JP2021064077A - 工作機械のパラメータ設定装置及びパラメータ設定システム - Google Patents

Abstract

【課題】調整済みのパラメータを有効に利用する。【解決手段】工作機械のパラメータを設定するパーソナルコンピュータであって、数値制御装置やシミュレータで調整した調整済みパラメータを、数値制御装置やシミュレータから取得し、ユーザが設定した工作機械の軸構成と、数値制御装置やシミュレータで調整した調整済みのパラメータの軸構成を比較し、調整済みのパラメータの軸構成を、ユーザが設定した軸構成に変換する。【選択図】図２

Description

本発明は、工作機械のパラメータ設定装置及びパラメータ設定システムに関する。

工作機械の設定には、膨大な数のパラメータを設定する必要がある。このような煩雑な作業負担を軽減するため、従来、デフォルトのパラメータを作成するソフトウェアが存在する。このようなソフトウェアは、一般に、パーソナルコンピュータに実装される。ユーザがソフトウェア上で工作機械の機械構成を設定すると、該工作機械を作動させるために最低限必要なデフォルトのパラメータが自動生成される。機械構成を設定した際に作成したパラメータを機械構成パラメータと呼ぶ。機械構成パラメータとは、機械の識別情報、数値制御装置の軸（第１軸、第２軸、…）と工作機械の軸（Ｘ軸、Ｙ軸、…）との対応関係、各軸に取り付けられるモータの識別情報、各軸の種類（直線軸、回転軸など）などが含まれる。

パラメータの設定作業を補助するソフトウェアは、ユーザが設定した機械構成パラメータに基づき、デフォルトのパラメータを作成する（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、デフォルトのパラメータは未完成であり、実機やシミュレータを用いて調整する必要がある。従来のパラメータの調整において、ユーザは、１つ１つのパラメータを手動で設定している。

特開２０１７−１９１５４１号公報

工作機械の場合、機械構成を設定するソフトウェアでは、機械構成の軸構成を設定することもできる。この機能を用いて、最初は４軸で運転した後、次に５軸で設定するなど、軸を追加することがある。この場合、１〜４軸用のパラメータは既に調整済みである。しかしながら、従来のツールは、軸を追加した新たな軸構成に基づき新たにデフォルトのパラメータを作成するため、既存の調整済みのパラメータが反映されない。

工作機械の分野において、調整済みのパラメータを有効に利用するという課題が有る。

本開示の一態様のパラメータ設定装置は、複数の軸を有する工作機械のパラメータ設定装置であって、複数の軸の軸構成を含む、工作機機械の機械構成の設定を受け付ける機械構成受付部と、工作機械の実際の動きに適合するよう調整された調整済みパラメータを取得する調整済みパラメータ取得部と、機械構成受付部で設定した機械構成の軸構成と、調整済みパラメータの軸構成との違いを検出し、調整済みパラメータの軸構成を機械構成受付部で設定した機械構成の軸構成に変換する軸構成変換部と、を備える。

本開示の一態様のパラメータ設定システムは、複数の軸を有する工作機械のパラメータ設定システムであって、複数の軸の軸構成を含む、工作機械の機械構成の設定を受け付ける機械構成受付部と、工作機械の実際の動きに適合するよう調整された調整済みパラメータを取得する調整済みパラメータ取得部と、機械構成受付部で設定した機械構成の軸構成と、調整済みパラメータの軸構成との違いを検出し、調整済みパラメータの軸構成を前記機械構成受付部で設定した機械構成の軸構成に変換する軸構成変換部と、を備える。

複数の軸を有する工作機械のパラメータ設定方法であって、複数の軸の軸構成を含む、工作機械の機械構成のユーザによる設定を受け付け、工作機械の実際の動きに適合するよう調整された調整済みパラメータを取得し、ユーザが設定した機械構成の軸構成と、調整済みパラメータの軸構成との違いを検出し、調整済みパラメータの軸構成をユーザが設定した機械構成の軸構成に変換する。

本発明の一態様によれば、調整済みのパラメータを有効に利用することができる。

本実施形態におけるパーソナルコンピュータのハードウェア構成図である。 本実施形態におけるパーソナルコンピュータのブロック図である。 ユーザが再利用する調整済みパラメータを指定した場合のパーソナルコンピュータの動作を示すフローチャートである。 軸構成を変換する画面例である。 調整済みパラメータを検索する場合のパーソナルコンピュータの動作を示すフローチャートである。 軸構成変換前及び軸構成変換後の機械構成パラメータの一例を示す図である。 軸構成変換前及び軸構成変換後のパラメータの変化を示す図である。 他の実施形態に係るパーソナルコンピュータのブロック図である。 機械構成解析部の動作を示すフローチャートである。

以下、本開示の軸設定装置をパーソナルコンピュータに実装した一実施形態を示す。図１は一実施形態によるパーソナルコンピュータのハードウェア構成図である。

パーソナルコンピュータ１００は、ＣＰＵ１１１、ＲＯＭ１１２、ＲＡＭ１１３、不揮発性メモリ１１４、インターフェース（ＩＮＴ）１１５、１１８、１１９、表示部７０、入力部３０を備える。

ＣＰＵ１１１は、パーソナルコンピュータ１００を全体的に制御するプロセッサである。ＣＰＵ１１１は、ＲＯＭ１１２に格納されたシステム・プログラムをバス１２０を介して読み出し、該システム・プログラムに従ってパーソナルコンピュータ１００の全体を制御する。ＲＡＭ１１３には、一時的な計算データや表示データ、入力部３０を介してオペレータが入力した各種データ等が一時的に格納される。

不揮発性メモリ１１４は、例えば図示しないバッテリでバックアップされるなどして、パーソナルコンピュータ１００の電源がオフされても記憶状態が保持されるメモリとして構成される。不揮発性メモリ１１４には、インターフェース１１５を介して外部機器７２から読み込まれたプログラムや入力部３０を介して入力されたプログラム、パーソナルコンピュータ１００の各部や工作機械等から取得された各種データ（例えば、工作機械から取得した設定パラメータ等）が記憶される。不揮発性メモリ１１４に記憶されたプログラムや各種データは、実行時／利用時にはＲＡＭ１１３に展開されてもよい。また、ＲＯＭ１１２には、本開示に係るパラメータ設定プログラムやシステム・プログラムが書き込まれている。

インターフェース１１５は、パーソナルコンピュータ１００とアダプタ等の外部機器７２と接続するためのインターフェースである。外部機器７２側からはプログラムや各種パラメータ等が読み込まれる。また、パーソナルコンピュータ１００内で編集した各種パラメータ等は、外部機器７２を介して外部記憶手段に記憶させることができる。本開示にかかるパラメータ設定プログラムも、パーソナルコンピュータ１００内のＲＯＭではなく、１つまたは複数の外部記憶手段に記憶し、外部から読み込んでもよい。

表示部７０には、メモリ上に読み込まれた各データ、プログラム等が実行された結果として得られたデータ等がインターフェース１１８を介して出力されて表示される。また、キーボードやマウス等から構成される入力部３０は、ユーザの入力をインターフェース１１９を介してＣＰＵ１１１に渡す。
御を行う。

図２は、本開示の一実施形態であるパーソナルコンピュータ１００の要部ブロック図である。以下の構成はＣＰＵ１１１がＲＯＭ１１２に記録されたパラメータ設定プログラムを実行することによって実現される。

パーソナルコンピュータ１００は、ユーザによる機械構成の設定を受け付ける機械構成受付部１１と、過去に設定した機械構成を取得する機械構成取得部１２と、過去に設定した機械構成を記憶する機械構成記憶部１３と、実際の機械又はシミュレータ上で調整した調整済みのパラメータを取得する調整済みパラメータ取得部１４と、調整済みパラメータを記憶する調整済みパラメータ記憶部１５と、機械構成受付部で受け付けた機械構成と同一又は類似の機械構成が設定されていた場合、該機械構成に対応する調整済パラメータを読み出し、該調整済みパラメータの軸構成を変換する軸構成変換部１６と、デフォルトのパラメータを記憶するデフォルトパラメータ記憶部１７と、デフォルトのパラメータを設定するデフォルトパラメータ設定部１８と、本開示のパーソナルコンピュータ１００が作成したパラメータを外部機器に転送するパラメータ転送部１９と、を備える。

パーソナルコンピュータ１００のこれらの機能は、ＲＯＭ１１２に記憶された、又はインターフェース１１５を介して読み込んだプログラムをＣＰＵ１１１が実行することにより実現する。または、インターフェース１１５を介して接続したサーバで実現してもよい。

機械構成受付部１１は、パーソナルコンピュータ１００の表示部７０に機械構成編集画面を表示する。機械構成編集画面では機械構成が設定できる。機械構成には、工作機械の識別情報、数値制御装置の軸と（第１軸、第２軸、…）と工作機械の軸（Ｘ軸、Ｙ軸、…）との対応関係、各軸に取り付けられるモータの識別情報、各軸の種類（直線軸、回転軸）などがある。

機械構成取得部１２は、パーソナルコンピュータ１００に接続された数値制御装置や他のパーソナルコンピュータ、パーソナルコンピュータ１００に挿入された可搬記憶媒体などから機械構成を取得する。

機械構成記憶部１３は、機械構成を記憶する。機械構成記憶部１３は、過去に設定した機械構成を記憶している。過去に設定した機械構成は、機械構成受付部１１においてユーザが設定したものに限定されず、機械構成取得部１２を介して外部のパーソナルコンピュータや数値制御装置、可搬記憶媒体から取得してもよい。なお、本開示における機械構成は、工作機械のパラメータと同じデータフォーマットをしており、工作機械のパラメータの一部として取り扱うことができる。

調整済みパラメータ記憶部１５は、数値制御装置やシミュレータから取得した調整済みパラメータを記憶する。調整済みパラメータは、工作機械の動きに適合するように数値制御装置やシミュレータ上で調整されたパラメータである。

軸構成変換部１６は、調整済みパラメータの軸構成を変換する。軸構成が変換される調整済みパラメータは、ユーザが直接指定する場合と、軸構成変換部１６が検索する場合とがある。調整済みパラメータを検索する場合、軸構成変換部１６は、機械構成受付部１１でユーザが設定した機械構成と同一又は類似する軸構成を有する調整済みパラメータを検索する。軸構成変換部１６は、軸構成の違いを検出した後、軸構成の変換を行う。具体的には、各軸に設定されたパラメータの移動やコピーを行う。また、パラメータで軸間の関係が指定されている場合には、軸間の関係の変換も行う。

デフォルトパラメータ記憶部１７は、機械構成と対応づけられたデフォルトパラメータを記憶している。デフォルトパラメータは、調整されていない、軸を動かすために最低限必要なパラメータである。

デフォルトパラメータ設定部１８は、過去に設定されていない新規の軸が追加された場合には、ユーザが設定した機械構成を基に、デフォルトパラメータ記憶部１７からデフォルトのパラメータを読み出し、該当する軸のパラメータとして設定する。

パラメータ転送部１９は、パーソナルコンピュータ１００が設定したパラメータを数値制御装置や他のパーソナルコンピュータなどの外部機器、又は、可搬記憶媒体などに転送する。パラメータ転送部１９が転送したパラメータは、数値制御装置による工作機械の運転、又はシミュレーションなどに用いられる。この結果、パラメータの調整が行われ、調整済みのパラメータが完成する。

次いで、図３〜図７を参照して、パーソナルコンピュータ１００のパラメータ設定処理について説明する。以下の説明では、（１）再利用する機械構成をユーザが指定する場合と、（２）再利用できる機械構成をパーソナルコンピュータ１００側で検索する場合と、を説明する。
（１）再利用する機械構成をユーザが指定したときのパーソナルコンピュータ１００の動作を図３を参照して説明する。ユーザが再利用する機械構成を指定すると（ステップＳ１）、調整済みパラメータ取得部１４は、ユーザが指定した機械構成に対応する調整済みパラメータを取得する（ステップＳ２）。このとき、表示部７０には、調整済みパラメータと同時に、例えば、図４に示すような調整済みパラメータの機械構成を変換する画面が表示される（ステップＳ３）。この画面例において、ユーザは直線軸の追加・削除、平行軸の追加・削除、回転軸の追加・削除、移動量の設定などの項目が設定できる。ユーザは画面を操作しながら軸の追加や移動などを行い、既存の機械構成を変換する（ステップＳ４）。

軸構成変換部１６は、ステップＳ４において設定した機械構成の軸構成と、ステップＳ２で取得した調整済みパラメータの軸構成とを比較する（ステップＳ５）。軸構成変換部１６は、ステップＳ５の比較結果に応じて調整済みパラメータの軸のコピー、移動、軸間の関係の変換などの軸変換を行う（ステップＳ６）。また、ステップＳ５において軸構成を比較した結果、調整済みパラメータに設定されていない新たな軸が追加されていた場合（ステップＳ７；ＹＥＳ）、ステップＳ４でユーザが設定した機械構成に基づき、追加された軸のデフォルトのパラメータをデフォルトパラメータ記憶部１７から読み出し、設定する（ステップＳ８）。ステップＳ５において軸構成を比較した結果、新たな軸が追加されていない場合（ステップＳ７；ＮＯ）、パラメータの設定が終了する。パラメータ転送部１９は、このように設定された工作機械のパラメータを数値制御装置や他のパーソナルコンピュータなどの外部機器、又は、可搬記憶媒体などに転送する。パラメータ転送部１９が転送したパラメータは、数値制御装置やシミュレータにより調整される。

（２）再利用できる調整済みパラメータをパーソナルコンピュータ１００側で検索する例について図５を参照して説明する。

まず、機械構成受付部１１は、ユーザに機械構成設定画面を提示し、ユーザからの機械構成の設定を受け付ける（ステップＳ１１）。ユーザからの機械構成の設定を受け付けると、軸構成変換部１６は、ユーザが設定した機械と同一又は類似する機械構成を検索する（ステップＳ１２）。

ステップＳ１２において、同一又は類似の機械構成が機械構成記憶部１３に存在しない場合（ステップＳ１３；結果１）、軸構成変換部１６は、デフォルトパラメータ設定部１８に処理を移行する。デフォルトパラメータ設定部１８は、ユーザが設定した機械構成パラメータを基に、デフォルトパラメータ記憶部１７からデフォルトパラメータを読み出し、全ての軸に対してデフォルトのパラメータを設定する（ステップＳ１４）。

ユーザが設定した機械構成と同一の機械構成が機械構成記憶部１３に存在する場合（ステップＳ１３；結果２）、軸構成変換部１６は、ユーザが設定した機械構成と同一の機械構成を有する調整済みパラメータを調整済みパラメータ記憶部１５から読み出す（ステップＳ１５）。ここで読み出した調整済みパラメータは、ステップＳ１でユーザが設定した機械構成と同一の機械構成を有するため、軸構成を変換しなくても、調整済みのパラメータが設定されている。

ユーザが設定した機械構成に類似する機械構成が機械構成記憶部１３に存在する場合（ステップＳ１３；結果３）、軸構成変換部１６は、ステップＳ１１でユーザ設定された機械構成に類似する機械構成を有する調整済みパラメータを機械構成記憶部１３から読み出し（ステップＳ１６）、ユーザが設定した機械構成の軸構成と過去に設定した機械構成の軸構成とを比較する（ステップＳ１７）。軸構成変換部１６は、ユーザが設定した機械構成の軸構成と過去に設定した軸構成の違いを基に、軸の移動、コピー、軸間の関係の変換などを行い、ステップ１６で読みだした調整済みパラメータをユーザが設定した機械構成の軸構成に変換する（ステップＳ１８）。

図６の機械構成を例として、軸構成変換部１６の動作を説明する。図６の左側は過去に設定された機械構成のデータ、図の右側はユーザが新たに設定した機械構成のデータである。過去に設定された機械構成では第１軸、第２軸、第３軸、第４軸に夫々、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｃ軸が設定されている。新たに設定された機械構成では、過去に設定された機械構成の第４軸にＡ軸が追加され、過去に設定されたＣ軸が第５軸に移動している。すなわち、軸の移動と追加が行われている。

類似の機械構成が機械構成記憶部１３に存在する場合に、軸構成変換部１６は、過去に設定された機械構成パラメータを含む調整済みパラメータを調整済みパラメータ記憶部１５から読み出す。調整済みパラメータには、図７に示すように、機械構成パラメータとその他のパラメータとから構成される。その他のパラメータは、実際の工作機器やシミュレータ上で調整された調整済みのパラメータである。

軸構成変換部１６は、軸の移動がある場合には、移動元の軸のパラメータを移動先の軸のパラメータにコピーする。さらに、軸の移動や追加に合わせて軸間の関係を調整する。軸間の関係を調整するのは、軸間の特殊な補間や同期制御に関するパラメータである。軸間の特殊な補間には、直交座標系を極座標系に変換したときの補間、プログラム上での直交座標系から実際の移動座標系に補正する補間などがある。同期制御には、マスターとスレーブとの軸間の関係などがある。図６の例では、第４軸から第５軸への軸の移動があるため、第４軸の調整済みパラメータを第５軸にコピーする。また、第１軸と第４軸とには軸間の関係があり、第１軸の設定項目３は“第４軸”が設定されている。第４軸は第５軸に移動しているので、第１軸の設定項目の値“第４軸”を“第５軸”に書き換えて軸間の関係を調整する。

軸構成変換部１６が、調整済みパラメータの軸の移動、コピー、軸間の関係の変換を行うと、図７の左側の調整済みパラメータは図７の右側のような軸構成に変換される。このパラメータにおいて、第１軸〜第３軸、第５軸は過去に設定された軸であるため、調整済みパラメータがコピーされるが、第４軸は新たに設定された軸であるため、過去に設定された調整済みパラメータの再利用ができない。そのため、機械構成パラメータ以外のパラメータが空欄になる。

このように、新たな軸が追加されていた場合、機械構成以外のパラメータが空欄になっている（図７の例では第４軸）。機械構成以外のパラメータが空欄の状態では、機械を作動することができない。そのため、デフォルトパラメータ設定部１８は、ユーザが設定した機械構成を基にデフォルトパラメータ記憶部１７からパラメータを読み出し、読み出したデフォルトのパラメータを新たに設定された軸のパラメータとして設定する。

デフォルトパラメータ設定部１８は、ステップＳ１で設定された機械構成に基づき、新たに追加された軸のデフォルトパラメータをデフォルトパラメータ記憶部１７から読み出し、設定する（ステップＳ１８）。このようにして、既存の調整済みパラメータを再利用したパラメータが作成される。

ステップＳ１４、ステップＳ１５、及び、ステップＳ１８で作成されたパラメータは、パラメータ転送部１９により外部の数値制御装置や他のパーソナルコンピュータ、可搬記憶媒体などに転送される。また、作成したパラメータをパーソナルコンピュータ１００のＲＯＭに記憶してもよい。

次いで、図８を参照して、本開示の他の実施形態に係るパーソナルコンピュータ１００ａについて説明する。パーソナルコンピュータ１００ａは、機械構成解析部２０が設けられている。機械構成解析部２０は、調整済みパラメータの機械構成を解析する。機械構成は、調整済みパラメータに含まれる、数値制御装置の軸番号（第１軸、第２軸など）、各軸の軸名称（Ｘ軸、Ｙ軸など）、各軸に取り付けられたモータの識別情報などから解析することができる。機械構成解析部２０は、調整済みパラメータに設定されたデータを基に、数値制御装置の第何軸に工作機械の何軸が設定され、各軸にどのようなモータが設定され、軸間の関係を有するか、という軸構成を解析する。

図９は、機械構成解析部２０を含むパーソナルコンピュータ１００ａの動作を説明するフローチャートである。調整済みパラメータ取得部１４が、数値制御装置やシミュレータから調整済みパラメータを取得すると（ステップＳ２１）、機械構成解析部２０は、調整済みパラメータの値を基に、調整済みパラメータの機械構成を解析する（ステップＳ２２）。機械構成の解析に用いられるパラメータは、上述した軸番号、軸名称、モータの識別情報、工作機械の識別情報、軸間の関係などである。

機械構成解析部２０の解析結果は、機械構成記憶部１３に記憶される（ステップＳ２３）。機械構成記憶部１３に記憶された機械構成は、機械構成の履歴情報として利用することができる。また、機械構成解析部２０において解析した機械構成を機械構成記憶部に記憶することなく、一時的に軸構成変換に利用してもよい。

本開示に係るパーソナルコンピュータ１００では、既存の調整済みのパラメータを利用することにより、パラメータの調整に係るユーザの負担を軽減する。さらに、新たに軸が追加された場合には、デフォルトのパラメータを設定することにより、既存の調整済みのパラメータを再利用しつつ、工作機械を作動させるために必要最低限のパラメータを確保する。

本開示に係るパーソナルコンピュータ１００ａは、数値制御装置やシミュレータなどの外部からの取得した調整済みパラメータの機械構成を解析することにより、ユーザが設定した機械構成と調整済みパラメータと機械構成との比較、及び調整済みパラメータの軸構成の変換を容易にし、調整済みパラメータを有効利用に役立つ。

１００，１００ａ パーソナルコンピュータ
１１ 機械構成受付部
１２ 機械構成取得部
１３ 機械構成記憶部
１４ 調整済みパラメータ取得部
１５ 調整済みパラメータ記憶部
１６ 軸構成変換部
１７ デフォルトパラメータ記憶部
１８ デフォルトパラメータ設定部
１９ パラメータ転送部
２０ 機械構成解析部

Claims (9)

1. 複数の軸を有する工作機械のパラメータ設定装置であって、
   前記複数の軸の軸構成を含む、前記工作機械の機械構成の設定を受け付ける機械構成受付部と、
   前記工作機械の実際の動きに適合するよう調整された調整済みパラメータを取得する調整済みパラメータ取得部と、
   前記機械構成受付部で設定した機械構成の軸構成と、前記調整済みパラメータの軸構成との違いを検出し、前記調整済みパラメータの軸構成を前記機械構成受付部で設定した機械構成の軸構成に変換する軸構成変換部と、
   を備えるパラメータ設定装置。
2. 前記軸構成変換部は、前記機械構成受付部で設定した機械構成の軸構成と、前記調整済みパラメータの軸構成との違いを検出した結果、前記機械構成受付部で設定した軸が、前記調整済みパラメータに含まれる場合、当該軸に対応する調整済みパラメータをコピーする、請求項１記載のパラメータ設定装置。
3. 前記軸構成変換部は、前記機械構成受付部で設定した機械構成の軸構成と、前記調整済みパラメータの軸構成との違いを検出した結果、前記機械構成受付部で設定した軸が前記調整済みパラメータの他の軸に移動している場合、前記機械構成受付部で設定した軸に対応する調整済みパラメータを前記他の軸に移動させる、請求項１記載のパラメータ設定装置。
4. 前記軸構成変換部は、前記機械構成に関するパラメータ及び前記調整済みパラメータが軸間の関係を設定している場合、前記軸間の関係を変換する、請求項１記載のパラメータ設定装置。
5. 前記軸構成変換部が、前記機械構成受付部で設定した機械構成の軸構成と、前記調整済みパラメータの軸構成とを違いを検出した結果、前記機械構成受付部で設定した軸が前記調整済みパラメータに存在しない場合、当該軸に対してデフォルトのパラメータを設定するデフォルトパラメータ設定部を、備える請求項１記載のパラメータ設定装置。
6. 調整済みパラメータのデータに基づき、当該調整済みパラメータの機械構成を解析する機械構成解析部を有する、請求項１記載のパラメータ設定装置。
7. 調整済みパラメータを記憶する記憶部を備え、
   前記軸構成変換部は、前記機械構成受付部で設定した機械構成と同一又は類似する機械構成を有する調整済みパラメータを検索する、請求項１記載のパラメータ設定装置。
8. 複数の軸を有する工作機械のパラメータ設定システムであって、
   前記複数の軸の軸構成を含む、前記工作機械の機械構成の設定を受け付ける機械構成受付部と、
   前記工作機械の実際の動きに適合するよう調整された調整済みパラメータを取得する調整済みパラメータ取得部と、
   前記機械構成受付部で設定した機械構成の軸構成と、前記調整済みパラメータの軸構成との違いを検出し、前記調整済みパラメータの軸構成を前記機械構成受付部で設定した機械構成の軸構成に変換する軸構成変換部と、
   を備えるパラメータ設定システム。
9. 複数の軸を有する工作機械のパラメータ設定方法であって、
   前記複数の軸の軸構成を含む、前記工作機械の機械構成の、ユーザによる設定を受け付け、
   前記工作機械の実際の動きに適合するよう調整された調整済みパラメータを取得し、
   ユーザが設定した機械構成の軸構成と、前記調整済みパラメータの軸構成との違いを検出し、前記調整済みパラメータの軸構成を前記ユーザが設定した機械構成の軸構成に変換する、
   を備えるパラメータ設定方法。

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