特許 7471851 工作機械、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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-12

(45)【発行日】2024-04-22

(54)【発明の名称】工作機械、制御方法、及び、プログラム

(51)【国際特許分類】

   B23Q 11/02 20060101AFI20240415BHJP

   B23Q 3/155 20060101ALI20240415BHJP

【ＦＩ】

B23Q11/02

B23Q3/155 F

B23Q3/155 G

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020026654

(22)【出願日】2020-02-19

(65)【公開番号】P2021130163

(43)【公開日】2021-09-09

【審査請求日】2023-02-17

(73)【特許権者】

【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】佐藤 正弥

(72)【発明者】

【氏名】藤生 卓

【審査官】野口 絢子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０３０２０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２２５２８３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－１６８６６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－３４０６６９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｑ１１／００－１１／１４

Ｂ２３Ｑ３／１５５－３／１５７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加工対象物に対して、クランプされた工具を用いて加工を行う工作機械であって、
前記工具により前記加工対象物に加工を行った後に、前記工作機械からアンクランプ状態の前記工具に対して掃除動作を実行可能であり、
前記加工対象物の材料情報が樹脂材料の場合に前記掃除動作を行い、前記加工対象物の材料情報が樹脂材料以外の場合に前記掃除動作を行わない通常モードと、
前記加工対象物の材料に関わらず前記掃除動作を強制的に行う強制掃除モードと、を有し、
前記強制掃除モードが選択されている場合には、前記加工対象物の材料に関わらず前記掃除動作を実行することを特徴とする工作機械。

【請求項2】

加工対象物に対して、クランプされた工具を用いて加工を行う工作機械であって、
前記工具により前記加工対象物に加工を行った後に、前記工作機械からアンクランプ状態の前記工具に対して掃除動作を実行可能であり、
前記加工対象物の材料情報が樹脂材料の場合に前記掃除動作を行い、前記加工対象物の材料情報が樹脂材料以外の場合に前記掃除動作を行わず、
前記工作機械は、加工情報を読み込んで前記加工対象に対して加工を行う工作機械であり、
前記加工対象物の材料情報を予め記憶する記憶手段と、
前記加工情報に含まれる材料情報を読取る読取手段と、
前記記憶手段に記憶された材料情報と、前記読取手段によって読取られた材料情報と、を比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に応じて前記工具に対して前記掃除動作を行うことを特徴とする工作機械。

【請求項3】

複数の前記工具を保持する工具マガジンを備え、
前記掃除動作において、前記工具マガジンに保持された複数の前記工具に対して前記工具をクランプした状態で回転させる主軸を移動させてエアーを吹き付けることを特徴とする請求項１または２に記載の工作機械。

【請求項4】

加工対象物に対して、クランプされた工具を用いて加工を行う工作機械を含む加工システムの制御方法であって、
前記工具により前記加工対象物に加工を行った後に、前記工作機械からアンクランプ状態の前記工具に対して掃除動作を実行可能であり、
前記加工対象物の材料情報が樹脂材料の場合に前記掃除動作を行い、前記加工対象物の材料情報が樹脂材料以外の場合に前記掃除動作を行わない通常モードと、
前記加工対象物の材料に関わらず前記掃除動作を強制的に行う強制掃除モードと、を有し、
前記強制掃除モードが選択されている場合には、前記加工対象物の材料に関わらず前記掃除動作を実行することを特徴とする制御方法。

【請求項5】

加工対象物に対して、クランプされた工具を用いて加工を行う工作機械をコンピュータとし機能させるプログラムであって、
前記工具により前記加工対象物に加工を行った後に、前記工作機械からアンクランプ状態の前記工具に対して掃除動作を実行可能であり、
前記加工対象物の材料情報が樹脂材料の場合に前記掃除動作を行い、前記加工対象物の材料情報が樹脂材料以外の場合に前記掃除動作を行わない通常モードと、
前記加工対象物の材料に関わらず前記掃除動作を強制的に行う強制掃除モードと、を有し、
前記強制掃除モードが選択されている場合には、前記加工対象物の材料に関わらず前記掃除動作を実行することを特徴とするプログラム。

【請求項6】

加工対象物に対して、クランプされた工具を用いて加工を行う工作機械を含む加工システムの制御方法であって、
前記工具により前記加工対象物に加工を行った後に、前記工作機械からアンクランプ状態の前記工具に対して掃除動作を実行可能であり、
前記加工対象物の材料情報が樹脂材料の場合に前記掃除動作を行い、前記加工対象物の材料情報が樹脂材料以外の場合に前記掃除動作を行わず、
前記工作機械は、加工情報を読み込んで前記加工対象に対して加工を行う工作機械であり、
前記加工対象物の材料情報を予め記憶する記憶工程と、
前記加工情報に含まれる材料情報を読取る読取工程と、
前記記憶工程で記憶された材料情報と、前記読取工程で読取られた材料情報と、を比較する比較工程と、
前記比較工程における比較結果に応じて前記工具に対して前記掃除動作を行うことを特徴とする制御方法。

【請求項7】

加工対象物に対して、クランプされた工具を用いて加工を行う工作機械をコンピュータとし機能させるプログラムであって、
前記工具により前記加工対象物に加工を行った後に、前記工作機械からアンクランプ状態の前記工具に対して掃除動作を実行可能であり、
前記加工対象物の材料情報が樹脂材料の場合に前記掃除動作を行い、前記加工対象物の材料情報が樹脂材料以外の場合に前記掃除動作を行わず、
前記工作機械は、加工情報を読み込んで前記加工対象に対して加工を行う工作機械であり、
前記加工対象物の材料情報を予め記憶する記憶工程と、
前記加工情報に含まれる材料情報を読取る読取工程と、
前記記憶工程で記憶された材料情報と、前記読取工程で読取られた材料情報と、を比較する比較工程と、
前記比較工程における比較結果に応じて前記工具に対して前記掃除動作を行うことを特徴とするプログラム。

【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工作機械、制御方法、及び、プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

工作機械において、工作機械の内部に工具マガジンを備えて、工具交換動作を行うものが知られている。

【0003】

工具マガジン、または、工具上に切粉が堆積する場合があるため、例えば、送風機構をヘッド内に配設して大型化を抑制する技術が知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－３０２０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

また、特許文献１のように、送風機構をヘッド内に配設する以外にも、外部のエアーコンプレッサを利用することも行われているが、送風装置の配置にかかわらず、加工対象の材料の種類によって、切粉が堆積し易い場合がある。

【0006】

本発明は、簡易な方法で、工具に堆積した切粉の量を低減し易い技術を提供する。

【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、本発明の工作機械は、加工対象物に対して、クランプされた工具を用いて加工を行う工作機械であって、前記工具により前記加工対象物に加工を行った後に、前記工作機械からアンクランプ状態の前記工具に対して掃除動作を実行可能であり、前記加工対象物の材料情報が樹脂材料の場合に前記掃除動作を行い、前記加工対象物の材料情報が樹脂材料以外の場合に前記掃除動作を行わない通常モードと、前記加工対象物の材料に関わらず前記掃除動作を強制的に行う強制掃除モードと、を有し、前記強制掃除モードが選択されている場合には、前記加工対象物の材料に関わらず前記掃除動作を実行することを特徴とする。
また、上記課題を解決するために、本発明の工作機械は、加工対象物に対して、クランプされた工具を用いて加工を行う工作機械であって、前記工具により前記加工対象物に加工を行った後に、前記工作機械からアンクランプ状態の前記工具に対して掃除動作を実行可能であり、前記加工対象物の材料情報が樹脂材料の場合に前記掃除動作を行い、前記加工対象物の材料情報が樹脂材料以外の場合に前記掃除動作を行わず、前記工作機械は、加工情報を読み込んで前記加工対象に対して加工を行う工作機械であり、前記加工対象物の材料情報を予め記憶する記憶手段と、前記加工情報に含まれる材料情報を読取る読取手段と、前記記憶手段に記憶された材料情報と、前記読取手段によって読取られた材料情報と、を比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果に応じて前記工具に対して前記掃除動作を行うことを特徴とする。

【0008】

また、上記課題を解決するために、本発明の加工システムの制御方法は、加工対象物に対して、クランプされた工具を用いて加工を行う工作機械を含む加工システムの制御方法であって、前記工具により前記加工対象物に加工を行った後に、前記工作機械からアンクランプ状態の前記工具に対して掃除動作を実行可能であり、前記加工対象物の材料情報が樹脂材料の場合に前記掃除動作を行い、前記加工対象物の材料情報が樹脂材料以外の場合に前記掃除動作を行わない通常モードと、前記加工対象物の材料に関わらず前記掃除動作を強制的に行う強制掃除モードと、を有し、前記強制掃除モードが選択されている場合には、前記加工対象物の材料に関わらず前記掃除動作を実行することを特徴とする。
また、上記課題を解決するために、本発明の加工システムの制御方法は、加工対象物に対して、クランプされた工具を用いて加工を行う工作機械を含む加工システムの制御方法であって、前記工具により前記加工対象物に加工を行った後に、前記工作機械からアンクランプ状態の前記工具に対して掃除動作を実行可能であり、前記加工対象物の材料情報が樹脂材料の場合に前記掃除動作を行い、前記加工対象物の材料情報が樹脂材料以外の場合に前記掃除動作を行わず、前記工作機械は、加工情報を読み込んで前記加工対象に対して加工を行う工作機械であり、前記加工対象物の材料情報を予め記憶する記憶工程と、前記加工情報に含まれる材料情報を読取る読取工程と、前記記憶工程で記憶された材料情報と、前記読取工程で読取られた材料情報と、を比較する比較工程と、前記比較工程における比較結果に応じて前記工具に対して前記掃除動作を行うことを特徴とする。

【0009】

また、上記課題を解決するために、本発明のプログラムは、加工対象物に対して、クランプされた工具を用いて加工を行う工作機械をコンピュータとし機能させるプログラムであって、前記工具により前記加工対象物に加工を行った後に、前記工作機械からアンクランプ状態の前記工具に対して掃除動作を実行可能であり、前記加工対象物の材料情報が樹脂材料の場合に前記掃除動作を行い、前記加工対象物の材料情報が樹脂材料以外の場合に前記掃除動作を行わない通常モードと、前記加工対象物の材料に関わらず前記掃除動作を強制的に行う強制掃除モードと、を有し、前記強制掃除モードが選択されている場合には、前記加工対象物の材料に関わらず前記掃除動作を実行することを特徴とする。
また、上記課題を解決するために、本発明のプログラムは、加工対象物に対して、クランプされた工具を用いて加工を行う工作機械をコンピュータとし機能させるプログラムであって、前記工具により前記加工対象物に加工を行った後に、前記工作機械からアンクランプ状態の前記工具に対して掃除動作を実行可能であり、前記加工対象物の材料情報が樹脂材料の場合に前記掃除動作を行い、前記加工対象物の材料情報が樹脂材料以外の場合に前記掃除動作を行わず、前記工作機械は、加工情報を読み込んで前記加工対象に対して加工を行う工作機械であり、前記加工対象物の材料情報を予め記憶する記憶工程と、前記加工情報に含まれる材料情報を読取る読取工程と、前記記憶工程で記憶された材料情報と、前記読取工程で読取られた材料情報と、を比較する比較工程と、前記比較工程における比較結果に応じて前記工具に対して前記掃除動作を行うことを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、簡易な方法で、工具に堆積した切粉の量を低減し易い工作機械を提供することできる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態に係る工作機械の外観斜視図。

【図2】実施形態に係る工作機械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ーブロー部を示す図（図４（ａ）は斜視図であり、図４（ｂ）は断面図である）。

【図5】実施形態に係る工作機械における制御ブロック図。

【図6】実施形態に係る工具マガジン７０の上面図。

【図7】掃除動作（掃除モード）の制御フローチャート。

【図8】材料自動判定制御の制御フローチャート。

【図9】加工中の掃除動作の実行判断の制御フローチャート。

【図10】切粉挟み込み検知の制御フローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明する。

【0013】

＜実施形態＞
本発明の実施形態に係る工作機械ついて、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工作機械の外観斜視図であり、エアーを発生させるエアーコンプレッサ２００に、増圧弁９０が取り付けられて、増圧弁９０によって、圧力が上昇したエアーによって、チャックをアンクランプ状態にする。増圧弁９０の後段にエア圧検知センサ９１が設けられている。工具のチャックにどの程度の圧力がかかっているか測定するために、エア圧検知センサ９１は、工作機械の内部に設けられてもよい。加工機１００は、図１に示すように、外装カバー１０１内に加工機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】

図２に示すように、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、開閉ロッド１０４に設けられた不図示のショックアブソーバー機構により、開き動作が、ゆっくりになるように構成されている。開閉ドア１０２が開閉を行い易くなるとともに、窓１０３に大きな衝撃が伝わりにくくし、窓１０３に設けられた透光性の部材が壊れにくくなっている。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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、図３に示すように、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。

【0031】

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。

【0032】

制御部８４ｃは、主軸１１を回転駆動するモータ１３を制御する。制御部８４ｃは、主軸１１に取り付けられた加工具１２を高速で回転させるため、他の制御部８４ａ、８４ｂ、８４ｘ、８４ｙ、８４ｚよりも大型、高重量になり易い。そこで、本実施形態では、電装ユニット８０の枠体８１は、制御部の設置スペースを上下に仕切る仕切り部８２を有し、仕切り部８２の下方に大型で高重量の制御部８４ｃを設け、仕切り部８２の上方に小型で軽量の８４ａ、８４ｂ、８４ｘ、８４ｙ、８４ｚを設けるようにしている。このように重量物を下方に配置することで装置の安定性を図れると共に、小型の制御部を仕切り部８２の上方にまとめて配置することでスペースを有効活用して装置の小型化を図れる。

【0033】

また、制御基板８３は、配線等を行い易くするため枠体８１の側面に設けるようにしている。但し、これら電装ユニット８０の各部の配置は、どのような順番に入れ変えても良い。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

図４について説明する。図４（ａ）のエアーブロー部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ーを吹き付けて、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、工具全体へエアー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。

【0037】

図４（ｂ）はエアーブロー部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、吹き付けるエアー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。

【0038】

図５に示すように、電装ユニット８０は、演算手段である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。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。

【0039】

Ｉ／Ｏ８６ｉは、加工機本体のエアーブロー部８７、集塵装置８８、工具長センサ９６に接続される。エアーブロー部８７は上述のように工具へエアーを吹き付け、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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

このようにＣＰＵ８５により加工機本体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。

【0043】

本実施形態における加工機の掃除モードについて以下に説明する。

【0044】

エアーブロー部８７から工具マガジン７０にエアーを吹き付けることで工具マガジン７０に付着した切粉を除去することができる。

【0045】

図７に、本発明の実施形態に係る加工機の同じ工具をとる場合の掃除モード動作の制御フローチャートを示す。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。

【0046】

加工中に掃除モードを実行した場合、まずステップＳ１０１で現在の座標位置を戻り座標位置としてメモリ８６ｍに記憶する。ステップＳ１０２～Ｓ１０４を実行し、制御部８４ｚは主軸１１を上昇させ、工具を加工対象物から離して主軸１１の回転を停止させ、主軸１１を工具マガジン７０の上部に位置するように移動させる制御を行った後、加工具１２を工具マガジン７０に格納する。

【0047】

ステップＳ１０５～Ｓ１０６において制御部８４ｚは主軸１１を加工具１２を格納した高さから上昇させて離し、制御部８４ｘと８４ｙとで主軸１１を図６に示す工具マガジン７０の工具位置Ｔ１へ移動させる。

【0048】

ステップＳ１０７では、制御部８４ｚは、主軸１１をエアーを吹き付ける高さまで下降させる。この時、格納した加工具１２に当たらない高さまで主軸１１を下降させる。加工具１２に近いほど掃除の効率が上がる。

【0049】

ステップＳ１０８でエアブローを開始する。可能な範囲の最大の流量でエアーを吹き付ける。

【0050】

ステップＳ１０９～Ｓ１１２を実行し、図６の軌跡（矢印）７１のように主軸１１を移動させてすべての工具を掃除する。具体的にはまず制御部８４ｘと８４ｙとで、工具位置Ｔ１からＴ５へ移動させて数秒停止、次にＴ１０へ移動させて数秒停止、そしてＴ６へ移動させて数秒停止し、最後にＴ１へ戻り数秒停止させる。

【0051】

ステップＳ１１３～Ｓ１１４でエアブローを停止させ、制御部８４ｚで主軸１１を上昇させる。

【0052】

ステップＳ１１５～Ｓ１１７で戻した工具を取り出し、主軸１１を回転させ、上述の戻り座標位置へ移動し、掃除モードを終了する。

【0053】

加工後に加工具１２を工具マガジン７０に戻した際に掃除モードを実行した場合は、ステップＳ１０５からＳ１１４までを実行する。

【0054】

工具マガジン７０または、工具マガジン７０に収納された工具に向けてエアーを吹き付けると、主軸１１と加工具１２との間に切粉が入ることを未然に防ぐことができ、工具クランプを行い易くすることができる。掃除手段として主軸に取り付けられたエアーブロー部８７を用いたが、工具の他の掃除専用のブラシやバーを取付けたり、他の掃除機構を加工装置１００に取り付けてもよい。

【0055】

図８に、本発明の実施形態に係る工作機械の、加工前に材料情報を解析して掃除モードを有効にするかを判断するフローチャートを示す。

【0056】

ＮＣファイルの例を表１に例示する。

【0057】

【表1】

【0058】

まず、ステップＳ２０１でＣＰＵ８５は、ＮＣファイルのコメント行の先頭にＣＥＣＯＭＭＥＮＴと書かれている行を探し、材料の文字列を読取り、記憶手段としてのメモリ８６ｍに記憶されているテーブル内に存在するか比較参照することによって確認する。このとき、メモリ８６ｍのテーブルには、樹脂材料であるＰＭＭＡまたはＰＥＥＫが記憶されている。ステップＳ２０２で材料を指定している情報がＰＭＭＡまたはＰＥＥＫだった場合、比較結果に従ってステップＳ２０３～Ｓ２０４を実行し、掃除モードを有効にして加工を開始する（通常モード）。掃除モードが有効な場合は、同じ加工具１２を取る場合には、ステップＳ１０１～Ｓ１１７のステップを実行し、加工後に加工具１２を工具マガジンに戻した際に掃除モードを実行した場合は、ステップＳ１０５～Ｓ１１４までを実行する。ＣＰＵ８５の一機能としてＮＣコードの読取手段、樹脂情報の比較手段としてメモリ８６ｍに展開されたプログラムを実行する。

【0059】

ステップＳ２０２でそれら以外の材料だった場合は、ステップＳ２０５で強制掃除モードが選択されているか確認する。選択されていた場合は材料に関わらずステップＳ２０３～Ｓ２０４で掃除モードを有効にして加工を開始する。選択されていなかった場合はステップＳ２０６で掃除モードを無効にして加工を開始する。

【0060】

この制御により、必要な材料でのみ掃除を実施するため、加工の効率が上がる。例えば、セラミックやハイブリットレジン等では、堆積する切粉の粒径が小さいため、掃除を行わなくても加工の精度に影響が少ない場合があるため、掃除も行われない。これの材料を判定し掃除モードをＯＦＦにしても良い。

【0061】

本実施例では大きな切粉になり易いＰＭＭＡやＰＥＥＫを記憶しているが、その他の材料情報をメモリ８６に記憶しても構わない。また、材料情報は、ＮＣコードから読み取っているが、材料の導電率や抵抗値を測定して得てもよく、加工対象物の表面や切粉を撮像して得てもよい。例えば、下記材料の体積抵抗率（Ω・cm）はＰＥＥＫ10^(17-18)、ＰＭＭＡ 10^14、ジルコニア10^13、コバルト5.6、クロム12.7 である。

【0062】

図９に、本発明の実施形態に係る工作機械の加工中に掃除モードを実行するか否かを設定する制御フローチャートを示す。

【0063】

ステップＳ３０１でＣＰＵ８５の時間カウンタをリセットする。

【0064】

ステップＳ３０２でＮＣファイルから１行読みだした文字列を確認し、空文字列であれば終了する。

【0065】

ステップＳ３０３～Ｓ３０６を実行し、経過時間のカウントを開始し、経過時間の閾値を越えると、主軸１１が現在保持している工具が最初の工具であるかを確認する。

【0066】

そして最初の工具であれば、ステップＳ３０７～Ｓ３０８でバッファしている動作の完了を待ち、ＮＣファイルから読み出した文字列として掃除モード用のＭコードを格納する。Ｓ３０９では、ＮＣ＿ｓｔｒ内のＮＣコードを実行する。Ｓ３０９では、Ｓ３０８でお掃除用ＭコードがＮＣ＿ｓｔｒに格納されていれば、お掃除用Ｍコードに従った掃除動作を行う。

【0067】

ステップＳ３１０で工具交換Ｍコードを実行しておらず、且つ、ステップＳ３１１で掃除モードを実行していた場合、Ｓ３１２で経過時間カウンタをリセットして、ステップＳ３０２に戻る。

【0068】

ステップＳ３１０で工具交換Ｍコードを実行していた場合、ステップＳ３１５で経過時間カウンタをリセットし、現在保持している工具を確認し、最初の工具と一致しているか判定する。一致していた場合Ｓ３１１へ進み、一致していなかった場合はステップＳ３０２へ進む。

【0069】

この制御により加工中に、付着する切粉がなるべく少ないうちに、こまめに掃除を行うことができるので、安定した工具クランプや加工を行うことができる。

【0070】

また、加工中のみではなく、最初に掴んだ工具を荒加工用工具として認識し、荒加工では切粉が大量に出ると考えられるので、工具を戻した際にも掃除モードを実行することで、より安定した動作が得られる。荒加工の方が、切粉が大きくなりやすいため、荒加工のときに樹脂材料に応じて掃除モードを実行し、仕上げ加工のときには、樹脂材料の種類によらず、掃除モードを実行しないようにしてもよい。

【0071】

図１０に、本発明の実施形態に係る工作機械の、切粉挟み込み検知についての制御フローチャートを示す。

【0072】

まず、ステップＳ４０１～Ｓ４０２で工具を取り出し、切粉挟み込み検知が有効であるか確認する。無効だった場合ステップＳ４０７で加工を開始する。

【0073】

有効だった場合Ｓ４０３を実行し、主軸１１に加工具１２を取り付けた状態で、タッチセンサである工具長センサ９６の上に移動させ、下降させて加工具１２が工具長センサ９６に触れたＺ軸方向の座標によって、工具の長さを検知する。加工具１２それぞれについて、Ｚ軸方向どの位置でタッチセンサ９６に触れるか記憶しておけば、どの程度、加工具１２と工具ホルダの間に、切粉が入って前回の計測値から工具が長くなっているか、または、折れてタッチしないか等を判定することができる。主軸１１の工具クランプと加工具１２との間に切粉が入っていた場合、工具長が長くなる為、ステップＳ４０５～Ｓ４０６を実行し、加工具１２を戻してエラーにする制御を行う。

【0074】

この制御により、加工不良を未然に防ぐことができる。

【0075】

また、材料情報に基づいているため、切粉の堆積が問題にならない材料の場合には掃除処理を行わないことで全体の加工時間を速くすることができる。

【0076】

上述した実施例では、工作機械１００のＣＰＵ８５、メモリ８６ｍ等を用いて、加工情報であるＮＣコードを用いて掃除動作を実施する例を示したが、工作機械１００に接続される情報処理装置で加工情報に対する処理を行って、工作機械に動作指示をしてもよい。また、情報処理装置と通信可能に接続された工作機械１００を加工システムとして、各処理を接続された各装置で分散して実行してもよい。

【0077】

加工対象物に対して、クランプされた工具１２を用いて加工を行う工作機械１００を含む加工システムや加工装置、制御方法であって、加工対象物の材料情報に応じて、工作機械１００からアンクランプされている工具に対して掃除動作を行えばよい。この構成によってよって、工具についた切粉を飛ばし、工具のクランプを行い易くすればよい。

【符号の説明】

【0078】

１１ 主軸
１２ 加工具
７０ 工具マガジン
８５ ＣＰＵ
８６ｍ メモリ
８７ エアーブロー部
９６ 工具長センサ
１００ 加工装置（工作機械）
１２１ 送風口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】