特開 2023-134954 工作機械

(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】P2023134954

(43)【公開日】2023-09-28

(54)【発明の名称】工作機械

(51)【国際特許分類】

   B23Q 17/00 20060101AFI20230921BHJP

   B23Q 1/58 20060101ALI20230921BHJP

【ＦＩ】

B23Q17/00 A

B23Q1/58 Z

B23Q17/00 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022039911

(22)【出願日】2022-03-15

(71)【出願人】

【識別番号】000237271

【氏名又は名称】株式会社ＦＵＪＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100125737

【弁理士】

【氏名又は名称】廣田 昭博

(72)【発明者】

【氏名】森 雅彦

【テーマコード（参考）】

3C029

3C048

【Ｆターム（参考）】

3C029EE02

3C029FF04

3C048BC01

3C048DD01

(57)【要約】

【課題】動作端スイッチの調整が作業者にとって実行しやすい工作機械を提供すること。
【解決手段】所定の作業を行う流体圧シリンダと、前記流体圧シリンダの動作を検出する動作端スイッチと、所定の動作を実行する各駆動装置をプログラムに従って駆動制御する制御装置とを有し、前記制御装置による駆動制御は、前記動作端スイッチの検出による動作エラーの判定に従って前記駆動装置を駆動停止状態にする通常モードと、前記駆動停止状態を維持しつつ該当する前記流体圧シリンダに対する流体圧の供給を可能にする調整モードとを備える工作機械。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の作業を行う流体圧シリンダと、
前記流体圧シリンダの動作を検出する動作端スイッチと、
所定の動作を実行する各駆動装置をプログラムに従って駆動制御する制御装置とを有し、
前記制御装置による駆動制御は、前記動作端スイッチの検出による動作エラーの判定に従って前記駆動装置を駆動停止状態にする通常モードと、前記駆動停止状態を維持しつつ該当する前記流体圧シリンダに対する流体圧の供給を可能にする調整モードとを備える工作機械。

【請求項2】

前記動作端スイッチは、前記流体圧シリンダが伸縮した伸長状態と収縮状態とを検出する動作端に設けられた動作端スイッチである請求項１に記載の工作機械。

【請求項3】

タッチパネル式のモニタを備えた操作盤を有し、前記モニタには前記動作エラー表示とともに、前記制御装置に対して調整モードへの切換信号を送信するための切換ボタンを含む操作画面が表示される請求項１または請求項２に記載の工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体圧シリンダに対して取り付けられる動作端スイッチの調整を行うための調整モード機能を備えた工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

工作機械には所定の機能を果たすためにアクチュエータが使用されている。そのアクチュエータは、その動作が検出センサによって検出され、その検出信号によって動作の実行が確認されることにより、工作機械の自動制御が可能になる。アクチュエータによる所定動作を確認するためには検出センサによる正確な検出が必要である。そこで、例えば下記特許文献１には、電動アクチュエータの動作ロッドを自動的にメカリミット(ストローク端)まで伸長および短縮させ、リミットスイッチの信号によりポテンショメータの検出位置を読込んで自動調整する構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２－２４０５９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前記従来例のように電動アクチュエータであれば自動調整が可能である一方で、エアシリンダや油圧シリンダのような流体圧シリンダは自動調整ができない。そのため、流体圧シリンダの場合には、ストローク端を検出することにより、その動作確認が行われている。流体圧シリンダに対して近接スイッチなどの動作端スイッチが設置され、ピストンの位置検出によって正常な伸長状態あるいは収縮状態の確認が行われている。従って、流体圧シリンダに対する動作端スイッチの取り付け位置が正確であることが求められる。しかし、これまで工作機械内に組み込まれた動作端スイッチは作業者にとって調整作業が行い難いものであった。

【0005】

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、動作端スイッチの調整が作業者にとって実行しやすい工作機械を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る工作機械は、所定の作業を行う流体圧シリンダと、前記流体圧シリンダの動作を検出する動作端スイッチと、所定の動作を実行する各駆動装置をプログラムに従って駆動制御する制御装置とを有し、前記制御装置による駆動制御は、前記動作端スイッチの検出による動作エラーの判定に従って前記駆動装置を駆動停止状態にする通常モードと、前記駆動停止状態を維持しつつ該当する前記流体圧シリンダに対する流体圧の供給を可能にする調整モードとを備える。

【発明の効果】

【0007】

前記構成によれば、動作端スイッチによる動作エラーが確認された場合には、調整モードの切り換えによって、駆動装置について駆動停止状態を維持しつつ該当する流体圧シリンダに対する流体圧の供給が行われるため、流体圧を受けて動作した流体圧シリンダに対し、作業者は動作端スイッチの調整を適切に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】工作機械の一実施形態について複合加工機の主要な構造を示した斜視図である。

【図2】工作機械の一実施形態について複合加工機の主要な構造を示した側面図である。

【図3】自動工具交換装置およびワーク自動搬送装置を加えた工作機械の一実施形態（複合加工機）を示す側面図である。

【図4】工作機械の一実施形態である複合加工機を示した外観斜視図である。

【図5】複合加工機内の前後シフタを示したエアシリンダの収縮時の斜視図である。

【図6】複合加工機内の前後シフタを示したエアシリンダの伸長時の斜視図である。

【図7】モード切換画面を示した図である。

【図8】調整モードを実行する調整プログラムのフローチャートを示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明に係る工作機械の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図１および図２は、本実施形態の工作機械の主要な構造を示した斜視図および側面図である。この工作機械は、把持したワークＷに回転を与えるワーク主軸装置３，４と、ワークＷの加工に対応した複数の工具（タレット工具）Ｔａを有するタレット装置５，６とがそれぞれ左右対称に構成された対向２軸旋盤であり、加えて機体中央に、旋盤では難しい加工を実行するための工具主軸装置２が設けられている複合加工機１である。

【0010】

ワーク主軸装置３，４は、円筒形状の主軸台１２にスピンドルが回転自在に組み込まれ、そこに加工対象であるワークＷを把持および解放するチャック機構１１が組み付けられている。そうしたワーク主軸装置３，４は、ベッド７の前側を主軸の中心線と平行なＺ軸方向に摺動する主軸スライド１３上に搭載され、把持したワークＷを同軸方向に位置決めすることができるようになっている。

【0011】

タレット装置５，６は、刃物台である円盤状のタレット１５に複数の工具Ｔａが円周方向に等間隔で取り付けられ、割出し用サーボモータ１６の回転制御によって、任意の工具Ｔａを円周上の加工位置に旋回割出しできるよう構成されている。タレット装置５，６は、工具Ｔａを加工位置へと位置決めできるように、タレット１５をＺ軸に直交するＸＹ平面上であって、水平方向および鉛直方向に対して４５度の角度をもったＹＬ軸方向とＸＬ軸方向に移動するよう構成されている。

【0012】

次に、工具主軸装置２は、主軸ヘッド１７内に主軸用サーボモータや工具スピンドルが内蔵され、その下端部に設けられた工具装着部に対して、自動工具交換装置８（図３参照）に収められた様々な工具（主軸ヘッド工具）Ｔｂの取り換えが行われるものである。主軸ヘッド１７は、主軸スライド１８に対して旋回可能に取り付けられ、更に機体前後のＹ軸方向と上下のＸ軸方向へと移動した位置決めが可能な構造を有している。

【0013】

ここで、図４は、複合加工機１全体の外観斜視図である。複合加工機１は、工具主軸装置２、ワーク主軸装置３，４およびタレット装置５，６のほか、自動工具交換装置８やワーク自動搬送装置９が機体カバー５０によって覆われている。機体カバー５０には正面扉５１，５２が設けられ、その奥にワーク主軸装置３，４などによる加工室が構成されている。更に、機体カバー５０の正面には、正面扉５１，５２に挟まれた機体正面中央部分に操作盤６０が取り付けられている。

【0014】

図３は、自動工具交換装置８およびワーク自動搬送装置９を加えた複合加工機１を示す側面図である。ガントリ式のワーク自動搬送装置９は、機体カバー５０から上方に突き出すようにして設けられ、把持したワークＷを機体内部で移動させるようものである。ワーク自動搬送装置９は、ワークＷを把持するロボットハンド２１を備え、そのロボットハンド２１を３軸方向に移動させる駆動部が構成されている。また、自動工具交換装置８は、機体前面から前方に突き出したマガジンカバー５５内にツールマガジン２５が設けられている。そして、複合加工機１は、工具主軸装置２、ワーク主軸装置３，４、タレット装置５，６、自動工具交換装置８およびワーク自動搬送装置９が、不図示の制御装置によって加工プログラムなどに従った所定の駆動制御が行われる。

【0015】

自動工具交換装置８は、ツールマガジン２５の工具Ｔｂを吊下げ姿勢のまま工具主軸装置２に対する工具交換位置まで搬送するシフト機構が設けられ、その工具交換位置ではシフト機構と工具主軸装置２との間で工具Ｔｂを交換するツールチェンジャ２６が設けられている。ところで、複合加工機１にはエアシリンダや油圧シリンダの流体圧シリンダが複数組み込まれており、その伸縮動作によって一定の機能が果たされている。そうした流体圧シリンダの一つとして、自動工具交換装置８のシフト機構に設けられたものを挙げることができる。

【0016】

自動工具交換装置８のツールマガジン２５では、天板２７に対し割出し用モータによって回転するローラチェーンが設けられ、そこに一列に取り付けられた複数の工具Ｔｂのうち、任意の工具Ｔｂが中央の割出し位置においてシフト機構と移し換えが行われるよう構成されている。図５および図６は、シフト機構のうちエアシリンダを使用した前後シフタを示した斜視図であり、そのエアシリンダにおける収縮時と伸長時の状態が示されている。

【0017】

前後シフタ３０は、エアシリンダ３１が支持ブロック３８を介して天板２７に固定され、ピストンロッド３１５の先端には、割出しされた工具Ｔｂを把持するクランプ部材３２が設けられている。前後シフタ３０には、エアシリンダ３１と平行な２本のガイドロッド３３が支持ブロック３８を貫通している。２本のガイドロッド３３は、一端がクランプ部材３２に固定され、他端がプレート３４に固定されている。従って、クランプ部材３２は、エアシリンダ３１の伸縮によって前後方向に移動し、ガイドロッド３３によって移動時の姿勢が維持されるようになっている。

【0018】

エアシリンダ３１は、図５に示す収縮した状態と図６に示す伸長した状態とで、それぞれ工具Ｔｂの移し換えを行うための正確な位置決めが必要である。そこで、一方のガイドロッド３３にはストッパ３３５にドッグ３８が取り付けられ、両方のストローク端に近接スイッチなどによる動作端スイッチ３５，３６が取り付けられている。よって、複合加工機１では、制御装置による工具主軸装置２に対する工具交換指令に従い、エアシリンダ３１に対するエア圧供給が行われる。そして、シフト機構では、図６に示すようにエアシリンダ３１が伸長状態になったことが近接スイッチ３６によって検出され、その検出信号に基づいて前後シフタ３０から不図示の上下シフタに工具Ｔｂが移し換えられる。

【0019】

このように流体圧シリンダには動作端スイッチ３５，３６が動作確認を行うために設けられているが、その取り付け位置にズレが生じてしまっていた場合には制御信号と検出結果が一致しないことによって動作エラーが発せられる。つまり、エアシリンダ３１が動作した後のドッグ３８に動作端スイッチ３５又は３６の位置が合っていなければ、シグナルタワーのランプが点灯し、あるいは操作盤６０のモニタに警報表示が行われる。そして、作業者には、そうした警報表示に基づいて位置ズレしている動作端スイッチ３５，３６などに対する調整作業を行う必要が生じる。

【0020】

しかし、自動加工機である複合加工機１は、例えば警報表示の後１０秒程度でエアシリンダ３１に対するエア圧供給が停止し、また全体の駆動も停止する。その状態で作業者がピストンロッド３１５を動作端に正確に移動させ、動作端スイッチ３５，３６の位置調整をすることは困難である。そこで、本実施形態の複合加工機１には調整モード機構が設けられている。調整モードとは、エアシリンダ３１を含む複合加工機１に組み込まれた流体圧シリンダに対して調整作業が必要な場合に、動作エラーに該当する流体圧シリンダのみを選択して動作を可能にするものである。

【0021】

図７は、モード切換画面を示した図である。通常の加工プログラムに従ってワークＷの加工が進められる中、通常モードであればエアシリンダ３１における動作エラーが発生した場合に、図７（Ａ）に示すように警報表示が行われてエア圧供給が停止する。すなわち、操作盤６０のモニタ６１には、前後シフタ３０のエアシリンダ３１に関して動作エラーが発生したことが表示される。また、タッチパネル式のモニタ６１には同時に、調整モードに切り換える調整モード切換指令を制御装置に送信するための切換ボタン６３が表示される。

【0022】

作業者によって切換ボタン６３が押されることにより、複合加工機１が調整モードに切り換えられる。図８は、調整モードを実行する調整プログラムのフローチャートを示した図である。調整モードでは、複合加工機１全体の駆動が停止している中、エア圧供給回路の電磁切換バルブに対して制御が行われ、動作エラーに該当するエアシリンダ３１に対してエア圧が供給される（Ｓ１０１）。エアシリンダ３１に対するエア圧供給は、動作エラーが発生したときの駆動制御が再現される。すなわち、エアシリンダ３１に対する伸長動作あるいは収縮動作に従って電磁切換バルブの切り換えが制御される。

【0023】

エアシリンダ３１における調整作業は、マガジンカバー５５の上面にある天井蓋５６を開けて行われる。よって、前述したように警報後のエアシリンダ３１にエア圧が１０秒程度供給されたとしても、その短い間に調整作業を行うことはできなかった。また、通常モードの複合加工機１は、天井蓋５６のような開閉部が開くとインターロックが機能してしまう。この点、調整モードでは動作エラーに該当する流体圧シリンダに限って動作が維持できるようになっている。従って、エアシリンダ３１に対するエア圧供給が継続され、例えば図６に示す伸長状態が維持される。

【0024】

作業者は、天井蓋５６を開けて図６に示す動作端スイッチ３５に対して微調整が行われる。動作端スイッチ３５は、ブラケット３７に取り付けられ、そのブラケット３７が２本のボルトによって天板２７に固定されている。ブラケット３７は、ボルトの貫通孔が長孔になっており、そのボルトを緩めることによりブラケット３７をストローク方向にずらし、動作端スイッチ３５がドッグ３８に合うようにした位置決め作業が行われる。

【0025】

図７（Ａ）に示すモード切換画面の操作によって調整モードへと移った後は、モニタ６１は、図７（Ｂ）に示す通常モードへのモード切換画面になる。すなわち、調整プログラムでは調整モードの終了が確認されている（Ｓ１０２）。そこには通常モードに切り換えるための切換ボタン６５があり、操作されない限り（Ｓ１０２：ＮＯ）調整モードのままエアシリンダ３１に対するエア圧供給が継続される（Ｓ１０１）。そして、調整作業が終了して作業者によって切換ボタン６５が押されると（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、エアシリンダ３１に対するエア圧供給が停止し（Ｓ１０３）、通常モードに戻され（Ｓ１０４）、この調整モード切換が終了する。

【0026】

よって、本実施形態によれば、複合加工機１が調整モード機能を有するので、エアシリンダ３１など流体圧シリンダについて動作エラーが検出された場合の調整作業が適切に行えるようになる。すなわち、複合加工機１全体の駆動が停止している通常モードから、動作エラーに該当するエアシリンダ３１に対してのみ所定の動作制御を行う調整モードが実行されることにより、作業者はエアシリンダ３１を伸縮させる必要がなくなり、時間にも余裕をもって調整作業を行うことができる。

【0027】

また、本実施形態によれば、図７（Ａ）に示すモード切換画面によって作業者は動作エラーが生じた流体圧シリンダを把握することができ、簡単な操作によって調整モードへの切り換えが可能になる。そして、特に図７（Ａ）に示す画面には、詳細情報ボタン６７が設けられており、このボタンを押すことによりエ動作ラーに該当する流体圧シリンダの位置が示された画面が表示される。具体的には、動作エラーに該当する流体圧シリンダの位置に応じて、モニタ６１に複合加工機１の正面図、平面図、側面図または背面図が表示され、そこに設置位置に矢印が表示されるなど、機内の構造に詳しくない作業者であっても簡単に対応できるようになっている。

【0028】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、一例として複合加工機１を説明したが、調整作業が必要な流体圧シリンダを備える工作機械のであれば該当する。
また、前記実施形態では、エアシリンダ３１を例にして示したが流体圧シリンダは油圧シリンダであってもよい。
また、前記実施形態ではエアシリンダ３１の伸長時の動作端を検出する場合を説明したが、収縮した場合も同様にして調整モードが実行される。

【符号の説明】

【0029】

１…複合加工機 ２…工具主軸装置 ３，４…ワーク主軸装置 ５，６…タレット装置 ８…自動工具交換装置 ９…ワーク自動搬送装置 ３０…前後シフタ ３１…エアシリンダ ３２…クランプ部材 ３３…ガイドロッド ３５，３６…動作端スイッチ ３８…ドッグ ６０…操作盤 ６１…モニタ ６３，６５…切換ボタン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】