷検知部５４と、監視部５６と、異常処理部５８とを含む。以下では、これらの機能構成について順に説明する。

【0061】

なお、図６に示され全ての機能構成は、上述のＣＰＵユニット２０（図２参照）に実装されてもよいし、上述のＣＮＣユニット３０（図２参照）に実装されてもよい。あるいは、図６に示され一部の機能構成がＣＰＵユニット２０に実装され、残りの機能構成がＣＮＣユニット３０に実装されてもよい。あるいは、図６に示され一部の機能構成は、サーバなどの外部機器に実装されてもよい。

【0062】

（Ｆ１．駆動制御部５２）
まず、図６に示される駆動制御部５２の機能について説明する。

【0063】

駆動制御部５２は、上述のモータドライバ１１１（図２参照）を介して、搬送機構８０のモータ１１２の駆動を制御する。駆動制御部５２がモータドライバ１１１に出力可能な制御指令は、モータ１１２の回転方向（正転または逆転）、モータ１１２の回転速度、モータ１１２の回転のオンオフなどを含む。

【0064】

駆動制御部５２は、たとえば、チェーン緩みに関する異常確認処理の実行指示を受け付けたことに基づいて、モータ１１２の回転を開始する指令を搬送機構８０に出力する。このときのモータ１１２の回転方向は、正転方向であってもよいし、逆転方向であってもよい。その後、駆動制御部５２は、モータ１１２の回転を反転させるための制御指令を搬送機構８０に出力する。

【0065】

（Ｆ２．負荷検知部５４）
次に、図６に示される負荷検知部５４の機能について説明する。

【0066】

負荷検知部５４は、チップコンベア１５０のモータ負荷を検知する。モータ負荷は、種々のセンサを用いて検知され得る。

【0067】

一例として、負荷検知部５４は、チップコンベア１５０のモータ１１２Ａに出力する電流値の大きさに基づいて、チップコンベア１５０のモータ負荷を検知する。モータ１１２Ａが三相交流モータである場合、モータ１１２Ａは、インバータ（図示しない）を介して制御される。この場合、モータ１１２Ａのトルクは、たとえば、下記の式（１）に基づいて制御される。

【0068】

Ｔ＝Ｋ×（Ｖ／ｆ）×Ｉ・・・（１）
式（１）に示される「Ｔ」は、モータ１１２Ａのトルク（モータ負荷）を示す。「Ｋ」は、定数である。「Ｖ」は、インバータへの出力電圧値を示す。「ｆ」は、インバータの出力周波数を示す。「Ｉ」は、インバータへの出力電流値を示す。「Ｋ×（Ｖ／ｆ）」は、一定周波数（たとえば、６０Ｆｚ）までは一定値となる。すなわち、モータ負荷は、インバータの出力電流値「Ｉ」に応じて変わる。そのため、負荷検知部５４は、インバータへの出力電流値に基づいて、モータ負荷を検知する。

【0069】

他の例として、モータ１１２Ａがサーボモータである場合、モータ１１２Ａは、エンコーダ（図示しない）を介して制御される。この場合、負荷検知部５４は、当該エンコーダの出力値に基づいて、モータ負荷を検知する。

【0070】

（Ｆ３．監視部５６）
次に、図７および図８を参照して、図６に示される監視部５６の機能について説明する。

【0071】

監視部５６は、負荷検知部５４によって検知されたモータ負荷を順次取得し、当該モータ負荷を監視する。そして、監視部５６は、当該モータ負荷の推移に基づいて、搬送機構８０のチェーンに緩みが生じていないか否かを判断する。

【0072】

図７は、チェーン緩みが発生していない場合におけるモータ負荷の推移を示す図である。図８は、チェーン緩みが発生している場合におけるモータ負荷の推移を示す図である。

【0073】

図７および図８の例では、タイミングＴ０からタイミングＴ１までの間において、駆動制御部５２は、搬送機構８０のモータ１１２を正転駆動している。その後、タイミングＴ１において、駆動制御部５２は、搬送機構８０のモータ１１２の回転方向を反転している。その結果、搬送機構８０のチェーンの張架状態が一時的に解除され、モータ負荷が大幅に下がっている。

【0074】

監視部５６は、モータ１１２の回転方向を反転させたタイミングＴ１を記憶する。タイミングＴ１を契機として、搬送機構８０のモータ１１２は、逆転駆動されている。

【0075】

搬送機構８０のチェーンに緩みが生じていない場合には、搬送機構８０のチェーンは、モータ１１２の回転方向が反転して直ぐに張架状態となる。監視部５６は、当該張架状態になったタイミング（以下、「再張架タイミング」ともいう。）をモータ負荷に基づいて特定する。

【0076】

図７の例では、監視部５６は、モータ負荷が所定閾値ｔｈを超えたタイミングＴ２を再張架タイミングとして特定している。そして、監視部５６は、タイミングＴ１からタイミングＴ２までの時間ΔＴＡを測定し、当該時間ΔＴＡが所定時間ΔＴｔｈを下回っている場合には、搬送機構８０のチェーンに緩みが生じていないと判断する。

【0077】

一方で、図８の例では、監視部５６は、モータ負荷が所定閾値ｔｈを超えたタイミングＴ３を再張架タイミングとして特定している。そして、監視部５６は、タイミングＴ１からタイミングＴ３までの時間ΔＴＢを測定し、当該時間ΔＴＢが所定時間ΔＴｔｈを超えている場合には、搬送機構８０のチェーンに緩みが生じていると判断する。

【0078】

なお、図７および図８に示される所定閾値ｔｈは、予め設定されていてもよいし、ユーザによって任意に設定されてもよい。同様に、所定時間ΔＴｔｈの長さは、予め設定されていてもよいし、ユーザによって任意に設定されてもよい。

【0079】

（Ｆ４．異常処理部５８）
次に、図９を参照して、図６に示される異常処理部５８の機能について説明する。

【0080】

異常処理部５８は、監視部５６によってチェーンの緩みが検知された場合に、予め定められた異常対処処理を実施する。この場合、当該異常対処処理は、チェーンが緩んでいることが検知された搬送機構８０に応じて実行される。

【0081】

ある局面において、異常処理部５８は、チップコンベア１５０の無端チェーン３４の緩みが検知された場合、無端チェーン３４が緩んでいることを示す警告を出力する処理を異常対処処理として実行する。

【0082】

図９は、警告の出力態様の一例を示す図である。図９の例では、警告１４４が操作盤１４０のディスプレイ１４２に表示されている。警告１４４は、チップコンベア１５０の無端チェーン３４が緩んでいることを示すメッセージを含む。これにより、作業者は、チップコンベア１５０の無端チェーン３４に緩みが発生していることを即座に把握することができる。

【0083】

他の局面において、異常処理部５８は、チップコンベア１５０の無端チェーン３４の緩みが検知された場合、無端チェーン３４の駆動を禁止する処理を異常対処処理として実行する。これにより、チップコンベア１５０の駆動が停止される。

【0084】

なお、上述では、チップコンベア１５０の無端チェーン３４が緩んでいる場合の異常対処処理について説明を行ったが、マガジン１７０の無端チェーン１１５が緩んでいる場合にも同様の異常対処処理が実行される。より具体的には、異常処理部５８は、マガジン１７０の無端チェーン１１５の緩みが検知された場合、無端チェーン１１５が緩んでいることを示す警告を出力する処理を異常対処処理として実行する。

【0085】

なお、上述では、警告の出力態様が表示である例について説明を行ったが、警告の出力態様は、表示に限定されない。一例として、当該警告は、ブザー音や音声などの音で出力されてもよい。あるいは、当該警告は、メールなどにより他の装置に送信されてもよい。

【0086】

＜Ｇ．制御部５０のハードウェア構成＞
次に、図１０を参照して、図４に示される制御部５０のハードウェア構成について説明する。図１０は、制御部５０のハードウェア構成の一例を示す図である。

【0087】

図１０に示されるように、制御部５０は、ＣＰＵユニット２０と、ＣＮＣユニット３０とを含む。ＣＰＵユニット２０およびＣＮＣユニット３０は、たとえば、通信経路Ｂを介して接続されている。

【0088】

以下では、ＣＰＵユニット２０のハードウェア構成と、ＣＮＣユニット３０のハードウェア構成とについて順に説明する。

【0089】

（Ｇ１．ＣＰＵユニット２０のハードウェア構成）
ＣＰＵユニット２０は、制御回路２０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）２０３と、通信インターフェイス２０４，２０５と、補助記憶装置２２０とを含む。これらのコンポーネントは、内部バス２０９に接続される。

【0090】

制御回路２０１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（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。

【0091】

制御回路２０１は、制御プログラム２２２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。制御プログラム２２２は、工作機械１００内の各種装置を制御するための命令を規定している。制御回路２０１は、制御プログラム２２２の実行命令を受け付けたことに基づいて、補助記憶装置２２０またはＲＯＭ２０２からＲＡＭ２０３に制御プログラム２２２を読み出す。ＲＡＭ２０３は、ワーキングメモリとして機能し、制御プログラム２２２の実行に必要な各種データを一時的に格納する。

【0092】

通信インターフェイス２０４は、ＬＡＮ（Local Area Network）ケーブル、ＷＬＡＮ（Wireless LAN）、またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などを用いた通信を実現するのインターフェイスである。一例として、ＣＰＵユニット２０は、通信インターフェイス３０５を介して、ポンプ１０９、バルブ１１０、モータドライバ１１１Ａなどの外部機器との通信を実現する。

【0093】

通信インターフェイス２０５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やＩ／Ｏユニット（図示しない）などが挙げられる。

【0094】

補助記憶装置２２０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。補助記憶装置２２０は、制御プログラム２２２および設定情報２２４などを格納する。設定情報２２４は、たとえば、上述の所定閾値ｔｈ（図７，図８参照）や上述の所定時間ΔＴｔｈ（図７，図８参照）などの設定パラメータを含む。

【0095】

制御プログラム２２２および設定情報２２４の格納場所は、補助記憶装置２２０に限定されず、制御回路２０１の記憶領域（たとえば、キャッシュメモリ）、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、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。

【0096】

なお、制御プログラム２２２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、本実施の形態に従う各種の処理は、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制御プログラム２２２の趣旨を逸脱するものではない。さらに、制御プログラム２２２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つのサーバーが制御プログラム２２２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ＣＰＵユニット２０が構成されてもよい。

【0097】

（Ｇ２．ＣＰＵユニット２０のハードウェア構成）
引き続き図１０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。

【0098】

ＣＮＣユニット３０は、制御回路３０１と、ＲＯＭ３０２と、ＲＡＭ３０３と、通信インターフェイス３０５と、通信インターフェイス３０５と、補助記憶装置３２０とを含む。これらのコンポーネントは、内部バス３０９に接続される。

【0099】

制御回路３０１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。

【0100】

制御回路３０１は、加工プログラム３２２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３２２は、ワーク加工を実現するためのプログラムである。制御回路３０１は、加工プログラム３２２の実行命令を受け付けたことに基づいて、ＲＯＭ３０２からＲＡＭ３０３に加工プログラム３２２を読み出す。ＲＡＭ３０３は、ワーキングメモリとして機能し、加工プログラム３２２の実行に必要な各種データを一時的に格納する。

【0101】

通信インターフェイス３０５は、ＬＡＮ、ＷＬＡＮ、またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどを用いた通信を実現するためのインターフェイスである。一例として、ＣＮＣユニット３０は、通信インターフェイス３０５を介してＣＰＵユニット２０との通信を実現する。また、ＣＮＣユニット３０は、通信インターフェイス３０５または他の通信インターフェイスを介して、ワーク加工のための各種駆動ユニット（たとえば、モータドライバなど）との通信を実現する。

【0102】

補助記憶装置３２０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。補助記憶装置３２０は、加工プログラム３２２などを格納する。加工プログラム３２２の格納場所は、補助記憶装置３２０に限定されず、制御回路３０１の記憶領域（たとえば、キャッシュメモリ）、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３、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。

【0103】

＜Ｈ．フローチャート＞
次に、図１１を参照して、工作機械１００の制御構造について説明する。図１１は、工作機械１００が実行する処理の一部を表わすフローチャートである。

【0104】

図１１に示される処理は、工作機械１００の制御部５０が上述の制御プログラム２２２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。

【0105】

ステップＳ１１０において、制御部５０は、チェーン緩みに係る異常確認処理の実行タイミングが到来したか否かを判断する。

【0106】

一例として、異常確認処理の実行タイミングは、工作機械１００においてワークの加工が行われていない一のタイミングである。ワークが非加工中であるか否かは、たとえば、加工プログラム３２２（図１０参照）に基づいて判断される。加工プログラム３２２は、たとえば、主軸の駆動に係る種々の命令コードを含む。当該命令コードは、主軸の駆動のオン／オフを指定するための命令コード、主軸の回転速度を指定するための命令コード、および、主軸の移動先を指定するための命令コードなどを含む。制御部５０は、主軸の駆動が停止していることを示す特定の命令コードが実行されていることに基づいて、ワークが非加工中と判断し、異常確認処理の実行タイミングが到来したと判断する。

【0107】

他の例として、異常確認処理の実行タイミングは、搬送機構８０の起動後の一のタイミングである。搬送機構８０の起動後の一のタイミングは、たとえば、工作機械１００の電源起動直後、搬送機構８０の駆動命令を受けた直後などである。

【0108】

制御部５０は、チェーン緩みに係る異常確認処理の実行タイミングが到来したと判断した場合（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）、制御部５０は、ステップＳ１１０の処理を再び実行する。

【0109】

ステップＳ１１２において、制御部５０は、上述の駆動制御部５２（図６参照）として機能し、搬送機構８０のモータ１１２の回転を開始する。

【0110】

ステップＳ１１４において、制御部５０は、上述の駆動制御部５２として機能し、搬送機構８０のモータ１１２の回転方向を反転し、現在時刻を示すタイミングＴ１を記憶する。タイミングＴ１は、工作機械１００内の任意の記憶領域（たとえば、ＲＡＭ２０３，３０３など）に記憶される。タイミングＴ１の取得には、たとえば、工作機械１００のＯＳ（Operating System）などに標準搭載されている計時機能が用いられる。

【0111】

ステップＳ１１６において、制御部５０は、上述の負荷検知部５４（図６参照）として機能し、搬送機構８０のモータ１１２にかかる負荷を検知する。

【0112】

ステップＳ１２０において、制御部５０は、上述の監視部５６（図６参照）として機能し、ステップＳ１１６で取得したモータ負荷が所定閾値を超えたか否かを判断する。制御部５０は、モータ負荷が所定閾値を超えたと判断した場合（ステップＳ１２０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ１２２に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ１２０においてＮＯ）、制御部５０は、制御をステップＳ１１６に戻す。

【0113】

ステップＳ１２２において、制御部５０は、現在時刻を示すタイミングＴ２を記憶する。タイミングＴ２は、工作機械１００内の任意の記憶領域（たとえば、ＲＡＭ２０３，３０３など）に記憶される。タイミングＴ２の取得には、たとえば、工作機械１００のＯＳなどに標準搭載されている計時機能が用いられる。

【0114】

ステップＳ１３０において、制御部５０は、上述の監視部５６として機能し、ステップＳ１１４で記憶したタイミングＴ１から、ステップＳ１２２で記憶したタイミングＴ２までの間の時間が所定時間を超えているか否かを判断する。制御部５０は、当該時間が所定時間を超えていると判断した場合（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ１３２に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ１３０においてＮＯ）、制御部５０は、制御をステップＳ１３４に切り替える。

【0115】

ステップＳ１３２において、制御部５０は、上述の異常処理部５８（図６参照）として機能し、予め定められた異常対処処理を実行する。異常対処処理については上述の通りであるので、その説明については繰り返さない。

【0116】

ステップＳ１３４において、制御部５０は、予め定められた正常対処処理を実行する。当該正常対処処理は、たとえば、搬送機構８０のチェーンに緩みが発生していないことを示すメッセージを操作盤１４０のディスプレイ１４２に表示する処理を含む。あるいは、当該正常対処処理は、搬送機構８０のチェーンに緩みが発生していないことを音声で出力する処理を含んでもよい。

【0117】

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】

【0118】

１１ クーラント槽、１２ 搬送装置、２０ ＣＰＵユニット、２１ カバー体、２２ 水平部、２３ 切り屑受け入れ部、２４ 接続口、２６ 立ち上がり部、２７ 切り屑排出部、３０ ＣＮＣユニット、３４，１１５ 無端チェーン、３５ 切り屑搬送部、３７，１１３ 駆動スプロケット、３８，１１４ 従動スプロケット、４０ 濾過機構、４６ ドラム状濾過体、４７ 内部空間、５０ 制御部、５２ 駆動制御部、５４ 負荷検知部、５６ 監視部、５８ 異常処理部、８０ 搬送機構、１００ 工作機械、１０９ ポンプ、１１０ バルブ、１１１，１１１Ａ，１１１Ｍ モータドライバ、１１２，１１２Ａ，１１２Ｍ モータ、１３０ 主軸頭、１４０ 操作盤、１４２ ディスプレイ、１４３ 操作キー、１４４ 警告、１５０ チップコンベア、１６０ ＡＴＣ、１７０ マガジン、２０１，３０１ 制御回路、２０２，３０２ ＲＯＭ、２０３，３０３ ＲＡＭ、２０４，２０５，３０５ 通信インターフェイス、２０９，３０９ 内部バス、２２０，３２０ 補助記憶装置、２２２ 制御プログラム、２２４ 設定情報、３２２ 加工プログラム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【手続補正書】

【提出日】2021-05-13

【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】

工作機械であって、
チェーン駆動の搬送機構と、
前記搬送機構を駆動するためのモータと、
前記モータにかかる負荷を検知するための検知部と、
前記工作機械を制御するための制御部とを備え、
前記制御部は、
前記モータの回転を反転する処理と、
前記反転する処理を開始した第１タイミングを記憶する処理と、
前記第１タイミングの後において前記負荷が所定値を超えた第２タイミングを特定する処理と、
前記第１タイミングから前記第２タイミングまでの時間が所定時間を超えている場合に、予め定められた異常対処処理を実施する処理とを実行するように構成され、
前記制御部は、前記工作機械においてワークの加工が行われていない一のタイミングにおいて、前記反転する処理と、前記記憶する処理と、前記特定する処理と、前記実施する処理とを実行する、工作機械。

【請求項2】

前記搬送機構は、前記工作機械がワークを加工することによって発生した切り屑を搬送するためのコンベアを含む、請求項１に記載の工作機械。

【請求項3】

前記予め定められた異常対処処理は、前記コンベアのチェーンが緩んでいることを示す警告を出力する処理を含む、請求項２に記載の工作機械。

【請求項4】

前記搬送機構は、複数の工具を保持することが可能なマガジンを含む、請求項１に記載の工作機械。

【請求項5】

前記予め定められた異常対処処理は、
前記マガジンのチェーンが緩んでいることを示す警告を出力する処理と、
前記マガジンの駆動を禁止する処理との少なくとも一方を含む、請求項４に記載の工作機械。

【請求項6】

前記工作機械においてワークの加工が行われていない一のタイミングは、加工プログラムに含まれる主軸の駆動が停止していることを示す特定の命令コードを実行しているタイミングを含む、請求項１～５のいずれか１項に記載の工作機械。

【請求項7】

工作機械の制御方法であって、
前記工作機械は、
チェーン駆動の搬送機構と、
前記搬送機構を駆動するためのモータと、
前記モータにかかる負荷を検知するための検知部とを備え、
前記制御方法は、
前記モータの回転を反転するステップと、
前記反転するステップを開始した第１タイミングを記憶するステップと、
前記第１タイミングの後において前記負荷が所定値を超えた第２タイミングを特定するステップと、
前記第１タイミングから前記第２タイミングまでの時間が所定時間を超えている場合に、予め定められた異常対処処理を実行するステップとを備え、
前記反転するステップ、前記記憶するステップ、前記特定するステップ、および、前記実行するステップは、前記工作機械においてワークの加工が行われていない一のタイミングにおいて実行される、制御方法。

【請求項8】

工作機械の制御プログラムであって、
前記工作機械は、
チェーン駆動の搬送機構と、
前記搬送機構を駆動するためのモータと、
前記モータにかかる負荷を検知するための検知部とを備え、
前記制御プログラムは、前記工作機械に、
前記モータの回転を反転するステップと、
前記反転するステップを開始した第１タイミングを記憶するステップと、
前記第１タイミングの後において前記負荷が所定値を超えた第２タイミングを特定するステップと、
前記第１タイミングから前記第２タイミングまでの時間が所定時間を超えている場合に、予め定められた異常対処処理を実行するステップとを実行させ、
前記制御プログラムは、前記工作機械に、前記工作機械においてワークの加工が行われていない一のタイミングにおいて、前記反転するステップ、前記記憶するステップ、前記特定するステップ、および、前記実行するステップを実行させる、制御プログラム。