JP2016157400A - タッチパネルで工作機械の軸制御を行う数値制御装置 - Google Patents

タッチパネルで工作機械の軸制御を行う数値制御装置 Download PDF

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Abstract

【課題】数値制御装置画面で加工エリアをリアルタイムに確認でき、ビデオカメラで撮影した映像（動画）をタッチパネル操作が可能な数値制御装置の画面に表示させ、軸移動を示す矢印等のアイコンをビデオ映像に重ねて表示させ、このアイコンをタッチしている間軸移動を行うことができる数値制御装置を提供する。【解決手段】数値制御装置２の表示画面に、工作機械１の加工エリア３のビデオ映像を動画として表示させ、前記動画にオペレーターが直感的に可動軸の移動方向を認識できるアイコンを重ねて表示させ、オペレーターによるタッチパネル操作に対応する表示画面上のアイコンを特定し、特定されたアイコンに割り付けられている可動軸の移動制御を行う。【選択図】図２

Description

本発明は工作機械を制御する数値制御装置に関し、特に、タッチパネルで工作機械の軸操作を行う数値制御装置に関する。
自動で加工を行う工作機械には必ず数値制御装置が設置される。このような数値制御装置によって自動加工を行う工作機械において、オペレーターによるマニュアル操作での可動軸の移動を行う機能は必要不可欠である。オペレーターのマニュアルでの主な作業として段取り作業や工具切り換え作業がある。これらの作業は工作機械を用いた製品の生産効率を向上するために重要な作業である。
段取り作業や工具切り換え作業を手際よく行うために、マニュアル操作によって工作機械の可動軸を移動する手段が工作機械を制御する数値制御装置に備わっている。例えば、数値制御装置に備わっている手動パルス発生器を用いて可動軸の移動をマニュアル操作によって行うことができる。あるいは、操作パネルのジョグ送りを用いて可動軸の移動をマニュアル操作によって行うこともできる。
特開２００６−２４３８７５号公報
オペレーターは、工作機械の可動軸の移動をマニュアル操作によって行う際には、加工エリアの軸の移動量を目視で確認しなければならない。工作機械の加工エリアの可動軸を確認せず移動させてしまうと、誤って可動軸を移動させたりしても気づくのが遅れたりする。あるいは、ソフトウェア等の移動量の制限を設けていない場合、軸の衝突（主軸がワークに衝突したり、ワークが加工領域内に配置された工作機械の部品に衝突したりすることを意味する）が発生する可能性がある。軸の衝突が発生すると、工作機械に大きな損害を与えてしまう。
そのため、オペレーターは、工作機械の加工エリアと座標が表示されている数値制御装置画面の両方を目視して確認しながらマニュアル操作を行う必要がある。しかし、数値制御装置の画面表示部と加工エリアは離れて設置されていることがあるため、オペレーターは画面表示部と加工エリアとを交互に確認する度に目線を往復させる必要があり、オペレーターは大きな負担を強いられる。
数値制御装置画面で加工エリアを確認できる方法が課題として挙げられる。さらに、数値制御装置画面にてオペレーターが操作しやすい方法で可動軸を移動できる技術が求められる。
加工エリアの静止画の画像データを数値制御装置画面で確認する先行技術（特許文献１参照）があるが、静止画の画像データでは目視と同等のリアルタイム性に欠け、段取りでの作業速度に対応できない。さらに、特許文献１に開示される技術では、アイコンを表示させる箇所のための画像検出において、２値化処理やエッジ検出などの複雑な検出方法を用いている。そのため、数値制御装置の処理に負担をかけることになり、処理能力に乏しい数値制御装置ではアイコンを表示させる機能を実現するのは不可能である。また、画像データの品質によってはアイコンの表示箇所を誤検出する可能性が考えられる。
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、数値制御装置画面で加工エリアをリアルタイムに確認でき、ビデオカメラで撮影した映像（動画）をタッチパネル操作が可能な数値制御装置の表示装置の画面に表示させ、可動軸の移動を示す矢印等のアイコンをビデオ映像に重ねて表示させ、このアイコンの操作に応じて可動軸の移動を行うことができる数値制御装置を提供することである。
本願の請求項１に係る発明は、１つ以上の可動軸を有する工作機械を制御する数値制御装置において、前記数値制御装置にデータを入力するタッチパネルと、撮像手段により撮像された前記工作機械の加工エリアの動画を表示する表示手段と、前記工作機械に備わった各可動軸に対応するアイコンを、前記表示手段に表示される動画に重ねて表示する画像データを形成する表示画像形成手段と、前記タッチパネルが操作された位置の座標データを取得するタッチパネル座標データ取得手段と、前記タッチパネル座標データ取得手段により取得された座標データに対応する、前記表示手段上の画面上の座標データを周期的に取得する画面座標データ取得手段と、前記表示画像形成手段により前記表示手段に表示されるアイコンのうち、前記画面上の座標データに対応するアイコンを特定するアイコン特定手段と、前記アイコン特定手段により特定されたアイコンに対応する可動軸の移動制御を行う軸移動制御手段と、を備えた工作機械の数値制御装置である。
本発明により、数値制御装置画面で加工エリアをリアルタイムに確認でき、ビデオカメラで撮影した映像（動画）をタッチパネル操作が可能な数値制御装置の表示装置の画面に表示させ、可動軸の移動を示す矢印等のアイコンをビデオ映像に重ねて表示させ、このアイコンの操作に対応して可動軸の移動を行うことができる数値制御装置を提供できる。
本発明の実施形態の数値制御装置と工作機械の加工エリアの構造を示す図である。 図１の数値制御装置の画面を説明する図である。 軸移動時の処理手順を示すフローチャートである。
本発明は工作機械のオペレーターによるマニュアル操作に関し、特に、タッチパネルによる軸の操作を容易にする構造を備えた数値制御装置に関する。以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は本発明の実施形態の数値制御装置と工作機械の加工エリアの構造を示す図である。加工エリア３はカバー１４に設けられた透明窓１５を介してオペレーターが目視して確認できる。カバー１４により遮蔽された加工エリア３内に、ワーク６を載置するワーク台７、加工エリア３の動画を撮影するビデオカメラ５が配設されている。ビデオカメラ５は加工エリア３内を移動できる手段を有する。あるいは、ビデオカメラ５を加工エリア３の所定位置に固定してもよい。また、加工エリア３内に１ないし複数のビデオカメラ５を配置してもよい。ビデオカメラ５は、加工エリア３内の可動軸の移動が可能な箇所を撮影する。撮影した画像の信号は数値制御装置２に送られ、数値制御装置２は表示器８（特許請求の範囲の表示手段に対応）の画面に撮影した画像を動画として表示させる。
工作機械１は数値制御装置２によって数値制御によりワーク６の加工が行われる。工作機械１は、加工エリア３で、ワーク台７に載置されたワーク６を、主軸１６に装着した工具１７によって加工する。主軸１６とワーク台７とは可動軸を制御することで相対移動させることができる。可動軸の制御は加工プログラムに基づいて数値制御装置２により数値制御される。また、オペレーターの操作によるマニュアル操作で相対移動させることができる。オペレーターのマニュアルでの主な作業として段取り作業や工具切り換え作業がある。本発明の実施形態では、オペレーターがタッチパネル１８（図２（ｂ）参照）を操作することで、工作機械の可動軸の移動制御を行うことができる。
図２は図１の数値制御装置の画面を説明する図である。図２（ａ）に示されるように、工作機械１を制御する数値制御装置２は、従来公知のものと同様に、図示しない演算処理装置、入出力インタフェース、記憶装置を備えており、工作機械の制御に係る各種表示を行う表示器８、数値制御装置２へ各種データの入力、数値制御装置２への指示を入力するキースイッチなどの操作部１１を備えている。図２（ｂ）に示されるように、表示器８には透明電極からなるタッチパネル１８が取り付けられている。なお、タッチパネル１８と表示器８とは独立のデバイスを用いてもよい。オペレーターがタッチパネル１８を押圧などの操作を行うと、操作された位置の座標データが数値制御装置２に取得される。タッチパネルの操作によって取得された座標データに対応する表示器の表示画面の座標データが数値制御装置２に取得される。
本発明の実施形態では、表示器８の表示画面に、工作機械１の加工エリア３のビデオ映像が動画として表示される。そして、画像処理のソフトウェア（特許請求の範囲の「表示画像形成手段」に対応）により表示器８に表示される加工エリア３の動画にアイコンを重ねて表示させる。このアイコンはオペレーターが直感的に可動軸の移動方向を認識できるものとする。例えば、図２（ａ）で示されている矢印である（軸１の矢印９、軸２の矢印１０）。
数値制御装置２の機能として、画像処理のソフトウェアにより予め矢印の種類が記されたアイコンテーブル１２も数値制御装置２の表示器８の画面に表示する。このアイコンテーブル１２は常に表示してもよいし、可動軸にアイコンを割り当てるときに表示してもよい。
オペレーターはタッチパネル１８を操作することによって、表示器８の表示画面に表示されたアイコンテーブル１２から矢印を任意に選択することができる。選択した矢印をタッチパネル１８でドラッグアンドドロップなどの操作で、表示器８の表示画面上の任意の位置に配置する。アイコンの配置位置は画面操作の妨げにならない位置に矢印を配置することが望ましい。矢印の大きさ、長さ、角度はタッチパネル１８の操作によって変更することができる。
表示器８の表示画面に配置された矢印のアイコンをタッチパネル操作で選択し、移動対象となる可動軸を割り付ける。矢印に対しての可動軸のプラス方向およびマイナス方向の設定は、両端の矢印の形状またはサイズを異なるようにすることで実現させる。例えば大きい矢印をプラス方向、小さい矢印をマイナス方向とする。
図３は可動軸の移動の処理手順を示すフローチャートである。可動軸の移動の処理についてフローチャートに沿って説明する。可動軸の送り速度は予め設定されている。まず、オペレーターによってタッチパネルが押されたか否かを検出する（ｓａ０１）。押されていないことを検出した場合、可動軸の移動を停止しこの周期の処理を終了し（ｓａ０２）、押されたことを検出した場合、そのタッチパネルの押された位置の座標データを取得する（ｓａ０３）。タッチパネルの座標データに対応する表示画面における座標データを取得する（ｓａ０４）。表示画面における取得した座標データに対応する矢印のアイコンを特定する（ｓａ０５）。そして特定したアイコンの矢印のどちらの方向が選択されているか特定する（ｓａ０６）。アイコンの矢印に割り当てられた可動軸を予め設定された送り速度で特定された方向に移動を開始し、この回の処理を終了する（ｓａ０７）。
フローチャートの処理は周期的に行われるため、タッチパネル画面が押され続けていれば軸移動を続ける。タッチパネルが押されていなければ軸移動を停止する。
フローチャートの処理を補足して説明する。ｓａ０３の処理はタッチパネル座標データ取得手段に対応する。ｓａ０４の処理は画面座標データ取得手段に対応する。ｓａ０５の処理はアイコン特定手段に対応する。ｓａ０６，ｓａ０７は軸移動制御手段に対応する。
数値制御装置画面に加工エリアの映像を表示させることで、オペレーターによる工作機械の加工エリアと数値制御装置画面の視点の往復が不要になり、オペレーターの負担が軽減される。また、リアルタイムで数値制御装置画面に映し出されるので、映像から構造物を画面処理する必要は無い。
加工エリアの映像を表示させた数値制御装置の画面に各軸のアイコンをソフトウェアで任意に表示させ、アイコンを操作することで、オペレーターが段取り作業を数値制御装置の画面のみで行うことができ、従来にない操作性の向上が見込めるものである。
さらに、ソフトウェアでアイコンを画面上に任意に配置することで、ソフトウェアによるアイコンの表示位置の処理が無くなり、処理能力が乏しい数値制御装置であってもアイコン表示は不要になり、誤検出することも無くなる。また、矢印には予め移動する軸が割り付いているため、オペレーターがわざわざ軸選択する必要がない。さらに、オペレーターは複数の矢印を操作することで複数の軸を同時に操作することも可能であり、段取り作業において従来にない操作性の向上が得られる。
１ 工作機械
２ 数値制御装置
３ 加工エリア

５ ビデオカメラ
６ ワーク
７ ワーク台
８ 表示器
９ 軸１
１０ 軸２
１１ 操作部
１２ アイコンテーブル

１４ カバー
１５ 透明窓
１６ 主軸
１７ 工具
１８ タッチパネル

Claims (1)

  1. １つ以上の可動軸を有する工作機械を制御する数値制御装置において、
    前記数値制御装置にデータを入力するタッチパネルと、
    撮像手段により撮像された前記工作機械の加工エリアの動画を表示する表示手段と、
    前記工作機械に備わった各可動軸に対応するアイコンを、前記表示手段に表示される動画に重ねて表示する画像データを周期的に形成する表示画像形成手段と、
    前記タッチパネルが操作された位置の座標データを取得するタッチパネル座標データ取得手段と、
    前記タッチパネル座標データ取得手段により取得された座標データに対応する、前記表示手段上の画面上の座標データを取得する画面座標データ取得手段と、
    前記表示画像形成手段により前記表示手段に表示されるアイコンのうち、前記画面上の座標データに対応するアイコンを特定するアイコン特定手段と、
    前記アイコン特定手段により特定されたアイコンに対応する可動軸の移動制御を行う軸移動制御手段と、
    を備えた工作機械の数値制御装置。
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