JP2014026477A - 数値制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】移設検知器が工作機械の移設を誤検知した場合でも、移設していなければ工作機械を正常に起動できる数値制御装置を提供する。
【解決手段】工作機械1は第一移設検知器30と第二移設検知器40を備える。第一移設検知器30は工作機械1の移設を検知し移設フラグ情報を記憶する。移設フラグ情報は工作機械1の移設の有無の情報である。第二移設検知器40も工作機械1の移設を検知し移設フラグ情報を記憶する。数値制御装置20は第一移設検知器30の移設フラグ情報、第二移設検知器40の移設フラグ情報に基づき、第一移設検知器30と第二移設検知器40の双方が工作機械1の移設を検知した場合のみ工作機械1の起動を制限する。故に第一移設検知器30と第二移設検知器40の片方が工作機械1の移設を誤検知した場合でも、他方が移設を検知していなければ工作機械1は正常に起動できる。
【選択図】図4

Description

本発明は工作機械を制御する数値制御装置に関する。
従来、数値制御装置は工作機械の移設を監視する移設検知器を備える。例えば移設検知器は工作機械の電源オフの期間に装置に加わる振動を検出し記憶する。数値制御装置は電源再投入後に振動したことを記憶したか否か判断する。振動したことを記憶した場合は工作機械の起動を禁止する。例えば特許文献1が開示する移設防止機能を有する数値制御装置は、機械の移設に伴って発生する機械の振動を数値制御装置に内蔵する加速度センサで検知し機械の移設防止機能を実現する。機械の振動を加速度センサで検知した場合、数値制御装置は機能を停止する。
特開2009−187234号公報
加速度センサを備える移設検知器がバッテリ切れを起こした時、又は作業者が基板故障等による移設検知器の点検等を行う時、加速度センサは振動を検知する。数値制御装置は機械が移設したと判断し、機械の起動を制限する。故に、作業者は解除手段によって制限を解除する操作が必要となり手間であった。
本発明の目的は、移設検知器が工作機械の移設を誤検知した場合でも、移設していなければ工作機械を正常に起動できる数値制御装置を提供することである。
本発明の請求項1に係る発明の数値制御装置は、工作機械の動作を制御する数値制御装置であって、前記工作機械に設け、前記工作機械の移設を検知し且つ当該移設の情報である第一移設情報を記憶する第一記憶部を備えた第一移設検知器と、前記工作機械に設け、前記工作機械の移設を検知し且つ当該移設の情報である第二移設情報を記憶する第二記憶部を備えた第二移設検知器と、前記第一移設情報と前記第二移設情報に基づき、前記第一移設検知器と前記第二移設検知器の双方が前記工作機械の移設を検知したか否かを判断する移設判断手段と、前記移設判断手段が前記第一移設検知器と前記第二移設検知器の双方が同時に移設を検知したと判断した場合、前記工作機械の起動を制限する起動制限手段と、前記起動制限手段による前記制限を解除する解除手段とを備える。
請求項1に係る発明の数値制御装置は、第一移設検知器と第二移設検知器を備えており、何れも移設を検知した場合のみ機械の起動を禁止する。故に一方の移設検知器が工作機械の移設を誤検知した場合でも、移設していなければ正常に起動できる。数値制御装置は解除手段による解除を行わずに工作機械を正常に起動できるので、解除手段による解除の手間を不要にできる。
請求項2に係る発明の数値制御装置は、請求項1に記載の発明の構成に加え、前記移設判断手段が前記第一移設情報と前記第二移設情報に基づき、前記第一移設検知器と前記第二移設検知器の両方又は片方が前記工作機械の移設を検知していないと判断した場合、前記第一記憶部と前記第二記憶部が記憶する前記第一移設情報と前記第二移設情報のうち少なくとも前記工作機械の移設を検知した方をリセットするリセット手段を備える。第一移設検知器と第二移設検知器の両方又は片方が工作機械の移設を検知していない場合、リセット手段は第一移設情報と第二移設情報のうち少なくとも移設を検知した方をリセットする。故に数値制御装置は解除手段で解除しなくても、工作機械を正常に起動できる。
請求項3に係る発明の数値制御装置は、請求項1又は2に記載の発明の構成に加え、前記第一移設検知器と前記第二移設検知器は、前記工作機械に設けた箱体内の異なる面に夫々配置する。例えば工作機械が第一移設検知器がある側のみで加工を行う場合、第一移設検知器は誤って振動を検出し移設と判断する場合がある。第二移設検知器は第一移設検知器の固定面と異なる面に配置する。故に第二移設検知器は第一移設検知器が検知した振動を検出し難い。故に数値制御装置は工作機械の加工に伴う振動による誤検知を防止できる。
請求項4に係る発明の数値制御装置は、請求項3に記載の発明の構成に加え、前記第一移設検知器と前記第二移設検知器は、前記箱体内の互いに対向する面に夫々配置する。故に数値制御装置は工作機械の加工に伴う振動による誤検知を更に確実に防止できる。
工作機械1の斜視図。 制御箱6の斜視図。 前面扉11を開いた制御箱6の斜視図。 工作機械1の電気的構成を示すブロック図。 移設監視処理の流れ図。 起動判定処理の流れ図。
以下本発明の一実施形態を説明する。工作機械1の左右方向、前後方向、上下方向は、夫々X軸方向、Y軸方向、Z軸方向である。
図1〜図3を参照し、工作機械1の構造を説明する。工作機械1は工場床面9に設置する。工作機械1は基台部2、機械本体3、保護カバー5、制御箱6等を備える。基台部2は工作機械1の土台である。機械本体3は基台部2上部に設け、図示しない主軸機構、テーブル機構を備える。主軸機構は工具を装着した主軸を回転し且つZ軸方向に移動可能である。テーブル移動機構はテーブル(図示略)をX軸方向とY軸方向に移動可能である。テーブルは上面に被加工物を支持する。工作機械1は主軸機構とテーブル移動機構の各軸移動を制御する。故に工作機械1は被加工物と工具の相対移動により被加工物を切削できる。保護カバー5は基台部2上に設け、機械本体3の周囲を覆う。保護カバー5は切粉と切削液の飛沫等が周囲に飛散するのを防止する。保護カバー5は前面右側に操作パネル7を備える。操作パネル7は表示装置7Aと操作部7Bを備える。表示装置7Aは各種設定画面、各種表示画面等を表示する。操作部7Bは各種入力、設定等を行う。工作機械1は工具交換装置(図示略)を備えてもよい。工具交換装置は複数の工具を保持し且つ主軸に装着した工具と他の工具を自動的に交換する。制御箱6は保護カバー5背面上側に固定する。
図2,図3に示す如く、制御箱6は直方体状の箱である。制御箱6は扉11、右側壁12、左側壁13、上壁14、底壁15、背壁16を備える。制御箱6は背壁16外面を機械本体3後部に取り付ける。扉11は制御箱6前面(工作機械1後方側の面)に開閉可能に設ける。図3に示す如く、扉11を開くと、制御箱6の内側が露出する。制御箱6は、NCユニット18、第一移設検知器30、第二移設検知器40等を夫々格納する。NCユニット18は背壁16内面略中央に固定する。NCユニット18は後述する数値制御装置20(図4参照)を備える。数値制御装置20は工作機械1の動作を制御する。
第一移設検知器30は背壁16内面下側に固定する。第二移設検知器40は扉11内面下側に固定する。第一移設検知器30と第二移設検知器40は工作機械1の移設に伴う振動を夫々検知し後述する移設日時情報、移設フラグ情報を記憶する。本実施形態では、第一移設検知器30と第二移設検知器40の両方が振動を検知した場合のみ、数値制御装置20は工作機械1の起動を制限する。
本実施形態は、第一移設検知器30と第二移設検知器40を制御箱6内の互いに対向する面に夫々固定する。例えば第一移設検知器30と第二移設検知器40を同じ面に固定した場合、該面側で激しい振動を伴う加工を行うと通常の加工による振動を第一移設検知器30と第二移設検知器40の両方が誤検出し、移設と判断する可能性がある。故に第一移設検知器30と第二移設検知器40を制御箱6内の互いに対向する面に夫々配置することで、少なくとも一方は工作機械1による加工に伴う振動の誤検出を回避できる。故に本実施形態は移設の有無について正確な判定ができる。
図4を参照し、工作機械1の電気的構成を説明する。工作機械1は、数値制御装置20、第一移設検知器30、第二移設検知器40、軸制御部8、上述の表示装置7A、操作部7B等を備える。数値制御装置20は、CPU21、ROM22、RAM23、EEPROM(登録商標)24、機械入出力部(以下機械I/Oと呼ぶ)25、I/Fモジュール26、I/Fモジュール27等を備える。ROM22、RAM23、EEPROM24、機械I/O25、I/Fモジュール26,27はCPU21に高速バスで接続する。
CPU21は工作機械1の動作を統括制御する。ROM22は各種プログラム等を記憶する。RAM23は各種情報を一時的に記憶する。EEPROM24は、後述する起動判定プログラム、起動制限フラグ情報、解除パスワード等を記憶する。起動判定プログラムは後述する起動判定処理(図6参照)を実行する為のものである。起動制限フラグ情報は1か0の情報であり、工作機械1の起動を制限する場合は1、起動を制限していない場合は0である。解除パスワードは工作機械1の起動制限を解除する為の暗号である。軸制御部8、表示装置7A、操作部7Bは機械I/O25に接続する。軸制御部8は例えば工作機械1の主軸機構及びテーブル機構の各軸の移動を制御するサーボモータアンプ等である。I/Fモジュール26は第一移設検知器30に接続する。I/Fモジュール27は第二移設検知器40に接続する。
なお数値制御装置20は媒体読取装置(図示略)を備える。数値制御装置20は記憶媒体に記憶する起動判定プログラムを、媒体読取装置で読み取ってEEPROM24にインストールしてもよい。また数値制御装置20に接続する外部機器(図示略)又はネットワークから起動判定プログラムを受信し、EEPROM24にインストールしてもよい。
図4を参照し、第一移設検知器30の構成を説明する。第一移設検知器30は、CPU31、加速度センサ32、EEPROM33、移設検知インターフェース(以下移設検知I/Fと呼ぶ)34等を備える。CPU31は第一移設検知器30の動作を制御する。加速度センサ32は、工作機械1に生じる振動を加速度で検知する。なお本実施形態は加速度センサ32に限らず、工作機械1の振動又は傾斜等を検知できる機器を使用してもよい。
EEPROM33は各種プログラム、移設日時情報、移設フラグ情報、加速度センサ32の基準値等を記憶する。各種プログラムは移設監視処理プログラムを含む。移設監視処理プログラムは後述する移設監視処理(図5参照)を実行する為のものである。移設日時情報は、加速度センサ32が工作機械1の振動を検出した日時の情報である。移設フラグ情報は1か0の情報であり、移設を検知した場合は1、移設を検知していない場合は0となる。加速度センサ32の基準値は移設による振動か否かの判定に用いる。移設検知I/F34は数値制御装置20のI/Fモジュール26に接続する。
第一移設検知器30は、更に、AC/DC変換回路51、異常電圧検出回路52、バッテリ53、スイッチ駆動回路54、スイッチ55,56等を備える。AC/DC変換回路51は外部の200V交流電源70に接続し、交流電源70が供給する交流を直流に変換する。AC/DC変換回路51はスイッチ55を介して異常検出回路52に接続する。異常検出回路52はCPU31に接続する。故にAC/DC変換回路51が出力する電流はスイッチ55、異常検出回路52を介してCPU31に流れる。バッテリ53はスイッチ56を介して異常検出回路52に接続する。故にバッテリ53が出力する電流はスイッチ56、異常検出回路52を介してCPU31に流れる。
異常電圧検出回路52はAC/DC変換回路51、バッテリ53の出力異常を検出する。スイッチ駆動回路54は、CPU31とバッテリ53に夫々接続する。CPU31は異常電圧検出回路52の検出結果に応じて、スイッチ駆動回路54に制御指令を出力する。スイッチ駆動回路54は制御指令に基づき、スイッチ55,56を夫々開閉する。AC/DC変換回路51の出力が正常の場合、CPU31はスイッチ55を閉じ、スイッチ56を開くようにスイッチ駆動回路54を制御する。故に第一移設検知器30はAC/DC変換回路51が出力する直流を利用できる。異常電圧検出回路52がAC/DC変換回路51の出力異常を検出した場合、CPU31はスイッチ55を開き、スイッチ56を閉じる。故に第一移設検知器30はバッテリ53が出力する直流を利用できる。
図4を参照し、第二移設検知器40の構成を説明する。第二移設検知器40の構成は第一移設検知器30の構成と同じである。第二移設検知器40は、CPU41、加速度センサ42、EEPROM43、移設検知I/F44等を備える。EEPROM43は、各種プログラム、移設日時情報、移設フラグ情報、加速度センサ42の基準値等を記憶する。各種プログラムは移設監視処理プログラムを含む。移設検知I/F44は数値制御装置20のI/Fモジュール27に接続する。
第二移設検知器40は、更に、AC/DC変換回路61、異常電圧検出回路62、バッテリ63、スイッチ駆動回路64、スイッチ65,66等を備える。AC/DC変換回路61は外部の200V交流電源70に接続し、交流電源70が供給する交流を直流に変換する。AC/DC変換回路61はスイッチ65を介して異常検出回路62に接続する。異常検出回路62はCPU31に接続する。故にAC/DC変換回路61が出力する電流はスイッチ65、異常検出回路62を介してCPU41に流れる。バッテリ63はスイッチ66を介して異常検出回路62に接続する。故にバッテリ63が出力する電流はスイッチ66、異常検出回路62を介してCPU41に流れる。
異常電圧検出回路62はAC/DC変換回路61、バッテリ63の出力異常を検出する。スイッチ駆動回路64は、CPU41とバッテリ63に夫々接続する。CPU41は異常電圧検出回路62の検出結果に応じて、スイッチ駆動回路64に制御指令を出力する。スイッチ駆動回路64は制御指令に基づき、スイッチ65,66を夫々開閉する。AC/DC変換回路61の出力が正常の場合、CPU41はスイッチ65を閉じ、スイッチ66を開くようにスイッチ駆動回路64を制御する。故に第二移設検知器40はAC/DC変換回路61が出力する直流を利用できる。異常電圧検出回路62がAC/DC変換回路61の出力異常を検出した場合、CPU41はスイッチ65を開き、スイッチ66を閉じる。故に第二移設検知器40はバッテリ63が出力する直流を利用できる。
図5の流れ図を参照し、移設監視処理を説明する。本処理は、第一移設検知器30のCPU31、第二移設検知器40のCPU41が夫々実行する。本実施形態は第一移設検知器30のCPU31が実行する移設監視処理を説明する。使用者が第一移設検知器30の電源をオンすると、CPU31はEEPROM33から移設監視プログラムを読み出して本処理を実行する。
CPU31はEEPROM33に記憶する移設フラグを初期化して0にする(S1)。CPU31は第一移設検知器30がアクティブモードか否か判断する(S2)。アクティブモードは移設監視を実行する状態であり、使用者が設定可能である。第一移設検知器30がアクティブモードでない場合(S2:NO)、CPU31はS1に戻って待機状態となる。移設監視は開始しない。
第一移設検知器30がアクティブモードである場合(S2:YES)、CPU31は加速度センサ32による移設監視を開始する(S3)。CPU31は加速度センサ32が検出した振動値が基準値を超えたか否か判断する(S4)。基準値はEEPROM33に記憶した値である。加速度センサ32は工作機械1の加工中における小刻みな振動を検出する場合がある。小刻みな振動は工作機械1の移設に伴う振動ではない。故に基準値は小刻みな振動を検出した時の振動値よりも高い値に設定するのが良い。
加速度センサ32が検出した振動値が基準値以下の場合(S4:NO)、工作機械1の移設の可能性は低い。故にCPU31はS3に戻って、引き続き、移設監視を継続する。これに対し、加速度センサ32が検出した振動値が基準値を超えた場合(S4:YES)、工作機械1の移設の可能性は高い。故にCPU31はEEPROM33に移設フラグ1を記憶し(S5)、更に振動検出日時を移設日時情報としてEEPROM33に記憶し、本処理を終了する。
図6の流れ図を参照し、起動判定処理を説明する。本処理は数値制御装置20のCPU21が実行する。CPU21は工作機械1の電源のオンオフに関わらず、EEPROM24に記憶する起動判定プログラムを定期的に読み出して本処理を実行する。
CPU21はEEPROM24に記憶する起動制限フラグが1か否か判断する(S11)。起動制限フラグが0である場合(S11:NO)、起動制限をかけていないので、第一移設検知器30のEEPROM33、第二移設検知器40のEEPROM43から移設フラグ情報を夫々読み込む(S12)。
CPU21は第一移設検知器30の移設フラグが1か否か判断する(S13)。移設フラグが0である場合(S13:NO)、第一移設検知器30は移設を検知しておらず、工作機械1は移設していないとみなす。故にCPU21は第一移設検知器30のEEPROM33、第二移設検知器40のEEPROM43が夫々記憶する移設フラグを0にリセットし(S18)、本処理を終了する。故に使用者が工作機械1の起動スイッチ(図示略)をオンした場合、工作機械1は正常に起動できる。
第一移設検知器30の移設フラグが1であった場合(S13:YES)、工作機械1の移設の可能性があり、また、第一移設検知器30が故障した可能性もある。その他、第一移設検知器30の点検等を行う際に、第一移設検知器30が揺れて移設と判断した可能性もある。そこで、CPU21は第二移設検知器40についても移設フラグは1か否か判断する(S14)。第二移設検知器40の移設フラグが0であった場合(S14:NO)、第二移設検知器40は移設を検知していないので、工作機械1は移設していないとみなす。第一移設検知器30は誤検知の可能性がある。故にCPU21は第一移設検知器30のEEPROM33、第二移設検知器40のEEPROM43が夫々記憶する移設フラグを0にリセットし(S18)、本処理を終了する。故に使用者が工作機械1の起動スイッチ(図示略)をオンした場合、工作機械1は正常に起動できる。
これに対し、第一移設検知器30の移設フラグが1、第二移設検知器40の移設フラグも1であった場合(S13:YES、S14:YES)、第一移設検知器30と第二移設検知器40の両方が移設を検知しているので、工作機械1は移設したとみなす。CPU21は工作機械1を起動不能とする為に、EEPROM24に起動フラグ1を記憶し(S15)、本処理を終了する。故に使用者が工作機械1の起動スイッチ(図示略)をオンした場合でも、工作機械1は起動しない。
CPU21はEEPROM24に記憶する起動制限フラグが1である場合(S11:YES)、工作機械1は起動制限をかけているので、CPU21は解除操作があったか否か判断する(S16)。解除操作は、使用者が工作機械1にかけた起動制限を解除する為に、解除パスワードを工作機械1の操作部7Bで入力する操作である。解除操作があった場合(S16:YES)、CPU21はEEPROM24に起動制限フラグ0を記憶し(S17)、起動制限を解除する。CPU21は、第一移設検知器30のEEPROM33、第二移設検知器40のEEPROM43が夫々記憶する移設フラグを0にリセットし(S18)、本処理を終了する。故に使用者が工作機械1の起動スイッチ(図示略)をオンした場合、工作機械1は正常に起動できる。解除操作がなかった場合(S16:NO)、CPU21はそのまま処理を終了する。
以上説明にて、EEPROM33は本発明の第一記憶部に相当し、EEPROM43は本発明の第二記憶部に相当し、S12〜S14を実行するCPU21は本発明の移設判断手段に相当し、S15を実行するCPU21は本発明の起動制限手段に相当し、S17を実行するCPU21は本発明の解除手段に相当し、S18を実行するCPU21は本発明のリセット手段に相当する。
以上説明した如く、本実施形態の工作機械1は第一移設検知器30と第二移設検知器40を備える。第一移設検知器30は加速度センサ32を用いて工作機械1の移設を検知し、工作機械1の移設の有無を示す情報として、移設フラグ情報をEEPROM33に記憶する。第二移設検知器40も第一移設検知器30と同様に、工作機械1の移設を検知し、移設フラグ情報をEEPROM43に記憶する。数値制御装置20のCPU21は第一移設検知器30の移設フラグ情報と第二移設検知器40の移設フラグ情報に基づき、第一移設検知器30と第二移設検知器40の双方が工作機械1の移設を検知したか否かを判断する。双方が工作機械1の移設を検知した場合、CPU21は工作機械1の起動を制限する。第一移設検知器30と第二移設検知器40のうち一方が工作機械1の移設を誤検知した場合、他方が移設を検知していなければ工作機械1は移設していない。故に工作機械1は正常に起動できる。使用者は操作部7Bで解除操作を行わずに工作機械1を正常に起動できる。解除操作の手間は不要である。
また上記実施形態は特に、第一移設検知器30と第二移設検知器40の両方又は片方が工作機械1の移設を検知していないと判断した場合、各EEPROM33,43に記憶する移設フラグ情報を夫々リセットする。故に工作機械1は解除操作をしなくても、正常に起動できる。
また上記実施形態は特に、第一移設検知器30と第二移設検知器40は、制御箱6内の互いに対向する面に夫々配置する。例えば工作機械1が第一移設検知器30がある側のみで加工を行う場合、第一移設検知器30は誤って振動を検出し移設と判断する場合がある。第二移設検知器40は第一移設検知器30の固定面とは異なる面に配置するので振動を検出し難い。故に工作機械1は加工に伴う振動による誤検知の可能性を低減できる。
なお上記実施形態では、CPU21はEEPROM33(43)に記憶する移設日時情報を読み出し、操作パネル7の表示装置7Aに表示できる。使用者は工作機械1の起動制限を解除した際に、操作部7Bを操作し表示装置7Aに移設日時情報を表示して確認するとよい。
なお本発明は上記実施の形態に限定されず、様々な変形が可能である。上記実施形態では、第一移設検知器30と第二移設検知器40の両方又は片方が工作機械1の移設を検知しなかった場合、EEPROM33とEEPROM34が夫々記憶する各移設フラグ情報のうち両方をリセットしたが、少なくとも工作機械1の移設を検知した方をリセットすればよい。
また上記実施形態は、移設フラグ情報をEEPROM33(34)に記憶するが、不揮発性記憶装置であればよく、例えばSRAM等でもよい。
また上記実施形態は、第一移設検知器30と第二移設検知器40を制御箱6内の異なる面に夫々配置するが、同じ面に配置してもよく、制御箱6以外の箇所に配置してもよい。例えば、操作パネル7内に配置してもよい。
また上記実施形態にて、上述の移設監視処理(図5参照)はCPU31(41)が実行する例に限定せず、他の電子部品(例えばASIC)が実行してもよい。更に上述の起動判定処理(図6参照)はCPU21が実行する例に限定せず、他の電子部品(例えばASIC)が実行してもよい。
また上記実施形態では、二つの移設検知器を備えたものを説明したが、二つ以上であれば幾つあってもよい。
1 工作機械
6 制御箱
7B 操作部
20 数値制御装置
21 CPU
30 第一移設検知器
31 CPU
33 EEPROM
40 第二移設検知器
41 CPU
43 EEPROM

Claims (4)

  1. 工作機械の動作を制御する数値制御装置であって、
    前記工作機械に設け、前記工作機械の移設を検知し且つ当該移設の情報である第一移設情報を記憶する第一記憶部を備えた第一移設検知器と、
    前記工作機械に設け、前記工作機械の移設を検知し且つ当該移設の情報である第二移設情報を記憶する第二記憶部を備えた第二移設検知器と、
    前記第一移設情報と前記第二移設情報に基づき、前記第一移設検知器と前記第二移設検知器の双方が前記工作機械の移設を同時に検知したか否かを判断する移設判断手段と、
    前記移設判断手段が前記第一移設検知器と前記第二移設検知器の双方が移設を検知したと判断した場合、前記工作機械の起動を制限する起動制限手段と、
    前記起動制限手段による前記制限を解除する解除手段と
    を備えたことを特徴とする数値制御装置。
  2. 前記移設判断手段が前記第一移設情報と前記第二移設情報に基づき、前記第一移設検知器と前記第二移設検知器の両方又は片方が前記工作機械の移設を検知していないと判断した場合、前記第一記憶部と前記第二記憶部が記憶する前記第一移設情報と前記第二移設情報のうち少なくとも前記工作機械の移設を検知した方をリセットするリセット手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の数値制御装置。
  3. 前記第一移設検知器と前記第二移設検知器は、前記工作機械に設けた箱体内の異なる面に夫々配置した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. 前記第一移設検知器と前記第二移設検知器は、前記箱体内の互いに対向する面に夫々配置したことを特徴とする請求項3に記載の数値制御装置。
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