JP6546055B2 - 数値制御システム - Google Patents

Description

本発明は、数値制御システムに関し、特に異常が発生したＩ／Ｏユニットの位置を容易に把握することを可能とする数値制御システムに関する。

数値制御装置と工作機械との間でＤＩ／ＤＯ信号（入力信号／出力信号）の入出力を行うために、外部信号入出力用ユニット（Ｉ／Ｏユニット）を複数台接続する構成がとられており、通常、数値制御装置とＩ／Ｏユニット間では、ＤＩ／ＤＯデータ（入力データ／出力データ）のやりとりが行われている。このような構成においてＩ／Ｏユニット間のケーブル断線や、Ｉ／Ｏユニットの供給電源の瞬断などの異常が検出された場合、その原因と発生箇所を判別する方法として、例えば特許文献１などの従来技術が公知となっている。

また、Ｉ／Ｏユニットは一般的に工作機械の強電盤内に分散して実装されており、強電盤内にはＩ／Ｏユニットの他に、Ｉ／Ｏユニットの入出力先の端子台、リレー、電磁開閉器やセンサなどが実装されており、更に数値制御装置の制御部、サーボアンプや電源なども実装されることもある。これらの機器同士を接続するケーブルの配線は、ノイズ対策を考慮して、電圧のグループごとに結束され、他グループと分離することが望まれる。このような設計上の制約もあり、強電盤の設計、製造においては、強電盤内の各種機器の実装配置や、機器間の配線の設計を支援する機械設計、電気設計用ＣＡＤが使われることがある（例えば、特許文献２〜５など）。

特許第４２９１３８４号公報 特開平０７−１５２７９７号公報 特許第５１１３６７６号公報 特開平１０−０４０２７６号公報 特開平０６−２８２６０９号公報

しかしながら、特許文献１に開示されるような故障検出機能により、Ｉ／Ｏユニット間のケーブル断線や、Ｉ／Ｏユニットの供給電源の瞬断などの異常が検出された場合における原因と故障箇所は正確に判別できるが、上記したように強電盤内には様々な機器が実装配置されているため、実際に強電盤内を見た時に実装図や回路図を参照しなければ故障箇所がどこであるのかを特定することができないという課題があった。

また、この様な課題に対応するために、強電盤内における各機器の配置を画面に表示するアプリケーションを用意し、故障箇所をビジュアルで表示することも考えられるが、その場合、個々の機械毎に異なる強電盤内の配置にあわせた画面を作成する必要があり、導入の手間がかかるという課題があった。

そこで本発明の目的は、異常が発生したＩ／Ｏユニットの位置を容易に把握することを可能とする数値制御システムを提供することである。

本発明では、強電盤の実装設計、配線設計で使用するＣＡＤのデータを数値制御装置に読み込ませて、該ＣＡＤデータと、Ｉ／Ｏユニット間の接続順序に係るＩ／Ｏ割り付けデータを関連付けし、故障箇所が検出された際に、該関連付けられた情報を参照して強電盤内の表示データを作成して表示することで上記問題を解決する。

そして、本願の請求項１に係る発明は、数値制御装置と、工作機械の強電盤内に実装された複数台のＩ／Ｏユニットと、が接続された数値制御システムにおいて、前記強電盤の外形および内部構造を示す形状情報と、少なくとも前記強電盤内のＩ／Ｏユニットの実装される位置および取り付けられる向きを示す実装情報と、を含む強電盤設計用のＣＡＤデータを記憶したＣＡＤデータ記憶手段と、前記Ｉ／Ｏユニットの接続状況を記録するＩ／Ｏ割り付けデータを記憶したＩ／Ｏ割り付けデータ記憶手段と、それぞれの前記Ｉ／Ｏユニットの前記Ｉ／Ｏ割り付けデータと前記実装情報との関連情報を記録する関連情報記憶手段と、前記数値制御装置または前記Ｉ／Ｏユニットの不具合が発生した不具合発生部位を検出する故障検出手段と、前記不具合発生部位に係る情報、前記Ｉ／Ｏ割り付けデータ、前記関連情報、および前記ＣＡＤデータに基づいて、前記強電盤の形状イメージ上に不具合発生部位を表示する表示データを作成する表示手段と、を備えたことを特徴とする数値制御システムである。

本願の請求項２に係る発明は、前記複数台のＩ／Ｏユニットは前記数値制御装置とデイジーチェーン接続されており、前記Ｉ／Ｏ割り付けデータはＩ／Ｏの接続順番である、ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御システムである。

本願の請求項３に係る発明は、前記故障検出手段は、少なくとも前記Ｉ／Ｏユニットの電源断を検出する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の数値制御システムである。

本願の請求項４に係る発明は、前記故障検出手段は、少なくとも前記数値制御装置と前記Ｉ／Ｏユニット間、および前記Ｉ／Ｏユニット間のケーブル断線を検出する、こと特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の数値制御システムである。

本願の請求項５に係る発明は、前記実装情報には前記強電盤内に実装された複数台の前記Ｉ／Ｏユニット間のケーブルの配線経路の情報を含む、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の数値制御システムである。

本発明により、Ｉ／Ｏユニットに関連する故障が発生した際に、作業者は回路図や実装図を参照することなく故障箇所をより明確に把握することができるようになる。また、故障発生時のアラーム表示画面を作成にＣＡＤデータを流用できるため、機械毎のアラーム表示画面の作成を容易に行うことができる。

本発明の数値制御システムにおけるアラーム画面の作成の流れを示す概念図である。 本発明の実施形態における数値制御システムの概略構成図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明の数値制御システムにおけるアラーム画面の作成の流れを示す概念図である。本発明の数値制御システムは、数値制御装置と、工作機械の強電盤内に実装された複数台のＩ／Ｏユニットとが接続されて構成されている。数値制御装置には、制御対象となる機械の強電盤の実装設計および配線設計の際に作成された強電盤設計用ＣＡＤデータを記憶しておく。ＣＡＤデータには、Ｉ／Ｏユニットの強電盤内での実装位置や向きに係る実装情報のデータ、Ｉ／Ｏユニット間の接順序に係るデータ、接続線の配線ルートに係るデータなどが含まれており、該データに基づいて強電盤内の表示データを作成することができる。

数値制御装置と複数台のＩ／Ｏユニットとを接続する際には、数値制御装置と第１のＩ／Ｏユニットを接続、第１のＩ／Ｏユニットと第２のＩ／Ｏユニットを接続、…といったように、デイジーチェーン接続される。デイジーチェーン接続された複数台のＩ／Ｏユニットと数値制御装置との間で信号などのデータをやり取りするために、各Ｉ／Ｏユニットには番号などの識別子が割り付けられ、割り付けられた識別子により数値制御装置から各Ｉ／Ｏユニットの接続順序が把握できるようになっている。

本発明の数値制御装置は、上記したＣＡＤデータに含まれる実装情報における各Ｉ／Ｏユニットの識別子（図１においては（Ａ），（Ｂ）、（Ｃ）と表記している）と、各Ｉ／Ｏユニットに割り付けられた識別子（図１においては（１），（２），（３）と表記している）とを関連付けして記憶する関連情報テーブルをメモリ内に備えており、Ｉ／Ｏユニットの電源、および、数値制御装置とＩ／Ｏユニット間の配線、各Ｉ／Ｏユニット間の配線に不具合（電源断、配線断など）が発生した際に、当該不具合が発生した位置（Ｉ／Ｏユニットに割り付けられた識別子で検出される）を用いて関連情報テーブルを参照し、対応する実装情報におけるＩ／Ｏユニットの識別子を取得する。そして、取得した実装情報における識別子と、ＣＡＤデータに含まれるＩ／Ｏユニットの強電盤内での実装位置や向きに係る実装情報のデータ、Ｉ／Ｏユニット間の接順序に係るデータ、接続線の配線ルートに係るデータなどの各データにも基づいて、強電盤の形状表示データを作成すると共に、不具合が検出された位置を示す表示データを作成し、これら表示データを関連付けて成る強電盤内の表示データを作成してアラーム画面として表示する。

不具合が検出された位置を示す表示データは、例えば実装情報におけるＩ／Ｏユニットの実装位置や向き、Ｉ／Ｏユニットの形状のデータ、配線ルートに係るデータなどに基づいて当該不具合位置のＣＡＤ部品がハイライト表示されるようにしてもよく、また、図１に示すように、不具合発生位置を指し示す不具合の発生内容を知らせる吹き出しの表示データとしてもよい。
このような表示データを不具合の検出時に数値制御装置の表示装置に警告画面として表示することで、作業者は回路図や実装図を参照することなく容易に強電盤内の不具合発生位置を把握することができる。

図２は、本発明の一実施形態における数値制御システムの概略構成図である。本発明の数値制御システム１は、数値制御装置２と、工作機械３の強電盤３０内に実装された複数台のＩ／Ｏユニット３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，…とが接続されて構成されている。
数値制御装置２は、故障検出手段１０、表示手段１１、関連情報登録手段１２を備えており、また、上記したＣＡＤデータを記憶したＣＡＤデータ記憶手段２０、Ｉ／Ｏ割り付けデータを記憶したＩ／Ｏ割り付けデータ記憶手段２１、関連情報を記憶した関連情報記憶手段２２を備える。

故障検出手段１０は、強電盤３０内に実装された複数台のＩ／Ｏユニット３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，…、および数値制御装置２とＩ／Ｏユニット間の配線、各Ｉ／Ｏユニット間の配線に発生した不具合（電源断、配線断など）を検出する機能手段である。故障検出手段１０は、不具合の発生を不具合の種類と各Ｉ／Ｏユニットに割り付けられた識別子により検出し、不具合の種類とＩ／Ｏユニットの識別子とを後述する表示手段１１へと出力する。不具合の検出方法については、特許文献１などにより公知となっている技術を採用すればよく、本明細書における詳細な説明は省略する。

表示手段１１は故障検出手段１０がＩ／Ｏユニットにおける不具合を検出した際に動作し、強電盤の形状イメージ上に不具合発生部位を示した表示データを作成する機能手段である。表示手段１１は、故障検出手段１０から不具合の種類とＩ／Ｏユニットに割り付けられた識別子とを受けると、該識別子を用いて関連情報記憶手段２２に記憶されている関連情報テーブルを参照し、該識別子に関連付けられている実装情報におけるＩ／Ｏユニットの識別子を特定する。そして、特定した実装情報におけるＩ／Ｏユニットの識別子と、ＣＡＤデータ記憶手段２０に記憶されている各データ、および不具合の種類に基づいて強電盤の形状イメージ上に不具合発生部位を示した表示データを作成する。表示データの作成には、一般的な画像処理の技術を用いればよい。そして、作成した表示データを数値制御装置２に接続された表示ユニット４０に対してアラーム画面として表示する。

関連情報登録手段１２は、ＣＡＤデータに含まれる実装情報における各Ｉ／Ｏユニットの識別子と、各Ｉ／Ｏユニットに割り付けられた識別子とを関連付けし、関連情報として関連情報記憶手段２２に記憶されている関連情報テーブルに記憶する機能手段である。関連情報を登録する際には、ＭＤＩユニット４１を操作して関連情報登録機能を起動し、表示ユニット上にＣＡＤデータに含まれる実装情報における各Ｉ／Ｏユニットの識別子と、接続された際に各Ｉ／Ｏユニットに割り付けられた識別子とを表示しながら、ＭＤＩユニット４１を操作してそれぞれの識別子を関連付けながら登録する。
関連情報の登録手段としては、数値制御装置２上で登録する方法だけでなく、パソコンなどで編集した関連情報のデータを、メモリカードなどの記録媒体を介して数値制御装置２に読み込ませても良い。

以上のように構成された数値制御システムにより、Ｉ／Ｏユニットに関連する故障が発生した際に、作業者は回路図や実装図を参照することなく故障箇所をより明確に把握することができるようになる。また、故障発生時のアラーム表示画面を作成にＣＡＤデータを流用できるため、機械毎のアラーム表示画面の作成を容易に行うことができる。

なお、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態の例にのみに限定されることなく、適宜の変更を加えることにより様々な態様で実施することができる。

１ 数値制御システム
２ 数値制御装置
３ 工作機械
１０ 故障検出手段
１１ 表示手段
１２ 関連情報登録手段
２０ ＣＡＤデータ記憶手段
２１ Ｉ／Ｏ割り付けデータ記憶手段
２２ 関連情報記憶手段
３０ 強電盤
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ Ｉ／Ｏユニット
４０ 表示ユニット
４１ ＭＤＩユニット

Claims (5)

1. 数値制御装置と、工作機械の強電盤内に実装された複数台のＩ／Ｏユニットと、が接続された数値制御システムにおいて、
   前記強電盤の外形および内部構造を示す形状情報と、少なくとも前記強電盤内のＩ／Ｏユニットの実装される位置および取り付けられる向きを示す実装情報と、を含む強電盤設計用のＣＡＤデータを記憶したＣＡＤデータ記憶手段と、
   前記Ｉ／Ｏユニットの接続状況を記録するＩ／Ｏ割り付けデータを記憶したＩ／Ｏ割り付けデータ記憶手段と、
   それぞれの前記Ｉ／Ｏユニットの前記Ｉ／Ｏ割り付けデータと前記実装情報との関連情報を記録する関連情報記憶手段と、
   前記数値制御装置または前記Ｉ／Ｏユニットの不具合が発生した不具合発生部位を検出する故障検出手段と、
   前記不具合発生部位に係る情報、前記Ｉ／Ｏ割り付けデータ、前記関連情報、および前記ＣＡＤデータに基づいて、前記強電盤の形状イメージ上に不具合発生部位を表示する表示データを作成する表示手段と、
   を備えたことを特徴とする数値制御システム。
2. 前記複数台のＩ／Ｏユニットは前記数値制御装置とデイジーチェーン接続されており、
   前記Ｉ／Ｏ割り付けデータはＩ／Ｏの接続順番である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御システム。
3. 前記故障検出手段は、少なくとも前記Ｉ／Ｏユニットの電源断を検出する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の数値制御システム。
4. 前記故障検出手段は、少なくとも前記数値制御装置と前記Ｉ／Ｏユニット間、および前記Ｉ／Ｏユニット間のケーブル断線を検出する、
   こと特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の数値制御システム。
5. 前記実装情報には前記強電盤内に実装された複数台の前記Ｉ／Ｏユニット間のケーブルの配線経路の情報を含む、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の数値制御システム。

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