特開 2023-26327 加工装置、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】P2023026327

(43)【公開日】2023-02-24

(54)【発明の名称】加工装置、制御方法、及び、プログラム

(51)【国際特許分類】

   G05B 19/4155 20060101AFI20230216BHJP

   B23Q 11/12 20060101ALI20230216BHJP

   B23Q 17/00 20060101ALI20230216BHJP

   G05B 19/18 20060101ALI20230216BHJP

   B23Q 1/52 20060101ALI20230216BHJP

【ＦＩ】

G05B19/4155 Z

B23Q11/12 C

B23Q17/00 A

G05B19/18 X

G05B19/18 W

B23Q1/52

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022106214

(22)【出願日】2022-06-30

(31)【優先権主張番号】P 2021132006

(32)【優先日】2021-08-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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

(72)【発明者】

【氏名】田中 千紘

(72)【発明者】

【氏名】藤生 卓

【テーマコード（参考）】

3C011

3C029

3C048

3C269

【Ｆターム（参考）】

3C011FF01

3C029EE01

3C048DD12

3C269BB11

3C269CC02

3C269CC15

3C269EF02

3C269EF39

3C269KK04

3C269MN07

3C269MN23

3C269MN26

3C269MN27

3C269PP02

(57)【要約】

【課題】 本発明は、エア圧の低下によって、加工が途中で停止しにくい加工装置、制御方法、プログラムを提供することができる。
【解決手段】
上記課題を解決するために、本発明の加工装置１００は、工具１２を保持して回転する主軸１１と、主軸１１の回転を制御する制御部８５と、主軸１１を冷却するためのエアのエア圧を検知するエア圧検知センサ３０１と、を備え、制御部８５は、主軸１１の回転数とエア圧検知センサ３０１の検知結果に応じて、加工を継続するか否かを決定することを特徴とする。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

工具を保持して回転する主軸と、
前記主軸の回転を制御する制御部と、
前記主軸を冷却するためのエアのエア圧を検知するエア圧検知センサと、を備え、
前記制御部は、前記主軸の回転数と前記エア圧検知センサの検知結果に応じて、加工を継続するか否かを決定することを特徴とする加工装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記主軸の回転数が所定の閾値以上、かつ、前記エア圧検知センサの検知結果が、所定の閾値よりも小さい場合に、加工を停止し、
前記主軸の回転数が所定の閾値よりも小さい場合に、
前記エア圧検知センサの検知結果に関わらず加工を継続す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】

さらに、時間を計る計時手段を備え、
前記制御部は、前記主軸の回転数が所定の閾値以上、かつ、前記エア圧検知センサの検知結果が所定の閾値よりも小さい場合に、所定の時間が経過したことを前記計時手段が計時するまで加工を継続した後で加工を停止することを特徴とする請求項１または２に記載の加工装置。

【請求項4】

前記主軸に供給されているエアのエア経路に設けられた逆止弁と、を備え、
前記エア圧検知センサは、
前記逆止弁よりも下流側に設けられた第１エア圧検知センサと、
前記逆止弁に入る前のエア圧を検知する第２エア圧検知センサと、を有し、
前記制御部は、前記第１エア圧検知センサの出力がエア圧不足に対応した出力値以上で、前記第２エア圧検知センサの出力が所定の閾値よりも小さい場合に、
加工を継続するか否かを決定することを特徴とする請求項１に記載の加工装置。

【請求項5】

前記主軸を冷却するためのエアは、前記主軸に設けられたエアブロー部から吹き付けられることを特徴とする請求項１に記載の加工装置。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか一項に記載の加工装置の前記制御部としてコンピュータを機能させるプログラム。

【請求項7】

工具を保持して回転する主軸の回転を制御する制御部を備えた加工装置の制御方法であって、
前記主軸を冷却するためのエアのエア圧を検知するエア圧検知工程と、
前記主軸の回転数と前記エア圧の検知結果に応じて、加工を継続するか否かを決定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、工具を用いて加工対象物の工作を行う加工装置、制御方法、及び、プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

加工装置において、主軸の冷却のため、また主軸スピンドル内への切粉の流入を防ぐために圧縮空気を供給することはよく知られている。

【0003】

圧縮空気による主軸冷却エアのエア圧が不足していると十分に主軸の冷却および切粉の流入防止が行われない可能性があるため、一般的に主軸制御部には主軸冷却のエア圧監視用のエア圧検知センサが備えられている。例えば、エア圧不足を発生させないためには特許文献１のように流路の切り替えを行うことで十分なエア圧を供給できるようにする方法が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０－２０１５３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、他の装置とエアコンプレッサを共有したり、同時に複数箇所でエアを吹き出す場合にエア圧が一時的に低下する場合がある。従来はエア圧が低下するとエア圧不足のエラーを基板ファームウェアが受け取った時点で、加工が途中で停止してしまっていた。

【0006】

本発明は、エア圧の低下によって、加工が途中で停止しにくい加工装置、制御方法、プログラムを提供することができる。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明の加工装置は、工具を保持して回転する主軸と、前記主軸の回転を制御する制御部と、前記主軸を冷却するためのエアのエア圧を検知するエア圧検知センサと、を備え、前記制御部は、前記主軸の回転数と前記エア圧検知センサの検知結果に応じて、加工を継続するか否かを決定することを特徴とする。

【0008】

また、上記課題を解決するために、本発明の加工装置の制御方法は、工具を回転させる主軸の回転を制御する制御部を備えた加工装置の制御方法であって、前記主軸を冷却するためのエアのエア圧を検知するエア圧検知工程と、前記主軸の回転数と前記エア圧の検知結果に応じて、加工を継続するか否かを決定する工程とを有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、主軸の回転数を監視することで主軸回転数が既定の回転数以下であればエア圧が低下しても加工を継続し、加工が途中で停止しにくくなる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一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における内部構成の斜視図。

【図3】実施形態に係る電装ユニットの概略断面図。

【図4】実施形態に係る主軸のエアブロー部を示す図（図４（ａ）は斜視図であり、図４（ｂ）は断面図である）。

【図5】実施形態に係る加工装置における制御ブロック図。

【図6】実施形態に係る圧縮空気供給のブロック図

【図7】実施形態に係る回転数を監視し加工の継続可否を判断するフローチャート

【図8】実施形態に係る特定のシーケンス後にエアブローを行うか否かを判断するためのフローチャート

【図9】実施形態に係る張り付き検知のフローチャート

【図10】実施形態に係る原点復帰が開始されるまでのフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明する。

【0012】

＜実施形態＞
本発明の実施形態に係る加工装置ついて、図１～図５を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る加工装置の外観斜視図である。

【0013】

加工装置１００は、図１に示すように、外装カバー１０１内に加工装置本体を収容している。外装カバー１０１は、開閉ドア１０２を有しており、開閉ドア１０２を開けることで、ワークの交換が可能となっている。

【0014】

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を回転可能な第１回転機構（回転機構）５０及び第２回転機構（別の回転機構）６０と、工具マガジン７０と、電装ユニット８０とを備える。

【0015】

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。第２フレーム４は、Ｙ軸方向に沿った部分とＺ軸方向に沿った部分を別体として、ネジ等により接続し、梁を設けて構成してもよい。

【0016】

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、加工具１２が工具ホルダ（クランプ）を介して着脱自在に取り付けられている。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、図２に示すように、モータ１４と、Ｚ軸方向に配置された不図示の案内軸とを有し、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１６を介して案内軸に沿って移動可能に支持されている。例えば、案内軸はボールねじであり、Ｚ軸支持部材１６はモータ１４の駆動により回転する案内軸（ボールねじ）に沿って移動する部材である。案内軸やＺ軸支持部材１６は、カバー１７により覆われている。

【0017】

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。第２移動機構２０についても、第１移動機構１０と同様に、例えば、案内軸としてボールねじを用いても良い。

【0018】

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。第３移動機構３０についても、第１移動機構１０と同様に、例えば、案内軸としてボールねじを用いても良い。

【0019】

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側は開口しており、支持板部３１及び支持板部３１に支持された第２回転機構がＹ軸方向に移動しても架台２と干渉することを防いでいる。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。

【0020】

支持機構４０は、例えば、歯科用補綴物など加工具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、保持部４１を介してワークＷを支持する支持部４２とを有する。保持部４１と支持部４２は別体であり、詳しくは後述するが、保持部４１が支持部４２に対して固定されている。但し、保持部４１と支持部４２とを一体としても良い。

【0021】

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、モータ及び回転部５１を支持する第１支持部５３ａと、回転部５１に対向して設けられる不図示の回転部を支持する第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。

【0022】

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軸を中心として回転可能に支持する。

【0023】

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。

【0024】

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６０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６１を回転駆動するモータとを有する。回転部６１は、支持フレーム５３の連結部５３ｃが取り付けられ、モータ６２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軸を中心として回転可能に支持する。

【0025】

工具保持部としての工具マガジン７０は、複数の加工具を保持可能であり、第１回転機構５０に隣接して配置され、第２回転機構６０とともに回転しないように支持されている。また、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。

【0026】

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加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に取り付ける加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あり、加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、加工具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、加工具を取り付けても良い。加工具の交換は、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。

【0027】

加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の加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。そして、第１移動機構１０により主軸１１を下降させ、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加工具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の交換したい加工具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に交換したい加工具１２を装着する。なお、加工具１２は、例えば、ドリルやエンドミルである。

【0028】

電装ユニット８０は、フレーム１のＸＹＺ方向の最大辺を含んだ直方体で囲んだ空間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。このようにＬ字型に形成されたフレーム１の、各移動機構や回転機構が配置されていない内側に電装ユニット８０を配置することで、スペースを有効に利用でき、装置の小型化を図れる。

【0029】

このような図２に示した電装ユニット８０は、加工装置１００を制御するもので、図３に詳細な構成を示すように、枠体８１に制御基板８３、各制御部８４ａ、８４ｂ、８４ｃ、８４ｘ、８４ｙ、８４ｚが支持されている。制御基板８３は、主軸や各軸のモータの駆動を制御する。各制御部８４ａ、８４ｂ、８４ｃ、８４ｘ、８４ｙ、８４ｚは、例えば、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ものである。制御基板８３の回路において実行されたＮＣコードに対して、サーボアンプである各制御部８４ａ、８４ｂ、８４ｃ、８４ｘ、８４ｙ、８４ｚが指示された位置や回転数となるように対応するモータを回転させる。

【0030】

即ち、制御部８４ａは、第１回転機構５０のモータ５４を制御して、支持機構４０をａ軸を中心に回転させる。制御部８４ｂは、第２回転機構６０のモータを制御して、支持機構４０をｂ軸を中心に傾斜させ、支持機構４０の姿勢を決定する。また、制御部８４ｘは、第２移動機構２０のモータ２１を制御して主軸１１をＸ軸方向に移動させ、主軸１１のＸ軸方向の位置を決定する。制御部８４ｙは、第３移動機構３０のモータを制御して支持機構４０をＹ軸方向に移動させ、支持機構４０のＹ軸方向の位置を決定する。制御部８４ｚは、第１移動機構１０のモータ１３を制御して主軸１１をＺ軸方向に移動させ、主軸１１のＺ軸方向の位置を決定する。これにより、主軸１１と支持機構４０のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の相対位置が決定される。

【0031】

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の制御基板８３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通信可能に接続される。外部端末がＮＣコードを条件に従って作成し、制御基板８３に送信されるようにしてもよい。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。

【0032】

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を加工具１２により切削加工することで、歯科用補綴物を作成する。

【0033】

図４について説明する。図４（ａ）のエアブロー部８７は主軸１１の構成の一部である。エア入口１２２から圧縮空気を送りこむと、４箇所の送風口１２１から主軸１１の先端に設けられた工具に向かってエアを吹き付けて、工具を冷却すると共に工具に付着した切粉を除去する。送風口１２１が４箇所あることで、工具全体へエアを当てることができる。勿論、送風口１２１は４箇所以上あっても構わない。

【0034】

図４（ｂ）はエアブロー部８７の送風口１２１の断面図である。送風口１２１はエア入口側の穴１２３に対して主軸１１側に向かって傾斜するように設けられた送風側の穴１２４が細く、設けられているため、吹き付けるエアの流速を上げることができる。送風側の穴１２４は細くなった部分から先端が口広になっている。これにより、送風口１２１の製作加工が安易になる。

【0035】

図５に示すように、電装ユニット８０は、演算手段であるＣＰＵ８５（制御部）、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。制御基板８３に設けられた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。

【0036】

Ｉ／Ｏ８６ｉは、加工装置本体のエアブロー部８７、集塵装置８８、工具長センサ９６に接続される。エアブロー部８７は上述のように工具へエアを吹き付け、除去した切粉を集塵装置８８で集める。工具長センサ９６は、工具の長さを検知してＣＰＵ８５に信号を送る。

【0037】

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。各モータの制御部８４ｘ、８４ｙ、８４ｚには、それぞれエンコーダを設けている。エンコーダは、例えば、各モータの制御部８４ｘ、８４ｙ、８４ｚ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、各モータの制御部８４ｘ、８４ｙ、８４ｚの駆動により各ステージｘ、ｙ、ｚが移動した量（位置）を検知する。

【0038】

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軸の各モータを駆動する。

【0039】

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。

【0040】

後述する各手段や工程は、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。

【0041】

図５は加工装置１００における制御ブロック図である。

【0042】

主軸冷却エアのエア圧が閾値を満たしていない場合、主軸制御部８４ｃがエア圧不足のエラーを出す。後述する第１エア圧検知センサ３０１がエア圧の不足を検知して主軸制御部８４ｃがエア圧不足のエラーを出した際には、主軸が惰性回転を続けてしまう可能性がある。そのため、第１エア圧検知センサ３０１とは別に主軸制御部８４ｃに供給されているエア圧を監視するための後述する第２エア圧検知センサ３０２を加工機に設けている。第１エア圧検知センサ３０１よりエア圧不足になってからエラーを出すまでの時間の閾値を短く設定している第２エア圧検知センサ３０２でエア圧を監視することで第１エア圧検知センサ３０１がエア圧不足のエラーを出す前に第２エア圧検知センサ３０２で先に検知し主軸を惰性回転させないようにしている。後述するように、主軸制御部８４ｃの第１エア圧検知センサ３０１にエアを供給する経路に逆止弁３０４を入れている。そのため、エア経路の逆止弁３０４よりも下流側である第１エア圧検知センサ３０１が設けられた位置は、エア圧の変化がゆっくりとなる。そして、逆止弁３０４が設けられていない位置（エア圧の変化がすぐ反映される位置）に設けられた第２エア圧検知センサ３０２は、第１のエア圧検知センサ３０１よりも後述するエアコンプレッサのエア圧に近い値が測定される。このような構成では、第１エア圧検知センサ３０１がエア圧不足に対応した出力値以上を出力しても、第２エア圧検知センサ３０２の検知結果によっては、加工を継続しない方がよい場合がある。

【0043】

以下の実施例では、正常時のエア圧０．３МＰａに対してエア圧が低下したと検知する閾値を０．２５ＭＰａとする。第１エア圧検知センサ３０１では０．２５ＭＰａになってから４秒経過するとエラーを出すのに対して、第２エア圧検知センサ３０２では０．２５ＭＰａになってから０．１秒経過後にエラーを出す。そのため、第２エア圧検知センサ３０２が第１エア圧検知センサ３０１より早くエア圧が下がったことを検知するようになっている。また、第２エア圧検知センサ３０２のエア圧が低下したと検知する閾値を第１エア圧検知センサ３０１よりも大きくして、第２エア圧検知センサ３０２の方が、第１エア圧検知センサ３０１よりも早くエア圧が下がったことを検知するようにしてもよい。

【0044】

第２エア圧検知センサ３０２は主軸１１に供給されるエアを監視する。第２エア圧検知センサ３０２によって監視しているエア圧が閾値より低くなった場合、ＣＰＵ８５によって主軸１１の回転数を確認する。主軸１１の回転数が既定値以下であれば主軸冷却エアが低下した状態であっても加工を継続する。

【0045】

図６は圧縮空気供給のブロック図である。
エアコンプレッサ２００からは加工機１００の各部に圧縮空気が供給されている。

【0046】

主軸制御部８４ｃがすぐにエア圧不足のエラーを出さないようにするために、主軸制御部８４ｃの第１エア圧検知センサ３０１にエアを供給する経路に逆止弁３０４を入れている。これによりエア圧の変動を緩やかにしエア不足のエラーがすぐに出ないため基板ファームウェアがすぐに加工を停止しなくなった。また主軸の回転数を監視することでエア圧が低下した状態での加工の継続可否を判断し、主軸回転数３００００ｒｐｍ以下であればエア圧が低下した状態においても加工を継続させるようにした。第２エア圧検知センサ３０２は、逆止弁３０４に入る前のエア圧を測定する。主軸冷却用のエアと主軸の先端に設けられた工具に向かって吹き付けるノズルエア３０３は、エアコンプレッサ２００によって供給される。

【0047】

図７は回転数を監視し加工の継続可否を判断するフローチャートである。

【0048】

Ｓ４０１では、ＣＰＵ８５は、第２エア圧検知センサに３０２によってエア圧が所定の閾値よりも低下しているか否かを判断する。エア圧が所定の閾値よりも低下している場合Ｓ４０２にすすむ。エア圧が所定の閾値以上である場合はＳ４０４に進み、加工を継続する。

【0049】

Ｓ４０２では、ＣＰＵ８５は、主軸の回転数を確認する。主軸回転数が既定値である３００００ｒｐｍ以下であればＳ４０４に進み加工を継続する。主軸回転数が３００００ｒｐｍを超えている場合はＳ４０３に進む。

【0050】

Ｓ４０３ではエア圧の回復を確認する。エア圧が回復した場合はＳ４０４に進み加工を継続する。エア圧が回復しない場合はＳ４０５に進む。

【0051】

Ｓ４０５では、ＣＰＵ８５は、エア圧不足になってから一定時間が経過したか否かを判断する。一定時間としては、ここでは１分を設定した。1分経過するまではＳ４０３に戻りエア圧が回復したか否かを確認する。1分経過してもエア圧が回復しない場合は停止となる。
時間を計る計時手段としてのタイマーはＣＰＵ８５の機能を利用する。

【0052】

上述のように設定すると回転数が３００００ｒｐｍ以下の場合は無条件で加工を継続する。

【0053】

回転数が３００００ｒｐｍを超える場合には最長で１分間加工を継続する。１分間経過中にエア圧が回復した場合には回復後も加工を継続し、エア圧が回復しなかった場合はエア圧不足のエラーで加工を停止する。

【0054】

本実施例では、エア圧が回復するまで待機する時間を１分としたが一定時間の長さは変更可能であり、主軸回転数の規定値も変更可能である。

【0055】

切粉が舞うシーケンス発生時には図４に記載の噴出孔１２１よりエアコンプレッサより供給されたエアがノズルエア３０３として噴出されている。ノズルエア３０３を噴出させる目的は、加工動作中は工具刃先冷却のため、工具交換中は工具ホルダに付着した切粉除去のため、また工具測長中はタッチセンサに付着した切粉の除去のためである。ノズルエア３０３の噴出により切粉が庫内に充満するため、ノズルエア３０３を利用するような切粉が舞うシーケンス終了後に主軸冷却エアを一定時間噴出することで主軸スピンドル内に切粉が侵入することを防ぐことができる。このとき、集塵機８８で集塵を行い庫内の切粉の吸引を行うと切粉が主軸スピンドル内に侵入しにくくなる。また切粉が舞うシーケンス終了後の冷却エア及び集塵の継続タイマー値はユーザによって変更することができる。

【0056】

また切粉が舞うシーケンス終了後、主軸スピンドルへの切粉の侵入路を小さくするために主軸チャックを閉じることも考えられる。主軸チャックはタイマー起動と同時に閉じ、タイマー終了後も主軸チャック閉じ状態を維持する。

【0057】

加工動作終了後は必ずこのタイマーが起動し、主軸冷却エアの噴出と集塵装置８８による集塵を行う。

【0058】

工具交換と工具測長は加工中、原点復帰時、手動動作による時に実行される。工具交換と工具測長が発生した場合には、加工中もしくは原点復帰中または手動操作により行われているかどうかを判断する。加工中に発生した場合には、主軸冷却エアは噴出されており、加工終了ではないためタイマーを作動させず加工を継続する。原点復帰もしくは手動操作によって動作しているときに工具交換と工具測長が発生した場合にはタイマーを起動させ、主軸冷却エアの噴出と集塵装置８８による集塵を行う。集塵装置として、外部の集塵装置を用いる場合には、エアの噴出と集塵を連動させずに、加工中の際には、集塵装置を稼働させ続けてもよい。

【0059】

図８は切粉が舞うシーケンス後にエアブローを行うか否かを判断するためのフローチャートである。

【0060】

Ｓ５０１ではＣＰＵ８５は、加工が終了したか否かを判断する。加工終了であればＳ５０６に進みＳ５０７、Ｓ５０８を経て終了になる。

【0061】

Ｓ５０６では主軸冷却エアおよび集塵をＯＮにし、主軸チャックを閉じる。
Ｓ５０７では設定されたタイマーの経過を待つ。

【0062】

Ｓ５０８ではＳ５０７のタイマーが終了次第、主軸冷却エアと集塵をＯＦＦにする。

【0063】

Ｓ５０２では工具交換または工具長測定が終了したか否かを判断する。終了していればＳ５０３に進む。終了していなければタイマーを起動せず終了となる。

【0064】

Ｓ５０３では加工中の工具交換または工具長測定であったか否かを判断する。加工中であればタイマーを起動せず終了となる。そうでなければＳ５０４に進む。

【0065】

Ｓ５０４では原点復帰中の工具交換または工具長測定であったか否かを判断する。原点復帰中であればＳ５０６に進む。そうでなければＳ５０５に進む。

【0066】

Ｓ５０５では手動操作による工具交換または工具長測定であったか否かを判断する。手動操作によるものであればＳ５０６に進む。そうでなければタイマーを起動せず終了となる。

【0067】

主軸１１のテーパ面に切粉が付着したまま、工具を把持した場合に、工具がテーパ面に張り付いた状態になることがある。工具張り付きが発生した場合には、工具を工具マガジンに収納する動作を行って主軸１１に設けられたチャックが開き状態になった後に、移動等によって、主軸１１に振動が加わった際に、工具が意図しない場所で落下してしまう可能性がある。そのため、移動時にはチャックを閉じるようにすると、工具の落下を防止することが可能である。

【0068】

張り付き検知のフローチャートを図９に示す。

【0069】

開始時に張り付き検知の回数を示す数値を１に設定する。Ｓ６０１から６０５では加工装置１００は工具格納動作を行う。Ｓ６０１で、ＣＰＵ８５は、Ｘ軸、及び、Ｙ軸の駆動機構を駆動させるモータを駆動し、主軸１１が工具マガジン７０上に位置するように移動させる。Ｓ６０２では、Ｚ軸の駆動機構を駆動させるモータを駆動し、主軸１１が工具離し位置に位置するように下降させる。Ｓ６０３でチャックを開き工具離し動作を実行する。この際、エアを吐出し、張り付き工具を離れやすくしてもよい。

【0070】

Ｓ６０４では工具離し後に、チャック開き状態で一定時間待機することで張り付き工具を離れやすくする。Ｓ６０５ではＺ軸が退避位置に移動する。

【0071】

Ｓ６０６では工具離し後、チャックを閉じ、Ｓ６０７でＸＹ軸が工具長センサ９６上に移動する。このとき、工具が主軸１１に張り付いているか、張り付いていないかわからないが、チャックを閉じているため、工具が張り付いていたとしても移動による工具の落下を防止することができる。

【0072】

Ｓ６０８ではタッチセンサである工具長センサ９６を用いて工具検知動作を行う。このとき、メモリ８６ｍに記憶している前回の工具長検知位置をもとに、ＣＰＵ８５が工具の有無を判断している。工具なしの場合は、Ｓ６０９で工具が張り付いていないと判断し正常停止となる。工具ありの場合は、Ｓ６０９で工具が張り付いていると判断し、Ｓ６１０に進み、1回目の張り付きかを判断する。1回目であれば再度工具離しを試みるため、張り付き検知の有無示す数値をインクリメントして２とし、張り付き検知有としてＳ６０１に戻る。

【0073】

Ｓ６１０で張り付き検知の回数を示す数値が２であった場合、張り付きが検知されたのが、２回目であると判断し、Ｓ６１１に進みチャックを閉じてＸＹ軸の位置が工具マガジン７０上に位置するように移動する。Ｓ６１２では、Ｚ軸を所定の量降下させ、使用者が工具の取り外しを行うことが可能な位置で停止し、Ｓ６１３でチャックを開いた状態にする。その後、Ｓ６１４では、工具張り付きのエラー状態であるためＣＰＵ８５がエラー状態であることを使用者に工具の取り外しを促す報知を行う。所定の量は例えば退避位置から２５ｍｍ降下したところを指す。

【0074】

また、主軸１１に工具が張り付いた状態で加工装置１００が加工装置１００の電源が切られてしまう可能性も考えられる。そのため、原点復帰時にも工具落下防止のためにチャックを閉じる必要がある。しかし、工具マガジン７０上の工具をつかむことが可能な位置で電源が切られ、その位置から原点復帰を開始し、チャックを閉じてしまうと、工具が張り付いていない場合に誤って工具を掴んでしまうことが考えられる。このような場合には、工具マガジン７０上の工具を掴むことができる工具掴み位置からＺ軸を移動させ工具掴み位置ではない位置に退避させることで誤って工具を掴むことを防止することができる。

【0075】

原点復帰が開始されるまでのフローチャートを図１０に示す。

【0076】

Ｓ７０１では、ＣＰＵ８５内で原点復帰開始指示を出している。Ｓ７０２ではＣＰＵ８５は、原点だしが完了しているかを判断する。原点だしが完了している場合にはＳ７０３で現在の主軸１１の位置が工具マガジン７０上か否かを判断する。工具マガジン７０上である場合、Ｓ７０４でＺ軸を退避位置に移動させてからＳ７０５でチャックを閉じる。 原点だしが未完了の場合には、各軸の正確な位置を取得することができないため、Ｓ７０６でＺ軸を所定の量上昇させて、Ｓ７０７でチャックを閉じることで仮に工具をつかむことが可能な位置で停止していた場合に誤って工具を掴んでしまうことを防止する。所定の量は例えば５ｍｍとする。

【0077】

Ｓ７０８で原点だし動作を行った後Ｓ７０９でＣＰＵ８５は、加工装置１００が原点復帰動作を開始するように制御している。

【符号の説明】

【0078】

１１ 主軸
１２ 加工具
８４ｃ 主軸制御部
８５ ＣＰＵ
８６ｍ メモリ
８７ エアブロー部
１００ 加工装置（加工装置）
３０１ 第１エア圧検知センサ
３０２ 第２エア圧検知センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】