JP4218054B1 - 工作機械の制御装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】工作機械の駆動を停止して省エネ制御した際に、垂直軸駆動源の発熱を抑えて機械加工精度の劣化を防止すると共に主軸や工具がワークに干渉することを防止する。
【解決手段】工作機械を省エネ制御するための制御装置２０は、停止時に基準点移動手段２３によって主軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向に予め設定された有効範囲内の基準点位置として原点に保持し、主軸をＸ軸またはＺ軸方向でワークと干渉しない位置に保持させる。タイマ２４で省エネモード開始のための設定時間を計測した後に、Ｙ軸駆動源停止手段２１ｙでＹ軸サーボモータＭｙへの通電を遮断すると共にブレーキ装置１３を作動させる。位置監視手段２５によって主軸のＹ軸方向の位置ズレ量を検知し、検知した主軸の基準点位置からの位置ズレ量が有効範囲内か否かを判別手段３１で判別する。主軸の位置ズレ量が有効範囲を外れた場合に解除手段３２で省エネモードを解除する。
【選択図】図３

Description

本発明は、工作機械において加工を長時間停止する際に、駆動源を省エネ制御するようにした工作機械の制御装置及び方法に関する。

従来、工作機械の例えばマシニングセンタ等において無人運転によってワークを連続的に切削加工することが行われている。例えば夜間や監視員がいない場合等では、加工用材料がなくなった場合にはこれを検知して切削工具を把持する主軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の原点位置または所定の待機位置に移動させて機械を長時間停止状態に維持する。
このとき、Ｘ軸とＺ軸の駆動用サーボモータは停止させることができる。しかし、垂直軸であるＹ軸方向においては、主軸を原点位置または待機位置に保持するために、重力に逆らって自身の位置を維持する必要がある。Ｙ軸駆動用モータには常に電流が流れて駆動状態に保持される。そのため、Ｙ軸駆動用モータは発熱し、その熱が工作機械本体に伝達されるため、工作機械の精度が低下し、ワークの加工精度が劣化する原因になっていた。

このような不具合を改善する手段として例えば下記特許文献１、２に記載された発明が開示されている。
例えば、特許文献１に記載された発明では、パンチプレス機を制御する制御装置が自動運転中か否かを判断して、自動運転でないときに油圧シリンダに圧油を供給する油圧駆動手段としてのプレスモータを駆動停止させるようにしている。これによって自動運転中以外でプレスモータなどによる騒音の低減や省エネを達成できるとしている。
また、特許文献２に記載されたサーボ機構の制御装置では、停止時に被制御対象を所定位置に移動させる可動部位に設けたサーボモータへの給電を停止させて可動部位のブレーキ装置を作動させて可動部位を所定位置に停止させる。サーボモータへの給電が停止されると可動部位における実際の移動量を位置検出センサで検出して入力し、可動部位の実際の移動量が予め設定した許容範囲を外れた場合に異常信号を出力するようにしている。
特開２０００−１５３３１８号公報 特開平４−１５８０７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたパンチプレス機の省エネ装置は、自動運転でないときに動力駆動手段を停止させて省エネ制御を行うものであるから、無人運転等の場合に原材料切れ等になると省エネ制御をできない不具合がある。
また、特許文献２に記載されたサーボ機構の制御装置では、これを工作機械に適用した場合、サーボモータへの給電が停止された際に可動部位が移動すると主軸の移動によって主軸に保持された工具とテーブルに固定されたワークとが干渉するおそれがあるという不具合があった。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、工作機械の駆動を停止した際に、省エネ制御すると共に垂直軸駆動源の発熱を抑えて機械加工精度の劣化を防止するようにした工作機械の制御装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明による工作機械の制御装置は、工具を把持する主軸をワークに対して互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向に相対移動させてワークを加工すると共に、主軸の駆動源への通電を遮断することで省エネ制御する工作機械の制御装置において、工作機械の停止時に、主軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向において予め設定された有効範囲内の基準点位置に保持し且つ基準点位置における主軸はＸ軸及びＺ軸方向の少なくとも一方向においてワークと干渉しない位置にある基準点移動手段と、主軸を基準点位置に移動させた段階で、主軸を垂直軸方向であるＹ軸方向に移動制御するＹ軸駆動源への通電を遮断すると共にブレーキ装置を作動させるＹ軸駆動源停止手段と、Ｙ軸駆動源への通電を遮断すると共にブレーキ装置を作動させた状態で主軸のＹ軸方向の位置ズレ量を検知する位置監視手段と、検知した主軸の位置ズレ量が有効範囲内か否かを判別する判別手段と、主軸の位置ズレ量が有効範囲を外れた場合に省エネモードを解除する解除手段とを備えていることを特徴とする。
本発明によれば、工作機械の停止時に主軸の駆動源も停止させ、これに応じて主軸を有効範囲内の基準点位置に相対移動させて保持し、基準点位置で主軸はワークに対してＸ軸方向及びＺ軸方向の少なくとも一方向においてワークと干渉しない位置にずれて配設させられ、その後、Ｙ軸駆動源停止手段によってＹ軸駆動源の通電を遮断してブレーキ装置の制動を働かせて、主軸のＹ軸方向の位置ズレ量を位置監視手段で検知して位置ズレ量が有効範囲内に含まれるか否かを判別し、有効範囲に含まれる場合は通電停止状態を維持して省エネモードに維持し、有効範囲を外れる場合には主軸の基準点位置からＹ軸方向への位置ズレが大きいとして省エネモードを解除してＹ軸駆動源に通電して再稼働する。しかも、省エネモード状態で、主軸がＹ軸方向に降下したとしても主軸の位置がＸ軸または／及びＺ軸方向にずれているからワークと干渉するおそれがない。

また、Ｙ軸駆動源の停止後に予め設定された所定時間が経過したことを計測するタイマを更に備えていて、判別手段では所定時間経過後に主軸の位置ズレ量が有効範囲内か否かを判別するようにすることが好ましい。
Ｙ軸駆動源の給電停止とブレーキ装置による制動を開始してタイマで計測した所定時間経過後に、主軸のＹ軸方向の位置ズレ量を位置監視手段で検知して位置ズレ量が有効範囲内に含まれるか否かを判別することで、ブレーキ装置の劣化や主軸及び工具の重量による降下等による主軸のＹ軸方向の位置ズレ量を検出できる。ここで、Ｙ軸駆動源がギヤに連結されている場合にはギヤとのバックラッシュ異常も検知できる。

また、工作機械が自動制御状態であることを確認する自動制御確認手段が配設され、自動制御モードであることを確認して駆動源停止手段を作動させるようにしてもよい。
工作機械の無人運転や夜間運転等に適用できる。また、手動制御状態では、主軸を動かす場合等があるために省エネモードに自動的に移行することは好ましくない。

また、位置監視手段では、Ｙ軸駆動源の省エネモード開始時の主軸の位置ずれ量と、駆動源停止手段によってＹ軸駆動源への通電を遮断すると共にブレーキ装置を作動させた段階での主軸の位置ズレ量との差分を算出し、該差分が有効範囲より小さい予め設定した許容範囲を越える場合に異常を表示する異常表示手段を設けてもよい。
Ｙ軸駆動源への給電停止時にブレーキ装置の制動を開始すると、Ｙ軸方向の位置ズレが発生するが、この位置ズレ量を省エネモード開始時の主軸の位置ずれ量との差分として検出して、設定された許容誤差を超えるか否かによってブレーキ装置の異常を検知できる。

また、主軸を基準点位置に移動させた段階で、主軸をＸ軸方向に移動制御するＸ軸駆動源への通電を遮断するＸ軸駆動源停止手段と、Ｚ軸方向に移動制御するＺ軸駆動源への通電を遮断するＺ軸駆動源停止手段とを備えていてもよい。
これによって３軸の駆動源について同時に給電停止を制御できる。

本発明による工作機械の制御方法は、工具を把持する主軸をワークに対して互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向に相対移動させてワークを加工すると共に、主軸の駆動源への通電を遮断することで省エネ制御する工作機械の制御方法において、工作機械の停止時に、主軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向において予め設定された有効範囲内の基準点位置に保持し且つ該基準点位置における主軸はＸ軸及びＺ軸方向の少なくとも一方向においてワークと干渉しない位置にある工程と、主軸を基準点位置に移動させた段階で、前記主軸を垂直軸方向であるＹ軸方向に移動制御するＹ軸駆動源への通電を遮断すると共にブレーキ装置を作動させる工程と、Ｙ軸駆動源への通電を遮断すると共にブレーキ装置を作動させた状態で主軸のＹ軸方向の位置ズレ量を検知する工程と、検知した主軸の位置ズレ量が前記有効範囲内か否かを判別し、主軸の位置ズレ量が有効範囲を外れた場合に省エネモードを解除するようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、省エネモード状態で、主軸がＹ軸方向に降下したとしても主軸の位置がＸ軸または／及びＺ軸方向にずれているからワークと干渉するおそれがない。

また、Ｙ軸駆動源の停止後に予め設定された所定時間が経過したことを計測する工程と、所定時間経過後に主軸の位置ズレ量が有効範囲内か否かを判別するようにしてもよい。
なお、基準点位置はＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向における原点位置であることが好ましい。

本発明による主軸の省エネ制御装置及び方法によれば、Ｙ軸駆動源の通電を遮断することで工作機械の省エネ制御を行えると共に、Ｙ軸駆動源からの発熱を抑制して機械加工精度の劣化を防止できる。しかも、省エネモード状態で主軸がＹ軸方向に降下したとしても、主軸の位置がＸ軸または／及びＺ軸方向にずれているからワークと干渉するおそれがない。

以下、本発明の実施の形態による工作機械の制御装置及び制御方法について図１乃至図７に基づいて説明する。
図１及び図２に示す工作機械１はマシニングセンタであり、ベース２の一端部に門形のコラム３が立設され、ベース２上のコラム３に対向する位置には保持部４が設けられている。ここで、工作機械１において垂直軸をＹ軸とし、Ｙ軸に直交する水平面内において横方向をＸ軸、Ｘ軸に直交する縦方向をＺ軸とする。
コラム３にはＹ軸方向に直交する方向に一対のＸ軸ガイドレール６ａ、６ｂが平行に配設され、Ｘ軸ガイドレール６ａ，６ｂに沿って左右方向（Ｘ軸方向）に移動可能にサドル７が配設されている。また、サドル７にはＹ軸方向に１対のＹ軸ガイドレール８ａ、８ｂが配設され、Ｙ軸ガイドレール８ａ、８ｂに沿って上下方向（Ｙ軸方向）に昇降可能な主軸頭９が設けられている。主軸頭９には図示しない工具を保持する主軸１０がＺ軸方向に突出している。

サドル７には、Ｙ軸ガイドレール８ａ、８ｂと平行にボールネジ１２が立設され、ボールネジ１２の一端部にはＹ軸駆動源としてＹ軸サーボモータＭｙが連結されている。Ｙ軸サーボモータＭｙにはブレーキ装置１３が取り付けられている（図３参照）。ボールネジ１２はサドル７に螺合状態に保持され、Ｙ軸サーボモータＭｙの正逆回転駆動によってサドル７を主軸１０と一体に昇降可能としている。
また、サドル７にはＸ軸ガイドレール６ａ，６ｂと平行にボールネジ１４が設けられ、ボールネジ１４の一端部にはＸ軸駆動源としてＸ軸サーボモータＭｘが連結されている。ボールネジ１４はサドル７に螺合状態に保持され、Ｘ軸サーボモータＭｘの正逆回転駆動によってサドル７を主軸１０と一体にＸ軸方向に移動可能としている。

また、保持台４にはＸ軸方向に直交する方向に一対のＺ軸ガイドレール１６ａ、１６ｂが配設されている。ベース２には保持台４を介してＡＰＣ(オートパレットチェンジャ）１７が取り付けられ、旋回可能なＡＰＣ１７によってテーブル１８の上部に支持されている二つのパレット１８ａ、１８ａが交換可能とされている。テーブル１８はＺ軸ガイドレール１６ａ、１６ｂに沿って前後方向（Ｚ軸方向）に移動可能なとされている。加工位置にあるパレット１８ａには加工対象物である図示しないワークが固定され、主軸１０に保持された工具で切削加工に供される。
なお、加工位置にあるパレット１８ａはボールネジ１９を介してＺ軸駆動源としてＺ軸サーボモータＭｚに連結されており、Ｚ軸サーボモータＭｚを正逆回転させることで、テーブル１８をＺ軸ガイドレール１６ａ、１６ｂに沿ってＺ軸方向に前後動可能としている。
Ｘ軸サーボモータＭｘとＺ軸サーボモータＭｚは軸が重力の影響を受けないためにブレーキ装置は設けられていないが、図３で一点鎖線で示すようにブレーキ装置２７、２９が取り付けられていてもよい。

図３には、工作機械１における各モータの省エネ制御を行う制御装置２０が配設されている。制御装置２０では、図示しない主軸モータ、Ｂ軸モータと共にＹ軸サーボモータＭｙ、Ｘ軸サーボモータＭｘ、Ｚ軸サーボモータＭｚのＯＮ、ＯＦＦを制御することで、ワークを支持するテーブル１８、工具を把持する主軸１０を駆動制御してワークの切削加工制御を行う制御手段２２が設けられている。
制御手段２２における上述した主軸モータ、Ｂ軸モータと共にＹ軸サーボモータＭｙ、Ｘ軸サーボモータＭｘ、Ｚ軸サーボモータＭｚがＯＦＦとされて工作機械１の駆動停止となったタイミングを検出した信号に基づいて、基準点移動手段２３では、主軸１０を省エネ制御のための図７に示す基準点位置Ｓに移動させるよう各モータＭｙ，Ｍｘ，Ｍｚを駆動する。

図７に示す基準点位置Ｓは、例えばＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の原点座標Ｏの位置またはその近傍とすることが好ましく、少なくともＸ軸方向において主軸１０に保持された工具がテーブル１８に保持されたワークからずれた位置、即ち主軸１０が重力で降下しても工具がワークと干渉しない位置に設定する。或いは、Ｚ軸方向において、主軸１０が重力で降下しても工具がワークと干渉しない位置に設定する。基準点位置Ｓとは、主軸１０に保持された工具がＸ軸方向とＺ軸方向の少なくとも一方において干渉しないようにずれた位置であればよい。
なお、Ｘ−Ｙ軸の面内におけるＹ軸方向の原点Ｏは図７に示すＸ−Ｙ軸座標面において、Ｘ軸とＹ軸の交差点である。図１に示す工作機械１のコラム３上では、原点ＯはＹ軸ガイドレール８ａ、８ｂのＸ軸ガイドレール６ａに近接する位置、例えばＸ軸ガイドレール６ａから下方側１ｍｍ程度の位置に設定する。

また、基準点位置Ｓに関し、省エネモード状態に保持可能な有効範囲Ｌを設定する。この有効範囲Ｌは、Ｙ軸方向においては、Ｙ軸サーボモータＭｙが停止して給電停止状態に維持され且つブレーキ装置１３でＹ軸サーボモータＭｙを停止させた状態で、Ｙ軸モータＭｙがボールネジ１２に直結されているから、モータ重量やブレーキ装置１３の経時的に劣化する制動力等に基づくＹ軸方向への降下を許容可能な数値範囲である。更に、Ｘ軸及びＺ軸方向においては、停止状態における主軸１０のＸ軸及びＺ軸方向への移動を許容可能な数値範囲である（図７参照）。有効範囲Ｌは原点Ｏを含んでいる。
この有効範囲Ｌは、上述したモータ重量やブレーキ装置１３の適正な制動力等に基づいて経験的に設定される。なお、Ｙ軸サーボモータＭｙがギヤを介してボールネジ１２に連結されている場合には適正なバックラッシュの距離も含むものとする。図７では、有効範囲ＬをＸ−Ｙ軸座標面内で示している。主軸１０は、図７に示すように、基準点移動手段２３によって有効範囲Ｌ内における所定の基準点位置Ｓ、例えば原点Ｏに移動させられる。

また、制御手段２２で工作機械１の駆動停止となったタイミングを検出した信号に基づいてタイマ２４で工作機械１の各モータの停止時間を計測する。タイマ２４では計測時間が予め設定した所定時間ｔ、例えばｔ＝０分〜３０分経過した時点で省エネモードを開始させ、Ｙ軸サーボモータＭｙへの給電を遮断すると共にブレーキ装置１３を作動させる。
但し、ｔ＝０分で省エネモードを開始させると、Ｙ軸サーボモータＭｙにブレーキ装置１３をかけると共に各モータへの給電を遮断することになるため、短時間で駆動を再開する場合には各モータのスタート制御のために駆動開始が若干遅れてしまい好ましくない。少なくとも所定時間ｔを数分程度以上経過した時間として省エネモードをスタートすることが好ましい。
タイマ２４には所定時間ｔの経過後または適宜段階でＹ軸サーボモータＭｙへの給電停止とブレーキ装置１３の作動信号を出力するＹ軸駆動源停止手段２１ｙ、各モータＭｘ、Ｍｚへの給電停止の作動信号を個々に出力するＸ軸駆動源停止手段２１ｘ、Ｚ軸駆動源停止手段２１ｚがそれぞれ設けられている。なお、Ｘ軸サーボモータＭｘとＺ軸サーボモータＭｚにブレーキ装置２７，２９をそれぞれ設けた場合には各ブレーキ装置の作動信号も同時に出力する。
また、Ｙ軸サーボモータＭｙには、主軸１０のＹ軸方向位置を検知するための位置監視手段２５が設けられており、Ｙ軸サーボモータＭｙの停止、駆動に関わらず、常時、主軸１０のＹ軸方向位置を検出して制御手段２２にフィードバックしている。
同様にＸ軸サーボモータＭｘにも位置監視手段２８が設置され、Ｚ軸サーボモータＭｚにも位置監視手段３０が設置されている。

また、制御手段２２には判別手段３１と解除手段３２と自動制御確認手段３３とが設けられている。
判別手段３１は、位置監視手段２５，２８，３０で検出した主軸１０の各軸方向における位置を有効範囲Ｌ内か否かを判別する。この判別手段３１では、省エネモード制御状態において、Ｙ軸方向の省エネモード開始時とＹ軸サーボモータＭｙへの給電遮断時とで位置監視手段２５によって検知した主軸１０の降下位置を比較判別することも行われる（図７参照）。なお、基準点位置ＳからのＹ軸方向のズレ量をＤとする。
解除手段３２は、判別手段３１による判別によって省エネモードを解除する。自動制御確認手段３３は、工作機械の自動制御モードと手動制御モードを判別する。
また、制御手段２２からの信号による異常表示を行う異常表示手段３４が設けられている。異常表示手段３４は、Ｙ軸方向の省エネモード開始時とＹ軸サーボモータＭｙへの給電遮断及びブレーキ装置１３作動時との主軸１０のＹ軸方向のズレ量Ｄが予め設定した許容範囲を外れた場合に、ブレーキ装置１３の異常表示を行うものである。

本実施形態による工作機械１の制御装置２０は上述の構成を備えており、次に省エネ制御方法について図４乃至図６に示すフローチャートに基づいて説明する。
先ず、工作機械１によるワークの切削加工が終了すると動作停止させる。制御手段２２で各モータの駆動停止を検知すると、基準点移動手段２３によって主軸１０をＸ軸、Ｚ軸、Ｙ軸方向について有効範囲Ｌ内の予め設定した基準点Ｓ、例えば原点Ｏに移動させる（図５参照；ステップ９９）。この時点で、主軸モータ、Ｂ軸モータ、Ｘ軸サーボモータＭｘ、Ｚ軸サーボモータＭｚ及びＹ軸サーボモータＭｙが停止する。
しかし、少なくともＹ軸サーボモータＭｙについては、重力に逆らって主軸１０にＹ軸方向の停止位置である基準点位置Ｓを維持させるために通電状態を保持する。Ｘ軸サーボモータＭｘ、Ｚ軸サーボモータＭｚは通電を遮断しても主軸１０が移動することはないので、ここで通電を遮断する。或いは通電状態に保持していもよい。

そして、制御手段２２で全てのモータ（主軸モータ、Ｂ軸モータ、Ｘ軸サーボモータＭｘ、Ｚ軸サーボモータＭｚ、Ｙ軸サーボモータＭｙ）の動作停止を検知すると、タイマ２４での停止時間の計測をスタートする（ステップ１００）。主軸１０の停止状態が予め設定した所定時間ｔを経過したか否かをタイマ２４で判別する（ステップ１０１）。所定時間ｔを経過すると、タイマ２４でこれを検知して省エネモードを開始する（ステップ１０２）。なお、所定時間ｔが経過する前に、いずれかのモータが駆動し始めた場合には、Ｙ軸省エネモードに入らない（ステップ１０１）。
次に制御手段２２で工作機械１の制御モードが自動制御モードか手動制御モードかを判別し、手動制御モードの場合には省エネモードに入らない（ステップ１０３）。手動制御モードの場合、手動パルス発生器によるワークの送りやワークの早送り、原点復帰等の動作をオペレータが操作することが想定されるためである。
そして、主軸１０についてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向位置が有効範囲Ｌ内にあることを判別手段３１で確認する。いずれかの軸方向で有効範囲Ｌを外れた場合には省エネモードを終了する（ステップ１０４）。

次いで、Ｙ軸サーボモータＭｙについて省エネモードを開始し（ステップ１０５）、ブレーキ装置１３でＹ軸サーボモータＭｙの制動を行うと共に給電を遮断する（ステップ１０６，１０７）。これと同時にＸ軸サーボモータＭｘ、Ｚ軸サーボモータＭｚについても通電状態の場合には給電を遮断する。タイマ２４で計測開始時に各モータＭｘ，Ｍｚへの通電を遮断している場合にはそのまま次の処理に移行する。なお、各モータＭｘ，Ｍｚにブレーキ装置２７，２９が備えられている場合にはブレーキ装置２７，２９で制動を行う。
Ｙ軸サーボモータＭｙの省エネモード開始と同時に主軸１０のＹ軸方向の座標値（第一座標値とする）を位置監視手段２５で検知して記憶する（ステップ１０８）。そして、Ｙ軸サーボモータＭｙの給電停止した直後における主軸１０のＹ軸方向の座標値（第二座標値とする）を位置監視手段２５で検知して記憶する（ステップ１０９）。
次に、制御手段２２で第一座標値と第二座標値の差異を、主軸１０のＹ軸方向のズレ量Ｄとして算出し（ステップ１１０）、ズレ量Ｄが予め設定した許容範囲内か否かを判別手段３１で判別する（ステップ１１１）。ズレ量Ｄがブレーキ装置１３による通常のズレ量としての許容範囲を越える場合には、ブレーキ装置１３の異常と判断して異常表示手段３４で異常表示する（ステップ１１２）。

その後、主軸１０のＹ軸方向の座標値（第三座標値という）を位置監視手段２５で再度検知して（ステップ１１３）、制御手段２２で第三座標値を記憶する（ステップ１１４）と共に第一座標値との差異を主軸１０のＹ軸方向のズレ量として計算する（ステップ１１５）。そして、このＹ軸方向のズレ量が加わっても主軸１０の位置の座標値が有効範囲Ｌ内か否かを判別する（ステップ１１６）。有効範囲Ｌ内であれば、ブレーキ装置１３が劣化せず、また主軸１０及び工具がその重量による降下を抑制できており、正常な省エネモードにあると認定し、ステップ１１３に戻って、主軸１０のＹ軸方向の第三座標値を再度検知することになる。

ここで、ステップ１１６で、Ｙ軸方向のズレ量が有効範囲Ｌを外れたことを判別した場合には、ブレーキ装置１３の劣化の進行や、主軸１０及び工具のその重量による経時的なＹ軸方向降下が進んだと判断し、Ｙ軸サーボモータＭｙの省エネモードを終了する（ステップ１１７）。そして、Ｙ軸サーボモータＭｙ、Ｘ軸サーボモータＭｘ、Ｚ軸サーボモータＭｚ、主軸サーボモータ、Ｂ軸サーボモータへの給電を開始すると共にブレーキ装置１３の作動をＯＦＦにする（ステップ１１８，１１９）。
そして、省エネモードを終了して（ステップ１２０）、主軸１０についてのクーラを再稼働させ潤滑剤の供給を再開する。

なお、省エネモード状態でＹ軸サーボモータＭｙの通電停止時における主軸１０の基準点位置Ｓからの降下量が大きい場合、ワークの設置位置との関係で主軸１０がワークと干渉するおそれが発生するが、本実施形態では基準点移動手段２３で設定する主軸１０の基準点位置Ｓ即ち原点Ｏはワークに対してＸ軸方向とＺ軸方向の少なくとも一方向にずらして設定したから、主軸１０がＹ軸方向即ち垂直方向に降下してもワークと干渉しない。
また、ステップ１１２において、基準点位置Ｓにおける主軸１０と省エネモード開始によるブレーキ装置１３の異常に起因する主軸１０の降下位置とのズレ量Ｄが許容範囲を外れた場合に異常表示するようにした。この場合、工作機械１を停止させてＹ軸サーボモータＭｙのブレーキ装置１３のメンテナンスを行ってもよい。或いは、異常表示で警告するだけに留めて省エネモードを継続し、主軸１０が有効範囲Ｌを外れた時点でメンテナンス作業を行ってもよい。

上述のように、本実施形態による工作機械１における主軸１０の省エネモード制御装置２０によれば、省エネモード開始時に特にＹ軸サーボモータＭｙの通電を遮断するために、モータＭｙからの発熱が減少して熱伝導に基づく機械加工精度の劣化を抑止できる。しかも、省エネモードによって各モータＭｙ、Ｍｘ、Ｍｚへの給電を停止するから、省エネ効果を発揮できる。
更に、省エネモードに際し、主軸１０の有効範囲Ｌ内での基準点位置Ｓへの設定時にＸ軸方向とＺ軸方向の少なくとも一方向において主軸１０をワークからずれた位置に設定するから、Ｙ軸サーボモータＭｙへの通電遮断とブレーキ装置１３による制動状態から主軸１０及び工具及び主軸頭９の自重、ブレーキ装置１３の劣化等に起因する主軸１０のＹ軸方向の降下が発生しても、主軸１０や工具とワークとの干渉を防止できる。
更に、省エネモード開始時とＹ軸サーボモータＭｙの給電停止及びブレーキ装置１３の作動直後との主軸１０のＹ軸方向ズレ量Ｄを算出することで、ブレーキ装置１３の劣化の程度を検出できる。なお、Ｙ軸サーボモータＭｙとボールネジ１２との間にギヤを介在させた場合には、ギヤのバックラッシュによる異常をも検知できる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
例えば、上述の実施形態による省エネモード制御方法では、省エネモード開始時の主軸１０の第一座標値とＹ軸サーボモータＭｙの通電遮断及びブレーキ装置１３の作動直後の主軸１０の第二座標値との差分によるズレ量Ｄを算出することで、ブレーキ装置１３の劣化（やバックラッシュ異常）を検出できるようにしたが、この点のズレ量検出制御を省略してもよい。また、タイマ２４を省略して主軸１０を基準点位置Ｓに位置させた直後からズレ量Ｄを位置監視手段２５で検出するようにしてもよい。

また、省エネモードの制御開始に際し、工作機械１によるワークの加工が終了して動作停止し、基準点移動手段２３によって主軸１０をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向について有効範囲Ｌ内の予め設定した基準点Ｓに移動させた時点で、主軸モータ、Ｂ軸モータ、Ｘ軸サーボモータＭｘ、Ｚ軸サーボモータＭｚの停止と共に給電を遮断してもよい。
この場合、省エネモード制御段階では、主軸１０は水平面内の２軸であるＸ軸方向とＺ軸方向には重力の影響がなく移動しないため、Ｙ軸サーボモータＭｙのＹ軸方向（垂直軸方向）への降下量だけを検知することで、上述した実施形態の作用効果を発揮できる。

本発明の実施形態による工作機械の要部を示す斜視図である。 図１に示す工作機械の側断面図である。 工作機械に用いる省エネモード制御装置のブロック図である。 省エネモード制御方法を示す第一のフローチャートである。 図４の第一のフローチャートに続く第二のフローチャートである。 図５の第二のフローチャートに続く第三のフローチャートである。 Ｘ−Ｙ軸座標における有効範囲と原点と主軸の基準点位置とを示す図である。

符号の説明

１ 工作機械
１０ 主軸
１８ テーブル
１３、２７，２９ ブレーキ装置
１８ テーブル
２０ 制御装置
２１ｙ Ｙ軸駆動源停止手段
２２ 制御手段
２３ 基準点移動手段
２４ タイマ
２５、２８，３０ 位置監視手段
３４ 異常表示手段
Ｍｙ Ｙ軸サーボモータ
Ｍｘ Ｘ軸サーボモータ
Ｍｚ Ｚ軸サーボモータ
Ｌ 有効範囲
Ｓ 主軸の基準点
Ｏ 原点

Claims (9)

1. 工具を把持する主軸をワークに対して互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向に相対移動させてワークを加工すると共に、前記主軸の駆動源への通電を遮断することで省エネ制御する工作機械の制御装置において、
   前記工作機械の停止時に、前記主軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向において予め設定された有効範囲内の基準点位置に保持し且つ該基準点位置における前記主軸はＸ軸及びＺ軸方向の少なくとも一方向においてワークと干渉しない位置にある基準点移動手段と、
   前記主軸を基準点位置に移動させた段階で、前記主軸を垂直軸方向であるＹ軸方向に移動制御するＹ軸駆動源への通電を遮断すると共にブレーキ装置を作動させるＹ軸駆動源停止手段と、
   前記Ｙ軸駆動源への通電を遮断すると共にブレーキ装置を作動させた状態で前記主軸のＹ軸方向の位置ズレ量を検知する位置監視手段と、
   検知した前記主軸の位置ズレ量が前記有効範囲内か否かを判別する判別手段と、
   前記主軸の位置ズレ量が有効範囲を外れた場合に省エネモードを解除する解除手段とを備えていることを特徴とする工作機械の制御装置。
2. 前記Ｙ軸駆動源の停止後に予め設定された所定時間が経過したことを計測するタイマを更に備えていて、
   前記判別手段では前記所定時間経過後に前記主軸の位置ズレ量が有効範囲内か否かを判別するようにした請求項１に記載の工作機械の制御装置。
3. 前記工作機械が自動制御状態であることを確認する自動制御確認手段が配設され、自動制御モードであることを確認して前記Ｙ軸駆動源停止手段を作動させるようにした請求項１または２に記載された工作機械の制御装置。
4. 前記位置監視手段では、Ｙ軸駆動源の省エネモード開始時の前記主軸の位置ずれ量と、前記駆動源停止手段によって前記Ｙ軸駆動源への通電を遮断すると共にブレーキ装置を作動させた段階での前記主軸の位置ズレ量との差分を算出し、
   該差分が前記有効範囲より小さい予め設定した許容範囲を越える場合に異常を表示する異常表示手段を設けた請求項１乃至３のいずれかに記載された工作機械の制御装置。
5. 前記主軸を基準点位置に移動させた段階で、前記主軸をＸ軸方向に移動制御するＸ軸駆動源への通電を遮断するＸ軸駆動源停止手段と、Ｚ軸方向に移動制御するＺ軸駆動源への通電を遮断するＺ軸駆動源停止手段とを、備えている請求項１乃至４のいずれかに記載された工作機械の制御装置。
6. 前記基準点位置はＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の原点である請求項１乃至５のいずれかに記載の工作機械の制御装置。
7. 工具を把持する主軸をワークに対して互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向に相対移動させてワークを加工すると共に、前記主軸の駆動源への通電を遮断することで省エネ制御する工作機械の制御方法において、
   前記工作機械の停止時に、前記主軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向において予め設定された有効範囲内の基準点位置に保持し且つ該基準点位置における前記主軸はＸ軸及びＺ軸方向の少なくとも一方向においてワークと干渉しない位置にある工程と、
   前記主軸を基準点位置に移動させた段階で、前記主軸を垂直軸方向であるＹ軸方向に移動制御するＹ軸駆動源への通電を遮断すると共にブレーキ装置を作動させる工程と、
   前記Ｙ軸駆動源への通電を遮断すると共にブレーキ装置を作動させた状態で前記主軸のＹ軸方向の位置ズレ量を検知する工程と、
   検知した前記主軸の位置ズレ量が前記有効範囲内か否かを判別し、前記主軸の位置ズレ量が有効範囲を外れた場合に省エネモードを解除するようにしたことを特徴とする工作機械の制御方法。
8. 前記Ｙ軸駆動源の停止後に予め設定された所定時間が経過したことを計測する工程と、
   前記所定時間経過後に前記主軸の位置ズレ量が有効範囲内か否かを判別するようにした請求項７に記載の工作機械の制御方法。
9. 前記基準点位置はＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の原点位置である請求項７または８に記載の工作機械の制御方法。

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