JP2008234278A - 数値制御装置、制御プログラム、制御プログラム記録媒体及び工作機械 - Google Patents

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Abstract

【課題】工作機械で発生した異常の種類に応じて工作機械の復旧動作が自動的に行われ、異常発生後の復旧作業の迅速化を図ること。
【解決手段】ワーク加工中に、着座センサ26により着座エラーが検出されアラームが発生した場合、アラーム発生中にアラーム番号に対応した復旧動作プログラムが実行開始され、工作機械本体2の復旧動作がその復旧動作プログラムに基づいて制御される。工作機械本体2において、主軸を加工位置よりも上方に移動させ、作業者がワークをテーブルから取り出す為にテーブルを作業し易い位置まで移動させた後(S25)、ワーク取付治具をワーククランプ状態からアンクランプ状態に切換える(S26)。
【選択図】図5

Description

本発明は、数値制御装置、制御プログラム、制御プログラム記録媒体及び工作機械に関し、特に、工作機械に異常が発生した際に、工作機械の復旧動作を制御するものである。
従来、NC工作機械を数値制御する数値制御装置においては、不揮発性の記憶部に予め記憶した加工プログラムを用いて、主軸に装着した工具でワークに加工を施すようになっている。
ところで、従来のNC工作機械においては、ワーク加工中に異常が発生した際、装置内にて異常を認識するアラームが発生すると、その加工動作を停止する。その後、作業者が工作機械本体の操作パネルを操作して装置内のアラームを解除した後復旧作業を行う。例えば、ワーク加工中に、テーブルの基準座に対してワークが適正な位置で着座しない状態でクランプされているミスクランプの着座エラーが検出されると、装置内でアラームが発生する。アラームを解除した後、作業者が操作パネルを操作することにより、ワーク取付治具がアンクランプされ、主軸を加工位置から原点位置へ移動させ、ワークをテーブルから取り出し易くする為にテーブルを作業し易い位置まで移動させた後、テーブルの基準座に対してワークを適正な位置に再セットする。
他方、特許文献1には、停電時に停止した機械やワークの状態データを記憶し、電源回復時に停電時の状態データに対応した復旧プログラムに基づいて復旧処理を行う機械の自動復旧装置が開示されている。復旧プログラムは、加工途中のワークの排除や、機械本体の初期化や、接続される他の機械の初期化等の復旧処理を行うプログラムである。
特開平11−143505号公報
従来のNC工作機械においては、工作機械本体に異常が発生する毎に、上述した工作機械の復旧動作を作業者の操作を介して行う必要があるので、復旧作業が面倒なものとなり、復旧作業の迅速化を図ることができない。また、作業者による誤操作により、工作機械本体が誤った復旧動作を行うおそれがある。
特許文献1の自動復旧装置においては、停電時のワークの状態に対応した復旧動作だけ自動的に行われ、それ以外の異常の種類別に対応した復旧動作を自動的に行うことができないという問題がある。
本発明の目的は、数値制御装置方式の工作機械で発生した異常の種類に応じて工作機械の復旧動作を自動的に行うこと、復旧作業の迅速化を図ること、などである。
請求項1の数値制御装置は、加工プログラムに含まれる工具情報で指定される工具を用いてワークに加工を施すように工作機械を制御する数値制御装置において、工作機械に異常が発生した際の工作機械の復旧動作の復旧動作プログラムを入力設定可能な復旧動作設定手段と、復旧動作設定手段によって設定された復旧動作プログラムを記憶するプログラム記憶手段と、工作機械に発生した異常を検出する異常検出手段と、異常検出手段により異常を検出した際に、プログラム記憶手段に記憶された復旧動作プログラムに基づいて前記工作機械を制御する復旧動作制御手段とを備えたものである。
この数値制御装置においては、工作機械に異常が発生した際、異常検出手段によりその異常が検出され、復旧動作設定手段により設定され、プログラム記憶手段に記憶された復旧動作プログラムに基づいて復旧動作制御手段により工作機械の復旧動作が制御されるので、異常発生後の工作機械の復旧動作が自動的に行われる。
請求項2の数値制御装置は、請求項1の発明において、復旧動作設定手段は、異常の種類別に復旧動作プログラムを設定可能に構成されたことを特徴としている。
請求項3の数値制御装置は、請求項1又は2の発明の何れかにおいて、異常検出手段によって複数の異常が検出された際に最新の異常を検索する検索手段を有し、復旧動作制御手段は検索手段により検索された最新の異常に対応する復旧動作プログラムに基づいて工作機械を制御することを特徴としている。
請求項4の制御プログラムは、ディスプレイを含む表示手段を有し、加工プログラムに含まれる工具情報で指定される工具を用いてワークに加工を施すように工作機械を制御する数値制御装置のコンピュータを、工作機械に異常が発生した際の工作機械の復旧動作の復旧動作プログラムを入力設定可能な復旧動作設定手段と、復旧動作設定手段によって設定された復旧動作プログラムを記憶するプログラム記憶手段と、工作機械の異常検出手段により異常が検出された際に、プログラム記憶手段に記憶された復旧動作プログラムに基づいて工作機械を制御する復旧動作制御手段として機能させることを特徴としている。
請求項5の制御プログラム記録媒体は、請求項4に記載の制御プログラムを読出し可能に記録したものである。
請求項6の工作機械は、ディスプレイを含む表示手段を有し、加工プログラムに含まれる工具情報で指定される工具を用いてワークに加工を施すように制御する数値制御手段を有する工作機械において、異常が発生した際の復旧動作の復旧動作プログラムを入力設定可能な復旧動作設定手段と、復旧動作設定手段によって設定された復旧動作プログラムを記憶するプログラム記憶手段と、異常が発生したときにその異常を検出する異常検出手段と、異常検出手段により異常を検出した際に、プログラム記憶手段に記憶された復旧動作プログラムに基づいて制御する復旧動作制御手段とを備えたものである。
この工作機械においては、異常が発生した際、異常検出手段によりその異常が検出され、復旧動作設定手段により設定され、プログラム記憶手段に記憶された復旧動作プログラムに基づいて復旧動作制御手段により復旧動作が制御されるので、異常発生後の復旧作業が自動で行われる。
請求項1の発明によれば、工作機械に異常が発生した際の工作機械の復旧動作プログラムを入力設定可能な復旧動作設定手段と、復旧動作プログラムを記憶するプログラム記憶手段と、工作機械に発生した異常を検出する異常検出手段と、復旧動作プログラムに基づいて工作機械を制御する復旧動作制御手段とを備えたので、異常発生後の工作機械の復旧動作を自動的に行うことができ、復旧作業の迅速化を図ることができる。また、作業者による工作機械の復旧動作の誤操作を防止することができる。
さらに、作業者が、工作機械の復旧動作の復旧動作プログラムを予め設定できるので、異常の内容に応じて作業者のニーズに適した復旧動作を行うことができる。
請求項2の発明によれば、復旧動作設定手段は、異常の種類別の復旧動作プログラムを設定可能に構成されたので、異常の種類に応じて工作機械の復旧動作を自動的に行うことができる。
請求項3の発明によれば、異常検出手段によって複数の異常が検出された際に最新の異常を検索する検索手段を有し、復旧動作制御手段は検索手段により検索された最新の異常に対応する復旧動作プログラムに基づいて工作機械を制御するので、最新の異常に対応した工作機械の復旧動作を自動的に行うことができる。
請求項4の発明によれば、制御プログラムは、数値制御装置のコンピュータを工作機械に異常が発生した際の工作機械の復旧動作プログラムを入力設定可能な復旧動作設定手段と、復旧動作プログラムを記憶するプログラム記憶手段と、異常検出手段により異常が検出された際に、プログラム記憶手段に記憶された復旧動作プログラムに基づいて工作機械を制御する復旧動作制御手段として機能させるので、請求項1と同様の効果を奏する。
請求項5の発明によれば、制御プログラム記録媒体は、請求項4に記載の制御プログラムを読出し可能に記録したので、プログラム記憶手段に記憶された復旧動作プログラムを読み出して、数値制御装置のコンピュータで復旧動作プログラムを実行させることができ、請求項1と同様の効果を奏する。
請求項6の発明によれば、工作機械は、異常が発生した際の復旧動作の復旧動作プログラムを入力設定可能な復旧動作設定手段と、復旧動作プログラムを記憶するプログラム記憶手段と、異常が発生したときにその異常を検出する異常検出手段と、復旧動作プログラムに基づいて制御する復旧動作制御手段とを備えたので、異常の種類に対応した工作機械の復旧動作を自動的に行うことができ、復旧作業の迅速化を図ることができる。その他、請求項1と同様の効果を奏する。
本実施例の数値制御装置、制御プログラム、制御プログラム記録媒体及び工作機械は、工作機械に異常が発生した際、異常検出手段によりその異常が検出され、復旧動作設定手段により予め設定された復旧動作プログラムに基づいて復旧動作制御手段により工作機械の復旧動作が制御されるものである。
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
図1に示すように、NC工作機械1は、工作機械本体2と、工具を用いてワークに各種の加工処理を施すように工作機械2を制御する数値制御装置3からなっている。工作機械本体2には、主軸を回転させる主軸モータ21と、主軸をX方向に移動させるX軸モータ22と、主軸をY方向に移動させるY軸モータ23と、主軸を上下に移動させるZ軸モータ24と、ワークがワーク取付治具(ワーククランプ)でクランプされているか否かを検出するクランプセンサ25と、テーブルの基準座に対してワークが適正な位置で着座した状態でクランプされているか否かを検出する着座センサ26等から構成されている。
次に、工作機械本体2を制御する数値制御装置3について説明する。
数値制御装置3は、CPU31とこのCPU31に接続されたROM32とRAM33とプログラムメモリ34とを有するマイクロコンピュータからなる制御装置30と、モータ駆動回路35等からなっている。工作機械本体2に設けられた操作パネル5のキーボード6と液晶ディスプレイ7は、この制御装置30に夫々接続されている。モータ駆動回路35は、工作機械本体2の各モータ21〜24を夫々駆動可能になっている。
ROM32には、工作機械本体2を駆動制御する各種制御プログラム、液晶ディスプレイ7に各種の表示情報を表示させる表示制御プログラム、主軸に取付られた工具を用いてワークに加工を施すワーク加工制御プログラム、異常の種類毎(ミスクランプ、工具折れ等)に区分されたアラーム番号に基づいてアラームを発生させるアラーム発生制御プログラム、作業者により入力設定される工作機械の復旧動作の復旧動作プログラムを作成制御する復旧動作プログラム作成制御プログラム等が記憶されている。
RAM33には、ワーク加工制御に必要な各種パラメータ、ワーク加工制御実行中の変数やフラグ、異常発生時のZ軸座標値、X軸座標値、Y軸座標値等が一時的に記憶される。但し、このRAMは常にバックアップ電源でバックアップされており、NC工作機械1のメインスイッチが遮断されても、RAM33の記憶内容は記憶保持されるようになっている。
プログラムメモリ34(プログラム記憶手段)は、不揮発性のフラッシュメモリであり、このプログラムメモリ34には、ワーク加工制御の為の複数の加工プログラムを記憶する加工プログラムメモリ34aや、作業者により予め入力設定されアラーム番号に応じて工作機械本体2の復旧動作を制御する為の復旧動作プログラムが記憶する復旧動作プログラムメモリ34bなどが設けられている。復旧動作プログラムメモリ34bは、図2に示すように、複数のアラーム番号を記憶するアラーム番号エリアと、これらアラーム番号に夫々対応付けて複数の復旧動作プログラムを記憶する復旧動作プログラムエリアとを有する。
復旧動作プログラムエリアには、異常発生時の工作機械本体2の復旧動作の内容を表すために図2に示す復旧動作プログラムが記憶されている。この復旧動作プログラムにおいては、例えば、ミスクランプによるアラーム発生時の工作機械本体2の復旧動作において、「主軸の移動」、「テーブルの移動」、「ワーク取付治具のアンクランプ」などを行うものである。その他、工具摩耗や工具折れによるアラーム発生時の工作機械本体2の復旧動作プログラムなどがアラーム番号に対応して記憶されている。
次に、数値制御装置3の制御装置30により実行されるアラーム番号対応復旧動作プログラム作成制御について、図3に基づいて説明する。但し、図中の符号Si(i=1、2、3・・・)は各ステップである。
液晶ディスプレイ7において、作業者がメニュー画面を操作し復旧動作プログラム作成モードが表示されると、この制御が開始される。先ず、作業者がキーボード6を操作してアラーム番号を入力設定すると、そのアラーム番号が復旧動作プログラムメモリに読み込まれ、アラーム番号エリアに記憶される(S1)。例えば、作業者が、ミスクランプ発生時のアラーム番号「2000」を入力設定すると、図2に示すように、アラーム番号エリアには、アラーム番号「2000」が記憶される。ここで、ミスクランプとは、ワーク加工中に、テーブルの基準座に対してワークが適正な位置で着座しない状態でクランプされていることをいう。
次に、作業者がキーボード6を操作し、主軸を加工位置からZ方向へ移動させる為のプログラム、テーブルを加工位置からX方向及びY方向へ夫々所定距離移動させる為のプログラム、ワーク取付治具をアンクランプするプログラムを夫々入力設定する。すると、そのプログラムが復旧動作プログラムメモリに読み込まれ(S2)、復旧動作プログラムエリアに記憶される(S3)。
この場合、例えば、図2に示すように、アラーム番号「2000」に対応した復旧動作プログラムエリアには、Z軸を加工位置から原点位置まで移動させるプログラム、テーブルを加工位置から作業者側の方へX座標−200mm、Y座標−400mmへ移動させるプログラム、テーブル移動後、ワーク取付治具をクランプ状態からアンクランプ状態に切換えるプログラムなどが記憶される。
終了が操作された場合には(S4:Yes)、復旧動作プログラムメモリ34bに、作業者により入力設定されたアラーム番号「2000」と、アラーム番号「2000」に対応した復旧動作プログラムが記憶され(S5)、この制御を終了する。一方、終了が操作されるまでは(S4、No)、S2、S3が繰返し実行される。
次に、数値制御装置3の制御装置30により実行される自動復旧処理制御について、図4に基づいて説明する。但し、図中の符号Si(i=11、12、13・・・)は各ステップである。
ワーク加工中に工作機械本体2に異常が発生した際、異常検出センサによりその異常が検出されると数値制御装置3内にて異常を認識するアラームが発生する(S11)。
次に、アラームが発生した状態において、復旧動作プログラムメモリ34b内においてアラーム番号エリアにその異常に対応したアラーム番号と、復旧動作プログラムエリアにそのアラーム番号に対応した復旧動作プログラムが記憶されているか否かが検索される(S12)。検索の結果、アラーム番号と、アラーム番号に対応した復旧動作プログラムが記憶されているときには(S12:Yes)、復旧動作プログラムエリアから復旧動作プログラムが読み込まれる(S13)。復旧動作プログラムが実行されると(S14)、工作機械本体2の復旧動作がその復旧動作プログラムに基づいて制御される。一方、検索の結果、復旧動作プログラムメモリ34b内に異常に対応したアラーム番号と、そのアラーム番号に対応した復旧動作プログラムが記憶されていない場合(S12:No)、この制御を終了する。
次に、数値制御装置3の制御装置30により実行される着座エラー発生時の自動復旧処理制御について、図5に基づいて説明する。但し、図中の符号Si(i=21、22、23・・・)は各ステップである。
工作機械本体2の運転が開始されると、ワークに加工を施す加工プログラムが実行開始され(S21)、工具を装着した主軸及びテーブルがその加工プログラムに基づいて制御される。次に、ワーク加工プログラム実行中に、着座センサ26により、ミスクランプによる着座エラーが発生しているか否かが検出される(S22)。検出の結果、着座エラーが検出されない場合には(S22:No)、加工プログラムが終了するか否かが判定される(S27)。判定の結果、終了する場合には加工プログラムを終了する(S27:Yes)。一方、終了しない場合には(S27:No)、S22のエラー判定処理が繰り返し実行される。
着座センサ26により着座エラーが検出されアラームが発生した場合には(S22:Yes)、着座エラー発生時の主軸のZ軸座標値と、テーブルのX軸座標値及びY軸座標値がワークメモリに記憶される(S23)。次に、ワークメモリに記憶されている主軸とテーブルの座標値に基づくミスクランプによる着座エラーのアラーム番号と、そのアラーム番号に対応した復旧動作プログラムが復旧プログラムメモリ34bから読み出され、復旧動作プログラムが実行開始される(S24)。
この復旧動作プログラムが実行されると、着座エラーに対応した復旧動作プログラムに基づいて、工作機械本体2の復旧動作が制御され、主軸を加工位置よりも上方に移動させ、作業者がワークをテーブルから取り出す為にテーブルを作業し易い位置まで移動させた後(S25)、ワーク取付治具をクランプ状態からアンクランプ状態に切換える(S26)。
例えば、着座エラーに対応したアラーム番号が「2000」の場合には、そのアラーム番号「2000」に対応した復旧動作プログラムに基づいて工作機械本体2が制御される。即ち、着座エラーにより数値制御装置3内でアラームが発生し、このアラーム発生中において、主軸が加工位置から原点位置まで移動し、テーブルがX座標−200mm、Y座標−400mmへ移動し、ワーク取付治具をアンクランプ状態に切換える処理が自動的に行われる。
尚、前記実施例において、クランプセンサや着座センサが「異常検出手段」に相当し、図3に示す復旧動作プログラム作成処理制御が「復旧動作設定手段」に相当し、図5のS25、S26において、工作機械本体2の復旧動作を制御する構成が、「復旧動作制御手段」に相当する。
以上説明した数値制御装置3の作用効果について説明する。
ワーク加工中に、着座センサ26によりミスクランプによる着座エラーが検出されアラームが発生すると、アラーム発生中において、着座エラーに対応した復旧動作プログラムに基づいて工作機械本体2内における復旧動作が自動的に行われ、主軸がZ方向、テーブルがX方向、Y方向に所定距離移動した後、ワーク取付治具がクランプ状態からアンクランプ状態に切換えられる。この復旧動作完了後、作業者がワークを再セットする。このように、着座エラーによるアラーム発生中に工作機械本体2の復旧動作が自動的に行われるので、復旧作業の迅速化を図ることができる。また、作業者による工作機械本体2の復旧動作の誤操作を防止することができる。さらに、作業者により予め入力設定された復旧動作プログラムに基づいて復旧動作が行われるので、作業者のニーズに適した工作機械本体2の復旧動作を行うことができる。
数値制御装置3の復旧動作プログラムメモリ34bには、異常の種類別に区分されたアラーム番号と、そのアラーム番号に対応した復旧動作プログラムが複数格納されているので、異常の種類に応じて作業者のニーズに適した工作機械本体2の復旧動作を自動的に行うように制御することができる。
次に、前記実施例を部分的に変更した変更例について説明する。
1〕操作パネル5にアラーム復旧キーを設け、工作機械本体2に異常が発生した際、作業者がアラーム復旧キーを操作することにより、工作機械本体2の復旧動作が行われる構成にしてもよい。
このアラーム復旧キーの操作を条件として行われる自動復旧処理制御について、図6に基づいて説明する。但し、図中の符号Si(i=31、32、33・・・)は各ステップである。
ワーク加工中に工作機械本体2に複数の異常が発生し、異常検知センサにより複数の異常が検出されると複数のアラームが発生し、液晶ディスプレイ7に、複数のアラーム番号と、これらアラーム番号に対応した異常の内容が夫々表示される(S31)。作業者によりリセットキーが操作されアラーム解除されると(S32)、作業者がアラーム復旧キーを押下したか否かが判定される(S31)。判定の結果、アラーム復旧キーが押下されていない場合には、アラーム復旧キーが押下されるまで、S33の判定処理を繰返し実行する。
アラーム復旧キーが押下されたと判定された場合には(S33:Yes)、ワークメモリに記憶された複数のアラーム番号の中から最も新しく発生したアラーム番号が選択される。次に、アラーム番号エリアに最新のアラーム番号と、復旧動作プログラムエリアにその最新のアラーム番号に対応した復旧動作プログラムが記憶されているか否かが検索される(S34)。検索の結果、最新のアラーム番号と、そのアラーム番号の復旧動作プログラムが記憶されていない場合(S35:No)、この制御を終了する。
一方、最新のアラーム番号と、最新のアラーム番号に対応した復旧動作プログラムが記憶されている場合(S35:Yes)には、復旧動作プログラムエリアから最新のアラーム番号に対応した復旧動作プログラムが読み込まれる(S36)。復旧動作プログラムが実行開始されると(S37)、工作機械本体2の復旧動作がその復旧動作プログラムに基づいて制御される。
2〕前記実施例においては、着座エラー発生時の自動復旧処理について説明したが、ワーク加工中に主軸に装着された工具が折れたり、摩耗したなどの工具エラー発生時においても、アラーム番号に対応した復旧動作プログラムに基づいて工作機械本体2の復旧動作を制御可能である。その他、ワーク加工中に発生する種々の異常発生時に対応した自動復旧処理が可能である。
本発明の数値制御装置を有するNC工作機械の構成図である。 復旧動作プログラムを記憶した記憶データのデータ構成を示す図である。 復旧動作プログラム作成制御のフローチャートである。 自動復旧処理制御のフローチャートである。 着座エラー発生時の自動復旧処理のフローチャートである。 変更例に係るアラーム復旧キー制御のフローチャートである。
1 NC工作機械
3 数値制御装置
7 液晶ディスプレイ
26 着座センサ
30 制御装置
32 ROM
33 RAM
34 プログラムメモリ

Claims (6)

  1. 加工プログラムに含まれる工具情報で指定される工具を用いてワークに加工を施すように工作機械を制御する数値制御装置において、
    前記工作機械に異常が発生した際の工作機械の復旧動作の復旧動作プログラムを入力設定可能な復旧動作設定手段と、
    前記復旧動作設定手段によって設定された復旧動作プログラムを記憶するプログラム記憶手段と、
    前記工作機械に発生した異常を検出する異常検出手段と、
    前記異常検出手段により異常を検出した際に、前記プログラム記憶手段に記憶された復旧動作プログラムに基づいて前記工作機械を制御する復旧動作制御手段と、
    を備えたことを特徴とする数値制御装置。
  2. 前記復旧動作設定手段は、異常の種類別の復旧動作プログラムを設定可能に構成されたことを特徴とする請求項1に記載の数値制御装置。
  3. 前記異常検出手段によって複数の異常が検出された際に最新の異常を検索する検索手段を有し、前記復旧動作制御手段は前記検索手段により検索された最新の異常に対応する復旧動作プログラムに基づいて前記工作機械を制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の数値制御装置。
  4. ディスプレイを含む表示手段を有し、加工プログラムに含まれる工具情報で指定される工具を用いてワークに加工を施すように工作機械を制御する数値制御装置のコンピュータを、
    前記工作機械に異常が発生した際の工作機械の復旧動作の復旧動作プログラムを入力設定可能な復旧動作設定手段と、
    前記復旧動作設定手段によって設定された復旧動作プログラムを記憶するプログラム記憶手段と、
    前記工作機械の異常検出手段により異常が検出された際に、前記プログラム記憶手段に記憶された復旧動作プログラムに基づいて前記工作機械を制御する復旧動作制御手段と、
    して機能させることを特徴とする制御プログラム。
  5. 請求項4に記載の制御プログラムを読出し可能に記録した制御プログラム記録媒体。
  6. ディスプレイを含む表示手段を有し、加工プログラムに含まれる工具情報で指定される工具を用いてワークに加工を施すように制御する数値制御手段を有する工作機械において、
    異常が発生した際の復旧動作の復旧動作プログラムを入力設定可能な復旧動作設定手段と、
    前記復旧動作設定手段によって設定された復旧動作プログラムを記憶するプログラム記憶手段と、
    前記異常が発生したときにその異常を検出する異常検出手段と、
    前記異常検出手段により異常を検出した際に、前記プログラム記憶手段に記憶された復旧動作プログラムに基づいて制御する復旧動作制御手段と、
    を備えたことを特徴とする工作機械。
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