JP5766762B2 - 動作設定画面を備えた数値制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、動作設定画面を備えた数値制御装置に関する。

工作機械で加工を行う際には、プログラマによって作成された加工プログラムが間違っていないか、治工具のセッティングやオフセット量が正しいか、などを確認する必要がある。工作機械には、このような確認を効率的に、安全に行うことを目的として、数々の操作支援機能（各種機能ボタンや切り換えスイッチ、例えば加工速度を設定・調整するためのオーバライドスイッチや各軸・全軸の軸移動を制限するためのマシンロックスイッチ、各種のＭ・Ｓ・Ｔコード（補助機能）などに対応したＯＮ／ＯＦＦ（たとえばクーラントや主軸回転など）ボタンなど）が用意されており、確認する内容にあわせて各種のスイッチやボタンのＯＮ／ＯＦＦを切り換えて確認作業を行っている。

また、工作機械とロボットなどが連動して動作するシステムの場合、セットアップ時の動作確認の内容が多岐にわたり、例えば、工作機械とロボットがそれぞれ単独で動作確認を行う（工作機械は加工プログラムの動作確認、ロボットはワーク交換以外の教示を行うなど）時もあれば、工作機械とロボットが連動して動作確認（工作機械の加工が終了したらロボットにサービス要求を出力してロボットがワークを交換する、という一連の動作など）を行う場合もある。

工作機械とロボットを連動させて動作確認を行う場合で、ロボットによるワーク交換作業だけを行いたい場合、工作機械によるワークの実加工は必要ないので、この場合には実際の加工用とは別のプログラムを用意したり、加工用のプログラムを使用するのであれば、マシンロックを有効にして軸を動かさなくするとか、ドライランを有効にして加工プログラムが早く終了するようにするといった作業を行っている。

特開２００６−４２７５号公報 特開２００７−２２６３８３号公報 特許第３３９６３０２号公報 特許第４６７６５４４号公報

動作確認を効率よく行うためには確認する内容（レベル）にあわせて各種の設定を変更したり、加工プログラムの内容を変更しながら作業を行う必要があるため、その設定や変更といった作業が煩雑である。また、確認する内容は作成した加工プログラムの内容やユーザによって変わるため、各種のＯＮ・ＯＦＦを自動的に決定することは難しい。そして、安全性と作業効率を両立させながら、状況に応じて工作機械やロボットなどの動作を切り換えることが望ましいが、現在はそのような仕組みを備えた工作機械はない。

そこで、本発明の目的は、動作確認内容にあったレベルが選択されるようにすることで、動作確認作業が効率よく安全に行える、工作機械を制御す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、複数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、前記可動軸の早送り速度のオーバライドの設定、切削送り速度のオーバライドの設定、主軸回転速度のオーバライドの設定、前記可動軸の移動の有効／無効設定、Ｍ・Ｓ・Ｔ機能の有効／無効設定とから成る設定値の組を予め複数組記憶しておく動作パターン記憶手段と、前記動作パターン記憶手段に記憶しておいた複数組の設定値の中から、前記工作機械、および、該工作機械と接続している外部機器の少なくとも一方からの入力信号に応じて前記動作パターンを選択する動作パターン選択手段と、前記動作パターン選択手段によって選択された設定値に基づいて前記工作機械を制御することを特徴とする数値制御装置である。

請求項２に係る発明は、前記工作機械からの入力信号は前記工作機械の連動信号であり、該工作機械と接続している外部機器からの入力信号は前記外部機器の動作モード信号であることを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置である。

請求項３に係る発明は、前記動作パターン選択手段は、前記工作機械と前記外部機器の周りに設置されている安全柵からの入力信号によって動作パターンを選択することを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置である。

本発明により、動作確認内容にあったレベルが選択され動作確認作業が効率よく安全に行える、工作機械を制御する数値制御装置を提供できる。

数値制御装置で制御される工作機械と、該工作機械と協同して作業を行うロボットとから構成される作業システムを説明する図である。 機械を制御する数値制御装置を説明する図である。 画面で動作確認モードを選択する場合を説明する図である。 使用者が設定変更する場合を説明する図である。 設定された信号の状態の組み合わせで動作確認のレベルを選択する場合を説明する図である。 設定された信号の状態で動作の設定を変更する場合を説明する図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は数値制御装置で制御される工作機械と、該工作機械と連動して作業を行うロボットとから構成される作業システムを説明する図である。工作機械１は図２に示される数値制御装置１０（図２参照）によって制御される。工作機械１とロボット３とは安全柵４によって囲われている。工作機械１の筺体にはワークの搬入および搬出のための開閉式の扉２が設けられている。また、安全柵４には作業者が安全柵４で囲われた領域に出入りするための安全柵の扉５が設けられている。安全柵の扉５には、その開閉を検出するための安全柵の扉開閉検出器６が取り付けられている。安全柵の扉開閉検出器６から出力される安全柵の扉５の開閉状態の検出信号は数値制御装置１０に入力する。

図２は、工作機械を制御する数値制御装置１０の要部ブロック図である。ＣＰＵ２０は数値制御装置１０を全体的に制御するプロセッサであり、バス２９を介してメモリ２１、インタフェース２２、２３、各軸制御回路２４、ＰＭＣ(プログラマブル・マシン・コントローラ)２６、主軸制御回路２７に接続されている。

ＣＰＵ２０はメモリ２１内のＲＯＭに格納されたシステムプログラムを、バス２９を介して読み出し、該システムプログラムにしたがって数値制御装置１０全体を制御する。メモリ２１は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ等で構成され、ＲＯＭにはシステムプログラム等が記憶され、ＲＡＭには一時的計算データや表示データ、表示装置／手動入力ユニット３０を介して入力された各種データが格納される。また、不揮発性メモリはバッテリでバックアップされたＳＲＡＭで構成される。

インタフェース２３は外部機器（例えば、ロボット３）との接続を可能とするものである。ロボットの動作状態信号はインタフェース２３を介して数値制御装置１０に入力する。ＰＭＣ２６は数値制御装置１０に内臓されたシーケンスプログラムで制御対象の工作機械の補助装置に信号を出力し制御し、工作機械本体に配備された各種スイッチ（扉２、図１参照）などの信号を受け必要な処理をしてＣＰＵ２０に渡すようにしたものである。また、安全柵４に設けられた安全柵の扉５の開閉状態を検出する安全柵の扉開閉検出器６からの検出信号を受ける。

また、インタフェース２２は、液晶表示装置などで構成される表示装置とキーボート等で構成される手動入力ユニットからなる表示装置／手動入力ユニット３０が接続されている。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸等の送り軸を制御する各軸制御回路２４は、ＣＰＵ２０からの各送り軸の移動指令量を受けて、各送り軸の指令をそれぞれのサーボアンプ２５に出力し各送り軸のサーボモータ３１をそれぞれ駆動する。また、各軸制御回路２４は、サーボモータ３１に内蔵する位置・速度検出器からの位置、速度フィードバック信号を受け位置・速度のフィードバック制御を行い、サーボモータの回転速度が指令速度と一致するように制御する。

主軸制御回路２７はＣＰＵ２０から主軸回転速度指令を受けて、主軸アンプ２８に主軸速度信号を出力し、主軸アンプ２８は主軸速度信号を受けて、主軸モータ３２を指令された回転速度(回転数)で回転させ、図示しないポジションコーダからの回転に同期してフィードバックされる帰還パルスを受け、主軸回転速度指令と一致した速度になるように主軸の回転速度のフィードバック制御を行う。

以上のとおり、本発明が適用される機械の制御装置としての数値制御装置１０のハードウェア構成は従来の数値制御装置の構成と同じであるが、さらに、本発明の動作設定画面を表示する手段がソフトウェアとしてメモリ２１に格納されている。

工作機械を制御する数値制御装置１０において、動作確認のための画面を設け、確認内容（レベル）にあわせて速度の上限値やマシンロックなどのＯＮ・ＯＦＦ、Ｍ・Ｓ・Ｔコードなどの有効／無効を複数のパターンで設定することができるようにする。動作確認のための画面は、表示装置／手動入力ユニット３０の表示画面に表示される。

上記で設定したパターンの中から、確認内容（レベル）にあったパターンを選択することで、設定された内容に従って各種のＯＮ／ＯＦＦや有効／無効を切り換える。工作機械とロボットからの状態信号によって動作制限のレベルが自動的に切り換えられるようにする。

（例１）画面で動作確認モードを選択する場合（図３参照）
レベル１は、主軸は回転させず、全軸にマシンロックをかけ、Ｍ・Ｓ・Ｔ機能を無効にしているので、軸を移動させずに加工プログラムの確認を行う場合に適している。なお、Ｍ機能は主軸の回転停止、切削油の供給停止などの機械の動作を制御する機能である。Ｓ機能は主軸の回転数を指令する機能である。Ｔ機能は工具割出を指令する機能である。

レベル２は、レベル１からマシンロックの設定がＺ軸に変更されていて、主軸は回転しないがＸ，Ｙ軸は移動するので、Ｘ，Ｙ軸のストロークチェックや、穴あけ・タップ位置の確認などを行う場合に適している。

レベル３は、マシンロックが無効となり、全軸が移動するが、軸の速度が２５％に抑えられているので、Ｚ軸も含めた全軸の動作をゆっくりとした速度で確認する場合に適している。

レベル４は、Ｍ・Ｓ・Ｔ機能が有効となり、軸の速度が５０％となっているので、加工以外のクーラントのＯＮ／ＯＦＦやワークをクランプする治具の動作などを含めた実際の加工に近い状態で確認を行う場合に適している。

図３では、カーソルがレベル１の位置にある。そのため、選択された動作確認モードはレベル１となっている。なお、画面の下部には、無効，有効などのソフトキーが表示されている。なお、カーソルが動作パターン選択手段に対応する。

（例２）使用者が設定変更をする場合（図４参照）
加工プログラムの内容やユーザが行う確認作業の内容によって設定内容を変える必要がある。上記は、機械の管理者のみが設定の変更を可能とした場合の例で、パスワードを入力する項目を追加している。

図４では、動作確認モードが有効であり、確認レベルは１が選択されている。カーソルはマシンロックの全軸について設定内容を変更している。

（例３）設定された信号の状態の組み合わせで動作確認のレベルを選択する場合（図５参照）
図５に示される例では、状態信号として工作機械の連動信号（信号−１）と、外部機器としてロボットを使用した場合の動作モード信号を用いた場合の例である。連動信号とは工作機械とロボットを連動して動作させるかどうかを切り換えるための信号で、動作モード信号とはロボットが教示中であるかどうかを切り換えるための教示モード信号（信号−２）である。（信号−１）と（信号−２）との組み合わせが動作パターン選択手段に対応する。

レベル１では、連動信号（信号−１）がＯＦＦで教示モード信号（信号−２）もＯＦＦであるから、ロボットと工作機械がそれぞれ単独で動作している状態のため無効状態と同じとなり、それぞれの動作に制限はない。

レベル２では、連動信号（信号−１）がＯＦＦで教示モード信号（信号−２）がＯＮであるから、工作機械に設けられたワーク交換用の扉が開いた場合、その近くにロボットの教示を行っている作業者がいると想定し、安全モードを有効とする。安全モードがＯＮになることによって、工作機械に設けられたワーク交換用の扉が開いた場合には、工作機械の移動速度や主軸回転に制限がかかり作業者の安全が確保される。

レベル３では、連動信号（信号−１）がＯＮで教示モード信号（信号−２）がＯＦＦであるから、工作機械とロボットが連動していてロボットは教示中でない状態となる。但し、あくまでも動作確認中なのでＺ軸のマシンロックを有効として実際の加工は行わず、軸の速度を５０％に制限する。

レベル４では、連動信号（信号−１）がＯＮで教示モード信号（信号−２）がＯＮであるから、ロボットの教示を行いながら機械と連動させる状態となる。軸の速度は制限しているがＺ軸の動作も含めて制限せずに移動し、クーラントや治具・ワーク交換用のドアの動作なども通常通り行う。

前記（例３）の説明では外部機器としてロボットを使用した例を挙げたが、外部機器としてオートローダなどのワーク交換機器を使用した場合には、動作モード信号はワーク交換動作の自動と手動を切り換える自動モード信号となる。

（例４）設定された信号の状態で動作の設定を変更する場合（図６参照）
図６は、状態信号としてロボットの周りに設置された安全柵の開閉信号を用いた場合の例である。安全柵が閉じている場合には信号がＯＮとなる。レベル自体は作業者が設定するが、安全柵が開いている場合（信号がＯＦＦの場合）、工作機械に設けられたワーク交換用の扉（ドア）のそばに作業者がいることが想定されるため、安全のために扉（ドア）の開閉動作を無効にする。

１ 工作機械
２ 扉
３ ロボット
４ 安全柵
５ 安全柵の扉
６ 安全柵の扉開閉検出器

１０ 数値制御装置
２０ ＣＰＵ
２１ メモリ
２２，２３ インタフェース
２４ 各軸制御回路
２５ 各軸サーボアンプ
２６ ＰＭＣ
２７ 主軸制御回路
２８ 主軸アンプ
２９ バス
３０ 表示装置／手動入力ユニット
３１ 各軸サーボモータ
３２ 主軸モータ

Claims (3)

1. 複数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、
   前記可動軸の早送り速度のオーバライドの設定、切削送り速度のオーバライドの設定、主軸回転速度のオーバライドの設定、前記可動軸の移動の有効／無効設定、Ｍ・Ｓ・Ｔ機能の有効／無効設定とから成る設定値の組を予め複数組記憶しておく動作パターン記憶手段と、
   前記動作パターン記憶手段に記憶しておいた複数組の設定値の中から、前記工作機械、および、該工作機械と接続している外部機器の少なくとも一方からの入力信号に応じて前記動作パターンを選択する動作パターン選択手段と、
   前記動作パターン選択手段によって選択された設定値に基づいて前記工作機械を制御することを特徴とする数値制御装置。
2. 前記工作機械からの入力信号は前記工作機械の連動信号であり、該工作機械と接続している外部機器からの入力信号は前記外部機器の動作モード信号であることを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
3. 前記動作パターン選択手段は、前記工作機械と前記外部機器の周りに設置されている安全柵からの入力信号によって動作パターンを選択することを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。