JP2007185748A - 工作機械の再起動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの加工途中で停電や故障のためにＮＣプログラムによる自動運転を中断した工作機械の再起動方法に関し、再起動時のオペレータの作業負担を軽減すると共に、加工途中のワークが残ったり次工程に送られたりする事態を無くし、かつ熟練を要しないで機械の再起動を可能にする。
【解決手段】加工の進捗状況を加工プログラムに付加した簡単なコマンドによって管理し、加工途中で機械が停止した後の再起動時に、その管理情報に基づいて再起動時にジャンプすべき加工プログラムの位置に自動的に制御をジャンプさせる。ＮＣ装置が実行する加工プログラムに記述された機械動作の中から再起動時に継続加工の開始工程とする複数の工程を選択し、選択した各工程の先頭にその位置を順次記録するコマンドを挿入し、加工プログラムの途中で機械が停止した後の再起動時に、前記記録された位置から始まる工程の先頭に制御をジャンプさせる。
【選択図】 図３

Description

この発明は、ワークの加工途中で停電や故障のためにＮＣプログラムによる自動運転を中断した工作機械の再起動方法に関するものである。

工作機械を制御する従来のＮＣ装置には、停電や機械の故障、機械とワークの干渉を避けるための緊急停止などでワークの加工途中で機械が停止した後の再起動時に、加工途中のワークの未加工部分を継続して加工するために加工プログラムの途中へ手動で制御をジャンプさせる手段と、当該ジャンプ先における主軸回転数や切削液のオンオフなどの履歴情報（モーダル情報）をモニタに表示してオペレータに選択させる手段とが設けられている。

ＮＣ装置で実行される加工プログラムは、機械の動作を指令する多数のコマンド行毎に行番号が付されており、自動運転を中断して停止したときの行番号は制御器が記憶しているが、殆どの場合、停止した行から運転を再開することはできない。それは、例えば旋盤の旋削加工を例にすれば、旋削を指令するコマンドには刃物台の移動先の位置しか記述されていないので、複数のプログラム行で指定されている工程の途中の行から運転を再開すると、相対座標が使われていると全く違う方向に工具が移動し、たとえ絶対座標で移動先が指定されていたとしても、その移動先に到達するまでの工具の経路が正常時と異なる経路となって、重大なトラブルが発生するおそれがあるからである。

そこで、ワークの加工途中で工作機械が停電や故障で停止したとき、オペレータは、停止原因を除去したあと、機上のワークの加工状態を見て、当該ワークに対する加工を継続できるかどうか判断する。継続できるのは、例えばワークが機械にロードされた直後や、工具がワークから一旦離れて次工程に移るときに停止したときである。通常はワークを取外して新しいワークに対する加工を再開するが、加工途中のワークにその後の加工を継続して加えることができると判断したときは、どの工程で機械が停止したかをワークの加工状態から判断し、さらにその工程から加工を再開するにはどの行から加工プログラムを実行すればよいかを判断して、加工プログラムを当該行まで手動で送り、制御装置のモニタ画面に主軸回転数や切削油のオンオフなどの履歴情報を表示して、個々の履歴情報を選択した後、機械を再起動している。

なお、上記背景技術は、特に文献を挙げるまでもない、周知の技術である。

上記のような従来方法では、再起動時にオペレータが判断すべき事項が多く、判断を間違えると工具の折損事故が起こったり不良品が後工程に送られたりするので、多くの場合ワークを取外して新しい素材に対する最初からの加工を開始していた。その結果、ワークを取り外すという面倒な作業が必要である、半加工のワークができてしまう、ワークを取り忘れると２度加工や未加工品を後加工に出すおそれがあるなどの問題があった。

ワークの素材が高価であるなどのため、どうしても加工途中のワークを取外したくない場合は、別のＮＣプログラムを作成して、そのワークの加工を終了させることもあるが、別のＮＣプログラムの作成が面倒で、オペレータの習熟が必要となる。

このように、従来方法では、オペレータは上記のような高度な判断をした上で、ＮＣプログラムの自動運転を再開しなければならず、オペレータの判断項目が多くなり、高い熟練が必要であると共に、判断ミスも多くなる問題があった。

この発明は、再起動時のオペレータの作業負担を軽減すると共に、加工途中のワークが残ったり次工程に送られたりする事態を無くし、かつ熟練を要しないで機械の再起動を可能にする技術手段を提供することを課題としている。

この出願の発明は、加工の進捗状況を加工プログラムに付加した簡単なコマンドによって管理し、加工途中で機械が停止した後の再起動時に、その管理情報に基づいて再起動時にジャンプすべき加工プログラムの位置に自動的に制御をジャンプさせることにより、上記課題を解決したものである。

すなわち、この出願の請求項１の発明は、ＮＣ装置が実行する加工プログラムに記述された機械動作の中から再起動時に継続加工の開始工程とする複数の工程を選択し、選択した各工程の先頭にその位置を順次記録するコマンドを挿入し、加工プログラムの途中で機械が停止した後の再起動時に、前記記録された位置から始まる工程の先頭に制御をジャンプさせることを特徴とする工作機械の再起動方法を提供することにより、上記課題を解決したものである。

工程の先頭位置を順次記録するコマンド（一般的にはＧコードを用いる。）は、そのコマンドが記載されている加工プログラムの行番号を特定の記憶領域に上書き記録するコマンドであれば良いが、工程数をカウントするカウンタに１を加えてそのカウント数に応じてジャンプ先を指定するようなコマンドでもよい。この場合には、加工プログラムの末尾又は最初にカウンタを初期化（０に復帰）するコマンドを置いておく。

前述したように、従来のＮＣ装置には、機械が停止したときの主軸回転数や切削液のオンオフ情報などの履歴情報（一般にモーダル情報と言われている。）をモニタに表示して再起動時の状態をオペレータに選択させる機能を備えている。この発明の方法で機械を再起動させたときのモーダル情報の設定は、上記の機能を用いてオペレータに設定させることができる。しかしこの場合は、再起動時にオペレータに各モーダル情報の選択の要否を判断するスキルが必要である。

この必要を避ける方法には、加工プログラムの各工程の最初にモーダル情報の設定コマンドを記載しておく方法と、再起動時のジャンプ先の工程までのモーダル情報の指令値をトレースして自動設定する方法とがある。前者の方法は、加工プログラム作成時に各工程の始めにモーダルの設定値を記載しておく必要があるが、制御対象機械が旋盤であれば、主軸回転と切削油のオンオフ程度の設定が殆どなので、プログラム作成時の手数はそれほど多くはならず、再起動時のオペレータの作業負担は大幅に軽減されるという長所がある。後者の方法は、モーダルの設定を全自動で行うことが可能で、自動化という点では最も好ましい方法であり、加工プログラムをトレースしてモーダル情報を抜出すインタフェースを備えたＮＣ装置を用いることにより、容易に実現できる。

本願の請求項２に記載の発明に係る工作機械の再起動方法は、ＮＣ装置が実行する加工プログラムに記述された機械動作の中から再起動時に継続加工の開始工程とする複数の工程を選択し、選択した各工程の先頭にその位置を順次記録するコマンドを挿入すると共に、当該位置における指令済の主軸回転数や切削液のオンオフ情報を含む履歴情報（モーダル情報）を記述するか又は当該履歴情報を読込むマクロコマンドを挿入し、加工プログラムの途中で機械が停止した後の再起動時に、前記記録された位置から始まる工程の先頭に制御をジャンプさせ、前記履歴情報を読込んで機械動作を開始させることを特徴とする工作機械の再起動方法である。

この発明により、停電や故障などでＮＣプログラムの自動運転が中断した後で中断時に加工途中であったワークの継続加工を行う機械の再起動を、オペレータの熟練や作業負担を必要とせずに、容易に行うことが可能になる。再起動時に実行される加工プログラムの開始位置は、予め選択された再起動可能な工程の先頭であり、工具位置がホームポジションやワークから離れた退避位置に指定されているような、その後の動きによってワークと工具が干渉するおそれなどのない行である。従って、機械の再起動時に、主軸チャックやローダーハンドが掴んでいる加工途中のワークや搬送中のワークは、そのままにして再起動することができ、オペレータの作業負担が少ない、ワークの取外し作業が不要になる、半加工のワークが残らない、などの効果が得られる。

またこの発明の方法によれば、ＮＣ装置が自動運転中段時の機械の状況や工程実施状況のデータから、再起動時に実施可能な工程を自動的に選択し、選択された後の工程を実行するので、実施済みの工程や実施不可能な工程は飛ばして行くため、時間ロスや２度加工を避けることができ、オペレータの判断項目が減り、オペレータの習熟が不要で、プログラマも、再起動可能な工程の選択方法やＧコードの挿入方法などの簡単なプログラム講習を受けるだけで良く、いずれの作業者にも熟練を必要としない効果がある。

次に、主軸軸線の上下にそれぞれ一個の刃物台を備えた２主軸対向旋盤を例にして、この発明の再起動方法を説明する。図１は、そのような旋盤を模式的に示した図である。図中、１は主軸軸線、２及び３は主軸軸線１上で対向している左主軸及び右主軸、４及び５は、これらの主軸の対向端に装着されている左チャック及び右チャック、６は主軸軸線１の上方に配置された上刃物台、７は主軸軸線１の下方に配置された下刃物台である。

図に示した旋盤は、上刃物台６にフライスやドリルなどの回転工具８を装着する工具軸９とその回転駆動装置１０とを備え、下刃物台７は、旋削工具１１を装着した工具タレット１２を備えている。上下の刃物台６、７は、共に左右のチャック４、５間を移動可能で、左チャック４で把持されているワーク及び右チャック５で把持されているワークのいずれも加工することができる。

この旋盤を制御するＮＣ装置には、上刃物台用と下刃物台用の加工プログラムがロードされている。加工途中で他方の刃物台の加工が終了しなければ次の工程に進めないときは、当該次の工程の前に待ち合せコードが挿入される。ワークのロード、アンロード、右主軸２から左主軸３へのワークの受渡しもそれぞれ一つの工程として扱い、工程をカウントするＧコードは、各工程の先頭に入れる（工程開始を宣言する）。

上記のような旋盤で図２に示すようなワーク１５を加工する場合を例にして、この出願の方法を以下に説明する。図示のワーク１５は、外周旋削（端面旋削を含む。）される短円筒部１６とフランジ部１７とを備えた中空の部品で、中空穴１８は内周旋削される。短円筒部１６にはフライス加工による平面１９を備え、当該平面に軸直角方向の貫通穴２０が加工され、フランジ部１７には軸方向のボルト穴２１が加工されている。

このワーク１５は、例えば、
(1)左主軸にワークをロード
(2)左主軸で外周旋削（上刃物台を使用）
(3)Ｃ軸固定の左主軸で平面１９のフライス削り（上刃物台を使用）
(4)Ｃ軸固定の左主軸で貫通穴２０の穴開け（上刃物台を使用）
(5)左主軸で内周旋削（下刃物台を使用）
(6)ワークを左から右へ受渡し
(7)右主軸で外周旋削（下刃物台を使用）
(8)右主軸で内周旋削（下刃物台を使用）
(9)Ｃ軸固定の右主軸でボルト穴２１の穴開け（上刃物台を使用）
(10)右主軸からワークをアンロード
の手順で加工を行う。

ＮＣ装置による制御は、上下の刃物台に個別に行われ、必要な工程間に待ち合せコードが挿入される。加工プログラムの途中から再起動可能な工程の位置は、それらの工程の開始行に工程カウント用のＧコードを挿入して順次カウントすることにより行う。挿入される位置は、上下の刃物台個別に当該刃物台で行われる各工程の先頭と、ロード、アンロード及びワーク受渡し工程の先頭である。なお、この例では、ローディング、アンローディング、及び受渡しについては、工程中かそうでないかを０又は１の値で記憶している。

上記のワーク１５を加工するときの上刃物台６の制御は、
・Ｇコード（ローディング工程開始）
(1)ロード
・Ｇコード（工程カウンタに１を記録。）
(2)左主軸で外周旋削
・Ｇコード（工程カウンタに２を記録。）
(3)Ｃ軸固定の左主軸でフライス削り
Ｇコード（工程カウンタに３を記録。）
(4)Ｃ軸固定の左主軸で穴開け
・Ｇコード（工程カウンタに４を記録。）
(9)Ｃ軸固定の右主軸で穴開け
・Ｇコード（受け渡し工程開始）
(6)左から右にワーク受渡し
・Ｇコード（工程カウンタをリセット）

また下刃物台７の制御は、
・Ｇコード（工程カウンタに１を記録。）
(7)右主軸で外周旋削
・Ｇコード（工程カウンタに２を記録。）
(8)右主軸で内周旋削
・Ｇコード（工程カウンタに３を記録。）
(5)左主軸で内周旋削
・Ｇコード（アンローディング工程開始）
(10)アンロード
・Ｇコード（受け渡し工程開始）
(6)左から右へワーク受渡し
・Ｇコード（工程カウンタをリセット）
となる。ここで「・Ｇコード」は、Ｇコードの挿入位置を示し、かっこ内はそのＧコードで実行される動作である。

工程カウント用のＧコードは、上下の刃物台についてそれぞれ各工程の先頭に入れるので、途中停止時にはその工程を加工していたときの工程番号を記憶することになる。途中停止後運転を再開すると、その工程番号のＧコードのところにジャンプするので、中断したときの工程を最初からやり直すことになる。

従って、例えば、上刃物台がＧコードでカウントした工程２、下刃物台がＧコードでカウントした工程２のときに機械が停止した後の再起動時には、上刃物台は工程２の「(3)Ｃ軸固定の左主軸でフライス削り」の工程の最初から、下刃物台は、工程２の「(8)右主軸で内周旋削」の工程の最初から運転が再開される。また、上刃物台がＧコードでカウントした工程３、下刃物台がＧコードでカウントした工程２のときに機械が停止した後の再起動時には、上刃物台は工程３の「(4)Ｃ軸固定の左主軸で穴開け」の工程の最初から、下刃物台は、工程２の「(8)Ｒ主軸で内周旋削」の工程の最初から運転が再開される。

２主軸対向旋盤では、加工途中で機械が停止したとき、加工中の２個のワークの一方が継続加工不能になることがある。この場合には、継続加工不能なワークを取外して再起動しなければならない。左主軸のワークと右主軸のワークとを交互に加工するように制御されている刃物台は、例えば左主軸のワークが取外されて加工か再開されたとき、再起動した後の左主軸側の工程では、空加工を行うことになる。多くの旋盤では、チャックがストローク端まで閉じてしまっていることを検出して、ワークが把持されていない主軸に対する工程はスキップするような制御が行われている。

片方の主軸にワークが把持されていないときのこのスキップ動作を上記Ｇコードで実現するには、工程番号を内部で記憶する際に、連番で記憶するのではなく、左右の主軸別に記憶させるようにすればよい。左から右へのワーク受渡しは、左右両主軸が行うので、両刃物台に共通の工程として扱う。上記の制御の例では次のようになる。

上刃物台６の制御は、
・Ｇコード（左ローディング工程開始）
(1)ロード
・Ｇコード（左工程１を記録。）
(2)左主軸で外周旋削
・Ｇコード（左工程２を記録。）
(3)Ｃ軸固定の左主軸でフライス削り
・Ｇコード（左工程３を記録。）
(4)Ｃ軸固定の左主軸で穴開け
・Ｇコード（右工程１を記録。）
(9)Ｃ軸固定の右主軸で穴開け
・Ｇコード（受け渡し工程開始）
(6)左から右にワーク受渡し
・Ｇコード（左右の工程リセット）

また下刃物台の制御は、
・Ｇコード（右工程１を記録。）
(7)右主軸で外周旋削
・Ｇコード（右工程２を記録。）
(8)右主軸で内周旋削
・Ｇコード（左工程１を記録。）
(5)左主軸で内周旋削
・Ｇコード（右アンローディング工程開始）
(10)アンロード
・Ｇコード（受け渡し工程開始）
(6)左から右へワーク受渡し
・Ｇコード（左右の工程リセット）
となる。

再起動するときに左主軸のワークが取外されたときは、左チャックのワーク無しの検出信号により、再起動工程以降の左工程をスキップさせる。

更に好ましくは、ＮＣ装置のモニタ画面に各工程の開始時におけるワーク形状を図形表示して、それと機上のワークとを比較することで、ジャンプする工程を変更できるようにするのが便利である。これは、例えばワークの形状や停止したときの加工進捗状態により、加工済として良いとか最初から再加工した方が良いなどの状況が生ずることを考慮してのものである。図３に示すように、各工程の開始時におけるワーク形状２３を図形表示し、ジャンプ先となる工程を反転表示（図３に矩形枠で囲んである部分。）した状態で、工程を進めるボタン２５や戻すボタン２４を押すことにより、再起動時のジャンプ先を変更できるようにする。

２主軸対向旋盤の一例を示す模式図 加工されるワークの例を示す斜視図 ジャンプ先工程の変更画面の例を示す図

Claims (2)

1. ＮＣ装置が実行する加工プログラムに記述された機械動作の中から再起動時に継続加工の開始工程とする複数の工程を選択し、選択した各工程の先頭にその位置を順次記録するコマンドを挿入し、加工プログラムの途中で機械が停止した後の再起動時に、前記記録された位置から始まる工程の先頭に制御をジャンプさせることを特徴とする、工作機械の再起動方法。
2. ＮＣ装置が実行する加工プログラムに記述された機械動作の中から再起動時に継続加工の開始工程とする複数の工程を選択し、選択した各工程の先頭にその位置を順次記録するコマンドを挿入すると共に、当該位置における指令済の主軸回転数や切削液のオンオフ情報などの履歴情報を記述するか又は当該履歴情報を読込むマクロコマンドを挿入し、加工プログラムの途中で機械が停止した後の再起動時に、前記記録された位置から始まる工程の先頭に制御をジャンプさせ、前記履歴情報を読込んで機械動作を開始させることを特徴とする、工作機械の再起動方法。

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