JP2006221428A - 工作機械の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
工作機械の仕様が異なったり、同じタイプの工作機械であっても取付けられる制御機器が異なる仕様の場合であっても、主要制御部毎に分割された単一のモジュール制御装置を容易に組み合わせて工作機械の制御装置を構成する。
【解決手段】
複数のモジュール化された電源部と数値制御部と制御部を準備して、それらのモジュール制御装置の内いずれか１つづつを選択組み合わせて、それらの制御装置をコネクタで接続して容易に１組の制御装置と成す工作機械の制御装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械の制御装置に関するものである。

従来の工作機械の制御装置は、図６に示すように、１つの筐体である制御装置３に配置された主な制御機器をあげると、制御装置の構成要素である電源部としての配線用遮断機４２〜４５、電源系統のＯＮ／ＯＦＦ回路用又は誘導電動機のＯＮ／ＯＦＦ用としての電磁開閉器４６〜４９、制御リレー部６２、サーボアンプを含む数値制御部５５、シーケンス制御部６１が収容されている。これらは通常、制御機器の大きさや配線のし易さによってその配置が設計されており、強電電流が上方から下方へと流れるように配線するため、配線用遮断機４２〜４５が制御装置３の上部に設けられ、続いて電磁開閉器４６〜４９、制御リレー部６２、シーケンス制御部６１、サーボアンプを含む数値制御部５５と続き、下段には外部制御機器に接続するための端子台７１が設けられている。

工作機械の制御装置はその機械の仕様に合わせて各種制御機器もそれに伴って選定されることから夫々異なった形の筐体や大きさに設計される。取付け場所は大よそワークの加工領域から離れた位置となっている。
そして同じ加工用途に用いる工作機械であっても、多数の工作機械を配置した生産ラインを構成する場合はワークの加工方法が異なったり、ワークの搬送方式が異なったりする。
これに伴いワークの取付け姿勢を変更する装置が付属された工作機械においては、ワークを回転駆動するサーボモータが機械装置に設けられ、これに伴いサーボモータをコントロールするサーボアンプを含む数値制御装置を同一の筐体の制御装置に実装することになる。

また、搬送装置の種類によっては、例えば搬送装置の動作位置検出装置の数が異なることもあり、それらの搬送装置に取付けられた制御機器を制御するサーボアンプを含む数値制御装置やシーケンスコントローラのＩ／Ｏ点数も工作機械毎に必然的に増減することになる。これに伴い筐体に配置される制御機器も増減し、それらを収納する制御装置はその都度設計されることになる。

このような工作機械は工具によりワークを加工する際には工具を相対的にＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に駆動して主軸装置で工具を回転駆動するようになっている。これらの工作機械における制御装置の基本構成は電源部、サーボアンプを含む数値制御装置部、シーケンス制御部、外部機器との配線中継部から成っている。ところが先に記載したような理由で１台毎の工作機械の制御装置は夫々異なる制御機器による構成となっており、量産化として同一の制御装置ではなく、制御機器とその配置、端子台の接続、シーケンス回路はその都度設計が行なわれその設計時間が長くかかっていた。また、工作機械のタイプが異なれば必然的にその制御装置も大きく異なる構成となっている。このように工作機械の仕様が異なる度に制御装置の新たな設計を繰り返し行なわれていた。

これらの問題点を解決することや制御装置に収納されるサーボアンプを含む数値制御装置は発熱量が大きいことから、他の制御機器に影響を与えないように改善するため各機能別に分割して制御機器の配置をモジュール化した制御装置が設計されている。（例えば特許文献１参照）
しかしながら、これらのモジュール化された制御装置を用いて仕様の異なる工作機械の制御装置を構成し、或いは工作機械タイプの異なる場合にはモジュール化された制御装置であっても従来と同様にモジュール化された制御装置毎にその都度設計を行なう必要がある。またこれらの制御装置を組み合わせるには互いに接する筐体部に設けられた配線穴を通して接続しているため、その組付け作業に時間が掛かっていた。
特開２００１−２７４５６３号公報

この発明は、このような従来の工作機械の制御装置に存在する問題点に着目してなされたものである。
その目的とするところは、工作機械の仕様が異なったり、同じタイプの工作機械であっても取付けられる制御機器や配線が異なる仕様の場合があり、この様な場合であっても、主要制御部毎に分割された単一のモジュール制御装置を容易に組み合わせて１組の制御装置と成す工作機械の制御装置とすることにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、工作機械に組み込まれる制御装置であって、それぞれ数種の電源部と数値制御部とシーケンス制御部とに分割された数種のモジュール制御装置と工作機械を運転操作するための数種の操作盤を準備して、前記モジュール制御装置及び操作盤を選択的に組み合わせて１組の制御装置を構成する工作機械の制御装置とするものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の工作機械の制御装置において、前記モジュール制御装置間及び工作機械に取付けられた制御機器とを接続する接続線にコネクタを備えていることを特徴とする工作機械の制御装置である。

請求項３の発明は、請求項１に記載のいずれか一つのモジュール制御装置と前記操作盤を無線式通信手段を介して制御信号の授受を行なうことを特徴とする工作機械の制御装置。

従って、異なる仕様の工作機械であっても、本発明の工作機械の制御装置はモジュール化された数種の制御装置を準備してその中から、電源部、数値制御部、シーケンス制御部に分割され制御装置が組み込まれたモジュール制御装置及び操作盤のいずれか一つづつを組み合わせることにより容易にその機械仕様に即した１組の制御装置を構築することができる。
さらには、無線式通信手段により操作盤を容易に工作機械に組付けることができる。

数種の各モジュール制御装置と操作盤を工作機械に組み込まれた制御機器との接続線をコネクタを介して接続して、各種工作機械の仕様に対応した１組の制御装置を成すことで実現した。

以下に本発明の第１実施例を図１ないし図５に基づいて説明する。なお、従来の制御装置の図６に示されている制御機器と同一な制御機器には同一記号を用いている。
図１は工作機械における制御装置の全体構成図である。
工作機械１の主軸装置３４に取付けられた工具２でワークＷの加工を行なうようになっている。
この工作機械の運転を制御する１組の制御装置３は複数種のモジュール制御装置からそれぞれ選択され、上部から順に電源部（４）、数値制御部（５）、シーケンス制御部（６）の各モジュール制御装置４，５，６から構成している。これらのモジュール制御装置４，５，６間を接続する動力線や信号線は互いの制御装置の上下に設けられたコネクタ１１ａ、１１ｂ及び１２ａ、１２ｂとから接続されている。
また、１組の制御装置３と工作機械１はケーブル１７〜１９の端末に備えたコネクタ１３ｂ〜１５ｂと制御装置３に設けられたコネクタ１３ａ〜１５ａに接続され、制御装置３と操作盤７はケーブル２０の端末に備えたコネクタ１６ｂと下段に設けられたシーケンス制御部（６）としてのモジュール制御装置６に設けられたコネクタ１６ａに接続されている。

図２（ａ）は前記電源部（４）のモジュール制御装置４ａであり、このモジュール制御装置４ａには主配線用遮断機４１、その主配線用遮断機４１から分岐した配線用遮断機４２〜４５、誘導電動モータＯＮ／ＯＦＦ用の電磁開閉器４６〜４９とから配置されている。
また、下部には数値制御部（５）としてのモジュール制御装置５と接続するためのコネクタ１１ａ、そして工作機械１の図示しない制御機器と接続するためのコネクタ１３ａが設けられている。
図２（ｂ）は図２（ａ）に比べて工作機械の制御機器が少なく、従ってそれに対応して電源部（４）としてのモジュール制御装置４ｂに配置された配線用遮断機４１〜４３と電磁開閉器４６，４７は少なく配置されている。
なお、コネクタは図２（ａ）と同様に１１ａと１３ａが設けられていて、以下に説明する数値制御部（５）としてのモジュール制御装置５ａまたは５ｂのいずれかとでも接続できるようになっている。

図３（ａ），図３（ｂ）ではサーボモータを駆動するサーボアンプを含む数値制御装置５５又は５６を配置したモジュール制御装置５ａ又は５ｂを示している。図３（ａ）と図３（ｂ）比較すると、工作機械のサーボモータ台数の相違がそのままサーボアンプの台数の大小を伴い、図３（ａ）の方が図３（ｂ）よりサーボアンプの数は多く数値制御装置５５は大きく配置されている。
上部には前記電源部（４）としてのモジュール制御装置４ａ又は４ｂと接続するコネクタ１１ｂが設けてあり前記モジュール制御装置４ａ又は４ｂのコネクタ１１ａと接続される。
下部にはシーケンス制御部（６）としてのモジュール制御装置６と接続するためのコネクタ１２ａが設けられている。
また右側にはコネクタ１４ａを設けて、工作機械に取付けられた制御機器からのケーブル１８と接続できるようになっている。

図４（ａ）はシーケンス制御部（６）としてのモジュール制御装置６ａの機器配置を示す。図の上部にはシーケンスコントローラ６１を配置し、下部には多数のミニチェアリレー群６２が配置されている。図４（ｂ）は上記と同様にシーケンス制御部（６）としてのモジュール制御装置６ｂの機器配置であり同図４（ａ）に比べて工作機械の制御機器の数が少ないためシーケンスコントローラ６３、ミニチェアリレー群６４も小形そして数少なく配置されている。
右側には工作機械１に取付けられた図示しない制御機器とケーブル１９を接続するコネクタ１５ａ及び操作盤７からのケーブル２０と接続するためのコネクタ１６ａが配置されている。

このように電源部（４）、数値制御部（５）、シーケンス制御部（６）としてのモジュール制御装置４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂは工作機械の仕様に基づき、それらの仕様を包括するようにそれぞれ数種類が準備されている。
そこで具体的に工作機械の仕様が決定された時にモジュール化により準備された各制御装置４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂの中から、サーボモータの台数や、制御機器に接続する個数が包括できる最小限度の各モジュール制御装置のいずれか１つづつを選択してそれらを組み合わせてその機械の仕様に適合する１組の制御装置３を完成させる。接続線の接続に当たっては電源部（４）と数値制御部（５）とはコネクタ１１ａと１１ｂを結合し、数値制御部（５）とシーケンス制御部（６）とはコネクタ１２ａと１２ｂとを接続する。さらに工作機械１に取付けられた図示しない制御機器との接続はケーブル１７〜１９を介してコネクタ１３ａと１３ｂ、１４ａと１４ｂ及び１５ａと１５ｂで結合する。操作盤７からのケーブル２０との接続はコネクタ１６ａと１６ｂで結合する。

図５は工作機械１の概要図であり、前記第１実施例が具体的に工作機械１に実施された形態を示している。
ベッド３１を基台にしてワークＷを固定するためのクランプ装置３５が固定配置されている。
またベッド３１上のコラム３２にはサドル３３が図示しないサーボモータにより、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に移動できるようになっている。サドル３３には主軸装置３４を備え、その先端に備えた工具２を回転してワークＷを加工するようになっている。
この工作機械１の制御装置３はコラム３２の背面に取付けられており、その制御装置３の側面から配線ダクト３６を介して操作盤７が取付けられている。
その操作盤７は制御装置３に取付けられた配線ダクト３６に直接取付けられているから、例えば工作機械の仕様が変わり、工作機械のコラム形状の変化があっても操作盤７と制御装置３は一体で組みつけられているので工作機械１の形状に係らず制御装置３をコラム３２に取付けるだけで新たな設計をし直さなくても済む。

また、操作盤７の接続にはケーブル２０の端末にコネクタ１６ｂと２１を設けているから、容易に制御装置３と操作盤７を取付けることができる。
また、配線ダクト３６の取付けを制御装置３の左右いずれかに設けるようにすることにより、生産ラインとしてのワークＷの搬送方向が左右のいずれかに設計された場合であっても操作盤７の取付けを、コラム３２の左右いずれにも容易に組付けできる

第１実施例として図１では操作盤７とシーケンス制御部（６）としてのモジュール制御装置６の接続を示し、第２実施例として制御装置３の側面から配線ダクト３６を介して操作盤７が取付けられている例を示した。
さらには請求項３に記載の発明は、操作盤７と制御装置３とを無線式通信手段を用いて接続することを記載している。操作盤に無線式送受信器８を設け、一方モジュール制御装置６にも無線式送受信器９を設けて双方の制御信号を無線で行なうようにした。
この場合、操作盤７の取付けは配線ダクト３６を用いずに例えばコラム３２の側面に取付けるだけで済む。
従って、工作機械１への操作盤７の設置は容易であり、取付け場所の制限を受けることもない。

前記実施例ではモジュール制御装置４，５，６の配置を上下に並べて１組の制御装置３を構成したが、この例に限らず互いの接続コネクタ１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの配置を左右にすることにより、モジュール制御装置４，５，６を左右に並べて全体的に横長に組合せることも可能である。

本発明の制御装置の全体構成図（実施例１） 電源部としてのモジュール制御装置 数値制御部としてのモジュール制御装置 シーケンス制御部としてのモジュール制御装置 本発明の工作機械に組み込まれた制御装置（実施例２） 従来の工作機械の制御装置

符号の説明

１ 工作機械
３ 制御装置
４ 電源部
５ 数値制御部
６ シーケンス制御部
７ 操作盤
８，９ 無線式送受信器
１７〜２０ ケーブル
４１〜４５ 配線用遮断機
４６〜４９ 電磁開閉器
５５，５６ 数値制御装置
６１，６３ シーケンスコントローラ

Claims (3)

1. 工作機械に組み込まれる制御装置であって、それぞれ数種の電源部と数値制御部とシーケンス制御部とに分割された数種のモジュール制御装置と工作機械を運転操作するための数種の操作盤を準備して、前記モジュール制御装置及び操作盤を選択的に組み合わせて１組の制御装置と成す工作機械の制御装置。
2. 請求項１に記載の工作機械の制御装置において、前記モジュール制御装置間及び工作機械に取付けられた制御機器とを接続する接続線にコネクタを備えている工作機械の制御装置。
3. 請求項１に記載のいずれか一つのモジュール制御装置と前記操作盤を無線式通信手段を介して制御信号の授受を行なうことを特徴とする工作機械の制御装置。