JP5830939B2 - 工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、加工軸に装着された工具を回転駆動してワークに対する種々の加工を行う工作機械に関する。

一般にマシニングセンタ（工作機械）は、フライス加工、中ぐり加工又はねじ立てなど種々の加工を行う。マシニングセンタは、複数種の工具を収容しておくための収容部と、加工軸に装着された工具を収容部に収容された工具に交換するための機構とを備えており、目的の加工に応じて工具を交換しながら、種々の加工を連続的に行っている。

マシニングセンタは、加工軸の回転駆動、加工軸又はワークのＸ軸方向、Ｙ軸方向又はＺ軸方向への移動、及び、加工軸に装着された工具の交換等の種々の動作を行っており、この動作を制御するための制御回路が搭載された回路基板などを備えている。このような回路基板などは、マシニングセンタの例えば背面側に設けられた筐体内に収容されており、回路の動作に伴う筐体内の温度上昇を抑制するために、マシニングセンタは冷却用のファンを備えている。

例えば特許文献１においては、主軸の制御状態を監視して、制御盤内部の温度上昇を伴う第１の制御状態となった場合に冷却ファンの動作を開始し、制御盤内部の温度上昇を伴わない第２の制御状態となった場合に冷却ファンの動作を停止することにより、温度が上昇した場所にかかわらず制御盤の冷却を開始することができる制御盤冷却システムが提案されている。

またマシニングセンタは、機械の本体部分を覆う箱状のカバーを備えると共に、カバー内には作業者のための機内灯が設けられている。更にカバーの外側には、作業者がマシニングセンタを操作するための操作パネルが備えられ、操作パネルには液晶表示のためのバックライトが内蔵される。マシニングセンタに備えられる上記のファン、機内灯及びバックライト等の電気的負荷は、連続的に動作が行われるものである。

一方、マシニングセンタは、加工軸の回転駆動、加工軸又はワークの移動、及び、工具交換等を行うための種々の機械機構を備えている。これらの機械機構を円滑に動作させるためには、機械機構の例えばボールネジなどに対する定期的な給油又は給脂を行う必要がある。マシニングセンタには、機械機構に対する給油又は給脂を数時間に１回程度の頻度で自動的に行う機能を有するものがある。

特開２００３−２４５８４２号公報

機械機構に対する給油又は給脂を自動的に行うためには、油又は脂を搬送するためのポンプを動作させる必要がある。マシニングセンタは、外部の商用交流電源などから電力が供給され、この電力によって内部のモータ及びファン等の多数の電気的負荷が動作している。上記のような給油又は給脂のためのポンプをマシニングセンタに搭載して動作させる場合、このポンプを動作させるための電力が必要となる。

マシニングセンタには、過電流保護のために電力供給経路中にヒューズ又はブレーカ等が設けられている。給油又は給脂のためのポンプを搭載するマシニングセンタは、これを搭載しないものと比較して、ヒューズ又はブレーカ等の容量（遮断電流量）が大きくなければならない。またマシニングセンタには、搭載される電気的負荷の種類によっては、電力供給経路中にＡＣ／ＤＣ変換器又は変圧器等が配される場合がある。マシニングセンタに給油又は給脂のためのポンプを搭載してＡＣ／ＤＣ変換器又は変圧器等に接続する場合、これを搭載しないものと比較して、ＡＣ／ＤＣ変換器又は変圧器等の容量（出力電力量）が大きくなければならない。よって、自動的な機械機構への給油又は給脂の機能の搭載は、マシニングセンタの過度のコスト増加を招来するという問題がある。

マシニングセンタを覆うカバーの扉を自動開閉する機能を搭載する場合、扉を開閉するためのモータなどに電力を供給して動作させる必要がある。また工具の折損検出を行う機能を搭載する場合、工具に対する接触／非接触を検知するタッチセンサを回転させるモータに電力を供給して動作させる必要がある。このように、マシニングセンタを高機能化するため、間欠的に動作する種々の電気的負荷を搭載する場合には、ヒューズ若しくはブレーカ等、又は、ＡＣ／ＤＣ変換器若しくは変圧器等の大容量化が必要であり、コスト増加を招来するという問題がある。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、搭載される電気的負荷の増加に対するコストの増加を抑制することができる工作機械を提供することにある。

本発明に係る工作機械は、装着された工具を駆動してワークの加工を行う工作機械において、同一の電源から電力が供給され、連続的に動作する複数の第１の電気的負荷、及び、間欠的に動作する複数の第２の電気的負荷と、少なくとも１つの第２の電気的負荷を動作させる前に、動作させる第２の電気的負荷の動作電力量及び動作中の第１の電気的負荷の動作電力量の合計量を算出する算出手段と、該算出手段が算出した動作電力量の合計量が所定電力量を超える場合、前記第２の電気的負荷が動作することによって動作電力量の合計量が前記所定電力量を超えないように、動作中の複数の第１の電気的負荷から一時的に動作を停止する一又は複数の第１の電気的負荷を、前記第２の電気的負荷の動作開始前に選択する選択手段と、該選択手段が選択した第１の電気的負荷の動作を停止させ、該第１の電気的負荷の動作を停止した後に前記第２の電気的負荷を動作させ、該第２の電気的負荷の動作が終了した後に前記第１の電気的負荷の動作を再開する制御手段とを備え、前記複数の第１の電気的負荷は、内部を冷却するファン、電灯、及び、操作パネルのバックライトの内少なくとも２つであり、前記複数の第２の電気的負荷には、加工に係る機構への給油又は給脂を行うポンプ、加工に係る機構を覆うカバーに設けられた扉を開閉する扉開閉モータ、及び、工具に対する接触／非接触に応じて該工具の折損を検出する接触部材を、該工具へ向けて回転する折損検出用モータの内少なくとも２つを含むことを特徴とする。

また、本発明に係る工作機械は、前記制御手段が、前記ポンプ、前記扉開閉モータ及び前記折損検出用モータを択一的に動作するようにしてあることを特徴とする。

また、本発明に係る工作機械は、前記複数の第１の電気的負荷は、前記電灯を含み、前記電灯が停止可能であるか否かを判定する判定手段を更に備え、前記選択手段は、前記電灯が停止可能であると前記判定手段が判定した場合に、一時的に動作を停止する負荷として前記電灯を選択することを特徴とする。

また、本発明に係る工作機械は、加工するワークを固定するテーブルが配置される基台と、該基台の上部を覆うカバーと、該カバーに設けられた扉とを備え、前記電灯は前記カバー内を照らし、前記判定手段は、前記扉が閉状態である場合に、前記電灯が停止可能であると判定することを特徴とする。

本発明においては、工作機械は複数の第１の電気的負荷を連続的に動作させ、必要に応じて間欠的又は不定期的に第２の電気的負荷を動作させる。第２の電気的負荷を動作させる場合には、動作させる第２の電気的負荷の動作電力量と、その時点で動作中の第１の電気的負荷の動作電力量との合計電力量を算出し、この合計電力量が所定電力量を超えるか否かを判定する。所定電力量は、例えばヒューズ若しくはブレーカ等の容量、又は、電源（電力供給に係るＡＣ／ＤＣ変換器若しくは変圧器等の回路）の供給電力量等に基づいて予め定められる。合計電力量が所定電力量を超えない場合には、第２の電気的負荷の動作を行うことができる。
合計電力量が所定電力量を超える場合、一時的に動作を停止する第１の電気的負荷を選択し、選択した第１の電気的負荷の動作停止後に第２の電気的負荷を動作させ、この第２の電気的負荷の動作終了後に動作停止した第１の電気的負荷の動作を再開する。一時的に動作を停止させる第１の電気的負荷を、合計電力量が所定電力量を超えないよう適切に選択することによって、ヒューズ若しくはブレーカ等の大容量化、又は、電源の供給電力量の増大等を行うことなく、第２の電気的負荷を間欠的又は不定期的に動作させることが可能となり、工作機械のコスト増大を抑制することができる。

また、本発明においては、連続的に動作すると共に、一時的に動作を停止させる第１の電気的負荷には、内部を冷却するためのファン、ユーザが作業を行うために機内などを照らす電灯、及び、操作パネルの液晶表示用のバックライトの内少なくとも２つを含む。これらの第１の電気的負荷は、通常は連続的に動作を行うべきものであるが、工作機械がワークを加工する動作に対する影響は小さいため、短期間であれば一時的に動作を停止することが可能である。

ただし、作業者が操作パネルに操作を行っている際に、操作パネルのバックライトを動作停止することは好ましくない。このため本発明においては、操作パネルに対する操作が所定時間なされていない場合、又は、バックライトの停止許可を操作パネルにて受け付けた場合に、バックライトの動作を一時的に停止する。これにより、作業者の操作中にバックライトが突然停止されることがない。

また、本発明においては、第２の電気的負荷として、給油又は給脂用のポンプ、扉開閉モータ及び折損検出用モータの内少なくとも２つを含む。
電気的負荷として機械機構への給油又は給脂を行うポンプを工作機械に搭載する場合、給油又は給脂は数時間に１回程度の頻度で行えばよく、ポンプの動作時間も数秒〜数十秒程度でよい。
また工作機械には、作業者の安全確保のために、機械本体を覆うカバーが設けられる。このカバーには、ワークの交換又は機器本体のメンテナンス等を行うために扉が設けられるが、この扉をモータで駆動することにより自動扉とすることができる。この扉は、ワークに対する加工の開始前及び終了後等の限られたときに行われ、扉の開閉に伴うモータの動作時間も数秒〜数十秒程度でよい。
また工作機械には、工具交換の際に工具の折損検出を行う機能を有するものがある。工具の折損検出は、線状のタッチセンサを工具の近傍で回転させ、タッチセンサが工具に接触するか否かに応じて行うことができる。工具の折損検出は工具交換の際に行われるが、タッチセンサを回転させるモータの動作時間は数秒程度である。
間欠的又は不定期的に行われるこれら第２の電気的負荷の動作時間は短時間であるため、第１の電気的負荷を一時的に停止した場合であっても、その影響は最低限にとどめることができる。

また、本発明においては、ポンプ、扉開閉モータ及び折損検出用モータを択一的（又は排他的）に動作させる（即ち、同時的に動作させない）。これにより、一時的に動作を停止する第１の電気負荷の数を低減できる。

本発明による場合は、間欠的又は不定期的に第２の電気的負荷を動作させる際に、合計電力量が所定電力量を超える場合には、第１の電気的負荷を選択して一時的に動作停止する構成とすることにより、工作機械としての消費電力量の増大を抑制でき、ヒューズ若しくはブレーカ等、又は、ＡＣ／ＤＣ変換器若しくは変圧器等の大容量化を抑制できるため、工作機械のコスト増大を抑制することができる。

マシニングセンタの外観を示す斜視図である。 マシニングセンタの加工に係る主要部分の構成を示す正面図である。 マシニングセンタの電気的構成を示すブロック図である。 ＲＯＭに記憶される各電気的負荷の電力量の一例を示すテーブルである。 マシニングセンタの電気的負荷の動作切替を説明するための模式図である。 マシニングセンタの電気的負荷の動作切替処理の手順を示すフローチャートである。 マシニングセンタの電気的負荷の動作切替処理の手順を示すフローチャートである。 マシニングセンタの電気的負荷の動作切替処理の手順を示すフローチャートである。 マシニングセンタの電気的負荷の動作切替処理の手順を示すフローチャートである。 バックライト停止準備処理の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、マシニングセンタ（工作機械）の外観を示す斜視図である。また図２は、マシニングセンタの加工に係る主要部分の構成を示す正面図である。本実施の形態に係るマシニングセンタは、加工対象であるワーク（図示は省略する）と工具とを相対移動させて、ワークに所望の機械加工（例えば、スライス削り、穴あけ又は切削等）を施すことができる工作機械である。マシニングセンタは金属製の基台１を備え、基台１の下部の四隅には脚部がそれぞれ設けられ、これら４つの脚部が床面などに設置されることにより、マシニングセンタが所定場所に設置される。基台１は、マシニングセンタの前後方向に長い直方体状の鋳造品である。

マシニングセンタの基台１の後部上にはコラム座部３が設けられ、コラム座部３には鉛直上方へ延びる柱状のコラム４が立設されている。コラム４には、その前面に沿って上下移動可能に主軸ヘッド５が設けられている。主軸ヘッド５には、加工用の工具６が装着される主軸５Ａと、主軸５Ａに装着された工具６を他の工具６に交換するための工具交換機構７とが設けられている。また図１において図示は省略するが、コラム４の上部にはＺ軸モータ（図示は省略する）が設けてあり、Ｚ軸モータの回転によって主軸ヘッド５を上下に移動させることができる。

主軸ヘッド５には、加工軸に相当する主軸５Ａが回転可能に装着され、主軸５Ａを回転駆動するための主軸モータ（図示は省略する）が上部に備えられている。主軸５Ａの下端には工具６が着脱可能に装着され、主軸５Ａが主軸モータにより回転駆動されることによって工具６が回転し、テーブル８に固定したワークの加工が行われる。主軸５Ａは、主軸ヘッド５の上下移動によって上方の交換位置と下方の加工位置との間を移動する。工具交換機構７は、工具６を支持する工具ホルダを複数格納する工具マガジン１４と、主軸５Ａに装着された工具ホルダと工具マガジン１４に格納された他の工具ホルダとを把持して搬送し、工具交換を行う工具交換アーム１５とを備えている。

また基台１上には、主軸ヘッド５の下方に、ワークを着脱可能に固定することができるテーブル８が配置してある。テーブル８は、サーボモータであるＸ軸モータ及びＹ軸モータ（図示は省略する）により、Ｘ軸方向（左右方向）及びＹ軸方向（前後方向）へ移動制御される。詳しくは、テーブル８の下側には直方体状の支持台１０が設けてあり、支持台１０にはＸ軸方向に沿って延びる１対のＸ軸送りガイドを設け、１対のＸ軸送りガイド上にテーブル８を移動可能に支持している。また基台１の上部には、長手方向（Ｙ軸方向）に沿って延びる１対のＹ軸送りガイドを設け、１対のＹ軸送りガイド上に支持台１０を移動可能に支持している。基台１上に設けたＹ軸モータがＹ軸送りガイドに沿ってＹ軸方向に支持台１０を移動駆動すると共に、支持台１０上に設けたＸ軸モータがＸ軸送りガイドに沿ってＸ軸方向にテーブル８を移動駆動する。

Ｘ軸送りガイドには、テレスコピック式に収縮するテレスコピックカバー１１、１２がテーブル８の左右両側に設けてある。Ｙ軸送りガイドには、テレスコピックカバー１３とＹ軸後カバーとが、支持台１０の前後にそれぞれ設けてある。テーブル８及び支持台１０がそれぞれいずれの方向に移動した場合であっても、Ｘ軸送りガイド及びＹ軸送りガイドは常にテレスコピックカバー１１、１２、１３及びＹ軸後カバーによって覆われる。テレスコピックカバー１１、１２、１３及びＹ軸後カバーは、ワークの加工領域から飛散する切粉などがＸ軸送りガイド及びＹ軸送りガイド等へ落下することを防止するためのものである。

コラム４の背面側には、箱状の制御ボックス９が設けられており、制御ボックス９の内部にはマシニングセンタの動作を制御するための制御部２０（図３参照）等が収容されている。また制御ボックス９の両側面及び背面には、制御ボックス９の内外の換気を行うことによって、制御ボックス９内に収容された種々の電気機器を冷却するファン１６がそれぞれ設けられている（ただし図１においては、１つのファン１６のみを図示してある）。

図３は、マシニングセンタの電気的構成を示すブロック図である。なお図３においては、電力供給経路を太実線で示してある。マシニングセンタは、制御ボックス９に収容された制御部２０に、複数のサーボアンプ３０及び切替部４３等が通信線などを介して接続されており、制御部２０はサーボアンプ３０及び切替部４３等との間で種々の情報を入出力（送受信）しながら工作に係る制御処理を行っている。

制御部２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１、ＲＯＭ（Read Only Memory）２２、ＲＡＭ（Random Access Memory）２３、入出力部２４及び操作パネル２５等を備えて構成されている。ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２２に予め記憶された制御プログラムを読み出して実行することによって、種々の演算処理を行う。ＣＰＵ２１は、サーボアンプ３０及び切替部４３等から入力された情報を基に演算処理を行い、演算結果をサーボアンプ３０及び切替部４３等へ出力することによって、マシニングセンタの各部の動作を制御し、ワークに対する加工などを行う。

ＲＯＭ２２は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）又はフラッシュメモリ等の不揮発性の記憶素子で構成され、ＣＰＵ２１が実行する制御プログラム及び各種の処理に必要な情報等が予め記憶されている。また本実施の形態に係るマシニングセンタは、機内に搭載された複数の電気的負荷について、各電気的負荷を動作させた際に消費される電力量に係る情報が、ＲＯＭ２２に予め記憶されている。

ＲＡＭ２３は、ＳＲＡＭ（Static RAM）又はＤＲＡＭ（Dynamic RAM）等の記憶素子で構成され、ＣＰＵ２１の演算処理の過程で発生した情報、並びに、サーボアンプ３０及び切替部４３等との間で授受した情報等を一時的に記憶する。入出力部２４は、通信線などを介してサーボアンプ３０及び切替部４３等と接続されており、これらとの間で情報の入出力を行う。入出力部２４は、ＣＰＵ２１から与えられた情報を所定の出力先へ出力すると共に、サーボアンプ３０又は切替部４３等から入力された情報をＣＰＵ２１へ与える。操作パネル２５は、作業者によるマシニングセンタの操作を受け付けるためのものであり、操作受付のための複数のスイッチと、メッセージ及びメニュー等を表示する液晶表示部とを有している。操作パネル２５は、受け付けた操作内容をＣＰＵ２１へ通知する。

サーボアンプ３０は、主軸５Ａを回転させる主軸モータ、テーブル８をＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動させるＸ軸モータ及びＹ軸モータ、並びに、主軸ヘッド５をＺ軸方向へ移動させるＺ軸モータ等の各種のモータをそれぞれ駆動するものである。サーボアンプ３０は、制御部２０から与えられた指示に応じてモータを駆動し、モータの回転量などの情報を検出して制御部２０へ与える。

マシニングセンタは、外部の交流電源１００から供給される電力によって動作する。交流電源１００は、例えば単相２００Ｖの商用交流電源であり、マシニングセンタのプラグ及び電源ケーブル等が接続されることによって、交流電源１００からマシニングセンタへの電力供給が行われる。マシニングセンタでは、交流電源１００からの電力が、ヒューズ４１、ＡＣ／ＤＣ変換器４２及び切替部４３を介して、ファン１６、機内灯１７、バックライト１８、給脂用ポンプ５０、扉開閉モータ５１及び折損検出用モータ５２等の電気的負荷へ供給されている。

ヒューズ４１は、所定の電流（定格電流）が流れた場合に、電力供給経路を遮断することによって、異常時に加熱又は発火等の発生を防止するための回路素子である。ＡＣ／ＤＣ変換器４２は、交流電源１００から供給される交流電力（例えば単相２００Ｖ）を直流電力（例えば２４Ｖ）に変換して切替部４３へ出力する。

切替部４３は、ファン１６、機内灯１７、バックライト１８、給脂用ポンプ５０、扉開閉モータ５１及び折損検出用モータ５２等の電気的負荷が接続されており、これらに対する直流電力の供給／非供給を個別に切り替える制御を行っている。切替部４３は、ＡＣ／ＤＣ変換器４２から各電気的負荷への電力供給経路中にそれぞれ配されるスイッチを有し、これらスイッチの開閉を個別に切り替えることによって、各電気的負荷への電力の供給／非供給を個別に切り替える。各電気的負荷は、切替部４３から直流の電力が供給されることによって動作する。

マシニングセンタは、基台１の上部を覆う箱状のスプラッシュカバー（図示は省略する）を備えている。スプラッシュカバー内は外部からの光がある程度遮断されるため、スプラッシュカバー内には機内灯１７が設けられ、スプラッシュカバー内を照らすことによって作業者の視認性を向上している。またマシニングセンタの操作パネル２５は液晶表示部を備えており、バックライト１８は液晶表示部の表示に用いられるものである。ファン１６、機内灯１７及びバックライト１８は、マシニングセンタの動作中は連続的に動作する電気的負荷（第１の電気的負荷）である。

給脂用ポンプ５０は、マシニングセンタの機械機構に対する給脂を行うためのポンプである。例えばマシニングセンタは主軸ヘッド５をＺ軸方向へ移動させる機械機構を備えている。マシニングセンタのコラム４には鉛直方向にガイドレールが固定され、主軸ヘッド５はこれに設けた複数の摺動コマを介してガイドレールに沿ってＺ軸方向へ移動可能に取り付けられている。またガイドレールと平行に配設されたボールネジに、主軸ヘッド５に設けたナット部材が螺合挿通されている。マシニングセンタはＺ軸モータによってボールネジを正逆方向へ回転駆動し、ボールネジ及びナット部材によって主軸ヘッド５はガイドレールに沿ってＺ軸方向へ移動する。マシニングセンタは、給脂用ポンプ５０を動作させることによって、ボールネジなどへの給脂を行う。なお、給脂用ポンプ５０が給脂を行う機械機構は、主軸ヘッド５のＺ軸方向への移動を行う機械機構に限らない。

マシニングセンタが備えるスプラッシュカバーの正面には、スライド式の扉が設けられている。マシニングセンタは、扉開閉スイッチなどに対する操作に応じて扉開閉モータ５１を回転駆動し、扉を自動的に開閉することができる。１回の扉の開又は閉に伴う扉開閉モータ５１の動作時間は数秒程度である。扉開閉モータ５１は、切替部４３からの直流電力の供給により動作する。

またマシニングセンタは、工具マガジン１４に多数の工具が収容されており、一の工具によるワークの加工が終了した場合、工具交換機構７によって主軸５Ａに装着された一の工具と工具マガジン１４に収容された他の工具とを交換し、交換した工具によるワークの加工を行う。工具交換の際に、マシニングセンタは使用済みの工具の折損検出を行う。折損検出用モータ５２の回転軸には、回転軸の軸方向に略直交する方向に細い棒状のタッチセンサが設けられており、マシニングセンタは、使用済みの工具の近傍にて折損検出用モータ５２を１回転してタッチセンサを旋回させる。このときに、タッチセンサが工具に接触すれば工具の折損は生じておらず、タッチセンサが工具に接触しなければ工具の折損が生じていると判断することができ、マシニングセンタはこれにより工具の折損検出を行っている。工具の折損検出を行う際の折損検出用モータ５２の動作時間は数秒程度である。

マシニングセンタの給脂用ポンプ５０、扉開閉モータ５１及び折損検出用モータ５２は、マシニングセンタの動作に対して間欠的又は不定期的に動作する電気的負荷（第２の電気的負荷）である。

マシニングセンタの制御部２０は、図示しない電源スイッチなどの操作によって電源が投入されて動作を開始した場合、切替部４３へ指示を与えることによってファン１６、機内灯１７及びバックライト１８の動作を開始する。なお、このとき制御部２０は、給脂用ポンプ５０、扉開閉モータ５１及び折損検出用モータ５２は動作させない。その後、制御部２０は、作業者による操作パネル２５の操作に応じて、サーボアンプ３０などへの動作指示を与えることにより、ワークに対する加工を開始する。

制御部２０は、ワークの加工を行った時間を計時するタイマを備えており、このタイマが計時した時間の情報は不揮発性の記憶領域（例えばＲＯＭ２２）に記憶される。タイマの計時が所定時間（例えば５時間）に達した場合、制御部２０は、機械機構に対する給脂を行う。このときに制御部２０は、切替部４３へ指示を与えることにより、給脂用ポンプ５０を所定時間（例えば１０秒）動作させる必要がある。

また制御部２０は、図示しない扉開閉スイッチなどの操作がなされた場合に、切替部４３へ指示を与えることにより、扉開閉モータ５１を駆動して扉の開閉動作を行う必要がある。扉開閉モータ５１を駆動する時間は数秒程度である。また制御部２０は、主軸５Ａに装着された工具の交換を行う際に、切替部４３へ指示を与えることにより、折損検出用モータ５２を回転駆動する必要がある。折損検出は工具交換を行う毎に行われ、１回の工具交換における折損検出用モータ５２を駆動する時間は数秒程度である。

制御部２０は、通常はファン１６、機内灯１７及びバックライト１８等の第１の電気的負荷を連続的に動作させているが、所定の条件が満たされることによって給脂用ポンプ５０、扉開閉モータ５１又は折損検出用モータ５２等の第２の電気的負荷を動作させる必要が生じた場合には、これら第２の電気的負荷を間欠的又は不定期的に動作させる。ただし制御部２０は、第２の電気的負荷を動作させる前に、その時点で動作している第１の電気的負荷の動作電力量と動作させる必要がある第２の電気的負荷の動作電力量との合計量を算出し、算出した合計電力量と所定電力量（ヒューズ４１の許容電力量又はＡＣ／ＤＣ変換器４２の出力電力量等により定まる）との比較を行う。

算出した合計電力量が所定量を超えない場合、制御部２０は、切替部４３へ指示を与えることによって、所望の第２の電気的負荷を動作させることができる。これに対して、算出した合計電力量が所定量を超える場合、所望の第２の電気的負荷を動作させることができないため、制御部２０は、第１の電気的負荷のいずれかを選択して一時的に動作を停止し、その後に第２の電気的負荷を動作させる。ＲＯＭ２２には各電気的負荷の動作電力量が予め記憶されており、制御部２０はこの情報に基づいて合計電力量の算出及び動作停止する第１の電気的負荷の選択等の処理を行っている。

図４は、ＲＯＭ２２に記憶される各電気的負荷の電力量の一例を示すテーブルである。制御部２０のＲＯＭ２２には、第１の電気的負荷及び第２の電気的負荷のそれぞれについて、動作時に消費される電力量（動作電力）が対応付けて記憶されている。例えば、第１の電気的負荷であるファン１６の動作電力量は３０Ｗであり、機内灯１７の動作電力量は４５Ｗであり、バックライト１８の動作電力量は１９Ｗであると記憶されている。また第２の電気的負荷である給脂用ポンプ５０の動作電力量は３０Ｗであり、扉開閉モータ５１の動作電力量は４６Ｗであり、折損検出用モータ５２の動作電力量は４０Ｗである。これらの動作電力量は、マシニングセンタの設計段階において予め測定したものであってよく、又は各負荷のカタログスペックであってよい。ただしＲＯＭ２２に記憶する各負荷の動作電力量はワースト値であることが好ましい。

図５は、マシニングセンタの電気的負荷の動作切替を説明するための模式図であり、図４に示したテーブルの動作電力量に基づく動作切替の一例をタイミングチャートとして図示してある。なお本例では、第１の電気的負荷はファン１６、機内灯１７及びバックライト１８の３つのみであり、第２の電気的負荷は給脂用ポンプ５０、扉開閉モータ５１及び折損検出用モータ５２の３つのみであるとし、合計動作電力量として許容される電力量（所定量）を１００Ｗとしてある。なお本図において、ｔ０〜ｔ５の間隔は、全て同じようになっているが、実際ｔ１〜ｔ２、ｔ３〜ｔ４、ｔ５〜の間隔は、ｔ０〜ｔ１等の他の間隔よりも短い。

まず時刻ｔ０にてマシニングセンタが起動され、制御部２０は、ファン１６、機内灯１７及びバックライト１８の動作を開始する。このときの合計動作電力量は３０Ｗ＋４５Ｗ＋１９Ｗ＝９４Ｗである。次いで時刻ｔ１にて給脂用ポンプ５０を動作させるタイミングに至った場合、制御部２０は、給脂用ポンプ５０の動作電力量が３０Ｗであるため、同様に動作電力が３０Ｗであるファン１６の動作を停止して給脂用ポンプ５０を動作させる。なおこのときに機内灯１７の動作を停止して給脂用ポンプ５０を動作させることもできるが、制御部２０は、ファン１６、機内灯１７、バックライト１８の順で動作停止する第１の電気的負荷を選択するものとする（ただし、この順に限るものではない）。このときの合計動作電力量は、４５Ｗ＋１９Ｗ＋３０Ｗ＝９４Ｗである。

給脂用ポンプ５０の動作終了後、時刻ｔ２にて制御部２０はファン１６の動作を再開する。次いで時刻ｔ３にて扉開閉モータ５１を動作させる場合、扉開閉モータ５１の動作電力量が４６Ｗであるため、制御部２０は、ファン１６及び機内灯１７の動作を停止して扉開閉モータ５１を動作させる。このときの合計動作電力量は、１９Ｗ＋４６Ｗ＝６５Ｗである。扉開閉モータ５１の動作終了後、時刻ｔ４にて制御部２０はファン１６及び機内灯１７の動作を再開する。次いで時刻ｔ５にて折損検出用モータ５２を動作させる場合、折損検出用モータ５２の動作電力量は４０Ｗであるため、制御部２０は、機内灯１７の動作を停止して折損検出用モータ５２を動作させる。このときの合計動作電力量は、３０Ｗ＋１９Ｗ＋４０Ｗ＝８９Ｗである。折損検出用モータ５２の動作終了後、制御部２０は機内灯１７の動作を再開する。

このように、第２の電気的負荷を動作させると合計電力量が所定量を超える場合、制御部２０は、その時点で動作している第１の電気的負荷の中から動作を停止する一又は複数の第１の電気的負荷を選択し、選択した第１の電気的負荷の動作を停止した後で所望の第２の電気的負荷を動作させる。制御部２０は、所望の第２の電気的負荷を動作させた場合であっても合計動作電力量が所定量を超えないように、動作停止する第１の電気的負荷を選択する。例えば制御部２０は、動作させる所望の第２の電気的負荷の動作電力量に対して、動作停止する第１の電気的負荷の動作電力量が多くなるように、一又は複数の第１の電気的負荷を選択すればよい。

なお、制御部２０は、複数の第２の電気的負荷を同時的に動作させない（択一的に動作させる）。もし複数の第２の電気的負荷を動作させるタイミングが重複した場合、制御部２０は、予め定められた順序で第２の電気的負荷を動作させる。例えば制御部２０は、折損検出用モータ５２、扉開閉モータ５１、給脂用ポンプ５０の順で第２の電気的負荷の動作を行う（ただしこの順序は一例であって、これに限るものではない）。

図６〜図９は、マシニングセンタの電気的負荷の動作切替処理の手順を示すフローチャートである。マシニングセンタの電源投入により、まず制御部２０は、切替部４３へ指示を与えることによって、ファン１６、機内灯１７及びバックライト１８の動作を開始する（ステップＳ１）。次いで制御部２０は、タイマの計時に基づいて給脂を行うタイミングに至ったか、扉開閉スイッチなどに対する操作が行われたか、又は、ワークに対する加工処理の過程で工具交換を行い、折損検出を行うタイミングに至ったか等を調べることにより、給脂、扉開閉又は折損検出を行う必要があるか否かを判定する（ステップＳ２）。

給脂、扉開閉又は折損検出を行う必要がないと判定した場合（Ｓ２：ＮＯ）、制御部２０は、電源スイッチに対する操作の有無などに基づいて、処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ３）。処理を終了しないと判定した場合（Ｓ３：ＮＯ）、制御部２０は、ステップＳ２へ処理を戻し、給脂、扉開閉又は折損検出を行う必要が生じるまで、又は、処理を終了するタイミングに至るまで待機する。処理を終了すると判定した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、制御部２０は、切替部４３へ指示を与えることによってファン１６、機内灯１７及びバックライト１８の動作を停止し（ステップＳ４）、処理を終了する。

給脂、扉開閉又は折損検出を行う必要があると判定した場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、制御部２０は、その時点で動作している第１の電気的負荷（ファン１６、機内灯１７及びバックライト１８）の動作電力量と、ステップＳ２にて行う必要があると判定した処理に係る第２の電気的負荷（給脂用ポンプ５０、扉開閉モータ５１又は折損検出用モータ５２）の動作電力量との合計電力量を算出する（ステップＳ５）。次いで制御部２０は、ステップＳ５にて算出した合計電力量が所定電力量以上であるか否かを判定する（ステップＳ６）。合計電力量が所定電力量未満の場合（Ｓ６：ＮＯ）、制御部２０は、第１の電気的負荷の動作を停止することなく、ステップＳ３２へ処理を進める。

合計電力量が所定電力量以上である場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、制御部２０は、ファン１６を除いたその時点で動作している第１の電気的負荷の動作電力量と、動作させる第２の電気的負荷との合計電力量を算出する（ステップＳ７）。次いで制御部２０は、ステップＳ７にて算出した合計電力量が所定電力量以上であるか否かを判定する（ステップＳ８）。合計電力量が所定電力量未満の場合（Ｓ８：ＮＯ）、制御部２０は、ファン１６を動作停止する第１の電気的負荷として選択し、切替部４３へ指示を与えることによってファン１６の動作を停止し（ステップＳ９）、ステップＳ３２へ処理を進める。

合計電力量が所定電力量以上である場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、制御部２０は、機内灯１７を除いたその時点で動作している第１の電気的負荷の動作電力量と、動作させる第２の電気的負荷との合計電力量を算出する（ステップＳ１０）。次いで制御部２０は、ステップＳ１０にて算出した合計電力量が所定電力量以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。合計電力量が所定電力量未満の場合（Ｓ１１：ＮＯ）、制御部２０は、マシニングセンタのスプラッシュカバーに設けられた扉が閉状態であるか否かに応じて、機内灯１７は動作停止可能であるか否かを更に判定する（ステップＳ１２）。スプラッシュカバーの扉が閉状態であり、機内灯１７が動作停止可能である場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、制御部２０は、機内灯１７を動作停止する第１の電気的負荷として選択し、切替部４３へ指示を与えることによって機内灯１７の動作を停止し（ステップＳ１３）、ステップＳ３２へ処理を進める。

合計電力量が所定電力量以上である場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、又は、スプラッシュカバーの扉が開状態であり、機内灯１７が動作停止可能でない場合（Ｓ１２：ＮＯ）、制御部２０は、ファン１６及び機内灯１７を除いたその時点で動作している第１の電気的負荷の動作電力量と、動作させる第２の電気的負荷との合計電力量を算出する（ステップＳ１４）。次いで制御部２０は、ステップＳ１４にて算出した合計電力量が所定電力量以上であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。合計電力量が所定電力量未満の場合（Ｓ１５：ＮＯ）、制御部２０は、機内灯１７は動作停止可能であるか否かを更に判定する（ステップＳ１６）。機内灯１７が動作停止可能である場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、制御部２０は、ファン１６及び機内灯１７を動作停止する第１の電気的負荷として選択し、切替部４３へ指示を与えることによって機内灯１７の動作を停止し（ステップＳ１７）、ファン１６の動作を停止して（ステップＳ１８）、ステップＳ３２へ処理を進める。

合計電力量が所定電力量以上である場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、又は、機内灯１７が動作停止可能でない場合（Ｓ１６：ＮＯ）、制御部２０は、バックライト１８を除いたその時点で動作している第１の電気的負荷の動作電力量と、動作させる第２の電気的負荷との合計電力量を算出する（ステップＳ１９）。次いで制御部２０は、ステップＳ１９にて算出した合計電力量が所定電力量以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０）。合計電力量が所定電力量未満の場合（Ｓ２０：ＮＯ）、制御部２０は、バックライト１８を動作停止する第１の電気的負荷として選択し、バックライト停止準備処理を行った後（ステップＳ２１）、切替部４３へ指示を与えることによってバックライト１８の動作を停止し（ステップＳ２２）、ステップＳ３２へ処理を進める。

図１０は、バックライト停止準備処理の手順を示すフローチャートであり、図８に示すフローチャートのステップＳ２１、Ｓ２５及びＳ２８にて行われる処理である。バックライト停止準備処理において、制御部２０は、現時点以前の所定期間内に操作パネル２５に対する操作がなされたか否かを判定する（ステップＳ５１）。所定期間内に操作パネル２５に対する操作がなされている場合（Ｓ５１：ＹＥＳ）、制御部２０は、操作パネル２５の液晶表示部にバックライト１８の停止許可を求めるメッセージなどを表示し、これに対する応答操作を操作パネル２５にて受け付けることによって、バックライト１８の停止許可が与えられたか否かを判定する（ステップＳ５２）。バックライト１８の停止許可が与えられていない場合（Ｓ５２：ＮＯ）、制御部２０は、ステップＳ５１へ処理を戻し、所定時間に亘って操作がなされないか、又は、バックライト１８の停止許可が与えられるまで、処理を繰り返す。所定時間に亘って操作パネル２５に対する操作がなされていない場合（Ｓ５１：ＮＯ）、又は、バックライト１８の停止許可が与えられた場合（Ｓ５２：ＹＥＳ）、制御部２０は、バックライト停止準備処理を終了し、図８に示したフローチャートへ処理を戻す。

合計電力量が所定電力量以上である場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、制御部２０は、ファン１６及びバックライト１８を除いたその時点で動作している第１の電気的負荷の動作電力量と、動作させる第２の電気的負荷との合計電力量を算出する（ステップＳ２３）。次いで制御部２０は、ステップＳ２３にて算出した合計電力量が所定電力量以上であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。合計電力量が所定電力量未満の場合（Ｓ２４：ＮＯ）、制御部２０は、ファン１６及びバックライト１８を動作停止する第１の電気的負荷として選択し、バックライト停止準備処理を行った後（ステップＳ２５）、切替部４３へ指示を与えることによってバックライト１８の動作を停止し（ステップＳ２６）、ファン１６の動作を停止して（ステップＳ２７）、ステップＳ３２へ処理を進める。

合計電力量が所定電力量以上である場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、制御部２０は、ファン１６、機内灯１７及びバックライト１８を動作停止する第１の電気的負荷として選択し、バックライト停止準備処理を行った後（ステップＳ２８）、切替部４３へ指示を与えることによってバックライト１８の動作を停止し（ステップＳ２９）、機内灯１７の動作を停止し（ステップＳ３０）、ファン１６の動作を停止して（ステップＳ３１）、ステップＳ３２へ処理を進める。

次いで、制御部２０は、切替部４３へ指示を与えることによって、目的の第２の電気的負荷（給脂用ポンプ５０、扉開閉用モータ５１又は折損検出用モータのいずれか）の動作を開始する（ステップＳ３２）。その後、制御部２０は、第２の電気的負荷を動作させるべき時間が経過したか否かなどを判定することによって、第２の電気的負荷の動作を終了させるか否かを判定し（ステップＳ３３）、終了させないと判定した場合には（Ｓ３３：ＮＯ）、第２の電気的負荷の動作を継続する。終了させると判定した場合（Ｓ３３：ＹＥＳ）、制御部２０は、切替部４３へ指示を与えることによって、ステップＳ３２にて動作させた第２の電気的負荷の動作を停止する（ステップＳ３４）。その後、制御部２０は、切替部４３へ指示を与えることによって、バックライト１８の動作を開始し（ステップＳ３５）、機内灯１７の動作を開始し（ステップＳ３６）、ファン１６の動作を開始して（ステップＳ３７）、ステップＳ２へ処理を戻す。以後、制御部２０は、図６〜図９のフローチャートに示した処理を繰り返し行う。

以上の構成のマシニングセンタの制御部２０は、ファン１６、機内灯１７及びバックライト１８等の第１の電気的負荷を連続的に動作させ、給脂用ポンプ５０、扉開閉モータ５１又は折損検出用モータ５２等の第２の電気的負荷を動作させる場合には、動作電力量の合計量が所定電力量を超えないように、一又は複数の第１の電気的負荷を選択して動作を停止する構成とすることにより、ヒューズ４１又はＡＣ／ＤＣ変換器４２の電力容量を超えることなく、第２の電気的負荷を動作させることができる。よって、ヒューズ４１又はＡＣ／ＤＣ変換器４２の大容量化を抑制でき、マシニングセンタの高コスト化を抑制できる。

また一時的に動作を停止する第１の電気的負荷にはファン１６、機内灯１７及びバックライト１８を含む構成とすることにより、これらの電気的負荷は、通常は連続的に動作を行うべきものであるが、短期間であれば一時的に動作を停止してもマシニングセンタの加工動作に対する影響は小さい。ただし、操作パネル２５の操作中にバックライト１８の動作が停止されることは好ましくないため、操作パネル２５に対する操作が所定期間に亘って行われていない場合、又は、バックライト１８の停止許可を受け付けた場合に、バックライト１８の動作を一時的に停止することにより、作業者が操作パネル２５を操作しているときにバックライト１８が突然停止されることを防止できる。

また第２の電気的負荷として給脂用ポンプ５０、扉開閉モータ５１及び折損検出用モータ５２を含む。給脂用ポンプ５０は、数時間に１回程度の頻度で動作させればよく、その動作時間も数秒〜数十秒程度である。扉開閉モータ５１は、ワークに対する加工を行っていない場合などの限られたときに動作し、その動作時間も数秒〜数十秒程度である。折損検出用モータ５２は、工具交換を行う際に動作し、その動作時間は数秒程度である。このように上記の第２の電気的負荷の動作時間は短時間であるため、第１の電気的負荷を一時的に停止した場合であっても、その影響は最低限にとどめることができる。

また、制御部２０が複数の第２の電気的負荷を択一的に動作させる（即ち、同時的に動作させない）構成とすることにより、一時的に動作を停止する第１の電気的負荷の数を低減することができる。

なお、本実施の形態においては、連続的に動作する第１の電気的負荷として、ファン１６、機内灯１７及びバックライト１８を例に説明を行ったが、第１の電気的負荷はこれら以外のものであってよい。また、ファン１６及び機内灯１７のみ、ファン１６及びバックライト１８のみ、機内灯１７及びバックライト１８のみであってもよい。同様に、間欠的に動作する第２の電気的負荷として、給脂用ポンプ５０、扉開閉モータ５１及び折損検出用モータ５２を例に説明を行ったが、第２の電気的負荷はこれら以外のものであってよい。また、給脂用ポンプ５０及び扉開閉モータ５１のみ、給脂用ポンプ５０及び折損検出用モータ５２のみ、扉開閉モータ５１及び折損検出用モータ５２のみであってもよい。また、第２の電気的負荷は択一的に動作させる構成としたが、これに限るものではなく、複数の第２の電気的負荷を同時的に動作させる構成であってもよい。

また、図４に示した各電気的負荷の動作電力量は一例であって、これに限るものではない。同様に、図５に示した電気的負荷の動作切替は一例であって、これに限るものではない。また、制御部２０は、ファン１６、機内灯１７及びバックライト１８の順で停止する第１の電気的負荷を選択する構成としたが、これは一例であって、他の順で選択を行ってもよい。また、図６〜図９に示したフローチャートのステップＳ２４にて、合計電力量が所定電力量以上の場合に、制御部２０はファン１６、機内灯１７及びバックライト１８の動作を停止する構成としたが、これに限るものではなく、更に機内灯１７及びバックライト１８を除いた合計電力量を算出して、機内灯１７及びバックライト１８の動作を停止する構成としてもよい。

５ 主軸ヘッド
５Ａ 主軸
７ 工具交換機構
８ テーブル
９ 制御ボックス
１５ 工具交換アーム
１６ ファン（第１の電気的負荷）
１７ 機内灯（第１の電気的負荷、電灯）
１８ バックライト（第１の電気的負荷）
２０ 制御部（算出手段、選択手段、制御手段）
２１ ＣＰＵ
２２ ＲＯＭ
２４ 入出力部
２５ 操作パネル
３０ サーボアンプ
４１ ヒューズ
４２ ＡＣ／ＤＣ変換器
４３ 切替部
５０ 給脂用ポンプ（第２の電気的負荷、ポンプ）
５１ 扉開閉モータ（第２の電気的負荷）
５２ 折損検出用モータ（第２の電気的負荷）
１００ 交流電源

Claims (4)

1. 装着された工具を駆動してワークの加工を行う工作機械において、
   同一の電源から電力が供給され、連続的に動作する複数の第１の電気的負荷、及び、間欠的に動作する複数の第２の電気的負荷と、
   少なくとも１つの第２の電気的負荷を動作させる前に、動作させる第２の電気的負荷の動作電力量及び動作中の第１の電気的負荷の動作電力量の合計量を算出する算出手段と、
   該算出手段が算出した動作電力量の合計量が所定電力量を超える場合、前記第２の電気的負荷が動作することによって動作電力量の合計量が前記所定電力量を超えないように、動作中の複数の第１の電気的負荷から一時的に動作を停止する一又は複数の第１の電気的負荷を、前記第２の電気的負荷の動作開始前に選択する選択手段と、
   該選択手段が選択した第１の電気的負荷の動作を停止させ、該第１の電気的負荷の動作を停止した後に前記第２の電気的負荷を動作させ、該第２の電気的負荷の動作が終了した後に前記第１の電気的負荷の動作を再開する制御手段と
   を備え、
   前記複数の第１の電気的負荷は、内部を冷却するファン、電灯、及び、操作パネルのバックライトの内少なくとも２つであり、
   前記複数の第２の電気的負荷には、加工に係る機構への給油又は給脂を行うポンプ、加工に係る機構を覆うカバーに設けられた扉を開閉する扉開閉モータ、及び、工具に対する接触／非接触に応じて該工具の折損を検出する接触部材を、該工具へ向けて回転する折損検出用モータの内少なくとも２つを含むこと
   を特徴とする工作機械。
2. 前記制御手段は、前記ポンプ、前記扉開閉モータ及び前記折損検出用モータを択一的に動作するようにしてあること
   を特徴とする請求項１に記載の工作機械。
3. 前記複数の第１の電気的負荷は、前記電灯を含み、
   前記電灯が停止可能であるか否かを判定する判定手段を更に備え、
   前記選択手段は、前記電灯が停止可能であると前記判定手段が判定した場合に、一時的に動作を停止する負荷として前記電灯を選択すること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の工作機械。
4. 加工するワークを固定するテーブルが配置される基台と、
   該基台の上部を覆うカバーと、
   該カバーに設けられた扉と
   を備え、
   前記電灯は前記カバー内を照らし、
   前記判定手段は、前記扉が閉状態である場合に、前記電灯が停止可能であると判定すること
   を特徴とする請求項３に記載の工作機械。

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