特許 7169478 工作機械、工作機械、制御方法、および制御プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-01

(45)【発行日】2022-11-10

(54)【発明の名称】工作機械、工作機械、制御方法、および制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   G05B 19/18 20060101AFI20221102BHJP

   B23Q 15/00 20060101ALI20221102BHJP

   B23Q 11/00 20060101ALI20221102BHJP

【ＦＩ】

G05B19/18 C

B23Q15/00 J

B23Q11/00 Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022063247

(22)【出願日】2022-04-06

【審査請求日】2022-04-06

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【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】100185719

【弁理士】

【氏名又は名称】北原 悠樹

(74)【代理人】

【識別番号】100150072

【弁理士】

【氏名又は名称】藤原 賢司

(72)【発明者】

【氏名】長末 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】田中 秀明

【審査官】増山 慎也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２２－０２８９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０３５７０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０１４００１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－２２８７６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－００６４９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｂ １９／１８

Ｂ２３Ｑ １５／００

Ｂ２３Ｑ １１／００、１０

Ｂ２３Ｑ １７／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークを加工することが可能な工作機械であって、
前記ワークを加工する際には工具が装着され、前記ワークの加工を補助する際には自走装置の姿勢補正用のタグが装着される主軸と、
前記主軸を駆動するための駆動部と、
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、
前記主軸に前記工具を装着した状態で前記ワークを加工する処理と、
前記主軸に前記タグを装着させた際における上面視において当該主軸と当該タグとが重ならないように前記主軸を駆動し、当該主軸に当該タグを装着する処理と、
前記上面視において前記主軸と前記タグとが重なっていない状態で、前記自走装置に前記タグを認識させる処理とを実行する、工作機械。

【請求項2】

前記上面視において前記主軸と前記タグとが重ならないように前記主軸を駆動する処理では、前記主軸の軸方向と重力方向との間が成す角度が９０度になるように前記駆動部が駆動される、請求項１に記載の工作機械。

【請求項3】

前記工作機械は、さらに、前記工作機械内にクーラントを吐出するための吐出機構を備え、請求項１または２に記載の工作機械。

【請求項4】

ワークを加工することが可能な工作機械であって、
前記ワークを加工する際には工具が装着され、前記ワークの加工を補助する際には補助具が装着される主軸を備え、前記補助具は、自走装置の姿勢補正用のタグと、接続部とを含み、前記接続部は、当該接続部の一端が当該タグに接続され、当該接続部の他端が前記主軸に接続されるように構成されており、
前記工作機械は、さらに、
前記主軸を駆動するための駆動部と、
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、
前記主軸に前記工具を装着した状態で前記ワークを加工する処理と、
前記主軸に前記補助具を装着した状態で前記ワークの加工を補助する処理とを実行し、
前記接続部は、前記主軸が重力方向と平行であるときにおける上面視において、前記主軸と前記タグとが重ならない形状を有する、工作機械。

【請求項5】

ワークを加工することが可能な工作機械の制御方法であって、
前記工作機械は、
前記ワークを加工する際には工具が装着され、前記ワークの加工を補助する際には自走装置の姿勢補正用のタグが装着される主軸と、
前記主軸を駆動するための駆動部とを備え、
前記制御方法は、
前記主軸に前記工具を装着した状態で前記ワークを加工するステップと、
前記主軸に前記タグを装着させた際における上面視において当該主軸と当該タグとが重ならないように前記主軸を駆動し、当該主軸に当該タグを装着するステップと、
前記上面視において前記主軸と前記タグとが重なっていない状態で、前記自走装置に前記タグを認識させるステップとを備える、制御方法。

【請求項6】

ワークを加工することが可能な工作機械の制御プログラムであって、
前記工作機械は、
前記ワークを加工する際には工具が装着され、前記ワークの加工を補助する際には自走装置の姿勢補正用のタグが装着される主軸と、
前記主軸を駆動するための駆動部とを備え、
前記制御プログラムは、前記工作機械に、
前記主軸に前記工具を装着した状態で前記ワークを加工するステップと、
前記主軸に前記タグを装着させた際における上面視において当該主軸と当該タグとが重ならないように前記主軸を駆動し、当該主軸に当該タグを装着するステップと、
前記上面視において前記主軸と前記タグとが重なっていない状態で、前記自走装置に前記タグを認識させ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、工作機械、制御方法、および制御プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

工場などの生産システムにおいて、無人化が望まれている。無人化を実現するために、搬送装置の開発が進められている。搬送装置は、搬送物を工作機械に搬入したり、工作機械から搬送物を回収したりする。搬送装置による搬送物としては、たとえば、ワークおよび工具が挙げられる。

【0003】

搬送装置が工作機械に対して正確に作業を行うためには、搬送装置は、自身の姿勢を定期的に補正する必要がある。当該補正技術に関し、特開２０２１－０３５７０８号公報（特許文献１）は、作業姿勢を補正することが可能なロボットを開示している。当該ロボットには、カメラが設けられている。当該ロボットは、カメラを用いて、主軸に装着されている識別図形を撮影し、当該カメラと当該識別図形との位置関係に基づいて、ロボットの作業姿勢を補正する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２１－０３５７０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

主軸には、上述の識別図形の他にも、カメラなどの様々な補助具が装着され得る。ワークの加工中には様々な異物が発生し、当該異物は、主軸に付着する。そのため、当該異物は、主軸から補助具に落下することがある。異物が補助具に付着すると、予期せぬ異常が発生する可能性が高まる。したがって、主軸から補助具への異物の落下を防ぐための技術が望まれている。なお、特許文献１は、このような技術に関するものではない。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一例では、ワークを加工することが可能な工作機械は、上記ワークの加工工程に用いられる加工具を装着可能に構成されている主軸を備える。上記加工具は、上記ワークを加工するための工具と、上記ワークの加工を補助するための補助具とを含む。上記工作機械は、さらに、上記主軸の軸方向に直交する方向を回転中心として上記主軸を回転するための回転駆動部と、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、上記主軸に上記工具を装着した状態で上記ワークを加工する処理と、上記主軸に上記補助具を装着した状態で上記ワークの加工を補助する処理と、上記主軸に付着している異物が上記主軸から上記補助具に落下しないように上記回転駆動部を駆動する処理とを実行する。

【0007】

本開示の他の例では、ワークを加工することが可能な工作機械が提供される。当該工作機械は、上記ワークの加工工程に用いられる加工具を装着可能に構成されている主軸を備える。上記加工具は、上記ワークを加工するための工具と、上記ワークの加工を補助するための補助具とを含む。上記工作機械は、さらに、上記主軸の軸方向に直交する方向を回転中心として上記主軸を回転するための回転駆動部と、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、上記主軸に上記工具を装着した状態で上記ワークを加工する処理と、上記主軸に上記補助具を装着した状態で上記ワークの加工を補助する処理とを実行し、上記補助具は、当該補助具が上記主軸に装着されている状態で上記主軸に付着している異物が上記主軸から上記補助具に落下しない形状を有する。

【0008】

本開示の他の例では、ワークを加工することが可能な工作機械の制御方法が提供される。上記工作機械は、上記ワークの加工工程に用いられる加工具を装着可能に構成されている主軸を備える。上記加工具は、上記ワークを加工するための工具と、上記ワークの加工を補助するための補助具とを含む。上記工作機械は、さらに、上記主軸の軸方向に直交する方向を回転中心として上記主軸を回転するための回転駆動部を備える。上記制御方法は、上記主軸に上記工具を装着した状態で上記ワークを加工するステップと、上記主軸に上記補助具を装着した状態で上記ワークの加工を補助するステップと、上記主軸に付着している異物が上記主軸から上記補助具に落下しないように上記回転駆動部を駆動するステップとを備える。

【0009】

本開示の他の例では、ワークを加工することが可能な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、上記ワークの加工工程に用いられる加工具を装着可能に構成されている主軸を備える。上記加工具は、上記ワークを加工するための工具と、上記ワークの加工を補助するための補助具とを含む。上記工作機械は、さらに、上記主軸の軸方向に直交する方向を回転中心として上記主軸を回転するための回転駆動部を備える。上記制御プログラムは、上記工作機械に、上記主軸に上記工具を装着した状態で上記ワークを加工するステップと、上記主軸に上記補助具を装着した状態で上記ワークの加工を補助するステップと、上記主軸に付着している異物が上記主軸から上記補助具に落下しないように上記回転駆動部を駆動するステップとを実行させる。

【0010】

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】

【0011】

【図1】加工システムの装置構成の一例を示す図である。

【図2】工作機械の外観を示す図である。

【図3】工作機械内の様子を表わす図である。

【図4】図３とは異なる方向から工作機械内の様子を表わす図である。

【図5】工作機械の駆動機構の一例を示す図である。

【図6】自走装置の外観の一例を示す図である。

【図7】３次元マップの一例を示す図である。

【図8】ワークの加工工程を時系列の順に示す図である。

【図9】図８に続く加工工程を時系列の順に示す図である。

【図10】角度θの他の例を説明するための図である。

【図11】ＣＰＵ（Central Processing Unit）ユニットのハードウェア構成の一例を示す図である。

【図12】ＣＮＣ（Computer Numerical Control）ユニットのハードウェア構成の一例を示す図である。

【図13】自走装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

【図14】工作機械の制御処理を示すフローチャートである。

【図15】変形例に従う補助具を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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。

【0013】

＜Ａ．加工システム１０＞
まず、図１を参照して、加工システム１０の装置構成について説明する。図１は、加工システム１０の装置構成の一例を示す図である。

【0014】

図１に示されるように、加工システム１０は、コントローラ１５と、工作機械１００と、自走装置２００とを含む。

【0015】

図１には、加工システム１０が１つのコントローラ１５で構成されている例が示されているが、加工システム１０は、２つ以上のコントローラ１５で構成されてもよい。同様に、加工システム１０は、２つ以上の工作機械１００で構成されてもよい。同様に、加工システム１０は、２つ以上の自走装置２００で構成されてもよい。

【0016】

コントローラ１５は、自走装置２００の制御装置として機能する。コントローラ１５は、たとえば、デスクトップ型のＰＣ（Personal Computer）、ノート型のＰＣ、タブレット端末、または、通信機能を備えたその他のコンピュータである。コントローラ１５は、ネットワークＮＷに接続可能に構成されている。ネットワークＮＷには、たとえば、ＥｔｈｅｒＮｅｔ（登録商標）、ＷｉＦｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、またはその他の通信規格を通じて接続される。

【0017】

自走装置２００は、ＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、またはその他の無線通信規格を通じてネットワークＮＷに接続され、ネットワークＮＷを介してコントローラ１５と通信可能に構成される。自走装置２００への制御指令は、ネットワークＮＷを介してコントローラ１５から自走装置２００に送信される。当該制御指令としては、たとえば、搬送物の搬送指令などが挙げられる。搬送物としては、たとえば、加工前のワーク、加工中のワーク、加工完了後のワーク、使用前の工具、および使用済みの工具などが挙げられる。

【0018】

自走装置２００は、たとえば、コントローラ１５からの搬送指令に従って、指定された搬送物を、工作機械１００などの指定された場所に搬送する。また、自走装置２００は、コントローラ１５からの搬送指令に従って、工作機械１００などの所定の場所から、指定された搬送先に搬送物を搬送する。工作機械１００は、自走装置２００によって搬送された工具を用いて、自走装置２００によって搬送されたワークを加工する。

【0019】

＜Ｂ．工作機械１００＞
次に、図２を参照して、図１に示される工作機械１００について説明する。図２は、工作機械１００の外観を示す図である。

【0020】

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。工作機械１００は、横形のマシニングセンタであってもよいし、立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。

【0021】

工作機械１００は、工具収納部４０Ａと、加工機本体４０Ｂとを有する。工具収納部４０Ａおよび加工機本体４０Ｂは、カバーによって区画化されている。

【0022】

工具収納部４０Ａには、マガジン１５０と、ＡＴＣ（Automatic Tool Changer）１６０とが設けられている。加工機本体４０Ｂには、主軸１７０が設けられている。

【0023】

マガジン１５０は、ワークの加工工程に用いられる種々の加工具を収納する。加工機本体４０Ｂは、マガジン１５０に保持されている複数の加工具の内の少なくとも１つを用いてワークを加工する。

【0024】

より具体的には、工作機械１００は、マガジン１５０を駆動し、加工工程に応じた一の加工具（以下、「次使用加工具」ともいう。）を第１の交換位置に移動する。また、工作機械１００は、主軸１７０を駆動し、主軸１７０に装着されている加工具（以下、「使用済加工具」ともいう。）を第２の交換位置に移動する。その後、ＡＴＣ１６０は、第１の交換位置で待機している次使用加工具と、第２の交換位置で待機している使用済加工具とを交換する。加工具の交換は、工具収納部４０Ａと加工機本体４０Ｂとの間の仕切に設けられているドアＤを介して行なわれる。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】

また、工作機械１００には、操作盤５００が設けられている。操作盤５００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５０５と、工作機械１００に対する各種操作を受け付ける操作キー５０６とを含む。

【0026】

＜Ｃ．主軸１７０の制御処理の概要＞
次に、工作機械１００による主軸１７０の制御について説明する。

【0027】

主軸１７０には、マガジン１５０に保持されている複数の加工具の内の一の加工具が装着され得る。加工具とは、ワークの加工工程で用いられる機具である。当該加工工程は、ワークの加工を実現するための種々の工程を含む。一例として、当該加工工程は、自走装置２００が搬送物を工作機械１００に搬入する工程から、自走装置２００が工作機械１００から搬送物を搬出する工程までの実施される各工程を含む。

【0028】

主軸１７０に装着され得る加工具としては、たとえば、ワークを加工するための工具と、ワークの加工を補助するための補助具とが挙げられる。当該補助具としては、たとえば、自走装置２００による位置認識用のタグと、ワークなどの測定器具とが挙げられる。当該測定器具としては、たとえば、カメラと、レーザスキャナとが挙げられる。

【0029】

ワークの加工中には、様々な異物が発生する。当該異物としては、たとえば、吐出機構１２５から吐出されるクーラントと、ワークの切り屑とが挙げられる。当該異物は、主軸１７０に付着する。そのため、当該異物は、主軸１７０から補助具に落下することがある。

【0030】

異物が補助具に付着すると、様々な異常が生じる。一例として、補助具の一例である姿勢補正用のタグに異物が付着すると、自走装置２００は、自身の姿勢を正確に補正することができない。また、補助具の一例である測定具に異物が付着すると、ワークの加工精度が低下する。

【0031】

そこで、工作機械１００は、主軸１７０に付着している異物が主軸１７０から補助具に落下しないように主軸１７０の駆動を制御する。より具体的には、工作機械１００の制御部５０は、主軸１７０に工具を装着した状態でワークを加工する。その際、様々な異物が主軸１７０に付着する。

【0032】

一方で、制御部５０は、主軸１７０に補助具を装着した状態でワークの加工を補助する。ワークの加工を補助する工程は、工具を用いてワークを加工する工程を除く工程である。補助工程の具体例については後述する。制御部５０は、当該補助工程において、主軸１７０に付着している異物が主軸１７０から補助具に落下しないように後述のモータ１３２Ｂ（図５参照）を駆動する。モータ１３２Ｂは、主軸１７０の軸方向に直交する方向を回転中心として主軸１７０を回転駆動する回転駆動部として機能する。これにより、主軸１７０の軸方向に直交する方向を回転中心とする主軸１７０を回転角度が調整され、主軸１７０から補助具への異物の落下が防がれる。

【0033】

＜Ｄ．工作機械１００の内部構成＞
次に、図３および図４を参照して、工作機械１００の内部構成について説明する。図３は、工作機械１００内の様子を表わす図である。図４は、図３とは異なる方向から工作機械１００内の様子を表わす図である。

【0034】

説明の便宜のために、以下では、主軸１３２を基準とする座標系をＸ軸，Ｙ軸およびＺ軸で表わす。Ｚ軸は、主軸１３２の軸方向と平行な軸である。Ｙ軸は、Ｚ軸に直交する平面上の軸である。Ｘ軸は、Ｙ軸およびＺ軸の両方に直交する軸である。

【0035】

また、Ｘ軸方向を回転中心とした周方向を「Ａ軸方向」とも称する。Ｙ軸方向を回転中心とした周方向を「Ｂ軸方向」とも称する。Ｚ軸方向を回転中心とした周方向を「Ｃ軸方向」とも称する。

【0036】

図３および図４に示されるように、工作機械１００は、その内部に、クーラントの吐出機構１２５と、主軸１７０と、テーブル１７６と、回収機構１８０とを含む。

【0037】

吐出機構１２５は、工作機械１００内に設けられ、ワークＷの加工により生じた切り屑を回収機構１８０に排出するためにクーラントを吐出する。吐出機構１２５は、１つ以上の吐出機構で構成されている。図３の例では、吐出機構１２５は、カバー１４０の天井に設けられている。

【0038】

吐出機構１２５は、Ａ軸方向およびＣ軸方向のそれぞれに駆動可能に構成される。これにより、吐出機構１２５は、Ａ軸方向およびＣ軸方向におけるクーラントの吐出方向を変え、加工エリアＡＲの全体にクーラントを吐出する。

【0039】

主軸１７０は、ハウジングの内部に設けられている。主軸１７０には、被加工物であるワークＷを加工するための工具などが装着される。図３および図４の例では、ミーリング加工を行うための工具１７４Ａが主軸１７０に装着されている。

【0040】

回収機構１８０は、ワークＷの加工によって生じた切り屑を加工エリアＡＲの外へ排出する。また、回収機構１８０は、吐出機構１２５から加工エリアＡＲに吐出されたクーラントを回収する。

【0041】

なお、上述では、吐出機構１２５がカバー１４０の天井に設けられている例について説明を行ったが、吐出機構１２５は、加工エリアＡＲ内の他の箇所に設けられてもよい。一例として、吐出機構１２５は、主軸１７０に設けられる。この場合、吐出機構１２５は、主軸１７０のハウジングを通じて主軸１７０の端面からクーラントを吐出するサイドスルー仕様であってもよいし、主軸中心を通じて工具の刃先からクーラントを吐出するセンタースルー仕様であってもよい。吐出機構１２５は、主に、ワークの加工点にクーラントを吐出することにより、主軸１７０および工具１７４Ａに付着した切り屑を除去したり、ワークの加工点の発熱を抑えたりする。

【0042】

＜Ｅ．工作機械１００の駆動機構＞
次に、図５を参照して、工作機械１００の各種構成について説明する。図５は、工作機械１００の駆動機構の一例を示す図である。

【0043】

図５に示されるように、工作機械１００は、制御部５０と、ポンプ１０９と、駆動部１１０，１２０，１３０と、吐出機構１２５と、マガジン１５０と、ＡＴＣ１６０と、主軸１７０とを含む。

【0044】

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５の例では、制御部５０は、ＣＰＵユニット５０Ａと、ＣＮＣユニット５０Ｂとで構成されている。

【0045】

ＣＰＵユニット５０ＡおよびＣＮＣユニット５０Ｂは、たとえば、バスＢＳを介して互いに通信を行なう。ＣＰＵユニット５０Ａは、たとえば、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）である。

【0046】

ＣＰＵユニット５０Ａは、予め設計されているＰＬＣプログラムに従って、駆動部１１０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。

【0047】

一例として、ＣＰＵユニット５０Ａは、ＰＬＣプログラムに従ってポンプ１０９を制御し、吐出機構１２５によるクーラントの吐出を制御する。これにより、クーラントの吐出のオン／オフ、およびクーラントの吐出量などが制御される。

【0048】

駆動部１１０は、マガジン１５０を回転駆動するための駆動機構である。駆動部１１０の装置構成は、任意である。駆動部１１０は、単体の駆動ユニットで構成されてもよいし、複数の駆動ユニットで構成されてもよい。図５の例では、駆動部１１０は、モータドライバ１１１Ｍと、モータ１１２Ｍとで構成されている。

【0049】

モータドライバ１１１Ｍは、ＣＰＵユニット５０Ａからの制御指令に従って、マガジン１５０を駆動する。マガジン１５０には、モータ１１２Ｍが設けられている。モータ１１２Ｍは、サーボ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、その他の種類のモータであってもよい。

【0050】

より具体的な処理として、モータドライバ１１１Ｍは、目標回転速度の入力をＣＰＵユニット５０Ａから受け、モータ１１２Ｍを制御する。モータ１１２Ｍは、モータドライバ１１１Ｍからの出力電流に従ってマガジン１５０を回転駆動し、マガジン１５０内の指定された次使用加工具Ｔ１を指定された位置に駆動する。

【0051】

また、ＣＰＵユニット５０Ａは、予め設計されているＰＬＣプログラムに従って、駆動部１２０を制御する。駆動部１２０は、ＡＴＣ１６０を駆動するための駆動機構である。駆動部１２０の装置構成は、任意である。駆動部１２０は、単体の駆動ユニットで構成されてもよいし、複数の駆動ユニットで構成されてもよい。図５の例では、駆動部１２０は、ＡＴＣドライバ１２１Ａと、モータ１２２Ａ，１２２Ｂとで構成されている。

【0052】

ＡＴＣドライバ１２１Ａは、たとえば、２軸一体型のドライバであり、ＡＴＣ１６０に接続されるモータ１２２Ａ，１２２Ｂの駆動を制御する。ＡＴＣ１６０は、中心軸１６５と、アーム１６６とを含む。アーム１６６は、たとえば、同時に２つの加工具を保持できるダブルアームである。すなわち、アーム１６６は、中心軸１６５の軸方向に直交する一方向に中心軸１６５から延出している把持部１６６Ａと、当該一方向の反対方向に中心軸１６５から延出している把持部１６６Ｂとを有する。

【0053】

モータ１２２Ａ，１２２Ｂの各々は、サーボ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、その他の種類のモータであってもよい。ＡＴＣドライバ１２１Ａは、たとえば、モータ１２２Ａの目標回転速度の入力と、モータ１２２Ｂの目標回転速度の入力とのそれぞれをＣＰＵユニット５０Ａから受け、モータ１２２Ａ，１２２Ｂのそれぞれを制御する。モータ１２２Ａは、ＡＴＣドライバ１２１Ａからの出力電流に従ってＡＴＣ１６０のアーム１６６を送り駆動し、中心軸１６５の軸方向の任意の位置にアーム１６６を駆動する。モータ１２２Ｂは、ＡＴＣドライバ１２１Ａからの出力電流に従ってＡＴＣ１６０のアーム１６６を回転駆動し、中心軸１６５を回転中心として任意の回転角度にアーム１６６を駆動する。

【0054】

一例として、ＡＴＣ１６０は、加工具の交換命令を受けたことに基づいて、マガジン１５０から次使用加工具Ｔ１を取得する。その後、ＡＴＣ１６０は、使用済加工具Ｔ２を主軸１７０から抜き取るとともに、次使用加工具Ｔ１を主軸１７０に装着する。その後、ＡＴＣ１６０は、主軸１７０から抜き取った使用済加工具Ｔ２をマガジン１５０に収納する。

【0055】

ＣＮＣユニット５０Ｂは、ＣＰＵユニット５０Ａ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５０Ｂは、当該加工プログラムに従って、駆動部１３０を駆動する。

【0056】

駆動部１３０は、主軸１７０を移動するための駆動機構である。駆動部１３０の装置構成は、任意である。駆動部１３０は、単体の駆動ユニットで構成されてもよいし、複数の駆動ユニットで構成されてもよい。図５の例では、駆動部１３０は、モータドライバ１３１Ｂ，１３１Ｃ，１３１Ｘ，１３１Ｙ，１３１Ｚと、モータ１３２Ｂ，１３２Ｃ，１３２Ｘ，１３２Ｙ，１３２Ｚとで構成されている。

【0057】

モータドライバ１３１Ｂは、ＣＮＣユニット５０Ｂから目標回転速度の入力を逐次的に受け、モータ１３２Ｂを制御する。モータ１３２Ｂは、主軸１７０の軸方向に直交する方向（たとえば、Ｙ軸方向）を回転中心として主軸１７０を回転駆動する。モータ１３２Ｂ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。

【0058】

モータ１３２Ｂがサーボモータである場合、モータドライバ１３１Ｂは、モータ１３２Ｂの回転角度を検知するためのエンコーダ（図示しない）のフィードバック信号からモータ１３２Ｂの実回転速度を算出する。そして、モータドライバ１３１Ｂは、算出した実回転速度が目標回転速度よりも小さい場合にはモータ１３２Ｂの回転速度を上げ、算出した実回転速度が目標回転速度よりも大きい場合にはモータ１３２Ｂの回転速度を下げる。このように、モータドライバ１３１Ｂは、モータ１３２Ｂの回転速度のフィードバックを逐次的に受けながらモータ１３２Ｂの回転速度を目標回転速度に近付ける。

【0059】

モータドライバ１３１Ｃは、ＣＮＣユニット５０Ｂから目標位置の入力を逐次的に受け、モータ１３２Ｃを制御する。モータ１３２Ｃは、主軸１７０の軸方向を回転中心として主軸１７０を回転駆動する。モータ１３２Ｃ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。モータドライバ１３１Ｃによるモータ１３２Ｃの制御方法は、モータドライバ１３１Ｂと同様であるので、その説明については繰り返さない。

【0060】

モータドライバ１３１Ｘは、ＣＮＣユニット５０Ｂから目標位置の入力を逐次的に受け、モータ１３２Ｘを制御する。モータ１３２Ｘは、主軸１７０を送り駆動し、Ｘ軸方向の任意の位置に主軸１７０を移動する。モータ１３２Ｘ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。モータドライバ１３１Ｘによるモータ１３２Ｘの制御方法は、モータドライバ１３１Ｂと同様であるので、その説明については繰り返さない。

【0061】

モータドライバ１３１Ｙは、ＣＮＣユニット５０Ｂから目標位置の入力を逐次的に受け、モータ１３２Ｙを制御する。モータ１３２Ｙは、主軸１７０を送り駆動し、Ｙ軸方向の任意の位置に主軸１７０を移動する。モータ１３２Ｙ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。モータドライバ１３１Ｙによるモータ１３２Ｙの制御方法は、モータドライバ１３１Ｂと同様であるので、その説明については繰り返さない。

【0062】

モータドライバ１３１Ｚは、ＣＮＣユニット５０Ｂから目標位置の入力を逐次的に受け、モータ１３２Ｚを制御する。モータ１３２Ｚは、主軸１７０を送り駆動し、Ｚ軸方向の任意の位置に主軸１７０を移動する。モータ１３２Ｚ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。モータドライバ１３１Ｚによるモータ１３２Ｚの制御方法は、モータドライバ１３１Ｂと同様であるので、その説明については繰り返さない。

【0063】

＜Ｆ．自走装置２００の外観＞
次に、図６を参照して、図１に示される自走装置２００の外観について説明する。図６は、自走装置２００の外観の一例を示す図である。

【0064】

自走装置２００は、ワークや工具などの搬送物を、工作機械１００などの所定の場所に搬送する。また、自走装置２００は、工作機械１００などの所定の場所から搬送物を搬出する。

【0065】

図６に示されるように、自走装置２００は、車輪駆動の走行本体２０と、搬送ロボット２３とを含む。走行本体２０は、カバー２１０を含む。

【0066】

カバー２１０の内部には、レーザセンサ２０５が設けられている。レーザセンサ２０５は、レーザ光を回転させながら照射し、当該レーザ光の反射光を受光するように構成される。これにより、レーザセンサ２０５は、周囲にある物体までの距離を測定する。自走装置２００は、レーザセンサ２０５の測定結果に基づいて、前進方向Ｒ、後進方向Ｂ、右折方向、および左折方向などの走行本体２０の走行を制御する。

【0067】

搬送ロボット２３は、たとえば、走行本体２０上に設けられている。搬送ロボット２３は、たとえば、アームロボットである。アームロボットとしての搬送ロボット２３は、アームＡＲ１～ＡＲ４と、エンドエフェクタ２２５とを含む。

【0068】

アームＡＲ１の一端は、走行本体２０に連結されている。アームＡＲ１の他端は、アームＡＲ２の一端と連結されている。アームＡＲ２の他端は、アームＡＲ３の一端と連結されている。アームＡＲ３の他端は、アームＡＲ４の一端と連結されている。アームＡＲ４の他端には、エンドエフェクタ２２５が設けられている。エンドエフェクタ２２５は、ワークや工具を保持可能に構成される。

【0069】

アームＡＲ２は、アームＡＲ１との連結軸を回転中心としてモータによって回転可能に構成される。アームＡＲ３は、アームＡＲ２との連結軸を回転中心としてモータによって回転可能に構成される。アームＡＲ４は、アームＡＲ３との連結軸を回転中心としてモータによって回転可能に構成される。

【0070】

また、搬送ロボット２３には、カメラ２０７が設けられている。図６の例では、カメラ２０７は、エンドエフェクタ２２５に設けられている。カメラ２０７は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラであってもよいし、赤外線カメラ（サーモグラフィ）であってもよいし、その他の種類のカメラであってもよい。

【0071】

なお、カメラ２０７は、必ずしも搬送ロボット２３に設けられる必要はない。カメラ２０７は、たとえば、走行本体２０のカバー２１０に設けられてもよい。

【0072】

また、走行本体２０上には、搬送物の設置台２０９が設けられている。図６の例では、搬送物として、ワークＷが示されている。搬送ロボット２３は、設置台２０９上のワークＷを把持し、指定された場所に当該ワークＷを移動する。あるいは、搬送ロボット２３は、指定された場所からワークＷを取り出し、当該ワークＷを設置台２０９に置く。

【0073】

なお、図６では、アームロボットとしての搬送ロボット２３ついて説明を行ったが、搬送ロボット２３は、アームロボットに限定されない。一例として、搬送ロボット２３は、オートローダであってもよい。

【0074】

＜Ｇ．自走装置２００の走行制御＞
次に、図７を参照して、自走装置２００の走行制御の一例について説明する。図７は、一例としての３次元マップ２２４を示す図である。説明の便宜のために、図７には、３次元マップ２２４が２次元のマップで示されている。

【0075】

自走装置２００は、たとえば、３次元マップ２２４に基づいて、走行本体２０の走行を制御する。３次元マップ２２４は、たとえば、ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）技術により生成される。３次元マップ２２４は、自走装置２００の位置を特定するために生成される情報であり、かつ、自走装置２００の走行場所における静止物の位置を示す情報である。当該静止物は、たとえば、壁、棚、工作機械などである。

【0076】

３次元マップ２２４は、たとえば、工場内のマップを示す。一例として、３次元マップ２２４には、工作機械１００Ａ，１００Ｂの位置と、障害物２３０Ａ，２３０Ｂの位置と、自走装置２００の走行ルート２４０と、自走装置２００の姿勢補正用のタグＴＧＡ，ＴＧＢの位置とが規定されている。

【0077】

自走装置２００は、たとえば、走行ルート２４０に従って位置ＰＡと位置ＰＢとの間の移動を繰り返すことによって、ワークの搬送作業を継続して行う。一例として、自走装置２００は、位置ＰＡにおいて、工作機械１００Ａから自走装置２００へのワークの搬入作業を行い、位置ＰＢにおいて、自走装置２００から工作機械１００Ｂへのワークの搬出作業を行う。

【0078】

自走装置２００は、工作機械１００Ａでの作業開始前において、タグＴＧＡを撮影可能な範囲内に移動する。図７の例では、タグＴＧＡは、工作機械１００Ａの内部に設けられている。その後、自走装置２００は、カメラ２０７を用いてタグＴＧＡを撮影し、カメラ２０７から得られた画像に基づいて、自走装置２００の位置姿勢を補正する。その後、自走装置２００は、工作機械１００Ａに対する作業を開始する。

【0079】

同様に、自走装置２００は、工作機械１００Ｂでの作業開始前においては、タグＴＧＢを撮影可能な範囲内に移動する。図７の例では、タグＴＧＢは、工作機械１００Ｂの横に設けられている。その後、自走装置２００は、カメラ２０７を用いてタグＴＧＢを撮影し、カメラ２０７から得られた画像に基づいて、自走装置２００の位置姿勢を補正する。その後、自走装置２００は、工作機械１００Ｂに対する作業を開始する。

【0080】

なお、上述では、自走装置２００が位置ＰＡおよび位置ＰＢとの間でワークの搬送作業を行う例について説明を行ったが、自走装置２００が行う作業内容は、特に限定されない。一例として、自走装置２００は、ワークではなく工具を搬送してもよい。

【0081】

また、工作機械１００Ａに替わって、ワークの素材が格納されるストッカが設けられてもよい。同様に、工作機械１００Ｂに替わって、ワークの素材が格納されるストッカが設けられてもよい。この場合、自走装置２００は、工作機械１００Ａ，１００Ｂではなく、ストッカに対してワークの搬送作業を行う。

【0082】

＜Ｈ．加工工程＞
次に、図８～図１０を参照して、工作機械１００によるワークの加工工程について説明する。図８は、ワークの加工工程を時系列の順に示す図である。図９は、図８に続く加工工程を時系列の順に示す図である。

【0083】

説明の便宜のために、以下では、ワールド座標系をＸ'軸，Ｙ'軸およびＺ'軸で表わす。図８に示されるＺ'軸は、重力方向と平行な軸である。図８に示されるＸ'軸は、Ｚ'軸方向に直交する水平面上の軸である。図８に示されるＹ'軸は、Ｘ'軸方向およびＺ'軸方向の両方に直交する軸である。

【0084】

また、以下では、ワークＷの加工工程に用いられる加工具１７４の一例として、ワークを加工するための工具１７４Ａと、ワークの加工を補助するための補助具１７４Ｂとを例に挙げて説明を行う。

【0085】

ステップＳ１において、ワークＷの加工を開始する処理が加工プログラム上において実行されたとする。このことに基づいて、工作機械１００の制御部５０は、マガジン１５０を駆動し、予め定められた第１の交換位置に工具１７４Ａを移動する。また、制御部５０は、予め定められた第２の交換位置に主軸１７０を移動する。次に、上述のＡＴＣ１６０は、第１の交換位置で待機している工具１７４Ａを、第２の交換位置で待機している主軸１７０に装着する。その後、制御部５０は、加工プログラムに従って主軸１７０を駆動しながらワークＷを加工する。

【0086】

ステップＳ２において、ワークＷの加工が終了したとする。このことに基づいて、制御部５０は、主軸１７０に付着している異物がステップＳ３で主軸１７０に装着する補助具１７４Ｂに落下しないように上述のモータ１３２Ｂを駆動する。図８の例では、主軸方向ＡＸＳと重力方向ＡＸＧとの間が成す角度θが９０度になるようにモータ１３２Ｂが駆動されている。また、図８には、主軸１７０に付着している異物の例として、上述の吐出機構１２５から吐出されるクーラントＣＬが示されている。

【0087】

ステップＳ３において、ワークＷの加工を補助する処理が加工プログラム上で実行されたとする。当該補助する処理としては、たとえば、主軸１７０に装着されているタグを用いて自走装置２００に姿勢を補正させる処理と、主軸１７０に装着されている測定器具（たとえば、カメラやレーザスキャナなど）を用いてワークＷの欠陥を検査する処理とが挙げられる。

【0088】

より具体的な処理として、工作機械１００の制御部５０は、マガジン１５０を駆動し、予め定められた第１の交換位置に補助具１７４Ｂを移動する。また、制御部５０は、予め定められた第２の交換位置に主軸１７０を移動する。次に、上述のＡＴＣ１６０は、第１の交換位置で待機している補助具１７４Ｂと、第２の交換位置で待機している工具１７４Ａとを交換する。これにより、補助具１７４Ｂが主軸１７０に装着される。好ましくは、制御部５０は、主軸１７０に付着している異物が補助具１７４Ｂに落下しない角度θを保った状態で工具１７４Ａと補助具１７４Ｂとを交換する。

【0089】

図８のステップＳ３の例では、補助具１７４Ｂの一例として位置認識用のタグＴＧが主軸１７０に装着されている。タグＴＧは、たとえば、ＡｐｒｉｌＴａｇなどのＡＲ（Augmented Reality）マーカーである。タグＴＧには、２次元バーコードが付されている。２次元バーコード上には、白または黒で色塗られた正方形がマトリクス状に配置される。図８の例では、黒色の正方形に対してハッチングが付されている。

【0090】

このように、ステップＳ２におけるモータ１３２Ｂの駆動処理は、ワークＷの加工が完了してから、補助具１７４Ｂが主軸１７０に装着される前に実行される。これにより、主軸１７０から補助具１７４ＢへのクーラントＣＬの落下が確実に防がれる。

【0091】

なお、ステップＳ２におけるモータ１３２Ｂの駆動処理は、補助具１７４Ｂが主軸１７０に装着される前に必ずしも実行される必要はない。すなわち、駆動処理は、補助具１７４Ｂが主軸１７０に装着された後に実行されてもよい。このような場合でも、主軸１７０から補助具１７４ＢへのクーラントＣＬの落下が多少防がれる。典型的には、ステップＳ２におけるモータ１３２Ｂの駆動処理は、補助具１７４Ｂが主軸１７０に装着されたタイミングから所定時間以内に実行される。

【0092】

ステップＳ４において、制御部５０は、タグＴＧが装着された主軸１７０を予め定められた位置に駆動する。また、自走装置２００は、上述の３次元マップ２２４に基づいて、予め定められた位置に移動するとともに、予め設定されている姿勢を搬送ロボット２３に取らせる。その後、自走装置２００は、カメラ１０７にタグＴＧを撮影させ、画像内におけるタグＴＧの位置姿勢を認識する。

【0093】

ステップＳ５において、自走装置２００は、画像基準の座標系で示される当該認識した位置姿勢を、所定の座標変換式に基づいて、所定の座標系で示される位置姿勢に変換する。当該所定の座標系は、たとえば、タグＴＧを基準とするマーカー座標系であってもよいし、搬送ロボット２３を基準とするロボット座標系であってもよいし、走行本体２０を基準とするワールド座標系であってもよい。

【0094】

その後、自走装置２００は、当該所定の座標系で示される位置姿勢と、予め設定されている正解値との誤差を認識する。続いて、自走装置２００は、当該正解値を基点として予め設定されている目標位置を当該誤差で補正し、補正後の目標位置に向けて搬送ロボット２３を駆動する。これにより、自走装置２００は、加工済みのワークＷを工作機械１００から搬出する。

【0095】

なお、図８のステップＳ２，Ｓ３に示される例では、主軸方向ＡＸＳと重力方向ＡＸＧとの間が成す角度θが９０度になるようにモータ１３２Ｂが駆動されていた。しかしながら、角度θは、９０度に限定されない。

【0096】

図１０は、角度θの他の例を説明するための図である。図１０に示されるように、制御部５０は、上面視において主軸１７０と補助具１７４Ｂとが重ならないようにモータ１３２Ｂが駆動する。上面視とは、補助具１７４Ｂが装着されている主軸１７０を重力方向ＡＸＧに視ることを意味する。

【0097】

より具体的には、主軸１７０と加工具１７４との装着面を主軸端面ＳＦとした場合、制御部５０は、主軸端面ＳＦを上面視で表した領域ＡＲＳと、補助具１７４ＢのタグＴＧ部分を上面視で表した領域ＡＲＴとが重ならないように、主軸１７０の角度θを調整する。これにより、主軸端面ＳＦに付着している異物が落下したとしてもタグＴＧには落下しない。

【0098】

なお、領域ＡＲＳと領域ＡＲＴとが重ならない角度であれば、角度θは、任意の角度に設定され得る。一例として、角度θは、４５度以上である。好ましくは、角度θは、９０度以上１８０度以下である。角度θ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いてもよい。また、角度θは、加工プログラム内で規定されていてもよいし、制御パラメータとして規定されていてもよい。

【0099】

＜Ｉ．ＣＰＵユニット５０Ａのハードウェア構成＞
次に、図１１を参照して、上述の図５に示されるＣＰＵユニット５０Ａのハードウェア構成について説明する。図１１は、ＣＰＵユニット５０Ａのハードウェア構成の一例を示す図である。

【0100】

ＣＰＵユニット５０Ａは、制御回路３０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）３０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）３０３と、通信インターフェイス３０４と、フィールドバスコントローラ３０６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Ｂ３に接続される。

【0101】

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。

【0102】

制御回路３０１は、制御プログラム３２２などの各種プログラムを実行することでＣＰＵユニット５０Ａの動作を制御する。制御回路３０１は、制御プログラム３２２の実行命令を受け付けたことに基づいて、補助記憶装置３２０またはＲＯＭ３０２からＲＡＭ３０３に制御プログラム３２２を読み出す。ＲＡＭ３０３は、ワーキングメモリとして機能し、制御プログラム３２２の実行に必要な各種データを一時的に格納する。

【0103】

通信インターフェイス３０４は、フィールドネットワークを用いて外部機器と定周期通信を行なうためのインターフェイスである。当該外部機器は、たとえば、上述のモータドライバ１１１Ｍ（図５参照）や上述のＡＴＣドライバ１２１Ａ（図５参照）などを含む。フィールドネットワークとしては、たとえば、ＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）、ＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰ（登録商標）、ＣＣ－Ｌｉｎｋ（登録商標）、またはＣｏｍｐｏＮｅｔ（登録商標）などが採用される。

【0104】

フィールドバスコントローラ３０６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通信ユニットである。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５０Ｂが挙げられる。

【0105】

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、制御プログラム３２２などを格納する。なお、制御プログラム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。

【0106】

＜Ｊ．ＣＮＣユニット５０Ｂのハードウェア構成＞
次に、図１２を参照して、上述の図５に示されるＣＮＣユニット５０Ｂのハードウェア構成について説明する。図１２は、ＣＮＣユニット５０Ｂのハードウェア構成の一例を示す図である。

【0107】

ＣＮＣユニット５０Ｂは、制御回路４０１と、ＲＯＭ４０２と、ＲＡＭ４０３と、通信インターフェイス４０４と、通信インターフェイス４０５と、フィールドバスコントローラ４０６と、補助記憶装置４２０とを含む。これらのコンポーネントは、内部バスＢ４に接続される。

【0108】

制御回路４０１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。

【0109】

制御回路４０１は、制御プログラム４２２などの各種プログラムを実行することでＣＮＣユニット５０Ｂの動作を制御する。制御プログラム４２２は、ワーク加工を実現するための加工プログラムなどを含む。制御プログラム４２２には、たとえば、図８および図９のステップＳ１～Ｓ４に示される主軸１７０の駆動指令などが規定されている。制御回路４０１は、制御プログラム４２２の実行命令を受け付けたことに基づいて、ＲＯＭ４０２からＲＡＭ４０３に制御プログラム４２２を読み出す。ＲＡＭ４０３は、ワーキングメモリとして機能し、制御プログラム４２２の実行に必要な各種データを一時的に格納する。

【0110】

通信インターフェイス４０４には、ＬＡＮ、ＷＬＡＮ、またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどが接続される。ＣＮＣユニット５０Ｂは、通信インターフェイス４０４を介して外部機器とデータをやり取りする。当該外部機器は、たとえば、上述の操作盤５００やサーバー（図示しない）などを含む。

【0111】

通信インターフェイス４０５は、外部機器との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５０Ｂは、通信インターフェイス４０５を介して外部機器とデータをやり取りする。当該外部機器は、ワーク加工のための各種駆動ユニット（たとえば、上述のモータドライバ１３１Ｂ，１３１Ｃ，１３１Ｘ～１３１Ｚ）などを含む。

【0112】

フィールドバスコントローラ４０６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通信ユニットである。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、ＣＰＵユニット５０Ａが挙げられる。

【0113】

補助記憶装置４２０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４２０は、制御プログラム４２２などを格納する。なお、制御プログラム４２２の格納場所は、補助記憶装置４２０に限定されず、制御回路４０１の記憶領域（たとえば、キャッシュメモリ）、ＲＯＭ４０２、ＲＡＭ４０３、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。

【0114】

また、制御プログラム４２２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４２２の趣旨を逸脱するものではない。さらに、制御プログラム４２２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４２２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５０Ａが構成されてもよい。

【0115】

＜Ｋ．自走装置２００のハードウェア構成＞
次に、図１３を参照して、自走装置２００のハードウェア構成について説明する。図１３は、自走装置２００のハードウェア構成の一例を示す図である。

【0116】

自走装置２００は、制御回路２０１と、ＲＯＭ２０２と、ＲＡＭ２０３と、通信インターフェイス２０４と、レーザセンサ２０５と、モータ駆動装置２０６，２０８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Ｂ２に接続される。

【0117】

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、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。

【0118】

制御回路２０１は、制御プログラム２２２やオペレーティングシステムなどの各種プログラムを実行することで自走装置２００の動作を制御する。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。

【0119】

通信インターフェイス２０４には、ＬＡＮ（Local Area Network）やアンテナなどが接続される。自走装置２００は、通信インターフェイス２０４を介して外部機器との無線通信または有線通信を実現する。当該外部機器は、たとえば、上述のコントローラ１５、上述の工作機械１００、自走装置２００を操作するためのユーザ端末（図示しない）などを含む。当該ユーザ端末は、たとえば、タブレット端末やスマートフォンなどである。ユーザは、当該ユーザ端末を介して自走装置２００の走行を制御することができる。

【0120】

レーザセンサ２０５は、レーザ光を回転させながら照射し、当該レーザ光の反射光を受光するように構成される。これにより、レーザセンサ２０５は、周囲にある物体までの距離を角度別に表わした２次元距離データを出力する。

【0121】

より具体的には、レーザセンサ２０５は、照射部と、ミラーと、受光部とで構成される。当該照射部は、当該ミラーに向けてレーザ光を照射する。当該ミラーは、モータによって回転可能にされており、レーザ光を各方向に反射する。これにより、レーザセンサ２０５は、レーザ光を各方向に照射する。物体がレーザセンサ２０５の周囲にある場合には、レーザ光は、当該物体に反射され、レーザセンサ２０５に戻る。レーザセンサ２０５は、当該反射光を受光部で受ける。

【0122】

レーザセンサ２０５は、物体からの反射光を受けて、当該物体までの距離を算出する。一例として、レーザセンサ２０５は、レーザ光を照射してから、当該レーザ光の反射光を受光するまでの時間に基づいて、レーザセンサ２０５から物体までの距離を算出する。典型的には、レーザセンサ２０５は、光の速度に当該時間を掛けることで物体までの距離を算出する。レーザセンサ２０５は、当該距離をレーザ光の照射角度に対応付けることで、角度別に距離を表わした２次元距離データを出力する。

【0123】

モータ駆動装置２０６は、制御回路２０１からの制御指令に従って、自走装置２００の駆動輪に接続されているモータ２０６Ｍの回転を制御する。当該制御指令は、たとえば、モータ２０６Ｍの正転指令、モータ２０６Ｍの逆転指令、モータ２０６Ｍの回転速度などを含む。モータ２０６Ｍには、たとえば、ステッピングモータまたはサーボモータなどが採用される。

【0124】

モータ駆動装置２０８は、制御回路２０１からの制御指令に従って、搬送ロボット２３に設けられている各モータの回転を制御する。当該モータは、搬送ロボット２３の各関節に設けられている。当該モータは、たとえば、サーボモータである。サーボモータの回転軸にはエンコーダが設けられている。当該エンコーダは、サーボモータの位置、サーボモータの回転速度、サーボモータの累積回転数などを、モータ駆動装置２０８にフィードバックする。モータ駆動装置２０８は、エンコーダの出力値に基づいて、搬送ロボット２３の位置姿勢を制御する。

【0125】

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、自走装置２００の走行を制御するための制御プログラム２２２、および、自走装置２００の走行経路を規定する上述の３次元マップ２２４などを格納する。制御プログラム２２２および３次元マップ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、キャッシュメモリなど）、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。

【0126】

＜Ｌ．フローチャート＞
次に、図１４を参照して、工作機械１００の制御フローについて説明する。図１４は、工作機械１００の制御処理を示すフローチャートである。

【0127】

図１４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４２２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。

【0128】

ステップＳ１１０において、制御部５０は、主軸１７０に工具を装着する指令が実行されたか否かを判断する。当該指令は、たとえば、上述の制御プログラム４２２に規定されている。当該指令は、主軸１７０に装着する工具の識別情報を含む。制御部５０は、主軸１７０に工具を装着する指令が実行されたと判断した場合（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、制御をステップＳ１２０に切り替える。

【0129】

ステップＳ１１２において、制御部５０は、ステップＳ１１０で指定された工具を主軸１７０に装着するように、マガジン１５０とＡＴＣ１６０と主軸１７０との駆動を制御する。

【0130】

ステップＳ１１４において、制御部５０は、上述の制御プログラム４２２に従ってワークの加工処理を実行する。当該加工処理は、たとえば、ステップＳ１１０で指定された工具を用いたワークの加工が終了するまで実行される。また、制御部５０は、当該加工処理の実行中において、クーラントを吐出するように上述の吐出機構１２５を制御する。

【0131】

ステップＳ１２０において、制御部５０は、主軸１７０に補助具を装着する指令が実行されたか否かを判断する。当該指令は、たとえば、制御プログラム４２２に規定されている。当該指令は、主軸１７０に装着する補助具の識別情報を含む。制御部５０は、主軸１７０に補助具を装着する指令が実行されたと判断した場合（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Ｓ１３０に切り替える。

【0132】

ステップＳ１２２において、制御部５０は、上述のモータ１３２Ｂを駆動し、主軸１７０の傾き角を予め定められた角度に駆動する。これにより、補助具が主軸１７０に装着された際に、異物が主軸１７０から補助具に落下することが防止される。一例として、主軸１７０の傾き角は、主軸方向ＡＸＳと重力方向ＡＸＧとの間が成す角度が９０度になるように調整される。

【0133】

ステップＳ１２４において、制御部５０は、ステップＳ１２０で指定された補助具を主軸１７０に装着するように、マガジン１５０とＡＴＣ１６０と主軸１７０との駆動を制御する。

【0134】

ステップＳ１２６において、制御部５０は、制御プログラム４２２に従って、補助具を用いた補助処理を実行する。一例として、補助具の一例であるタグが主軸１７０に装着されている場合、制御部５０は、当該タグを基準として自走装置２００に姿勢を補正させる処理を補助処理として実行する。他の例として、補助具の一例である測定器具（たとえば、カメラやレーザスキャナなど）が主軸１７０に装着されている場合、制御部５０は、当該測定器具を用いてワークの欠陥を検査する処理を補助処理として実行する。

【0135】

ステップＳ１３０において、制御部５０は、ワークの加工工程を終了するか否かを判断する。一例として、制御部５０は、制御プログラム４２２において加工工程の終了指令が実行されたことに基づいて、ワークの加工工程を終了すると判断する。制御部５０は、ワークの加工工程を終了すると判断した場合（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）、図１４に示される処理を終了する。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Ｓ１１０に戻す。

【0136】

なお、上述では、ステップＳ１２２の処理が実行された後にステップＳ１２４の処理が実行される例について説明を行ったが、ステップＳ１２４の処理が実行された後にステップＳ１２２の処理が実行されてもよい。

【0137】

＜Ｍ．変形例＞
次に、図１５を参照して、図８～図１０に示される補助具１７４Ｂの変形例について説明する。図１５は、変形例に従う補助具１７４Ｂを示す図である。

【0138】

上述の図８～図１０の例では、主軸１７０の傾き角を調整することで主軸１７０から補助具１７４Ｂへの異物の落下が防止されていた。これに対して、本変形例では、補助具１７４Ｂの形状を工夫することで主軸１７０から補助具１７４Ｂへの異物の落下が防止される。すなわち、補助具１７４Ｂは、補助具１７４Ｂが主軸１７０に装着されている状態で主軸１７０に付着している異物が主軸１７０から補助具１７４Ｂに落下しない形状を有する。

【0139】

より具体的には、補助具１７４Ｂは、タグＴＧと、接続部１７５とで構成されている。接続部１７５は、たとえば、Ｌ字形状を有する。接続部１７５の一端はタグＴＧに接続されており、接続部１７５の他端は主軸１７０に接続されている。

【0140】

補助具１７４Ｂは、主軸方向ＡＸＳが重力方向と平行であるときにおける上面視において、主軸端面ＳＦとタグＴＧとが重ならない形状を有する。これにより、主軸方向ＡＸＳが重力方向を向いている場合であっても、主軸１７０に付着している異物は、主軸１７０からタグＴＧに落下しない。

【0141】

＜Ｏ．付記＞
以上のように、本実施形態は以下のような開示を含む。

【0142】

［構成１］
ワークを加工することが可能な工作機械であって、
前記ワークの加工工程に用いられる加工具を装着可能に構成されている主軸を備え、
前記加工具は、
前記ワークを加工するための工具と、
前記ワークの加工を補助するための補助具とを含み、
前記工作機械は、さらに、
前記主軸の軸方向に直交する方向を回転中心として前記主軸を回転するための回転駆動部と、
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、
前記主軸に前記工具を装着した状態で前記ワークを加工する処理と、
前記主軸に前記補助具を装着した状態で前記ワークの加工を補助する処理と、
前記主軸に付着している異物が前記主軸から前記補助具に落下しないように前記回転駆動部を駆動する処理とを実行する、工作機械。

【0143】

［構成２］
前記駆動する処理は、前記補助具が前記主軸に装着される前に実行される、構成１に記載の工作機械。

【0144】

［構成３］
前記駆動する処理は、前記補助具が前記主軸に装着された後に実行される、構成１に記載の工作機械。

【0145】

［構成４］
前記駆動する処理は、上面視において前記主軸と前記補助具とが重ならないように前記回転駆動部を駆動する処理を含む、構成１～３のいずれか１項に記載の工作機械。

【0146】

［構成５］
前記駆動する処理は、前記主軸の軸方向と重力方向との間が成す角度が９０度になるように前記回転駆動部を駆動する処理を含む、構成１～４のいずれか１項に記載の工作機械。

【0147】

［構成６］
前記工作機械は、さらに、前記工作機械内にクーラントを吐出するための吐出機構を備え、
前記異物は、前記クーラントを含む、構成１～５のいずれか１項に記載の工作機械。

【0148】

［構成７］
ワークを加工することが可能な工作機械であって、
前記ワークの加工工程に用いられる加工具を装着可能に構成されている主軸を備え、
前記加工具は、
前記ワークを加工するための工具と、
前記ワークの加工を補助するための補助具とを含み、
前記工作機械は、さらに、
前記主軸の軸方向に直交する方向を回転中心として前記主軸を回転するための回転駆動部と、
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、
前記主軸に前記工具を装着した状態で前記ワークを加工する処理と、
前記主軸に前記補助具を装着した状態で前記ワークの加工を補助する処理とを実行し、
前記補助具は、当該補助具が前記主軸に装着されている状態で前記主軸に付着している異物が前記主軸から前記補助具に落下しない形状を有する、工作機械。

【0149】

［構成８］
ワークを加工することが可能な工作機械の制御方法であって、
前記工作機械は、前記ワークの加工工程に用いられる加工具を装着可能に構成されている主軸を備え、
前記加工具は、
前記ワークを加工するための工具と、
前記ワークの加工を補助するための補助具とを含み、
前記工作機械は、さらに、前記主軸の軸方向に直交する方向を回転中心として前記主軸を回転するための回転駆動部を備え、
前記制御方法は、
前記主軸に前記工具を装着した状態で前記ワークを加工するステップと、
前記主軸に前記補助具を装着した状態で前記ワークの加工を補助するステップと、
前記主軸に付着している異物が前記主軸から前記補助具に落下しないように前記回転駆動部を駆動するステップとを備える、制御方法。

【0150】

［構成９］
ワークを加工することが可能な工作機械の制御プログラムであって、
前記工作機械は、前記ワークの加工工程に用いられる加工具を装着可能に構成されている主軸を備え、
前記加工具は、
前記ワークを加工するための工具と、
前記ワークの加工を補助するための補助具とを含み、
前記工作機械は、さらに、前記主軸の軸方向に直交する方向を回転中心として前記主軸を回転するための回転駆動部を備え、
前記制御プログラムは、前記工作機械に、
前記主軸に前記工具を装着した状態で前記ワークを加工するステップと、
前記主軸に前記補助具を装着した状態で前記ワークの加工を補助するステップと、
前記主軸に付着している異物が前記主軸から前記補助具に落下しないように前記回転駆動部を駆動するステップとを実行させる、制御プログラム。

【0151】

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】

【0152】

１０ 加工システム、１５ コントローラ、２０ 走行本体、２３ 搬送ロボット、４０Ａ 工具収納部、４０Ｂ 加工機本体、５０ 制御部、５０Ａ ＣＰＵユニット、５０Ｂ ＣＮＣユニット、１００ 工作機械、１００Ａ 工作機械、１００Ｂ 工作機械、１０７ カメラ、１０９ ポンプ、１１０ 駆動部、１１１Ｍ モータドライバ、１１２Ｍ モータ、１２０ 駆動部、１２１Ａ ＡＴＣドライバ、１２２Ａ モータ、１２２Ｂ モータ、１２５ 吐出機構、１３０ 駆動部、１３１Ｂ モータドライバ、１３１Ｃ モータドライバ、１３１Ｘ モータドライバ、１３１Ｙ モータドライバ、１３１Ｚ モータドライバ、１３２ 主軸、１３２Ｂ モータ、１３２Ｃ モータ、１３２Ｘ モータ、１３２Ｙ モータ、１３２Ｚ モータ、１４０ カバー、１５０ マガジン、１６５ 中心軸、１６６ アーム、１６６Ａ 把持部、１６６Ｂ 把持部、１７０ 主軸、１７４ 加工具、１７４Ａ 工具、１７４Ｂ 補助具、１７５ 接続部、１７６ テーブル、１８０ 回収機構、２００ 自走装置、２０１ 制御回路、２０２ ＲＯＭ、２０３ ＲＡＭ、２０４ 通信インターフェイス、２０５ レーザセンサ、２０６ モータ駆動装置、２０６Ｍ モータ、２０７ カメラ、２０８ モータ駆動装置、２０９ 設置台、２１０ カバー、２２０ 補助記憶装置、２２２ 制御プログラム、２２４ ３次元マップ、２２５ エンドエフェクタ、２３０Ａ 障害物、２３０Ｂ 障害物、２４０ 走行ルート、３０１ 制御回路、３０２ ＲＯＭ、３０３ ＲＡＭ、３０４ 通信インターフェイス、３０６ フィールドバスコントローラ、３２０ 補助記憶装置、３２２ 制御プログラム、４０１ 制御回路、４０２ ＲＯＭ、４０３ ＲＡＭ、４０４ 通信インターフェイス、４０５ 通信インターフェイス、４０６ フィールドバスコントローラ、４２０ 補助記憶装置、４２２ 制御プログラム、５００ 操作盤、５０５ ディスプレイ、５０６ 操作キー。

【要約】

【課題】主軸から補助具への異物の落下を防ぐための技術を提供する。
【解決手段】ワークを加工することが可能な工作機械は、ワークの加工工程に用いられる加工具を装着可能に構成されている主軸を備える。加工具は、ワークを加工するための工具と、ワークの加工を補助するための補助具とを含む。工作機械は、さらに、主軸の軸方向に直交する方向を回転中心として主軸を回転するための回転駆動部と、工作機械を制御するための制御部とを備える。制御部は、主軸に工具を装着した状態でワークを加工する処理と、主軸に補助具を装着した状態でワークの加工を補助する処理と、主軸に付着している異物が主軸から補助具に落下しないように回転駆動部を駆動する処理とを実行する。
【選択図】図８

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】