JP2018045727A - 工作機械の制御方法および工作機械の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】工作機械の操作が容易であり、作業者の誤操作を抑制する工作機械の制御装置を提供する。【解決手段】工作機械１の制御装置７０は、表示部２８に表示する工作機械１の画像に対する作業者の操作内容を取得する情報制御部２０を備える。情報制御部２０は、操作内容に対応して工作機械１が動作するための動作指令を生成する。作業者により表示部２８に表示された工作機械１の画像の一部分を選択した状態を維持して移動させた場合に、情報制御部２０は、工作機械１の画像における移動方向に対応する送り軸および移動量を検出し、送り軸の移動量に基づいて動作指令を含む移動プログラムを生成して読取解釈部７２に送出し、工作機械１を稼働する。【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械の制御方法および工作機械の制御装置に関する。

従来の技術では、ワークに対して工具を相対移動させて切削等の加工を行う工作機械が知られている。また、このような工作機械において工具の経路を所定の送り軸の座標等により指定し、ワークに対して工具を移動させながら加工を行う数値制御式の工作機械が知られている。工作機械は、制御装置の動作指令に従ってワークおよび工具のうち少なくとも一方が移動することにより、ワークに対する工具の相対位置を変更しながら自動的に加工を行うことができる。

数値制御式の工作機械では、ワークに対する工具の相対移動が定められた加工プログラムや工具の情報等が制御装置に入力される。工作機械は、これらの情報に基づいて自動的にワークの加工を行うことができる。作業者は、加工プログラム等の加工に関する情報を設定したり確認したりする必要がある。工作機械には、加工に関する情報を表示する表示部が配置されている。作業者は、表示部を見ながら工具の情報の設定や加工の進行状況の確認を行うことができる。

また、数値制御式の工作機械でも、手動で工作機械を駆動する場合がある。たとえば、工具の交換を行う場合に、工具が固定された主軸頭をワークから遠ざけるために手動でワークや工具を移動させる場合がある。この場合に、作業者は、工作機械を見ながらジョグボタンや手動パルス発生器を用いて送り軸を駆動させたり、手動データ入力（ＭＤＩ）機能を用いて加工プログラムをその場で作成して実行させ、手動で工作機械を駆動することができる。

特許第５３９１６７５号明細書には、工作機械の自動運転時に行われる一連の動作を個々の動作に分割して、作業順番を三次元形状モデルにて表示する制御装置が開示されている。この制御装置は、三次元形状モデルに対応する部位を動作させるメニューを表示する。そして、表示されたメニューのいずれかが選択されると、制御装置は選択されたメニューに対応する動作を実施することが開示されている。

特開２０００−３０５６１４号公報には、手動パルスの発生をソフトウェア的に行える制御装置が開示されている。この制御装置は、手動操作用の入力操作部が表示されるタッチパネルを備える。入力操作部には複数のタッチスイッチが表示され、タッチスイッチを指でなぞって連続的に入力操作が可能なように形成されている。この制御装置は、入力操作部の操作に応じて機械のサーボ機構に移動指令を与えることが開示されている。

特許第５３９１６７５号明細書 特開２０００−３０５６１４号公報

近年では、工作機械の技術が進歩して、工作機械に多くの機能が備え付けられている。工作機械の機能の増加と共に、工作機械の操作も複雑で難しくなっている。また、１つの工作機械の機能および操作方法を熟知していても、工作機械の機種が変わったり製造者が異なる工作機械に変更したりする場合がある。これらの場合には、工作機械を使いこなすために、改めて機能や操作方法を習得する必要がある。

例えば、工作機械にはＸ軸およびＹ軸などの送り軸が設定されている。それぞれの送り軸には正側および負側の方向が設定されている。手動にてワークまたは工具を移動する場合には、操作盤のジョグボタンを押すことにより、所望の送り軸に沿ってワークまたは工具を移動することができる。この時に、作業者は、移動させる送り軸を選定し、更に正側または負側を選定する必要がある。ところが、工作機械の機種が変わると、作業者は所望の移動を行うための送り軸や移動する方向が分かりにくい場合がある。選択する送り軸や移動する方向を誤ると、工作機械が意図しない方向に駆動して不具合が生じる場合がある。たとえば、工具をワークから離す時に、所望の方向と反対側に駆動して工具をワークに衝突させる場合がある。このために、作業者は、工作機械の取扱説明書または機械の送り軸の銘板を参照しながら操作盤のスイッチ類を操作する必要がある。

また、回転送り軸を有する工作機械において、回転移動によりワークの加工面を工具に向ける場合がある。この場合には、ＭＤＩ機能により回転送り軸に沿って移動するための加工プログラムを生成する。ところが、回転動作を含む加工プログラムでは、回転送り軸を選定し、更に回転送り軸の回転角度を設定する必要がある。

更に、工作機械には工具交換装置や冷却液供給装置などの補助装置が備えられている場合がある。このような補助装置を制御する場合にも、補助装置を駆動するための加工プログラムを生成する必要がある。

加工プログラムには指令コードを記載する必要がある。そして、指令コードには引数を設定する必要がある。指令コードには多くの種類があり、全ての指令コードを記憶しておくことは困難である。ワークの加工面を工具に向けたり、補助装置を駆動したりするのみでも加工プログラムを生成する必要があり、作業者には、高度な知識と熟練が要求される。

本発明は、工作機械の操作が容易であり、作業者の誤操作を抑制する工作機械の制御方法および工作機械の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の工作機械の制御方法は、加工プログラムを読取解釈部、補間演算部、およびサーボ制御部にて処理して送り軸のサーボモータを駆動することにより、工具とワークとを相対的に移動させてワークを加工する。工作機械の画像を表示部に表示し、工作機械の画像に対する作業者の操作に対応する工作機械の動作を予め記憶し、工作機械の画像に対する作業者の操作内容を取得し、操作内容に対応して工作機械が動作するための動作指令を生成し、動作指令に基づいて工作機械を稼働する。作業者により工作機械の画像の一部分を選択した状態を維持して移動させた場合に、工作機械の画像における移動方向に対応する送り軸および移動量を検出し、送り軸の移動量に基づいて動作指令を含む移動プログラムを生成して読取解釈部に送出する方法、および、送り軸の移動量に基づいて、送り軸の選択、送り方向、および送り量を、手動パルス発生器の軸選択ボタンの信号、ダイヤルを回す方向の信号、およびパルス発生量の信号に変換して、サーボ制御部に送出する方法のうちいずれか一方を実施する。

本発明の他の工作機械の制御方法は、工具とワークとを相対的に移動させてワークを加工する工作機械の制御方法であって、工作機械の画像を表示部に表示し、工作機械の画像に対する作業者の操作に対応する工作機械の動作を予め記憶し、工作機械の画像に対する作業者の操作内容を取得し、操作内容に対応して工作機械が動作するための動作指令を生成し、動作指令に基づいて工作機械を稼働させる。

上記発明においては、表示部に表示する工作機械の画像は３次元の画像であることができる。

上記発明においては、工作機械のテーブルにワークを配置した画像を表示部に表示し、操作内容は、作業者によりワークの一つの面が指定面として選択された操作であり、指定面を予め定められた方向に向けるための回転送り軸の回転角度を算出し、回転角度に基づいて回転送り軸を回転させる動作指令を生成することができる。

上記発明においては、作業者により工作機械の画像の一部分を選択した状態を維持して移動させた場合に、工作機械の画像における移動方向に対応する送り軸および移動量を設定し、送り軸の移動量に基づいて動作指令を生成することができる。

上記発明においては、工作機械の補助装置の画像を表示部に表示し、操作内容は、補助装置の画像に対する操作であり、動作指令は、補助装置を動作させる指令であり、動作指令に基づいて補助装置を稼働させることができる。

本発明の工作機械の制御装置は、加工プログラムを読取解釈部、補間演算部、およびサーボ制御部にて処理して送り軸のサーボモータを駆動することにより、工具とワークとを相対的に移動させてワークを加工する。制御装置は、工作機械の画像を表示する表示部と、工作機械の加工に関する情報を記憶する記憶部と、表示部に表示する工作機械の画像を制御し、工作機械の画像に対する作業者の操作内容を取得する情報制御部とを備える。記憶部は、工作機械の画像に対する作業者の操作に対応する工作機械の動作を記憶している。情報制御部は、操作内容に対応して工作機械が動作するための動作指令を生成する。制御装置は、動作指令に基づいて工作機械を稼働する。作業者により工作機械の画像の一部分を選択した状態を維持して移動させた場合に、情報制御部は、工作機械の画像における移動方向に対応する送り軸および移動量を検出し、送り軸の移動量に基づいて動作指令を含む移動プログラムを生成して読取解釈部に送出する制御、および、送り軸の移動量に基づいて、送り軸の選択、送り方向、および送り量を、手動パルス発生器の軸選択ボタンの信号、ダイヤルを回す方向の信号、およびパルス発生量の信号に変換して、サーボ制御部に送出する制御のうちいずれか一方を実施する。

本発明の他の工作機械の制御装置は、工具とワークとを相対的に移動させてワークを加工する工作機械の制御装置であって、工作機械の画像を表示する表示部と、工作機械の加工に関する情報を記憶する記憶部と、表示部に表示する工作機械の画像を制御し、工作機械の画像に対する作業者の操作内容を取得する情報制御部とを備える。記憶部は、工作機械の画像に対する作業者の操作に対応する工作機械の動作を記憶している。情報制御部は、操作内容に対応して工作機械が動作するための動作指令を生成する。制御装置は、動作指令に基づいて工作機械を稼働させる。

本発明によれば、従来のジョグボタンや手動パルス発生器を用いた操作に代え、工作機械の操作が直感的にかつ容易に行えるようになり、また、作業者の誤操作を抑制することができるようになった工作機械の制御方法および工作機械の制御装置を提供することができる。

工作機械のブロック図である。 工作機械の概略斜視図である。 工作機械の操作盤の概略正面図である。 ワークの位置を校正する説明図である。 ワークの位置を測定する方法を説明するワークおよびタッチプローブの概略斜視図である。 ワークの位置を校正するフローチャートである。 操作盤の表示パネルに表示される第１の手動運転画面である。 操作盤の表示パネルに表示される第２の手動運転画面である。 操作盤の表示パネルに表示される第３の手動運転画面である。 工作機械の画像の操作に従って工作機械を駆動する制御のフローチャートである。 操作盤の表示パネルに表示される第４の手動運転画面である。 操作盤の表示パネルに表示される第５の手動運転画面である。 操作盤の表示パネルに表示される第６の手動運転画面である。 操作盤の表示パネルに表示される第７の手動運転画面である。 補助装置の画像の操作に従って補助装置を始動または停止する制御のフローチャートである。 操作盤の表示パネルに表示される第１のプログラム編集画面である。 プログラム編集画面の第１の制御のフローチャートである。 操作盤の表示パネルに表示される第２のプログラム編集画面である。 プログラム編集画面の第２の制御のフローチャートである。 操作盤の表示パネルに表示される診断画面である。 工作機械の異常を画像に表示する制御のフローチャートである。

図１から図２１を参照して、実施の形態における工作機械の制御方法及び工作機械の制御装置について説明する。本実施の形態の工作機械は、加工プログラムに基づいて自動的に工具とワークとを相対的に移動させて加工を行う数値制御式である。

図１に、本実施の形態における工作機械のブロック図を示す。工作機械１は、制御装置７０を備える。制御装置７０は、例えば、バスを介して互いに接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、およびＲＯＭ（Read Only Memory）等を備えている。制御装置７０は、入力部７１、読取解釈部７２、補間演算部７３、およびサーボ制御部７４を含む。工作機械１にて加工する場合には、加工プログラム７６を予め準備する。加工プログラム７６は、ワークの目標形状に基づいてＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）装置７７等にて作成することができる。ワークの目標形状は、例えば、ＣＡＤ（Computer Aided Design）装置にて作成することができる。

入力部７１には、加工プログラム７６が入力される。加工プログラム７６には、ワークに対する工具の相対移動の情報や補助装置の制御の情報が含まれている。加工プログラム７６には、例えば、ＧコードやＭコード等の指令コードにより工作機械に対する動作指令が記載されている。なお、情報制御部２０において、作業者が新規に作成した加工プログラムが入力部７１に入力されても構わない。

読取解釈部７２は、入力部７１から加工プログラム７６を読み込む。読取解釈部７２は、移動指令を補間演算部７３に送出する。補間演算部７３は、補間周期毎の位置指令値を演算する。例えば、補間演算部７３は、移動指令に基づいて設定された時間間隔ごとの移動量を算出する。補間演算部７３は、位置指令値をサーボ制御部７４に送出する。サーボ制御部７４は、位置指令値に基づいてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、およびＡ軸等の各送り軸のサーボモータ７５を駆動する。

制御装置７０は、ワークの加工に関連する加工情報を制御する情報制御部２０と、作業者が加工情報等を入力する操作部３０と、加工情報を表示する表示部２８とを含む。情報制御部２０は、加工情報に基づいて所定の変数を演算したり、判別したりする演算処理部２５を含む。

情報制御部２０は、プログラム作成部２１を含む。プログラム作成部２１は、数値制御プログラムを作成することができる。プログラム作成部２１は、新規に加工プログラムを作成したり、入力部７１から加工プログラム７６を読み込んだ後に、加工プログラムを編集したりする。また、プログラム作成部２１は、後述するように作業者の画面の操作に基づいて、各送り軸の移動装置や補助装置を駆動する移動プログラムや、ワークの測定を行う測定プログラム等を作成することができる。情報制御部２０は、表示部２８に表示する画像を制御する表示制御部２２を含む。

操作部３０は、キーボード等を含み、作業者の手動操作により加工情報を入力する手入力部２９を含む。本実施の形態の操作部３０は、表示部２８を含む。表示部２８は、画面を接触することにより所望の部分の選択が可能なタッチパネル方式が採用されている。作業者が表示部２８に表示される画像を操作することにより、加工情報を入力することができる。操作部３０としては、この形態に限られず、作業者が加工情報を入力可能な任意の装置を採用することができる。

制御装置７０は、加工情報を記憶する記憶部２６を含む。記憶部２６は、前述のＲＯＭやＲＡＭの他に、通信インターフェイスを介して接続されたメモリーカードやハードディスクなどの記憶装置であっても構わない。情報制御部２０は、記憶部２６に加工情報を記憶させたり、記憶部２６に記憶されている加工情報を読み込んだりする。

制御装置７０は、工作機械の運転状態を検出する運転状態検出装置３６を含む。運転状態検出装置３６としては、工作機械１に取り付けられたセンサを例示することができる。各種センサとしては、各軸サーボモータ７５に取り付けられた回転速度を検出するセンサ、主軸の負荷を検出するセンサ、および補助装置の運転状態を検出するセンサ等を例示することができる。演算処理部２５は、運転状態検出装置３６からの信号を受信して運転状態の異常の有無を判別することができる。たとえば、演算処理部２５は、運転状態検出装置３６から主軸の負荷を取得して、主軸の負荷が判定値よりも大きい場合には異常であると判別することができる。

制御装置７０は、各送り軸の位置を検出する位置検出装置３４を含む。位置検出装置３４は、例えば、リニアエンコーダやロータリエンコーダを含む。位置検出装置３４は、各送り軸の座標値を検出する。演算処理部２５は、位置検出装置３４から各送り軸の座標値を取得する。

制御装置７０は、加工前のワークの形状、または加工後のワークの形状を測定するワーク測定装置３５を含む。ワーク測定装置３５は、例えばタッチプローブ１９を含む。演算処理部２５は、タッチプローブ１９が移動したときにワークＷに接触したことを検出する。例えば、演算処理部２５は、タッチプローブ１９がワークＷに接触した時の座標値を取得することにより、ワークＷの寸法を算出することができる。

工作機械１は、ワークの加工を補助する補助装置３３を含む。補助装置３３としては、自動で工具を交換する工具交換装置、自動でワークを交換するワーク交換装置、ワークの加工部分に冷却液を供給する冷却液供給装置、および切削加工時に生じる切り屑を搬送するチップコンベア等を例示することができる。

情報制御部２０は、補助装置３３を駆動する動作指令を送出する動作指令生成部２７を含む。制御装置７０は、補助装置３３を駆動する駆動回路を含む補助装置制御部３２を含む。補助装置制御部３２は、読取解釈部７２または動作指令生成部２７からの動作指令に基づいて補助装置３３を稼働させる。

図２に、本実施の形態における工作機械の概略斜視図を示す。工作機械１は、ワークをテーブル１６とともに旋回させるテーブル旋回型である。工作機械１には、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸が設定されている。更に、工作機械１は、Ｘ軸に平行に延びる軸心周りの回転送り軸としてＡ軸が設定されている。工作機械１は、Ｚ軸に平行に延びる軸心周りの回転送り軸としてＣ軸が設定されている。

工作機械１は、基台であるベッド１１と、ベッド１１の上面に立設されるコラム１２とを備える。工作機械１は、主軸１３を回転可能に支持する主軸頭１４と、主軸頭１４をコラム１２の前方に支持するサドル１５とを備える。主軸頭１４は、主軸１３の先端がテーブル１６に対向するように主軸１３を下向きに支持している。主軸１３の先端には工具が装着される。

工作機械１は、ワークが配置されるテーブル１６と、テーブル１６を支持するＵ字形の揺動支持部材１８とを備える。工作機械１は、揺動支持部材１８を支持するＵ字形のキャリッジ１７を備える。キャリッジ１７は、Ｘ軸方向に離間された一対の支柱において揺動支持部材１８を支持している。揺動支持部材１８は、Ａ軸の軸線の周りに揺動可能に支持されている。

工作機械１は、それぞれの送り軸に基づいてワークに対して工具を相対的に移動させる移動装置を備える。移動装置は、それぞれの送り軸に沿って駆動する各軸サーボモータ７５を含む。移動装置は、コラム１２に対してサドル１５をＹ軸方向に移動させる。移動装置は、ベッド１１に対してキャリッジ１７をＸ軸方向に移動させる。コラム１２には、キャリッジ１７が部分的に進入可能なように空洞部１２ｃが形成されている。また、移動装置は、サドル１５に対して主軸頭１４をＺ軸方向に移動させる。移動装置は、テーブル１６をＣ軸の軸線の周りに回転する。更に、移動装置は、キャリッジ１７に対して、Ａ軸の軸線の周りに揺動支持部材１８を回動させる。このように、本実施の形態の工作機械１は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の３つの直動軸と、Ａ軸およびＣ軸の２つの回転する回転送り軸とを有する。工作機械は、他の形態であっても構わない。たとえば、工作機械は、主軸側にＡ軸およびＣ軸を有する主軸旋回型であっても構わない。また、工作機械は、テーブル側にＣ軸を有し、主軸側にＡ軸を有する混合型であっても、主軸が横形の形態であっても、また、回転送り軸を有さなくても構わない。

図３に、工作機械の制御装置に配置されている操作盤の概略正面図を示す。図１および図３を参照して、操作盤４１は、制御装置７０の手入力部２９および表示部２８を含む。操作盤４１は、表示部２８としての表示パネル４５を含む。本実施の形態の表示パネル４５は、タッチパネル方式である。表示パネル４５は、操作部３０としても機能する。なお、画面の任意の位置を指定する装置としては、タッチパネル方式の表示部の代わりに、マウス、ジョイスティックまたはタッチパッド等のポインティングデバイスが採用されていても構わない。

操作盤４１は、キーボード部４２を含む。キーボード部４２のキースイッチを押すことにより、所定の数字や文字を入力することができる。操作盤４１は、所定の操作の選択を行う操作スイッチ部４４を含む。操作盤４１は、工作機械を手動で正方向または負方向に駆動するためのジョグボタン４６ａ，４６ｂ、およびオーバライド値の設定を行うオーバライド設定部４３を含む。その他に、操作盤４１は、工作機械の異常時等に即時に停止させる非常停止ボタン４８や工作機械の駆動を開始するための実行ボタン４７等のボタンを含む。

操作盤４１には、手動パルス発生器４０が接続されている。手動パルス発生器４０は、作業者が保持しながら操作が可能なように小型に形成されている。手動パルス発生器４０には、駆動する送り軸を選択する軸選択ボタン４０ｂと、パルス発生量を調整するダイヤル４０ａとが配置されている。

操作盤４１に配置されたキーボード部４２、操作スイッチ部４４、オーバライド設定部４３および各種のボタンは、操作部３０の手入力部２９として機能する。また、手動パルス発生器４０も、操作部３０の手入力部２９として機能する。

工作機械を操作する場合に、作業者は工作機械の運転モードを選定する。操作スイッチ部４４には、工作機械の運転モードを選定する運転モード選択ボタン４９ａ〜４９ｄが配置されている。作業者は、作業の種類を運転モードとして工作機械に設定する。所望の運転モード選択ボタン４９ａ〜４９ｄを押すことにより工作機械の運転モードを切り替えることができる。

たとえば、加工プログラムの編集を行う場合には、運転モード選択ボタン４９ａを押すことにより、工作機械が編集モードに設定される。加工プログラムに基づいて工作機械を駆動する場合には、運転モード選択ボタン４９ｂを押すことにより、工作機械が実行モードに設定される。工作機械を手動にて動かす場合には、運転モード選択ボタン４９ｃを押すことにより、工作機械が手動運転モードに設定される。

本実施の形態の工作機械の制御装置７０は、表示パネル４５に３次元の自身の工作機械の画像を表示することができる。すなわち、表示パネル４５に立体的な画像を表示することができる。工作機械の画像としては、ワークおよび工具の他に補助装置３３の画像が含まれる。ここで、表示パネル４５に３次元の画像を表示するための準備作業について説明する。

図１を参照して、３次元の画像を表示するためのモデルデータ３９を情報制御部２０に入力する。モデルデータ３９は、ソリッドモデルから生成することができる。モデルデータ３９は、工作機械の形状に関するモデルデータを含む。工作機械のモデルデータには、テーブル１６や主軸頭１４を含む工作機械１の本体の情報の他に、工具交換装置等の補助装置３３の情報も含ませることができる。工作機械のモデルデータは、工作機械の製造者が予め情報制御部２０に入力し、記憶部２６に記憶させておくことができる。

次に、モデルデータ３９には、ワークの形状に関するモデルデータが含まれる。ワークのモデルデータには、加工前のワークのモデルデータが含まれる。すなわち、素材のモデルデータが含まれる。また、ワークのモデルデータには、加工後のワークのモデルデータが含まれる。ワークのモデルデータは、例えば、ＣＡＤ装置またはＣＡＭ装置７７にて生成することができる。ワークのモデルデータには、ワークの形状の情報の他に工作機械１のテーブル１６に配置される位置の情報が含まれる。テーブル１６におけるワークの位置の情報が含まれない場合には、テーブル１６の中央部にワークが配置されるように設定される。また、ワークのモデルデータにワーク取付け具のモデルデータを含ませることができる。

さらに、モデルデータ３９には、工具の形状に関するモデルデータが含まれる。工具のモデルデータは、工具の製造者が供給するモデルデータを用いることができる。ワークのモデルデータおよび工具のモデルデータは、作業者が情報制御部２０に入力して、記憶部２６に記憶させることができる。

本実施の形態の制御装置７０では、後述するように工作機械１の一部分を表示部２８に表示される工作機械の画像にて指定することができる。表示制御部２２は、表示パネル４５の押された位置を検出し、押された位置に基づいて作業者が選択した工作機械の部分を特定する。たとえば、工作機械１のテーブル１６の画像を指で押すことにより、テーブル１６を選択することができる。

ところが、作業者は様々なワークの加工を行うために、表示部２８に表示されるワークの位置と実際のワークの位置との関係がずれる場合がある。このために、ワークの加工前にテーブル１６におけるワークの位置を校正する必要がある。ここで、テーブル１６におけるワークの位置の校正について説明する。

図４に、テーブル上のワークの位置の校正を説明する概略斜視図を示す。校正前のワークＷの位置が一点鎖線にて示されている。校正後のワークＷの位置が実線にて示されている。また、ワークのモデルデータに基づいて工作機械に記憶されているワーク座標Ｇ５４が示されている。校正前には、ワークＷの基準点３０１がワーク座標Ｇ５４の原点の位置からずれている。このために、矢印２０１に示す様に、ワークＷの基準点３０１がワーク座標Ｇ５４の原点と重なる様に校正を行う。本実施の形態では、テーブル１６に配置されている実際のワークＷを移動させる。

図５に、テーブルに配置されたワークの位置を校正するための測定を説明する概略斜視図を示す。テーブルに配置された実際のワークの位置を検出するために基準点３０１の位置を算出する。本実施の形態の位置検出装置３４は、タッチプローブ１９を含む。この例では、テーブル１６に加工前の直方体のワークＷが配置されている。

図１、図４および図５を参照して、ワークＷのそれぞれの面の略中央部分において複数の測定点３０２を設定する。そして、矢印２０２に示すように複数の測定点３０２にタッチプローブ１９の先端を接触させる。情報制御部２０の演算処理部２５は、この時の座標値を検出する。すなわち、演算処理部２５は、複数の測定点３０２の座標値を検出する。

演算処理部２５は、複数の測定点３０２の座標値を用いて、ワークＷの基準点３０１の座標値を算出する。そして、演算処理部２５は、基準点３０１とワーク座標Ｇ５４の原点とのずれ量を算出する。作業者は、算出されたずれ量に基づいて、矢印２０１に示す様にテーブル１６の上におけるワークＷの位置を調整することができる。作業者は、例えば、ダイヤルゲージ等を用いて調整することができる。このように、ワークのモデルデータの位置に、実際のワークＷの位置を合わる校正を実施することができる。

ワークの位置の校正においては、この形態に限られず、モデルデータにおけるテーブル上のワークの位置を校正しても構わない。たとえば、図４に示す例では、実際のワークの測定結果に基づいてワーク座標Ｇ５４の原点の位置を移動させても構わない。

図６に、本実施の形態におけるワークの位置の校正を行うフローチャートを示す。図１および図６を参照して、ステップ１３１において、演算処理部２５は、モデルデータ３９を読み込む。この状態では、モデルデータにおけるテーブル上のワークの位置と、実際のテーブルに配置されたワークの位置とがずれている状態である。

ステップ１３２においては、表示制御部２２は、モデルデータに基づいて表示部２８に３次元の画像を表示する。

図７に、ワークを測定するときに表示部に表示する画像を示す。この画面では、主画面の上に補助画面としての第１の手動運転画面６０ａが表示されている。手動運転画面６０ａは、工作機械を手動にて運転する時に、工作機械の操作を入力したり工作機械の状態を表示したりする画面である。選択部５１ａ〜５１ｅを押すことにより表示される画面は、実際の加工の際に頻繁に使う画面であり、本実施の形態では主画面と称する。

選択部５１ａ〜５１ｅのうち、プログラム編集の選択部５１ａを押すことにより、プログラム編集画面を表示することができる。プログラム編集画面は、ワークの加工を行う加工プログラムを作成および表示するための画面である。工具情報の選択部５１ｂを押すことにより、工具に関する情報を入力、表示および編集する工具情報画面を表示することができる。座標情報の選択部５１ｃを押すことにより、座標情報を入力、表示および編集する座標情報画面を表示することができる。また、選択部５１ｄを押すことによりプログラム実行中の工作機械の状態を示す画面が表示される。選択部５１ｅを押すことにより、加工後のワークの測定結果等が表示される。

図３を参照して、工作機械を手動で駆動する場合には、作業者は、運転モード選択ボタン４９ｃを押すことにより、工作機械の運転モードを手動運転モードに設定する。図７を参照して、作業者は、支援画面ボタン６５を押して支援画面を表示する。そして、支援画面から手動運転画面の項目を選択することにより、手動運転画面６０ａを表示する。

図７を参照して、手動運転画面６０ａは、選択部６２ａ〜６２ｃを有する。選択部６２ａは、ワーク、工具、または補助装置を手動にて駆動する時に選択する。選択部６２ｂは、所定の面を工具に向ける場合に選択する。選択部６２ｃは、ワークの任意の点の座標値を測定する時に選択する。ここでの例では、選択部６２ｃが選択されている。

手動運転画面６０ａでは、主軸頭１４、工具Ｔ、テーブル１６、テーブル１６に配置されたワークＷが３次元の画像にて表示されている。作業者は、３次元の画像において、テーブル上のワークの位置の校正を行う為の測定点３０２を指定することができる。後述するように、本実施の形態の表示制御部２２は、３次元の画像を拡大したり縮小したりすることができる。表示制御部２２は、３次元の画像を所望の方向に移動することができる。例えば、画像を直線的に移動して表示する部分を変更したり、画像を回転させて表示する向きを変更したりすることができる。

図１、図６および図７を参照して、ステップ１３３において、作業者は、３次元の画像において測定点３０２を指定する。作業者は、ボタン領域６１に配置されている測定点指定のボタン６１ａを押す。この後に、作業者は、画像の測定点３０２の部分を指で押すことにより、測定点３０２のマーク９９が表示される。表示制御部２２は測定点３０２の位置を検出する。作業者は、３次元の画像の向きを変えて、全ての測定点３０２を指定する。

ステップ１３４において、プログラム作成部２１は測定プログラムを作成する。図５を参照して、プログラム作成部２１は、複数の測定点３０２に対して矢印２０２に示すようにタッチプローブ１９が移動する測定プログラムを作成する。すなわち、タッチプローブ１９の先端が測定点３０２に接触するように、テーブル１６および主軸頭１４を移動する測定プログラムを作成する。

次に、ステップ１３５においてワークの測定を実施する。すなわち、図３を参照して、作業者が操作盤４１の実行ボタン４７を押すことにより、測定点３０２の座標の測定が自動的に開始される。図１および図５を参照して、情報制御部２０は、作成した測定プログラムを読取解釈部７２に送出する。主軸頭１４がワークＷに向かって移動する。タッチプローブ１９は、測定面から離れた位置から測定点３０２に向かって徐々に移動する。そして、ワーク測定装置３５は、タッチプローブ１９の先端がワークの測定面に接触したことを検出する。演算処理部２５は、タッチプローブ１９の先端が接触したときの座標値を検出する。座標値は、位置検出装置３４にて検出することができる。例えば、それぞれの測定点３０２の機械座標値を検出することができる。

図６を参照して、次に、ステップ１３６において、演算処理部２５は複数の測定点３０２の座標値に基づいて、実際のワークＷの基準点３０１の座標値を算出する。更に、演算処理部２５は、実際のワークＷの位置とモデルデータにおけるワークの位置とのずれ量を算出する。そして、表示制御部２２は、実際のワークＷの基準点３０１の座標値およびずれ量を表示部２８に表示する。

ステップ１３７においては、実際のワークＷの位置をワークのモデルデータにおける位置に合わせる。本実施の形態では、作業者が実際のテーブル１６におけるワークＷの位置を調整する。

このように、ワークの位置の校正を行うことができる。表示部においてワークの３次元の画像を正確に表示することができる。例えば、作業者がワークの画像の特定の部分を指定した場合に、制御装置は実際のワークにおいて指定された部分を正しく認識することができる。

なお、手動運転画面６０ａでは、上記と同様の操作によりワークの位置の校正の他にワークの寸法の測定を行うことができる。たとえば、加工精度のデータを取得するために、加工後のワークの所定の部分にプローブを接触させて加工後のワークの寸法を測定することができる。

図８に、実施の形態における第２の手動運転画面を示す。工作機械を手動にて駆動する場合には、作業者は、表示切替えのボタン６１ｂを押すことにより視点切替えボタンの補助画面が表示することができる。この補助画面では、表示される工作機械の三次元画像をどの視点から表示するのか選択することができる。作業者は、補助画面から所望の視点を選択し、画面にその視点から見た工作機械の画像を表示させる。そして、図３を参照して、操作盤４１のジョグボタン４６ａまたはジョグボタン４６ｂを押すことにより、選択した送り軸について所望の方向に画像および工作機械の実際の送り軸を駆動することができる。または、手動パルス発生器４０において、軸選択ボタン４０ｂにて所望の送り軸を選択する。そして、ダイヤル４０ａを回すことにより、選択した送り軸について所望の方向に駆動することができる。

ところが、このような手動運転の方法では、作業者が動作させたい方向がどの送り軸に対応するのか迷う場合がある。または、移動させる方向が正側なのか負側なのか迷う場合がある。また、大型の工作機械では、長い距離を移動させるために、ジョグボタンを長時間押し続けたり、ダイヤルを長時間回し続けたりしなければならず、労力が大きい。

本実施の形態の制御装置７０は、作業者が表示パネル４５に表示される３次元の画像を操作することにより手動にて工作機械を駆動することができる。記憶部２６には、工作機械の画像に対する作業者の操作に対応する工作機械の動作が予め記憶されている。制御装置７０は、工作機械の画像に対する作業者の操作内容を取得し、この操作内容に対応して工作機械が駆動するための動作指令を生成する。そして、工作機械は、動作指令に基づいて駆動する。

図８を参照して、手動運転画面６０ｂでは、選択部６２ａが選択されている。ボタン領域６１に示されている表示切替えのボタン６１ｂを押すと、表示する部分の一覧が表示される。ここでは、テーブルおよび主軸頭の部分を選択することにより、テーブル１６および主軸頭１４が表示されている。

初めに三次元の画像を移動したり回転したりする方法について説明する。工作機械の画像が表示されていない領域を指１０５ａにて押しながら矢印２０３に示す所望の方向に移動することにより、画像を画面内で直線移動させたり、裏側が手前向きに表示されるように回転移動させたりすることができる。例えば、２本の指で画面に触れながら移動させると画像は直線移動し、１本の指で画面を触れながら移動させると画面は回転移動する。

さらに、工作機械の画像が表示されていない領域を、２本の指で押して指同士の間隔を広げることにより、表示されている部分を拡大することができる。また、２本の指同士の間隔を狭くすることにより画像を縮小することができる。３次元の画像の拡大、縮小、直線移動、および回転移動が行えることにより、工作機械やワークの所望の部分を見やすくすることができる。たとえば、ワークに凹部が形成される場合には、凹部の内部の形状も確認することができる。

表示制御部２２は、指で表示パネル４５を押した後の指の動きを認識し、画像を移動したり拡大したりする。このように、本実施の形態の表示パネル４５は、所望の部分を所望の角度から表示することができる。また、表示部は、所望の部分を所望の倍率で表示することができる。

次に、手動にて工作機械を駆動する手動運転モードのうち、ダイレクトモードについて説明する。ダイレクトモードは、指で画像を移動すると共に実際の工作機械が画像の通りに駆動する運転モードである。ボタン領域６１において、ダイレクトモードのボタン６１ｃを押して選択する。ここでの例では、キャリッジ１７をＸ軸の正側に移動する。直動軸のボタン６１ｅを選択する。キャリッジ１７を指１０５ｂで押して選択する。キャリッジ１７を押した状態を維持しながら矢印２０４に示す方向に指１０５ｂを移動させる。

図９に、本実施の形態における第３の手動運転画面を示す。図９は、キャリッジ１７を矢印２０４に示す方向に移動させた後の手動運転画面６０ｂである。主軸頭１４は移動せずにキャリッジ１７が移動している。そして、実際の工作機械においても、キャリッジ１７がＸ軸の正側に移動している。この時の実際の工作機械の移動量は、画面における移動量に対応している。すなわち、所定の部分を画面上で大きく移動させるほど、実際の工作機械の対応する部分も大きく移動する。なお、実際の移動速度についても指の移動速度に対応させても構わない。指の移動速度が速いほど実際の移動速度も速くする制御を実施しても構わない。

工作機械の所定の部分を回転送り軸に沿って回転移動をする場合には、ボタン領域６１の回転軸のボタン６１ｆを選択する。そして、回転させる部分を指で押し、指で押した状態を維持しながら回転させる方向に指を移動することにより回転移動することができる。たとえば、揺動支持部材１８を押しながら所望の回転方向に指を移動することにより、工作機械の画像および実際の工作機械において、Ａ軸方向に揺動支持部材１８を回転移動させることができる。

このように、本実施の形態では、画面に表示されている部分を送り軸の方向に移動させることができる。表示部２８に表示される３次元の画像を操作することにより、実際の工作機械を手動にて駆動することができる。作業者は、３次元の画像を見ながら直感で工作機械を駆動することができるために、容易に工作機械を駆動することができる。また、誤操作を抑制することができる。例えば、所望の方向と反対側にワークや工具を移動してしまうことを抑制できる。

図１０に、ダイレクトモードにて工作機械を手動で駆動するときの制御のフローチャートを示す。図１および図１０を参照して、ステップ１４１において、表示制御部２２は表示部２８に３次元の画像を表示する。ステップ１４２において、表示制御部２２は３次元の画像における作業者の操作内容を取得する。例えば、表示制御部２２は、３次元の画像の所定の点が押されたことを取得する。表示制御部２２は、指にて選択された工作機械の部分を検出する。そして、表示制御部２２は、予め定められた時間において、押されている部分が所定の方向に移動することを検出する。表示制御部２２は、押された部分の移動方向および移動距離を検出する。指の移動方向としては、予め定められた回転送り軸に沿った回転移動の方向、または予め定められた直動軸に沿った直線移動の方向を検出する。

次に、ステップ１４３において、表示制御部２２は、移動中の工作機械の画像を表示する。表示制御部２２は、表示部２８に表示した画像を指の動きに合わせて移動する。ステップ１４４において、プログラム作成部２１は、指で選択された部分を移動するための移動プログラムを作成する。演算処理部２５は、指の移動方向および移動量に基づいて、対応する送り軸方向における移動量を算出する。画像における移動量が、実際の工作機械の移動量に対応するように移動量を算出する。そして、プログラム作成部２１は、選定された送り軸および算出された移動量に基づいて移動プログラムを作成する。このように、プログラム作成部２１は、工作機械の選択された部分を瞬時に動かす為の移動ブログラムを作成する。

ステップ１４５において、情報制御部２０は、読取解釈部７２に移動プログラムを送出する。サーボ制御部７４により各軸サーボモータ７５が駆動される。この結果、工作機械１は、表示部２８に表示された画像の動きと同様に、所定の送り軸の方向に選択された部分が移動する。作業者の画面の操作に応じた移動プログラムを作成する代わりに、作業者の画面の操作に応じた送り軸の選択、送り方向及び送り量を手動パルス発生器４０の軸選択ボタン４０ｂおよびダイヤル４０ａを回す方向の信号と、パルス発生量の信号とに変換して、サーボ制御部７４に送出しても構わない。

次に、ステップ１４６では、作業者の画像の操作が終了したか否かを判別する。演算処理部２５は、表示部２８において押された部分の移動が終了したか否かを判別する。すなわち、指の動きが停止したり、指が画面から離れたりしたか否かを判別する。表示部２８における押された部分の移動が継続している場合には、ステップ１４２に戻って画像の移動および工作機械の駆動を継続する。表示部２８における押された部分の移動が終了している場合には、この制御を終了する。この制御を短時間で繰り返して行うことにより、画像に合わせて連続的に工作機械を駆動することができる。このときに、安全のために、作業者の指による大きな移動指示があっても、１回の指の動きでは、例えば５０ｍｍのように、予め決められた移動量だけ送り軸が動くように制限を付加することができる。また、互いに移動する工作機械のモデルデータ、工具のモデルデータ、およびワークのモデルデータが干渉しないかを演算処理部２５で演算する。干渉する場合には画面上の画像の動きを停止すると共に、工作機械の送り軸を停止させる。このように干渉チェックを行っているので、作業者が不用意に画像を操作しても、工具とワークとが衝突したり、送り軸がストロークエンドを超えたりすることはない。

次に、手動運転モードのうち通常モードについて説明する。通常モードでは、画像にて選択した部分を移動すると共に、送り軸および移動量を含む移動状態を記憶部２６に記憶する。この時には、工作機械は停止している。そして、画面において所望の移動が全て終了した後に、記憶しておいた移動を一度に実施する。

図８を参照して、ここでは、キャリッジ１７をＸ軸の正側に動かした後に、主軸頭１４をＺ軸の正側に移動させる場合を例示する。通常モードを実施する場合には、通常モードのボタン６１ｄを選択する。そして、指１０５ｂを動かして画像上でキャリッジ１７を移動させる。この時に、画像ではキャリッジ１７が移動するが実際の工作機械では、キャリッジ１７は停止している。次に、指１０５ｂにて主軸頭１４を押してＺ軸の正側に移動する。画像では主軸頭１４がＺ軸の正側に移動するが、実際の工作機械の主軸頭１４は停止している。次に、決定ボタン６１ｉを押し、操作盤４１の実行ボタン４７を押すことにより、画像において動かした順序に従って、工作機械の選択した部分が移動する。

図１を参照して、通常モードでは、記憶部２６が移動する部分の送り軸と移動量とを記憶する。または、記憶部２６が作業者の操作を記憶しても構わない。作業者が決定ボタン６１ｉを押すことにより、プログラム作成部２１は、作業者の操作に対応した移動プログラムを作成する。そして、作業者が実行ボタン４７を押すことにより、情報制御部２０は、移動プログラムを読取解釈部７２に送出し、各軸サーボモータ７５が駆動される。

このように、本実施の形態では、作業者により工作機械の画像の一部分を選択した状態を維持して移動させる場合に、工作機械の画像における移動方向に対応する送り軸および移動量を設定する。送り軸の移動量に基づいて工作機械の動作指令を生成する。本実施の形態では、作業者の画面の操作に応じた移動プログラムを作成する。そして、移動プログラムに基づいて各送り軸の移動装置を駆動することにより、画像に合わせて工作機械を駆動することができる。

次に、ワークの一つの面を所望の方向に向ける割出し制御について説明する。手動運転の操作においては、ワークの所定の面を所望の方向に向ける場合がある。たとえば、ワークの所定の面を工具に向けて、この面にドリルにて穴をあける場合がある。この場合には、ワークを所定の方向に回転してワークの向きを調整する必要がある。本実施の形態では、ワークの予め定められた面が主軸の軸線に対して垂直になるようにワークの向きを調整する割出し制御を例示する。

図１１に、本実施の形態における第４の手動運転画面を示す。第３の手動運転画面６０ｃでは、割出しの選択部６２ｂが選択されている。また、手動運転画面６０ｃでは、テーブル１６に加工前のワークＷが配置されている画像が表示されている。

ボタン領域６１の面指定のボタン６１ｇを押すことにより、ワークＷの割出しを行う面を選択することができる。作業者は、必要に応じて画像を回転したり拡大したりして所望の面を指で押す。本実施の形態では、選択された面を指定面と称する。指定面は、例えば、他の面と区別できるように強調される。図１１に示す例では、選択された面にハッチングが付されている。そして、操作盤４１の実行ボタン４７を押すことにより、指定面の割出しを行うことができる。表示部２８に表示されている画像が動くと共に、工作機械が駆動される。ここでは、揺動支持部材１８がＡ軸方向に回転し、更にテーブル１６がＣ軸方向に回転する。

図１２に、割出しを行った後の第５の手動運転画面を示す。この手動運転画面６０ｃは、表示パネル４５に表示されている画像が動いた後の画面である。テーブル１６がＣ軸方向に９０°回転し、更に、揺動支持部材１８がＡ軸方向に９０°回転している。指定面が主軸の軸線に対して垂直になっている。実際の工作機械も、３次元の画像と同様の動作が実施されている。

図１を参照して、割出し制御において、表示制御部２２は、画像において作業者が選択したワークの指定面を取得する。そして、演算処理部２５は、ワークのモデルデータに基づいて現在の指定面の向きと角度を取得する。また、演算処理部２５は、位置検出装置３４から送り軸の現在の位置を取得する。演算処理部２５は、指定面が主軸の軸線と垂直になる為の送り軸の移動量を算出する。この時に、回転送り軸については、回転送り軸の回転角度を算出する。

そして、表示制御部２２は、選定された送り軸に沿って工作機械が駆動される画像を表示する。プログラム作成部２１は、工作機械を駆動するための移動プログラムを作成する。プログラム作成部２１において作成された移動プログラムは、読取解釈部７２に送出される。そして、各軸サーボモータ７５が駆動されて指定面の割出しを行うことができる。

このように、制御装置７０は、作業者によりワークの一つの面が指定面として選択された操作内容を取得し、指定面を予め定められた方向に向けるための回転送り軸の回転角度を算出し、回転角度に基づいてテーブルを回転させる動作指令を生成している。制御装置７０は、３次元の画像にて指定面を指定することができるために、割出しを行う指定面を容易に指定することができる。また、複雑な回転角度の算出等は不要であり、容易に所望の面の割出しを行うことができる。

図１１を参照して、本実施の形態の手動運転画面６０ｃでは、ボタン領域６１にアニメーションのボタン６１ｈが配置されている。指定面の選択を行った後にアニメーションのボタン６１ｈを押すことにより、画像が動いて工作機械の動作を確認することができる。工作機械は停止した状態を維持しながら、３次元の画像にて移動の状況を確認することができる。このために、３次元の画像にて異常の有無を確認することができる。例えば、ワークＷに対して工具Ｔが干渉しないことを事前に確認することができる。この後に、操作盤４１の実行ボタン４７を押すことにより、指定面の割出しを行うことができる。

本実施の形態では、テーブル１６のワーク取付け面に垂直な面をワークの指定面にしたが、ワーク取付け面に対して平行や垂直でない傾斜した面を指定面にすることができる。また、本実施の形態の工作機械１は、テーブル１６側にＡ軸およびＣ軸を有するテーブル旋回型である。主軸側にＡ軸およびＣ軸を有する主軸旋回型の工作機械の場合には、主軸側がＡ軸またはＣ軸に沿って回転して、指定面に対して主軸の軸線を垂直にすることができる。主軸側にＡ軸を有し、テーブル側にＣ軸を有する混合型の工作機械の場合は、主軸側もテーブル側も回転して指定面に対して主軸の軸線を垂直にすることができる。さらに、本実施の形態では、作業者により選択された指定面を主軸に向ける制御について説明したが、この形態に限られず、指定面を予め定められた方向に向ける制御に適用することができる。たとえば、制御装置は、指定面を向ける方向を設定できるように形成することができる。

図１３に、本実施の形態における第６の手動運転画面を示す。前述の制御では、工具またはワークを手動運転画面の操作によって移動させている。本実施の形態においては、工具およびワークの他に工作機械に備え付けられている補助装置３３を手動運転画面６０ｄの操作によって可動させることができる。ここでは、補助装置３３のうち工具交換装置を例示する。

手動運転画面６０ｄでは、表示切替えのボタン６１ｂを押して表示されるメニューから工具交換装置が選択されている。本実施の形態の工具交換装置は、複数の工具Ｔを保管しておく工具マガジン９３と、主軸に工具を取り付けたり取り外したりする交換アーム９６と、工具マガジン９３と交換アーム９６との間で工具を搬送する搬送装置９４とを含む。複数の工具が工具マガジン９３に配置されている。工具Ｔ１の位置が工具マガジン９３から工具を取り出したり、工具マガジン９３に工具を収納したりする交換位置である。

作業者は、例えば、工具Ｔ２を指で押した状態を維持しながら、工具マガジン９３が延びる方向に沿って、矢印２０５に示すように交換位置まで移動する。この操作により、工作機械の画像および実際の工作機械において、工具マガジン９３が回動して、工具Ｔ２を交換位置に配置することができる。このように、指の移動量に応じて工具マガジン９３の移動量が定まる。また、工具マガジン９３を手動で動かすことにより、工具マガジン９３に配置されている工具の種類を確認することができる。その他にも、例えば、搬送装置９４の画像を操作することにより、交換位置に配置されている工具を交換アーム９６まで手動で移動させることができる。なお、補助装置３３を駆動する場合にも、ダイレクトモードまたは通常モードをボタン６１ｃ，６１ｄにて選定することができる。

図１を参照して、補助装置３３を手動で稼働させる場合には、表示制御部２２は、作業者の画像の操作内容を取得する。演算処理部２５は移動量を算出する。そして、補助装置の動作指令生成部２７は、作業者の操作に応じた動作指令を補助装置制御部３２に送出する。そして、補助装置制御部３２は、動作指令に基づいて補助装置３３を稼働させる。このように、本実施の形態の制御装置７０は、プログラムを用いずに補助装置を稼働させるように形成されている。

補助装置３３の手動の操作としては、作業者が指定した部分を移動させる他に、補助装置３３の指定された部分を起動したり停止したりすることができる。次に、補助装置３３として冷却液供給装置を例に取り上げて説明する。

図１４に、本実施の形態における第７の手動運転画面を示す。第７の手動運転画面６０ｅでは、表示切替えのボタン６１ｂを押して表示されるメニューの一覧から冷却液供給装置が選択されている。本実施の形態の冷却液供給装置は、冷却液を貯留するタンクと、ポンプと、冷却液噴出ノズル９５とを含む。図１４に示す画像では、主軸頭１４の先端の部分が拡大されて表示されている。主軸頭１４の先端には、冷却液噴出ノズル９５が配置されている。

作業者は、手動運転画面６０ｅにおいて冷却液噴出ノズル９５を押す。冷却液噴出ノズル９５を押すことにより、冷却液供給装置を始動して冷却液噴出ノズル９５から冷却液を噴出することができる。または、冷却液を噴出しているときに冷却液噴出ノズル９５を押すことにより冷却液の噴出を停止することができる。本実施の形態では、補助装置の稼働している状態が明確になるように、補助装置が稼働すると補助装置が強調して表示される。この例では、冷却液噴出ノズル９５の色が変化する。または、補助装置の駆動している状態または停止している状態が明確になるように、補助装置の駆動または停止を表示する画像が表示されても構わない。

図１５に、補助装置を起動または停止するときの制御のフローチャートを示す。図１および図１５を参照して、ステップ１５１において、表示制御部２２は、作業者により選択された部分の３次元の画像を表示部２８に表示する。ステップ１５２において、表示制御部２２は、画像において所定の補助装置３３が押されたことを検出する。すなわち、表示制御部２２は、作業者が所定の補助装置３３を選択したことを検出する。

次に、ステップ１５３において、演算処理部２５は、選択された補助装置３３が停止しているか否かを判別する。ステップ１５３において、補助装置３３が停止している場合にはステップ１５４に移行する。ステップ１５４においては、補助装置３３を起動する。また、ステップ１５３において、補助装置３３が稼働している場合にはステップ１５５に移行する。ステップ１５５においては、補助装置３３を停止する。次に、ステップ１５６においては補助装置の稼働状態を表示する。本実施の形態では、表示制御部２２は、補助装置３３の色を稼働状態または停止状態に応じて変化させる。

本実施の形態の補助装置３３の手動操作では、情報制御部２０の動作指令生成部２７が補助装置制御部３２に動作指令を送出しているが、この形態に限られず、プログラム作成部２１が補助装置３３を移動させるプログラムを作成しても構わない。例えば、プログラム作成部２１は、冷却液噴出ノズル９５から冷却液を噴出するＭコードを含むプログラムを作成することができる。この場合に、プログラム作成部２１は、作業者の画像の操作に基づいてプログラムを生成し、読取解釈部７２に送出する。読取解釈部７２は、補助装置制御部３２に補助装置３３の動作指令を送出する。そして、補助装置制御部３２は、動作指令に基づいて補助装置３３を駆動する。

次に、加工プログラムなどの工作機械を駆動するプログラムの作成を容易にする支援機能について説明する。加工プログラムの作成においては、ＧコードやＭコード等の指令コードが頻繁に用いられる。指令コードに基づいて、ワークに対して工具が相対移動されたり、補助装置が制御されたりする。

ワークを加工した後には、加工結果を確認して加工プログラムを修正する場合がある。または、指令コードがワークのどの部分を加工するかを確認したい場合がある。ところが、指令コードは数多く存在し、それぞれの指令コードの番号を作業者が全て覚えておくことは困難である。このため、従来の技術では、作業者は記憶を頼りに該当する箇所を探していた。または、作業者は、参考文献を参照しながら、該当する箇所を探していた。このために、作業者には高度な知識や判断が要求されていた。また、時間がかかったり誤りが生じたりする場合があった。

本実施の形態の制御装置では、３次元の画像を見ながら加工プログラムの位置を特定したり、加工プログラムの指令コードに基づいてワークの加工する部分を特定したりすることができる。

図１６に、操作盤の表示パネルに表示される第１のプログラム編集画面を示す。本実施の形態のプログラムの作成には、新規にプログラムを作成する場合と、既に作成されているプログラムを編集して今回のプログラムを作成する場合とが含まれる。加工プログラムを作成する場合には、図３を参照して、編集モードに設定する運転モード選択ボタン４９ａを押す。そして、図１６を参照して、選択部５１ａを押すことにより、プログラム編集画面５５ａを表示する。

本実施の形態のプログラム編集画面５５ａは、表示領域８１ａと表示領域８１ｂとを含む。表示領域８１ａには、加工プログラムが表示される。表示領域８１ａでは、加工プログラムの作成が可能である。表示領域８１ａには、複数の選択部８５ａ，８５ｂが配置されている。使用者は、選択部８５ａ，８５ｂのいずれかを押すことにより、作成する加工プログラムを選択することができる。ここでは、選択部８５ｂが選択されている。

また、ボタン領域５９に配置されているボタン５９ａを押すことにより、右側の表示領域８１ｂに表示される情報を選択することができる。この例では、表示領域８１ｂには、加工後のワークの３次元の画像が表示されている。

プログラム編集画面５５ａでは、表示領域８１ｂに表示されている画像の所望の部分を指で押して選択することができる。そして、表示領域８１ａにおいて、選択した画像の部分を加工する為の加工プログラムの該当箇所を表示することができる。例えば、表示領域８１ｂのワークの画像において、１つの穴の部分１０３ａを選択する。そして、ボタン領域５９における対応部表示のボタン５９ｂを押すことにより、表示領域８１ａにおいて、加工プログラムの該当する部分が表示される。更に、該当する部分にはマーク１０３ｂが表示される。マーク１０３ｂは、ワークの穴の部分１０３ａを加工するための指令コードを示している。

図１７に、３次元の画像の所望の部分を選択して、加工プログラムの該当する部分を表示する制御のフローチャートを示す。図１および図１７を参照して、ステップ１６１において、表示制御部２２は、表示部２８に加工プログラムおよび３次元のワークの画像を表示する。作業者は、画像の所望の部分を指で押して選択する。ステップ１６２において、表示制御部２２は、ワークの画像の一部分の選択を検出する。すなわち、表示制御部２２は、作業者により選択されたワークの部分を検出する。

次に、ステップ１６３において、演算処理部２５は、ワークの選択された部分の座標値を算出する。たとえば、ワーク座標の座標値を算出する。ステップ１６４において、演算処理部２５は、加工プログラムの解析を行う。演算処理部２５は、算出された座標値の部分を加工する指令コードを加工プログラムから抽出する。加工プログラムの対応する部分が複数存在する場合には、最後の指令コードを選択する。または、加工プログラムの対応する部分が複数ある場合には、全てを抽出しても構わない。

次に、ステップ１６５において、表示制御部２２は、加工プログラムの対応する部分を表示する。たとえば、加工プログラムが非常に長い場合には、対応する部分が表示されるように、加工プログラムの表示する範囲を選択する。次に、ステップ１６６において、表示制御部２２は、対応する加工プログラムの指令コードに対してマーク１０３ｂを表示する。

このように、制御装置７０は、工作機械の画像の操作に基づいて、加工プログラムの該当する部分を抽出することができる。作業者は、加工プログラムの該当する部分を探す手間を省くことができて、容易に加工プログラムの該当する部分を確認したり修正したりすることができる。

図１８に、操作盤の表示パネルに表示される第２のプログラム編集画面を示す。第２のプログラム編集画面５５ｂにおいては、表示領域８１ａにおいて所望の加工プログラムの指令コードを選択すると、表示領域８１ｂにおいて、選択した指令コードにて加工する部分の画像が表示される。例えば、作業者は、表示領域８１ａにおいて、加工プログラムの所望の部分を押すと選択された部分が枠１０４ａにて囲まれる。ボタン領域５９の対応部表示のボタン５９ｂを押すことにより、表示領域８１ｂにおいて、加工プログラムの選択された部分に対応する３次元のワークの画像が表示される。

更に、工作機械の画像の対応する部分にマーク１０４ｂが表示される。この時に、作業者が見やすいように拡大したり移動したりした状態で３次元の画像が表示される。このように、加工プログラムの任意の部分を選択することにより、ワークの加工する部分の画像を表示することができる。

図１９に、加工プログラムの選択した部分にて加工するワークの部分を表示する制御のフローチャートを示す。図１および図１９を参照して、ステップ１７１において、表示制御部２２は、加工プログラムおよび３次元のワークの画像を表示する。作業者が、加工プログラムの所望の部分を選択する。ステップ１７２において、演算処理部２５は、加工プログラムの選択された一部分を検出する。ステップ１７３において、演算処理部２５は、加工プログラムの選択された部分の座標値を算出する。例えば、演算処理部２５は、ワーク座標値を算出する。ステップ１７４において、演算処理部２５は、３次元の画像の解析を実施する。演算処理部２５は、算出した座標値に基づいて３次元の画像の該当する部分を特定する。

ステップ１７５において、表示制御部２２は、３次元の画像の対応する部分を表示する。表示制御部２２は、対応する部分を見やすくするためにワークの画像を拡大したり移動したりした状態で表示する。次に、ステップ１７６において、表示制御部２２は、画像の対応する部分にマーク１０４ｂを表示する。

このように、制御装置７０は、加工プログラムの１つの部分にて加工するワークの部分を容易に特定することができる。このため、容易に加工プログラムの確認をしたり誤りを修正したりすることができる。

なお、プログラム編集画面においては、補助装置の画像を表示し、補助装置の画像を押すことにより、加工プログラムに補助装置を起動したり停止したりする指令コードを自動的に挿入する制御を行うことができる。この制御を行うことにより、作業者は、補助装置に関する指令コードや引数を覚える必要がなく、容易に加工プログラムを作成することができる。また、指令コードの入力誤り等の誤操作を低減することができる。

次に、工作機械の状態を検出して作業者に工作機械の状態を通知したり警告したりする制御について説明する。

図２０に、工作機械の状態を表示する診断画面を示す。診断画面６３は、主画面に重ねて表示される補助画面である。それぞれの主画面の上部には、情報表示領域８６が設定されている。図１を参照して、運転状態検出装置３６は、それぞれの運転モードにおいて工作機械の運転状態を検出する。演算処理部２５は、工作機械１の運転状態が予め定められた条件に一致するか否かを判別する。工作機械１の状態が予め定められた条件に一致した場合に、表示制御部２２は、判別結果を取得し、情報表示領域８６に工作機械１の状態に応じたアイコンを表示する。アイコンの画像は、記憶部２６に予め記憶されている。

図２０に示す例では、工具の測定中に工具測定装置に異常が生じて工具の測定が中断している。演算処理部２５は、運転状態検出装置３６からの信号に基づいて、工具測定装置９２に異常が生じていると判別している。表示制御部２２は、情報表示領域８６に警告のアイコン８６ａを表示している。

作業者がアイコン８６ａを押すと、表示制御部２２は、工作機械１の警告や通知に関する情報を含む診断画面６３を表示する。表示制御部２２は、初めに表示領域８７ａに３次元の画像を表示する。このときに、異常が生じている部分が含まれる画像を表示する。表示制御部２２は、異常が生じている部分が表示される方向から工作機械を表示する。図２０に示す例では、テーブル１６および主軸頭１４を裏側から見た画像を表示している。そして、表示制御部２２は、警告の原因の工具測定装置９２に重ねてマーク１００を表示する。更に、表示制御部２２は、マーク１００を点滅して作業者に異常箇所が分かり易いように表示している。

次に、作業者がマーク１００を指で押すと、表示制御部２２は、工作機械の画像に重ねて表示領域８７ｂ，８７ｃを表示する。表示領域８７ｂには、警告の種類が表示されている。表示領域８７ｃには、警告が発生した原因や復旧方法等の警告に関する詳細の内容が表示される。

このように、本実施の形態の制御装置は、警告が発生した箇所を３次元の画像にて表示するために、作業者は、異常の箇所を直感的に認識することができる。また、作業者は、異常箇所に表示されるマーク１００を押すことにより、警告に関する詳細な情報を容易に確認することができる。

本実施の形態においては、工作機械に異常が生じた時の警告を例に取り上げて説明したが、この形態に限られず、工作機械の状態の通知であっても構わない。たとえば、工作機械の補修時期が到来した通知等であっても構わない。

異常箇所等の警告や通知に関連する箇所を表示するマークとしては、重要度に応じて表示形態を変更して表示することができる。たとえば、工作機械の破損等により稼働を継続できない場合には、赤いマークにして、更に点滅させることができる。また、稼働を継続できる程度の軽い警告の場合には、黄色のマークにして点灯させることができる。また、工作機械の補修時期の通知の場合には、青いマークにして点灯させることができる。

図２１に、警報や通知を表示する制御のフローチャートを示す。図１および図２１を参照して、ステップ１８１において、運転状態検出装置３６は、工作機械の所定の部分の運転状態を検出する。演算処理部２５は、運転状態に異常発生したことを検出する。ステップ１８２において、演算処理部２５は、異常が発生した部分を特定する。

次に、ステップ１８３において、表示制御部２２は、３次元の画像を選定する。異常が発生した時に表示される画像の種類については、予め記憶部２６に記憶されている。例えば、工具測定装置９２に異常が発生した場合には、工具測定装置９２の画像を含むキャリッジ１７と主軸頭１４との部分が含まれる画像が選定される。

次に、ステップ１８４において、表示制御部２２は、３次元の画像を表示する。この場合に、表示制御部２２は、異常が生じた部分が作業者から見やすいように表示する方向を選んで表示する。ステップ１８５において、表示制御部２２は、異常が生じた部分の画像上の位置を特定する。そして、表示制御部２２は、工作機械の画像において異常が生じた部分にマークを表示する。

この後に、本実施の形態の制御装置７０は、生じた異常が解消したか否かを継続して確認する。作業者は、診断画面６３を見て異常が発生した原因を解消することができる。ステップ１８６において、演算処理部２５は、運転状態検出装置３６から工作機械の運転状態の信号を受信する。そして、演算処理部２５は、異常の有無を判別する。

ステップ１８７において、演算処理部２５は、装置の異常が解消されたか否かを判別する。装置の異常が除去されない場合にはステップ１８６に戻る。すなわち、異常の有無の判別を継続する。ステップ１８７において、装置の異常が除去された場合には、ステップ１８８に移行する。ステップ１８８においては、診断画面６３に表示されていたマーク１００を消去する。また、主画面の情報表示領域８６に表示していたアイコン８６ａを消去する。

このように、本実施の形態の制御装置では、自動的に異常の除去の有無を監視している。異常を除去したときの制御については、この形態に限られず、任意の制御を採用することができる。たとえば、診断画面のボタン領域にリセットのボタンを設ける。そして、異常を除去した場合には、リセットボタンを押すことにより警報や通知を解除することができる。

本実施の形態の工作機械は、５軸制御の工作機械であるが、この形態に限られず、任意の送り軸を有する工作機械に本発明を適用することができる。また、本実施の形態の表示部に表示される工作機械の画像は３次元のソリッドモデルによる立体的な画像であるが、サーフェスモデルやワイヤフレームモデルでも構わない。また、これらの形態に限られず、２次元の平面的な画像であっても構わない。

上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの制御においては、機能および作用が変更されない範囲において適宜ステップの順序を変更することができる。上述のそれぞれの図において、同一または相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、特許請求の範囲に示される実施の形態の変更が含まれている。

１ 工作機械
１４ 主軸頭
１６ テーブル
２０ 情報制御部
２１ プログラム作成部
２２ 表示制御部
２５ 演算処理部
２６ 記憶部
２７ 動作指令生成部
２８ 表示部
３３ 補助装置
３４ 位置検出装置
３６ 運転状態検出装置
４１ 操作盤
４５ 表示パネル
５５ａ，５５ｂ プログラム編集画面
６０ａ〜６０ｅ 手動運転画面
７０ 制御装置
７５ 各軸サーボモータ
７６ 加工プログラム
９２ 工具測定装置
９３ 工具マガジン
９５ 冷却液噴出ノズル
Ｗ ワーク
Ｔ，Ｔ１，Ｔ２ 工具

Claims (4)

1. 加工プログラムを読取解釈部、補間演算部、およびサーボ制御部にて処理して送り軸のサーボモータを駆動することにより、工具とワークとを相対的に移動させてワークを加工する工作機械の制御方法であって、
   工作機械の画像を表示部に表示し、
   工作機械の画像に対する作業者の操作に対応する工作機械の動作を予め記憶し、
   工作機械の画像に対する作業者の操作内容を取得し、
   前記操作内容に対応して工作機械が動作するための動作指令を生成し、
   前記動作指令に基づいて工作機械を稼働し、
   作業者により工作機械の画像の一部分を選択した状態を維持して移動させた場合に、工作機械の画像における移動方向に対応する送り軸および移動量を検出し、前記送り軸の前記移動量に基づいて前記動作指令を含む移動プログラムを生成して前記読取解釈部に送出する方法、および、前記送り軸の前記移動量に基づいて、前記送り軸の選択、送り方向、および送り量を、手動パルス発生器の軸選択ボタンの信号、ダイヤルを回す方向の信号、およびパルス発生量の信号に変換して、前記サーボ制御部に送出する方法のうちいずれか一方を実施することを特徴とした、工作機械の制御方法。
2. 前記表示部に表示する工作機械の画像は３次元の画像である、請求項１に記載の工作機械の制御方法。
3. 工作機械の補助装置の画像を表示部に表示し、
   前記操作内容は、前記補助装置の画像に対する操作を含み、
   前記動作指令は、前記補助装置を動作させる指令を含み
   前記動作指令に基づいて前記補助装置を稼働させる、請求項１に記載の工作機械の制御方法。
4. 加工プログラムを読取解釈部、補間演算部、およびサーボ制御部にて処理して送り軸のサーボモータを駆動することにより、工具とワークとを相対的に移動させてワークを加工する工作機械の制御装置であって、
   工作機械の画像を表示する表示部と、
   工作機械の加工に関する情報を記憶する記憶部と、
   前記表示部に表示する工作機械の画像を制御し、工作機械の画像に対する作業者の操作内容を取得する情報制御部とを備え、
   前記記憶部は、工作機械の画像に対する作業者の操作に対応する工作機械の動作を記憶しており、
   前記情報制御部は、前記操作内容に対応して工作機械が動作するための動作指令を生成し、
   前記制御装置は、前記動作指令に基づいて工作機械を稼働し、
   作業者により工作機械の画像の一部分を選択した状態を維持して移動させた場合に、前記情報制御部は、工作機械の画像における移動方向に対応する送り軸および移動量を検出し、前記送り軸の前記移動量に基づいて前記動作指令を含む移動プログラムを生成して前記読取解釈部に送出する制御、および、前記送り軸の前記移動量に基づいて、前記送り軸の選択、送り方向、および送り量を、手動パルス発生器の軸選択ボタンの信号、ダイヤルを回す方向の信号、およびパルス発生量の信号に変換して、前記サーボ制御部に送出する制御のうちいずれか一方を実施することを特徴とした、工作機械の制御装置。

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