CN107199480B - 机床系统以及开启停止位置计算装置 - Google Patents

机床系统以及开启停止位置计算装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种机床系统以及开启停止位置计算装置。机床系统具备可开闭地封堵包围机床的罩的开口部的门。进一步，机床系统具备：开口宽度设定部，其设定门的开口宽度；开启停止位置计算部，其计算合计时间为最小的门的开启停止位置，该合计时间为将门从全闭位置移动到设定后的开口宽度的位置的时间与门从打开而停止的开启停止位置移动到全闭位置的时间进行合计后得到的合计时间；以及门控制部，其在工件的更换时，根据计算出的开启停止位置来控制门的开关。

Description

机床系统以及开启停止位置计算装置
技术领域
本发明涉及为了更换机床的工件而计算开门的开启停止值位置的机床系统以及开启停止位置计算装置。
背景技术
为了更廉价地生产产品，追求生产的自动化、高速化。作为其中一个环节，存在使用了机床的加工自动化系统。在该自动化系统中，不仅自动进行加工，也自动进行工件的更换(未加工的工件的安装以及加工结束工件的取出)等。通过工件更换装置进行该工件的更换。另外，在加工时，为了防止切屑、切削液的飞溅而关门，在更换工件时需要打开门的动作以使得工件更换装置能够移动到机床的内部，并自动进行该门的开关。有时门的开关会将使用了液压、空气的流体压力缸用作驱动源，但是位置和速度的控制比较难，因此在即将到达门的停止位置之前使速度下降的情况以及使门准确停止在任意的位置的情况比较困难。
日本专利第4629392号公报中公开了使用伺服电动机和滚珠丝杠(滚珠螺杆)来高速开关门。即使通过伺服电动机使门高速地移动也能够在开闭端附近使门减速，并且能够停止在任意的位置，因此，降低了在开闭端的冲击并且使门只打开必要的宽度，由此能够实现门开闭的高速化。这样，缩短了门开闭花费的时间，实现了周期时间的缩短化。
另外，在日本特开2010-228063号公报中，不是涉及用于隔开机床的内部和外部的门(开闭门)，而是涉及到设置在机床内部的加工区域和工具的等待区域之间的门，但是通过使门的打开宽度发生变化，来消除工具更换时的开闭门的开闭时间的浪费，从而缩短加工时间。
发明内容
这样，日本专利第4629392号公报、日本特开2010-228063号公报公开了一种仅将门开启必要宽度的技术。但是，在停止门的移动时，需要使门的移动速度缓慢降低后使门停止，因此如图13A所示，在仅将门开启必要的宽度(必要宽度)的门时，在将门开启必要宽度之前门该门进行减速，打开门的时间变长。因此如图13B所示，门打开的宽度比需要宽度要长，由此能够防止在将门开启必要宽度之前门进行减速，能够缩短将门开启必要宽度的时间。但是，由于以将门打开而停止时的宽度与必要宽度之间的差值(额外宽度)的量而过多(额外)地打开了门，所以到门的全闭位置的距离变长。这样，关门的动作花费时间，工件更换时的门的开闭时间变长。
因此，本发明的目的在于提供一种实现工件更换时的门的开闭时间的缩短化的机床系统以及开启停止位置计算装置。
本发明的第一方式为一种机床系统，具备：机床以及工件更换装置，该机床具备对围住上述机床的罩的开口部进行封堵的可开闭的门、以及开闭上述门的电动机；该工件更换装置进行设置在上述罩内的工件的更换，该机床系统具备：开口宽度设定部，其设定上述门的开口宽度；开启停止位置计算部，其计算合计时间变为最小的上述门的上述开启停止位置，该合计时间是将上述门从全闭位置移动到设定后的上述开口宽度的位置的时间与上述门从打开门而停止的开启停止位置移动到上述全闭位置的时间进行合计后得到的合计时间；以及门控制部，其在上述工件更换装置进行的上述工件的更换时，根据计算出的上述开启停止位置来控制上述电动机并控制上述门。
通过该结构，能够防止门与工件更换装置之间的干扰，并能够缩短工件更换时门的开闭时间。因此，能够缩短周期时间。
本发明的第一方式为，在上述机床系统中，可以在上述机床的控制装置中设置上述开口宽度设定部、上述开启停止位置计算部以及上述门控制部中的至少一个。
本发明的第一方式为，在上述机床系统中，可以在与上述机床的控制装置不同的控制装置中设置上述开口宽度设定部、上述开启停止位置计算部以及上述门控制部中的至少一个。
本发明的第一方式为，在上述机床系统中，与上述机床的控制装置不同的控制装置也可以是上述工件更换装置的控制装置。
本发明的第一方式为，在上述机床系统中，上述工件更换装置可以具有把持上述工件的把持部、以及使上述把持部移动的移动部件。这样，能够通过工件更换装置进行工件的更换。
本发明的第一方式为，在上述机床系统中，在上述门移动到上述开口宽度的位置时，上述工件更换装置驱动位于停止位置的上述移动部件以及上述把持部并进行上述工件的更换，之后，使上述把持部退避到上述停止位置，在上述工件更换后，上述把持部退避到即使上述门移动到上述全闭位置上述门与上述移动部件以及上述把持部也不会进行干扰的位置时，上述门控制部可以控制上述电动机并关闭上述门。这样，能够防止门和工件更换装置之间的干扰，并能够缩短周期时间。
本发明的第一方式为，在上述机床系统中，上述门以预定的移动速度进行移动，上述开启停止位置计算部使用停止的上述门直到成为上述预定移动速度为止的加速度、停止的上述门直到到达上述预定移动速度为止的时间常数，来计算上述合计时间成为最小的上述门的上述开启停止位置。这样，能够计算合计时间成为最小的门的开启停止位置。
本发明的第一方式为，在上述机床系统中，上述开启停止位置计算部可以使用L2＝L+a×T2/8的关系式来计算上述合计时间成为最小的上述门的上述开启停止位置。其中，L2是上述门的上述开启停止位置、L是通过上述开口宽度设定部设定的上述开口宽度、a是停止的上述门直到变为上述预定的移动速度为止的上述加速度、T是停止的上述门直到达到上述预定的移动速度为止的上述时间常数。这样，能够简单地计算合计时间成为最小的门的开启停止位置。
本发明的第二方式为一种开启停止位置计算装置，具备：开口宽度设定部，其设定通过电动机进行开关的门的开口宽度；以及开启停止位置计算部，其计算将上述门从全闭位置移动到所设定的上述开口宽度的位置的时间与上述门从打开而停止的开启停止位置移动到上述全闭位置的时间进行合计后得到的合计时间成为最小的上述门的上述开启停止位置。
通过该结构，能够防止门和工件更换装置之间的干扰，缩短工件更换时的门的开闭时间。因此，能够缩短周期时间。
本发明的第二方式为，在上述开启停止位置计算装置中，上述门以预定的速度进行移动，上述开启停止位置计算部使用停止的上述门直到成为上述预定移动速度为止的加速度、停止的上述门直到达到上述预定的移动速度为止的时间常数来计算上述合计时间成为最小的上述门的上述开启停止位置。这样，能够简单地计算合计时间成为最小的门的开启停止位置。
本发明的第二方式为，在上述开启停止位置计算装置中，上述开启停止位置计算部可以使用L2＝L+a×T2/8的关系式来计算上述合计时间成为最小的上述门的上述开启停止位置。其中，L2是上述门的上述开启停止位置、L是通过上述开口宽度设定部设定的上述开口宽度、a是停止的上述门直到变为上述预定的移动速度为止的上述加速度、T是停止的上述门直到达到上述预定的移动速度为止的上述时间常数。这样，能够简单地计算合计时间成为最小的门的开启停止位置。
根据本发明，能够防止门和工件更换装置之间的干扰，缩短工件更换时的门的开闭时间。因此，能够缩短周期时间。
附图说明
通过参照附图说明以下实施方式，能够更加容易地理解本发明的上述目的、特征以及优点。
图1是表示实施方式的机床系统的结构的结构图。
图2A是表示门的位置位于门干扰区域内时的门的状态一例的图，图2B是表示门的位置位于门干扰边界位置时的门的状态的图，图2C是表示门的位置位于门干扰以外的区域内时的门的状态一例的图。
图3A是表示机床的动作位置位于工件更换装置干扰以外的区域内时的机床状态一例的图，图3B是表示机床的动作位置位于工件更换装置干扰边界位置时的机床状态的图，图3C是表示机床的动作位置位于工件更换装置干扰区域内时的状态一例的图。
图4是表示图1所示的机床系统(机床以及工件更换装置)的整体动作的流程图。
图5是用于说明因开启停止位置而导致工件更换时的门开闭时间变短的情况的图。
图6是表示计算用于缩短工件更换时的门的开闭时间的门的开启停止位置，来控制门驱动部的数值控制装置(开启停止位置计算装置)的结构的结构图。
图7是表示图6所示的数值控制装置的动作的流程图。
图8是表示图6所示的数据输入部进行的开口宽度的输入例的图。
图9是表示加工程序的一例的图。
图10A是表示时间和门的位置(距离全闭位置的距离)之间的关系的图，图10B是表示时间和门的速度之间的关系的图。
图11是表示变形例1的加工程序的一例的图。
图12是表示变形例3的机床系统的结构的结构图。
图13A以及图13B是用于说明本发明的课题的图。
具体实施方式
关于本发明的机床系统以及开启停止位置计算装置，举出优选的实施方式，一边参照附图一边详细进行以下的说明。
图1是表示实施方式的机床系统10的结构的结构图(功能框图)。机床系统10具备机床12和工件更换装置14。机床12对工件W(参照图3A～图3C)进行加工。机床12对设置在工作台Ta(参照图3A～图3C)上的工件W进行加工。工件更换装置14将通过机床12结束了加工的工件(加工结束的工件)W取出，并将未加工的工件W设置(载置)在工作台Ta上。即，工件更换装置14进行通过机床12实施加工的工件W的更换。
如图2A～图2C所示，机床12被具有开口部20a的罩20围住(包围)，在罩20上设置有用于封堵罩20的开口部20a的、能够开闭的门22。该罩20用于防止在工件W的加工中使用的切削液以及由于工件的加工而产生的切屑(切削屑)在机床12进行的工件W的加工中向周围飞散。
如图2A所示，机床12在加工中，为了堵塞罩20的开口部20a，处于关闭门22的状态。在工件W的更换时，需要取出设置在罩20内的加工结束的工件W，并将未加工的工件W设置在罩20内，因此机床12以如图2B或图2C所示的方式打开门22。如果门22开口到希望的开口宽度，则工件更换装置14进行工件W的更换。
另外，如图3A～图3C所示，通过工件更换装置14的机械臂24a以及把持工件W的把持部24b来进行该工件W的更换。在工件W的更换时，该机械臂24a通过因门22而打开的开口部20a并延伸到罩20内，由此进行工件W的更换。该机械臂24a是用于使把持部24b移动的移动部件。
这里，将门22完全关闭的状态(图2A所示的状态)的门22的位置、即门22的开口宽度最小(0)的门22的位置设为全闭位置。另外，将门22完全打开的状态(图2C所示的状态)的门22的位置、即门22的开口宽度最大的门22的位置设为全开位置。并且，将门22打开并停止的位置设为开启停止位置。该开启停止位置是从全闭位置到全开位置的范围内的位置。另外，不存在开启停止位置＝全开位置、开启停止位置＝全闭位置的情况。
另外，将当工件更换装置14在工件更换的动作范围内进行动作时，门22与工件更换装置14(具体说是机械臂24a以及把持部24b的至少一方)之间发生干扰的门22的位置范围(区域)，称为门干扰区域(例如图2A所示的状态)。另外，将不管工件更换装置14在工件更换的动作范围内怎样进行动作，门22与工件更换装置14(具体地说是机械臂24a以及把持部24b)都不会发生干扰的门22的位置范围(区域)，称为门干扰外区域(例如图2C所示状态)。并且，将门干扰区域和门干扰外区域的边界的门22的位置，设为门干扰边界位置(图2B所示的状态)。即，如果门22的位置从图2B所示的门干扰边界位置向右方向(关闭方向)移动，则成为门干扰区域，如果门22的位置从图2B所示的门干扰边界位置向左方向(打开方向)移动，则成为门干扰外区域。
进一步，将不管门22在动作范围内怎样进行动作(移动)，门22与工件更换装置14(具体地说是机械臂24a以及把持部24b)都不会发生干扰的工件更换装置14的动作位置的范围(区域)，称为工件更换装置干扰外区域(例如图3A所示状态)。另外，将图3A所示的工件更换装置14(具体地说是机械臂24a以及把持部24b)的动作位置设为停止位置(退避位置)。将门22在动作范围内进行动作时，门22与工件更换装置14(具体地说是机械臂24a以及把持部24b的至少一方)发生了干扰的工件更换装置14的动作位置的范围(区域)，称为工件更换装置干扰区域(例如图3C所示状态)。并且，将工件更换位置干扰区域和工件更换装置干扰外区域之间的边界的工件更换装置14的动作位置，设为工件更换装置干扰边界位置(图3B所示的状态)。即，从图3B所示的工件更换装置干扰边界位置到停止位置为止的工件更换装置14的动作，为工件更换装置干扰外区域，从图3B所示的工件更换装置干扰边界位置到更换工件W为止的工件更换装置14的动作为工件更换装置干扰区域。另外，图3A～图3C是图2A～图2C所示的机床12以及罩20的侧面截面图。
返回图1的说明，机床12具有数值控制装置(控制装置)30和驱动机构32。驱动机构32具有使机床未图示的多个加工轴驱动的多个加工轴驱动部34、使门22开闭的门驱动部36。该多个加工轴驱动部34以及门驱动部36由伺服电动机等电动机构成。数值控制装置30通过控制多个加工轴驱动部34来对工件(加工对象物)W进行加工。另外，数值控制装置30通过控制门驱动部36来进行门22的开闭(参照图2A～图2C)。另外，数值控制装置30按照存储在未图示的存储介质中的加工程序来驱动多个加工轴驱动部34以及门驱动部36。
工件更换装置14具有控制装置40和驱动机构42。驱动机构42具有使工件更换装置14的未图示的多个驱动轴(例如机械臂24a以及把持部24b的驱动轴)进行驱动的多个驱动部44。该多个驱动部44由伺服电动机等电动机构成。控制装置40通过控制多个驱动部44来使机械臂24a以及把持部24b运动，进行工件W的更换。即，进行：取出由机床12结束了加工的工件W(加工结束的工件W)，以及将未加工的工件W设置到工作台Ta上。该数值控制装置30和控制装置40为相互能够通信。该通信可以是有线方式，也可以是无线方式。另外，控制装置40按照存储在未图示存储介质中的加工程序来驱动多个驱动部44。
接着，根据图4所示的流程图来说明机床系统10(机床12以及工件更换装置14)的整体动作。首先，在步骤S1，机床12的数值控制装置30判断工件W的加工是否结束。具体地说，数值控制装置30根据上述加工程序来判断加工是否结束。
在步骤S1，如果判断为工件W的加工结束，则进入步骤S2，数值控制装置30开始打开门22的门开启动作。数值控制装置30通过控制门驱动部36来开始门开启动作。此时，数值控制装置30计算门22的开启停止位置，并以门22停止在计算出的开启停止位置的方式，来进行门22的开启动作。这样，门22从全闭位置移动到开启停止位置。另外，开启停止位置位于比门干扰边界位置更靠近开启方向侧的位置，即位于门干扰外区域内。另外，后面说明门的开启停止位置的计算。
接着，在步骤S3，数值控制装置30判断门22的位置是否进入了门干扰外区域或者是否到达了门干扰边界位置。具体地说，数值控制装置30根据来自设置在门驱动部36中的未图示编码器的检测信号(表示门22的移动量的检测信号)，来判断门22的位置是否移动到了门干扰外区域或者是否移动到了门干扰边界位置。
根据由后述的操作员设定的开口宽度(以下称为用户设定开口宽度)来唯一地决定该门干扰边界位置。在工件W的更换时，为了防止门22和工件更换装置14之间的干扰，需要在将门22打开至门干扰边界位置以上后，开始工件更换装置14的更换动作。该门干扰边界位置根据工件W的种类、工件W的大小或者工件更换装置14的动作区域而进行变动。另外，为了缩短循环时间，最好尽量不打开门22。
因此，操作员设定用户设定开口宽度，根据该用户设定开口宽度来决定门干扰边界位置。该用户设定开口宽度是表示从门22的全闭位置到干扰边界位置为止的距离(宽度)的信息，是工件W的更换所需要的门22的开口宽度(必要宽度)。另外，为了降低门22和工件更换装置14(机械臂24a以及把持部24b)之间的干扰风险，操作员可以将用户设定开口宽度设定得比实际的门干扰边界位置要稍长一些。
在步骤S3，如果判断为门22的位置没有进入门干扰外区域或者没有到达门干扰边界位置，则停留在步骤S3直到判断为门22的位置进入了门干扰外区域或者到达了门干扰边界位置。然后，在步骤S3，如果判断为门22的位置进入了门干扰外区域或者到达了门干扰边界位置，则进入步骤S4，数值控制装置30将门干扰外区域信号发送给工件更换装置14的控制装置40。
接着，在步骤S5，数值控制装置30判断门22是否移动到了开启停止位置。具体地说，数值控制装置30根据来自设置在门驱动部36上的上述编码器的检测信号(表示门22的移动量的检测信号)，判断门22的位置是否移动到了开启停止位置。在步骤S5，如果判断为没有移动到开启停止位置，则停留在步骤S5，如果判断为门22移动到了开启停止位置，则进入步骤S6，数值控制装置30通过控制门驱动部36来使门22的移动停止。
工件更换装置14的控制装置40如果在步骤S4接收到从机床12的数值控制装置30发送来的门干扰外区域信号，则在步骤S7开始工件W的更换动作。控制装置40通过控制多个驱动部44来开始工件W的更换动作。通过该更换动作的开始，位于停止位置(退避位置)的机械臂24a以及把持部24b(图3A所示的状态)向设置在罩20内的工件W移动，在进行了工件W的更换后，进行返回到停止位置的称为返回(退避)的动作。
接着，进入步骤S8，控制装置40判断在进行了工件W的更换后，工件更换装置14(机械臂24a以及把持部24b)的动作位置是否进入了工件更换装置干扰外区域或者是否到达了工件更换装置干扰边界位置。具体地说，控制装置40根据来自设置在多个驱动部44的每一个中的未图示的编码器的检测信号，计算机械臂24a以及把持部24b的动作位置。然后，控制装置40判断所计算出的机械臂24a以及把持部24b的动作位置是否进入了工件更换装置干扰外区域或者是否到达了工件更换装置干扰边界位置。另外，在控制装置40的未图示存储介质中存储有该工件更换装置干扰边界位置的位置信息，根据该位置信息进行判断。在步骤S8，当判断为“否”时，停留在步骤S8直到判断为“是”。然后，在步骤S8，当判断为“是”的情况下(即，在判断为在进行了工件W的更换后，在工件更换装置14(机械臂24a以及把持部24b)的动作位置进入了工件更换装置干扰外区域或到达工件更换装置干扰边界位置时)，进入步骤S9，控制装置40将工件更换装置干扰外区域信号发送给机床12的数值控制装置30。
接着，在步骤S10，控制装置40判断机床12(机械臂24a以及把持部24b)是否移动(动作)到了停止位置。具体地说，控制装置40根据来自设置在多个驱动部44的每一个上的上述编码器的检测信号，判断机械臂24a以及把持部24b的动作位置是否成为了停止位置。在步骤S10，如果判断为机床12(机械臂24a以及把持部24b)没有移动(动作)到停止位置则停留在步骤S10，如果判断为动作到了停止位置，则进入步骤S11，控制装置40通过控制多个驱动部44，使机床12(机械臂24a以及把持部24b)的动作停止。
机床12的数值控制装置30如果在步骤S9接收到从工件更换装置14的控制装置40发送来的工件更换装置干扰外区域信号，则在步骤S12开始关闭门22的门关闭动作。数值控制装置30通过控制门驱动部36来开始门关闭动作。这样，门22从开启停止位置移动到全闭位置。
接着，在步骤S13，数值控制装置30判断门22是否移动到了全闭位置。具体地说，数值控制装置30根据来自设置在门驱动部36上的上述编码器的检测信号(表示门22的移动量的检测信号)，判断门22的位置是否移动到了全闭位置。在步骤S13，如果判断为门22没有移动到全闭位置则停留在步骤S13，如果判断为门22移动到了全闭位置，则进入步骤S14，数值控制装置30使门22的移动停止。然后，在步骤S15，数值控制装置30控制多个加工轴驱动部34，开始对未加工工件W的加工。
为了缩短周期时间，需要减少(缩短)将门22移动用户设定开口宽度的时间(即，门22从全闭位置移动到干扰边界位置的时间)Top、与门22从开启停止位置移动到全闭位置的时间Tc1进行合计后的合计时间(Top+Tc1)。因此，在本实施方式，计算该合计时间(Top+Tc1)变小的开启停止位置。即，计算工件W更换时的门22的开闭时间变短的开启停止位置。
图5是用于说明由于开启停止位置而使得合计时间(Top+Tc1)变小的情况的图。如已经描述的那样，当门22打开必要宽度(用户设定开口宽度)时，在打开用户设定开口宽度之前门22减速，因此工件W更换时的门22的开闭时间变长(参照图13A)。另外，通过使打开门22的宽度变得比用户设定开口宽度长，能够抑制在打开用户设定开口宽度之前门22进行减速的情况。但是，门22额外地打开了在打开门22而停止时的门22的开口宽度与用户设定开口宽度之间的差值(额外宽度)，所以，这次将门22关闭到全闭位置为止会花费时间(参照图13B)。因此，如图5所示，尽管抑制了在将门22打开用户设定开口宽度之前门22进行减速的情况，然而通过计算额外宽度尽量变短的开启停止位置而能够缩短工件W更换时的门22的开闭时间。
图6是表示计算用于缩短工件W更换时门22的开闭时间的门的开启停止位置，来控制门驱动部36的数值控制装置(开启停止位置计算装置)30的结构的结构图(功能框图)。数值控制装置30具备数据输入部50、开口宽度设定部52、开启停止位置计算部54、开启停止位置存储部56、加工程序解析部58以及门控制部60。另外，图7是表示数值控制装置30的动作的流程图。使用图6以及图7说明数值控制装置30的各部的结构的功能、动作。
数据输入部50根据操作员(用户)的操作，输入用户设定开口宽度(步骤S31)。数据输入部50是用于供操作员输入用户设定开口宽度等数据的接口，也可以是带触摸面板的液晶面板。此时，操作员(用户)用手指触摸显示画面，由此能够输入数据。另外，数据输入部50也可以是液晶面板、鼠标以及键盘。由此，能够一边观看液晶面板的显示画面一边操作鼠标和键盘，由此输入数据。
开口宽度设定部52设定通过数据输入部50输入的用户设定开口宽度(步骤S32)。开口宽度设定部52将所设定的用户设定开口宽度存储于设置在开口宽度设定部52内的未图示的存储介质中。
图8是表示数据输入部50进行的用户设定开口宽度的输入例的图。在数据输入部50的显示画面中显示：能够根据多个门开口宽度指令编码D(D1～D3)来输入用户设定开口宽度的多个输入栏ID(ID1～ID3)。数据输入部50根据操作员的操作(例如，触摸面板的操作或者键盘、鼠标等的操作)来将用户设定开口宽度输入给该多个输入栏ID(ID1～ID3)(步骤S31)。作为该用户设定开口宽度，可以输入坐标，也可以输入该宽度(距离)。在图8所示的例子中表示了，在门开口宽度指令编码D1所对应的输入栏ID1中输入“300.0”，在门开口宽度指令编码D2所对应的输入栏ID2中输入“400.0”，在门开口宽度指令编码D3所对应的输入栏ID3中输入“500.0”的例子。而且，如果操作员输入了用户设定开口宽度后，按下在未图示的画面上显示的设定按钮，则开口宽度设定部52对所输入的用户设定开口宽度进行设定(步骤S32)。此时，存储与多个门开口宽度指令编码D(D1～D3)的每一个对应地输入到多个输入栏ID(ID1～ID3)中的多个用户设定开口宽度。
开启停止位置计算部54根据与多个门开口宽度指令编码D(D1～D3)的每一个对应地设定(存储)的用户设定开口宽度，来计算开启停止位置(步骤S33)。开启停止位置计算部54针对每个门开口宽度指令编码D(D1～D3)来计算开启停止位置。关于该开启停止位置的计算将在以后详细说明。
开启停止位置存储部56存储由开启停止位置计算部54计算出的开启停止位置(步骤S34)。此时，开启停止位置存储部56与多个门开口宽度指令编码D(D1～D3)的每一个对应地存储多个开启停止位置。
加工程序解析部58读入加工程序并进行解析。加工程序解析部58通过解析加工程序，来判断是否检测出了门开启指令编码(例如M100)(步骤S35)。加工程序解析部58如果检测门开启指令编码则将门开启指令输出给门控制部60。在加工程序中，一并记载了门开启指令编码、以及表示使用所设定的用户设定开口宽度中的哪一个开口宽度的门开口宽度指令编码D。因此，加工程序解析部58将门开启指令和门开口宽度指令编码D一起输出给门控制部60。图9是表示加工程序的一例的图。观察图9可知，在加工程序中记载有“M100D1”，所以加工程序解析部58如果检测门开启指令编码即“M100”，则将门开启指令和门开口宽度指令编码D1一起输出给门控制部60。
在从加工程序解析部58发送来门开启指令时(步骤S35分支到“是”)，门控制部60进行门22的开启动作(步骤S36)。即，门控制部60控制门驱动部36来打开门22。此时，在门控制部60中，从开启停止位置存储部56读出从加工程序解析部58而连同门开启指令一起发送来的门开口宽度指令编码D所对应的开启停止位置，根据读出的开启停止位置来控制门驱动部36。门控制部60控制门驱动部36使得门22在开启停止位置停止。另外，通过该门控制部60来进行图4的步骤S2的门开启动作、步骤S6、S14的门停止动作、步骤S12的门关闭动作。
接着，使用图10A、图10B来说明开启停止位置计算部54的开启停止位置的计算方法。门22以预定的移动速度V进行移动，将停止的门22达到预定的移动速度V为止的门22的加速度设为a。另外，将停止的门22达到预定的移动速度V为止的时间常数(时间)设为T。因此，能够通过V＝a×T来表示该预定的移动速度V。
图10A是表示时间与门22的位置(相距全闭位置L0的距离)之间的关系的图，横轴表示时间，纵轴表示门22的位置。另外，将门22的全闭位置L0设为0，将门干扰边界位置(用户设定开口宽度)设为L，将开启停止位置设为L2(＝L+L1)。L1表示从门干扰边界位置L到开启停止位置L2之间的距离，是额外宽度。图10B是表示时间与门22的速度之间的关系的图，横轴表示时间，纵轴表示门22的速度。
观察图10A以及图10B可知，当门22从全闭位置L0向开启方向移动时，门22的速度以加速度a从停止状态(速度为0)缓缓加速，当经过时间常数T时成为预定的移动速度V(＝a×T)。然后，在到达开启停止位置L2之前，门22的速度以加速度-a而减速，当经过时间常数T时成为0，门22在开启停止位置L2停止。另外，当门22从开启停止位置L2向关闭方向移动时，门22的速度以加速度a从停止状态(速度为0)缓缓加速，当经过时间常数T时成为预定的移动速度V(＝a×T)。然后，在到达全闭位置L0之前，门22的速度以加速度-a减速，当经过时间常数T时成为0，门22在全闭位置L0停止。
这里，将门22从门干扰边界位置L移动到开启停止位置L2(＝L+L1)为止的时间设为T1，将门22以预定的移动速度V(＝a×T)而移动的时间设为T2。另外，将门22从全闭位置L0移动到干扰边界位置L的时间设为Top，将门22从开启停止位置L2移动到全闭位置L0的时间设为Tc1。
以上，能够通过式(1)表示时间Tc1，通过式(2)表示开启停止位置L2，通过式(3)表示Top，通过式(4)表示L1。
Tc1＝2×T+T2……(1)
L2＝L+L1＝(a×T2)/2×2+a×T×T2……(2)
Top＝Tc1-T1……(3)
L1＝(a×T1 2)/2……(4)
根据该式(1)～式(4)，能够通过式(5)表示工件W更换时的门22的开闭时间，即，将门22移动从全闭位置L0到门干扰边界位置L为止的距离(用户设定开口宽度)的时间Top、与从开启停止位置L2移动到全闭位置L0的时间Tc1的合计时间(Top+Tc1)。另外，在工件W更换时门22的开闭时间中不包括从门干扰边界位置L移动到开启停止位置L2的时间T1，这是因为，在该时间T1中通过工件更换装置14进行工件W的更换。即，时间Top和时间Tc1是为了工件W的更换而门22进行移动的时间。
式(1)
式(5)中，除了L1以外，所有都是常数，所以当L1满足L1＝a×T2/8时，合计时间(Top+Tc1)为最小。因此，开启停止位置计算部54根据开口宽度设定部52设定的用户设定开口宽度L、以及a×T2/8(＝L1)来计算开启停止位置L2，即，开启停止位置计算部54使用L2＝L+a×T2/8的关系式来计算开启停止位置L2。然后，门控制部60以使得门22停止在通过开启停止位置计算部54计算出的开启停止位置L2(＝L+a×T2/8)的方式，控制门驱动部36，由此，能够使工件W更换时的门22的开闭时间为最短。另外，门控制部60还可以不以使得门22停止在计算出的开启停止位置L2的方式来控制门驱动部36。即，门控制部60也可以以使得门22停止在与计算出的开启停止位置L2有若干偏离的位置的方式来控制门驱动部36。但是，如果将使门22停止的位置与开启停止位置L2大程度地错开，则合计时间(Top+Tc1)变大(长)。因此，使门22停止在合计时间(Top+Tc1)收敛于相对于最小的合计时间(Top+Tc1)的±几个百分点的范围内的位置即可。
[上述实施方式的变形例]
(变形例1)在变形例1中，开口宽度设定部52将通过数据输入部50输入的用户设定开口宽度L嵌入加工程序中。图11是表示嵌入了用户设定开口宽度L后的加工程序的一例的图。如图11所示，加工程序中一并记载了门开启指令编码即“M100”和门开口宽度指令编码“D300.0”。该门开口宽度指令编码“300.0”是通过开口宽度设定部52设定的用户设定开口宽度L。而且，加工程序解析部58在检测门开启指令编码“M100”时，将门开启指令输出给门控制部60，并且将检测出的用户设定开口宽度L输入给开启停止位置计算部54。开启停止位置计算部54根据所输出的用户设定开口宽度L来计算开启停止位置L2，并将计算出的开启停止位置L2输出给门控制部60。当从加工程序解析部58发送门开启指令，并且从开启停止位置计算部54发送来开启停止位置L2时，门控制部60根据开启停止位置L2来控制驱动部36。因此，在本变形例1中，不需要开启停止位置存储部56。
(变形例2)在上述实施方式以及变形例1中，数值控制装置30控制了门驱动部36，但是也可以由工件更换装置14的控制装置40控制门驱动部36。此时，可以由控制装置40判断门22的位置是否进入了门干扰外区域或者是否到达了门干扰边界位置(步骤S3的动作)。另外，也可以由数值控制装置30判断工件更换装置14的动作位置是否进入了工件更换装置干扰外区域或者是否到达了工件更换装置干扰边界位置(步骤S8的动作)。此时，工件更换装置14将工件更换装置14的动作信息输出给数值控制装置30，并且在数值控制装置30的未图示记录介质中存储该工件更换装置干扰边界位置的位置信息。
(变形例3)在上述实施方式以及变形例1中，数值控制装置30控制了门驱动部36，但是如图12所示，也可以由集中控制装置70控制门驱动部36。该集中控制装置70是统一地进行数值控制装置30以及控制装置40的控制的上位控制装置。此时，可以由集中控制装置70判断门22的位置是否进入了门干扰外区域或者是否到达了门干扰边界位置(步骤S3的动作)。另外，也可以由集中控制装置70判断工件更换装置14的动作位置是否进入了工件更换装置干扰外区域或者是否到达了工件更换装置干扰边界位置(步骤S8的动作)。此时，工件更换装置14将工件更换装置14的动作信息输出给集中控制装置70，并且在集中控制装置70的未图示记录介质中存储该工件更换装置干扰边界位置的位置信息。该集中控制装置70也可以控制多个机床12的数值控制装置30以及多个工件更换装置14的控制装置40。即，如图12所示，集中控制装置17也可以汇总地控制具有机床12和工件更换装置14的多个生产设备72。
(变形例4)可以在数值控制装置30以外的控制装置(例如，工件更换装置14的控制装置40或集中控制装置70)中设置数据输入部50、开口宽度设定部52、开启停止位置计算部54、开启停止位置存储部56、加工程序解析部58以及门控制部60中的至少一个。
(变形例5)在上述实施方式以及变形例1～4中，作为工件更换装置14，以机器人为例进行了举例说明，但是也可以是装载机(Loader)。装载机也具有把持工件W的把持部和移动该把持部的移动部件。
如上所述，通过上述实施方式以及变形例1～5中的至少一个方式而说明的机床系统10具备：机床12，该机床具备门22，其可开闭地封堵围住机床12的罩20的开口部20a、以及用于开闭门22的门驱动部36；以及工件更换装置14，其进行设置在罩20内的工件W的更换。并且，机床系统10还具备：开口宽度设定部52，其设定门22的用户设定开口宽度L；开启停止位置计算部54，其计算合计时间(Top+Tc1)为最小的门22的开启停止位置L2，该合计时间为将门22从全闭位置L0移动到所设定的用户设定开口宽度L的位置的时间Top与门22从打开后停止的开启停止位置L2移动到全闭位置L0的时间Tc1进行合计后的时间；以及门控制部60，其在工件更换14进行工件W的更换时，根据计算出的开启停止位置L2来控制门驱动部36并控制门22。
这样，能够防止门22和工件更换装置14之间的干扰，并能够缩短工件W更换时的门22的开闭时间。因此能够缩短周期时间。
也可以在机床12的数值控制30中设置开口宽度设定部52、开启停止位置计算部54以及门控制部60中的至少一个。另外，也可以在与机床12的数值控制装置30不同的控制装置上设置开口宽度设定部52、开启停止位置计算部54以及门控制部60中的至少一个。与该机床12的数值控制装置30不同的控制装置可以是工件更换装置14的控制装置40，也可以是集中控制装置70。
工件更换装置14具有把持工件W的把持部(例如，把持部24b)、移动把持部的移动部件(例如机械臂24a等)。因此能够通过工件更换装置14进行工件W的更换。
在门22移动到用户设定开口宽度L的位置时，工件更换装置14驱动位于停止位置的移动部件以及把持部，来进行工件W的更换，之后，使把持部退避到停止位置。在工件W的更换后，把持部退避到即使门22移动到全闭位置门22与移动部件以及把持部也不发生干扰的位置时，门控制部60控制驱动部36来关闭门22。这样，能够防止门22和工件更换部14的干扰，并且能够缩短周期时间。
门22以预定的移动速度V移动，开启停止位置计算部54使用停止的门22变为预定的移动速度V为止的加速度a和停止的门22到达预定的移动速度V为止的时间常数T，来计算合计时间(Top+Tc1)为最小的门22的开启停止位置L2。因此，能够简单地计算合计时间(Top+Tc1)为最小的门22的开启停止位置L2。具体地说，开启停止位置计算部54使用L2＝L+a×T2/8的关系式来计算合计时间(Top+Tc1)为最小的门22的开启停止位置L2。

Claims (11)

1.一种机床系统(10)，具备机床(12)以及工件更换装置(14)，该机床(12)具备对包围上述机床(12)的罩(20)的开口部(20a)进行封堵的可开闭的门(22)、以及开闭上述门(22)的电动机(36)；该工件更换装置(14)进行设置在上述罩(20)内的工件(W)的更换，该机床系统的特征在于，该机床系统具备：
开口宽度设定部(52)，其设定上述门(22)的开口宽度(L)；
开启动作停止位置计算部(54)，其计算合计时间(Top+Tc1)成为最小的上述门(22)的上述开启动作停止位置(L2)，该合计时间是将上述门(22)从全闭位置(L0)移动到所设定的上述开口宽度(L)的位置的时间(Top)与上述门(22)从开启后停止开启动作的开启动作停止位置(L2)移动到上述全闭位置(L0)的时间(Tc1)进行合计而得的合计时间；以及
门控制部(60)，其在上述工件更换装置(14)进行的上述工件(W)的更换时，根据计算出的上述开启动作停止位置(L2)，控制上述电动机(36)来控制上述门(22)。
2.根据权利要求1所述的机床系统(10)，其特征在于，
在上述机床(12)的控制装置(30)中设置有上述开口宽度设定部(52)、上述开启动作停止位置计算部(54)以及上述门控制部(60)中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的机床系统(10)，其特征在于，
在与上述机床(12)的控制装置(30)不同的控制装置中设置有上述开口宽度设定部(52)、上述开启动作停止位置计算部(54)以及上述门控制部(60)中的至少一个。
4.根据权利要求3所述的机床系统(10)，其特征在于，
与上述机床(12)的控制装置(30)不同的控制装置是上述工件更换装置(14)的控制装置(40)。
5.根据权利要求1所述的机床系统(10)，其特征在于，
上述工件更换装置(14)具有把持上述工件的把持部(24b)以及使上述把持部(24b)移动的移动部件(24a)。
6.根据权利要求5所述的机床系统(10)，其特征在于，
在上述门(22)移动到上述开口宽度(L)的位置时，上述工件更换装置(14)驱动位于停止位置的上述移动部件(24a)以及上述把持部(24b)来进行上述工件(W)的更换，之后，使上述把持部(24b)退避到上述停止位置，
在上述工件(W)的更换后，上述把持部(24b)退避到即使上述门(22)移动到上述全闭位置(L0)上述门(22)与上述移动部件(24a)以及上述把持部(24b)之间也不会发生干扰的位置时，上述门控制部(60)控制上述电动机(36)来关闭上述门(22)。
7.根据权利要求1所述的机床系统(10)，其特征在于，
上述门(22)以预定的移动速度(V)进行移动，
上述开启动作停止位置计算部(54)使用停止的上述门(22)直到达到上述预定的移动速度(V)为止的加速度(a)、以及停止的上述门(22)直到达到上述预定的移动速度(V)为止的时间常数(T)，来计算上述合计时间(Top+Tc1)成为最小的上述门(22)的上述开启动作停止位置(L2)。
8.根据权利要求7所述的机床系统(10)，其特征在于，
开启动作停止位置计算部(54)使用关系式L2＝L+a×T2/8，来计算上述合计时间(Top+Tc1)成为最小的上述门(22)的上述开启动作停止位置(L2)，
其中，L2是上述门(22)的上述开启动作停止位置；L是通过上述开口宽度设定部(52)设定的上述开口宽度；a是停止的上述门(22)直到达到上述预定的移动速度(V)为止的上述加速度；T是停止的上述门(22)直到达到上述预定的移动速度(V)为止的上述时间常数。
9.一种开启动作停止位置计算装置(30)，其特征在于，
该开启动作停止位置计算装置具备：
开口宽度设定部(52)，其设定通过电动机(36)进行开闭的门(22)的开口宽度(L)；以及
开启动作停止位置计算部(54)，其计算合计时间(Top+Tc1)成为最小的上述门(22)的上述开启动作停止位置(L2)，该合计时间是将上述门(22)从全闭位置(L0)移动到所设定的上述开口宽度(L)的位置的时间(Top)与上述门(22)从开启后停止开启动作的开启动作停止位置(L2)移动到上述全闭位置(L0)的时间(Tc1)进行合计而得的合计时间。
10.根据权利要求9所述的开启动作停止位置计算装置(30)，其特征在于，
上述门(22)以预定的移动速度(V)进行移动，
上述开启动作停止位置计算部(54)使用停止的上述门(22)直到达到上述预定的移动速度(V)为止的加速度(a)、以及停止的上述门(22)直到达到上述预定的移动速度(V)为止的时间常数(T)，来计算上述合计时间(Top+Tc1)成为最小的上述门(22)的上述开启动作停止位置(L2)。
11.根据权利要求10所述的开启动作停止位置计算装置(30)，其特征在于，
上述开启动作停止位置计算部(54)使用关系式L2＝L+a×T2/8，来计算上述合计时间(Top+Tc1)成为最小的上述门(22)的上述开启动作停止位置(L2)，
其中，L2是上述门(22)的上述开启动作停止位置；L是通过上述开口宽度设定部(52)设定的上述开口宽度；a是停止的上述门(22)直到达到上述预定的移动速度(V)为止的上述加速度；T是停止的上述门(22)直到达到上述预定的移动速度(V)为止的上述时间常数。
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