JP6712663B1 - 工作機械及び工作機械の自己診断方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】安全機構が適切に作動するか否かを自己診断可能な工作機械を提供する。【解決手段】工作機械は、加工領域の少なくとも一部を覆う固定カバーと移動カバーを有する工作機械であって、前記移動カバーを駆動する駆動回路を備えたカバー制御装置と、前記移動カバーの駆動中の異常を検出する異常検出装置と、前記異常検出装置が正常であるか否かを評価する自己診断装置と、前記自己診断装置による評価結果を出力する出力装置と、を備え、前記自己診断装置は、前記駆動回路を介して前記移動カバーに疑似異常を発生させたときの前記異常検出装置の作動状態に基づいて前記異常検出装置が正常であるか否かを評価するように構成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、加工領域の少なくとも一部を覆う固定カバーと移動カバーを有する工作機械及び工作機械の自己診断方法に関する。
特許文献１には、切削加工で生じた切粉や加工領域に吐出されたクーラントの周囲への飛散を防止するとともに、ワークの搬入及び搬出、清掃などのメンテナンスのためにスライド開閉可能なドアを備えた工作機械用カバーが開示されている。
当該工作機械用カバーは、工作機械の前側を覆い、前開口部を有する前板部と、前記工作機械の上側を覆い、上開口部を有する上板部とを少なくとも備え、前記前板部側に前記前開口部を開閉可能な正面ドアが取り付けられ、前記上板部側に前記上開口部を開閉可能な天井シャッタが取り付けられている。
そして、正面ドアと天井シャッタとは、それぞれ別体で開閉動作可能に取り付けられると共に、天井シャッタの開閉動作を前側でガイドする前側ガイドが正面ドア側に設けられ、後側でガイドする後側ガイドと天井シャッタを開閉動作させるアクチュエータとが、それぞれ上板部側に設けられている。
特許文献２には、開閉を自動化して高速に開閉可能とするとともにドア駆動機構に磨耗や損傷の少ないドアを提供することを目的とするスライドドアが開示されている。
当該スライドドアは、工作機械の加工空間を覆う固定カバーに設けられた開口部をスライドして開閉する第１と第２のドアで構成されるスライドドアであって、前記第１のドアに固定された第１のナットと、該第１のナットに螺合する第１のボールネジと、該第１のボールネジと並行に配置された第２のボールネジと、該第２のボールネジに螺合すると共に、前記第２のドアが固定された第２のナットと、前記第１および第２のボールネジを、動力伝達機構を介して駆動するモータと、を有することを特徴とする。
特許文献３には、作業者の誤操作や突発的な事故により作業者やロボットが自動開閉ドアに挟まれることを回避可能なドア開閉装置を備えた工作機械が開示されている。当該工作機械は、可動式ドアと、該可動式ドアを駆動するドア開閉用駆動モータと、該ドア開閉用駆動モータの動力を前記可動式ドアに伝達する伝動機構で構成されるドア開閉装置を備えている。
そして、前記可動式ドアの開閉動作時に、前記ドア開閉用駆動モータに掛かる外乱トルクを推定する外乱トルク推定部と、該外乱トルク推定部によって推定された前記外乱トルクが予め定めた第１の上限値および第１の下限値と比較するトルク比較部と、該トルク比較部によって前記外乱トルクが前記第１の上限値を上回ったと判定された場合、または、前記外乱トルクが前記第１の下限値を下回った場合、前記可動式ドアの前記開閉動作を停止するモータ停止部とを備えている。
特開２０１９−６９４９２号公報 特開２０１６−２８８３７号公報 特開２０１７−１０９２８６号公報
本願出願人も、ドアをスライド駆動するモータ駆動機構に、作業者やロボットなどが挟み込まれたことを検出する挟み込み検出機構を設け、人などが挟み込まれた場合にドアを停止し、または開放するように構成された安全機構を備えた工作機械を出願している（特願２０１８−２０５３６７号）。
しかし、上述した自動開閉されるドアに組み込まれた安全機構に例えば部品の破損などが生じていると、作業者やロボットがドアに挟み込まれた場合に安全機構が適正に作動しなくなる。
本発明の目的は、上述の問題に鑑み、安全機構が適切に作動するか否かを自己診断可能な工作機械及び工作機械の自己診断方法を提供する点にある。
この目的を達成するために本発明による工作機械は、加工領域の少なくとも一部を覆う固定カバーと移動カバーを有する工作機械であって、前記移動カバーを駆動する駆動回路を備えたカバー制御装置と、前記移動カバーの駆動中の異常を検出する異常検出装置と、前記異常検出装置が正常であるか否かを評価する自己診断装置と、前記自己診断装置による評価結果を出力する出力装置と、を備え、前記自己診断装置は、前記駆動回路を介して前記移動カバーを駆動することで前記移動カバーに疑似異常を発生させたときの前記異常検出装置の作動状態に基づいて前記異常検出装置が正常であるか否かを評価するように構成されている。
また、本発明による工作機械の自己診断方法は、駆動回路を介して移動カバーを駆動するカバー制御装置と、前記移動カバーの駆動中の異常を検出する異常検出装置と、を備えた工作機械の自己診断方法であって、前記駆動回路を介して前記移動カバーを駆動することで前記移動カバーに疑似異常を発生させる疑似異常発生ステップと、前記疑似異常発生ステップで疑似異常を発生させた場合に、前記異常検出装置により異常が検出されるか否かに基づいて前記異常検出装置が正常であるか否かを評価する自己診断ステップと、前記自己診断ステップによる評価結果を出力する出力ステップと、を実行するように構成されている。
本発明によれば、安全機構が適切に作動するか否かを自己診断可能な工作機械及び工作機械の自己診断方法を提供することができるようになる。
加工領域の少なくとも一部を覆う固定カバーと移動カバーを備えた工作機械の要部説明図である。 工作機械に設けられた移動カバーの制御システムの機能ブロックを示す説明図である。 移動カバーの駆動機構に設けられた挟み込み異常を検出する異常検出装置の一例を示す斜視図である。 異常検出装置により異常が検出される場合の動作説明図である。 カバー制御装置により実行される移動カバーの開閉手順を示すフローチャートである。 異常検出装置により実行される異常検出手順を示すフローチャートである。 自己診断装置により実行される自己診断手順の一例を示すフローチャートである。
［工作機械及び工作機械の自己診断方法の基本的な実施形態］
以下、図面を用いた具体的な実施形態を説明する前に、本発明による工作機械及び工作機械の自己診断方法の基本的な概念を説明する。
本発明による工作機械は、加工領域の少なくとも一部を覆う固定カバーと移動カバーを有する工作機械であって、前記移動カバーを駆動する駆動回路を備えたカバー制御装置と、前記移動カバーの駆動中の異常を検出する異常検出装置と、前記異常検出装置が正常であるか否かを評価する自己診断装置と、前記自己診断装置による評価結果を出力する出力装置と、を備え、前記自己診断装置は、前記駆動回路を介して前記移動カバーに疑似異常を発生させたときの前記異常検出装置の作動状態に基づいて前記異常検出装置が正常であるか否かを評価するように構成されている。
移動カバーは駆動回路を介してカバー制御装置によって例えば開閉駆動され、その際に異常検出装置によって移動カバーの駆動中の挟み込みなどの異常が検出される。自己診断装置は診断のために駆動回路を介して移動カバーを駆動して疑似異常を発生させ、異常検出装置の作動状態を監視する。異常検出装置によって異常が検出されると異常検出装置が正常に機能していると評価し、異常が検出されないと異常検出装置が故障していると評価し、それらの評価結果を出力装置に出力する。例えばカバー制御装置による移動カバーの開閉制御とは独立して、或いは、移動カバーの開閉制御と連動して自己診断装置が移動カバーに疑似異常を発生させることで、実際に移動カバーに作業者やロボットが挟み込まれる前に異常検出装置が適正に作動しているか否かを診断できるようになる。
前記自己診断装置は、閉止位置にある前記移動カバーを、前記駆動回路を介して閉止方向に駆動することにより前記疑似異常を発生させるように構成されていることが好ましく、実際に作業者などが挟み込まれる可能性が無い状態で容易に疑似異常を発生させることができる。
前記自己診断装置は、閉止位置にあり機械的にロックされた前記移動カバーを、前記駆動回路を介して開放方向に駆動することにより前記疑似異常を発生させるように構成されていることが好ましく、機械的にロックされた移動カバーを開放方向に駆動することにより、容易に疑似異常を発生させることができる。
前記自己診断装置は、全開位置にある前記移動カバーを、前記駆動回路を介して開放方向に駆動することにより前記疑似異常を発生させるように構成されていることが好ましく、実際に作業者などが挟み込まれる可能性が低い状態で容易に疑似異常を発生させることができる。
前記自己診断装置は、全開位置と閉止位置との間にある前記移動カバーを、前記駆動回路を介して所定トルクより高いトルクを付与して駆動することにより前記疑似異常を発生させるように構成されていることが好ましく、容易に疑似異常を発生させることができる。
上述した何れかの態様において、前記カバー制御装置は、前記駆動回路と、前記駆動回路により駆動されるモータと、前記モータの出力軸からの動力を前記移動カバーに伝達する動力伝達機構とを備えて構成され、前記異常検出装置は、前記モータの出力軸周りに前記モータを回動可能に支持する支持機構と、前記移動カバーの駆動中に前記動力伝達機構を介して前記モータに付与される前記移動カバーからの反力により前記支持機構で支持された前記モータの回動状態を検出して異常と判断する異常判断回路と、を備えて構成されていることがさらに好ましく、反力によるモータの回動により作業者などの挟み込みを適切に検出できるようになる。
上述した何れかの態様において、前記カバー制御装置は、前記駆動回路と、前記駆動回路により駆動されるモータと、前記モータの出力軸からの動力を前記移動カバーに伝達する動力伝達機構とを備えて構成され、前記異常検出装置は、前記移動カバーの駆動中に前記モータの出力軸に掛かるトルクを検出するトルク検出回路と、前記トルク検出回路により検出されたトルクが所定範囲から逸脱する場合に異常と判断する異常判断回路と、を備えて構成されていることがさらに好ましく、簡単な構成で作業者などの挟み込みを適切に検出できるようになる。
上述した何れかの態様において、前記カバー制御装置は、前記駆動回路と、前記駆動回路により駆動されるモータと、前記モータの出力軸からの動力を前記移動カバーに伝達する動力伝達機構とを備えて構成され、前記異常検出装置は、前記移動カバーに備えた感圧センサと、前記移動カバーの駆動中に前記感圧センサにより検出された圧力が所定圧力より高い場合に異常と判断する異常判断回路と、を備えて構成されていることがさらに好ましく、簡単な構成で作業者などの挟み込みを適切に検出できるようになる。
上述した何れかの態様において、前記自己診断装置は、前記異常検出装置が異常であると評価すると、前記カバー制御装置の駆動を禁止するように構成されていることがさらに好ましく、確実に安全を確保することができる。
上述した何れかの態様において、前記自己診断装置は、前記異常検出装置が異常であると評価すると、前記移動カバーの手動開放を許容するように構成されていることがさらに好ましく、少なくとも手動で移動カバーの開放が可能となり、作業者やロボットによるワークの交換やメンテナンスを滞りなく行なえるようになる。
上述した何れかの態様において、前記自己診断装置は、前記工作機械の始動時または停止時に作動するように構成されていることがさらに好ましく、頻繁な自己診断による作業時間の損失を低減できるようになる。
本発明による工作機械の自己診断方法は、駆動回路を介して移動カバーを駆動するカバー制御装置と、前記移動カバーの駆動中の異常を検出する異常検出装置と、を備えた工作機械の自己診断方法であって、前記移動カバーに疑似異常を発生させる疑似異常発生ステップと、前記疑似異常発生ステップで疑似異常を発生させた場合に、前記異常検出装置により異常が検出されるか否かに基づいて前記異常検出装置が正常であるか否かを評価する自己診断ステップと、前記自己診断ステップによる評価結果を出力する出力ステップと、を実行するように構成されている。
好ましくは、前記自己診断ステップは、閉止位置にある前記移動カバーを、前記駆動回路を介して閉止方向に駆動することにより前記疑似異常を発生させるステップである。
好ましくは、前記自己診断ステップは、閉止位置にあり機械的にロックされた前記移動カバーを、前記駆動回路を介して開放方向に駆動することにより前記疑似異常を発生させるステップである。
好ましくは、前記自己診断ステップは、全開位置にある前記移動カバーを、前記駆動回路を介して開放方向に駆動することにより前記疑似異常を発生させるステップである。
好ましくは、前記自己診断ステップは、全開位置と閉止位置との間にある前記移動カバーを、前記駆動回路を介して所定トルクより高いトルクを付与して駆動することにより前記疑似異常を発生させるステップである。
好ましくは、前記自己診断ステップは、前記工作機械の始動時または停止時に実行される。
［工作機械の具体的な実施形態］
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。
図１には、工作機械１０の要部斜視図が示されている。工作機械１０は、主軸に固定されたワークと刃物台に固定されたツールをコンピュータによる数値制御によって相対移動させて、ワークを所望の形状に加工するＮＣ装置（Numerically Controller）１００を備えたＮＣ（Numerically Control）旋盤である。
ワーク及びツールの相対移動領域である加工領域１１の少なくとも一部を覆うようにカバー体１２が配置されている。カバー体１２はスプラッシュガードとも呼ばれ、固定カバー１３と固定カバー１３に対して相対的に移動する移動カバー１４とを備えている。移動カバー１４は、固定カバー１３に形成された開口１５に沿ってスライド移動することにより開口１５を開放状態と閉鎖状態に切り替える。
ワークの切削加工で生じた切粉や加工部位に向けて吐出されたクーラントの周囲への飛散を防止するためにカバー体１２が設けられ、開口１５を介した加工領域１１へのワークの搬入、加工領域１１からのワークの搬出、さらには加工領域１１の清掃などのメンテナンスのために作業員が出入りするために移動カバー１４が開閉される。移動カバー１４は天井壁１４Ｄと天井壁１４Ｄから垂下する正面壁１４Ｅを備えて構成され、正面壁１４Ｅには外部から加工領域が目視できるように樹脂製の透明窓１４Ｂが設けられ、また手動で開閉操作できるように把持部１４Ｃが設けられている。
移動カバー１４はＮＣ装置１００からの開指令または閉指令に基づいて動作するカバー制御装置２０によって開閉制御される。カバー制御装置２０は、移動カバー１４を駆動する駆動回路３０と、駆動回路３０により駆動されるモータ３２と、モータ３２の出力軸３３からの動力を移動カバー１４に伝達する動力伝達機構３４とを備えている。
動力伝達機構３４は固定カバー１３の天井壁１３Ａに設置された一対のプーリー３５，３５と、プーリー３５，３５間に巻回されたタイミングベルト３６を備えて構成され、一方のプーリー３５がモータ３２の出力軸３３に固定されている。また、移動カバー１４の天井壁１４Ｄの奥側端縁が連結金具１４Ａを介してタイミングベルト３６に固定されている。
モータ３２が一方向に回転駆動するとタイミングベルト３６を介して移動カバー１４が閉止方向に駆動され、モータ３２が逆方向に回転駆動するとタイミングベルト３６を介して移動カバー１４が開放方向に駆動される。
固定カバー１３の天井壁１３Ａには移動カバー１４の駆動中の異常を検出する異常検出装置４０が設置され、モータ３２の出力軸３３がその軸芯周りに回動可能となるようにモータ３２が異常検出装置４０に支持されている。当該異常検出装置４０は移動カバー１４の駆動時に誤ってワーク搬出入ロボットや作業員が挟み込まれた場合に生じる衝撃を検知して、速やかに移動カバー１４を停止し、或いは逆方向に駆動するために設けられている。
図３には、異常検出装置４０が示されている。異常検出装置４０は、モータ３２の出力軸３３周りにモータ３２を回動可能に支持する支持機構と、移動カバー１４の駆動中に動力伝達機構３４を介してモータ３２に付与される移動カバー１４からの反力により支持機構で支持されたモータ３２の回動状態を検出して異常と判断する異常判断回路とを備えて構成されている。
支持機構は、固定カバー１３の天井壁１３Ａに固定された支持アングル４１と、モータ３２のケーシングがボルトＢで固定された中間ブラケット４２と、中間ブラケット４２に固定された中間プレート４３を備えている。
モータ３２の出力軸３３が中間ブラケット４２及び中間プレート４３を挟んで支持アングル４１に回動自在に固定され、以て支持アングル４１に対して中間ブラケット４２及び中間プレート４３がモータ３２と一体で回動自在に支持されている。図３において符号Ｐはモータ３２の回転軸心を示し、また支持アングル４１に対するモータ３２の回動軸心を示す。つまり、モータ３２の回転軸心と回動軸心が一致している。
モータ３２と中間プレート４３の間にプーリー３５が装着され、当該プーリー３５にタイミングベルト３６が巻回されている。中間プレート４３には回転軸心Ｐ方向視で左右にアーム部４２Ａ，４２Ｂが延出形成され、各アーム部４２Ａ，４２Ｂと固定カバー１３の天井壁との間に弾性部材であるスプリングＳＰ１，ＳＰ２が配されている。
スプリングＳＰ１による引っ張り力とスプリングＳＰ２による引っ張り力とが釣り合う中立位置にあるとき、左右のアーム部４２Ａ，４２Ｂが水平姿勢に維持され、スプリングＳＰ１，ＳＰ２のバランスが崩れると何れか一方に傾斜する。つまり、モータ３２及び中間ブラケット４２が回動軸心Ｐ周りに回動する。
つまり、支持アングル４１と、中間ブラケット４２と、中間プレート４３と、スプリングＳＰ１，ＳＰ２によって支持機構が構成されている。
中間ブラケット４２には、アーム部４２Ａ，４２Ｂと同様に、回転軸心Ｐ方向視で右方に張り出した回動片４２Ｃが設けられ、回動片４２Ｃの回動状態を検知する一対のアクチュエータ４５Ａ，４５Ｂと、アクチュエータ４５Ａ，４５Ｂにより操作されるスイッチＳＷ１，ＳＷ２が固定カバー１３の天井壁に固定されたアングル４４に固定されている。
回動片４２Ｃが上方に回動するとアクチュエータ４５Ａを介してスイッチＳＷ１がオン操作され、回動片４２Ｃが下方に回動するとアクチュエータ４５Ｂを介してスイッチＳＷ２がオン操作される。即ち、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がモータ３２の回動状態を検出して異常と判断する異常判断回路となる。
なお、本実施形態ではスイッチＳＷ１，ＳＷ２がリミットスイッチで構成されているが、リードスイッチやフォトインタラプタなどの他の型式のスイッチ素子を適宜用いることができ、その際には、各スイッチ素子を作動させるためのマグネットや遮光板などの適切なアクチュエータを組み込むことができる。
モータ３２の回動の程度を制限してスイッチＳＷ１，ＳＷ２などの破損を回避するために、支持アングル４１には左右に受止め爪４１Ａが延出形成され、中間プレート４３の左右に延出形成された突起４３Ａと係合可能に構成されている。
例えば移動カバー１４が閉鎖方向に駆動されているときに、ワーク搬出入ロボットや作業員が挟み込まれると、その衝撃で作用する移動カバー１４の反力でタイミングベルト３６に異常なテンションが作用し、このときにモータ３２及び中間ブラケット４２が回動軸心Ｐ周りに回動する。この回動状態がスイッチＳＷ１，ＳＷ２で検知されることにより、ワーク搬出入ロボットや作業員などが挟み込まれたことが検出される。
図４には、左右のアーム部４２Ａ，４２Ｂが水平姿勢から一方向に傾斜し、スイッチＳＷ２がオンした状態が示されている。
工作機械１０には、当該異常検出装置４０が正常に機能するか否かを診断する自己診断装置５４と、自己診断装置５４の診断結果を出力する出力装置が設けられている。
自己診断装置５４は、駆動回路３０を介して移動カバー１４に疑似異常を発生させたときの異常検出装置４０の作動状態に基づいて異常検出装置４０が正常であるか否かを評価するように構成されている。
図２には、ＮＣ装置１００を含む工作機械１０の制御システムのうち、カバー体１２を制御するカバー制御システム２００の機能ブロックが示されている。カバー制御システム２００は、ＮＣ装置１００、操作盤１２０、カバー制御装置２０を備えている。
ＮＣ装置１００は、入力されたＮＣプログラムを解析する解析処理回路１０１と、解析処理回路１０１による解析結果に基づいて各ＮＣプログラムの実行に必要なパラメータを設定するパラメータ設定処理回路１０２と、パラメータを記憶するパラメータ記憶回路１０３と、解析処理回路１０１で解析された指令に従ってパラメータ記憶回路１０３から必要なパラメータを読み出してカバー制御装置２０に指令を出力する指令回路１０４、つまりＰＬＣ回路を備えている。ＮＣ装置１００は、マイクロコンピュータとＲＯＭと入出回路などの周辺回路を備えて構成され、ＲＯＭに格納された制御プログラムがマイクロコンピュータで実行されることにより、各回路ブロックが所期の機能を発揮する。
ＮＣプログラムに含まれる移動カバーに対する開コマンドまたは閉コマンドに基づいて、解析処理回路１０１によって移動カバー１４の移動方向が解析され、パラメータ設定処理回路１０２により移動カバーの移動距離が設定される。
既に説明したように、カバー制御装置２０は、移動カバー１４を駆動する駆動回路３０と、駆動回路３０により駆動されるサーボモータ３２（以下、単に、「モータ」と記す。）と、モータ３２の出力軸３３からの動力を移動カバー１４に伝達する動力伝達機構３４とを備えている。駆動回路３０は指令回路１０４からの指令に基づいて移動カバー１４をサーボ制御するサーボアンプとして機能する。
駆動回路３０はモータ３２から送られるエンコーダパルス信号、モータ３２に供給される電流値をモニタしながら、モータ３２を所定の速度で駆動して、移動カバー１４が所定位置まで移動するようにサーボ制御する。例えば開指令に対応して全閉位置から全開位置まで所定距離だけ移動カバー１４を移動させ、例えば閉指令に対応して全開位置から全閉位置まで所定距離だけ移動カバー１４を移動させる。
操作盤１２０は、液晶モニタなどを用いた表示装置１２１、キーボードやタッチパネルを用いた入力装置１２２、カバーに対するシステム制御装置５０を備え、システム制御装置５０には、異常検出装置４０の出力を処理する異常検出処理回路５２、自己診断装置として機能する自己診断処理回路５４を備えている。操作盤１２０にもマイクロコンピュータとＲＯＭと入出回路などの周辺回路が設けられ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムがマイクロコンピュータで実行されることにより、各回路ブロックが所期の機能を発揮する。
入力装置１２２には、移動カバー１４に対する手動開閉操作を許容する手動操作キーが設けられ、当該キーがオン操作されると、ワークの加工処理中など安全を妨げる虞がある場合を除いて、移動カバー１４の手動操作を許容すべく、指令回路１０４を介してモータ３２のロック状態を解除するとともに、表示装置１２１に手動開閉可能である旨の表示を行なう。
図５には、サーボアンプである駆動回路３０により実行される移動カバー１４に対する基本制御手順が示されている。指令回路（ＰＬＣ）から開指令が入力されると（ＳＡ１）、モータ３２を始動して、閉状態にある移動カバー１４を開方向に駆動する（ＳＡ２）。
モータ３２に内蔵されたエンコーダからの信号、及び、電流計で計測されたモータへの給電線を流れる電流値を入力して（ＳＡ３）、モータ３２の速度及びトルクを目標値に制御する（ＳＡ４）。エンコーダからの信号値に基づいて算出した距離と指令回路（ＰＬＣ）１０４からの指令値とが一致するまでの間は、ステップＳＡ３からステップＳＡ５の処理を繰返し、移動カバー１４が全開位置に到達したと判断すると（ＳＡ５）、モータ３２を停止する（ＳＡ６）。
指令回路（ＰＬＣ）１０４から閉指令が入力されると（ＳＡ７）、モータ３２を始動して、開状態にある移動カバー１４を閉方向に駆動する（ＳＡ８）。モータ３２に内蔵されたエンコーダからの信号、及び、電流計で計測されたモータへの給電線を流れる電流を入力して（ＳＡ９）、モータ３２の速度及びトルクを目標値に制御する（ＳＡ１０）。エンコーダからの信号値に基づいて算出した距離と指令回路（ＰＬＣ）からの指令値とが一致するまでの間は、ステップＳＡ９からステップＳＡ１１の処理を繰返し、移動カバー１４が全閉位置に到達したと判断すると（ＳＡ１１）、モータ３２を停止する（ＳＡ６）。なお、モータ３２の起動時にはソフトスタート処理が実行され、停止時には減速しつつ停止する処理が実行されることはいうまでもない。
図６には、異常検出装置４０からの信号を処理する異常検出処理回路５２で実行される異常検出処理の手順が示されている。
異常検出処理回路５２は、モータ３２が駆動されているか否かを判断し、モータ３２が駆動中であるときに（ＳＢ１）、異常検出装置４０のスイッチＳＷ１，ＳＷ２の何れかがオンされるか否かを判断する（ＳＢ２）。
異常検出装置４０のスイッチＳＷ１，ＳＷ２の何れかがオンすると、挟み込みのような異常が発生したと判断して（ＳＢ２）、モータ３２を緊急停止するとともに（ＳＢ３）、操作盤１２０の表示装置に異常警告を出力する（ＳＢ４）。なお、操作盤１２０にブザーなどの鳴動機構を備えている場合には、表示装置に異常警告を出力するとともに鳴動機構を駆動して周囲に異常警報を発する。
図７には、自己診断処理回路５４で実行される自己診断処理の手順が示されている。
自己診断処理回路５４は、一日のうちで工作機械１０に最初に電源が投入され（ＳＣ１）、移動カバー１４が全閉位置にあるときに作動する（ＳＣ２）。
自己診断処理回路５４は、先ず異常検出タイマーをセットして（ＳＣ３）、その後、指令回路１０４を介して駆動回路３０に自己診断モードで閉方向に移動カバー１４を駆動するように指示して（ＳＣ４）、エンコーダパルス及びモータ電流値を入力する（ＳＣ５）。全閉された状態の移動カバー１４はモータ３２が駆動されても移動することはできず、通常の全開状態からのモータ駆動によれば入力される所定周期のエンコーダパルスが入力されず、しかもモータ３２に対する駆動電流が次第に上昇する。
駆動電流の上昇に伴ってモータ３２を介してタイミングベルト３６に大きなテンションが加わり、その反力で支持機構に支持されたモータ３２が中間ブラケット４２とともに回動する。つまり、疑似異常状態となる。スイッチＳＷ１，ＳＷ２を含めた異常検出装置４０に故障が無い場合には、やがて異常検出用のスイッチＳＷ２がオンする（ＳＣ７）。異常検出装置４０に何らかの故障が発生し、スイッチＳＷ２がオンしない場合には、ステップＳＣ３で設定した異常検出タイマーがカウントアップする（ＳＣ６）。
異常検出タイマーがカウントアップする迄にスイッチＳＷ２がオンすると異常検出装置４０が正常であると判定し（ＳＣ８）、異常検出タイマーがカウントアップすると異常検出装置４０が異常であると判定し（ＳＣ９）、判定結果を表示装置１２１に表示するとともに、操作盤１２０に備えた鳴動回路を介してブザーを鳴動させる（ＳＣ１０）。同時に、ＮＣ１００にも異常検出装置４０が故障している旨の信号を出力する。なお、ステップＳＣ８，ＳＣ９で判定が終了すると、モータ３２が停止される。
自己診断装置５４は、異常検出装置４０が異常であると評価すると、カバー制御装置２０の駆動を禁止する。必要に応じて自己診断装置５４は、異常検出装置４０が異常であると評価すると、移動カバー１４の手動開放を許容してもよい。移動カバー１４が自動制御できない場合でも手動開閉できるようにすれば、作業者がワークを交換したり清掃などのメンテナンス作業を行なうことができる。
以上説明したように本実施形態では、移動カバー１４を駆動する駆動回路３０を備えたカバー制御装置２０と、移動カバー１４の駆動中の異常を検出する異常検出装置４０と、異常検出装置４０が正常であるか否かを評価する自己診断装置５４と、自己診断装置５４による評価結果を出力する出力装置（表示装置１２１、鳴動機構）とを備え、自己診断装置５４は、駆動回路３０を介して移動カバー１４に疑似異常を発生させたときの異常検出装置４０の作動状態に基づいて異常検出装置４０が正常であるか否かを評価するように構成されている。
そして、自己診断装置５４は、閉止位置にある移動カバー１４を、駆動回路３０を介して閉止方向に駆動することにより疑似異常を発生させるように構成されている。
また、当該工作機械１０は、移動カバー１４に疑似異常を発生させる疑似異常発生ステップ（図７のステップＳＣ１〜ＳＣ４）と、疑似異常発生ステップで疑似異常を発生させた場合に、異常検出装置４０により異常が検出されるか否かに基づいて異常検出装置４０が正常であるか否かを評価する自己診断ステップ（図７のステップＳＣ５〜ＳＣ９）と、前記自己診断ステップによる評価結果を出力する出力ステップ（ＳＣ１０）とを備えた自己診断方法を実行する。
以下、本発明の別の実施形態を説明する。
図７のステップＳＣ７では異常検出装置４０のスイッチＳＷ２が適正に作動するか否かが判定され、スイッチＳＷ１が適正に作動するか否かが判定されていない。
そこで、ステップＳＣ８でスイッチＳＷ２が正常であると判定すると直ちにモータ３２への通電を停止し、その直後に発生するタイミングベルト３６を介した反力でモータ３２が中間ブラケット４２とともに逆方向に回動させ、スイッチＳＷ１がオンするか否かに基づいてスイッチＳＷ１が適正に作動するか否かを判定するように構成してもよい。
同様にステップＳＣ９でスイッチＳＷ２が異常であると判定すると直ちにモータ３２への通電を停止し、その直後に発生するタイミングベルト３６を介した反力でモータ３２が中間ブラケット４２とともに逆方向に回動させ、スイッチＳＷ１がオンするか否かに基づいてスイッチＳＷ１が適正に作動するか否かを判定するように構成してもよい。なお、スイッチＳＷ１の判定時にも異常検出タイマーをセットして、ステップＳＣ６と同様に、異常検出タイマーのカウントアップによりスイッチＳＷ１が異常であると判定することは言うまでもない。
自己診断装置５４は、閉止位置にあり機械的にロックされた移動カバー１４を、駆動回路３０を介して開放方向に駆動することにより疑似異常を発生させるように構成してもよい。閉止位置で移動カバー１４が機械的にロックされている状態であれば、移動カバー１４を開放方向に駆動しても移動できないという状況を活用したものである。なお、図７に示した異常判定アルゴリズムと同様のアルゴリズムが用いられる。
また、自己診断装置５４は、全開位置と閉止位置との間にある移動カバー１４を、駆動回路３０を介して所定トルクより高いトルクを付与して駆動することにより疑似異常を発生させるように構成してもよい。
中間位置にある移動カバー１４を、駆動回路３０を介して駆動させると障害物がない限りは通常と同様に移動するのであるが、モータ３２を通常制御よりも高トルクで急激に駆動するとモータ３２の出力軸からタイミングベルト３６に作用する駆動力に対する反力でモータ３２が中間ブラケット４２とともに逆方向に回動する。このときのスイッチＳＷ１またはスイッチＳＷ２の作動状態を検出して異常か否かを判定してもよい。モータ３２を閉方向に駆動するとスイッチＳＷ２の状態が判定でき、モータ３２を開方向に駆動するとスイッチＳＷ１の状態が判定できる。
上述した実施形態では、自己診断装置が工作機械の始動時に作動する例を説明したが、１日の加工スケジュールが終了して工作機械を停止する時に作動するように構成してもよい。また、工作機械の始動時または停止時に毎回（毎日）行なうのではなく、２日に１回、１週間に一回など適宜の時間的間隔を空けて実行するようにしてもよい。
上述した異常検出装置４０とは異なる異常検出装置であっても本発明を適用できることは言うまでもない。
例えば、異常検出装置４０は、移動カバー１４の駆動中にモータ３２の出力軸に掛かるトルクを検出するトルク検出回路と、トルク検出回路により検出されたトルクが所定範囲から逸脱する場合に異常と判断する異常判断回路と、を備えて構成されていてもよく、この場合にも、疑似異常を発生させたときに検出されるトルクに基づいて異常検出装置が正常に作動するか否かを判断してもよい。例えば、閉止された移動カバー１４を閉方向に駆動するとこでモータ３２のトルクを意図的に上昇させればよい。
異常検出装置４０は、移動カバー１４に備えた感圧センサと、移動カバー１４の駆動中に感圧センサにより検出された圧力が所定圧力より高い場合に異常と判断する異常判断回路と、を備えて構成されていてもよい。移動カバー１４に作業者などが挟み込まれた状態を感圧センサで検出するものである。この場合、移動カバー１４が全閉位置に到達する直前で感圧センサの出力を無効にするゲート回路を備えることで、移動カバー１４が全閉位置に到達したときに固定カバー１３と移動カバー１４との間で押圧されて感圧センサが異常出力することによる誤判定を回避する必要がある。
このような感圧センサが作動するか否かを診断するために疑似異常を発生させてもよい。例えば全閉状態にある移動カバー１４を上述と同様に閉方向に駆動するとともにゲート回路を無効にすることで、感圧センサが作動するか否かが判定できる。
何れの場合でも、疑似異常を発生させても移動カバー１４が移動することのない状態で自己診断できるように構成することが好ましい。
上述した実施形態では、自己診断装置である自己診断処理回路５４がＮＣ装置１００の指令回路１０４を介してサーボアンプである駆動回路３０を駆動して疑似異常を発生させる例を説明したが、自己診断処理回路５４が指令回路１０４を介さずに、直接に駆動回路３０に指令を与えて疑似異常を発生させてもよい。
上述した実施形態は、作業者が出入りする開口を開閉する移動カバーについて説明したが、本発明の対象となる移動カバーは、例えば固定カバーの天井壁に形成されたワーク搬入用の開口を開閉する移動カバーにも適用することができることは言うまでもない。
上述した実施形態では、工作機械として旋盤を例示したが、本発明が適用される工作機械は旋盤に限るものではなく、例えば、直線移動または回転可能なワークテーブルに固定されたワークと、直線移動または回転可能な主軸頭に固定されたツールとを相対移動させてワークを所望の形状に加工するマシニングセンタや、金属粉等の材料にレーザ光を照射して任意の形状に加工する付加製造装置や、砥石でワークの外周を削る研削機械などの任意の工作機械が含まれることは言うまでもない。
以上、本発明の実施の形態、実施の態様を説明したが、開示内容は構成の細部において変化してもよく、実施の形態、実施の態様における要素の組合せや順序の変化等は請求された本発明の範囲および思想を逸脱することなく実現し得るものである。
以上に説明したように、本発明により、安全機構が適切に作動するか否かを自己診断可能な工作機械が実現できる。
１０：工作機械
１３：固定カバー
１４：移動カバー
２０：カバー制御装置
３０：駆動回路（サーボアンプ）
３２：サーボモータ
３４：動力伝達機構
４０：異常検出装置
５０：移動カバーのシステム制御装置
５２：異常検出処理回路
５４：自己診断装置（自己診断処理回路）
１００：ＮＣ装置
１０４：指令回路（ＰＬＣ回路）
１２０：操作盤
１２１：出力装置（表示装置）
１２２：入力装置
２００：カバー制御システム

Claims (17)

  1. 加工領域の少なくとも一部を覆う固定カバーと移動カバーを有する工作機械であって、
    前記移動カバーを駆動する駆動回路を備えたカバー制御装置と、
    前記移動カバーの駆動中の異常を検出する異常検出装置と、
    前記異常検出装置が正常であるか否かを評価する自己診断装置と、
    前記自己診断装置による評価結果を出力する出力装置と、
    を備え、
    前記自己診断装置は、前記駆動回路を介して前記移動カバーを駆動することで前記移動カバーに疑似異常を発生させたときの前記異常検出装置の作動状態に基づいて前記異常検出装置が正常であるか否かを評価する、工作機械。
  2. 前記自己診断装置は、閉止位置にある前記移動カバーを、前記駆動回路を介して閉止方向に駆動することにより前記疑似異常を発生させる請求項１記載の工作機械。
  3. 前記自己診断装置は、閉止位置にあり機械的にロックされた前記移動カバーを、前記駆動回路を介して開放方向に駆動することにより前記疑似異常を発生させる請求項１記載の工作機械。
  4. 前記自己診断装置は、全開位置にある前記移動カバーを、前記駆動回路を介して開放方向に駆動することにより前記疑似異常を発生させる請求項１記載の工作機械。
  5. 前記自己診断装置は、全開位置と閉止位置との間にある前記移動カバーを、前記駆動回路を介して所定トルクより高いトルクを付与して駆動することにより前記疑似異常を発生させる請求項１記載の工作機械。
  6. 前記カバー制御装置は、前記駆動回路と、前記駆動回路により駆動されるモータと、前記モータの出力軸からの動力を前記移動カバーに伝達する動力伝達機構とを備えて構成され、
    前記異常検出装置は、前記モータの出力軸周りに前記モータを回動可能に支持する支持機構と、前記移動カバーの駆動中に前記動力伝達機構を介して前記モータに付与される前記移動カバーからの反力により前記支持機構で支持された前記モータの回動状態を検出して異常と判断する異常判断回路と、を備えて構成されている請求項１から５の何れかに記載の工作機械。
  7. 前記カバー制御装置は、前記駆動回路と、前記駆動回路により駆動されるモータと、前記モータの出力軸からの動力を前記移動カバーに伝達する動力伝達機構とを備えて構成され、
    前記異常検出装置は、前記移動カバーの駆動中に前記モータの出力軸に掛かるトルクを検出するトルク検出回路と、前記トルク検出回路により検出されたトルクが所定範囲から逸脱する場合に異常と判断する異常判断回路と、を備えて構成されている請求項１から５の何れかに記載の工作機械。
  8. 前記カバー制御装置は、前記駆動回路と、前記駆動回路により駆動されるモータと、前記モータの出力軸からの動力を前記移動カバーに伝達する動力伝達機構とを備えて構成され、
    前記異常検出装置は、前記移動カバーに備えた感圧センサと、前記移動カバーの駆動中に前記感圧センサにより検出された圧力が所定圧力より高い場合に異常と判断する異常判断回路と、を備えて構成されている請求項１から５の何れかに記載の工作機械。
  9. 前記自己診断装置は、前記異常検出装置が異常であると評価すると、前記カバー制御装置の駆動を禁止する請求項１から８の何れかに記載の工作機械。
  10. 前記自己診断装置は、前記異常検出装置が異常であると評価すると、前記移動カバーの手動開放を許容する請求項９記載の工作機械。
  11. 前記自己診断装置は、前記工作機械の始動時または停止時に作動するように構成されている請求項１から１０の何れかに記載の工作機械。
  12. 駆動回路を介して移動カバーを駆動するカバー制御装置と、前記移動カバーの駆動中の異常を検出する異常検出装置と、を備えた工作機械の自己診断方法であって、
    前記駆動回路を介して前記移動カバーを駆動することで前記移動カバーに疑似異常を発生させる疑似異常発生ステップと、
    前記疑似異常発生ステップで疑似異常を発生させた場合に、前記異常検出装置により異常が検出されるか否かに基づいて前記異常検出装置が正常であるか否かを評価する自己診断ステップと、
    前記自己診断ステップによる評価結果を出力する出力ステップと、
    を実行する工作機械の自己診断方法。
  13. 前記自己診断ステップは、閉止位置にある前記移動カバーを、前記駆動回路を介して閉止方向に駆動することにより前記疑似異常を発生させるステップである請求項１２記載の工作機械の自己診断方法。
  14. 前記自己診断ステップは、閉止位置にあり機械的にロックされた前記移動カバーを、前記駆動回路を介して開放方向に駆動することにより前記疑似異常を発生させるステップである請求項１２記載の工作機械の自己診断方法。
  15. 前記自己診断ステップは、全開位置にある前記移動カバーを、前記駆動回路を介して開放方向に駆動することにより前記疑似異常を発生させるステップである請求項１２記載の工作機械の自己診断方法。
  16. 前記自己診断ステップは、全開位置と閉止位置との間にある前記移動カバーを、前記駆動回路を介して所定トルクより高いトルクを付与して駆動することにより前記疑似異常を発生させるステップである請求項１２記載の工作機械の自己診断方法。
  17. 前記自己診断ステップは、前記工作機械の始動時または停止時に実行される請求項１２から１６の何れかに記載の工作機械の自己診断方法。
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