JP2020184190A - 産業用機械 - Google Patents

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Abstract

【課題】オペレータによるハンドル操作の履歴を簡易に記録する産業用機械を提供する。【解決手段】産業用機械は、履歴記録機能を有する産業用機械であって、産業用機械における駆動軸の位置をオペレータが手動で操作するためのハンドルを備える手動パルス発生器と、ハンドルの操作に応じて、駆動軸を制御する駆動軸制御部と、ハンドルの操作を判定するハンドル操作判定部と、ハンドル操作判定部によって判定されたハンドルの操作を、操作履歴として記録する操作履歴記録部とを備え、ハンドルの回転数が閾値を超えるときに、ハンドル操作判定部はハンドルの操作を判定し、操作履歴記録部はハンドルの操作を操作履歴として記録する。【選択図】図１

Description

本発明は、履歴記録機能を有する産業用機械に関する。
例えば工作機械は、操作等の履歴を記録する履歴記録機能を有する。このような履歴としては、
・オペレータが行ったＭＤＩ（Manual Data Input）キーの操作履歴
・外部オペレータメッセージの履歴
・発生したアラームの履歴
・パラメータ／工具オフセット／ワークオフセット（ワークシフト量）／カスタムマクロコモン変数等の各種データの変更履歴
・入出力信号の履歴
等がある。
このような履歴記録機能は、
・工作機械の動作に疑問がある場合の原因調査
・工作機械の故障が発生した際の原因推定
等に役立つ。例えば、このような履歴記録機能により、オペレータの操作ミスの判定、工作機械における駆動軸の位置の変化の判定（これにより、例えば検出器又は駆動部品の故障等が推定される）等を行うことができる。
ところで、例えば工作機械は、駆動軸の位置を調整するために、オペレータが手動で操作するためのハンドルを備えた手動パルス発生器を備えることがある。しかし、従来の工作機械における履歴記録機能では、オペレータによるハンドル操作（すなわち、手動パルス発生器の操作）の履歴は記録されない。そのため、オペレータによるハンドル操作（すなわち、手動パルス発生器の操作）が要因となる事象の原因を判定することが困難であった。
なお、従来の工作機械における履歴記録機能では、専用のモードのＯＮ／ＯＦＦを信号の履歴として記録することが可能であるため、オペレータが手動で操作するためのハンドルモードのＯＮ／ＯＦＦを信号の履歴として記録することが可能である。しかし、ハンドルモードがＯＮになっても、実施にオペレータがハンドル操作を行うとは限らない。
この点に関し、従来の工作機械における履歴記録機能において、ハンドルモードの信号と軸移動の信号を組み合わせて記録することが考えられる。しかし、これらの信号の組み合わせ解析は手間がかかる。また、自動運転中のハンドル割込みの場合には、自動運転による軸移動なのか、ハンドル操作による軸移動なのかの判別が困難である。
この点に関し、特許文献１には、オペレータによるハンドル操作（すなわち、手動パルス発生器の操作）の履歴として、パルスハンドル重畳モードとパルスハンドル重畳量を記録する技術が開示されている。
国際公開第００／１０７６９号
ところで、オペレータによるハンドル操作（すなわち、手動パルス発生器の操作）が要因（例えば、オペレータの操作ミス）となる事象（例えば、工作機械の故障）は、オペレータによる手動操作量が比較的に大きい場合に発生することが多い。これより、オペレータによるハンドル操作（すなわち、手動パルス発生器の操作）が要因となる事象の原因を判定するために、特許文献１に記載の技術のように、パルスハンドル重畳量のような詳細な履歴を記録する必要はない。
このように、工作機械等の産業用機械の分野において、オペレータによるハンドル操作（すなわち、手動パルス発生器の操作）の履歴を簡易に記録することが望まれている。
本開示の産業用機械は、履歴記録機能を有する産業用機械であって、産業用機械における駆動軸の位置をオペレータが手動で操作するためのハンドルを備える手動パルス発生器と、前記ハンドルの操作に応じて、前記駆動軸を制御する駆動軸制御部と、前記ハンドルの操作を判定するハンドル操作判定部と、前記ハンドル操作判定部によって判定された前記ハンドルの操作を、操作履歴として記録する操作履歴記録部と、を備え、前記ハンドルの回転数が閾値を超えるときに、前記ハンドル操作判定部は前記ハンドルの操作を判定し、前記操作履歴記録部は前記ハンドルの操作を前記操作履歴として記録する。
本開示によれば、工作機械等の産業用機械の分野において、オペレータによるハンドル操作（すなわち、手動パルス発生器の操作）の履歴を簡易に記録することができる。
本実施形態に係る工作機械の履歴記録機能に関する主要構成、すなわち工作機械の数値制御装置の構成を示す図である。 図１に示す工作機械の数値制御装置におけるハンドル操作判定部によるハンドル操作判定の一例を説明するための図である。 図１に示す工作機械の数値制御装置におけるハンドル操作判定部によるハンドル操作判定の他の一例を説明するための図である。 図１に示す工作機械の数値制御装置におけるハンドル操作判定部によるハンドル操作判定の更に他の一例を説明するための図である。 図１に示す工作機械の数値制御装置におけるハンドル操作判定部によるハンドル操作判定の更に他の一例を説明するための図である。
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態の一例について説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
図１は、本実施形態に係る工作機械の履歴記録機能に関する主要構成、すなわち工作機械の数値制御装置の構成を示す図である。図１に示す工作機械１の数値制御装置１０は、工作機械の履歴記録機能を有し、複数のハンドルを備える手動パルス発生器２と、プログラム運転部１１と、信号管理部（ＰＬＣ）１２と、駆動軸制御部１３と、ハンドル操作判定部１４と、操作履歴記録部１５と、操作履歴記憶部１６とを備える。
数値制御装置１０におけるプログラム運転部１１、信号管理部（ＰＬＣ）１２、駆動軸制御部１３及びハンドル操作判定部１４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field‐Programmable Gate Array）等の演算プロセッサで構成される。数値制御装置１０におけるプログラム運転部１１、信号管理部（ＰＬＣ）１２、駆動軸制御部１３及びハンドル操作判定部１４の各種機能は、例えば記憶部に格納された所定のソフトウェア（プログラム、アプリケーション）を実行することで実現される。数値制御装置１０におけるプログラム運転部１１、信号管理部（ＰＬＣ）１２、駆動軸制御部１３及びハンドル操作判定部１４の各種機能は、ハードウェアとソフトウェアとの協働で実現されてもよいし、ハードウェア（電子回路）のみで実現されてもよい。
操作履歴記録部１５及び操作履歴記憶部１６は、例えばＥＥＰＲＯＭ等の書き換え可能なメモリ、又は例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はＳＳＤ（Solid State Drive）等の書き換え可能なディスクである。
手動パルス発生器２は、工作機械における駆動軸（例えば、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸）の位置を調整するためのハンドルであって、オペレータが手動で操作するためのハンドルを備える。手動パルス発生器２は、回転式のハンドルの回転数に応じたパルス列の信号を出力する。手動パルス発生器２（及びハンドル）は、工作機械における複数の駆動軸に対して１つ設けられてもよいし、複数の駆動軸の各々に対して１つずつ、すなわち複数設けられてもよい。
プログラム運転部１１は、例えば加工プログラムに基づいて工作機械の運転を制御する。
信号管理部１２は、例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller）であり、工作機械の入出力信号のシーケンスを制御する。
駆動軸制御部１３は、オペレータによるハンドル操作に応じて、工作機械における駆動軸の位置の制御を行う。
ハンドル操作判定部１４は、ハンドル操作を判定する。ハンドル操作判定部１４の詳細は後述する。
操作履歴記録部１５は、プログラム運転部１１から取得した、
・オペレータが行ったＭＤＩ（Manual Data Input）キーの操作
・外部オペレータメッセージ
・発生したアラーム
・パラメータ／工具オフセット／ワークオフセット（ワークシフト量）／カスタムマクロコモン変数等の各種データの変更
等の操作履歴を記録する。
また、操作履歴記録部１５は、信号管理部（ＰＬＣ）１２から取得した、
・入出力信号
等を操作履歴として記録する。
また、操作履歴記録部１５は、ハンドル操作判定部１４によって判定されたハンドル操作を操作履歴として記録する。
操作履歴記憶部１６は、操作履歴記録部１５に記録された操作履歴を記憶する。なお、操作履歴記憶部１６は、工作機械の内部の操作履歴記憶部１６に代えて、工作機械の外部の操作履歴記憶装置３に記録してもよい。
以下、図２を参照して、ハンドル操作判定部１４及び操作履歴記録部１５について説明する。図２は、図１に示す工作機械の数値制御装置におけるハンドル操作判定部によるハンドル操作判定の一例を説明するための図である。
図２に示すように、ハンドル操作判定部１４は、ハンドル回転数（ハンドル速度）が閾値Ｖｔｈを超えるときに、ハンドル操作を判定する。具体的には、ハンドル操作判定部１４は、ハンドル回転数（ハンドル速度）が閾値Ｖｔｈを超えるときに、ハンドル操作の開始を判定する。また、ハンドル操作判定部１４は、ハンドル回転数（ハンドル速度）が閾値Ｖｔｈを下回るときに、ハンドル操作の終了を判定する。
閾値Ｖｔｈは、ハンドルの１よりも大きい回転数であって、ハンドル操作が要因（例えば、オペレータの操作ミス）となる事象（例えば、工作機械の故障）が発生すると推定されるハンドル回転数に設定される。閾値Ｖｔｈは、予め決められて設定されてもよいし、工作機械におけるＭＤＩキー等の入力手段によって入力されて記録されてもよいし、工作機械に接続されたＰＣ等から通信手段を介して設定されてもよい。
なお、手動パルス発生器２（及びハンドル）が、工作機械における複数の駆動軸の各々に対して１つずつ、すなわち複数設けられる場合、ハンドル操作判定部１４は、複数の手動パルス発生器における複数のハンドルの各々に対して異なる閾値を有していてもよい。
操作履歴記録部１５は、ハンドル回転数（ハンドル速度）が閾値Ｖｔｈを超え、ハンドル操作判定部１４によってハンドル操作が判定されたときに、ハンドル操作を操作履歴として記録する。具体的には、操作履歴記録部１５は、ハンドル回転数（ハンドル速度）が閾値Ｖｔｈを超え、ハンドル操作判定部１４によってハンドル操作の開始が判定されたときに、ハンドル操作の開始を操作履歴として記録する。また、操作履歴記録部１５は、ハンドル回転数（ハンドル速度）が閾値Ｖｔｈを下回り、ハンドル操作判定部１４によってハンドル操作の終了が判定されたときに、ハンドル操作の終了を操作履歴として記録する。
ここで、手動ハンドル操作では、ハンドルモードにおいて、機械操作盤上の手動パルス発生器２におけるハンドルを、オペレータが回転させることにより、回転量に応じて駆動軸を送ることができる。
手動ハンドル操作としては、以下の操作がある。
・手動ハンドル送り
・パラメータによるジョグ送りモード中に、すなわち駆動軸を送っている状態で、更に手動ハンドル送り
・手動ハンドル割込み：加工プログラムによる自動運転モード中に、更に手動ハンドル送り
すなわち、手動ハンドル割込みでは、自動運転による移動に重畳させて手動ハンドル送りを行う。
・手動直線送り：１つの手動ハンドル操作により、ＸＹ平面、ＹＺ平面、ＺＸ平面での角度を持った指定直線に沿って平行に同時２軸で直線送り
・円弧補間送り：１つの手動ハンドル操作により、ＸＹ平面、ＹＺ平面、ＺＸ平面での指定円に沿って同時２軸で円弧送り
・ハンドル同期送り：自動運転における加工プログラムで指定された送り速度に代えて、手動ハンドル操作の回転に同期した送り速度で手動ハンドル送り
・手動ハンドルリトレース：自動運転モード中に、手動ハンドル操作により、プログラムの実行方向及び実行速度を制御する。
例えば、自動運転モード中に、手動パルス発生器２のハンドルを正方向に回転させることにより、プログラムを順方向に実行する。この際、プログラムの実行速度は手動パルス発生器２のハンドルの回転数に比例する。例えば、手動パルス発生器２のハンドルを正方向にすばやく回せば速度が上がり、ゆっくり回せば速度は下がる。
一方、自動運転モード中に、手動パルス発生器２のハンドルを負方向に回転させることにより、プログラムを逆方向に実行する。この際、プログラムの実行速度は手動パルス発生器２のハンドルの回転数に比例する。例えば、手動パルス発生器２のハンドルを負方向にすばやく回せば速度が上がり、ゆっくり回せば速度は下がる。
上述したように、手動ハンドル操作としては複数の操作がある。これらの手動ハンドル操作のうちの１つの機能についてのみ上記のハンドル操作判定及び操作履歴記録を行ってもよいし、複数の機能のうちいずれか有効な上記のハンドル操作判定及び操作履歴記録を採用してもよい。
ここで、オペレータによるハンドル操作（すなわち、手動パルス発生器の操作）が要因（例えば、オペレータの操作ミス）となる事象（例えば、工作機械の故障）は、オペレータによる手動操作量が比較的に大きい場合に発生することが多い。これより、オペレータによるハンドル操作（すなわち、手動パルス発生器の操作）が要因となる事象の原因を判定するために、特許文献１に記載の技術のように、パルスハンドル重畳量のような詳細な履歴を記録する必要はない。
本実施形態の数値制御装置１０、すなわち工作機械１によれば、ハンドルの回転数が閾値を超えるときのみにハンドル操作を操作履歴として記録する。これにより、例えば特許文献１に記載の技術と比較して、煩雑な操作履歴の更新を抑制することができる。このため、履歴確認の際も確認が容易となる。
また、オペレータによるハンドル操作（すなわち、手動パルス発生器の操作）が要因（例えば、オペレータの操作ミス）となる事象（例えば、工作機械の故障）が発生する、ハンドル操作を操作履歴として簡易に記録することができる。
また、本実施形態の数値制御装置１０、すなわち工作機械１によれば、上述した
・手動ハンドル送り
・パラメータによるジョグ送りモード中に、すなわち駆動軸を送っている状態で、更に手動ハンドル送り
・手動ハンドル割込み
・手動直線送り
・円弧補間送り
・ハンドル同期送り
・手動ハンドルリトレース
において、オペレータによるハンドル操作（すなわち、手動パルス発生器の操作）が要因（例えば、オペレータの操作ミス）となる事象（例えば、工作機械の故障）を判別することができる。例えば、自動運転中の手動ハンドル割込みにおいても、自動運転による軸移動なのか、ハンドル操作による軸移動なのかの判別が可能となる。
（変形例１）
図３は、図１に示す工作機械の数値制御装置におけるハンドル操作判定部によるハンドル操作判定の他の一例を説明するための図である。図３に示すように、ハンドル操作判定部１４は、複数の閾値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２，Ｖｔｈ３を有し、ハンドル回転数（ハンドル速度）が各閾値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２，Ｖｔｈ３を超えるごとに、ハンドル操作を判定してもよい。具体的には、ハンドル操作判定部１４は、ハンドル回転数（ハンドル速度）が各閾値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２，Ｖｔｈ３を超えるごとに、ハンドル操作の開始を判定してもよい。また、ハンドル操作判定部１４は、ハンドル回転数（ハンドル速度）が各閾値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２，Ｖｔｈ３を下回るごとに、ハンドル操作の終了を判定してもよい。
操作履歴記録部１５は、ハンドル回転数（ハンドル速度）が各閾値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２，Ｖｔｈ３を超え、ハンドル操作判定部１４によってハンドル操作が判定されるごとに、ハンドル操作を操作履歴として記録してもよい。具体的には、操作履歴記録部１５は、ハンドル回転数（ハンドル速度）が各閾値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２，Ｖｔｈ３を超え、ハンドル操作判定部１４によってハンドル操作の開始が判定されるごとに、ハンドル操作の開始を操作履歴として記録してもよい。また、操作履歴記録部１５は、ハンドル回転数（ハンドル速度）が各閾値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２，Ｖｔｈ３を下回り、ハンドル操作判定部１４によってハンドル操作の終了が判定されるごとに、ハンドル操作の終了を操作履歴として記録してもよい。
これにより、操作履歴の調査においてハンドル回転数が重要となる場合においてもハンドル速度の概算値を簡易に記録することができる。
（変形例２）
図４は、図１に示す工作機械の数値制御装置におけるハンドル操作判定部によるハンドル操作判定の更に他の一例を説明するための図である。図４に示すように、ハンドル操作判定部１４は、ハンドル回転数（ハンドル速度）が閾値Ｖｔｈを超えたときに（ハンドル操作の開始と判定されたときに）、ハンドル回転数が閾値Ｖｔｈを超えたり下回ったりしても感知しない不感回転数帯を設けてもよい。なお、ハンドル操作判定部１４は、ハンドル回転数（ハンドル速度）が不感回転数帯を超えたときに不感回転数帯の設定を解除してもよい。
また、ハンドル操作判定部１４は、ハンドル回転数（ハンドル速度）が閾値Ｖｔｈを下回ったときに（ハンドル操作の終了と判定されたときに）、ハンドル回転数が閾値Ｖｔｈを超えたり下回ったりしても感知しない不感回転数帯を設けてもよい。なお、ハンドル操作判定部１４は、ハンドル回転数（ハンドル速度）が不感回転数帯を下回ったときに不感回転数帯の設定を解除してもよい。
これによれば、閾値Ｖｔｈ付近においてハンドル回転数（ハンドル速度）が短時間に変化するチャタリングが発生しても、短時間に意図しない非常に多くの操作履歴が記録されることを抑制することができる。
（変形例３）
図５は、図１に示す工作機械の数値制御装置におけるハンドル操作判定部によるハンドル操作判定の更に他の一例を説明するための図である。図５に示すように、ハンドル操作判定部１４は、ハンドル回転数（ハンドル速度）が閾値Ｖｔｈを超えたときに（ハンドル操作の開始と判定されたときに）、ハンドル回転数が閾値Ｖｔｈを超えたり下回ったりしても感知しない不感時間帯を設けてもよい。例えば、ハンドル操作判定部１４は、ハンドル回転数（ハンドル速度）が閾値Ｖｔｈを超えたときから所定時間だけ不感時間帯を設定してもよい。
また、ハンドル操作判定部１４は、ハンドル回転数（ハンドル速度）が閾値Ｖｔｈを下回ったときに（ハンドル操作の終了と判定されたときに）、ハンドル回転数が閾値Ｖｔｈを超えたり下回ったりしても感知しない不感時間帯を設けてもよい。例えば、ハンドル操作判定部１４は、ハンドル回転数（ハンドル速度）が閾値Ｖｔｈを下回ったときから所定時間だけ不感時間帯を設定してもよい。
これによれば、閾値Ｖｔｈ付近においてハンドル回転数（ハンドル速度）が短時間に変化するチャタリングが発生しても、短時間に意図しない非常に多くの操作履歴が記録されることを抑制することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の変更及び変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、履歴記録機能を有する工作機械を例示したが、本開示はこれに限定されず、履歴記録機能を有する種々の産業用機械に適用可能である。
１ 工作機械（産業用機械）
２ 手動パルス発生器（ハンドル）
３ 操作履歴記憶装置（外部）
１０ 数値制御装置
１１ プログラム運転部
１２ 信号管理部（ＰＬＣ）
１３ 駆動軸制御部１３
１４ ハンドル操作判定部
１５ 操作履歴記録部
１６ 操作履歴記憶部

Claims (7)

  1. 履歴記録機能を有する産業用機械であって、
    産業用機械における駆動軸の位置をオペレータが手動で操作するためのハンドルを備える手動パルス発生器と、
    前記ハンドルの操作に応じて、前記駆動軸を制御する駆動軸制御部と、
    前記ハンドルの操作を判定するハンドル操作判定部と、
    前記ハンドル操作判定部によって判定された前記ハンドルの操作を、操作履歴として記録する操作履歴記録部と、
    を備え、
    前記ハンドルの回転数が閾値を超えるときに、前記ハンドル操作判定部は前記ハンドルの操作を判定し、前記操作履歴記録部は前記ハンドルの操作を前記操作履歴として記録する、
    産業用機械。
  2. 前記閾値は、前記ハンドルの１よりも大きい回転数であって、前記ハンドルの操作が要因となる事象が発生すると推定される前記ハンドルの回転数に設定される、請求項１に記載の産業用機械。
  3. 前記ハンドルの回転数が前記閾値を超えるときに、前記ハンドル操作判定部は前記ハンドルの操作の開始を判定し、前記操作履歴記録部は前記ハンドルの操作の開始を前記操作履歴として記録し、
    前記ハンドルの回転数が前記閾値を下回るときに、前記ハンドル操作判定部は前記ハンドルの操作の終了を判定し、前記操作履歴記録部は前記ハンドルの操作の終了を前記操作履歴として記録する、
    請求項１又は２に記載の産業用機械。
  4. 前記ハンドル操作判定部は、複数の前記閾値を有し、
    前記ハンドルの回転数が各々の前記閾値を超えるごとに、前記ハンドル操作判定部は前記ハンドルの操作を判定し、前記操作履歴記録部は前記ハンドルの操作を前記操作履歴として記録する、
    請求項１〜３の何れか１項に記載の産業用機械。
  5. 複数の前記駆動軸のための複数の前記手動パルス発生器を備え、
    前記ハンドル操作判定部は、複数の前記手動パルス発生器における複数の前記ハンドルの各々に対して異なる閾値を有する、
    請求項１〜４の何れか１項に記載の産業用機械。
  6. 前記ハンドル操作判定部は、前記ハンドルの回転数が閾値を超えたときに、前記ハンドルの回転数が閾値を超えたり下回ったりしても感知しない不感回転数帯を設ける、請求項１〜５の何れか１項に記載の産業用機械。
  7. 前記ハンドル操作判定部は、前記ハンドルの回転数が閾値を超えたときに、前記ハンドルの回転数が閾値を超えたり下回ったりしても感知しない不感時間帯を設ける、請求項１〜５の何れか１項に記載の産業用機械。
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