JP2017191359A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】被送り台が停止状態にある送り装置について、サーボモータの電力の浪費を改善可能な工作機械を提供する。【解決手段】送りねじ、サーボモータ４１，５１，６１及びブレーキ４４，５４，６４を具備した複数の送り装置４０，５０，６０と、制御信号を生成し、これに応じた電流をサーボモータ４１，５１，６１に供給する数値制御部１１と、制動制御部２５とを備える。制動制御部２５は、制御信号を数値制御部１１から受信し、これを受信した送り装置４０，５０，６０については、その間、数値制御部１１からサーボモータ４１，５１，６１への電流の供給を許容するとともに、そのブレーキ４４，５４，６４を開放し、一方、制御信号を受信しない送り装置４０，５０，６０については、その間、数値制御部１１からサーボモータ４１，５１，６１に供給される電流を遮断するとともに、そのブレーキ４４，５４，６４を動作させて送りねじの回転を停止させる。【選択図】図１

Description

本発明は、それぞれ送りねじ、該送りねじを駆動するサーボモータ、及び前記送りねじ又はサーボモータの回転を停止するブレーキを具備した複数の送り装置と、各送り装置に係る制御信号を生成し、該制御信号に従った電流を対応する前記サーボモータに供給してその作動を数値制御する数値制御部とを備えた工作機械に関する。

上記構成を備えた工作機械の一つとして、従来、例えば、特開２００１−４７３４２号公報（下記特許文献１）に開示された工作機械が知られている。この工作機械は、少なくとも垂直方向の送り成分を含む送り方向に被送り台を移動させる送り機構と、この送り機構の作動を制御する制御手段とを備え、前記送り機構は、前記被送り台に係合して該被送り台を前記送り方向に移動させる送りねじと、動力伝達機構を介して前記送りねじに連結し、該送りねじを軸中心に回転させるサーボモータとを備えている。

また、この工作機械は、前記制御手段から前記サーボモータに出力される駆動電流値を監視し、この駆動電流値が所定の基準範囲外となったときに前記サーボモータの出力軸に作用するトルクが異常であると判定する異常検出手段と、前記送りねじに直結され、この送りねじの回転を制止する制動機構と、前記サーボモータの出力軸に作用するトルクが異常となったときに前記異常検出手段から出力される検出信号を受信し、前記制動機構を駆動して前記送りねじの回転を制止する制動駆動手段とを備えている。

斯くして、この工作機械では、通常、制御盤の主電源が投入されることで、前記サーボモータに電流が供給されて、当該サーボモータによる位置制御が実行され、前記制動機構は非制動状態にされて、前記送りねじの回転を許容する。一方、前記主電源が切断されると、前記サーボモータへの電流の供給が遮断されて、当該サーボモータによる位置制御が中止され、前記制動機構は制動状態になって、前記送りねじの回転を制止する。

そして、この工作機械では、前記主電源が投入された稼動状態において、前記異常検出手段によって、前記制御手段から前記サーボモータに供給される駆動電流値が監視され、駆動電流値が予め設定された基準範囲外になったとき、当該異常検出手段によって、サーボモータの出力軸に作用するトルクが異常である、即ち、動力伝達機構に異常を来した、或いはバランスウエイトを連結するチェーンなどが切断されたと判定される。

そして、当該異常検出手段によって異常が検出されると、前記制動駆動手段により前記制動機構が駆動されて、当該制動機構によって送りねじの回転が制止され、このようにして送りねじの回転が制止されることで、被送り台が自重によって下方に移動するのが防止される。

特開２００１−４７３４２号公報

上述したように、従来の工作機械は、主電源が投入された稼動状態において、制御手段からサーボモータに常時電流が供給され、当該サーボモータは常時位置制御を実行している状態にあるが、このように主電源が投じられている状態であっても、送り機構は被送り台を移動させていない状態にあることも多い。

例えば、主電源が投じられているものの、オペレータが当該工作機械の段取りを行っていて、加工が行われていない場合には、各送り機構は殆どその被送り台を移動させていない停止状態にある。また、ＮＣプログラムを用いた自動運転中であっても、或る送り軸の送り機構がその被送り台を移動させている間、他の送り軸に係る送り機構は、その被送り台を停止した状態にある場合がある。

ところが、従来、被送り台が停止した状態にある送り機構のサーボモータにも常時電流が供給されており、言わば不必要な電力が浪費されていた。当該工作機械の分野では、常にあらゆるコストについてその低減が求められており、このような電力の浪費についても、当然のことながらその改善が求められている。

本発明は以上の実情に鑑みなされたものであって、被送り台が停止状態にある送り機構について、そのサーボモータの電力の浪費を改善することができる工作機械の提供を、その目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、それぞれ送りねじ、該送りねじを駆動するサーボモータ、及び前記送りねじ又はサーボモータの回転を停止するブレーキを具備した複数の送り装置と、各送り装置に係る制御信号を生成し、該制御信号に従った電流を対応する前記サーボモータに供給してその作動を数値制御する数値制御部とを備えた工作機械であって、
前記数値制御部によって生成される前記各送り装置に係る制御信号を前記数値制御部から逐次受信し、
前記制御信号を受信した送り装置については、該制御信号を受信している間、前記数値制御部から該送り装置のサーボモータへの電流の供給を許容するとともに、該送り装置のブレーキを開放し、
前記制御信号を受信しない送り装置については、該送り装置に係る制御信号を受信していない間、前記数値制御部から該送り装置のサーボモータに供給される電流を遮断するとともに、該送り装置のブレーキを動作させてそのサーボモータ又は送りねじの回転を停止させるように構成された制動制御部を備えた工作機械に係る。

この工作機械によれば、前記数値制御部によって生成される前記各送り装置に係る制御信号が前記制動制御部によって逐次受信される。そして、制動制御部は、制御信号を受信した送り装置については、この制御信号を受信している間、前記数値制御部から当該送り装置のサーボモータに対する電流の供給を許容するとともに、当該送り装置のブレーキを開放して、当該送り装置による位置制御が実行されるようにする。

一方、制動制御部は、制御信号を受信しない送り装置については、当該送り装置に係る制御信号を受信していない間、前記数値制御部から当該送り装置のサーボモータに供給される電流を遮断するとともに、当該送り装置のブレーキを動作させてそのサーボモータ又は送りねじの回転を停止させる。尚、サーボモータと送りねじは連結されているので、ブレーキがサーボモータ又は送りねじの回転を直接的に停止させることで、サーボモータ及び送りねじの双方の回転を停止させることができる。

このように、この工作機械によれば、数値制御部によって制御信号が生成されない送り装置、即ち、送り動作を停止した状態にある送り装置については、そのサーボモータへの電力の供給を遮断して、位置制御を停止した状態にするとともに、ブレーキによって送りねじを制止させるようにしているので、当該サーボモータにおける電力の浪費を防ぐことができ、省エネを図ることができる。

尚、前記送り装置が移動させる被送り台（例えば、往復台や刃物台など）は一般的に相当の重量を有しているため、この被送り台を所定位置に停止させるべく位置制御を行う際にサーボモータに供給される電力は相当に大きい。一方、通常の稼働状態において、被送り台を移動させる際に前記ブレーキを開放させるべく、当該ブレーキに供給される電力は、被送り台を停止させるべくサーボモータに供給される電力に比べて格段に小さい。したがって、前記ブレーキが設けられていない送り装置に新たにブレーキを設ける場合でも、停止状態にあるサーボモータへの電力の供給を遮断することで、相応の省エネを図ることができる。

本発明において、前記工作機械は、前記送りねじが第１送り軸に沿って配設され、該第１送り軸に沿って移動体を移動させる第１送り装置、並びに前記第１送り軸と同じ平面内において、前記第１送り軸と非直交状態で交差する第２送り軸に沿って前記送りねじが配設され、該第２送り軸に沿って前記第１送り装置を移動させる第２送り装置を少なくとも備えてなり、
前記数値制御部は、前記第１送り装置及び第２送り装置を同時に動作させて、前記第１送り軸又は第２送り軸と直交する仮想の送り軸に沿って前記移動体を移動させるように構成されていても良い。

この工作機械における前記第１送り装置及び第２送り装置は、これらを適宜制御しながら同時に同調させて動作させることで、前記第１送り軸又は第２送り軸と直交する仮想の送り軸に沿って前記移動体を移動させることができる。このような構成は、一般的に、複合旋盤に取り入れられており、この複合旋盤によれば、例えば、前記仮想の送り軸を用いない旋削と、前記仮想の送り軸を用いたミーリング加工とを行うことができる。

ところが、この複合旋盤では、仮想の送り軸を用いない加工のときには、この仮想の送り軸の創成のみに寄与する送り装置はこの間ずっと停止した状態にあり、供給される電力が浪費される状態にある。また、ワークによっては、旋削加工のみで、ミーリング加工を要しないものもあり、このようなワークを加工する場合には、仮想の送り軸の創成のみに寄与する送り装置は、当該加工期間中、ただ電力を浪費することになる。

このように、２つの送り装置（第１送り装置及び第２送り装置）によって仮想の送り軸を創成するように構成された工作機械の場合、仮想の送り軸を用いない加工のときには、当該仮想の送り軸の創成のみに寄与する送り装置は他の送り装置に比べて大きな電力を浪費する。したがって、このような工作機械の場合には、送り動作を停止している送り装置に供給される電力を遮断することで、より大きなエネルギーの削減を図ることでき、より大きな省エネ効果を得ることができる。

また、前記第１の送り装置又は第２送り装置の一方は、その前記送りねじが水平に配設されているものが好ましい。水平に配設された送りねじには、その軸方向に被送り台（前記移動体など）の重力が作用しないので、送りねじが傾斜して配設され、当該送りねじに、その軸方向に被送り台の重力が作用する場合に比べて、前記ブレーキはその制動力が小さなもので足りる。したがって、当該ブレーキを開放する際に要する動力が小さなものとなり、当該ブレーキを開放する際に消費されるエネルギーを削減することができる。

前記ブレーキには、動力を得て非制動状態となり、動力が遮断されると制動状態となる、油圧ブレーキなど各種のものを採用することができるが、電磁力によって制動動作が制御される電磁ブレーキであって、電流が供給されると非制動状態となり、電流が遮断されると制動状態となる電磁ブレーキを好ましく用いることができる。

以上のように、本発明に係る工作機械によれば、数値制御部によって制御信号が生成されない送り装置、即ち、送り動作を停止した状態にある送り装置については、そのサーボモータへの電力の供給を遮断して、位置制御を停止した状態にするとともに、ブレーキによって送りねじを制止させるようにしているので、当該サーボモータにおける電力の浪費を防ぐことができ、省エネを図ることができる。

特に、２つの送り装置（第１送り装置及び第２送り装置）によって仮想の送り軸を創成するように構成された工作機械の場合、仮想の送り軸を用いない加工のときには、当該仮想の送り軸の創成のみに寄与する送り装置は他の送り装置に比べて大きな電力を浪費する。したがって、このような工作機械の場合には、送り動作を停止している送り装置に供給される電力を遮断することで、より大きなエネルギーの削減を図ることでき、より大きな省エネ効果を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る工作機械の数値制御部及び制動制御部等を示したブロック図である。 本実施形態に係る工作機械の運動機構部を一部断面で示した側面図である。 図２に示したＹ’軸送り装置のサーボモータが設けられる部分を一部断面で示した拡大図である。

以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、本例の工作機械１は、運動機構部３０と制御装置１０とを備えて構成される。図２に示すように、前記運動機構部３０は、ベッド３１、このベッド３１上に配設され、主軸３３を回転自在に保持した主軸台３２、同じくベッド３１上に配設された往復台３４、この往復台３４上に、矢示Ｙ’軸方向に移動可能に配設されたサドル３５、このサドル３５上に、矢示Ｘ軸方向に移動可能に配設された刃物台３６などを備えている。

前記往復台３４は、Ｚ軸送り装置６０により駆動され、前記主軸３３の軸線と平行、且つ紙面に対して直交する方向の送り軸であるＺ軸方向に沿って移動する。また、前記サドル３５は、Ｙ’軸送り装置５０により駆動され、前記Ｚ軸と直交する方向の送り軸であるＹ’軸方向に沿って移動する。

また、前記刃物台３６は、タレット３７を、前記主軸３３の軸線と平行な軸線を中心として回転自在に保持しており、Ｘ軸送り装置４０により駆動されて、前記Ｚ軸と直交し、且つ前記Ｙ’軸とは非直交状態で交差する方向の送り軸であるＸ軸方向に沿って移動する。尚、Ｘ軸及びＹ’軸は同一平面内に在る。

前記Ｚ軸送り装置６０は、前記ベッド３１上に配設され、前記往復台３４のＺ軸方向に沿った移動を案内するＺ軸案内部と、同じくベッド３１上に配設されたＺ軸サーボモータ６１と、前記Ｚ軸に沿って配設され、前記Ｚ軸サーボモータ６１に接続されるＺ軸ボールねじ（図示せず）と、このＺ軸ボールねじ（図示せず）に螺合し且つ前記往復台３４に固設されたボールナット（図示せず）などから構成される。

また、前記Ｙ’軸送り装置５０は、前記往復台３４に配設され、前記サドル３５の前記Ｙ’軸方向に沿った移動を案内するＹ’軸案内部（図示せず）と、同じく往復台３４に配設されたＹ’軸サーボモータ５１と、前記Ｙ’軸に沿って配設され、前記Ｙ’軸サーボモータ５１に接続されるとともに、軸受５７，５８によって回転自在に支持されたＹ’軸ボールねじ５２と、このＹ’軸ボールねじ５２に螺合し且つ前記サドル３５に固設されたボールナット５３などから構成される。

同様に、前記Ｘ軸送り装置４０は、前記サドル３５に配設され、前記刃物台３６のＸ軸方向に沿った移動を案内するＸ軸案内部（図示せず）と、同じくサドル３５に配設されたＸ軸サーボモータ４１と、前記Ｘ軸に沿って配設され、前記Ｘ軸サーボモータ４１に接続されるとともに、軸受４７，４８によって回転自在に支持されたＸ軸ボールねじ４２と、このＸ軸ボールねじ４２に螺合し且つ前記刃物台３６に固設されたボールナット４３などから構成される。

尚、図３にも示すように、Ｙ’軸送り装置５０のＹ’軸サーボモータ５１は、その出力軸がカップリング５５を介して前記Ｙ’軸ボールねじ５２の端部に連結されている。そして、Ｙ’軸ボールねじ５２には、電磁ブレーキから構成されるＹ’軸ブレーキ５４の一方の部材５４ａが固設され、このＹ’軸ブレーキ５４の他方の部材５４ｂがハウジング５６に固設されている。斯くして、このＹ’軸ブレーキ５４に電力が供給されて、その制動作用が解除されると、前記Ｙ’軸サーボモータ５１及びＹ’軸ボールねじ５２は回転自在となり、Ｙ’軸ブレーキ５４への電力の供給が遮断されて、制動作用が発現されると、この制動作用によってＹ’軸サーボモータ５１及びＹ’軸ボールねじ５２の回転が制止される。

前記Ｘ軸送り装置４０も前記Ｙ’軸送り装置５０と同様の構成を備えており、図１に示すように、当該Ｘ軸送り装置４０は、電磁ブレーキから構成されるＸ軸ブレーキ４４を備え、Ｘ軸ブレーキ４４に電力が供給されて、その制動作用が解除されると、前記Ｘ軸サーボモータ４１及びＸ軸ボールねじ４２が回転自在となり、Ｘ軸ブレーキ４４への電力の供給が遮断されて、その制動作用が発現されると、この制動作用によってＸ軸サーボモータ４１及びＸ軸ボールねじ４２の回転が制止される。

また、前記Ｚ軸送り装置６０も前記Ｙ’軸送り装置５０と同様の構成を備えており、同図１に示すように、このＺ軸送り装置６０は電磁ブレーキから構成されるＺ軸ブレーキ６４を備え、当該Ｚ軸ブレーキ６４に電力が供給されて、その制動作用が解除されると、前記Ｚ軸サーボモータ６１及びＺ軸ボールねじ（図示せず）が回転自在となり、Ｚ軸ブレーキ６４への電力の供給が遮断されて、その制動作用が発現されると、この制動作用によってＺ軸サーボモータ６１及びＺ軸ボールねじ（図示せず）の回転が制止される。

尚、特に図示していないが、Ｘ軸送り装置４０のＸ軸サーボモータ４１は、その出力軸がカップリングを介して前記Ｘ軸ボールねじ４２の端部に連結され、Ｚ軸送り装置６０のＺ軸サーボモータ６１は、その出力軸がカップリングを介してＺ軸ボールねじ（図示せず）の端部に連結されている。

図１に示すように、前記制御装置１０は、数値制御部１１及び制動制御部２５から構成される。そして、数値制御部１１は、プログラム記憶部１２、プログラム解析部１３、位置指令部１４、Ｘ軸制御部１５、Ｙ’軸制御部１６、Ｚ軸制御部１７、Ｘ軸サーボアンプ１８、Ｙ’軸サーボアンプ１９、Ｚ軸サーボアンプ２０など備えている。尚、図１には、前記Ｘ軸サーボモータ４１、Ｙ’軸サーボモータ５１及びＺ軸サーボモータ６１等を制御するための、前記数値制御部１１の主要な構成のみを図示している。

前記プログラム記憶部１２は、ＮＣプログラムを記憶する機能部であり、ＮＣプログラムは、例えば、外部から入力される。また、前記プログラム解析部１３は、前記プログラム記憶部１２に格納されたＮＣプログラムを読み出して実行する機能部であり、読み出したＮＣプログラムを解析して、送り軸であるＸ軸、創成Ｙ軸及びＺ軸に関する移動位置及び送り速度などを認識して、認識した情報を前記位置指令部１４に送信する処理を行う。尚、創成Ｙ軸は、前記Ｘ軸送り装置４０とＹ’軸送り装置５０との同調した送り動作によって創成される送り軸であり、前記Ｘ軸及びＺ軸に直交する送り軸である。

前記位置指令部１４は、前記プログラム解析部１３から受信した各送り軸についての移動位置及び送り速度を基に、各送り軸についての位置指令（制御信号）を生成して、生成した位置指令をそれぞれＸ軸制御部１５，Ｙ’軸制御部１６及びＺ軸制御部１７に送信する。

例えば、前記位置指令部１４は、Ｘ軸に関する移動位置及び送り速度に関する指令を受信すると、これに応じたＸ軸の位置指令を生成してＸ軸制御部１５に送信し、また、Ｚ軸に関する移動位置及び送り速度に関する指令を受信すると、これに応じたＺ軸の位置指令を生成してＺ軸制御部１７に送信する。また、位置指令部１４は、創成Ｙ軸に関する移動位置及び送り速度に関する指令を受信すると、当該創成Ｙ軸が前記Ｘ軸送り装置４０とＹ’軸送り装置５０との同調した送り動作によって創成されるものであるため、受信指令に応じたＸ軸の位置指令及びＹ’軸の位置指令を生成して、Ｘ軸の位置指令をＸ軸制御部１５に送信するとともに、Ｙ’軸の位置指令をＹ’軸制御部１６に送信する。

そして、前記位置指令を受信したＸ軸制御部１５は、受信した位置指令に応じた制御信号を生成してＸ軸サーボアンプ１８に送信し、Ｘ軸サーボアンプ１８は受信した制御信号に応じた駆動電流をＸ軸サーボモータ４１に供給する。

同様に、前記Ｙ’軸制御部１６は、受信した位置指令に応じた制御信号を生成してＹ’軸サーボアンプ１９に送信し、Ｙ’軸サーボアンプ１９は受信した制御信号に応じた駆動電流をＹ’軸サーボモータ５１に供給する。

また、前記Ｚ軸制御部１７は、受信した位置指令に応じた制御信号を生成してＺ軸サーボアンプ２０に送信し、Ｚ軸サーボアンプ２０は受信した制御信号に応じた駆動電流をＺ軸サーボモータ６１に供給する。

尚、図１では特に図示していないが、前記数値制御部１１は、前記主軸３３を回転させる主軸モータ（図示せず）を制御し、また、タレット３７を割り出す割出モータ（図示せず）を制御するとともに、前記タレット３７に保持された回転工具Ｔを回転させる駆動モータを制御するように構成されている。

斯くして、前記Ｘ軸サーボモータ４１は前記Ｘ軸サーボアンプ１８から供給される駆動電流によって駆動され、前記Ｙ’軸サーボモータ５１は前記Ｙ’軸サーボアンプ１９から供給される駆動電流によって駆動され、また、前記Ｚ軸サーボモータ６１は前記Ｚ軸サーボアンプ２０から供給される駆動電流によって駆動される。

そして、前記運動機構部３０は、そのＸ軸送り装置４０、Ｙ’軸送り装置５０及びＺ軸送り装置６０が前記数値制御部１１によってそれぞれ制御され、当該数値制御部１１による制御の下で、タレット３７がＺ軸送り装置６０によってＺ軸方向に移動し、Ｘ軸送り装置４０によってＸ軸方向に移動する。

また、タレット３７は、数値制御部１１による制御の下で、前記Ｘ軸送り装置４０及びＹ’軸送り装置５０が同時に同調して駆動されることにより、前記Ｚ軸及びＸ軸の双方に直交する創成Ｙ軸方向に沿って移動する。具体的には、Ｘ軸送り装置４０により刃物台３６がＸ軸マイナス方向に移動すると同時に、これに同調して、Ｙ’軸送り装置５０によりサドル３５がＹ’軸プラス方向に移動することで、タレット３７がＹ軸マイナス方向に移動する。これとは逆に、Ｘ軸送り装置４０により刃物台３６がＸ軸プラス方向に移動すると同時に、これに同調して、Ｙ’軸送り装置５０によりサドル３５がＹ’軸マイナス方向に移動することで、タレット３７がＹ軸プラス方向に移動する。

斯くして、この工作機械１によれば、前記主軸３３にワークを保持させ、前記タレット３７に工具Ｔを保持させるとともに、ワークを旋削用の回転速度で回転させた状態で、前記工具ＴをＸ−Ｚ平面で移動させることにより、当該ワークを旋削加工することができる。また、ワークの回転を停止又は当該ワークをゆっくりと回転させながら、タレット３７に保持された回転工具Ｔを回転させた状態で、当該回転工具ＴをＸ軸、創成Ｙ軸及びＺ軸の３次元空間内で移動させることにより、所謂ミーリング加工を行うことができる。

前記制動制御部２５は、前記位置指令部１４によって生成され、前記Ｘ軸制御部１５、Ｙ’軸制御部１６及びＺ軸制御部１７にそれぞれ送信される各位置指令（制御信号）を逐次受信し、制御信号を受信した送り装置については、当該制御信号を受信している間、前記数値制御部１１から当該送り装置のサーボモータへの電流の供給を許容するとともに、当該送り装置のブレーキを解除する処理を行う。

具体的には、位置指令部１４からＸ軸送り装置４０を駆動するための制御信号が受信される場合、制動制御部２５は当該制御信号を受信している間、前記Ｘ軸サーボアンプ１８から前記Ｘ軸サーボモータ４１への電流の供給を許容するとともに、Ｘ軸ブレーキ４４に適宜電流を供給してその制動作用を解除する。

また、位置指令部１４からＹ’軸送り装置４０を駆動するための制御信号が受信される場合には、制動制御部２５は当該制御信号を受信している間、前記Ｙ’軸サーボアンプ１９から前記Ｙ’軸サーボモータ５１への電流の供給を許容するとともに、Ｙ’軸ブレーキ４４に適宜電流を供給してその制動作用を解除する。

同様に、位置指令部１４からＺ軸送り装置６０を駆動するための制御信号が受信される場合には、制動制御部２５は当該制御信号を受信している間、前記Ｚ軸サーボアンプ２０から前記Ｚ軸サーボモータ６１への電流の供給を許容するとともに、Ｚ軸ブレーキ６４に適宜電流を供給してその制動作用を解除する。

一方、前記制動制御部２５は、制御信号を受信しない送り装置については、当該送り装置に係る制御信号を受信していない間、前記数値制御部１１から当該送り装置のサーボモータに供給される電流を遮断するとともに、当該送り装置のブレーキを動作させてその送りねじ及びサーボモータの回転を停止させる処理を行う。

具体的には、位置指令部１４からＸ軸送り装置４０を駆動するための制御信号が受信されない場合、制動制御部２５は当該制御信号を受信していない間、前記Ｘ軸サーボアンプ１８を制御して、当該Ｘ軸サーボアンプ１８から前記Ｘ軸サーボモータ４１に供給される電流を遮断するとともに、Ｘ軸ブレーキ４４への電流の供給を遮断して、その制動作用を発現させる。これにより、Ｘ軸送りねじ４２及びＸ軸サーボモータ４１の回転が停止される。

また、位置指令部１４からＹ’軸送り装置５０を駆動するための制御信号が受信されない場合には、制動制御部２５は当該制御信号を受信していない間、前記Ｙ’軸サーボアンプ１９を制御して、当該Ｙ’軸サーボアンプ１９から前記Ｙ’軸サーボモータ５１に供給される電流を遮断するとともに、Ｙ’軸ブレーキ５４への電流の供給を遮断して、その制動作用を発現させる。これにより、Ｙ’軸送りねじ５２及びＹ’軸サーボモータ５１の回転が停止される。

同様に、位置指令部１４からＺ軸送り装置６０を駆動するための制御信号が受信されない場合、制動制御部２５は当該制御信号を受信していない間、前記Ｚ軸サーボアンプ２０を制御して、当該Ｘ軸サーボアンプ２０から前記Ｚ軸サーボモータ６１に供給される電流を遮断するとともに、Ｚ軸ブレーキ６４への電流の供給を停止して、その制動作用を発現させる。これにより、Ｚ軸送りねじ（図示せず）及びＺ軸サーボモータ６１の回転が停止される。

以上の構成を備えた本例の工作機械１によれば、前記プログラム解析部１３により、前記プログラム記憶部１２内の適宜ＮＣプログラムが読み出され、読み出されたＮＣプログラムが当該プログラム解析部１３によって解析され、各送り軸（Ｘ軸、創成Ｙ軸及びＺ軸）に関する移動位置及び送り速度などの指令が認識され、認識された移動位置及び送り速度などの指令が位置指令部１４に送信される。

そして、前記プログラム解析部１３から位置指令部１４に、各送り軸に関する移動位置及び送り速度に係る指令が送信されると、当該位置指令部１４では、該当する送り軸に関する位置指令を順次生成し、生成した位置指令を対応するＸ軸制御部１５、Ｙ’軸制御部１６及びＺ軸制御部１７にそれぞれ送信するとともに、前記制動制御部２５に送信する。

そして、位置指令部１４によって、Ｘ軸送り装置４０に対する位置指令が生成される場合には、Ｘ軸制御部１５からこの位置指令に応じた制御信号がＸ軸サーボアンプ１８に送信され、ついで、Ｘ軸サーボアンプ１８からこの制御信号に応じた駆動電流がＸ軸サーボモータ４１に供給される。その際、前記制動制御部２５はＸ軸送り装置４０に対する位置指令を受信している間、前記Ｘ軸サーボアンプ１８から前記Ｘ軸サーボモータ４１への電流の供給を許容するとともに、Ｘ軸ブレーキ４４に適宜電流を供給してその制動作用を解除する。これにより、Ｘ軸サーボモータ４１が前記位置指令に応じて駆動され、タレット３７が当該位置指令に応じて移動する。

一方、位置指令部１４によって、Ｘ軸送り装置４０に対する位置指令が生成されない場合、即ち、Ｘ軸送り装置４０が停止した状態にある場合には、その間、前記制動制御部２５は前記Ｘ軸サーボアンプ１８を制御して、当該Ｘ軸サーボアンプ１８から前記Ｘ軸サーボモータ４１に供給される電流を遮断するとともに、Ｘ軸ブレーキ４４への電流の供給を遮断して、その制動作用を発現させる。これにより、Ｘ軸送りねじ４２及びＸ軸サーボモータ４１の回転が停止され、刃物台３６のＸ軸方向の移動が停止される。

同様に、位置指令部１４によって、Ｙ’軸送り装置５０に対する位置指令が生成される場合には、Ｙ’軸制御部１６からこの位置指令に応じた制御信号がＹ’軸サーボアンプ１９に送信され、ついで、Ｙ’軸サーボアンプ１９からこの制御信号に応じた駆動電流がＹ’軸サーボモータ５１に供給される。そして、前記制動制御部２５はＹ’軸送り装置５０に対する位置指令を受信している間、前記Ｙ’軸サーボアンプ１９から前記Ｙ’軸サーボモータ５１への電流の供給を許容するとともに、Ｙ’軸ブレーキ５４に適宜電流を供給してその制動作用を解除する。これにより、Ｙ’軸サーボモータ５１が前記位置指令に応じて駆動され、タレット３７が当該位置指令に応じて移動する。

一方、位置指令部１４によって、Ｙ’軸送り装置５０に対する位置指令が生成されない場合、即ち、Ｙ’軸送り装置５０が停止した状態にある場合には、その間、前記制動制御部２５は前記Ｙ’軸サーボアンプ１９を制御して、当該Ｙ’軸サーボアンプ１９から前記Ｙ’軸サーボモータ５１に供給される電流を遮断するとともに、Ｙ’軸ブレーキ５４への電流の供給を遮断して、その制動作用を発現させる。これにより、Ｙ’軸送りねじ５２及びＹ’軸サーボモータ５１の回転が停止され、サドル３５のＹ’軸方向の移動が停止される。

また、位置指令部１４によって、Ｚ軸送り装置６０に対する位置指令が生成される場合には、Ｚ軸制御部１７からこの位置指令に応じた制御信号がＺ軸サーボアンプ２０に送信され、ついで、Ｚ軸サーボアンプ２０からこの制御信号に応じた駆動電流がＺ軸サーボモータ６１に供給される。そして、前記制動制御部２５はＺ軸送り装置６０に対する位置指令を受信している間、前記Ｚ軸サーボアンプ２０から前記Ｚ軸サーボモータ５１への電流の供給を許容するとともに、Ｚ軸ブレーキ６４に適宜電流を供給してその制動作用を解除する。これにより、Ｚ軸サーボモータ６１が前記位置指令に応じて駆動され、往復台３４が当該位置指令に応じて移動する。

一方、位置指令部１４によって、Ｚ軸送り装置６０に対する位置指令が生成されない場合、即ち、Ｚ軸送り装置６０が停止した状態にある場合には、その間、前記制動制御部２５は前記Ｚ軸サーボアンプ２０を制御して、当該Ｚ軸サーボアンプ２０から前記Ｚ軸サーボモータ６１に供給される電流を遮断するとともに、Ｚ軸ブレーキ６４への電流の供給を遮断して、その制動作用を発現させる。これにより、Ｚ軸送りねじ（図示せず）及びＺ軸サーボモータ６１の回転が停止され、往復台３４のＺ軸方向の移動が停止される。

このように、本例の工作機械１によれば、数値制御部１１によって制御信号が生成されない送り装置、即ち、送り動作を停止した状態にある送り装置については、そのサーボモータへの電力の供給を遮断して、位置制御を停止した状態にするとともに、ブレーキによって送りねじを制止させるようにしているので、当該サーボモータにおける電力の浪費を防ぐことができ、省エネを図ることができる。

尚、Ｘ軸送り装置４０が移動させる刃物台３６及びタレット３７、Ｙ’軸送り装置５０が移動させるサドル３５、及びＺ軸送り装置６０が移動させる往復台３４は一般的に相当の重量を有しているため、これらを所定位置に停止させるべく位置制御を行う際にＸ軸サーボモータ４１、Ｙ’軸サーボモータ５１及びＺ軸サーボモータにそれぞれ供給される電力は相当に大きい。一方、通常の稼働状態において、Ｘ軸サーボモータ４１、Ｙ’軸サーボモータ５１及びＺ軸サーボモータを駆動する際に、前記Ｘ軸ブレーキ４４、Ｙ’軸ブレーキ５４及びＺ軸ブレーキ６４を開放させるべく、当該Ｘ軸ブレーキ４４、Ｙ’軸ブレーキ５４及びＺ軸ブレーキ６４に供給される電力は、停止中にＸ軸サーボモータ４１、Ｙ’軸サーボモータ５１及びＺ軸サーボモータに供給される電力に比べて格段に小さい。したがって、Ｘ軸送り装置４０、Ｙ’軸送り装置５０及びＺ軸送り装置６０に新たにＸ軸ブレーキ４４、Ｙ’軸ブレーキ５４及びＺ軸ブレーキ６４を設けたとしても、Ｘ軸サーボモータ４１、Ｙ’軸サーボモータ５１及びＺ軸サーボモータが停止状態にあるときに、これらへの電力の供給を遮断することで、相応の省エネを図ることができる。

また、本例の工作機械１は、Ｘ軸送り装置４０及びＹ’軸送り装置５０を同時に同調させて動作させることで、Ｘ軸及びＺ軸と直交する仮想の送り軸である創成Ｙ軸方向にタレット３７（即ち、工具Ｔ）を移動させることができ、この創成Ｙ軸を用いたミーリング加工と、創成Ｙ軸を用いない旋削とを行うことができるようになっている。そして、創成Ｙ軸を用いない加工のときには、このＹ軸の創成のみに寄与するＹ’軸送り装置５０は、この間ずっと停止した状態にある。したがって、このように停止した状態のＹ’軸送り装置５０に電力を供給し続けると、供給した電力が浪費されることになる。また、ワークによっては、旋削加工のみで、ミーリング加工を要しないものもあり、このようなワークを加工する場合には、Ｙ’軸送り装置５０は、当該加工期間中、ただ電力を浪費することになる。

この工作機械１では、創成Ｙ軸を用いない加工、即ち、Ｙ’軸送り装置５０が停止した状態にあるときには、その間、制動制御部２５によって、Ｙ’軸サーボアンプ１９からＹ’軸サーボモータ５１に供給される電流が遮断されるので、より大きなエネルギーの削減を図ることでき、より大きな省エネ効果を得ることができる。

また、Ｙ’軸送り装置５０は、その送りねじ５２が水平に配設されており、当該送りねじ５２には、その軸方向にサドル３５の重力が作用していない。同様に、Ｚ軸送り装置６１は、その送りねじ（図示せず）が水平に配設されており、当該送りねじ（図示せず）には、その軸方向に往復台３４の重力が作用していない。したがって、Ｘ軸送り装置４０のように送りねじ４２が傾斜して配設され、当該送りねじ４２に、その軸方向に刃物台３６及びタレット３７の重力が作用する場合に比べて、Ｙ’軸ブレーキ５４及びＺ軸ブレーキ６４はその制動力が小さなもので足りる。したがって、当該Ｙ’軸ブレーキ５４及びＺ軸ブレーキ６４を開放する際に要する動力が小さなものとなり、当該Ｙ’軸ブレーキ５４及びＺ軸ブレーキ６４を開放する際に消費されるエネルギーを削減することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明が採り得る具体的な態様は何らこれに限定されるものではない。

例えば、上例では、位置指令部１４によって生成される制御信号を制動制御部２５に送信し、制動制御部２５は、この制御信号を基に、Ｘ軸送り装置４０、Ｙ’軸送り装置５０及びＺ軸送り装置６０が停止状態にあるかどうかを判断するようにしているが、制動制御部２５は、前記プログラム解析部１３によって生成される制御信号を受信して、この制御信号を基に、Ｘ軸送り装置４０、Ｙ’軸送り装置５０及びＺ軸送り装置６０が停止状態にあるかどうかを判断するように構成されていても良い。

例えば、プログラム解析部１３が、実行中のＮＣプログラムの各ブロックで指定される送り軸（Ｘ軸、創成Ｙ軸及びＺ軸）に関する指令コードを認識して、これに関する制御信号を生成する場合には、制動制御部２５は、この制御信号を受信して、当該ブロックを実行する間、当該制御信号に対応した送り装置が稼働状態にあると認識して、当該送り装置のサーボモータへの電流の供給を許容するとともに、当該送り装置のブレーキを開放する処理を行う。

一方、当該ブロックを実行する際に、プログラム解析部１３が制御信号を生成せず、したがって、制動制御部２５が制御信号を受信しない送り装置については、当該制動制御部２５は、当該ブロックを実行する間、前記数値制御部１１から当該送り装置のサーボモータに供給される電流を遮断するとともに、当該送り装置のブレーキを動作させてその送りねじ及びサーボモータの回転を停止させる処理を行う。

この場合に、制動制御部２５は、プログラム解析部１３から送信される制御信号が、創成Ｙ軸に関する制御信号であるか否かを判断し、創成Ｙ軸に関する制御信号を受信した場合には、当該ブロックを実行する間、前記Ｘ軸サーボアンプ１８から前記Ｘ軸サーボモータ４１への電流の供給を許容し、前記Ｙ’軸サーボアンプ１９から前記Ｙ’軸サーボモータ５１への電流の供給を許容するとともに、前記Ｘ軸ブレーキ４４及びＹ’軸ブレーキ５４に適宜電流を供給してその制動作用を解除する。一方、創成Ｙ軸に関する制御信号を受信しない場合には、当該ブロックを実行する間、制動制御部２５は、少なくとも、Ｙ’軸サーボアンプ１９からＹ’軸サーボモータ５１に供給される電流を遮断するとともに、Ｙ’軸ブレーキ５４への電流の供給を遮断して、その制動作用を発現させ、Ｙ’軸送りねじ５２及びＹ’軸サーボモータ５１の回転を停止させる。

また、創成Ｙ軸に関する制御信号であるかどうかは、直接的に指令されたＹ軸の移動位置に関する制御信号の他、工具を回転させるＭコード等に関する制御信号や、切削加工時に用いられる主軸３３の回転指令に係るＭコードなどの間接的な制御信号を基に判別するようにしても良い。

また、上例では、数値制御部１１がＮＣプログラムを実行する際に、即ち、自動運転モードのときに、制動制御部２５により、稼働中の送り装置については、数値制御部１１から当該送り装置のサーボモータへの電流の供給を許容するとともに、当該送り装置のブレーキを開放する処理を行い、一方、停止中の送り装置については、数値制御部１１から当該送り装置のサーボモータに供給される電流を遮断するとともに、当該送り装置のブレーキを動作させてその送りねじ及びサーボモータの回転を停止させる処理を行う構成したが、これに限られるものではない。

例えば、手動操作用の操作盤から前記数値制御部１１に、Ｘ軸送り装置４０、Ｙ’軸送り装置５０、Ｚ軸送り装置６０を駆動するため手動操作信号が入力され、この手動操作信号を前記位置指令部１４が受信して、当該位置指令部１４が手動操作信号に応じた制御信号を生成し、この制御信号に基づいて、Ｘ軸制御部１５、Ｙ’軸制御部１６及びＺ軸制御部１７が、それぞれＸ軸サーボアンプ１８、Ｙ’軸サーボアンプ１９及びＺ軸サーボアンプ２０を介して、対応するＸ軸サーボモータ４１、Ｙ’軸サーボモータ５１及びＺ軸サーボモータ６１を駆動制御する場合、前記制動制御部２５は、手動操作信号に応じて前記位置指令部１４により生成される制御信号を受信して、Ｘ軸送り装置４０、Ｙ’軸送り装置５０及びＺ軸送り装置６０が停止状態にあるかどうかを判断するように構成されていても良い。

この場合、即ち、主電源が投入された状態において、数値制御部１１が自動運転モード以外の運転モードの時に、前記操作盤から数値制御部１１に手動操作信号が入力されない場合には、前記位置指令部１４によって制御信号が生成されていないため、前記制動制御部２５は、手動操作信号が入力されるまで、言い換えれば、手動操作信号が入力されていない間、前記数値制御部１１からＸ軸サーボモータ４１、Ｙ’軸サーボモータ５１及びＺ軸サーボモータ６１に供給される電流を遮断するとともに、Ｘ軸ブレーキ４４、Ｙ’軸ブレーキ５４及びＺ軸ブレーキ６４を動作させて、Ｘ軸送りねじ４２、Ｙ’軸送りねじ５２、Ｚ軸送りねじ（図示せず）、Ｘ軸サーボモータ４１、Ｙ’軸サーボモータ及びＺ軸サーボモータ６１の回転を停止させる。尚、主電源が投入されたときには、この状態にある。

一方、主電源が投入された状態において、数値制御部１１が自動運転モード以外の運転モードの時に、前記操作盤から数値制御部１１に手動操作信号が入力され、前記位置指令部１４によって制御信号が生成される場合には、前記制動制御部２５は、この制御信号を受信し、制御信号を受信した送り装置については、当該制御信号を受信している間、前記数値制御部１１から当該送り装置のサーボモータへの電流の供給を許容するとともに、当該送り装置のブレーキを開放する。

オペレータが工作機械１の段取り作業を行っている状態では、数値制御部１１は自動運転モード以外のモードになっているが、この構成によれば、自動運転モード以外のモード時に、停止状態になっている送り装置のサーボモータへの電流の供給を遮断することができ、その電力の浪費を防止することができる。

また、上例では、前記Ｘ軸ブレーキ４４、Ｙ’軸ブレーキ５４及びＺ軸ブレーキ６４を電磁ブレーキから構成したがこれに限られるものではなく、動力を得て非制動状態となり、動力が遮断されると制動状態となるブレーキであればどのような機構ものでも良く、例えば、油圧ブレーキなど各種のものを採用することができる。

１ 工作機械
１０ 制御装置
１１ 数値制御部
１２ プログラム記憶部
１３ プログラム解析部
１４ 位置指令部
１５ Ｘ軸制御部
１６ Ｙ’軸制御部
１７ Ｚ軸制御部
１８ Ｘ軸サーボアンプ
１９ Ｙ’軸サーボアンプ
２０ Ｚ軸サーボアンプ
３０ 運動機構部
３１ ベッド
３２ 主軸台
３３ 主軸
３４ 往復台
３５ サドル
３６ 刃物台
３７ タレット
４０ Ｘ軸送り装置
４１ Ｘ軸サーボモータ
４２ Ｘ軸送りねじ
４４ Ｘ軸ブレーキ
５０ Ｙ’軸送り装置
５１ Ｙ’軸サーボモータ
５２ Ｙ’軸送りねじ
５４ Ｙ’軸ブレーキ
６０ Ｚ軸送り装置
６１ Ｚ軸サーボモータ
６４ Ｚ軸ブレーキ
Ｔ 工具

Claims (4)

1. それぞれ送りねじ、該送りねじを駆動するサーボモータ、及び前記送りねじ又はサーボモータの回転を停止するブレーキを具備した複数の送り装置と、各送り装置に係る制御信号を生成し、該制御信号に従った電流を対応する前記サーボモータに供給してその作動を数値制御する数値制御部とを備えた工作機械であって、
   前記数値制御部によって生成される前記各送り装置に係る制御信号を前記数値制御部から逐次受信し、
   前記制御信号を受信した送り装置については、該制御信号を受信している間、前記数値制御部から該送り装置のサーボモータへの電流の供給を許容するとともに、該送り装置のブレーキを開放し、
   前記制御信号を受信しない送り装置については、該送り装置に係る制御信号を受信していない間、前記数値制御部から該送り装置のサーボモータに供給される電流を遮断するとともに、該送り装置のブレーキを動作させてそのサーボモータ又は送りねじの回転を停止させるように構成された制動制御部を備えていることを特徴とする工作機械。
2. 前記送りねじが第１送り軸に沿って配設され、該第１送り軸に沿って移動体を移動させる第１送り装置、並びに前記第１送り軸と同じ平面内において、前記第１送り軸と非直交状態で交差する第２送り軸に沿って前記送りねじが配設され、該第２送り軸に沿って前記第１送り装置を移動させる第２送り装置を少なくとも備えてなり、
   前記数値制御部は、前記第１送り装置及び第２送り装置を同時に動作させて、前記第１送り軸又は第２送り軸と直交する仮想の送り軸に沿って前記移動体を移動させるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の工作機械。
3. 前記第１送り装置又は第２送り装置は、その前記送りねじが水平に配設されていることを特徴とする請求項２記載の工作機械。
4. 前記ブレーキは、電流が供給されると非制動状態となり、電流が遮断されると制動状態となる電磁ブレーキから構成されることを特徴とする請求項１乃至３記載のいずれかの工作機械。
   

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