JP2017185584A - 工作機械システム - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの交換時のドアの開閉時間の短縮化を図る工作機械システムを提供する。
【解決手段】工作機械システム１０は、工作機械を囲むカバー２０の開口部２０ａを塞ぐ開閉可能なドア２２と、ドア２２を開閉するドア駆動部３６とを備える工作機械１２と、カバー２０内に設置されたワークＷの交換を行うワーク交換装置１４とを備える。さらに、工作機械システム１０は、ドア２２のドア開口幅を設定する第１開口幅設定部５２と、ドア開口幅より長い折返し開口幅を設定する第２開口幅設定部５４と、ワーク交換装置１４によるワークＷの交換時に、ドア駆動部３６を制御することで、ドア２２の全閉位置から折返し開口幅の位置までドア２２を開方向に移動させた後、ドア２２を閉方向に移動させてドア開口幅の位置で停止させるドア制御部６０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械のワークの交換のためにドアを開閉させる工作機械システムに関する。

より安価に製品を製造するために、製造の自動化、高速化が求められている。その一環として、工作機械を用いた加工の自動化システムが存在する。この自動化システムにおいては、加工だけでなく、ワークの交換（未加工のワークの取付けおよび加工済みワークの払い出し）なども自動的に行う。このワークの交換は、ワーク交換装置によって行われる。また、加工時には、切粉や切削液の飛散を防止するため工作機械をカバーで覆うとともにドアを閉じ、ワークの交換時にはワーク交換装置がカバーの内部に移動できるようにドアを開く動作が必要となり、このドアの開閉も自動的に行う。ドアの開閉には、油圧や空気を用いた流体圧シリンダを駆動源として用いる場合があるが、位置や速度の制御が難しいため、ドアの停止位置直前で速度を下げることおよび任意の位置にドアを正確に停止させることが困難である。

下記に示す特許文献１には、サーボモータとボールネジとを用いてドアを高速に開閉することが開示されている。これは、サーボモータによって、高速にドアを移動させても開閉端付近でドアを減速させることができ、且つ、任意の位置に停止させることができるため、開閉端でのショックを低減し、且つ、必要な幅だけドアを開くことで、ドアの開閉の高速化が図れる。これにより、ドアの開閉にかかる時間を短縮し、サイクルタイムの短縮化が図れる。

また、下記に示す特許文献２は、工作機械の内部と外部とを仕切るためのドア（開閉扉）ではなく、工作機械内部の加工領域と工具の待機領域との間に設けられたドアに関するものではあるが、ドアを開く幅を変化させることで、工具交換の際の開閉扉の開閉時間の無駄をなくして、加工時間を短縮するというものである。

特許第４６２９３９２号公報 特開２０１０−２２８０６３号公報

このように、上記特許文献１、２には、必要な幅だけドアを開く技術が開示されている。しかしながら、ドアの移動を停止させる際には、ドアの移動速度を徐々に低減させてからドアを停止させる必要があるため、図１２Ａに示すように、必要な幅（必要幅）だけドアを開く場合は、必要幅だけドアが開く前にドアが減速してしまうため、ドアを開く時間が長くなってしまう。そのため、図１２Ｂに示すように、ドアが開く幅を、必要幅より長くすることで、ドアを必要幅だけ開く前にドアが減速することを防止することができ、ドアを必要な幅だけ開く時間を短縮することができる。しかしながら、ドアを開いて停止したときのドアの開口幅と必要幅との差分（余分幅）だけドアを余分に開いているので、ドアを開いて停止した位置（ドア開位置）からドアの全閉位置（ドア閉位置）までの距離が長くなってしまう。これにより、ドアを閉じる動作に時間がかかり、ワークの交換時のドアの開閉時間が長くなってしまう。

そこで、本発明は、ワークの交換時のドアの開閉時間の短縮化を図る工作機械システムを提供することを目的とする。

本発明は、工作機械を囲むカバーの開口部を塞ぐ開閉可能なドアと、前記ドアを開閉する電動機とを備える前記工作機械と、前記カバー内に設置されたワークの交換を行うワーク交換装置と、を備える工作機械システムであって、前記ワークの交換に必要な前記ドアのドア開口幅を設定する第１開口幅設定部と、前記ドア開口幅より長く、且つ、前記ドアの折返し開口幅を設定する第２開口幅設定部と、前記ワーク交換装置による前記ワークの交換時に、前記電動機を制御することで、前記ドアの全閉位置から前記折返し開口幅の位置まで前記ドアを開方向に移動させた後、前記ドアを閉方向に移動させて前記ドア開口幅の位置で停止させるドア制御部と、を備える。

この構成により、ドアとワーク交換装置との干渉を防止しつつ、ワーク交換時のドアの開閉時間を短くすることができる。したがって、サイクルタイムを短縮させることができる。

前記第１開口幅設定部、前記第２開口幅設定部、および、前記ドア制御部のうち少なくとも１つは、前記工作機械の制御装置に設けられていてもよい。

前記第１開口幅設定部、前記第２開口幅設定部、および、前記ドア制御部のうち少なくとも１つは、前記工作機械の制御装置とは異なる制御装置に設けられていてもよい。

前記工作機械の制御装置とは異なる制御装置は、前記ワーク交換装置の制御装置であってもよい。

前記ワーク交換装置は、前記ワークを把持する把持部と、前記把持部を移動させる移動部材とを有する。これにより、ワーク交換装置によってワークの交換を行うことができる。

前記ワーク交換装置は、開方向に移動した前記ドアが前記ドア開口幅の位置まで移動すると、停止位置にある前記移動部材および前記把持部を駆動させて前記ワークの交換を行い、その後、前記把持部を前記停止位置まで退避させ、前記ドア制御部は、前記ワークの交換後、前記ドアを前記全閉位置に移動させても前記ドアと前記移動部材および前記把持部とが干渉しない位置まで前記把持部が退避すると、前記電動機を制御して、前記ドア開口幅の位置で停止している前記ドアを閉方向に移動させて前記ドアを閉じる。これにより、ドアとワーク交換装置との干渉を防止しつつ、サイクルタイムを短縮させることができる。

本発明によれば、ドアとワーク交換装置との干渉を防止しつつ、ワーク交換時のドアの開閉時間を短くすることができる。したがって、サイクルタイムを短縮させることができる。

実施の形態の工作機械システムの構成を示す構成図である。 図２Ａは、ドアの位置がドア干渉領域内にあるときのドアの状態の一例を示す図、図２Ｂは、ドアの位置がドア干渉境界位置にあるときのドアの状態を示す図、図２Ｃは、ドアの位置がドア干渉外領域内にあるときのドアの状態の一例を示す図である。 図３Ａは、工作機械の動作位置がワーク交換装置干渉外領域内にあるときの工作機械の状態の一例を示す図、図３Ｂは、工作機械の動作位置がワーク交換装置干渉境界位置にあるときの工作機械の状態を示す図、図３Ｃは、工作機械の動作位置がワーク交換装置干渉領域内にあるときの状態の一例を示す図である。 実施の形態のドアの開閉動作を説明するための図である。 図１に示す工作機械システム（工作機械およびワーク交換装置）の全体的な動作を示すフローチャートである。 数値制御装置の構成を示す構成図である。 図６に示す数値制御装置の動作を示すフローチャートである。 図６に示すデータ入力部によるドア開口幅および折返し開口幅の入力例を示す図である。 加工プログラムの一例を示す図である。 変形例１における加工プログラムの一例を示す図である。 変形例３における工作機械システムの構成を示す構成図である。 図１２Ａおよび図１２Ｂは、本発明の課題を説明するための図である。

本発明に係る工作機械システムについて、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。

図１は、実施の形態の工作機械システム１０の構成を示す構成図（機能ブロック図）である。工作機械システム１０は、工作機械１２とワーク交換装置１４とを備える。工作機械１２は、ワークＷ（図３Ａ〜図３Ｃ参照）に対して加工を行うものである。工作機械１２は、テーブルＴａ（図３Ａ〜図３Ｃ参照）に設置されたワークＷに対して加工を行う。ワーク交換装置１４は、工作機械１２によって加工が終了したワーク（加工済みのワーク）Ｗを取り出し、未加工のワークＷをテーブルＴａ上に設置（載置）する。つまり、ワーク交換装置１４は、工作機械１２によって加工が施されるワークＷの交換を行う。

図２Ａ〜図２Ｃに示すように、工作機械１２は、開口部２０ａを有するカバー２０によって囲まれており、カバー２０には、カバー２０の開口部２０ａを塞ぐための開閉可能なドア２２が設けられている。このカバー２０は、ワークＷの加工に使用される切削液およびワークの加工によって切粉（切削屑）が、工作機械１２によるワークＷの加工中に周囲に飛散するのを防止するためのカバーである。工作機械１２は、加工中は、図２Ａに示すように、カバー２０の開口部２０ａを塞ぐためにドア２２を閉めた状態にする。ワークＷの交換時には、カバー２０内に設置された加工済みのワークＷを取りだし、未加工のワークＷをカバー２０内に設置する必要があるため、図２Ｂまたは図２Ｃに示すように、ドア２２を所望する開口幅まで開いた後、ワーク交換装置１４によってワークＷの交換が行われる。また、図３Ａ〜図３Ｃに示すように、このワークＷの交換は、ワーク交換装置１４のアーム２４ａおよびワークＷを把持する把持部２４ｂによって行われる。つまり、このアーム２４ａが、ドア２２によって空いた開口部２０ａを通ってカバー２０内にまで延びた後、把持部２４ｂがワークＷを把持することで、ワークＷの交換が行われる。このアーム２４ａは、把持部２４ｂを移動させるための移動部材である。この把持部２４ｂは、テーブルＴａ上に載置されている加工済みのワークＷを把持するとともに、未加工のワークＷの把持を解除することで未加工のワークＷをテーブルＴａ上に載置する。

ここで、ドア２２が完全に閉じている状態（図２Ａに示す状態）のドア２２の位置、つまり、ドア２２の開口幅が最小（０）のドア２２の位置を全閉位置とする。また、ドア２２が完全に開いている状態（図２Ｃに示す状態）のドア２２の位置、つまり、ドア２２の開口幅が最大のときのドア２２の位置を全開位置とする。そして、ドア２２が開いて停止した位置をドア開停止位置とする。このドア開停止位置は、全閉位置から全開位置の範囲内の位置である。なお、ドア開停止位置＝全開位置、ドア開停止位置＝全閉位置、となる場合はないものとする。

また、ワーク交換装置１４がワーク交換の動作範囲内で動作した場合に、ドア２２とワーク交換装置１４（具体的にはアーム２４ａおよび把持部２４ｂの少なくとも一方）とが干渉してしまうドア２２の位置の範囲（領域）をドア干渉領域と呼ぶ（例えば、図２Ａに示す状態）。また、ワーク交換装置１４がワーク交換の動作範囲内でどのように動作した場合であっても、ドア２２とワーク交換装置１４（具体的にはアーム２４ａおよび把持部２４ｂ）とが干渉しないドア２２の位置の範囲（領域）をドア干渉外領域と呼ぶ（例えば、図２Ｃに示す状態）。そして、ドア干渉領域とドア干渉外領域との境界のドア２２の位置をドア干渉境界位置とする（図２Ｂに示す状態）。つまり、ドア２２の位置が図２Ｂに示すドア干渉境界位置より右方向（閉方向）に移動するとドア干渉領域となり、ドア２２の位置が図２Ｂに示すドア干渉境界位置より左方向（開方向）に移動するとドア干渉外領域となる。このドア干渉境界位置までドア２２が開いていればワークＷの交換を行うことができ、このドア干渉境界位置はオペレータ（ユーザ）によって設定される。

さらに、ドア２２が動作範囲内でどのように動作（移動）した場合であっても、ドア２２とワーク交換装置１４（具体的にはアーム２４ａおよび把持部２４ｂ）とが干渉しないワーク交換装置１４の動作位置の範囲（領域）をワーク交換装置干渉外領域と呼ぶ（例えば、図３Ａに示す状態）。なお、図３Ａに示すワーク交換装置１４（具体的にはアーム２４ａおよび把持部２４ｂ）の動作位置を停止位置（退避位置）とする。ドア２２が動作範囲内で動作した場合に、ドア２２とワーク交換装置１４（具体的にはアーム２４ａおよび把持部２４ｂの少なくとも一方）とが干渉してしまうワーク交換装置１４の動作位置の範囲（領域）をワーク交換装置干渉領域と呼ぶ（例えば、図３Ｃに示す状態）。そして、ワーク交換装置干渉領域とワーク交換装置干渉外領域との境界のワーク交換装置１４の動作位置をワーク交換装置干渉境界位置とする（図３Ｂに示す状態）。つまり、図３Ｂに示すワーク交換装置干渉境界位置から停止位置までのワーク交換装置１４の動作は、ワーク交換装置干渉外領域となり、図３Ｂに示すワーク交換装置干渉境界位置からワークを交換するまでのワーク交換装置１４の動作は、ワーク交換装置干渉領域となる。なお、図３Ａ〜図３Ｃは、図２Ａ〜図２Ｃに示すカバー２０の側面断面図である。

図１の説明に戻り、工作機械１２は、数値制御装置（制御装置）３０と駆動機構３２とを有する。駆動機構３２は、工作機械１２の図示しない複数の加工軸を駆動させる複数の加工軸駆動部３４と、ドア２２を開閉させるドア駆動部３６とを有する。この複数の加工軸駆動部３４およびドア駆動部３６は、サーボモータなどの電動機によって構成される。数値制御装置３０は、複数の加工軸駆動部３４を制御することで、ワーク（加工対象物）Ｗに対して加工を行う。また、数値制御装置３０は、ドア駆動部３６を制御することで、ドア２２の開閉を行う（図２Ａ〜図２Ｃ参照）。なお、数値制御装置３０は、図示しない記憶媒体に記憶された加工プログラムにしたがって複数の加工軸駆動部３４およびドア駆動部３６を駆動させる。

ワーク交換装置１４は、制御装置４０と駆動機構４２とを有する。駆動機構４２は、ワーク交換装置１４の図示しない複数の駆動軸（例えば、アーム２４ａおよび把持部２４ｂの駆動軸）を駆動させる複数の駆動部４４を有する。この複数の駆動部４４は、サーボモータなどの電動機によって構成される。制御装置４０は、複数の駆動部４４を制御することで、アーム２４ａおよび把持部２４ｂを動かして、ワークＷの交換を行う。つまり、工作機械１２によって加工が終了したワークＷ（加工済みのワークＷ）の取り出しと、未加工のワークＷのテーブルＴａ上への設置を行う。この数値制御装置３０と制御装置４０とは互いに通信可能となっている。この通信は、有線であってもよし、無線であってもよい。なお、制御装置４０は、図示しない記憶媒体に記憶されたプログラムにしたがって複数の駆動部４４を駆動させる。

ドア２２の開閉時間を短くし、サイクルタイムを短縮するためには、ドア２２が全閉位置からドア干渉境界位置まで移動する時間と、ドア２２が開いて停止したドア開停止位置から全閉位置まで移動する時間との合計時間を短くする必要がある。なお、工作機械１２は、ワークＷの交換時にドア２２を開方向に移動させてドア２２を開き、ワーク交換装置１４は、ドア２２がドア干渉境界位置まで移動すると、ワークＷの交換動作を開始する。そして、工作機械１２は、ワークＷの交換後にワーク交換装置１４の動作位置がワーク交換装置干渉境界位置に達すると、ドア２２を全閉位置まで移動させてドア２２を閉じる。したがって、少なくとも開方向に移動しているドア２２がドア干渉境界位置を通過してから停止するまでの時間は、ワーク交換装置１４によってワークＷの交換が行われているので、この時間は、ドア２２の開閉時間に含まれないものとする。つまり、本実施の形態のドア２２の開閉時間とは、ワークＷの交換のためにドア２２だけが移動している時間である。

既に述べたように、ドア２２をワーク交換に必要なドア開口幅（全閉位置からドア干渉境界位置までの距離）だけ開く場合は、ドア開口幅だけ開く前にドア２２が減速してしまうため、ワークＷの交換時のドア２２の開閉時間が長くなってしまう（図１２Ａ参照）。また、ドア２２を開く幅をドア開口幅より長くすることで、ドア開口幅だけ開く前にドア２２が減速することを抑制することができる。しかしながら、ドア２２を開いて停止したときのドア２２の開口幅とドア開口幅との差分（余分幅）だけドア２２を余分に開いているので、今度は、ドア２２を全閉位置まで閉めるのに時間がかかってしまう（図１２Ｂ参照）。

したがって、図４に示すように、ワークＷの交換のためにドア２２を開方向に開くときは、ドア開口幅より長い折返し開口幅までドア２２を開いた後、ワーク交換装置１４によるワークＷの交換中にドア２２を閉方向に移動させてドア開口幅の位置で停止させておく。これにより、ワークＷの交換後にドア２２を全閉位置まで閉める時間を短くすることができる。したがって、ドア開口幅の位置（ドア２２がドア開口幅だけ開いたときのドア２２の位置）が、ドア開停止位置となり、ドア開停止位置＝ドア干渉境界位置となる。なお、この折返し開口幅の位置（ドア２２が折返し開口幅だけ開いたときのドア２２の位置）をドア開折返し位置と呼ぶ。この折返し開口幅は、ドア２２の最大開口幅以下の距離とする。したがって、ドア開折返し位置は、全開位置または全開位置より全閉位置側の位置となる。なお、ドア２２は、原則として、所定の移動速度（一定の移動速度）で移動するが、移動開始時においてはドア２２の移動速度は徐々に加速し、停止時には徐々に減速する。

次に、工作機械システム１０（工作機械１２およびワーク交換装置１４）の全体的な動作を、図５に示すフローチャートにしたがって説明する。まず、ステップＳ１で、工作機械１２の数値制御装置３０は、ワークＷの加工が完了したか否かを判断する。具体的には、数値制御装置３０は、加工プログラムに基づいて加工が完了したか否かを判断する。

ステップＳ１で、ワークＷの加工が完了したと判断すると、ステップＳ２に進み、数値制御装置３０は、ドア駆動部３６を制御することでドア開動作を開始する。具体的には、数値制御装置３０は、全閉位置からドア開折返し位置までドア２２を開方向に移動させた後、ドア２２を閉方向に移動させてドア開停止位置で停止させるというドア開動作を開始する。

次いで、ステップＳ３で、数値制御装置３０は、ドア２２の位置が、ドア干渉外領域に入ったか否かまたはドア干渉境界位置に到達したか否かを判断する。具体的には、数値制御装置３０は、ドア駆動部３６に設けられた図示しないエンコーダからの検出信号（ドア２２の移動量を示す検出信号）に基づいてこの判断を行う。このドア干渉境界位置は、オペレータによって設定されたドア開口幅に基づいて一義的に決定される。ワークＷの交換時には、ドア２２とワーク交換装置１４との干渉を防ぐため、ドア２２をドア干渉境界位置以上開いた後、ワーク交換装置１４による交換動作を開始する必要がある。このドア干渉境界位置は、ワークＷの種類、ワークＷの大きさ、または、ワーク交換装置１４の動作領域によって変動する。また、サイクルタイムを短縮するためには、ドア開口幅はなるべく狭い方がよい。したがって、オペレータは、ドア２２の全閉位置からドア干渉境界位置までの幅（距離）をドア開口幅として設定する。つまり、ドア開口幅とは、ドア２２の全閉位置からドア干渉境界位置までの距離（幅）を示す情報であり、ワークＷの交換に必要なドア２２の開口幅（必要幅）である。なお、ドア２２とワーク交換装置１４（アーム２４ａおよび把持部２４ｂ）との干渉のリスクを下げるために、オペレータは、実際のドア干渉境界位置より若干長くしてドア開口幅を設定してもよい。

ステップＳ３で、ドア２２の位置がドア干渉外領域に入っていないまたはドア干渉境界位置に到達していないと判断すると、ドア２２の位置がドア干渉外領域に入ったまたはドア干渉境界位置に到達したと判断するまでステップＳ３に留まる。そして、ステップＳ３で、ドア２２の位置がドア干渉外領域に入ったまたはドア干渉境界位置に到達したと判断すると、ステップＳ４に進み、数値制御装置３０は、ドア干渉外領域信号（ワーク交換開始信号）をワーク交換装置１４の制御装置４０に送信する。

次いで、ステップＳ５で、数値制御装置３０は、ドア２２がドア開折返し位置まで移動したか否かを判断する。具体的には、数値制御装置３０は、ドア駆動部３６に設けられた図示しないエンコーダからの検出信号（ドア２２の移動量を示す検出信号）に基づいてこの判断を行う。このドア開折返し位置は、オペレータによって設定された折返し開口幅に基づいて一義的に決定される。この折返し開口幅は、ドア２２の全閉位置からドア開折返し位置までの幅（距離）を示す情報である。この折返し開口幅は、ドア開口幅より長い幅である。オペレータによるドア開口幅および折返し開口幅の設定については後で詳しく説明する。

ステップＳ５で、ドア２２がドア開折返し位置まで移動していないと判断すると、ドア２２がドア開折返し位置まで移動したと判断するまでステップＳ５に留まる。一方、ステップＳ５で、ドア２２がドア開折返し位置まで移動したと判断すると、ステップＳ６に進み、数値制御装置３０は、ドア駆動部３６を制御することでドア２２のドア開停止位置への移動を開始する。ドア開停止位置は、ドア開折返し位置より全閉位置側にあるので、ステップＳ６の動作によってドア２２は、ドア開折返し位置で一旦停止した後、閉方向に移動することになる。

次いで、ステップＳ７で、数値制御装置３０は、ドア２２がドア開停止位置（ドア干渉境界位置）まで移動したか否かを判断する。具体的には、数値制御装置３０は、ドア駆動部３６に設けられた前記エンコーダからの検出信号（ドア２２の移動量を示す検出信号）に基づいてこの判断を行う。ステップＳ７で、ドア開停止位置まで移動していないと判断するとステップＳ７に留まり、ドア２２がドア開停止位置まで移動したと判断すると、ステップＳ８に進む。ステップＳ８に進むと、数値制御装置３０は、ドア駆動部３６を制御することでドア２２の移動を停止させる。これにより、ドア２２は、ドア開停止位置（ドア干渉境界位置）で停止する。

ワーク交換装置１４の制御装置４０は、ステップＳ４で、工作機械１２の数値制御装置３０から送信されたドア干渉外領域信号（ワーク交換開始信号）を受信すると、ステップＳ９で、ワークＷの交換動作を開始する。制御装置４０は、複数の駆動部４４を制御することでワークＷの交換動作を開始する。この交換動作の開始により、停止位置（退避位置）にあるアーム２４ａおよび把持部２４ｂ（図３Ａに示す状態）は、カバー２０内に設置されたワークＷに向けて移動し、ワークＷの交換を行った後、停止位置まで戻る（退避する）という動作を行う。

次いで、ステップＳ１０に進み、制御装置４０は、ワークＷの交換を行った後、ワーク交換装置１４（アーム２４ａおよび把持部２４ｂ）の動作位置が、ワーク交換装置干渉外領域に入ったか否かまたはワーク交換装置干渉境界位置に到達したか否かを判断する。具体的には、制御装置４０は、複数の駆動部４４の各々に設けられた図示しないエンコーダからの検出信号に基づいて、アーム２４ａおよび把持部２４ｂの動作位置を算出する。そして、制御装置４０は、算出したアーム２４ａおよび把持部２４ｂの動作位置が、ワーク交換装置干渉外領域に入ったか否かまたはワーク交換装置干渉境界位置に到達したか否かを判断する。なお、制御装置４０の図示しない記憶媒体には、このワーク交換装置干渉境界位置の位置情報が記憶されており、この位置情報に基づいてこの判断を行う。ステップＳ１０で、ＮＯと判断した場合は、ＹＥＳと判断するまでステップＳ１０に留まる。そして、ステップＳ１０で、ＹＥＳと判断した場合は（つまり、ワークＷの交換を行った後、ワーク交換装置１４（アーム２４ａおよび把持部２４ｂ）の動作位置が、ワーク交換装置干渉外領域に入ったまたはワーク交換装置干渉境界位置に到達したと判断した場合は）、ステップＳ１１に進み、制御装置４０は、ワーク交換装置干渉外領域信号（ドア閉開始信号）を工作機械１２の数値制御装置３０に送信する。

次いで、ステップＳ１２で、制御装置４０は、ワーク交換装置１４（アーム２４ａおよび把持部２４ｂ）が停止位置まで移動（動作）したか否かを判断する。具体的には、制御装置４０は、複数の駆動部４４の各々に設けられた前記エンコーダからの検出信号に基づいてこの判断を行う。ステップＳ１２で、ワーク交換装置１４（アーム２４ａおよび把持部２４ｂ）が停止位置まで移動（動作）していないと判断するとステップＳ１２に留まり、停止位置まで動作したと判断すると、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３に進むと、制御装置４０は、複数の駆動部４４を制御することで、ワーク交換装置１４（アーム２４ａおよび把持部２４ｂ）の動作を停止させる。

工作機械１２の数値制御装置３０は、ステップＳ１１で、ワーク交換装置１４の制御装置４０から送信されたワーク交換装置干渉外領域信号（ドア閉開始信号）を受信すると、ステップＳ１４で、ドア２２を閉じるドア閉動作を開始する。数値制御装置３０は、ドア駆動部３６を制御することでドア閉動作を開始する。これにより、ドア２２は、ドア開停止位置から全閉位置まで移動する。

次いで、ステップＳ１５で、数値制御装置３０は、ドア２２が全閉位置まで移動したか否かを判断する。具体的には、数値制御装置３０は、ドア駆動部３６に設けられた前記エンコーダからの検出信号（ドア２２の移動量を示す検出信号）に基づいてこの判断を行う。ステップＳ１５で、ドア２２が全閉位置まで移動していないと判断するとステップＳ１５に留まり、ドア２２が全閉位置まで移動したと判断すると、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６に進むと、数値制御装置３０は、ドア２２の移動を停止させる。そして、ステップＳ１７で、数値制御装置３０は、複数の加工軸駆動部３４を制御して、ワーク交換装置１４によって交換された未加工のワークＷへの加工を開始する。

図６は、数値制御装置３０の構成を示す構成図（機能ブロック図）である。数値制御装置３０は、データ入力部５０、第１開口幅設定部５２、第２開口幅設定部５４、開口幅記憶部５６、加工プログラム解析部５８、および、ドア制御部６０を備える。また、図７は、数値制御装置３０の動作を示すフローチャートである。図６および図７を用いて、数値制御装置３０の各部の構成の機能、動作を説明する。

ステップＳ３１で、データ入力部５０は、オペレータ（ユーザ）の操作に応じて、ドア開口幅および折返し開口幅を入力する。データ入力部５０は、オペレータがドア開口幅および折返し開口幅などのデータを入力するためのインターフェースであり、タッチパネル付きの液晶パネルであってもよい。この場合は、オペレータ（ユーザ）は、表示画面を指でタッチすることで、データを入力することができる。また、データ入力部５０は、液晶パネル、マウス、および、キーボードであってもよい。これにより、オペレータは、液晶パネルの表示画面を見ながら、マウスおよびキーボードを操作することでデータを入力することができる。

ステップＳ３２で、第１開口幅設定部５２は、データ入力部５０によって入力されたドア開口幅を設定し、第２開口幅設定部５４は、データ入力部５０によって入力された折返し開口幅を設定する。この第１開口幅設定部５２が設定したドア開口幅および第２開口幅設定部５４が設定した折返し開口幅は、開口幅記憶部５６に記憶される。つまり、第１開口幅設定部５２および第２開口幅設定部５４は、設定したドア開口幅および折返し開口幅を開口幅記憶部５６に記憶する。

図８は、データ入力部５０によるドア開口幅および折返し開口幅の入力例を示す図である。データ入力部５０の表示画面には、複数の対応コードＤ（Ｄ１〜Ｄ３）に対応してドア開口幅および折返し開口幅の各々を入力することができる複数（本実施の形態では３つ）の第１入力欄ＩＤａ（ＩＤａ１〜ＩＤａ３）および第２入力欄ＩＤｂ（ＩＤｂ１〜ＩＤｂ３）が表示されている。データ入力部５０は、オペレータの操作（例えば、タッチパネルの操作、または、キーボード、マウスなどの操作）に応じて、３つの第１入力欄ＩＤａ（ＩＤａ１〜ＩＤａ３）の各々にドア開口幅を、３つの第２入力欄ＩＤｂ（ＩＤｂ１〜ＩＤｂ３）の各々に折返し開口幅を入力する（ステップＳ３１）。

データ入力部５０は、このドア開口幅および折返し開口幅として座標を入力してもよいし、その幅（距離）を入力してもよい。図８に示す例では、対応コードＤ１に対応した第１入力欄ＩＤａ１には「３００．０」と入力され、第２入力欄ＩＤｂ１には「４００．０」と入力されている。また、対応コードＤ２に対応した第１入力欄ＩＤａ２には「４００．０」と入力され、第２入力欄ＩＤｂ２には「５００．０」と入力され、対応コードＤ３に対応した第１入力欄ＩＤａ３には「５００．０」と入力され、第２入力欄ＩＤｂ３には「６００．０」と入力されている。

そして、オペレータがドア開口幅および折返し開口幅を入力した後、図示しない画面上に表示された設定ボタンを押すと、第１開口幅設定部５２および第２開口幅設定部５４は、入力された複数のドア開口幅および折返し開口幅を設定する（ステップＳ３２）。具体的には、第１開口幅設定部５２は、第１入力欄ＩＤａ（ＩＤａ１〜ＩＤａ３）に入力された３つのドア開口幅を設定し、第２開口幅設定部５４は、第２入力欄ＩＤｂ（ＩＤｂ１〜ＩＤｂ３）に入力された３つの折返し開口幅を設定する。このとき、第１開口幅設定部５２および第２開口幅設定部５４は、複数の対応コードＤ（Ｄ１〜Ｄ３）の各々に対応付けて、設定した複数のドア開口幅（第１入力欄ＩＤａに入力された複数のドア開口幅）および複数の折返し開口幅（複数の第２入力欄ＩＤｂに入力された複数の折返し開口幅）を開口幅記憶部５６に記憶する。

ここで、設定したドア開口幅および折返し開口幅との差（距離）が、つまり、ドア開停止位置とドア開折返し位置との差（距離）が長すぎると、ワークＷの交換を行った後のワーク交換装置１４の動作位置が、ワーク交換装置干渉外領域に入ったまたはワーク交換装置干渉境界位置に到達した時点で、未だドア２２がドア開停止位置に到達していない可能性がある。したがって、ワーク交換装置１４の動作位置がワーク交換装置干渉外領域に入ったまたはワーク交換装置干渉境界位置に到達した時点までに、ドア２２がドア開停止位置に到達するように、オペレータは折返し開口幅を設定する。なお、オペレータによって設定されたドア開口幅および折返し開口幅との差（距離）が長すぎて、ワークＷの交換を行った後のワーク交換装置１４の動作位置が、ワーク交換装置干渉外領域に入ったまたはワーク交換装置干渉境界位置に到達した時点で、未だドア２２がドア開停止位置に到達していない場合は、数値制御装置３０は、ドア開停止位置で停止させることなく、そのままドア２２を全閉位置まで移動させてもよい。

加工プログラム解析部５８は、加工プログラムを読み込んで解析するものである。加工プログラム解析部５８は、加工プログラムを解析することで、ドア開指令コード（例えば、Ｍ１００）を検出したか否かを判断する（ステップＳ３３）。加工プログラム解析部５８は、ドア開指令コードを検出するとドア開指令をドア制御部６０に出力する。加工プログラム中には、ドア開指令コードとともに、設定した複数のドア開口幅および折返し開口幅のうちどの開口幅を使用するかを示す対応コードＤも併記されている。したがって、加工プログラム解析部５８は、ドア開指令とともに対応コードＤもドア制御部６０に出力する。図９は、加工プログラムの一例を示す図である。図９を見るとわかるように、加工プログラムには、「Ｍ１００ Ｄ１」と記載されていることから、加工プログラム解析部５８は、ドア開指令コードである「Ｍ１００」を検出すると、ドア開指令とともに対応コードＤ１をドア制御部６０に出力する。

ドア制御部６０は、加工プログラム解析部５８からドア開指令が送られてくると（ステップＳ３３でＹＥＳに分岐）、ドア２２の開動作を行う（ステップＳ３４）。ドア制御部６０は、ドア駆動部３６を制御してドア２２を開く。このとき、ドア制御部６０には、加工プログラム解析部５８からドア開指令と一緒に送られてきた対応コードＤに対応するドア開口幅および折返し開口幅を開口幅記憶部５６から読出し、読み出したドア開口幅および折返し開口幅に基づいて、ドア駆動部３６を制御する。つまり、ドア制御部６０は、ドア駆動部３６を制御して、ドア２２の全閉位置から折返し開口幅の位置までドア２２を開方向に移動させた後、ドア２２を閉方向に移動させてドア開口幅の位置で停止させる。図９に示す例では、ドア開指令コード「Ｍ１００」とともに併記された対応コードＤはＤ１となっており、図８に示す例では、対応コードＤ１に対応するドア開口幅および折返し開口幅は「３００．０」および「４００．０」となっている。したがって、ドア制御部６０は、ドア開口幅「３００．０」および折返し開口幅「４００．０」に基づいてドア駆動部３６を制御する。なお、このドア制御部６０によって、図５のステップＳ２およびステップＳ５〜ステップＳ８の動作が行なわれるとともに、ステップＳ１４〜ステップＳ１６の動作も行なわれる。

［上記実施の形態の変形例］
上記実施の形態は、以下のように変形してもよい。

（変形例１）変形例１では、第１開口幅設定部５２および第２開口幅設定部５４は、加工プログラム中にデータ入力部５０によって入力されたドア開口幅および折返し開口幅を組み込むことで、ドア開口幅および折返し開口幅を設定する。図１０は、ドア開口幅および折返し開口幅が組み込まれた加工プログラムの一例を示す図である。図１０に示すように、加工プログラムには、ドア開指令コードである「Ｍ１００」とともに、ドア開口幅指令コードである「Ｄ３００．０」および折返し開口幅指令コードである「Ｅ５００．０」が併記されている。このドア開口幅指令コードの「３００．０」は、第１開口幅設定部５２で設定されたドア開口幅であり、折返し開口幅指令コードの「５００．０」は、第２開口幅設定部５４で設定された折返し開口幅である。そして、加工プログラム解析部５８は、ドア開指令コード「Ｍ１００」を検出すると、ドア開指令をドア制御部６０に出力するとともに、検出したドア開口幅および折返し開口幅をドア制御部６０に出力する。ドア制御部６０は、加工プログラム解析部５８からドア開指令、ドア開口幅、および、折返し開口幅が送られてくると、ドア開口幅および折返し開口幅に基づいてドア駆動部３６を制御する。したがって、本変形例１では、開口幅記憶部５６は不要となる。

（変形例２）上記実施の形態および変形例１では、数値制御装置３０がドア駆動部３６を制御したが、ワーク交換装置１４の制御装置４０がドア駆動部３６を制御してもよい。この場合は、ドア２２の位置がドア干渉外領域に入ったか否かまたはドア干渉境界位置に達したか否かの判断（ステップＳ３の動作）を、制御装置４０が行なってもよい。また、ワーク交換装置１４の動作位置がワーク交換装置干渉外領域に入ったか否かまたはワーク交換装置干渉境界位置に到達したかの判断（ステップＳ１０の動作）を、数値制御装置３０が行なってもよい。この場合は、ワーク交換装置１４は、ワーク交換装置１４の動作情報を数値制御装置３０に出力するとともに、数値制御装置３０の図示しない記憶媒体には、このワーク交換装置干渉境界位置の位置情報が記憶されている。

（変形例３）上記実施の形態および変形例１では、数値制御装置３０がドア駆動部３６を制御したが、図１１に示すように、集中制御装置７０がドア駆動部３６を制御してもよい。この集中制御装置７０は、数値制御装置３０および制御装置４０の制御を統括する上位制御装置である。この場合は、ドア２２の位置がドア干渉外領域に入ったか否かまたはドア干渉境界位置に達したか否かの判断（ステップＳ３の動作）を、集中制御装置７０が行なってもよい。また、ワーク交換装置１４の動作位置がワーク交換装置干渉外領域に入ったか否かまたはワーク交換装置干渉境界位置に到達したかの判断（ステップＳ１０の動作）を、集中制御装置７０が行なってもよい。この場合は、ワーク交換装置１４は、ワーク交換装置１４の動作情報を集中制御装置７０に出力するとともに、集中制御装置７０の図示しない記憶媒体には、このワーク交換装置干渉境界位置の位置情報が記憶されている。この集中制御装置７０は、複数の工作機械１２の数値制御装置３０および複数のワーク交換装置１４の制御装置４０を制御してもよい。つまり、図１１に示すように、工作機械１２とワーク交換装置１４とを有する複数の生産設備７２を、集中制御装置７０が一括して制御してもよい。

（変形例４）データ入力部５０、第１開口幅設定部５２、第２開口幅設定部５４、開口幅記憶部５６、加工プログラム解析部５８、および、ドア制御部６０のうち、少なくとも１つを数値制御装置３０以外の制御装置（例えば、ワーク交換装置１４の制御装置４０または集中制御装置７０）に設けてもよい。

（変形例５）上記実施の形態および変形例１〜４では、ワーク交換装置１４としてロボットを例に挙げて説明したが、ローダであってもよい。ローダも、ワークＷを把持する把持部と、この把持部を移動させる移動部材とを有する。

以上のように、上記実施の形態および変形例１〜５の少なくとも１つの形態で説明した工作機械システム１０は、工作機械１２を囲むカバー２０の開口部２０ａを塞ぐ開閉可能なドア２２と、ドア２２を開閉するドア駆動部３６とを備える工作機械１２と、カバー２０内に設置されたワークＷの交換を行うワーク交換装置１４とを備える。そして、工作機械システム１０は、ワークＷの交換に必要なドア２２のドア開口幅を設定する第１開口幅設定部５２と、ドア開口幅より長く、且つ、ドア２２の折返し開口幅を設定する第２開口幅設定部５４と、ワーク交換装置１４によるワークＷの交換時に、ドア駆動部３６を制御することで、ドア２２の全閉位置から折返し開口幅の位置までドア２２を開方向に移動させた後、ドア２２を閉方向に移動させてドア開口幅の位置で停止させるドア制御部６０とを備える。

これにより、ドア２２とワーク交換装置１４との干渉を防止しつつ、ワークＷ交換時のドア２２の開閉時間を短くすることができる。したがって、サイクルタイムを短縮させることができる。

第１開口幅設定部５２、第２開口幅設定部５４、および、ドア制御部６０のうち少なくとも１つを、工作機械１２の数値制御装置３０に設けてもよい。また、第１開口幅設定部５２、第２開口幅設定部５４、および、ドア制御部６０のうち少なくとも１つを、工作機械１２の数値制御装置３０とは異なる制御装置に設けてもよい。工作機械１２の数値制御装置３０とは異なる制御装置は、ワーク交換装置１４の制御装置４０であってもよく、集中制御装置７０であってもよい。

ワーク交換装置１４は、ワークＷを把持する把持部（例えば、把持部２４ｂ）と、把持部を移動させる移動部材（例えば、アーム２４ａなど）とを有する。したがって、ワーク交換装置１４によってワークＷの交換を行うことができる。

ワーク交換装置１４は、開方向に移動したドア２２がドア開口幅の位置まで移動すると、停止位置にある移動部材および把持部を駆動させてワークＷの交換を行い、その後、把持部を停止位置まで退避させる。ドア制御部６０は、ワークＷの交換後、ドア２２を全閉位置に移動させてもドア２２と移動部材および把持部とが干渉しない位置まで把持部が退避すると、ドア駆動部３６を制御して、ドア開口幅の位置で停止しているドア２２を閉方向に移動させてドア２２を閉じる。これにより、ドア２２とワーク交換装置１４との干渉を防止しつつ、サイクルタイムを短縮させることができる。

１０…工作機械システム １２…工作機械
１４…ワーク交換装置 ２０…カバー
２０ａ…開口部 ２２…ドア
２４ａ…アーム ２４ｂ…把持部
３０…数値制御装置 ３２、４２…駆動機構
３４…加工軸駆動部 ３６…ドア駆動部
４０…制御装置 ４４…駆動部
５０…データ入力部 ５２…第１開口幅設定部
５４…第２開口幅設定部 ５６…開口幅記憶部
５８…加工プログラム解析部 ６０…ドア制御部
７０…集中制御装置

Claims (6)

1. 工作機械を囲むカバーの開口部を塞ぐ開閉可能なドアと、前記ドアを開閉する電動機とを備える前記工作機械と、
   前記カバー内に設置されたワークの交換を行うワーク交換装置と、
   を備える工作機械システムであって、
   前記ワークの交換に必要な前記ドアのドア開口幅を設定する第１開口幅設定部と、
   前記ドア開口幅より長く、且つ、前記ドアの折返し開口幅を設定する第２開口幅設定部と、
   前記ワーク交換装置による前記ワークの交換時に、前記電動機を制御することで、前記ドアの全閉位置から前記折返し開口幅の位置まで前記ドアを開方向に移動させた後、前記ドアを閉方向に移動させて前記ドア開口幅の位置で停止させるドア制御部と、
   を備えることを特徴とする工作機械システム。
2. 請求項１に記載の工作機械システムであって、
   前記第１開口幅設定部、前記第２開口幅設定部、および、前記ドア制御部のうち少なくとも１つは、前記工作機械の制御装置に設けられている
   ことを特徴とする工作機械システム。
3. 請求項１または２に記載の工作機械システムであって、
   前記第１開口幅設定部、前記第２開口幅設定部、および、前記ドア制御部のうち少なくとも１つは、前記工作機械の制御装置とは異なる制御装置に設けられている
   ことを特徴とする工作機械システム。
4. 請求項３に記載の工作機械システムであって、
   前記工作機械の制御装置とは異なる制御装置は、前記ワーク交換装置の制御装置である
   ことを特徴とする工作機械システム。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の工作機械システムであって、
   前記ワーク交換装置は、前記ワークを把持する把持部と、前記把持部を移動させる移動部材とを有する
   ことを特徴とする工作機械システム。
6. 請求項５に記載の工作機械システムであって、
   前記ワーク交換装置は、開方向に移動した前記ドアが前記ドア開口幅の位置まで移動すると、停止位置にある前記移動部材および前記把持部を駆動させて前記ワークの交換を行い、その後、前記把持部を前記停止位置まで退避させ、
   前記ドア制御部は、前記ワークの交換後、前記ドアを前記全閉位置に移動させても前記ドアと前記移動部材および前記把持部とが干渉しない位置まで前記把持部が退避すると、前記電動機を制御して、前記ドア開口幅の位置で停止している前記ドアを閉方向に移動させて前記ドアを閉じる
   ことを特徴とする工作機械システム。

Images