JP6709315B1 - 工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】扉を作業者のことを考慮した位置に移動させることが可能な工作機械および制御方法、を提供する。【解決手段】工作機械としての旋盤１０は、開口１６を有し、ワークの加工エリア１８を区画形成するカバーと、開口１６を覆うための扉２１と、扉２１を移動させるサーボモータと、開口１６の前に立つ作業者の位置を検知可能な検知部と、検知部により検知された作業者の位置情報に基づいて、扉をその位置情報に対応付けられる位置に移動させるようにサーボモータを制御する制御装置とを備える。【選択図】図９

Description

本開示は、工作機械および制御方法に関する。

たとえば、特開２００１−１１６１８５号公報（特許文献１）には、工作機械における開閉扉の開閉検知装置が開示されている。本開閉検知装置では、電磁波を受信した非接触検知システムのＩＤチップがコードを生成・送信し、そのコードと、予め設定されたコードとを照合し、互いに一致した場合にのみ開閉扉を開閉する。

また、特開２０１７−６４８７５号公報（特許文献２）には、開閉速度を変更可能なドアを有する工作機械が開示されている。本工作機械では、ドアの開閉速度を、安全信号の入力がある場合には第１の移動速度に設定し、安全信号の入力がない場合には第１の移動速度よりも遅い第２の移動速度に設定する。

特開２００１−１１６１８５号公報 特開２０１７−６４８７５号公報

上記の特許文献１に開示される開閉検知装置では、非接触式検出システムを利用して開閉扉の開閉を制御し、特許文献２に開示される工作機械では、安全信号の入力の有無に応じて、ドアの開閉を制御している。しかしながら、これらの特許文献では、工作機械を使用して加工を行なっている作業者のことが考慮されていないため、扉位置が作業者にとって不都合となる可能性がある。

そこで本開示の目的は、上記の課題を解決することであり、扉を作業者のことを考慮した位置に移動させることが可能な工作機械および制御方法を提供することである。

本開示の１つの局面に従った工作機械は、開口を有し、ワークの加工エリアを区画形成するカバーと、加工エリア内に設けられ、ワークまたは工具を回転させるための主軸と、開口を覆うための扉と、扉を移動させるアクチュエータと、開口の前に立つ作業者の位置を検知可能な検知部と、検知部により検知された作業者の位置情報に基づいて、扉を作業者の位置と主軸とを結ぶ直線を遮る位置に移動させるようにアクチュエータを制御する制御装置とを備える。
本開示の別の局面に従った工作機械は、開口を有し、ワークの加工エリアを区画形成するカバーと、加工エリア内に設けられ、ワークまたは工具を回転させるための主軸と、開口を覆うための扉と、扉を移動させるアクチュエータと、開口の前に立つ作業者の位置を検知可能な検知部と、検知部により検知された作業者の位置情報に基づいて、扉を作業者の位置と主軸とを結ぶ直線を遮らない位置に移動させるようにアクチュエータを制御する制御装置とを備える。
本開示のさらに別の局面に従った工作機械は、開口を有し、ワークの加工エリアを区画形成するカバーと、開口を覆うための扉と、扉を移動させるアクチュエータと、開口の前に立つ作業者の位置を検知可能な検知部と、検知部により検知された作業者の位置情報に基づいて、扉をその位置情報に対応付けられる位置に移動させるようにアクチュエータを制御する制御装置と、を備える。

本開示に従った制御方法は、工作機械の制御方法である。工作機械は、開口を有し、ワークの加工エリアを区画形成するカバーと、開口を覆うための扉と、扉を移動させるアクチュエータと、を備える。制御方法は、開口の前に立つ作業者の位置を検知するステップと、検知した作業者の位置情報に基づいて、扉を位置情報に対応付けられる位置に移動させるようにアクチュエータを制御するステップと、を備える。

本開示に従えば、扉を作業者のことを考慮した位置に移動させることが可能な工作機械および制御方法を提供することができる。

実施の形態１における工作機械の一例である旋盤を示す斜視図である。 図１中の旋盤において、扉が＋Ｚ軸方向に移動する状態を模式的に示す前面図である。 図１中の旋盤において、扉が−Ｚ軸方向に移動する状態を模式的に示す前面図である。 図１中の旋盤の加工エリア内を模式的に示す正面図である。 図１中の扉の動作の制御に関する装置構成を示す図である。 図１中の扉の動作の制御に関する機能構成を示す図である。 実施の形態１において、扉の動作の一例を示す正面図である。 実施の形態１において、扉の動作の一例を示す正面図である。 実施の形態１において、扉の動作の一例を示す正面図である。 実施の形態１において、扉の動作の一例を示す正面図である。 実施の形態２において、扉の動作の一例を示す正面図である。 実施の形態２において、扉の動作の一例を示す正面図である。 実施の形態２において、扉の動作の一例を示す正面図である。 実施の形態２において、扉の動作の一例を示す正面図である。 実施の形態２において、扉の動作の変形例を示す上面図である。 実施の形態３において、扉の動作の一例を示す正面図である。 実施の形態３において、扉の動作の一例を示す正面図である。 実施の形態３において、扉の動作の一例を示す正面図である。 実施の形態３において、扉の動作の変形例を示す正面図である。

本開示の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における工作機械の一例である旋盤を示す斜視図である。図１を参照して、本実施の形態における旋盤１０は、コンピュータによる数値制御によって、ワーク加工のための各種動作が自動化されたＮＣ（Numerically Control）工作機械である。

まず、旋盤１０の全体構成について説明する。旋盤１０は、カバー１２と、扉２１と、駆動側プーリ３１および従動側プーリ３２と、ベルト３６と、サーボモータ４１とを有する。

カバー１２は、スプラッシュガードとも呼ばれ、旋盤１０の外観をなすとともに、加工エリア１８を区画形成している。カバー１２は、全体として、直方体形状をなしている。カバー１２は、前部１３と、天井部１４とを有する。カバー１２には、開口１６が設けられている。開口１６は、カバー１２の前部１３から天井部１４にかけて開口し、水平方向に平行なＺ軸方向に沿った所定範囲に渡って設けられている。

扉２１は、開口１６を覆うように設けられている。扉２１は、前部２２と、上部２３とを有する。扉２１は、前部２２および上部２３の間で折れ曲がった形状を有する。前部２２は、Ｚ軸方向において、カバー１２の前部１３の延長上に設けられている。上部２３は、Ｚ軸方向において、カバー１２の天井部１４の延長上に設けられている。

本実施の形態では、Ｚ軸方向における開口１６の開口幅が、Ｚ軸方向における扉２１の幅よりも大きい。このため、扉２１は、開口１６をＺ軸方向において部分的に覆うように設けられている。

扉２１は、Ｚ軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられている。扉２１をＺ軸方向に移動させると、Ｚ軸方向における扉２１の両側において開口１６の開口面積が変化する。扉２１を矢印１１２Ａに示す＋Ｚ軸方向に移動させると、扉２１の左側において開口１６の開口面積が増大し、扉２１の右側において開口１６の開口面積が減少する。扉２１を矢印１１２Ｂに示す−Ｚ軸方向に移動させると、扉２１の左側において開口１６の開口面積が減少し、扉２１の右側において開口１６の開口面積が増大する。

旋盤１０は、大径のワークおよび長尺のワークの加工が可能な大型の工作機械である。Ｚ軸方向における開口１６の開口幅は、上下方向における開口１６の開口長さよりも大きい。Ｚ軸方向における開口１６の開口幅は、たとえば、２ｍ以上であってもよいし、３ｍ以上であってもよい。上下方向における開口１６の開口長さは、たとえば、１ｍ以上であってもよいし、１．５ｍ以上であってもよい。

図２は、図１中の旋盤において、扉が＋Ｚ軸方向に移動する状態を模式的に示す前面図である。図３は、図１中の旋盤において、扉が−Ｚ軸方向に移動する状態を模式的に示す前面図である。

図１から図３を参照して、駆動側プーリ３１および従動側プーリ３２は、互いにＺ軸方向に離れて設けられている。駆動側プーリ３１は、中心軸１０１を中心に回転可能に設けられている。従動側プーリ３２は、中心軸１０６を中心に回転可能に設けられている。中心軸１０１および中心軸１０６は、扉２１のＺ軸方向に直交する水平方向に延びている。

駆動側プーリ３１および従動側プーリ３２は、カバー１２に取り付けられている。駆動側プーリ３１および従動側プーリ３２は、カバー１２の天井部１４に取り付けられている。

ベルト３６は、駆動側プーリ３１および従動側プーリ３２の間に掛け渡されている。ベルト３６は、駆動側プーリ３１および従動側プーリ３２と係合している。ベルト３６は、駆動側プーリ３１および従動側プーリ３２の間で周回する環状の無端ベルトである。

扉２１は、ベルト３６と連結されている。扉２１は、扉２１の上部２３に設けられた連結部材２６を介して、ベルト３６と連結されている。

サーボモータ４１は、回転を出力する回転シャフト４２を有する。サーボモータ４１は、回転シャフト４２の回転方向および回転速度（加速度）を任意に制御することが可能なアクチュエータである。サーボモータ４１は、カバー１２に取り付けられている。サーボモータ４１は、カバー１２の天井部１４に取り付けられている。

回転シャフト４２は、中心軸１０１に沿って延びている。回転シャフト４２は、中心軸１０１を中心にして、第１方向（図２中の矢印１１０Ａに示す方向）と、第１方向とは反対向きの第２方向（図３中の矢印１１０Ｂに示す方向）とに回転可能である。

回転シャフト４２には、駆動側プーリ３１が接続されている。駆動側プーリ３１は、回転シャフト４２とともに、中心軸１０１を中心に回転（回転駆動）する。

図２に示されるように、サーボモータ４１の回転シャフト４２を、第１方向（矢印１１０Ａに示す方向）に回転駆動させる。駆動側プーリ３１が、回転シャフト４２とともに第１方向（矢印１１０Ａに示す方向）に回転すると、ベルト３６は、駆動側プーリ３１からの回転を受けることによって、駆動側プーリ３１および従動側プーリ３２の間で反時計回り方向に周回する。これにより、扉２１が、ベルト３６と一体となって、矢印１１２Ａに示す＋Ｚ軸方向に移動する。

図３に示されるように、サーボモータ４１の回転シャフト４２を、第２方向（矢印１１０Ｂに示す方向）に回転駆動させる。駆動側プーリ３１が、回転シャフト４２とともに第２方向（矢印１１０Ｂに示す方向）に回転すると、ベルト３６は、駆動側プーリ３１からの回転を受けることによって、駆動側プーリ３１および従動側プーリ３２の間で時計回り方向に周回する。これにより、扉２１が、ベルト３６と一体となって、矢印１１２Ｂに示す−Ｚ軸方向に移動する。

なお、本開示における工作機械が備える扉の構造は、上記に限られず、たとえば、カバー１２の開口１６をＺ軸方向の全開口幅に渡って覆うことが可能な扉であってもよいし、両開きタイプの２枚の扉であってもよい。

図４は、図１中の旋盤の加工エリア内を模式的に示す正面図である。図４を参照して、旋盤１０は、主軸６１と、刃物台６６と、芯押台７１とを有する。

主軸６１は、ワークＷを回転させる。主軸６１は、モータによって、Ｚ軸に平行な中心軸５１を中心に回転可能に設けられている。主軸６１には、ワークＷを着脱可能に保持するためのチャック機構６２が設けられている。

刃物台６６は、タレット型刃物台である。刃物台６６は、Ｚ軸に平行な中心軸５２を中心に旋回可能に設けられている。中心軸５２を中心にその周方向に間隔を隔てた位置には、工具Ｔを保持するための工具ホルダ６９が取り付けられている。刃物台６６が中心軸５２を中心に旋回することによって、工具ホルダ６９に保持された工具Ｔが周方向に移動し、加工に用いられる工具が割り出される。

刃物台６６は、各種の送り機構、案内機構またはサーボモータなどによって、Ｚ軸方向と、Ｚ軸に直交し、鉛直方向に対して傾斜するＸ軸方向とに沿って、移動可能に設けられている。刃物台６６がＸ軸−Ｚ軸平面において移動することによって、工具ホルダ６９に保持された工具ＴによるワークＷの加工位置を移動させることができる。

芯押台７１は、Ｚ軸方向において、主軸６１と対向して設けられている。芯押台７１は、Ｚ軸方向に沿って移動可能に設けられている。芯押台７１は、主軸６１に保持されたワークＷが長尺である場合に、ワークＷの回転中心を支持する。

図５は、図１中の扉の動作の制御に関する装置構成を示す図である。図６は、図１中の扉の動作の制御に関する機能構成を示す図である。図７から図１０は、実施の形態１において、扉の動作の一例を示す正面図である。続いて、扉２１の動作の制御について説明する。

図５から図１０を参照して、旋盤１０は、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）８０（本発明における「制御装置」に対応）と、ＣＮＣユニット７６と、検知部９０とを有する。

検知部９０は、開口１６の前に立つ作業者の位置を検知可能なように構成されている。ＰＬＣ８０は、検知部９０により検知された作業者の位置情報に基づいて、扉２１をその位置情報に対応付けられる位置に移動させるようにサーボモータ４１を制御する。

旋盤１０の制御方法は、開口１６の前に立つ作業者の位置を検知するステップと、検知した作業者の位置情報に基づいて、扉２１をその位置情報に対応付けられる位置に移動させるようにサーボモータ４１を制御するステップとを有する。

図５を参照して、ＰＬＣ８０は、ＣＰＵユニット８１と、通信ユニット８２と、Ｉ／Ｏ（Input Output）ユニット８３とを有する。これらのユニットは、フィールドバスＢを介して互いに通信を行なう。

ＣＰＵユニット８１は、予め準備されているＰＬＣプログラムに従って、旋盤１０における各種ユニットを制御する。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。

通信ユニット８２は、外部ユニットとの通信を実現ためのユニットであり、フィールドネットワークＮＷに接続されている。フィールドネットワークＮＷは、データの到達時間が保証されているネットワークの通称である。フィールドネットワークＮＷとして、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。フィールドネットワークＮＷには、ＰＬＣ８０と、ＣＮＣユニット７６と、後述する画像処理装置９１とが接続されている。これらの装置は、フィールドネットワークＮＷを介して互いに通信を行なう。

Ｉ／Ｏユニット８３は、各種の入出力機器を接続するためのインターフェイスである。Ｉ／Ｏユニット８３には、サーボドライバ４３を介してサーボモータ４１が接続されている。ＣＰＵユニット８１は、Ｉ／Ｏユニット８３を通じてサーボドライバ４３に制御指令を送る。

サーボドライバ４３は、ＣＰＵユニット８１から目標位置の入力を逐次的に受け、サーボモータ４１を制御する。サーボモータ４１は、扉２１を図１中のベルト３６を介して駆動し、Ｚ軸方向の任意の位置に扉２１を移動させる。

より具体的には、サーボドライバ４３は、サーボモータ４１の回転角度を検知するためのエンコーダ（不図示）のフィードバック信号から扉２１の実位置を算出する。サーボドライバ４３は、算出した実位置が目標位置よりも正側にある場合には、扉２１が負側に移動するようにサーボモータ４１を回転駆動し、算出した実位置が目標位置よりも負側にある場合には、扉２１が正側に移動するようにサーボモータ４１を回転駆動する。このように、サーボドライバ４３は、サーボモータ４１の実位置のフィードバックを逐次的に受けながらサーボモータ４１の実位置を目標位置に近付ける。これにより、扉２１は、Ｚ軸方向の任意の位置に位置決めされる。

ＣＮＣユニット７６は、ＰＬＣ８０から加工開始指令を受けたことに基づいて、予め準備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。また、ＣＮＣユニット７６は、加工停止中、加工実行中、または、加工完了などを示す加工の進行状況をＰＬＣ８０に出力する。

検知部９０は、カメラ９６と、画像処理装置９１とを有する。図１に示されるように、カメラ９６は、開口１６の前に立つ作業者を撮影可能なように設けられている。カメラ９６は、加工エリア１８外に設けられている。カメラ９６は、たとえば、カバー１２の天井部１４上に設けられている。旋盤１０は、複数のカメラ９６を有してもよい。

画像処理装置９１は、汎用のコンピュータである。画像処理装置９１には、カメラ９６が接続されている。画像処理装置９１は、開口１６の前に立つ作業者の画像をカメラ９６から取得し、作業者の位置を検知する。画像に基づく作業者の位置の検知方法の詳細については後述する。検知された作業者の位置情報は、ＰＬＣ８０に送られる。

図６から図１０を参照して、画像処理装置９１は、画像取得部９２と、位置特定部９３とを有する。

画像取得部９２は、開口１６の前に立つ作業者が写っている画像をカメラ９６から取得する。より具体的には、図５中のＰＬＣ８０は、ワークＷの加工実行中に、画像取得部９２に撮影指示を出力する。これを受けて、画像取得部９２は、カメラ９６に撮影指示を出力し、カメラ９６に撮影を実行させる。これにより、画像取得部９２は、カメラ９６から作業者の画像を取得する。

位置特定部９３は、画像取得部９２によって取得された作業者の画像から作業者の位置を特定する。

より具体的には、位置特定部９３は、画像取得部９２によって取得された作業者の画像から、作業者が、分割領域Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ，Ｐｅ，Ｐｆ，ｐｇ，Ｐｈのいずれの領域に位置しているかを特定する。

分割領域Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ，Ｐｅ，Ｐｆ，ｐｇ，Ｐｈは、開口１６の前方においてＺ軸方向に並んでいる。Ｚ軸方向における分割領域Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ，Ｐｅ，Ｐｆ，ｐｇ，Ｐｈの長さは、互いに等しい。分割領域Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ，Ｐｅ，Ｐｆ，ｐｇ，Ｐｈは、挙げた順に、Ｚ軸方向において主軸６１に近い側から主軸６１から遠い側に並んでいる。

ＰＬＣ８０は、駆動制御部８６を有する。駆動制御部８６は、位置特定部９３によって特定された作業者の位置情報に基づいて、扉位置規定８７を参照しつつ、扉２１の位置を決定する。

扉位置規定８７は、作業者の位置情報に対応付けられた扉２１の位置を規定している。本実施の形態では、扉位置規定８７が、扉２１の位置を作業者と対向する位置として規定している。

より具体的には、作業者の位置情報として特定された分割領域Ｐａは、分割領域Ｐａと対向する扉位置ＰＡと対応付けられている。作業者の位置情報として特定された分割領域Ｐｂは、分割領域Ｐｂと対向する扉位置ＰＢと対応付けられている。作業者の位置情報として特定された分割領域Ｐｃは、分割領域Ｐｃと対向する扉位置ＰＣと対応付けられている。作業者の位置情報として特定された分割領域Ｐｄは、分割領域Ｐｄと対向する扉位置ＰＤと対応付けられている。作業者の位置情報として特定された分割領域Ｐｅは、分割領域Ｐｅと対向する扉位置ＰＥと対応付けられている。作業者の位置情報として特定された分割領域Ｐｆは、分割領域Ｐｆと対向する扉位置ＰＦと対応付けられている。作業者の位置情報として特定された分割領域Ｐｇは、分割領域Ｐｇと対向する扉位置ＰＧと対応付けられている。作業者の位置情報として特定された分割領域Ｐｈは、分割領域Ｐｈと対向する扉位置ＰＨと対応付けられている。

そのあと、駆動制御部８６は、扉２１が決定された位置に移動するように、サーボモータ４１に制御指令を送る。

なお、開口１６の前方においてＺ軸方向に並ぶ分割領域と、これに対応する扉位置との数は、特に限定されない。また、位置特定部９３は、作業者の位置を、Ｚ軸方向における座標を用いて特定してもよいし、この場合に、駆動制御部８６は、対応する扉位置を、Ｚ軸方向における座標を用いて決定してもよい。ＰＬＣ８０は、ＣＮＣユニット７６から加工進行中であることが出力される間、上記の扉２１の動作の制御を実行する。これに限られず、ＰＬＣ８０は、たとえば、作業者が扉２１の自動運転の開始ボタンを押下した場合に、上記の扉２１の動作の制御を実行してもよい。

図７から図１０に示される扉２１の動作の一例においては、図７に示されるように、扉２１が扉位置ＰＨに配置されている状態で、作業者が開口１６の前に立つ。カメラ９６は、作業者を撮影する。画像処理装置９１は、作業者の画像をカメラ９６から取得し、作業者の位置として分割領域Ｐｄを検知する。

図８に示されるように、駆動制御部８６は、扉位置規定８７を参照して、分割領域Ｐｄに対応する扉位置ＰＤを決定する。駆動制御部８６は、扉２１が扉位置ＰＤに移動するように、サーボモータ４１に制御指令を送る。これにより、扉２１は、開口１６の前に立つ作業者と対向して位置決めされる。

図９に示されるように、次に、作業者は、開口１６の前において主軸６１に近づく方向（−Ｚ軸方向）に移動する。画像処理装置９１は、引き続き開口１６の前に立つ作業者の画像をカメラ９６から取得し、作業者の位置として分割領域Ｐｂを検知する。

図１０に示されるように、駆動制御部８６は、扉位置規定８７を参照して、分割領域Ｐｂに対応する扉位置ＰＢを決定する。駆動制御部８６は、扉２１が扉位置ＰＢに移動するように、サーボモータ４１に制御指令を送る。これにより、扉２１は、開口１６の前に立つ作業者と対向して位置決めされる。

このような構成によれば、扉２１を作業者と対向する位置に移動させることによって、加工エリア１８内と作業者との間が扉２１によって遮られる。これにより、ワーク加工に伴って発生する切屑および切削油等が加工エリア１８内から作業者に向かうことを防止できる。

また、カメラ９６は、加工エリア１８外に設けられている。このため、カメラ９６のレンズが、加工エリア１８内で発生する切屑または切削油等によって汚れることを抑制できる。これにより、検知部９０による作業者の位置の検知をより精度よく行なうことができる。

なお、カメラ９６は、加工エリア１８内に設けられてもよい。この場合、広角レンズを有するカメラ９６を用いることによって、加工エリア１８内を撮影するカメラと、作業者を撮影するカメラとの共用が可能となる。

また、図１に示されるように、旋盤１０は、カメラ９６に替えて、重量センサ９７を有してもよい。重量センサ９７は、開口１６の前の床面に設けられている。重量センサ９７は、Ｚ軸方向に帯状に延びる範囲に設けられている。重量センサ９７は、開口１６の前に立つ作業者の重量を負荷として検出した場合に信号を発信する。本変形例では、検知部９０において、信号を発信する重量センサ９７の位置に基づき作業者の位置が特定される。

検知部９０にカメラ９６を用いた場合、長期的にはレンズに汚れが付着することが不可避であるため、定期的にレンズを清掃する必要が生じる。一方、検知部９０に重量センサ９７を用いた場合、上記のような汚れを考慮しなくてもよいため、検知部９０のメンテナンス性が良好となる。

また、本開示におけるアクチュエータは、制御装置からの電気信号を受けて、扉を動作させることが可能な各種のアクチュエータを用いることができる。本実施の形態のアクチュエータは、サーボモータであるが、これに限られず、たとえば、直動運動を出力する直動型モータであってもよい。

本実施の形態では、工作機械の一例である旋盤１０に適用した場合を説明したが、これに限らない。工作機械としては、横形マシニングセンタ、立形マシニングセンタ、固定工具を用いた旋削機能と回転工具を用いたミーリング機能とを有する複合加工機、レーザ加工機、または、付加加工機などに適用してもよい。

（実施の形態２）
図１１から図１４は、実施の形態２において、扉の動作の一例を示す正面図である。本実施の形態における旋盤２１０は、実施の形態１における旋盤１０と比較して、基本的には同様の構成を備える。以下、重複する構成については、その説明を繰り返さない。

図６を参照して、扉位置規定８７は、作業者の位置情報に対応付けられた扉２１の位置を規定している。本実施の形態における旋盤２１０では、扉位置規定８７が、扉２１の位置を、作業者と対向する位置からずれた位置として規定している。

より具体的には、作業者の位置情報として特定された分割領域Ｐａは、分割領域Ｐａと対向する扉位置ＰＡからずれた扉位置ＰＢ〜ＰＨのいずれかの扉位置と対応付けられている。作業者の位置情報として特定された分割領域Ｐｂは、分割領域Ｐｂと対向する扉位置ＰＢからずれた扉位置ＰＡ，ＰＣ〜ＰＨのいずれかの扉位置と対応付けられている。作業者の位置情報として特定された分割領域Ｐｃは、分割領域Ｐｃと対向する扉位置ＰＣからずれた扉位置ＰＡ〜ＰＢ，ＰＤ〜ＰＨのいずれかの扉位置と対応付けられている。作業者の位置情報として特定された分割領域Ｐｄは、分割領域Ｐｄと対向する扉位置ＰＤからずれた扉位置ＰＡ〜ＰＣ，ＰＥ〜ＰＨのいずれかの扉位置と対応付けられている。作業者の位置情報として特定された分割領域Ｐｅは、分割領域Ｐｅと対向する扉位置ＰＥからずれた扉位置ＰＡ〜ＰＤ，ＰＦ〜ＰＨのいずれかの扉位置と対応付けられている。作業者の位置情報として特定された分割領域Ｐｆは、分割領域Ｐｆと対向する扉位置ＰＦからずれた扉位置ＰＡ〜ＰＥ，ＰＧ〜ＰＨのいずれかの扉位置と対応付けられている。作業者の位置情報として特定された分割領域Ｐｇは、分割領域Ｐｇと対向する扉位置ＰＧからずれた扉位置ＰＡ〜ＰＦ，ＰＨのいずれかの扉位置と対応付けられている。作業者の位置情報として特定された分割領域Ｐｈは、分割領域Ｐｈと対向する扉位置ＰＨからずれた扉位置ＰＡ〜ＰＧのいずれかの扉位置と対応付けられている。

図１１から図１４に示される扉２１の動作の一例においては、図１１に示されるように、扉２１が扉位置ＰＥに配置されている状態で、作業者が扉２１の前に立つ。カメラ９６は、作業者を撮影する。画像処理装置９１は、作業者の画像をカメラ９６から取得し、作業者の位置として分割領域Ｐｅを検知する。

図１２に示されるように、駆動制御部８６は、扉位置規定８７を参照して、分割領域Ｐｅに対応する扉位置ＰＥからずれた扉位置ＰＣを決定する。駆動制御部８６は、扉２１が扉位置ＰＣに移動するように、サーボモータ４１に制御指令を送る。これにより、扉２１は、開口１６の前に立つ作業者と対向する位置からずれて位置決めされる。

図１３に示されるように、次に、作業者は、開口１６の前において主軸６１に近づく方向（−Ｚ軸方向）に移動する。画像処理装置９１は、引き続き開口１６の前に立つ作業者の画像をカメラ９６から取得し、作業者の位置として分割領域Ｐｃを検知する。

図１４に示されるように、駆動制御部８６は、扉位置規定８７を参照して、分割領域Ｐｃに対応する扉位置ＰＣからずれた扉位置ＰＡを決定する。駆動制御部８６は、扉２１が扉位置ＰＡに移動するように、サーボモータ４１に制御指令を送る。これにより、扉２１は、開口１６の前に立つ作業者と対向する位置からずれて位置決めされる。

このような構成によれば、扉２１を作業者と対向する位置からずれた位置に移動させることによって、扉２１を、作業者の面前から退避させることができる。これにより、作業者は、主軸６１に保持されたワークの加工状況または切屑の発生具合などを容易に視認することが可能となる。

図１５は、実施の形態２において、扉の動作の変形例を示す上面図である。図１５に示される扉２１の動作のステップは、図１２に示される扉２１の動作のステップに対応している。

図５、図６および図１５を参照して、本変形例では、検知部９０が、作業者の視線をさらに検知可能な用に構成されている。一例として、画像処理装置９１は、カメラ９６により撮影された作業者の画像から、作業者の目頭、目尻および瞳などの目の周囲の特徴を検出し、これらの特徴から作業者の視線１２０の方向を算出する。

ＰＬＣ８０は、検知部９０により検知された作業者の視線情報に基づいて、扉２１を作業者の視線１２０上から外れる位置に移動させるようにサーボモータ４１を制御する。

図１５に示される一例においては、駆動制御部８６が、作業者の視線１２０と、扉２１が移動するＺ軸方向の仮想直線とが交わる仮想直線上の座標を算出するとともに、その座標が存在する扉位置ＰＣを特定する。駆動制御部８６は、分割領域Ｐｅに対応する扉位置ＰＥからずれており、かつ、作業者の視線１２０が交わる扉位置ＰＣからずれている扉位置ＰＢを決定する。

駆動制御部８６は、扉２１が扉位置ＰＢに移動するように、サーボモータ４１に制御指令を送る。これにより、扉２１は、開口１６の前に立つ作業者と対向する位置からずれた位置であって、作業者の視線１２０を遮ることのない位置に位置決めされる。

本変形例によれば、作業者は、主軸６１に保持されたワークの加工状況または切屑の発生具合などをさらに容易に視認することが可能となる。

（実施の形態３）
図１６から図１８は、実施の形態３において、扉の動作の一例を示す正面図である。本実施の形態における旋盤３１０は、実施の形態２における旋盤２１０と比較して、基本的には同様の構成を備える。以下、重複する構成については、その説明を繰り返さない。

図１６から図１８を参照して、本実施の形態における旋盤３１０は、両開きタイプの扉２１（２１Ａ，２１Ｂ）を有する。扉２１Ａおよび扉２１Ｂの各扉２１は、Ｚ軸方向に移動可能である。

扉２１Ａおよび扉２１Ｂが互いに近接する方向に移動することによって、開口１６の開口面積が減少する。扉２１Ａおよび扉２１ＢがＺ軸方向において互いに当接した場合に、開口１６の開口面積がゼロとなる状態（図１６に示される全閉状態）が得られる。扉２１Ａおよび扉２１Ｂが互いに離間する方向に移動することによって、開口１６の開口面積が増大する。

旋盤３１０は、２つのサーボモータ４１を有しており、扉２１Ａおよび扉２１Ｂの各扉２１は、互いに独立して移動が可能なように構成されている。

図５、図６、および、図１６から図１８を参照して、ＰＬＣ８０は、作業者の位置が主軸６１から相対的に近い場合に、開口１６が第１面積で開口し、作業者の位置が主軸６１から相対的に遠い場合に、開口１６が第１面積よりも大きい第２面積で開口するように、サーボモータ４１を制御する。

扉位置規定８７は、開口１６の開口面積が、作業者の位置情報（分割領域Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ，Ｐｅ，Ｐｆ，ｐｇ，Ｐｈ）がＺ軸方向において主軸６１から離れるほど大きくなるように、扉２１の位置を規定している。

図１６から図１８に示される一例においては、図１６に示されるように、扉２１Ａおよび扉２１Ｂの全閉状態において、作業者が扉２１の前に立つ。カメラ９６は、作業者を撮影する。画像処理装置９１は、作業者の画像をカメラ９６から取得し、作業者の位置として分割領域Ｐｅを検知する。

図１７に示されるように、駆動制御部８６は、扉位置規定８７を参照して、分割領域Ｐｅに対応する扉位置ＰＥからずれた扉位置ＰＡ〜ＰＣおよび扉位置ＰＧ〜ＰＨを決定する。駆動制御部８６は、扉２１Ａが扉位置ＰＡ〜ＰＣに移動し、扉２１Ｂが扉位置ＰＧ〜ＰＨに移動するように、サーボモータ４１に制御指令を送る。これにより、開口１６は、開口１６の前に立つ作業者と対向する位置において、開口面積ＳＡで開口する。

図１８に示されるように、次に、作業者は、開口１６の前において主軸６１に近づく方向（−Ｚ軸方向）に移動する。画像処理装置９１は、引き続き開口１６の前に立つ作業者の画像をカメラ９６から取得し、作業者の位置として分割領域Ｐｂを検知する。次に、駆動制御部８６は、扉位置規定８７を参照して、分割領域Ｐｂに対応する扉位置ＰＢからずれた扉位置ＰＡ，ＰＣ〜ＰＨを決定する。駆動制御部８６は、扉２１Ａが扉位置ＰＡに移動し、扉２１Ｂが扉位置ＰＣ〜ＰＨに移動するように、サーボモータ４１に制御指令を送る。これにより、開口１６は、開口１６の前に立つ作業者と対向する位置において、開口面積ＳＡよりも小さい開口面積ＳＢで開口する（ＳＢ＜ＳＡ）。

このような構成によれば、主軸６１から作業者までの距離が遠いほど、ワークの加工に伴って主軸６１の周りで発生する切屑が作業者に向かう可能性は低くなる。このため、作業者の位置が主軸６１から相対的に近い場合に、開口１６を第１面積で開口させ、作業者の位置が主軸６１から相対的に遠い場合に、開口１６を第１面積よりも大きい第２面積で開口させることによって、切屑からの作業者の保護と、作業者による加工エリア１８内の視認性の向上との両立をより効率的に図ることができる。

なお、本開示が、工具を回転させる主軸（工具主軸）を備える横形マシニングセンタ等に適用される場合、工具主軸をワークを回転させる主軸６１と置き換えて、扉の動作の制御を行なえばよい。

図１９は、実施の形態３において、扉の動作の変形例を示す正面図である。図１９に示される扉２１の動作のステップは、図１８に示される扉２１の動作のステップに対応している。

図１９を参照して、本変形例における旋盤は、吐出機構部５６をさらに有する。吐出機構部５６は、加工エリア１８内に設けられている。吐出機構部５６は、加工エリア１８内において切削油（クーラント）を吐出する。

吐出機構部５６は、クーラントノズルから構成されている。吐出機構部５６は、加工エリア１８内の天井部１４（図１を参照）に設けられている。

図５、図６および図１９を参照して、ＰＬＣ８０は、作業者の位置が吐出機構部５６から相対的に近い場合に、開口１６が第３面積で開口し、作業者の位置が主軸６１から相対的に遠い場合に、開口１６が第３面積よりも大きい第４面積で開口するように、サーボモータ４１を制御する。

本変形例では、図１９に示されるように、作業者が、開口１６の前において主軸６１に近づく方向（−Ｚ軸方向）に移動する。画像処理装置９１は、開口１６の前に立つ作業者の画像をカメラ９６から取得し、作業者の位置として分割領域Ｐｃを検知する。次に、駆動制御部８６は、扉位置規定８７を参照して、分割領域Ｐｃに対応する扉位置ＰＣからずれた扉位置ＰＡ〜ＰＢ，ＰＤ〜ＰＨを決定する。駆動制御部８６は、扉２１Ａが扉位置ＰＡ〜ＰＢに移動し、扉２１が扉位置ＰＤ〜ＰＨに移動するように、サーボモータ４１に制御指令を送る。これにより、開口１６は、開口１６の前に立つ作業者と対向する位置において、開口面積ＳＡよりも小さい開口面積ＳＣで開口する（ＳＣ＜ＳＡ）。

このような構成によれば、吐出機構部５６から作業者までの距離が遠いほど、吐出機構部５６から吐出される切削油が作業者に向かう可能性は低くなる。このため、作業者の位置が吐出機構部５６から相対的に近い場合に、開口１６を第３面積で開口させ、作業者の位置が吐出機構部５６から相対的に遠い場合に、開口１６を第３面積よりも大きい第４面積で開口させることによって、切削油からの作業者の保護と、作業者による加工エリア１８内の視認性の向上との両立をより効率的に図ることができる。

本開示における工作機械および工作機械の制御方法をまとめると、以下のとおりである。

本開示に従った工作機械は、開口を有し、ワークの加工エリアを区画形成するカバーと、開口を覆うための扉と、扉を移動させるアクチュエータと、開口の前に立つ作業者の位置を検知可能な検知部と、検知部により検知された作業者の位置情報に基づいて、扉をその位置情報に対応付けられる位置に移動させるようにアクチュエータを制御する制御装置とを備える。

このように構成された工作機械によれば、検知部により検知された作業者の位置情報に基づいて、扉をその位置情報に対応付けられる位置に移動させることによって、扉を作業者のことを考慮した位置に移動させることができる。

また好ましくは、位置情報に対応付けられる位置は、作業者と対向する位置、または、作業者と対向する位置からずれた位置である。

このように構成された工作機械によれば、扉を作業者と対向する位置に移動させることによって、扉によって、加工エリア内と作業者との間を遮蔽することができる。これにより、加工エリア内の環境から作業者を適切に保護することができる。また、扉を作業者と対向する位置からずれた位置に移動させることによって、扉を、作業者の面前から退避させることができる。これにより、作業者による加工エリア内の視認性を向上させることができる。

また好ましくは、位置情報に対応付けられる位置は、作業者と対向する位置からずれた位置である。検知部は、作業者の視線をさらに検知可能である。制御装置は、検知部により検知された作業者の視線情報に基づいて、扉を作業者の視線上から外れる位置に移動させるようにアクチュエータを制御する。

このように構成された工作機械によれば、作業者による加工エリア内の視認性を格段に向上させることができる。

また好ましくは、工作機械は、加工エリア内に設けられ、ワークまたは工具を回転させるための主軸をさらに備える。制御装置は、作業者の位置が主軸から相対的に近い場合に、開口が第１面積で開口し、作業者の位置が主軸から相対的に遠い場合に、開口が第１面積よりも大きい第２面積で開口するように、アクチュエータを制御する。

このように構成された工作機械によれば、作業者の位置が主軸から相対的に近い場合、開口の開口面積を小さくすることによって、ワークの加工に伴って主軸周りで発生する切屑が、開口を通じて作業者に向かうことを効果的に防ぐことができる。一方、作業者の位置が主軸から相対的に遠い場合、ワークの加工に伴って主軸周りで発生する切屑が作業者に向かい難い。このため、開口の開口面積を大きくすることによって、作業者による加工エリア内の視認性を向上させることができる。

また好ましくは、工作機械は、加工エリア内に設けられ、切削油を吐出する吐出機構部をさらに備える。制御装置は、作業者の位置が吐出機構部から相対的に近い場合に、開口が第３面積で開口し、作業者の位置が吐出機構部から相対的に遠い場合に、開口が第３面積よりも大きい第４面積で開口するように、アクチュエータを制御する。

このように構成された工作機械によれば、作業者の位置が吐出機構部から相対的に近い場合、開口の開口面積を小さくすることによって、吐出機構部から吐出される切削油が、開口を通じて作業者に向かうことを効果的に防ぐことができる。一方、作業者の位置が吐出機構部から相対的に遠い場合、吐出機構部から吐出される切削油が作業者に向かい難い。このため、開口の開口面積を大きくすることによって、作業者による加工エリア内の視認性を向上させることができる。

また好ましくは、検知部は、作業者を撮影するように配置されるカメラを含む。カメラは、加工エリア外または加工エリア内に設けられる。

このように構成された工作機械によれば、カメラが加工エリア外に設けられる場合、カメラが加工エリア内の雰囲気の影響を受けることを抑制できる。これにより、検知部において、作業者の位置をより精度よく検知することができる。また、カメラが加工エリア内に設けられる場合、カメラの撮影対象を広げることが可能となる。

また好ましくは、検知部は、開口の前の床面に設けられる重量センサを含む。
このように構成された工作機械によれば、重量センサは汚れの影響を受けないため、検知部のメンテナンス性が良好となる。

本開示に従った制御方法は、工作機械の制御方法である。工作機械は、開口を有し、ワークの加工エリアを区画形成するカバーと、開口を覆うための扉と、扉を移動させるアクチュエータとを備える。制御方法は、開口の前に立つ作業者の位置を検知するステップと、検知した作業者の位置情報に基づいて、扉を位置情報に対応付けられる位置に移動させるようにアクチュエータを制御するステップとを備える。

このように構成された制御方法によれば、扉を作業者のことを考慮した位置に移動させることができる。

今回開示された実施の形態はすべ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すべての変更が含まれることが意図される。

本開示は、旋盤、横形マシニングセンタ、立形マシニングセンタまたは複合加工機などの工作機械に適用される。

１０，２１０，３１０ 旋盤、１２ カバー、１３，２２ 前部、１４ 天井部、１６ 開口、１８ 加工エリア、２１，２１Ａ，２１Ｂ 扉、２３ 上部、２６ 連結部材、３１ 駆動側プーリ、３２ 従動側プーリ、３６ ベルト、４１ サーボモータ、４２ 回転シャフト、４３ サーボドライバ、５１，５２，１０１，１０６ 中心軸、５６ 吐出機構部、６１ 主軸、６２ チャック機構、６６ 刃物台、６９ 工具ホルダ、７１ 芯押台、７６ ＣＮＣユニット、８０ ＰＬＣ、８１ ＣＰＵユニット、８２ 通信ユニット、８３ Ｉ／Ｏユニット、８６ 駆動制御部、８７ 扉位置規定、９０ 検知部、９１ 画像処理装置、９２ 画像取得部、９３ 位置特定部、９６ カメラ、９７ 重量センサ。

Claims (7)

1. 開口を有し、ワークの加工エリアを区画形成するカバーと、
   前記加工エリア内に設けられ、ワークまたは工具を回転させるための主軸と、
   前記開口を覆うための扉と、
   前記扉を移動させるアクチュエータと、
   前記開口の前に立つ作業者の位置を検知可能な検知部と、
   前記検知部により検知された作業者の位置情報に基づいて、前記扉を作業者の位置と前記主軸とを結ぶ直線を遮る位置に移動させるように前記アクチュエータを制御する制御装置と、を備える、工作機械。
2. 開口を有し、ワークの加工エリアを区画形成するカバーと、
   前記加工エリア内に設けられ、ワークまたは工具を回転させるための主軸と、
   前記開口を覆うための扉と、
   前記扉を移動させるアクチュエータと、
   前記開口の前に立つ作業者の位置を検知可能な検知部と、
   前記検知部により検知された作業者の位置情報に基づいて、前記扉を作業者の位置と前記主軸とを結ぶ直線を遮らない位置に移動させるように前記アクチュエータを制御する制御装置と、を備える、工作機械。
3. 開口を有し、ワークの加工エリアを区画形成するカバーと、
   前記開口を覆うための扉と、
   前記扉を移動させるアクチュエータと、
   前記開口の前に立つ作業者の位置を検知可能な検知部と、
   前記検知部により検知された作業者の位置情報に基づいて、前記扉を前記位置情報に対応付けられる位置に移動させるように前記アクチュエータを制御する制御装置と、を備え、
   前記位置情報に対応付けられる位置は、作業者と対向する位置からずれた位置であり、
   前記検知部は、作業者の視線をさらに検知可能であり、
   前記制御装置は、前記検知部により検知された作業者の視線情報に基づいて、前記扉を作業者の視線上から外れる位置に移動させるように前記アクチュエータを制御する、工作機械。
4. 開口を有し、ワークの加工エリアを区画形成するカバーと、
   前記開口を覆うための扉と、
   前記扉を移動させるアクチュエータと、
   前記開口の前に立つ作業者の位置を検知可能な検知部と、
   前記検知部により検知された作業者の位置情報に基づいて、前記扉を前記位置情報に対応付けられる位置に移動させるように前記アクチュエータを制御する制御装置と、
   前記加工エリア内に設けられ、ワークまたは工具を回転させるための主軸と、を備え、
   前記制御装置は、作業者の位置が前記主軸から相対的に近い場合に、前記開口が第１面積で開口し、作業者の位置が前記主軸から相対的に遠い場合に、前記開口が前記第１面積よりも大きい第２面積で開口するように、前記アクチュエータを制御する、工作機械。
5. 開口を有し、ワークの加工エリアを区画形成するカバーと、
   前記開口を覆うための扉と、
   前記扉を移動させるアクチュエータと、
   前記開口の前に立つ作業者の位置を検知可能な検知部と、
   前記検知部により検知された作業者の位置情報に基づいて、前記扉を前記位置情報に対応付けられる位置に移動させるように前記アクチュエータを制御する制御装置と、
   前記加工エリア内に設けられ、切削油を吐出する吐出機構部と、を備え、
   前記制御装置は、作業者の位置が前記吐出機構部から相対的に近い場合に、前記開口が第３面積で開口し、作業者の位置が前記吐出機構部から相対的に遠い場合に、前記開口が前記第３面積よりも大きい第４面積で開口するように、前記アクチュエータを制御する、工作機械。
6. 前記検知部は、作業者を撮影するように配置されるカメラを含み、
   前記カメラは、前記加工エリア外または前記加工エリア内に設けられる、請求項１から５のいずれか１項に記載の工作機械。
7. 前記検知部は、前記開口の前の床面に設けられる重量センサを含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の工作機械。