JP2009251694A - 自動運転禁止状態を解除する機能を備えた数値制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】工作機械の移設の有無を判別する移設検出器を備えた工作機械に搭載された数値制御装置に対し、通信回線で入手した暗号化したデータを入力することにより、数値制御装置の自動運転禁止状態の解除を可能とすること。
【解決手段】機械の移設の有無を検出する移設検出器30を有し、移設検出器30が機械の移設を検出した時には数値制御装置1の自動運転を禁止する機能を備えた数値制御装置1において、機械の移設が検出されて自動運転が禁止されている状態の数値制御装置1に対し、数値制御装置1台ごとに特有かつあらかじめ決められた回数のみ有効な「数値制御装置の自動運転許可データ」を格納した外部メモリ20を数値制御装置1に接続して入力することにより、自動運転禁止状態を解除する機能を備えたことを特徴とする数値制御装置。
【選択図】図1

Description

本発明は数値制御装置に関し、特に、自動運転禁止状態を解除する機能を備えた数値制御装置に関する。
近年、安全保障上の観点から工作機械の不正移設を防止する必要性が高まっている。また、工作機械は高価なため盗難予防の要請も高まっている。このようなことから、工作機械の移設の有無を判別する移設検出器を備えた工作機械が求められている。
特許文献1には、工作機械の移動や地震などによって生じる振動を振動検出器により検出し、工作機械などの移設を判別する振動検出装置を用いた機械の起動を制限する技術が開示されている。
特許文献1に開示される技術では、工作機械の移設の有無を判別する移設検出器を備えた工作機械において、移設検出によって自動運転禁止状態となった場合の運転禁止の解除を、作業者がパスワードを入力することによって行なっている。
特開2003−35595号公報
背景技術で説明した特許文献1に開示される移設検出判断の技術では、パスワードによる起動禁止状態を解除する技術では、パスワードが意図しない流出によって外部に漏洩すると、誰でも工作機械の無断移設を行えるようになり、非常に問題である。また、機械が生産された工場から出荷された後では、工作機械が不正に移設されないように管理すること、また、盗難を防止するために管理することが容易ではなかった。
そこで本発明は、工作機械の移設の有無を判別する移設検出器を備えた工作機械に搭載された数値制御装置に対し、通信回線で入手したデータを入力することにより、数値制御装置の自動運転禁止状態の解除を可能とすることを目的とする。
本願の請求項1に係る発明は、機械の移設の有無を検出する移設検出手段を有し、移設検出手段が機械の移設を検出した時には数値制御装置の自動運転を禁止する機能を有する数値制御装置において、機械の移設が検出されて自動運転が禁止されている状態の数値制御装置に対し、数値制御装置1台ごとに特有の数値制御装置識別情報とあらかじめ決められた回数のみ有効なデータ識別情報と自動運転の禁止状態を解除する自動運転許可データを含む数値制御装置の運転許可データを入力することにより、自動運転禁止状態を解除する機能を備えたことを特徴とする数値制御装置である。
本発明により、工作機械の移設の有無を判別する移設検出器を備えた工作機械に搭載された数値制御装置に対し、通信回線などを介して入手したデータを入力することにより、数値制御装置の自動運転禁止状態の解除が可能である。
以下、本発明の実施形態について図面とともに説明する。
図1は、本発明の自動運転禁止状態を解除する機能を有する数値制御装置1の一実施形態の概略ブロック図である。
数値制御装置1のCPU10は、バス19を介して接続された、FROM11、SRAM12、表示装置13、キーボード等の入力装置14、電源投入検出部15、外部メモリ20の接続用のインタフェース16、軸制御部17、移設検出器30の接続用のインタフェース18とを有している。電源投入検出部15は数値制御装置1の電源投入時に発生したパルスを検知する検知回路のような公知の回路を使用することができる。
CPU10は数値制御装置1の全体を制御するプロセッサである。FROM11はフラッシュメモリ(フラッシュロム)である。SRAM12は、データの書き込みと読み出しが可能なRAMの一種である。SRAM12は図示しないバッテリでバックアップされており、一時的な計算データや、入力装置14を介してオペレータが入力した各種データがデータ領域に格納されている。
CPU10は、FROM11に格納されたシステムプログラムを読み出し、このシステムプログラムに従って数値制御装置1を全体的に制御する。FROM11に格納されているシステムプログラムには、加工プログラムの作成及び編集のために必要となる編集モードの処理や自動運転のための再生モードの処理を実施するための各種のものがある。
また、このFROM11には、数値制御装置1や数値制御装置1が制御する工作機械や産業用機械の不具合検出のためのプログラムや、不具合を検出した際のSRAM12への記憶や、SRAM12からのデータの転送を行う転送プログラムが格納されている。FROM11には、本発明の自動運転禁止状態を解除する機能を実現するための処理プログラムが格納されている。CPU10は、電源投入時および電源投入後の一定周期ごとに、本発明の自動運転禁止状態を解除する機能を実現するための処理プログラムを実行し、工作機械などの移設の有無を判断する。
外部メモリ20は数値制御装置1からの数値制御装置1の識別情報などを格納したり、Webサーバ100から送られてくる情報を格納したりするメモリである。外部メモリ20はインタフェース16を介して数値制御装置1に接続されている。外部メモリ20は、例えば、フレキシブルディスクやハードディスク、USBメモリ、PCMCIAカードを使用することができる。
移設検出器30は、工作機械や産業用機械、数値制御装置に取り付けられる。移設検出器30は、工作機械や数値制御装置などの機械の移設の検出を行なうための手段である。移設検出器30は、それが取り付けられた工作機械などを移設した場合、移設検出器30がその移設を検出し、移設検出フラグFを移設検出器30に内蔵されるメモリ31に記憶する。そして、移設検出器30は、インタフェース18を介して数値制御装置1に接続されている。
移設検出器30としては、振動を検出するセンサ、加速度を検出するセンサ、角速度,角加速度を検出するセンサ、傾きを検出するセンサ、方位を検出する磁気センサ、GPS技術を利用した位置センサなど種々なセンサを利用することができる。
移設検出器30は、前述のようなセンサを用いることにより物理量の変化を検出し、移設の有無を判断し、移設と判断した時には移設検出器30に内蔵されるメモリ31に、移設検出フラグFを記憶する構成及び機能を有するものを使用する。
図2は、本発明の自動運転禁止状態を解除する機能を情報の流れの観点から説明した図である。数値制御装置1は、暗号化された「数値制御装置の運転許可データ」の解読部1i、数値制御装置識別情報保持部1j、データ識別情報保持部1k、処理部1l、及び、データ識別情報回数カウンタ1mを有する。なお、移設検出器30からの取得した移設検出フラグFにより自動運転禁止状態とする処理について、図2では記載を省略している。
次に、図2に示される情報の流れに沿って説明する。本発明の数値制御装置1は、図1について説明したように、電源投入時、および、電源投入後一定周期毎に移設検出器30のメモリ31を読み出す。
数値制御装置1は、移設検出器30内部のメモリ31に移設検出フラグFが設定されていた場合には、数値制御装置1の自動運転を禁止する。数値制御装置1は、自動運転停止後、オペレータに対し「移設検出による自動運転禁止状態」をメッセージおよび信号出力をする。オペレータは、数値制御装置メーカ(または機械メーカ)にサービス要員の派遣を要請する。
数値制御装置メーカのサービス要員が、移設が検出された数値制御装置1から識別情報a*を外部メモリ(USBメモリ、PCMCIAカードなど)に出力する。ここで、識別情報a*は、例えば数値制御装置1の製造番号など数値制御装置1を特定することが可能な公開情報であってもよい。
数値制御装置メーカのサービス要員は、ノートパソコンなどの通信手段を用いて、インターネット回線経由で、Webサーバ100へログインする。Webサーバ100はwwwシステムにおいて情報通信を行なうコンピュータで、HTML文書や画像などの情報を蓄積しておき、Webブラウザなどのクライアントソフトウェアの要求に応じて、インターネットなどのネットワークを通じて、これらの情報を送信する機能を有する。
サービス要員は、数値制御装置1の自動運転禁止状態を解除するための情報を入手するために、数値制御装置の自動運転許可データ請求Reqの請求操作を行なう。この数値制御装置の自動運転許可データ請求Reqは、自動運転禁止状態にある数値制御装置1の数値制御装置識別情報a*とともにWebサーバ100に送信される。また、第3者のなりすましを防止するために、サービス要員であることを示すサービス員のIDとパスワードを同時に送付して請求するようにしてもよい。
Webサーバ100は、サービス要員からインターネット回線を介して送られてきた、数値制御装置の自動運転許可データ請求Reqや数値制御装置識別情報a*やサービス要員のIDやパスワードなどが不正なものでないと判断すると、数値制御装置識別情報aと数値制御装置1の自動運転許可データcに一つごとに特有なデータ識別情報bとで、数値制御装置の運転許可データの暗号化処理により、自動運転許可データであることを示す暗号化した「数値制御装置の運転許可データ」Ansを作成する。
図2に示されるように暗号化した「数値制御装置の運転許可データ」Ansは、数値制御装置識別情報a、データ識別情報b、及び、自動運転許可データcを含む。数値制御装置識別情報aは数値制御装置を特定するための情報である外部非公開情報を含む。データ識別情報bは新旧の順番を特定できる情報を含むデータである。自動運転許可データcは数値制御装置1の自動運転起動スイッチオンを許可する命令を含むデータである。
このように、数値制御装置を特定する数値制御装置識別情報aと新旧の順番を特定できる情報を含むデータ識別情報bと自動運転許可データcとを用いることで汎用性が高まる。
サービス要員は、USBメモリやPCMCIAカードなどの外部メモリ20へ「数値制御装置の運転許可データ」Ansをインターネット回線経由でWebサーバ100からダウンロードする。サービス要員は、外部メモリ20を数値制御装置1の外部メモリ接続用インタフェース16に接続し、数値制御装置1へ「数値制御装置の運転許可データ」Ansを入力する。
数値制御装置1は、「数値制御装置の運転許可データ」Ansを解読部1iで解読し、入力されたデータが「数値制御装置の運転許可データ」Ansであることを認識する。入力されたデータが数値制御装置1の自動運転許可データcである場合、数値制御装置識別情報aとデータ識別情報bと、数値制御装置1の数値制御装置識別情報保持部1jとデータ識別情報保持部1kに予め格納されているそれぞれに対応する情報との比較処理を処理部1lで実行する。
数値制御装置1の処理部1lは、まず、運転許可データAns内の数値制御装置識別情報aと数値制御装置1内の数値制御装置識別情報保持部1jに記憶されている数値制御装置識別情報とを比較する。
次に、数値制御装置1の処理部1lは、運転許可データAns内のデータ識別情報bと数値制御装置1内のデータ識別情報保持部1kに記憶されているデータ識別情報とを比較する。
前記比較処理で、データ識別情報が一致した場合、数値制御装置1内のデータ識別情報回数カウンタ1mの値を1つ加算する。加算後のデータ識別情報回数カウンタ1mの値が予め設定された回数の値を超えた場合、エラーとしてデータ識別情報を拒絶する。加算後のデータ識別情報回数カウンタの値が予め決められた回数以下であれば、数値制御装置1内のメモリに記憶されているデータ識別情報回数カウンタ1mを加算後の回数で上書きする。
運転許可データAns内のデータ識別情報bと数値制御装置1内のデータ識別情報保持部1kに保持されたデータ識別情報との新旧を判定し、自動運転許可データ内のデータ識別情報bが、数値制御装置1内のデータ識別情報保持部1kに保持されたデータ識別情報より古い場合、エラーとしてデータを拒絶する。
運転許可データAns内のデータ識別情報bが数値制御装置1内のデータ識別情報保持部1kに保持されたデータ識別情報より新しい場合、数値制御装置1内のデータ識別情報保持部1kに保持されたデータ識別番号を運転許可データAns内のデータ識別情報bで上書きし、数値制御装置1内のデータ識別情報回数カウンタ1mに1を書き込む。
数値制御装置1は、データ識別情報回数カウンタ1mを更新後、自動運転禁止状態を解除する。
次に、本発明の自動運転禁止状態を解除する機能を有する数値制御装置1が実行する解除のための処理を図3−1〜図3−3に示すアルゴリズムのフローチャートに基づいて説明する。
図3−1〜図3−3は、本発明の自動運転禁止状態を解除する機能を実現するアルゴリズムを示すフローチャートの例である。以下、各ステップに従って説明する。なお、図2を参照することは、本フローチャートの処理内容の理解に役立つ。
数値制御装置1のプロセッサのCPU10は、電源投入検出部15で検出された電源投入パルスの有無から、電源が遮断状態から投入されたのか電源が既に投入されているかを判断する(ステップS100)。電源投入検出部15が電源投入パルスを検出していれば、電源が遮断状態から投入されたとしてステップS101へ移行し、電源投入検出部15が電源投入パルスを検出していなければ、電源が既に投入されていたとしてステップS104へ移行する。
ステップS101では、移設検出器30に内蔵されるメモリ31から記憶されているデータを読み出し、移設検出フラグFが設定されているか否かを判断する(ステップS101〜ステップS102)。移設検出フラグFが設定されていればステップS109(図3−2参照)へ移行する。一方、移設検出フラグFが設定されていなければ、移設は行われなかったと判断し、自動運転起動のスイッチをオンする処理を実行し、通常の工作機械による通常の加工作業が実行できる状態にし、本アルゴリズムのフローチャートに基づく処理を終了する(ステップS103)。
ステップS100で電源投入パルスなしと判断された場合には、移設検出器30のメモリ31から記憶されているデータを読み出し、移設検出フラグFが設定されているか否か判断し、移設検出フラグFが設定されていない場合には、本アルゴリズムに基づく処理を終了し、移設検出フラグFが設定されている場合には、ステップS106に移行する(ステップS104、ステップS105)。
ステップS105で移設検出フラグFが設定されていると判断されたことは、数値制御装置1が電源投入後に移設されたことを表しており、このようなことは、通常の工作機械の運転では起こり得ないことから、不正に移設されたと判断して数値制御装置1の自動運転停止処理を実行する(ステップS106)。なお、自動運転停止処理(ステップS106)は、現在実行中のNCプログラムの処理を工作機械に損傷を与えない状況で停止する処理を意味する。
そして、不正な移設などを警告する警告メッセージを、数値制御装置1に備わった表示装置13の画面に表示する処理を実行し、数値制御装置1の自動運転起動スイッチをオフする処理を行い、本アルゴリズムに基づく処理を終了する(ステップS107、ステップS108)。
ステップS104〜ステップS108の処理は、数値制御装置1が電源を投入された後の移設の有無を判断しており、電源投入後の移設判断を実施する必要がない場合には、ステップ100、ステップS104〜ステップS108の処理を省略してもよい。
一方、電源投入パルスありで電源投入と判断された場合に、移設検出フラグFが設定されていたと判断したステップS102の判断は、数値制御装置1の電源オフの期間に移設が行われたことを意味することから、数値制御装置1の自動運転を禁止するために自動運転起動スイッチオフ処理を実行し、移設されたことに伴い自動運転が禁止されたことを警告する警告メッセージを表示装置13(図1参照)に表示し、暗号化された「数値制御装置の運転許可データ」Ansの入力作業が所定の時間内に行われたか否かの判断を行い、所定時間内に運転許可データAnsの入力がなされない場合には、自動運転起動禁止を解除することなく、本アルゴリズムのフローチャートに基づく処理を終了する(ステップS109〜ステップS114)。なお、ステップS113の入力待機は、暗号化された「数値制御装置の運転許可データ」Ansの入力を、サービス要員によるボタン操作、あるいは、数値制御装置1が自動的に認識することを意味する。
ステップS113で暗号化された「数値制御装置の運転許可データ」Ansが入力されると、ステップS114で暗号化された「数値制御装置の運転許可データ」Ansありと判断されステップS115へ移行する。ステップS115では、数値制御装置1が有する解読機能(図2参照)により、暗号化された「数値制御装置の運転許可データ」Ansを解読し、数値制御装置識別情報a、データ識別情報b、及び、自動運転許可データcを読み取る(ステップS115)。
ステップS115で解読された運転許可データAnsに、数値制御装置1の自動運転許可データcがあるか否か判断し、自動運転許可データcがある場合には、数値制御装置の運転許可データAns内の数値制御装置識別情報aと数値制御装置1の数値制御装置識別情報保持部1jに記憶されている数値制御装置識別情報とは一致するか否か判断し、一致する場合にはステップS118へ移行する(ステップS116、ステップS117)。ステップS116とステップS117で判断条件を充たさない場合には、いずれも自動運転起動禁止を解除することなく、本アルゴリズムのフローチャートの処理を終了する。
ステップS117から移行したステップS118では、数値制御装置の運転許可データAns内のデータ識別情報bと数値制御装置1のデータ識別情報保持部1kに記憶されているデータ識別情報とは一致するか否か判断し、一致しない場合にはステップS122へ移行し、一致する場合にはステップS119へ移行する。
ステップS119では、数値制御装置1内のデータ識別情報回数カウンタ1mのデータを1つ加算する(ステップS119)。なお、ステップS119での「データを1つ加算」は、データ識別情報回数カウンタ1mに記憶されているデータを読み出しCPU10のレジスタ(図示を省略)に記憶し、つまり、前記レジスタに記憶したデータに1を加算した状態にしておくことを意味する。データ識別情報回数カウンタ1mに格納されているデータを書き換える処理はこの時点では行わない。
次に、ステップS119で求められたデータ識別情報回数カウンタのデータが設定回数以下か否か判断し、設定回数を超える場合には自動運転起動禁止を解除することなく、本アルゴリズムの処理を終了し、設定回数以下の場合にはステップS121へ移行し、データ識別情報回数カウンタ1mにステップS119の処理で得られたデータを上書きし、ステップS125へ移行する(ステップS120、ステップS121)。
一方、ステップS118から移行したステップS122では、運転許可データAns内のデータ識別情報bは数値制御装置1内のデータ識別情報保持部1kに保持されているデータ識別情報より新しいか否かの判断を行い、新しいと判断された場合にはステップS123へ移行し、新しいと判断されない場合には自動運転起動禁止を解除することなく、本アルゴリズムのフローチャートの処理を終了する(ステップS122)。
ステップS122で新しいデータ識別情報と判断されると、数値制御装置1内のデータ識別情報保持部1kに保持されたデータ識別情報を運転許可データAns内のデータ識別情報bで書き換え、データ識別情報回数カウンタ1mを初期化するために1を書き込み、移設検出器30のメモリ31に記憶されている移設検出フラグFを移設無しの状態に解除処理し、警告メッセージの表示を解除処理し、自動運転起動スイッチをオンし、本アルゴリズムのフローチャートの処理を終了する(ステップS123〜ステップ126、ステップS103)。
本フローチャートで、自動運転起動スイッチオンと自動運転起動スイッチオフの処理がなされるが、自動運転起動スイッチオンとは、数値制御装置1が数値制御プログラムを解析し実行する処理を可能とするプログラムでの処理であり、また、自動運転起動スイッチオフとは、数値制御装置1が数値制御プログラムを解析し実行する処理を行わないようにするプログラムでの処理である。このプログラムは数値制御装置1のFROM11に格納されている制御プログラムの1つである。このように、自動運転起動スイッチをオンとオフとを制御することにより、数値制御装置1の自動運転を可能としたり、自動運転を禁止したりすることができる。
次に、本発明の数値制御装置1に備えられる移設検出器30の一例について図4を用いて説明する。本発明である自動運転禁止状態を解除する機能を有する数値制御装置1に備えられる移設検出器30は、振動による加速度を検出する加速度センサ4、加速度センサ4の出力信号であるアナログ信号をデジタルデータに変換するAD変換器5、移設検出器用のプロセッサであるCPU6、AD変換器5からのデジタルデータを記憶する保持型メモリ7、インタフェース回路8を有する。加速度センサ4は、並進加速度、角加速度、または角速度の少なくとも一つを検出する機能を有している。
CPU6は、AD変換器5から出力される加速度のデジタルデータを保持型メモリ7に記憶する処理を行う。CPU6はマイクロプロセッサであり、ROM(図示を省略)に格納されたソフトウェアにより、加速度を表す前記デジタルデータを保持型メモリ7に記憶する処理を実行する。なお、AD変換器5の機能をCPU6に行わせることによりAD変換器5を用いなくてもよい。
保持型メモリ7に記憶される情報は、例えば、前記デジタルデータをそのまま記憶すること、デジタルデータを基準値と比較し基準値を超えたデータのみ記憶すること、デジタルデータを基準値と比較し基準値を超えた回数を記憶すること、所定時間内の平均データの記憶、移設判断を行って移設検出フラグFを記憶すること、などがある。
また、移設検出器30による移設検出のための加速度の測定は、数値制御装置1の稼動している可動していないに関わらず常時測定してもよいし、数値制御装置1の電源オフの時点から連続して行っても良いし、バックアップ電源の消耗を防止するため断続的に実行してもよい。なお、断続的に加速度の測定を行う場合、何らかの加速度を検知した時点から連続して測定、ないし、測定頻度を多くしてもよい。
バッテリ3は、移設検出器30を動作させるために必要な電力を供給する。数値制御装置1が動作状態にある場合であって、移設検出器30も移設検出を行う時にはバッテリ3の電力消耗を避けるため、スイッチ2を切断する。その代わりに、数値制御装置1側から移設検出器30に電力を供給する構成を採用してもよい。
本発明の自動運転禁止状態を解除する機能を有する数値制御装置の一実施形態の概略ブロック図である。 本発明の自動運転禁止状態を解除する機能を情報の流れの観点から説明した図である。 本発明の自動運転禁止状態を解除する機能を実現するアルゴリズムを示すフローチャートの例である(その1)。 本発明の自動運転禁止状態を解除する機能を実現するアルゴリズムを示すフローチャートの例である(その2)。 本発明の自動運転禁止状態を解除する機能を実現するアルゴリズムを示すフローチャートの例である(その3)。 本発明の数値制御装置に備えられる移設検出器の一例である。
符号の説明
1 数値制御装置
2 スイッチ手段
3 バッテリ
4 加速度センサ
5 AD変換器
6 CPU(移設検出器用)
7 保持型メモリ
8 インタフェース回路
9 電力供給線
1i 暗号化された「数値制御装置の運転許可データ」の解読部
1j 数値制御装置識別情報保持部
1k データ識別情報保持部
1l 処理部
1m データ識別情報回数カウンタ
10 CPU
11 FROM
12 SRAM
13 表示装置
14 入力装置
15 電源投入検出部
16 外部メモリ接続用インタフェース(I/O)
17 軸制御部
18 移設検出器接続用インタフェース(I/O)
19 バス
20 外部メモリ
30 移設検出器
31 メモリ
100 Webサーバ
F 移設検出フラグ
Req 数値制御装置の自動運転許可データ請求
Ans 暗号化された「数値制御装置の運転許可データ」
a 数値制御装置識別情報
b データ識別情報
c 自動運転許可データ

Claims (1)

  1. 機械の移設の有無を検出する移設検出手段を有し、移設検出手段が機械の移設を検出した時には数値制御装置の自動運転を禁止する機能を有する数値制御装置において、
    機械の移設が検出されて自動運転が禁止されている状態の数値制御装置に対し、
    数値制御装置1台ごとに特有の数値制御装置識別情報とあらかじめ決められた回数のみ有効なデータ識別情報と自動運転の禁止状態を解除する自動運転許可データを含む数値制御装置の運転許可データを入力することにより、自動運転禁止状態を解除する機能を備えたことを特徴とする数値制御装置。
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