JP6423606B2 - 刃物台の原点状態表示装置 - Google Patents

Description

この発明は、ＮＣ装置を備えた工作機械、特に複数の刃物台を備えたＮＣ旋盤の刃物台の原点復帰状態をディスプレイに表示する装置に関するものである。

ＮＣ工作機械は、加工プログラムに記載された加工手順に従って素材から完成品までの一連の加工を連続的かつ自動的に行うが、この自動運転モードの他に、加工プログラムに記載された工程を工程別又は途中工程から行う工程別運転モードや手動運転モードなども用意されている。

生産性や品質向上のために加工プログラムを書き換えたり、新規な製品の加工を行うときは、加工プログラムが正しく記述されているかどうかを確認したり、工具とワークの干渉やオーバーロードなどに起因する異常停止やアラームを避けるために、テスト加工をすることが不可欠であり、このテスト加工の際に工程別運転モードが使用される。

機械へのワークのロードアンロードや２主軸対向旋盤でのワークの受け渡し工程は、刃物台が原点ないし設定された退避位置に戻っているという条件が整っていなければ開始されない。オペレータがこのような工程の開始を指示したとき、条件が整っていなければその旨のメッセージが表示される。このメッセージが表示されたとき、オペレータは各刃物台がどのような位置にあるかを確認して加工プログラムを修正する必要がある。

そのためには、各刃物台の状態、すなわち各刃物台の各軸（Ｘ軸、Ｙ軸など）の位置がどのようになっているかをディスプレイ上で確認できるようにすることが望ましい。

このようなことから、工作機械のディスプレイや操作盤には、各刃物台の各軸における送りモータや主軸モータの負荷値を示すゲージ、運転モードを示すランプ、刃物台がどのような位置関係にあるかの刃物台状態を示すランプ、自動連続運転の開始条件が整っているかどうかを示す起動準備完了ランプや、工具の割り出し動作が可能かどうかを示すインデックス準備完了ランプなどが設けられている。

工作機械のディスプレイ画面には、上述したような運転状態を示す表示要素を表示する画面が準備されている。しかし、従来の運転状態を示す表示要素は、数値や可否を示す記号を表示した表形式のものであったり、ディスプレイ画面や操作盤に配置した表示ランプなどであったため、一見しただけでは運転状態を把握することが困難であり、ディスプレイ画面上で表示要素が占める面積も大きかったために、画面を切り換えなければ他の表示要素を表示することができなかったりして、視認性や一覧性に劣るという問題があった。

例えば、刃物台の原点状態を示す従来の表示要素は、それぞれの刃物台の各軸について、ディスプレイ上に配置したランプを点滅させる表形式の表示要素であったため、表示要素がディスプレイ上に占める面積が大きくなり、デザインや視認性に劣るという問題があった。

この発明は、オペレータが機械の運転状態を常時一見して把握することができる、視認性やデザインも優れた、ディスプレイ画面を備えた工作機械を提供することを目的としており、この目的を達成するための刃物台の原点状態の表示装置を得ることを課題としている。

この発明は、ディスプレイ上に表示される刃物台の原点状態表示要素３を好ましくは円形ないし多角形とし、その円ないし多角形の領域を等分割（多角形の場合は角数と同じ数で分割）して複数の原点状態表示部３１（３１Ｘ〜３１Ｂ）を設け、各原点状態表示部３１の表示色や表示態様の変化によって、各表示部に割り当てられた表示対象の状態を表示する。表示対象は、各刃物台における各軸方向の位置であり、各刃物台毎に一つの原点状態表示要素３が割り当てられる。

この発明の刃物台の原点状態表示装置は、工作機械の刃物台６５（６５ａ、６５ｂ、６５ｃ）の原点復帰状態を、操作盤１４のディスプレイ１の常時表示領域１１に好ましくは円形ないし多角形の原点状態表示要素３（３ａ、３ｂ、３ｃ）で表示する。複数の刃物台を備えた工作機械では、常時表示領域１１に、工作機械本体における刃物台６５の数及び配置態様と同じ数及び配置態様の原点状態表示要素３が配置される。

各原点状態表示要素３は、配置位置が対応する刃物台６５の各移動軸Ｘ、Ｚ、Ｙ方向の原点復帰状態を表示する表示部３１Ｘ、３１Ｚ、３１Ｙを備え、更に上方の表示要素３ａ、３ｂは、それぞれの側の原点復帰状態を表示する表示部３１Ｃを、下方の表示要素３ｃは、右主軸台６２の原点復帰状態を表示する表示部３１Ｂを備えている。各表示部３１は、表示要素の円形ないし多角形を円周方向に等分割した扇形ないし台形である。各移動軸の原点復帰状態は、それぞれの移動軸に対応する表示部３１の点灯、点滅、消灯又は３色の表示色により３段階で表示される。

円形ないし多角形の原点状態表示要素３のそれぞれには、その外周や内周部に、対応する刃物台の起動準備完了状態やインデックス準備完了状態を表示する円形リング状ないし多角形リング状のランプ部３２、３３を設けることが出来る。起動準備完了状態とは、対象となる刃物台について自動連続運転を行う条件が整っている状態であり、インデックス準備完了状態とは、対象となる刃物台のタレットの工具割出しできる条件が整っている状態である。予め必要な条件を設定しておくことにより、条件の全てが満足されているかどうかをＮＣ装置が自動判別する。

ディスプレイ１のパネルがタッチパネルであるときは、各刃物台の起動条件の内容とその成否を表示する成立条件確認画面を用意し、ディスプレイに表示された原点状態表示要素３をその表示要素に対応する刃物台の成立条件確認画面を呼び出すプログラムの起動用アイコンとする。

この発明の原点状態表示装置の表示要素３は、刃物台が持つ複数の移動軸の原点復帰状態を１つの表示要素で表示することができ、視認性が向上するだけでなく、表示要素がディスプレイ画面上に占める面積も小さいので、同一の画面に他の情報を表示する表示要素と共に表示することが可能で、より多くの機械情報をオペレータに通知できる。

また、複数の刃物台を備えた工作機械においては、実機の刃物台の配置に従って原点状態表示要素を配置することにより、オペレーターは直感的に全ての刃物台の状態を視認することが可能になる。更に、原点状態表示要素をタップするという簡単な操作で、自動運転における未成立条件を表示させ、オペレータの操作性を向上させることができる。

この発明により、ディスプレイ画面上への刃物台の原点復帰状態の表示を小さい面積で視認性及びデザイン的に優れた状態で表示することができる。表示要素が小さいことから、画面の切り換えにかかわらず、常時表示することが可能であり、また、他の表示要素（原点状態表示要素以外の表示要素）と共に表示することができるから、複数種類の運転状態を同時に表示して一覧性を高めることができ、オペレータが機械の全体の状態を把握することが容易になる。

この発明が適用される工作機械の一例を示す模式図 図１の工作機械のディスプレイ画面を示す図 原点状態表示要素の配置を示す図 原点状態表示要素の詳細を示す図 制御系のブロック図 制御手順を示すフローチャート 原点状態表示部の描画の説明図 原点状態表示部の描画手順のフローチャート ランプ部の描画手順のフローチャート

次にタレット刃物台を３個備えた２主軸対向旋盤を例にして、この発明の実施形態を説明する。実施例の旋盤は、主軸軸線上で対向する左右の主軸台６１、６２と、これらの主軸台に軸支された主軸の対向端に装着されたワークチャック６３、６４とを備えており、主軸軸線ａを挟んでオペレータから見て手前下側に１個のタレット刃物台６５ｃ、奥の上側に２個のタレット刃物台６５ａ、６５ｂを備えている。主軸台の一方（右主軸台）６２は、他方（左主軸台）６１に向けて進退可能で両主軸間でのワークの受け渡しを行うとき、左主軸に向けて接近及び離隔する。この明細書で言うＢ軸は、右主軸台６２の主軸軸線方向の移動軸である。

主軸軸線の上下に配置した刃物台６５（６５ａ、６５ｂ、６５ｃ）は、工具の切込み方向であるＸ軸方向、主軸軸線と平行なＺ軸方向及び図の紙面直角方向であるＹ軸方向に移動位置決め可能であり、ドリルやミリングカッタなどの回転工具を装着可能で、これらの回転工具を駆動する工具駆動モータが搭載されている。

図２は、工作機械の操作盤に設けたディスプレイ画面を示した図である。ディスプレイ１は、運転状態を表示する常時表示領域１１と、各種の画面を切り換え表示する主領域１２とに区画されている。常時表示領域１１には、各刃物台の原点状態を表示する原点状態表示要素３（３ａ、３ｂ、３ｃ）と、各刃物台の送りモータ、主軸モータ、工具モータなどの加工に関連するモータの負荷を表示するモータ負荷表示要素２（２ａ、２ｂ、２ｃ）と、切削速度の増減割合となるオーバライド値表示要素４と、機械の動作をアニメーション表示するアニメーション表示要素５とが配置されている。

原点状態表示要素３と、モータ負荷表示要素２とは、刃物台毎に一つの表示要素が設けられており、下刃物台に対応する表示要素が２つの上刃物台に対応する表示要素の中間の下方位置にして、すなわち実機における刃物台６５の配置態様と同じ配置態様にして配置されている。

原点状態表示要素３の詳細は、図３、４に示されている。原点状態表示要素３（３ａ、３ｂ、３ｃ）は、各刃物台６５（６５ａ、６５ｂ、６５ｃ）に対応して設けられ、３個の表示要素のディスプレイ上での配置は、実機の刃物台６５の配置と同じになるように上方、左右の２個と、その中間の下方に１個との３個が配置されている。

工作機械の刃物台６５には、一つの絶対原点と、一つ又は複数の退避原点とが設定される。ここで絶対原点とは、移動軸の座標が０の位置である。退避原点は、例えば機械にローダのアームが挿入されるときや、主軸台が移動してワークの受け渡しを行うときなどに、それらの動作と干渉しないように刃物台を退避させる位置として設定した位置であり、行われる動作毎に異なる退避原点が設定されるのが普通である。

各原点状態表示要素３は、幅広いリング状の部分を５等分して刃物台及び右主軸台のＸ、Ｚ、Ｙ軸及びＢ軸の原点状態と主軸回転角Ｃの原点状態がＸ、Ｚ、Ｃ、Ｙ、Ｂと表示した原点状態表示部３１の発光態様によって表示されるようになっている。

上側の左右の表示要素３ａ、３ｂのＣと標記した表示部には、それぞれの側の主軸の原点状態が表示される。下側の表示要素の主軸に割り当てられる表示部は、何も表示されない領域となっている。

各表示部３１に対応する表示対象の原点状態は、絶対原点にあるときには点灯、退避原点のいずれかにあるときには点滅、その他の位置にあるときは消灯として表示される。

更に各原点状態表示要素３には、その外周と内周とに狭いリング状のランプ部３２、３３が設けられて、外径側が自動運転準備完了ランプ、内径側がインデックス準備完了ランプとなっている。

自動運転の開始やタレットのインデックス回転による工具交換を行うときは、指定された刃物台の指定された移動軸が絶対原点又は退避原点に移動していることが必要である。そこで各刃物台の原点状態表示要素３に自動運転準備完了ランプ部３２と、インデックス準備完了ランプ部３３とを設けて、これらの点灯により完了状態が一目で視認できるようにしている。

操作盤に設けるディスプレイパネルとして、タッチパネルを用いるのが普通になってきている。タッチパネルを用いたディスプレイでは、原点状態表示要素３にディスプレイの主領域をメッセージ画面に切り換えるボタン機能ないしメッセージを表示するボタン機能を持たせて、原点状態表示要素をタップしたときに、起動状態確認画面ないしメッセージを表示して、オペレータに未成立条件が何であるかを通知するようにすることができる。

図５は、この発明を実施するハードウェアのブロック図である。工作機械６を制御するＮＣ装置は、ＮＣ部１７とＰＣ部１５を備えており、インタフェースＩ／Ｆを介してデータの授受が行われる。加工プログラムや機械の仕様は、ＮＣ部１７に設定されている。図では、ＮＣ部が機械側に、ＰＣ部が操作盤側に描かれているが、必ずしもこのように分離して設置される訳ではない。

操作盤１４には、ディスプレイ１が設けられ、図示されていない各種のダイヤルスイッチ、表示ランプなどが設けられている。ＰＣ部１５は、画面表示アプリケーション１６を含んでおり、この部分に登録された原点状態表示プログラムによってディスプレイ１に原点状態表示要素３が表示される。

図６、８及び９は、原点状態表示プログラムのフローチャートである。図６は、全体の流れを示した図、図８は、原点状態表示処理の詳細を示した図、図９は、自動運転及びインデックス準備完了を示すランプ表示処理の詳細を示した図である。

図６の定数取得ステップ１００において、機械に設けられている刃物台６５の数ｎ及びそれらの刃物台に対応する表示要素３（３ａ〜３ｃ）の原点座標Ｏ（Ｏａ〜Ｏｃ）及び各表示要素で表示する表示対象（ここでは移動軸）の数ｍが設定される。刃物台の数ｎや移動軸の数ｍは、ＮＣ部から取得することもできる。定数取得ステップ１００では更に、表示要素の内側円Ｓｉの半径Ｒｉ及び外側円Ｓｏの半径Ｒｏ及びランプ部３２、３３の幅ｅが定数として設定される。

これらの定数及び表示対象の順序（この実施例ではＸ、Ｚ、Ｃ、Ｙ、Ｂの順序）が指定されると、表示要素３のｉ番目の原点状態表示部３１の領域は、移動軸Ｘ（ｉ＝１）の原点状態を右上から表示するとして、表示部３１は、図７に示すように、角度がθ１＝（３６０／ｍ）×（ｉ−１）及びθ２＝（３６０／ｍ）×ｉの中心Ｏを通る放射線Ｋ、Ｌと、半径Ｒｉ及びＲｏの円弧Ｓｉ、Ｓｏで囲まれた領域となる。また、表示要素３の外周と内周に設けるリング状のランプ部３２、３３は、外側円Ｓｏの外側及び内側円Ｓｉの内側に半径方向の幅ｅの領域として演算できる。

ステップ１００において必要な定数が取得された後、刃物台毎にステップ１０１〜１０４の処理を行い、各刃物台の表示対象（移動軸）毎にステップ１０２〜１０３の処理を行うことによって、図３に示す刃物台の数に応じた数の表示要素３を表示することができる。

原点状態表示処理ステップ１１０の詳細は、図８に示されている。すなわち、ステップ１１１でＮＣ部１７より処理中の刃物台についてｉ番目の軸方向の原点状態信号を取得し、ステップ１１２〜１１６において、取得した原点状態が絶対原点信号であるか、退避原点信号であるか、又はそのいずれでもないかによって、当該刃物台の軸について上述のようにして演算した原点状態表示部を点灯するか、点滅するか、消灯するかを選択して表示する。

ランプ表示処理ステップ１２０の詳細は、図９に示されている。すなわち、ステップ１２１でＮＣ部１７より処理中の刃物台についてインデックス準備完了信号を取得し、ステップ１２２ないし１２４で、インデックス準備完了信号がＯＮであれば、表示要素３の内周のランプ部３３を点灯し、そうでなければ当該ランプ部を消灯する。また、ステップ１２５でＮＣ部１７より処理中の刃物台について自動運転準備完了信号を取得し、ステップ１２６ないし１２８で、自動運転準備完了信号がＯＮであれば、表示要素３の外周のランプ部３２を点灯し、そうでなければ当該ランプ部を消灯する。

以上のステップ１０１〜１０４までの処理を短い時間間隔で行うことにより、工作機械の各刃物台の原点状態、インデックス準備完了状態及び自動運転準備完了状態を更新しながら各刃物台毎の円形ないし多角形の表示要素３をディスプレイ１に表示することができる。

１ ディスプレイ
３（３ａ、３ｂ、３ｃ） 原点状態表示要素
１１ 常時表示領域
１４ 操作盤
３１（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ） 原点状態表示部
３２、３３ ランプ部
６５（６５ａ、６５ｂ、６５ｃ） 刃物台

Claims (5)

1. パネルがタッチパネルである操作盤のディスプレイに工作機械に設けた複数の刃物台の起動条件とこれらの条件の成否を表示する成立条件確認画面を備えた工作機械の各刃物台の原点復帰状態を前記ディスプレイに表示する刃物台の原点状態表示装置において、
   前記ディスプレイの一部に他の領域の画面が切り換えられても切り換わらない常時表示領域を備え、当該常時表示領域に、当該工作機械の刃物台の数及び配置態様と同じ数及び配置態様の表示要素が配置され、
   各表示要素は、配置位置が対応する刃物台の複数の移動方向の原点復帰状態を表示する複数の原点状態表示部を備え、
   前記各表示要素が、前記他の領域の全部ないし一部を配置位置が対応する刃物台の前記成立条件確認画面に切り換えるプログラムを起動するトリガボタンであることを特徴とする、
   刃物台の原点状態表示装置。
2. 前記原点復帰状態が、３色の発光色により３段階で表示される、請求項１記載の刃物台の原点状態表示装置。
3. 前記各表示要素が、円形ないし多角形で、その原点状態表示部が、当該円形ないし多角形を円周方向に等分割した扇形ないし台形である、請求項１又は２記載の刃物台の原点状態表示装置。
4. 前記各表示要素が、配置位置が対応する刃物台の起動準備完了状態を表示する円形リング状ないし多角形リング状のランプ部を備えていることを特徴とする、請求項３記載の刃物台の原点状態表示装置。
5. 前記各表示要素が、配置位置が対応する刃物台のインデックス準備完了状態を表示する円形リング状ないし多角形リング状のランプ部を備えていることを特徴とする、請求項３記載の刃物台の原点状態表示装置。

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