JP2017033346A - 工作機械の情報取得装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】詳細な加工診断や機械診断に必要な機械情報を好適に取得する。【解決手段】NC装置10は、主軸負荷や各送り軸の負荷・指令値等の機械情報を任意の時刻毎に機械動作指令部14から取得する時系列記録部13Aと、プログラム名や工具番号及びオペレータ操作によるオーバーライド値等のイベント情報を、変更時に当該変更時刻と共に機械情報指令部14より取得するイベント記録部13Bとからなる機械情報取得部13と、機械情報の時系列データとイベントデータとを対応させて出力する機械情報切り抜き部18及びモニタ19とを備えている。【選択図】図2
Description
本発明は、工具又はワークを回転させながら加工を行う工作機械において、機械情報を取得して記録するための情報取得装置に関する。
回転軸に取り付けた工具又はワークを回転させ、工具とワークを相対的に移動して加工を行う工作機械において、工具の損傷はワークを希望通りの寸法や形状に加工できないといった加工不具合を生じさせる。加えて、工具の損傷によりワークが除去できない状況でも、送り軸は動作し続けて工具とワークとが衝突と同じ状況になり、工具やワークだけでなく機械が損傷を受けることになる。そこで、加工の状態を最も表していると考えられる主軸モータの負荷を監視し、送り軸を停止するなどといったことが一般的に行われている。主軸負荷の監視は、実際に加工が正常に行うことができた場合の主軸負荷を一定時間で記録して基準波形とし、その基準値と一定時間毎に比較する方法が知られている。図1は、実際の正常加工時の負荷を記録して基準値とし、基準値を上下方向にオフセットする形でアラームとするしきい値の図を示している。このようなしきい値の設定を可能とすることで、例えばドリル加工のような負荷の変動が大きい場合に、適切なマージンを設定できる。一方で、このように基準値で監視を行う場合、正常な加工における基準値を、加工監視する加工のタイミングで予め記録する必要がある。
この基準値(負荷の最大値)を自動的に取得する技術として、特許文献1が知られている。特許文献1は、工具IDと負荷の上限値とを含む複数のレコードからなる監視区間指定ファイルを記憶し、加工中に検出された負荷の最大値を工具IDと共に記憶して、監視区間指定ファイルの入力画面が表示されているときに工具IDとモータIDが入力された場合、記憶データ中から当該工具使用時の当該モータの負荷検出値の最大値を読み込んでモニタに表示する加工負荷の上限値設定装置を開示している。
また、工作機械が持っている負荷などの機械情報は、加工分析に使用することができる。切削動作毎に負荷を計測する技術として、特許文献2が知られている。特許文献2は、切削動作が指令されたら送り軸のサーボモータを決定して送り軸の移動を開始し、各モータの負荷トルクの計測を実行し、負荷トルクの計測データを記録メモリに記録する数値制御装置を開示している。
上記に示した加工監視や機械診断に加え、工作機械の機械情報は、例えば非切削中の機械動作時の経時変化を比較することで機械診断に有効な場合がある。切削中かどうかを判定して監視する技術として特許文献3が知られている。特許文献3は、負荷トルクの監視を行わないブロックのシーケンス番号を入力し、実行中のブロックの指令が位置決め指令と判別され、記憶されたシーケンス番号と一致しないとき、位置決め動作中の送りモータの負荷トルクを監視する。これにより、切削時等の動作を特定し、機械の可動部(送り軸)の摩耗等を監視する。
また、工作機械が持っている負荷などの機械情報は、加工分析に使用することができる。切削動作毎に負荷を計測する技術として、特許文献2が知られている。特許文献2は、切削動作が指令されたら送り軸のサーボモータを決定して送り軸の移動を開始し、各モータの負荷トルクの計測を実行し、負荷トルクの計測データを記録メモリに記録する数値制御装置を開示している。
上記に示した加工監視や機械診断に加え、工作機械の機械情報は、例えば非切削中の機械動作時の経時変化を比較することで機械診断に有効な場合がある。切削中かどうかを判定して監視する技術として特許文献3が知られている。特許文献3は、負荷トルクの監視を行わないブロックのシーケンス番号を入力し、実行中のブロックの指令が位置決め指令と判別され、記憶されたシーケンス番号と一致しないとき、位置決め動作中の送りモータの負荷トルクを監視する。これにより、切削時等の動作を特定し、機械の可動部(送り軸)の摩耗等を監視する。
負荷を用いた加工監視において、実際にはワーク及び工具の材質や素材形状の製造上のばらつきや、切削液の流量の不足により正常な加工であっても負荷のばらつきが生じることがある。これらに加え、プログラム修正による切削量の変化、オーバーライドスイッチの誤操作による軸の速度の変化により負荷が変化してしきい値を超える場合がある。そこで、しきい値を超えた場合のために、これらの情報を含めて記録し、しきい値を超えた原因を分析する必要がある。しかし、特許文献1の技術では、予め定めた工具IDとモータIDを監視区間として、これらの情報と負荷との記録しかしないため、詳細な原因分析を行うことができない。また、分析においてはしきい値を超えた時刻付近の時系列データだけでは充分でない場合がある。この場合、監視対象以外の工具にさかのぼって(荒加工工程など)分析を行う必要がある。
さらに、加工を区切った時系列データで正常時と突き合せることも必要となってくる。特許文献2の技術では、ドリリングサイクルのような工具軸が反転する場合に反転位置で分けて記録するが、例えば円弧運動のように同一方向に切削しながら移動する場合であってもデータとして分けたいこともある。
一方、実際には基準データを統計的な処理により求める必要がある。このためには、制御装置上で行うよりも、デスクトップ型のPC等で複雑な設定を踏まえた処理を行う必要がある。このためには必要な情報を適切に記録し、後で処理することが適している。
そして、機械診断においても、取得した機械情報の経時変化を比較するため、同じ動作を行った際のデータを抽出する必要があり、位置や速度、搭載ワーク重量、工具重量を特定する必要がある。特許文献3の技術では、加工プログラムのシーケンス番号により指定した区間の負荷トルクを計測する。しかし、多くの機械からデータを収集するためにプログラム指令の無い区間であったり、突如発生した故障原因を探るためのデータを取得する必要がある。そのためプログラム中で負荷トルクを監視する特許文献3の技術では、記録し損ねる可能性がある。
さらに、加工を区切った時系列データで正常時と突き合せることも必要となってくる。特許文献2の技術では、ドリリングサイクルのような工具軸が反転する場合に反転位置で分けて記録するが、例えば円弧運動のように同一方向に切削しながら移動する場合であってもデータとして分けたいこともある。
一方、実際には基準データを統計的な処理により求める必要がある。このためには、制御装置上で行うよりも、デスクトップ型のPC等で複雑な設定を踏まえた処理を行う必要がある。このためには必要な情報を適切に記録し、後で処理することが適している。
そして、機械診断においても、取得した機械情報の経時変化を比較するため、同じ動作を行った際のデータを抽出する必要があり、位置や速度、搭載ワーク重量、工具重量を特定する必要がある。特許文献3の技術では、加工プログラムのシーケンス番号により指定した区間の負荷トルクを計測する。しかし、多くの機械からデータを収集するためにプログラム指令の無い区間であったり、突如発生した故障原因を探るためのデータを取得する必要がある。そのためプログラム中で負荷トルクを監視する特許文献3の技術では、記録し損ねる可能性がある。
そこで、本発明は、詳細な加工診断や機械診断に必要な機械情報を好適に取得することができる工作機械の情報取得装置を提供することを目的としたものである。
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、工作機械の情報を取得する装置であって、
所定のタイミングで機械情報を時系列に取得する時系列情報記録手段と、
加工工程に係る工程情報、工具情報、工作機械の操作盤に係る操作盤情報、ワーク情報、オペレータ情報のうちの何れかが変更された際の変更内容及び時刻と、機械制御の実行開始又は終了に係る指令がされた際の当該指令及び時刻との少なくとも一方を記録するイベント情報記録手段と、
前記時系列情報記録手段に記録された前記機械情報の時系列データと、前記イベント情報記録手段に記録されたイベントデータとを併せて出力する出力手段と、を備えたことを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1の構成において、前記出力手段は、前記時系列情報記録手段に記録された前記時系列データを、前記イベント情報記録手段に記録された前記時刻に対応させて抽出する機械情報切り抜き手段を含んでなることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項2の構成において、前記出力手段は、前記機械情報切り抜き手段で抽出した前記時系列データの変化態様と、前記時刻に対応する前記イベントデータとを表示するモニタを含んでなることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項3の構成において、前記イベント情報記録手段には、前記イベントデータの優先順位を予め設定し、前記出力手段は、前記イベントデータの表示項目が予め設定した数を超えた場合、前記優先順位の高い前記イベントデータのみを前記モニタに表示することを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4の何れかの構成において、前記機械情報は、回転軸の負荷、送り軸の負荷、送り軸の位置、加工時の振動、切削液の流量、プログラム実行ブロックのカウンタのうちの少なくとも1つであることを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5の何れかの構成において、前記工程情報は、対話方式プログラムの加工工程、プログラム名、シーケンス番号のうちの少なくとも1つであり、前記工具情報は、工具番号、工具長補正値、工具径補正値のうちの少なくとも1つであり、前記操作盤情報は、オーバーライドスイッチの値であり、前記ワーク情報は、ワーク原点若しくはワークのシリアル番号であることを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、請求項1乃至6の何れかの構成において、前記機械制御は、プログラムの実行開始と終了、加工監視の実行開始と終了、機械診断のための軸動作の開始と終了、固定サイクル動作の開始と終了、切削液の吐出開始と終了のうちの少なくとも1つであることを特徴とする。
所定のタイミングで機械情報を時系列に取得する時系列情報記録手段と、
加工工程に係る工程情報、工具情報、工作機械の操作盤に係る操作盤情報、ワーク情報、オペレータ情報のうちの何れかが変更された際の変更内容及び時刻と、機械制御の実行開始又は終了に係る指令がされた際の当該指令及び時刻との少なくとも一方を記録するイベント情報記録手段と、
前記時系列情報記録手段に記録された前記機械情報の時系列データと、前記イベント情報記録手段に記録されたイベントデータとを併せて出力する出力手段と、を備えたことを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1の構成において、前記出力手段は、前記時系列情報記録手段に記録された前記時系列データを、前記イベント情報記録手段に記録された前記時刻に対応させて抽出する機械情報切り抜き手段を含んでなることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項2の構成において、前記出力手段は、前記機械情報切り抜き手段で抽出した前記時系列データの変化態様と、前記時刻に対応する前記イベントデータとを表示するモニタを含んでなることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項3の構成において、前記イベント情報記録手段には、前記イベントデータの優先順位を予め設定し、前記出力手段は、前記イベントデータの表示項目が予め設定した数を超えた場合、前記優先順位の高い前記イベントデータのみを前記モニタに表示することを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4の何れかの構成において、前記機械情報は、回転軸の負荷、送り軸の負荷、送り軸の位置、加工時の振動、切削液の流量、プログラム実行ブロックのカウンタのうちの少なくとも1つであることを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5の何れかの構成において、前記工程情報は、対話方式プログラムの加工工程、プログラム名、シーケンス番号のうちの少なくとも1つであり、前記工具情報は、工具番号、工具長補正値、工具径補正値のうちの少なくとも1つであり、前記操作盤情報は、オーバーライドスイッチの値であり、前記ワーク情報は、ワーク原点若しくはワークのシリアル番号であることを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、請求項1乃至6の何れかの構成において、前記機械制御は、プログラムの実行開始と終了、加工監視の実行開始と終了、機械診断のための軸動作の開始と終了、固定サイクル動作の開始と終了、切削液の吐出開始と終了のうちの少なくとも1つであることを特徴とする。
請求項1に記載の発明によれば、機械情報の時系列データとイベントデータとをそれぞれ個別に取得することで、例えばどの時刻までプログラム、工具、操作盤のスイッチ操作、ワーク、オペレータ情報に変化が無かったか、どの時刻まで機械制御が行われていたのかが分かる負荷などの時系列データを得ることができる。このため、一連の加工として扱うことができる期間が明確な時系列データを、長期に亘って取得可能となる。よって、詳細な加工診断や機械診断に必要な機械情報を好適に取得することができる。
請求項2に記載の発明によれば、上記効果に加えて、機械情報切り抜き手段の採用により、記録した機械情報から特定の時系列データを抜き出すことができる。よって、例えば加工監視用の基準データや、詳細に分析するために高いサンプリング周期で記録した場合の大容量データを切り出して容量を小さくして取り扱いを容易化することができる。結果、必要な区間を切り出して分析することができるため、分析効率が向上する。これにより、時系列波形の常時記録も可能となり、想定していなかった工具、動作での加工不具合が記録でき、分析が可能となる。
請求項3に記載の発明によれば、上記効果に加えて、機械情報の時系列の変化態様にイベントデータを併せて表示することで、例えばプログラム実行中の主軸負荷の時系列データを切り出して表示すれば、加工全体を俯瞰して見ることができて加工診断につながる。
請求項4に記載の発明によれば、上記効果に加えて、表示する時系列データの期間が長くイベントが多い場合、特に重要なイベントを優先的に表示することで時系列データの俯瞰をし易くなる。
請求項5に記載の発明によれば、上記効果に加えて、軸の負荷や加工振動の時系列データの記録により、加工状態や機械状態を判断できる。送り軸の時系列データの記録により、プログラム名が同じでもプログラムが変更されパスが変わった場合に、パスが同じかどうか確認することができる。切削液の流量の時系列データの記録により、切削液ポンプの異常やフィルタの目詰まりが判断できる。さらに、プログラムの実行ブロックカウンタの時系列データの記録により、実行中のプログラム行を知ることができる。
請求項6に記載の発明によれば、上記効果に加えて、対話形式プログラムの加工工程を記録することで、対話形式プログラミングで作成したプログラムの加工工程が特定できる。加えてプログラム情報としてプログラム名とシーケンス番号が記録でき、例えばプログラム名にバージョン情報を付加することで使用したプログラムが特定でき、さらにシーケンス番号により実行ブロックが特定できる。工具情報として工具番号、工具長補正値、工具径補正値を記録することで、工具摩耗のために修正された補正値によって工具状態を知ることができる。ワーク情報としてワーク原点やワークのシリアル番号を記録でき、ワークの原点と記録した機械情報である時系列の軸位置からワーク座標系での軸位置を知ることができる。また、ワークの寸法や粗さの計測値をシリアル番号を介して機械情報である時系列の主軸負荷などと結びつけることができる。
請求項7に記載の発明によれば、上記効果に加えて、プログラムの実行開始と終了とプログラム名が記録でき、実際に実行したプログラム名とその実行時刻を判断することができる。加工監視の実行開始と終了の期間が記録でき、例えば正常な加工の主軸負荷を基準波形とし、その基準値と一定時間毎に比較することで加工監視を行う場合、加工監視区間の主軸負荷の時系列データを基準値と比べることができる。機械診断の動作間と切削液吐出間の記憶についても、機械診断動作間の送り軸負荷の時系列データの最大値をしきい値と比較したり、切削液吐出間の切削液流量を切削液流量の時系列データとしきい値を比較して異常でないことを確認することができる。また、固定サイクル動作間の記録は、機械情報として記録した軸の位置の時系列データの確認によって、想定通りの動きが行われたかどうかを判断できる。
請求項2に記載の発明によれば、上記効果に加えて、機械情報切り抜き手段の採用により、記録した機械情報から特定の時系列データを抜き出すことができる。よって、例えば加工監視用の基準データや、詳細に分析するために高いサンプリング周期で記録した場合の大容量データを切り出して容量を小さくして取り扱いを容易化することができる。結果、必要な区間を切り出して分析することができるため、分析効率が向上する。これにより、時系列波形の常時記録も可能となり、想定していなかった工具、動作での加工不具合が記録でき、分析が可能となる。
請求項3に記載の発明によれば、上記効果に加えて、機械情報の時系列の変化態様にイベントデータを併せて表示することで、例えばプログラム実行中の主軸負荷の時系列データを切り出して表示すれば、加工全体を俯瞰して見ることができて加工診断につながる。
請求項4に記載の発明によれば、上記効果に加えて、表示する時系列データの期間が長くイベントが多い場合、特に重要なイベントを優先的に表示することで時系列データの俯瞰をし易くなる。
請求項5に記載の発明によれば、上記効果に加えて、軸の負荷や加工振動の時系列データの記録により、加工状態や機械状態を判断できる。送り軸の時系列データの記録により、プログラム名が同じでもプログラムが変更されパスが変わった場合に、パスが同じかどうか確認することができる。切削液の流量の時系列データの記録により、切削液ポンプの異常やフィルタの目詰まりが判断できる。さらに、プログラムの実行ブロックカウンタの時系列データの記録により、実行中のプログラム行を知ることができる。
請求項6に記載の発明によれば、上記効果に加えて、対話形式プログラムの加工工程を記録することで、対話形式プログラミングで作成したプログラムの加工工程が特定できる。加えてプログラム情報としてプログラム名とシーケンス番号が記録でき、例えばプログラム名にバージョン情報を付加することで使用したプログラムが特定でき、さらにシーケンス番号により実行ブロックが特定できる。工具情報として工具番号、工具長補正値、工具径補正値を記録することで、工具摩耗のために修正された補正値によって工具状態を知ることができる。ワーク情報としてワーク原点やワークのシリアル番号を記録でき、ワークの原点と記録した機械情報である時系列の軸位置からワーク座標系での軸位置を知ることができる。また、ワークの寸法や粗さの計測値をシリアル番号を介して機械情報である時系列の主軸負荷などと結びつけることができる。
請求項7に記載の発明によれば、上記効果に加えて、プログラムの実行開始と終了とプログラム名が記録でき、実際に実行したプログラム名とその実行時刻を判断することができる。加工監視の実行開始と終了の期間が記録でき、例えば正常な加工の主軸負荷を基準波形とし、その基準値と一定時間毎に比較することで加工監視を行う場合、加工監視区間の主軸負荷の時系列データを基準値と比べることができる。機械診断の動作間と切削液吐出間の記憶についても、機械診断動作間の送り軸負荷の時系列データの最大値をしきい値と比較したり、切削液吐出間の切削液流量を切削液流量の時系列データとしきい値を比較して異常でないことを確認することができる。また、固定サイクル動作間の記録は、機械情報として記録した軸の位置の時系列データの確認によって、想定通りの動きが行われたかどうかを判断できる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図2は、工作機械の一例を示すブロック構成図である。工作機械の主軸ハウジング1には、主軸モータで回転可能な回転軸としての主軸2が備えられ、主軸2の先端にはドリルやエンドミル等の工具3が取り付けられる。ベッド4上には、ワーク6が固定されるテーブル5が設けられて、送り軸機構によって工具3とテーブル5とを互いに直交するX軸、Y軸、Z軸方向へ相対的に移動させることでワーク6の加工が行われる。
図2は、工作機械の一例を示すブロック構成図である。工作機械の主軸ハウジング1には、主軸モータで回転可能な回転軸としての主軸2が備えられ、主軸2の先端にはドリルやエンドミル等の工具3が取り付けられる。ベッド4上には、ワーク6が固定されるテーブル5が設けられて、送り軸機構によって工具3とテーブル5とを互いに直交するX軸、Y軸、Z軸方向へ相対的に移動させることでワーク6の加工が行われる。
10は、工作機械を制御するNC装置で、NC装置10は、プログラムに基づいて機械を動作させてワーク6の加工を行うと共に、本発明の情報取得装置としての機能も備える。
NC装置10において、オペレータが入力したプログラムやワーク情報、工具情報は、プログラム解釈部15で実行処理が行われて主軸回転指令、送り軸動作指令、工具交換指令に解釈され、機械動作指令部14に各指令が送られる。機械動作指令部14は、各指令に基づいて主軸2、送り軸機構、図示しない工具交換装置等を制御する。工作機械には、主軸2に取り付けられた工具3を確認するために、工具3に埋め込まれたICチップ内の工具IDを読み取るリーダ7が設けられている。このリーダ7から読み込まれた工具情報は、ID処理部11で認識され、交換が正しく行われた確認のために機械動作指令部14へ送られる。この工具情報には、工具番号、工具長、工具径、各補正値が含まれる。12は、操作処理部で、この操作処理部12は、オペレータによる起動ボタンの操作、主軸・送り軸オーバーライドスイッチの操作に伴う指令を機械動作指令部14へ送る。機械動作指令部14は、プログラムとこれらの指令とによって工作機械を制御する。
NC装置10において、オペレータが入力したプログラムやワーク情報、工具情報は、プログラム解釈部15で実行処理が行われて主軸回転指令、送り軸動作指令、工具交換指令に解釈され、機械動作指令部14に各指令が送られる。機械動作指令部14は、各指令に基づいて主軸2、送り軸機構、図示しない工具交換装置等を制御する。工作機械には、主軸2に取り付けられた工具3を確認するために、工具3に埋め込まれたICチップ内の工具IDを読み取るリーダ7が設けられている。このリーダ7から読み込まれた工具情報は、ID処理部11で認識され、交換が正しく行われた確認のために機械動作指令部14へ送られる。この工具情報には、工具番号、工具長、工具径、各補正値が含まれる。12は、操作処理部で、この操作処理部12は、オペレータによる起動ボタンの操作、主軸・送り軸オーバーライドスイッチの操作に伴う指令を機械動作指令部14へ送る。機械動作指令部14は、プログラムとこれらの指令とによって工作機械を制御する。
13は、機械情報取得部で、この機械情報取得部13は、主軸負荷や各送り軸の負荷・指令値等の機械情報を任意の時刻毎に機械動作指令部14から取得する時系列記録手段としての時系列記録部13Aと、プログラム名や工具番号及びオペレータ操作によるオーバーライド値等のイベント情報を、変更時に当該変更時刻と共に機械情報指令部14より取得するイベント情報記録手段としてのイベント記録部13Bとからなる。この時系列記録部13A及びイベント記録部13Bで取得された時系列データ及びイベントデータは、記憶部16に記録されるが、長期に亘って保存したい場合等には外部記憶装置20に移動させて記録される。
記録されたデータのうち、オペレータによる抽出イベントの入力指令に伴って選択されたイベントデータが、イベント情報抽出部17において抽出され、機械情報切り抜き部18では、抽出されたイベントの発生時刻に対応した時系列データが切り出される。そして、NC装置10に標準的に装備されている、プログラムや機械の現在位置等を表示するためのモニタ19に、抽出された任意のイベント時刻における機械情報の時系列データが切り出されて表示される。
記録されたデータのうち、オペレータによる抽出イベントの入力指令に伴って選択されたイベントデータが、イベント情報抽出部17において抽出され、機械情報切り抜き部18では、抽出されたイベントの発生時刻に対応した時系列データが切り出される。そして、NC装置10に標準的に装備されている、プログラムや機械の現在位置等を表示するためのモニタ19に、抽出された任意のイベント時刻における機械情報の時系列データが切り出されて表示される。
ここで、機械情報切り抜き部18で行われる機械情報の切り出しについて説明する。
まず、機械情報取得部13で取得した機械情報は、時系列記録部13Aで得られる図3(A)のような任意時刻毎の機械情報に係る時系列データと、イベント記録部13Bで得られる同図(B)のような工具交換、加工監視の開始や終了などのイベントが発生した際の時刻とイベント内容とに係るイベントデータとで構成される。
例えば工具番号No.5の工具が装着されている期間をイベント情報抽出部17に指示して図3(A)の時系列データを抽出する場合、同図(B)の工具番号No.5の時刻から次の工具番号No.1の時刻までの図3(A)の時系列データが切り抜かれる。
まず、機械情報取得部13で取得した機械情報は、時系列記録部13Aで得られる図3(A)のような任意時刻毎の機械情報に係る時系列データと、イベント記録部13Bで得られる同図(B)のような工具交換、加工監視の開始や終了などのイベントが発生した際の時刻とイベント内容とに係るイベントデータとで構成される。
例えば工具番号No.5の工具が装着されている期間をイベント情報抽出部17に指示して図3(A)の時系列データを抽出する場合、同図(B)の工具番号No.5の時刻から次の工具番号No.1の時刻までの図3(A)の時系列データが切り抜かれる。
図4の波形表示ウインドウは、機械情報切り抜き部18において、任意時刻毎に取得した主軸負荷の時系列データを、イベント情報抽出部17で選択されたプログラム名TEST.MIN実行期間で切り抜き、モニタ19にイベントデータと同時に表示した例である。ここでは主軸2の負荷と併せて工具番号を表示することで使用した工具を知ることができる。また、切削液吐出の入切のイベントを表示することで、切削が行われていると推測できる主軸負荷が上昇する前には切削液の吐出が開始され、加工終了時には停止されていることが確認できる。
なお、イベント情報抽出部17には、予め優先して表示するイベントデータを指定しておくと共に、イベントデータの表示項目の最大数を指定しておき、例えば波形表示ウインドウを小さくした場合に、工具番号などの主要なイベントデータを優先して表示するようにしてもよい。このようにすればウインドウが小さくなっても図4を見やすい状態に保つことができる。
なお、イベント情報抽出部17には、予め優先して表示するイベントデータを指定しておくと共に、イベントデータの表示項目の最大数を指定しておき、例えば波形表示ウインドウを小さくした場合に、工具番号などの主要なイベントデータを優先して表示するようにしてもよい。このようにすればウインドウが小さくなっても図4を見やすい状態に保つことができる。
このように、上記形態の工作機械のNC装置10によれば、所定のタイミングで機械情報を時系列に取得する時系列情報記録部13Aと、イベント情報を記録するイベント情報記録部13Bと、記録された時系列データとイベントデータとを併せて出力する出力手段(機械情報切り抜き部18及びモニタ19)とを備えたことで、例えばどの時刻までプログラム、工具、操作盤のスイッチ操作、ワーク、オペレータ情報に変化が無かったか、どの時刻まで機械制御が行われていたのかが分かる負荷などの時系列データを得ることができる。このため、一連の加工として扱うことができる期間が明確な時系列データを、長期に亘って取得可能となる。よって、詳細な加工診断や機械診断に必要な機械情報を好適に取得することができる。
特にここでは、出力手段は、時系列情報記録部13Aに記録された時系列データを、イベント情報記録部13Bに記録された時刻に対応させて抽出する機械情報切り抜き部18を備えているので、記録した機械情報から特定の時系列データを抜き出すことができる。よって、例えば加工監視用の基準データや、詳細に分析するために高いサンプリング周期で記録した場合の大容量データを切り出して容量を小さくして取り扱いを容易化することができる。結果、必要な区間を切り出して分析することができるため、分析効率が向上する。これにより、時系列波形の常時記録も可能となり、想定していなかった工具、動作での加工不具合が記録でき、分析が可能となる。
また、モニタ19には、機械情報切り抜き部18で抽出した時系列データの変化態様と、時刻に対応するイベントデータとを表示するので、例えばプログラム実行中の主軸負荷の時系列データを切り出して表示すれば、加工全体を俯瞰して見ることができて加工診断につながる。
さらに、イベント情報記録部13Bには、イベントデータの優先順位を予め設定し、イベントデータの表示項目が予め設定した数を超えた場合、優先順位の高いイベントデータのみをモニタ19に表示するので、表示する時系列データの期間が長くイベントデータが多い場合、特に重要なイベントデータを優先的に表示することで時系列データの俯瞰をし易くなる。
さらに、イベント情報記録部13Bには、イベントデータの優先順位を予め設定し、イベントデータの表示項目が予め設定した数を超えた場合、優先順位の高いイベントデータのみをモニタ19に表示するので、表示する時系列データの期間が長くイベントデータが多い場合、特に重要なイベントデータを優先的に表示することで時系列データの俯瞰をし易くなる。
なお、機械情報として、回転軸の負荷、送り軸の負荷、送り軸の位置(指令値)の他、加工時の振動、切削液の流量、プログラム実行ブロックのカウンタ等も考えられ、これらのうちの少なくとも1つを時系列に取得することができる。このうち、軸の負荷や加工振動の時系列データの記録により、加工状態や機械状態を判断できる。送り軸の時系列データの記録により、プログラム名が同じでもプログラムが変更されパスが変わった場合に、パスが同じかどうか確認することができる。切削液の流量の時系列データの記録により、切削液ポンプの異常やフィルタの目詰まりが判断できる。さらに、プログラムの実行ブロックカウンタの時系列データの記録により、実行中のプログラム行を知ることができる。
また、イベント情報のうち、工程情報は、対話方式プログラムの加工工程、プログラム名、シーケンス番号のうちの少なくとも1つとし、工具情報は、工具番号、工具長補正値、工具径補正値のうちの少なくとも1つとし、ワーク情報は、ワーク原点若しくはワークのシリアル番号とすることができる。このうち、対話形式プログラムの加工工程を記録することで、対話形式プログラミングで作成したプログラムの加工工程が特定できる。加えてプログラム情報としてプログラム名とシーケンス番号が記録でき、例えばプログラム名にバージョン情報を付加することで使用したプログラムが特定でき、さらにシーケンス番号により実行ブロックが特定できる。工具情報として工具番号、工具長補正値、工具径補正値を記録することで、工具摩耗のために修正された補正値によって工具状態を知ることができる。ワーク情報としてワーク原点やワークのシリアル番号を記録でき、ワークの原点と記録した機械情報である時系列の軸位置からワーク座標系での軸位置を知ることができる。また、ワークの寸法や粗さの計測値をシリアル番号を介して機械情報である時系列の主軸負荷などと結びつけることができる。
さらに、イベント情報のうち、機械制御は、プログラムの実行開始と終了、加工監視の実行開始と終了、機械診断のための軸動作の開始と終了、固定サイクル動作の開始と終了、切削液の吐出開始と終了のうちの少なくとも1つとすることができる。よって、プログラムの実行開始と終了とプログラム名が記録でき、実際に実行したプログラム名とその実行時刻を判断することができる。加工監視の実行開始と終了の期間が記録でき、例えば正常な加工の主軸負荷を基準波形とし、その基準値と一定時間毎に比較することで加工監視を行う場合、加工監視区間の主軸負荷の時系列データを基準値と比べることができる。機械診断の動作間と切削液吐出間の記憶についても、機械診断動作間の送り軸負荷の時系列データの最大値をしきい値と比較したり、切削液吐出間の切削液流量を切削液流量の時系列データとしきい値を比較して異常でないことを確認することができる。また、固定サイクル動作間の記録は、機械情報として記録した軸の位置の時系列データの確認によって、想定通りの動きが行われたかどうかを判断できる。
なお、上記形態ではイベントデータを利用してデータの切り抜きを行ったが、切り抜いてデータを絞った後、さらに任意の時刻間でデータを切り出してもよい。モニタへの表示態様も適宜変更できる。
また、上記形態では切り抜いた時系列データをNC装置のモニタに表示する例を示したが、ネットワークを介して、外部保存した時系列データをPCで切り抜き処理を行い、PCのモニタに表示してもよい。
さらに、任意時刻に記録する情報として、工作機械に取り付けられたマイク、主軸・送り軸モータの電流としてもよく、記録する任意時刻は一定時間間隔とすることもできる。
また、上記形態では切り抜いた時系列データをNC装置のモニタに表示する例を示したが、ネットワークを介して、外部保存した時系列データをPCで切り抜き処理を行い、PCのモニタに表示してもよい。
さらに、任意時刻に記録する情報として、工作機械に取り付けられたマイク、主軸・送り軸モータの電流としてもよく、記録する任意時刻は一定時間間隔とすることもできる。
1・・主軸ハウジング、2・・主軸、3・・工具、4・・ベッド、5・・テーブル、6・・ワーク、7・・リーダ、10・・NC装置、11・・ID処理部、12・・操作処理部、13・・機械情報取得部、13A・・時系列情報記録部、13B・・イベント情報記録部、14・・機械動作指令部、15・・プログラム解釈部、16・・記憶部、17・・イベント情報抽出部、18・・機械情報切り抜き部、19・・モニタ、20・・外部記憶装置。
Claims (7)
- 工作機械の情報を取得する装置であって、
所定のタイミングで機械情報を時系列に取得する時系列情報記録手段と、
加工工程に係る工程情報、工具情報、工作機械の操作盤に係る操作盤情報、ワーク情報、オペレータ情報のうちの何れかが変更された際の変更内容及び時刻と、機械制御の実行開始又は終了に係る指令がされた際の当該指令及び時刻との少なくとも一方を記録するイベント情報記録手段と、
前記時系列情報記録手段に記録された前記機械情報の時系列データと、前記イベント情報記録手段に記録されたイベントデータとを併せて出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とする工作機械の情報取得装置。 - 前記出力手段は、前記時系列情報記録手段に記録された前記時系列データを、前記イベント情報記録手段に記録された前記時刻に対応させて抽出する機械情報切り抜き手段を含んでなることを特徴とする請求項1に記載の工作機械の情報取得装置。
- 前記出力手段は、前記機械情報切り抜き手段で抽出した前記時系列データの変化態様と、前記時刻に対応する前記イベントデータとを表示するモニタを含んでなることを特徴とする請求項2に記載の工作機械の情報取得装置。
- 前記イベント情報記録手段には、前記イベントデータの優先順位を予め設定し、前記出力手段は、前記イベントデータの表示項目が予め設定した数を超えた場合、前記優先順位の高い前記イベントデータのみを前記モニタに表示することを特徴とする請求項3に記載の工作機械の情報取得装置。
- 前記機械情報は、回転軸の負荷、送り軸の負荷、送り軸の位置、加工時の振動、切削液の流量、プログラム実行ブロックのカウンタのうちの少なくとも1つであることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の工作機械の情報取得装置。
- 前記工程情報は、対話方式プログラムの加工工程、プログラム名、シーケンス番号のうちの少なくとも1つであり、前記工具情報は、工具番号、工具長補正値、工具径補正値のうちの少なくとも1つであり、前記操作盤情報は、オーバーライドスイッチの値であり、前記ワーク情報は、ワーク原点若しくはワークのシリアル番号であることを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の工作機械の情報取得装置。
- 前記機械制御は、プログラムの実行開始と終了、加工監視の実行開始と終了、機械診断のための軸動作の開始と終了、固定サイクル動作の開始と終了、切削液の吐出開始と終了のうちの少なくとも1つであることを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の工作機械の情報取得装置。
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