特開 2023-26158 加工装置、加工装置の制御方法、及び、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】P2023026158

(43)【公開日】2023-02-24

(54)【発明の名称】加工装置、加工装置の制御方法、及び、プログラム

(51)【国際特許分類】

   B23Q 3/155 20060101AFI20230216BHJP

   B23Q 17/00 20060101ALI20230216BHJP

   B23Q 17/22 20060101ALI20230216BHJP

   B23Q 1/48 20060101ALI20230216BHJP

【ＦＩ】

B23Q3/155 F

B23Q17/00 B

B23Q17/22 D

B23Q1/48 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021131877

(22)【出願日】2021-08-13

(71)【出願人】

【識別番号】000104652

【氏名又は名称】キヤノン電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003133

【氏名又は名称】弁理士法人近島国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】崔 立露

(72)【発明者】

【氏名】藤生 卓

【テーマコード（参考）】

3C002

3C029

3C048

【Ｆターム（参考）】

3C002AA04

3C002BB07

3C002EE01

3C002GG02

3C002HH06

3C002KK04

3C029AA24

3C029EE04

3C048BC02

3C048BC03

3C048DD10

3C048DD17

(57)【要約】

【課題】加工装置による加工時間が長くなることを抑制する。
【解決手段】主軸に把持する工具を工具マガジンに格納された複数の工具のうちの何れかの工具に交換する交換動作において、次の２つのモードを選択的に実行可能である。まず、第１モードは、交換した工具を主軸により把持した後に、タッチセンサにより主軸に把持された工具の先端を検出してから、該工具を用いて加工を開始する。第２モードは、交換した工具を主軸により把持した後に、タッチセンサによる主軸に把持された工具の先端の検出を行わずに、該工具を用いた加工を開始する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

工具を把持可能な主軸と、
複数の工具を格納する工具マガジンと、
前記主軸に把持された工具の先端を検出可能な先端検出手段と、
前記主軸、前記工具マガジン及び前記先端検出手段を収容する筐体と、
前記主軸に把持する工具を前記工具マガジンに格納された複数の工具のうちの何れかの工具に交換する交換動作において、
交換した工具を前記主軸により把持した後に、前記先端検出手段により前記主軸に把持された工具の先端を検出してから、該工具を用いて加工を開始する第１モードと、
交換した工具を前記主軸により把持した後に、前記先端検出手段による前記主軸に把持された工具の先端の検出を行わずに、該工具を用いた加工を開始する第２モードと、を選択的に実行可能な制御手段と、を備えた
ことを特徴とする加工装置。

【請求項2】

前記筐体に設けられた開閉可能な開閉ドアであって、開かれた状態で前記筐体内にアクセス可能な開閉ドアと、
前記開閉ドアの開閉を検知する開閉検知手段と、を備え、
前記制御手段は、同じ工具に対する２回目以降の前記交換動作で、且つ、前記同じ工具に対する前回の前記交換動作から今回の前記交換動作まで前記開閉ドアが閉じられたままである場合には、今回の前記交換動作において前記第２モードを実行可能である
ことを特徴とする請求項１に記載の加工装置。

【請求項3】

前記第１モードと前記第２モードの何れかを選択可能な選択手段を備え、
前記制御手段は、同じ工具に対する２回目以降の前記交換動作で、且つ、前記同じ工具に対する前回の前記交換動作から今回の前記交換動作まで前記開閉ドアが閉じられたままである場合で、更に、前記選択手段により前記第２モードが選択されている場合に、前記第２モードを実行する
ことを特徴とする請求項２に記載の加工装置。

【請求項4】

前記制御手段は、前記選択手段により前記第１モードが選択されている場合には、同じ工具に対する２回目以降の前記交換動作で、且つ、前記同じ工具に対する前回の前記交換動作から今回の前記交換動作まで前記開閉ドアが閉じられたままである場合であっても、前記第１モードを実行する
ことを特徴とする請求項３に記載の加工装置。

【請求項5】

前記制御手段は、前記第２モードで前記交換動作を、前記開閉ドアが閉じられたまま所定回数行った場合には、前記選択手段により前記第２モードが選択されている場合であっても、次の前記交換動作において前記第１モードを実行する
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の加工装置。

【請求項6】

前記開閉検知手段は、前記開閉ドアと前記筐体との一方に設けられたマグネットと、前記開閉ドアと前記筐体との他方に設けられ、前記開閉ドアが閉められたときに前記マグネットの磁気を検出可能な磁気検出手段とを有する
ことを特徴とする請求項２ないし５の何れか１項に記載の加工装置。

【請求項7】

前記制御手段は、前記主軸に把持していた工具を前記工具マガジンに戻した後は、前記先端検出手段により前記主軸に工具が把持されている否かを確認する動作を行う
ことを特徴とする請求項１ないし６の何れか１項に記載の加工装置。

【請求項8】

工具により加工する加工対象物を保持する保持部と、
前記主軸と前記保持部とを、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向に相対移動させる移動手段と、を備え、
前記工具マガジンは、前記保持部に隣接した位置に配置されている
ことを特徴とする請求項１ないし７の何れか１項に記載の加工装置。

【請求項9】

請求項１ないし８の何れか１項に記載の加工装置の前記制御手段としてコンピュータを機能させるプログラム。

【請求項10】

工具を把持可能な主軸と、
複数の工具を格納する工具マガジンと、
前記主軸に把持された工具の先端を検出可能な先端検出手段と、
前記主軸、前記工具マガジン及び前記先端検出手段を収容する筐体と、を備えた加工装置の制御方法であって、
前記主軸に把持する工具を前記工具マガジンに格納された複数の工具のうちの何れかの工具に交換する交換動作において、交換した工具を前記主軸により把持した後に、前記先端検出手段により前記主軸に把持された工具の先端を検出してから、該工具を用いて加工を開始する第１モードと、交換した工具を前記主軸により把持した後に、前記先端検出手段による前記主軸に把持された工具の先端の検出を行わずに、該工具を用いた加工を開始する第２モードと、の何れかを選択する工程と、
選択された前記第１モードまたは前記第２モードを実行する工程とを備えたことを特徴とする加工装置の制御方法。

【請求項11】

工具を把持可能な主軸と、
複数の工具を格納する工具マガジンと、
前記主軸に把持された工具の先端を検出可能な先端検出手段と、
前記主軸、前記工具マガジン及び前記先端検出手段を収容する筐体と、
前記工具マガジンに格納された工具が取り換えられていないことを確認するためのセンサと、
前記主軸に把持する工具を前記工具マガジンに格納された複数の工具のうちの何れかの工具に交換する交換動作において、交換した工具を前記主軸により把持した後に、前記先端検出手段により前記主軸に把持された工具の先端を検出してから、該工具を用いて加工を開始する第１モードと、
交換した工具を前記主軸により把持した後に、前記先端検出手段による前記主軸に把持された工具の先端の検出を行わずに、該工具を用いた加工を開始する第２モードと、を備えた加工装置の制御方法であって、
前記センサの検知結果に応じて、前記第１モードまたは前記第２モードを実行する工程と、を有することを特徴とする加工装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、加工対象物を加工可能な加工装置、加工装置の制御方法、及び、プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

加工装置として、工具が取り付けられた主軸を回転させて加工対象物（ワーク）に切削加工などをする装置が従来から知られている。このような加工装置として、主軸に取り付ける工具を工具マガジンに格納された工具と交換する際に、タッチセンサにより工具の検知を行う構成が知られている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１６／２０３５６９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、工具の交換を行う度に、毎回、特許文献１に記載のようにタッチセンサにより工具の検知を行うと、加工装置による加工時間が長くなってしまう。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の加工装置は、工具を把持可能な主軸と、複数の工具を格納する工具マガジンと、前記主軸に把持された工具の先端を検出可能な先端検出手段と、前記主軸、前記工具マガジン及び前記先端検出手段を収容する筐体と、前記主軸に把持する工具を前記工具マガジンに格納された複数の工具のうちの何れかの工具に交換する交換動作において、交換した工具を前記主軸により把持した後に、前記先端検出手段により前記主軸に把持された工具の先端を検出してから、該工具を用いて加工を開始する第１モードと、交換した工具を前記主軸により把持した後に、前記先端検出手段による前記主軸に把持された工具の先端の検出を行わずに、該工具を用いた加工を開始する第２モードと、を選択的に実行可能な制御手段と、を備えたことを特徴とする。

【0006】

また、本発明の加工装置の制御方法は、工具を把持可能な主軸と、複数の工具を格納する工具マガジンと、前記主軸に把持された工具の先端を検出可能な先端検出手段と、前記主軸、前記工具マガジン及び前記先端検出手段を収容する筐体と、を備えた加工装置の制御方法であって、前記主軸に把持する工具を前記工具マガジンに格納された複数の工具のうちの何れかの工具に交換する交換動作において、交換した工具を前記主軸により把持した後に、前記先端検出手段により前記主軸に把持された工具の先端を検出してから、該工具を用いて加工を開始する第１モードと、交換した工具を前記主軸により把持した後に、前記先端検出手段による前記主軸に把持された工具の先端の検出を行わずに、該工具を用いた加工を開始する第２モードと、の何れかを選択する工程と、選択された前記第１モードまたは前記第２モードを実行する工程とを備えたことを特徴とする。

【0007】

また、本発明の加工装置の制御方法は、工具を把持可能な主軸と、複数の工具を格納する工具マガジンと、前記主軸に把持された工具の先端を検出可能な先端検出手段と、前記主軸、前記工具マガジン及び前記先端検出手段を収容する筐体と、前記工具マガジンに格納された工具が取り換えられていないことを確認するためのセンサと、前記主軸に把持する工具を前記工具マガジンに格納された複数の工具のうちの何れかの工具に交換する交換動作において、交換した工具を前記主軸により把持した後に、前記先端検出手段により前記主軸に把持された工具の先端を検出してから、該工具を用いて加工を開始する第１モードと、交換した工具を前記主軸により把持した後に、前記先端検出手段による前記主軸に把持された工具の先端の検出を行わずに、該工具を用いた加工を開始する第２モードと、を備えた加工装置の制御方法であって、前記センサの検知結果に応じて、前記第１モードまたは前記第２モードを実行する工程と、を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、加工装置による加工時間が長くなることを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態に係る加工装置の外観斜視図。

【図2】実施形態に係る加工装置の斜視図。

【図3】実施形態に係る加工装置における制御ブロック図。

【図4】実施形態に係る工具の交換動作のフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0010】

実施形態について、図１ないし図４を用いて説明する。まず、本実施形態の加工装置１００の全体構成について、図１及び図２を用いて説明する。

【0011】

［加工装置］
図１は、本実施形態に係る加工装置１００の外観斜視図である。加工装置１００は、図１に示すように、筐体としての外装カバー１０１内に加工装置本体を収容している。即ち、外装カバー１０１は、後述する主軸や工具マガジンなどが内部に配置され、工具による加工空間を形成する。外装カバー１０１には、開閉可能な開閉ドア１０２が設けられている。開閉ドア１０２は、開かれた状態で筐体内、即ち、加工空間にアクセス可能であり、ワークの交換や手動による工具の交換が可能となっている。また、ワークの加工中には、開閉ドア１０２を閉めるようにしている。

【0012】

開閉ドア１０２には、透光性の窓１０３が設けられている。開閉ドア１０２は、窓１０３が設けられていない部分に、開閉ロッド１０４が接続される。透光性の窓１０３の下部にトレイ１０５が設けられている。また、開閉ドア１０２の開閉は、開閉検知手段としての開閉検知センサ１１０により検知される。開閉検知センサ１１０は、開閉ドア１０２と外装カバー１０１の本体部１０６との一方に設けられたマグネット１１１と、開閉ドア１０２と本体部１０６との他方に設けられ、開閉ドア１０２が閉められたときにマグネット１１１の磁気を検出可能な磁気検出手段としての磁気センサ１１２とを有する。本実施形態では、開閉ドア１０２側にマグネット１１１が、本体部１０６側に磁気センサ１１２が設けられている。なお、開閉ドア１０２の開閉を検知する開閉検知センサは、このような構成以外でも、開閉ドア１０２の開閉を検知可能な構成であれば良い。例えば、開閉ドア１０２と本体部１０６とのそれぞれに電気接点を設け、開閉ドア１０２が閉じられた際に通電される構成でも良いし、フォトインタラプタとフラグを用いて、例えば、開閉ドア１０２が閉まることでフォトインタラプタによりフラグを検知する構成としても良い。

【0013】

図２に示すように、加工装置１００は、移動機構支持部材としてのフレーム１と、それぞれフレーム１に支持された第１移動機構１０、第２移動機構２０及び第３移動機構３０と、加工対象物としてのワークＷを支持する支持機構４０と、支持機構４０を回転可能な回転手段としての第１回転機構（回動装置）５０及び第２回転機構６０と、工具マガジン７０と、電装ユニット８０とを備える。第１移動機構１０、第２移動機構２０及び第３移動機構３０により、後述する主軸１１と保持装置４１とを、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向に相対移動させる移動手段としての移動装置２００を構成する。

【0014】

フレーム１は、内部に空洞を有する架台２上に載置されており、図２に示すように、第１フレーム部３と、第１フレーム部３の端部から直角に折り曲げられた第２フレーム部４とから構成される。本実施形態では、第１フレーム部３は、鉛直方向に沿って配置されており、第２フレーム部４は、水平方向に沿って配置されている。

【0015】

第１移動機構１０は、第２移動機構２０を介してフレーム１の第１フレーム部３の第１の面３ａに支持されており、Ｚ軸方向（鉛直方向、第１方向）に主軸１１を移動可能である。主軸１１には、工具１２が工具ホルダを介して着脱自在に取り付けられている。即ち、主軸１１は、工具１２を把持可能である。主軸１１は、モータ１３により回転駆動される。第１移動機構１０は、モータ１４と、Ｚ軸方向に配置された案内軸（不図示）とを有し、モータ１４の駆動により主軸１１を案内軸に沿ってＺ軸方向に往復移動（昇降）させる。主軸１１は、Ｚ軸支持部材（不図示）を介して案内軸に移動可能に支持されている。案内軸やＺ軸支持部材は、カバー１７により覆われている。

【0016】

第２移動機構２０は、フレーム１の第１フレーム部３の第１の面３ａに支持されており、Ｚ軸方向に直交するＸ軸方向（水平方向、第２方向）に第１移動機構１０と共に主軸１１を移動可能である。第２移動機構２０は、モータ２１と、Ｘ軸方向に配置された案内軸（不図示）とを有し、モータ２１の駆動により第１移動機構１０を案内軸に沿ってＸ軸方向に往復移動させる。

【0017】

第３移動機構３０は、フレーム１の第２フレーム部４の第２の面４ａに支持されており、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に直交するＹ軸方向（水平方向、第３方向）に支持機構４０を移動可能である。第３移動機構３０は、モータ（不図示）と、Ｙ軸方向に配置された案内軸（不図示）とを有し、モータの駆動により支持機構４０を案内軸に沿ってＹ軸方向に往復移動させる。

【0018】

また、第３移動機構３０は、第２回転機構６０を支持する支持板部３１を備えており、支持板部３１が案内軸に沿ってＹ軸方向に往復移動する。図２に示すように、架台２のＹ軸方向の支持機構４０側は開口している。そして、第３移動機構３０は、詳しくは後述するように、第２回転機構６０及び第１回転機構５０と共に支持機構４０をＹ軸方向に移動可能である。

【0019】

支持機構４０は、例えば、歯科用補綴物など工具１２により切削加工される加工対象物としてのワークＷを支持する。このような支持機構４０は、ワークＷを保持する保持部としての保持装置４１と、両端部が第１回転機構５０の回転部５１にそれぞれ連結され、保持装置４１を介してワークＷを支持する支持部４２とを有する。

【0020】

回動装置としての第１回転機構５０は、支持機構４０をＺ軸方向に直交する回転軸としてのａ軸を中心として回転可能である。本実施形態では、ａ軸は、Ｘ軸方向と平行としている。このような第１回転機構５０は、回転部５１、５２を回転自在に支持する支持フレーム５３と、回転部５１を回転駆動するモータとを有する。支持フレーム５３は、支持機構４０の周囲を囲むように略コの字型に形成され、モータ及び片側（駆動側）の回転部５１を支持する第１支持部５３ａと、他側（従動側）の回転部５２を支持する第２支持部５３ｂと、第１支持部５３ａと第２支持部５３ｂとを連結する連結部５３ｃとから構成される。

【0021】

第１支持部５３ａに支持された回転部５１と、第２支持部５３ｂに支持された回転部５２は、ａ軸方向に互いに対向するように、且つ、ａ軸を回転軸として回転可能に配置されている。そして、支持機構４０のａ軸方向両端部が、それぞれ両側の回転部に支持されている。これにより、第１回転機構５０は、支持機構４０を、ａ軸（Ｘ軸）を中心として回転可能に支持する。

【0022】

第１回転機構５０は、少なくとも１８０°回転可能であり、支持機構４０に支持されたワークＷの表裏を反転可能である。本実施形態では、第１回転機構５０は、支持機構４０をａ軸を中心として３６０°回転させることができる。なお、ａ軸の延長線が支持機構４０に支持されたワークＷの厚さ方向の中心を通るため、回転中心軸であるａ軸から表面までの距離とａ軸から裏面までの距離は同じである。したがって、ワークＷの表裏が反転しても、ワークＷの厚さ方向の中心と工具１２との位置関係は変わらない。

【0023】

第２回転機構６０は、支持機構４０をＺ軸方向及びａ軸に直交する別の回転軸としてのｂ軸を中心として回転可能である。本実施形態では、ｂ軸は、Ｙ軸方向と平行としている。このような第２回転機構５０は、第１回転機構５０の支持フレーム５３が取り付けられる回転部と、回転部を回転駆動するモータとを有する。回転部は、支持フレーム５３の連結部５３ｃが取り付けられ、モータに回転駆動されることにより支持フレーム５３を、ｂ軸を中心として回転可能である。したがって、第２回転機構６０は、第１回転機構５０と共に支持機構４０を、ｂ軸（Ｙ軸）を中心として回転可能に支持する。

【0024】

工具保持部としての工具マガジン７０は、複数の工具を格納可能であり、第１回転機構５０に隣接して配置され、支持部材に支持され、この支持部材は第３移動機構３０の支持板部３１に支持されている。このため、工具マガジン７０は、第３移動機構３０により支持機構４０などと共にＹ軸方向に移動可能である。但し、支持機構４０がａ軸を中心に回転しても、工具マガジン７０は回転せず、支持機構４０がｂ軸を中心に回転しても、工具マガジン７０は回転しない。即ち、工具マガジン７０は、支持機構４０がａ軸及びｂ軸を中心に回転しても所定の姿勢を維持するように、支持板部３１に支持されている。工具マガジン７０は、第３移動機構３０により支持機構４０など共にＹ軸方向に移動可能である。

【0025】

工具マガジン７０には、それぞれ工具ホルダ１２ａと一体に形成された複数種類の工具が保持された状態でＹ軸方向に沿って複数列並べて配置されている。そして、主軸１１に取り付ける工具を交換可能としている。なお、工具ホルダ１２ａは、主軸１１に保持される部分で、工具と一体に形成されていても良いし、別体に形成されていても良い。なお、本実施形態では、工具１２をチャック付の工具ホルダ１２ａに取り付けた上で、主軸１１の工具保持用のチャック部が工具ホルダ１２ａを介して保持する２重チャックの構成となっている。但し、主軸１１に直接、工具を取り付けても良い。工具の交換は、作業者が行っても良いし、加工装置１００により自動で行っても良い。本実施形態では、自動で工具の交換を行うべく、主軸１１による工具の把持と解放を自動で行えるようにしている。

【0026】

工具の交換を自動で行う場合には、第２移動機構２０及び第３移動機構３０により工具マガジン７０の工具が入っていない空きスペースを主軸１１の下方に移動させる。言い換えれば、主軸１１を工具マガジン７０に対してＸＹ平面上で相対移動させる。そして、第１移動機構１０により主軸１１を下降させ（Ｚ軸方向に移動させ）、主軸１１に設けられたチャックなどの着脱装置を動作させることで、主軸１１に取り付けられている工具１２を外して工具マガジン７０の空きスペースに配置する。次いで、第１移動機構１０により主軸１１を上昇させると共に、第２移動機構２０及び第３移動機構３０により工具マガジン７０の交換したい工具１２が配置されている位置を主軸１１の下方に移動させる。そして、再度、第１移動機構１０により主軸１１を下降させ、着脱装置を動作させることで、主軸１１に交換したい工具１２を装着する。なお、工具１２は、例えば、ドリルやエンドミルである。

【0027】

また、本実施形態では、工具格納や取り出しの前後で、主軸１１に把持された工具１２の先端を検出可能な先端検出手段としてのタッチセンサ９６に工具１２の先端を接触させることで、主軸１１に工具１２が把持されているか否かを確認する動作を行う。即ち、主軸１１に把持する工具を工具マガジン７０に格納された複数の工具のうちの何れかの工具に交換する交換動作において、タッチセンサ９６を使用して、主軸１１に工具１２が把持されているか否かを確認する動作を実行可能である。このとき、ワークのＺ方向の中心（ａ軸）と工具先端を合わせる。タッチセンサ９６は、図２に示すように、工具マガジン７０に隣接した位置に設けられている。特に、本実施形態では、タッチセンサ９６が従動側の回転部５２を支持する第２支持部５３ｂに配置されている。工具の交換動作についての詳しい説明は、後述する。

【0028】

電装ユニット８０は、フレーム１の内側に取り付けられている。即ち、電装ユニット８０は、第１フレーム部３の第１の面３ａの反対側で、第２フレーム部４の第２の面４ａの反対側に配置されている。このような電装ユニット８０は、加工装置１００を制御するもので、主軸や各軸のモータの駆動を制御する制御基板や、それぞれ対応するモータのロータリーエンコーダの信号からモータに出力するパルスを演算し、それぞれ対応するモータの回転を適切に制御する複数の制御部を有する。

【0029】

また、本実施形態の加工装置１００は、コンピュータ制御により自動加工を行うＮＣ加工装置である。具体的には、パーソナルコンピュータなどの外部端末を用いてＣＡＤ／ＣＡＭシステムにより加工データを作成し、このデータに基づいて数値制御によりワークＷの加工を行う。このために、加工装置１００には、加工装置１００に指令を行うパーソナルコンピュータなどの外部端末が接続される。なお、加工装置１００自体に、数値制御が可能なＣＰＵやメモリを搭載したコンピュータが設けられていても良い。後述する制御手段は加工装置、加工装置に接続されたコンピュータのどちらに設けられてもよい。

【0030】

例えば、加工装置１００により歯科用補綴物の作成を行う場合、３次元計測器で計測した歯科用補綴物のデータをＣＡＤ／ＣＡＭシステムに転送し、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムにより加工データを作成する。そして、この加工データに基づいて、加工装置１００を制御してワークＷを工具１２により切削加工することで、歯科用補綴物を作成する。

【0031】

次に、電装ユニット８０内の制御構成について、図３を用いて説明する。電装ユニット８０は、制御手段であるＣＰＵ８５、入出力ポート（Ｉ／Ｏ）８６ｉ、各モータの制御部８４ｘ、８４ｙ、８４ｚ、主軸の制御部８４ｃ、ａ軸の制御部８４ａ、ｂ軸の制御部８４ｂなどを備える。ＣＰＵ８５は、入力されたデータや信号に基づいてメモリ８６ｍを用いて各種の演算を行い、接続されたサーボアンプとしての制御部８４ｘ、８４ｙ、８４ｚ、８４ａ、８４ｂ、８４ｃに回転数や位置の指示を送信する。

【0032】

Ｉ／Ｏ８６ｉは、加工機本体のエアーブロー部８７、集塵装置８８、タッチセンサ９６に接続される。なお、エアーブロー部８７は、主軸１１に取り付けた工具１２にエアーを吹き付けて、工具１２を冷却すると共に工具１２に付着した切粉を除去するものである。また、工具１２から除去した切粉や加工後にワーク保持装置としての第１回転機構５０内に存在する切粉などの異物は、ワーク保持装置に設けた切粉吸引部８９から吸引され、集塵装置８８により集められる。また、先端検出手段としてのタッチセンサ（工具長センサ）９６は、上述したように、工具の交換動作の際に主軸１１に工具１２が把持されているか否かを確認するために使用することに加えて、工具１２の長さを検出してＣＰＵ８５に信号を送る。

【0033】

ＣＰＵ８５に設けた各モータの制御部８４ｘ、８４ｙ、８４ｚは、ＣＰＵ８５からの指令に基づいてＸ、Ｙ、Ｚの各モータを駆動する。各モータ２１、３２、１４には、それぞれ位置検出手段としてのエンコーダ２１ａ、３２ａ、１４ａを設けている。エンコーダ２１ａ、３２ａ、１４ａは、例えば、各モータ２１、３２、１４の回転軸の回転回数や回転角度、回転方向を検知する。そして、各モータ２１、３２、１４の駆動により各ステージｘ、ｙ、ｚが実際に移動した量（実際の位置、主軸１１の保持装置４１に対する相対位置）を検出する。

【0034】

主軸制御部８４ｃは、主軸１１を回転させる不図示のモータを制御して、主軸（スピンドル）の回転速度を制御する。また、ａ、ｂ軸の制御部８４ａ、８４ｂは、ＣＰＵ８５からの指令に基づいてａ軸、ｂ軸の各モータ５４、６２を駆動する。これら各モータ５４、６２にもエンコーダ５４ａ、６２ａが設けられており、支持機構４０のａ軸及びｂ軸を中心とした回転角度を検出可能である。

【0035】

このようにＣＰＵ８５により加工装置１００の各部を制御することにより、上述のように保持されたワークＷに所定の加工を施す。後述する各動作や工程は、ＣＰＵ８５がメモリ８６ｍ等の記憶手段にプログラムを展開して実行する。

【0036】

［工具の交換動作］
上述のように、本実施形態では、主軸１１に把持する工具を工具マガジン７０に格納された複数の工具のうちの何れかの工具に交換する交換動作において、タッチセンサ９６を使用して、主軸１１に工具１２が把持されているか否かを確認する動作を実行可能である。即ち、ＣＰＵ８５は、交換動作において、交換した工具１２を主軸１１により把持した後に、タッチセンサ９６により主軸１１に把持された工具１２の先端を検出してから、該工具１２を用いて加工を開始する第１モードを実行可能である。また、ＣＰＵ８５は、主軸１１に把持していた工具１２を工具マガジン７０に戻した後は、タッチセンサ９６により主軸１１に工具１２が把持されている否かを確認する動作を行う。

【0037】

具体的には、交換動作において、主軸１１及び工具マガジン７０を、主軸１１の下方に工具マガジン７０の交換したい工具１２が配置されている位置が位置するように相対移動させる。そして、主軸１１を下降させて主軸１１に交換したい工具１２を把持した後、主軸１１を上昇させる。次いで、主軸１１の下方にタッチセンサ９６が位置するように、主軸１１及びタッチセンサ９６が設けられた支持機構４０を相対移動させる。そして、主軸１１を下降させて主軸１１に把持した工具１２の先端をタッチセンサ９６に接触させる。この動作により、主軸１１に工具１２が把持されていれば、タッチセンサ９６に工具１２の先端が接触するので、主軸１１に工具１２が把持されていることを確認できる。また、この際、主軸１１のＺ軸の位置から工具１２の長さ、即ち、工具長の測定を行うことができる。タッチセンサ９６により主軸１１に工具１２が把持されていることが確認できた後は、その工具１２を用いて加工を開始する。

【0038】

一方、主軸１１に把持していた工具１２を工具マガジン７０に戻す際には、主軸１１の下方に工具マガジン７０の当該工具１２を格納するための空きスペースを位置させるように、主軸１１及び工具マガジン７０を相対移動させる。そして、主軸１１を下降させて工具１２を空きスペースに挿入し、主軸１１のチャックを解放する。その後、主軸１１を上昇させ、主軸１１の下方にタッチセンサ９６が位置するように、主軸１１及びタッチセンサ９６が設けられた支持機構４０を相対移動させる。そして、主軸１１をタッチセンサ９６に向けて下降させる。この際、主軸１１に工具１２が把持されたままである場合、その工具１２の先端がタッチセンサ９６に接触するため、主軸１１から工具１２が外れなかったことが検知される。一方、主軸１１を所定量下降させてもタッチセンサ９６に何も接触しなかった場合には、主軸１１から確実に工具１２が外れたことを把握できる。

【0039】

このように工具１２の交換動作の際には、タッチセンサ９６を用いて主軸１１に工具が把持されているか否かを確認する。特に、交換動作の際に、交換した工具１２を主軸１１により把持した後に、タッチセンサ９６により主軸１１に把持された工具１２の先端を検出するのは、使用者が工具マガジン７０の所望の位置に工具１２を配置することを忘れる可能性があるためである。加工装置１００は、上述のように数値制御のプログラムを実行することにより動作するが、この動作の際中に、プログラムにしたがって工具１２を交換する場合がある。この際、工具１２が工具マガジン７０に格納される位置は予め定められており、ＣＰＵ８５は、この位置に工具があるとして主軸１１と工具マガジン７０を相対移動させる。但し、使用者が当該位置に工具１２を入れ忘れたり、或いは、間違った位置に工具を入れた場合には、交換動作を行っても主軸１１に工具１２を把持できない。このため、実際に主軸１１に工具１２が把持されているか否かを確認するために、主軸１１を把持した後、下降を開始する前に、上述のようにタッチセンサ９６により確認するようにしている。

【0040】

ここで、或る工具１２の１回目の交換動作の際にタッチセンサ９６による確認を行い、その際に問題がなければ、その後、開閉ドア１０２を開かない限り、その工具１２に関しては次の交換動作においてタッチセンサ９６による確認を行わなくても問題は生じにくい。即ち、１回目の交換動作の際にその工具１２を主軸１１に把持できたことを確認できれば、その工具１２が工具マガジン７０に入れ忘れたものではなく、また、工具マガジン７０の正しい位置に格納されていたことが確認できる。そして、開閉ドア１０２を開かない限り使用者が加工空間にアクセスできないため、工具マガジン７０の工具を入れ替えたりすることはできず、１回目の交換動作の時と比べて、加工装置１００内の工具の数や工具マガジン７０の格納場所に変化はない。したがって、本実施形態では、詳しくは後述するように、同じ工具に対する２回目以降の交換動作で、且つ、同じ工具に対する前回の交換動作から今回の交換動作まで開閉ドア１０２が閉じられたままである場合には、タッチセンサ９６による確認を省略可能としている。

【0041】

一方、主軸１１を工具マガジン７０に戻した後のタッチセンサ９６による確認は、以下の理由による省略しないこととしている。即ち、主軸１１が工具１２を離した後、主軸１１への工具装着の有無をタッチセンサ９６により確認するのは、主軸１１と工具１２の間に異物を挟み込むなどの理由により、工具１２を離せない場合があるためである。異物の挟み込みは加工状況及び掃除状況に影響され、発生時期は確定ではないため、本実施形態では、主軸１１を工具マガジン７０に戻した後のタッチセンサ９６による確認動作は、省略しないこととしている。

【0042】

［第１モードと第２モード］
本実施形態では、上述したように、ＣＰＵ８５は、工具１２の交換動作において、交換した工具１２を主軸１１により把持した後に、タッチセンサ９６により主軸１１に把持された工具１２の先端を検出してから、該工具１２を用いて加工を開始する第１モードを実行可能である。これに加えて、ＣＰＵ８５は、工具１２の交換動作において、交換した工具１２を主軸１１により把持した後に、タッチセンサ９６による主軸１１に把持された工具１２の先端の検出を行わずに、該工具１２を用いた加工を開始する第２モードを実行可能である。即ち、ＣＰＵ８５は、工具１２の交換動作において第１モードと第２モードとを選択的に実行可能である。

【0043】

第２モードを実行する場合の具体的な動作について説明する。まず、交換動作において、主軸１１及び工具マガジン７０を、主軸１１の下方に工具マガジン７０の交換したい工具１２が配置されている位置が位置するように相対移動させる。そして、主軸１１を下降させて主軸１１に交換したい工具１２を把持した後、主軸１１を上昇させる。その後、タッチセンサ９６による確認動作を行うことなく、その工具１２を用いて加工を開始する。このような第２モードを実行した場合、主軸１１に工具１２が把持されていることを確認するために、主軸１１の下方にタッチセンサ９６が位置するように、主軸１１及びタッチセンサ９６が設けられた支持機構４０を相対移動させ、主軸１１を下降させて主軸１１に把持した工具１２の先端をタッチセンサ９６に接触させるといった一連の動作を省略できる。この結果、主軸１１に工具１２を把持してから下降開始までにかかる時間を第１モードよりも短縮でき、加工時間の短縮化を図れる。

【0044】

［選択部］
本実施形態では、図３に示すように、上述の第１モードと第２モードの何れかを選択可能な選択手段としての選択部１２０を有する。選択部１２０は、例えば、加工装置１００に接続されたパーソナルコンピュータなどの外部端末によりモード選択が可能なプログラムである。例えば、使用者がパーソナルコンピュータの画面に表示された第２モードを選択するためのチェックボックスにチェックを入れることで第２モードが選択され、チェックボックスのチェックを外すことで第１モードが選択される。なお、選択部１２０は、加工装置１００に設けられた操作ボタンなどの物理スイッチ、或いは、加工装置１００が操作画面を備えている場合には、操作画面上で選択可能なソフトスイッチであっても良い。

【0045】

［交換動作の制御］
本実施形態では、ＣＰＵ８５は、同じ工具１２に対する２回目以降の交換動作で、且つ、同じ工具１２に対する前回の交換動作から今回の交換動作まで開閉ドア１０２が閉じられたままである場合には、今回の前記交換動作において第２モードを実行可能である。即ち、工具１２は、１回目の交換動作の際には、タッチセンサ９６による確認動作を行っており、この確認動作から開閉ドア１０２が開けられずに、同じ工具１２に対して２回目以降の交換動作を行う場合には、タッチセンサ９６による確認動作を行わなくても問題ないと考えられる。このため、本実施形態では、交換動作の際にタッチセンサ９６による確認動作を行わない第２モードを実行可能としている。

【0046】

また、本実施形態では、上述のように選択部１２０によりモード選択が可能となっている。このため、ＣＰＵ８５は、上述の条件に加えて、更に、選択部１２０により第２モードが選択されている場合に、第２モードを実行することとしている。即ち、本実施形態では、次の３つの条件が満たされた場合に、第２モードを実行するようにしている。まず、第１条件は、今回の交換動作が同じ工具１２に対する２回目以降の交換動作である条件である。第２条件は、同じ工具１２に対する前回の交換動作から今回の交換動作まで開閉ドア１０２が閉じられたままである条件である。第３条件は、選択部１２０により第２モードが選択されている条件である。

【0047】

一方、ＣＰＵ８５は、選択部１２０により第１モードが選択されている場合には、同じ工具１２に対する２回目以降の交換動作で、且つ、同じ工具１２に対する前回の交換動作から今回の交換動作まで開閉ドア１０２が閉じられたままである場合であっても、第１モードを実行する。言い換えれば、上述の第１ないし第３条件の少なくとも何れか１つの条件を満たさない場合には、今回の交換動作において、第１モードを実行する。

【0048】

なお、選択部１２０がない構成の場合、第１条件及び第２条件を満たせば、第２モードを実行し、第１条件と第２条件の少なくとも何れかの条件を満たさない場合には、第１モードを実行するようにしても良い。本実施例では、工具がユーザ等によって、取り換えられていないことを開閉ドアのセンサを用いて確認したが、加工室内への侵入を検知するエリアセンサや加工装置内部側または外部側を監視するカメラ等を基に判断してもよく、工具が取り換えられていないことを確認するためのセンサが用いられていればよい。工具マガジンを非磁性材料で構成し、工具を磁性材料で構成した場合は、磁気センサも利用できる。

【0049】

また、本実施形態では、工具装着を確認する回数を減らせればよく、特定の回数や条件で念のために工具装着を確認するようにしてもよい。即ち、ＣＰＵ８５は、第２モードで交換動作を、開閉ドア１０２が閉じられたまま所定回数行った場合には、選択部１２０により第２モードが選択されている場合であっても、次の交換動作において第１モードを実行するようにしても良い。例えば、開閉ドア１０２が閉じられたまま同じ工具１２に対する交換動作を５回以上行った場合には、同じ工具１２に対する次の交換動作では、第１ないし第３条件を満たしたとしても、第１モードを実行し、念のため、タッチセンサ９６による確認動作を行うようにしても良い。また、ワークの材料が樹脂の場合や、加工時間が長時間に及ぶなど特定の条件を満たす場合には、主軸１１と工具１２の間に異物を挟み込む可能性があるため、第１ないし第３条件を満たしたとしても、第１モードを実行する頻度を高くするようにしても良い。例えば、特定の条件を満たさない場合には、開閉ドア１０２が閉じられたまま同じ工具１２に対する交換動作を５回以上行った際に第１モードを実行するのに対して、特定の条件を満たす場合には、開閉ドア１０２が閉じられたまま同じ工具１２に対する交換動作を３回以上行った際に第１モードを実行するようにしても良い。

【0050】

次に、図４を用いて本実施形態の工具１２の交換動作の制御フローの一例について説明する。ＣＰＵ８５は、プログラムにしたがって工具１２の交換動作が実行されると、上述したように、主軸１１及び工具マガジン７０を、主軸１１の下方に工具マガジン７０の交換したい工具１２が配置されている位置が位置するように相対移動させ、主軸１１を下降させて主軸１１に交換したい工具１２を把持する（Ｓ１）。次に、ＣＰＵ８５は、そのプログラムによる加工中に開閉ドア１０２がずっと閉じていたか否かを確認する（Ｓ２）。一度でも開閉ドア１０２が開いていた場合には（Ｓ２のＮ）、タッチセンサ９６で主軸１１への工具装着を確認する（Ｓ３）。即ち、第１モードが実行される。なお、開閉ドア１０２が開いたこと及び開いたタイミングは、メモリ８６ｍに記憶しておく。

【0051】

一方、Ｓ２において、加工中に開閉ドア１０２が一度も開いていない場合には（Ｓ２のＹ）、掴んだ工具１２が同じ工具の２回目以降の交換であるか否かを確認する（Ｓ４）。同じ工具の２回目以降の交換でない場合、例えば、掴んだ工具１２が開閉ドア１０２が閉まっている間に交換動作を行った工具１２とは異なる場合や、１回目の工具１２の交換動作の場合には（Ｓ４のＮ）、タッチセンサ９６で主軸１１への工具装着を確認する（Ｓ３）。

【0052】

Ｓ４で、同じ工具の２回目以降の交換である場合（Ｓ４のＹ）、選択部１２０によるモードの選択状況を確認する（Ｓ５）。即ち、第２モードに設定されているか、言い換えれば、同じ工具１２を２回目以降タッチセンサ９６で確認しない設定かを確認する。Ｓ５で第１モードが選択されている場合には（Ｓ５のＮ）、タッチセンサ９６で主軸１１への工具装着を確認する（Ｓ３）。一方、Ｓ５で第２モードが選択されている場合、同じ工具を２回目以降確認しない設定である場合（Ｓ５のＹ）、その工具１２による加工を開始する（Ｓ６）。即ち、第２モードが実行される。

【0053】

その工具１２による加工が終了したら、工具１２を工具マガジン７０に戻す（Ｓ７）。そして、タッチセンサ９６で主軸１１に工具が把持されているか否かを確認、即ち、主軸１１への工具離しを確認する（Ｓ８）。

【0054】

なお、上述のＳ２、Ｓ４、Ｓ５の確認の順番は、上述のフロー以外でも良く、順番は適宜変更可能である。要は、３つの条件がすべて揃ったときに第２モードが実行されればよい。

【0055】

このように本実施形態の場合、同じ工具１２に対する交換動作の際に、上述の３つの条件が満たされて場合には、第２モードを実行するようにしている。これにより、タッチセンサ９６による確認動作の回数を減らすことができ、加工装置による加工時間が長くなることを抑制できる。

【0056】

［他の実施形態］
本発明は、上述の加工装置１００の制御手段としてコンピュータを機能させるプログラムであっても良い。言い換えれば、上述した各実施形態に記載の動作を加工装置１００に行わせるための制御をコンピュータに実行させるプログラムであっても良い。また、本発明は、上述した実施形態の制御を行う加工装置の制御方法であっても良い。例えば、制御方法として、第１モードと第２モードとの何れかを選択する工程（選択工程）と、選択された第１モードまたは第２モードを実行する工程（実行工程）とを備えたものであっても良い。また、制御方法として、前述した開閉検知センサ１１０、エリアセンサ、カメラなどの工具マガジンに格納された工具が取り換えられていないことを確認するためのセンサの検知結果に応じて、第１モードまたは第２モードを実行する工程を有するものであっても良い。

【符号の説明】

【0057】

１１・・・主軸
１２・・・工具
４１・・・保持装置（保持部）
７０・・・工具マガジン
８５・・・ＣＰＵ（制御手段）
９６・・・タッチセンサ（先端検出手段）
１００・・・加工装置
１０１・・・外装カバー（筐体）
１０２・・・開閉ドア
１１０・・・開閉検知センサ（開閉検知手段）
１１１・・・マグネット
１１２・・・磁気センサ（磁気検出手段）
１２０・・・選択部（選択手段）
２００・・・移動装置（移動手段）
Ｗ・・・ワーク（加工対象物）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】