JP6915182B1 - 工作機械、工作機械の制御方法、および工作機械の制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの加工精度を落としている原因の工具を特定する作業を支援するための技術を提供する。【解決手段】複数の工具を用いてワークを加工することが可能な工作機械は、ディスプレイと、工作機械を制御するための制御部とを備える。ワークの加工で用いられる工具と、当該工具の加工経路とを規定した加工情報を取得する処理と、加工情報に基づいて生成されたワークの３次元モデルをディスプレイに表示する処理と、ディスプレイに表示されている３次元モデルについて箇所の指定を受け付ける処理と、加工情報に基づいて、指定された箇所の加工に関わった使用工具を特定する処理と、使用工具の情報をディスプレイに表示する処理とを実行する。【選択図】図２

Description

本開示は、工作機械における表示を制御するための技術に関する。

国際公開第２０１３／１１８１７９号公報（特許文献１）は、加工プログラムの検証作業を支援するための装置を開示している。当該装置は、加工後のワークの３次元モデルに工具の軌跡を重ねて表示することで、加工プログラムの検証作業を支援する。

国際公開第２０１３／１１８１７９号公報

ワークの加工には様々な種類の工具が用いられる。工具が摩耗していたり、工具に欠損が生じている場合には、ワークの加工精度が落ちる。この場合には、作業者は、ワークの加工精度を落としている原因の工具を特定する必要がある。特許文献１に開示される装置は、加工後のワークの３次元モデルに工具の軌跡を重ねて表示するだけである。そのため、作業者は、ワークの加工精度を落としている原因の工具を特定することはできない。

本開示は上述のような問題点を解決するためになされたものであって、ある局面における目的は、ワークの加工精度を落としている原因の工具を特定する作業を支援するための技術を提供することである。

本開示の一例では、複数の工具を用いてワークを加工することが可能な工作機械が提供される。上記工作機械は、ディスプレイと、上記工作機械を制御するための制御部とを備える。上記ワークの加工で用いられる工具と、当該工具の加工経路とを規定した加工情報を取得する処理と、上記加工情報に基づいて生成された上記ワークの３次元モデルを上記ディスプレイに表示する処理と、上記ディスプレイに表示されている上記３次元モデルについて箇所の指定を受け付ける処理と、上記加工情報に基づいて、上記指定された箇所の加工に関わった使用工具を特定する処理と、上記使用工具の情報を上記ディスプレイに表示する処理とを実行する。

本開示の一例では、上記制御部は、さらに、工具のサイズ情報が工具別に対応付けられているデータベースを取得する処理と、上記データベースに規定されているサイズ情報の内から、上記使用工具に対応付けられているサイズ情報を取得する処理とを実行する。上記表示する処理で上記ディスプレイに表示される上記情報は、上記取得する処理で取得されたサイズ情報を含む。

本開示の一例では、上記工作機械は、さらに、当該工作機械内に設けられているカメラを備える。上記制御部は、さらに、上記使用工具を表わす工具画像を上記カメラから取得する処理を実行する。上記表示する処理で上記ディスプレイに表示される上記情報は、上記工具画像を含む。

本開示の一例では、上記工作機械は、さらに、複数の工具を保持することが可能なマガジンと、上記マガジンを駆動するための駆動装置とを備える。上記制御部は、さらに、上記ディスプレイに表示されている上記使用工具の内から、一の使用工具の指定を受け付ける処理と、上記マガジンに格納されている複数の工具の内の上記指定された一の使用工具を予め定められた位置に駆動するように上記駆動装置を制御する処理とを実行する。

本開示の一例では、上記制御部は、上記３次元モデルに重ねて上記使用工具の加工経路をさらに表示する処理を実行する。

本開示の他の例では、複数の工具を用いてワークを加工することが可能な工作機械の制御方法が提供される。上記制御方法は、上記ワークの加工で用いられる工具と、当該工具の加工経路とを規定した加工情報を取得するステップと、上記加工情報に基づいて生成された上記ワークの３次元モデルを上記工作機械のディスプレイに表示するステップと、上記ディスプレイに表示されている上記３次元モデルについて箇所の指定を受け付けるステップと、上記加工情報に基づいて、上記指定された箇所の加工に関わった使用工具を特定するステップと、上記使用工具の情報を上記ディスプレイに表示するステップとを実行する。

本開示の他の例では、複数の工具を用いてワークを加工することが可能な工作機械の制御プログラムが提供される。上記制御プログラムは、上記工作機械に、上記ワークの加工で用いられる工具と、当該工具の加工経路とを規定した加工情報を取得するステップと、上記加工情報に基づいて生成された上記ワークの３次元モデルを上記工作機械のディスプレイに表示するステップと、上記ディスプレイに表示されている上記３次元モデルについて箇所の指定を受け付けるステップと、上記加工情報に基づいて、上記指定された箇所の加工に関わった使用工具を特定するステップと、上記使用工具の情報を上記ディスプレイに表示するステップとを実行させる。

本発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解される本発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。

工作機械の一例を示す図である。 加工後のワークの一例と、操作盤に表示される画面例とを示す図である。 工作機械における駆動機構の構成例を示す図である。 工作機械の機能構成の一例を示す図である。 使用工具特定部による使用工具の特定処理を概略的に示す概念図である。 対話形式の加工プログラムの生成画面の一例を示す図である。 工具情報特定部による工具情報の特定処理を概略的に示す概念図である。 変形例に従う確認画面を示す図である。 変形例に従う確認画面を示す図である。 操作盤のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 ＣＮＣ（Computer Numerical Control）ユニットのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 確認画面の表示制御の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明に従う各実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。

＜Ａ．工作機械１０の概要＞
まず、図１を参照して、工作機械１０の外観について説明する。図１は、工作機械１０の一例を示す図である。

図１には、マシニングセンタとしての工作機械１０が示されている。工作機械１０は、横形のマシニングセンタであってもよいし、縦形のマシニングセンタであってもよい。

以下では、マシニングセンタとしての工作機械１０について説明するが、工作機械１０は、マシニングセンタに限定されない。たとえば、工作機械１０は、旋盤であってもよいし、付加加工機であってもよいし、その他の切削機械や研削機械であってもよい。

工作機械１０には、操作盤２０が設けられている。操作盤２０は、加工に関する各種情報を表示するためのディスプレイ２０５と、工作機械１０に対する各種操作を受け付ける操作キー２０６とを含む。

工作機械１０は、加工エリアＡＲ１と、工具エリアＡＲ２とを有する。加工エリアＡＲ１および工具エリアＡＲ２のそれぞれは、カバーによって区画化されている。加工エリアＡＲ１には、主軸頭１３０が設けられている。工具エリアＡＲ２には、ＡＴＣ１６０と、マガジン１７０とが設けられている。マガジン１７０は、複数の工具を保持することが可能に構成される。ＡＴＣ１６０は、加工エリアＡＲ１と工具エリアＡＲ２との間の仕切に設けられているドアＤを介して、マガジン１７０に保持されている工具の内の指定された工具を主軸頭１３０に取り付ける。ドアＤは、スライド式のドアであり、モータなどの駆動源により開閉される。

＜Ｂ．概要＞
次に、図２を参照して、操作盤２０における表示制御について説明する。図２は、加工後のワークの一例と、操作盤２０に表示される画面例とを示す図である。

工作機械１０による加工により、たとえば、傷があるワークＷが得られたとする。この場合、作業者は、傷が生じた原因を特定する必要がある。ワークＷの傷は、たとえば、工具の摩耗や工具の欠損が原因で生じる。そこで、工作機械１０は、作業者による原因究明を支援するために、傷部分Ｐ０の加工に関わった工具を作業者に提示する。

より具体的な手順として、ステップＳ１において、作業者は、加工後のワークＷが意図した通りに加工されているか否かを確認する。その結果、作業者は、ワークＷ内において傷部分Ｐ０を発見したとする。

次に、ステップＳ２において、作業者は、操作盤２０のディスプレイ２０５において、確認画面２３０を表示する。確認画面２３０は、表示領域２３３，２３５を含む。

表示領域２３３には、ワークの３次元モデルＭＤが表示される。３次元モデルＭＤは、加工後または加工途中のワークＷの形状を示す３次元データである。３次元モデルＭＤのデータ形式は、任意である。一例として、３次元モデルＭＤは、３次元形状が点および線の組み合わせで規定されるワイヤーフレームモデルであってもよいし、３次元形状が面の組み合わせで規定されるサーフェイスモデルであってもよいし、物体の有無または種別を示す情報が３次元上の各座標値に関連付けられた空間格子モデルであってもよい。

また、３次元モデルＭＤは、たとえば、外部装置からダウンロードされてもよいし、ユーザによって定義されてもよいし、ワークＷの加工に用いられた後述の加工情報２２３（図５参照）に基づいて生成されてもよい。加工情報２２３は、ワークＷの加工で用いられる工具と、当該工具の加工経路とを規定している情報である。加工情報２２３の詳細については後述する。

操作盤２０は、投影変換により、特定の視点から３次元モデルＭＤを表わした２次元の投影画像を生成し、当該投影画像を表示領域２３３に表示する。典型的には、工作機械１０は、表示領域２３３におけるユーザ操作に連動させて３次元モデルＭＤの表示方向（投影方向）を変える。一例として、ユーザは、表示領域２３３にタッチした状態で指をスライドさせることで３次元モデルＭＤの表示方向を変えることができる。

表示領域２３３に表示されている３次元モデルＭＤは、箇所の指定を受け付けるように構成される。ここでいう「箇所」とは、３次元モデルＭＤの表面の一部を意味する。一例として、「箇所」は、３次元モデルＭＤを構成する面のいずれかの面であってもよいし、３次元モデルＭＤ内の一部の領域であってもよいし、３次元モデルＭＤ内の一点であってもよい。

図２の例では、作業者は、３次元モデルＭＤ上において箇所Ｐ１を指定している。箇所Ｐ１は、実物のワークＷの傷部分Ｐ０に対応している。工作機械１０は、３次元モデルＭＤ内において箇所Ｐ１の指定を受け付けると、後述の加工情報２２３（図５参照）に基づいて、箇所Ｐ１の加工に関わった１つ以上の工具を特定する。その結果、「工具Ｂ」および「工具Ｄ」が特定されたとする。

次に、ステップＳ３において、工作機械１０は、特定した「工具Ｂ」および「工具Ｄ」の工具情報を表示領域２３５に表示する。一例として、工具情報は、工具種別と、工具名と、工具径と、工具長と、工具画像との少なくとも１つを含む。工具径は、後述の主軸１３２（図３参照）の軸方向と直交する方向における工具の半径または直径を表わす。工具長は、主軸１３２の軸方向における工具の長さを表わす。図２の例では、工具情報として、工具名「工具Ｂ」，「工具Ｄ」が表示領域２３５において表示されている。

以上により、作業者は、ワークＷの傷部分Ｐ０を加工した工具の情報を知ることができる。作業者は、当該工具の状態を確認することで、ワークＷの傷の原因を調べることができる。

＜Ｃ．工作機械１０の駆動機構＞
次に、図３を参照して、工作機械１０における各種の駆動機構について説明する。図３は、工作機械１０における駆動機構の構成例を示す図である。

図３に示されるように、工作機械１０は、制御部５０と、回転駆動部１１０Ａと、位置駆動部１１０Ｂと、マガジン駆動部１１０Ｍ（駆動装置）と、主軸頭１３０と、カメラ１４０とを含む。

本明細書でいう「制御部５０」とは、工作機械１０を制御する装置を意味する。制御部５０の装置構成は、任意である。制御部５０は、単体の制御ユニットで構成されてもよいし、複数の制御ユニットで構成されてもよい。図３の例では、制御部５０は、操作盤２０と、ＣＮＣユニット３０とで構成されている。

操作盤２０は、たとえば、通信経路ＮＷ１（たとえば、無線ＬＡＮ、有線ＬＡＮ、フィールドネットワークなど）を介してＣＮＣユニット３０と通信を行う。また、操作盤２０は、通信経路ＮＷ２（たとえば、無線ＬＡＮ、有線ＬＡＮ、フィールドネットワークなど）を介してカメラ１４０と通信を行う。操作盤２０には、画像処理プログラムがインストールされており、カメラ１４０から取得した画像に対して種々の画像処理を実行する。

ＣＮＣユニット３０は、加工開始指令を受けたことに基づいて、予め設計されている加工プログラムの実行を開始する。当該加工プログラムは、たとえば、ＮＣ（Numerical Control）プログラムで記述されている。ＣＮＣユニット３０は、当該加工プログラムに従って、回転駆動部１１０Ａ、位置駆動部１１０Ｂを制御し、主軸頭１３０を駆動する。

主軸頭１３０は、主軸筒１３１と、主軸１３２とを含む。主軸１３２は、主軸筒１３１により回転可能に支持されている。主軸１３２にはマガジン１７０（図１参照）から選択された一の工具１３４が装着される。工具１３４は、主軸１３２と連動して回転する。

回転駆動部１１０Ａは、主軸１３２の角度を変えるための駆動機構である。一例として、回転駆動部１１０Ａは、Ｘ軸方向を回転軸中心とした回転方向（Ａ軸）、Ｙ軸方向を回転軸中心とした回転方向（Ｂ軸）、および、Ｚ軸方向を回転軸中心とした回転方向（Ｃ軸）の少なくとも１つの角度を調整する。回転駆動部１１０Ａの装置構成は、任意である。回転駆動部１１０Ａは、単体の駆動ユニットで構成されてもよいし、複数の駆動ユニットで構成されてもよい。図３の例では、回転駆動部１１０Ａは、サーボドライバ１１１Ｂ、１１１Ｃで構成されている。

位置駆動部１１０Ｂは、主軸１３２の位置を変えるための駆動機構である。一例として、位置駆動部１１０Ｂは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の少なくとも１つの位置を調整する。位置駆動部１１０Ｂの装置構成は、任意である。位置駆動部１１０Ｂは、単体の駆動ユニットで構成されてもよいし、複数の駆動ユニットで構成されてもよい。図３の例では、位置駆動部１１０Ｂは、サーボドライバ１１１Ｘ〜１１１Ｚで構成されている。

サーボドライバ１１１Ｂは、ＣＮＣユニット３０から目標回転速度の入力を逐次的に受け、Ｂ軸方向に主軸頭１３０を回転駆動するためのサーボモータ（図示しない）を制御する。

より具体的には、サーボドライバ１１１Ｂは、当該サーボモータの回転角度を検知するためのエンコーダ（図示しない）のフィードバック信号から当該サーボモータの実回転速度を算出し、当該実回転速度が目標回転速度よりも小さい場合には当該サーボモータの回転速度を上げ、当該実回転速度が目標回転速度よりも大きい場合には当該サーボモータの回転速度を下げる。このように、サーボドライバ１１１Ｂは、当該サーボモータの回転速度のフィードバックを逐次的に受けながら当該サーボモータの回転速度を目標回転速度に近付ける。これにより、サーボドライバ１１１Ｂは、Ｂ軸方向における主軸頭１３０の回転速度を調整する。

サーボドライバ１１１Ｃは、ＣＮＣユニット３０から目標回転速度の入力を逐次的に受け、主軸１３２の軸方向を回転中心とした回転方向に主軸１３２を回転駆動するためのサーボモータ（図示しない）を制御する。

より具体的には、サーボドライバ１１１Ｃは、当該サーボモータの回転角度を検知するためのエンコーダ（図示しない）のフィードバック信号から当該サーボモータの実回転速度を算出し、当該実回転速度が目標回転速度よりも小さい場合には当該サーボモータの回転速度を上げ、当該実回転速度が目標回転速度よりも大きい場合には当該サーボモータの回転速度を下げる。このように、サーボドライバ１１１Ｃは、当該サーボモータの回転速度のフィードバックを逐次的に受けながら当該サーボモータの回転速度を目標回転速度に近付ける。これにより、サーボドライバ１１１Ｃは、主軸１３２の軸方向を回転中心とした回転方向において主軸１３２の回転速度を調整する。

サーボドライバ１１１Ｘは、ＣＮＣユニット３０から目標位置の入力を逐次的に受け、サーボモータ（図示しない）を制御する。当該サーボモータは、主軸頭１３０が取り付けられている移動体をボールネジ（図示しない）を介して送り駆動し、Ｘ軸方向の任意の位置に主軸頭１３０を移動する。サーボドライバ１１１Ｘによる当該サーボモータの制御方法は、サーボドライバ１１１Ｂ、１１１Ｃと同様であるので、その説明については繰り返さない。

サーボドライバ１１１Ｙは、ＣＮＣユニット３０から目標位置の入力を逐次的に受け、サーボモータ（図示しない）を制御する。当該サーボモータは、主軸頭１３０が取り付けられている移動体をボールネジ（図示しない）を介して送り駆動し、Ｙ軸方向の任意の位置に主軸１３２を移動する。サーボドライバ１１１Ｙによる当該サーボモータの制御方法は、サーボドライバ１１１Ｂ、１１１Ｃと同様であるので、その説明については繰り返さない。

サーボドライバ１１１Ｚは、ＣＮＣユニット３０から目標位置の入力を逐次的に受け、サーボモータ（図示しない）を制御する。当該サーボモータは、主軸頭１３０が取り付けられている移動体をボールネジ（図示しない）を介して送り駆動し、Ｚ軸方向の任意の位置に主軸１３２を移動する。サーボドライバ１１１Ｚによる当該サーボモータの制御方法は、サーボドライバ１１１Ｂ、１１１Ｃと同様であるので、その説明については繰り返さない。

なお、上述では、回転駆動部１１０Ａがサーボドライバで構成されている例について説明を行ったが、回転駆動部１１０Ａは、その他のモータドライバで構成されてもよい。一例として、回転駆動部１１０Ａは、ステッピングモータ用の１つ以上のモータドライバで構成されてもよい。同様に、位置駆動部１１０Ｂは、ステッピングモータ用の１つ以上のモータドライバで構成されてもよい。

マガジン駆動部１１０Ｍは、上述のマガジン１７０（図１参照）を回転駆動するための駆動機構である。マガジン駆動部１１０Ｍの装置構成は、任意である。マガジン駆動部１１０Ｍは、単体の駆動ユニットで構成されてもよいし、複数の駆動ユニットで構成されてもよい。一例として、マガジン駆動部１１０Ｍは、サーボドライバ（図示しない）を含む。当該サーボドライバは、ＣＮＣユニット３０から目標位置の入力を逐次的に受け、サーボモータ（図示しない）を制御する。当該サーボモータは、マガジン１７０を回転駆動し、マガジン１７０が保持する工具の内の指定された工具を任意の位置に移動する。

なお、上述では、マガジン駆動部１１０Ｍがサーボドライバで構成されている例について説明を行ったが、マガジン駆動部１１０Ｍは、その他のモータドライバで構成されてもよい。一例として、マガジン駆動部１１０Ｍは、ステッピングモータ用の１つ以上のモータドライバで構成されてもよい。

カメラ１４０は、主軸１３２に装着されている工具１３４を撮影するように構成される。カメラ１４０は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラであってもよいし、赤外線カメラ（サーモグラフィ）であってもよいし、その他の種類のカメラであってもよい。

＜Ｄ．工作機械１０の機能機構＞
次に、図４を参照して、工作機械１０の機能構成について説明する。図４は、工作機械１０の機能構成の一例を示す図である。

制御部５０は、機能構成の一例として、入力受付部５２と、使用工具特定部５４と、工具情報特定部５６と、表示制御部６０と、駆動制御部６２とを含む、以下では、これらの機能構成について順に説明する。

なお、図４に示される機能構成の全ては、上述の操作盤２０に実装されてもよいし、上述のＣＮＣユニット３０に実装されてもよい。あるいは、図４に示される機能構成の一部が上述の操作盤２０に実装され、残りの機能構成が上述のＣＮＣユニット３０に実装されてもよい。あるいは、図４に示される機能構成の一部は、操作盤２０およびＣＮＣユニット３０以外のその他の装置に実装されてもよい。

（Ｄ１．入力受付部５２）
まず、図４に示される入力受付部５２の機能について説明する。

入力受付部５２は、工作機械１０における各種入力デバイスからユーザ操作の入力を受け付ける機能モジュールである。当該入力デバイスは、たとえば、上述の操作盤２０を含む。

一例として、入力受付部５２は、操作盤２０のディスプレイ２０５に表示されている上述の３次元モデルＭＤ（図２参照）に対する箇所の指定を受け付ける。より具体的には、ディスプレイ２０５上のタッチ位置は、２次元の座標値で示されているので、入力受付部５２は、予め定められた座標変換式に従って、当該２次元の座標値を３次元モデルＭＤ上の３次元の座標値に変換する。当該３次元の座標値は、ディスプレイ２０５上のタッチ位置から３次元モデルＭＤの投影方向に３次元空間内で延ばした直線と、３次元モデルＭＤを構成する面との交点を示す。当該３次元モデルＭＤの座標値は、使用工具特定部５４に出力される。

（Ｄ２．使用工具特定部５４）
次に、図５および図６を参照して、図４に示される使用工具特定部５４の機能について説明する。図５は、使用工具特定部５４による使用工具の特定処理を概略的に示す概念図である。

使用工具特定部５４は、図５に示される加工情報２２３に基づいて、３次元モデルＭＤ上の指定された箇所の加工を行った使用工具を特定する。加工情報２２３は、ワークの加工で用いられる工具と、当該工具の加工経路とを少なくとも規定している。図５の例では、加工情報２２３において、加工経路の始点と、加工経路の終点と、使用工具の種別と、加工経路の種別と、当該加工経路での加工を実現するためのＧコードとが、加工経路ごとに規定されている。

加工情報２２３は、種々の方法で生成される。一例として、工作機械１０の中には、ユーザが対話形式での質問に応えることにより自動で加工プログラムを生成する機能を有するものがある。加工情報２２３は、たとえば、当該機能により生成される。

図６は、対話形式の加工プログラムの生成画面の一例である生成画面２５０を示す図である。生成画面２５０は、たとえば、操作盤２０のディスプレイ２０５に表示される。生成画面２５０は、加工経路を指定するためのアイコン２１〜２７が示されている。アイコン２１〜２７の各々には、アイコンに示される加工を実現するためのプログラムコード（たとえば、Ｇコード）などが関連付けられている。当該プログラムコードには、加工経路や使用工具などが規定されている。

図６に示されるアイコン２１〜２７は、ユーザが選択可能なアイコンの一部を示すものである。ユーザは、対話に応じて各種アイコンを選択していくことで、任意の加工プログラムを生成することができる。その際、加工経路を規定する情報と、当該加工経路で使用される使用工具とが加工情報２２３に規定される。このとき、加工情報２２３に基づく加工により得られるワークの３次元モデルＭＤがさらに生成されてもよい。

なお、加工情報２２３のデータ形式は、図５に示される形式に限定されない。加工情報２２３は、ワークの加工で用いられる工具と、当該工具の加工経路とを少なくとも含む情報であればよい。一例として、加工情報２２３は、加工プログラム自体であってもよい。

また、上述では、対話形式の自動生成機能により加工プログラムが生成される機能について説明を行ったが、加工プログラムは、作業者がプログラムコードを記述することにより設計されてもよい。

使用工具特定部５４は、加工情報２２３に規定されている加工経路の中から、３次元モデルＭＤ上の指定された箇所に対応する加工経路を経路候補として特定する。より具体的には、使用工具特定部５４は、加工情報２２３に規定されている各加工経路について、当該加工経路と、３次元モデルＭＤ上の指定された箇所との間の距離を算出する。

ある局面において、使用工具特定部５４は、算出した距離が所定値以下の加工経路を経路候補として特定する。他の局面において、使用工具特定部５４は、算出した距離が最短となる所定数の加工経路を経路候補として特定する。当該所定数は、１以上の整数である。

次に、使用工具特定部５４は、加工情報２２３を参照して、特定した経路候補に関連付けられている工具種別を特定する。特定された工具は、３次元モデルＭＤ上の指定された箇所の加工に関わった使用工具とみなされる。図５の例では、「工具Ｂ」が使用工具として特定されている。

（Ｄ３．工具情報特定部５６）
次に、図７を参照して、図４に示される工具情報特定部５６の機能について説明する。図７は、工具情報特定部５６による工具情報の特定処理を概略的に示す概念図である。

工具情報特定部５６は、使用工具特定部５４によって特定された使用工具に関する工具情報を特定する。

より具体的には、まず、工具情報特定部５６は、工具データベース２２４を取得する。工具データベース２２４は、工作機械１０に予め格納されていてもよいし、外部サーバーから取得されてもよい。工具データベース２２４は、工具情報を工具ごとに規定している。当該工具情報は、工具を一意に識別するための工具番号と、工具の種類を示す工具種別と、工具名と、工具径や工具長などの工具のサイズ情報と、当該工具を表わす工具画像とを含む。

工具データベース２２４に含まれる各工具画像は、たとえば、上述のカメラ１４０から得られた画像である。カメラ１４０は、ワークの加工開始前、またはワークの加工終了後などの種々のタイミングで工具を撮影する。

工具情報特定部５６は、工具データベース２２４に規定されている工具種別の中から、使用工具特定部５４によって特定された使用工具に対応する工具種別を特定する。その後、工具情報特定部５６は、当該特定した工具種別に対応付けられている工具情報を取得する。図７の例では、「工具Ｂ」に係る工具情報が取得されている。取得される工具情報は、たとえば、工具名と、工具径や工具長などの工具のサイズ情報と、工具画像との少なくとも１つを含む。

なお、上述では、工具径や工具長などの工具のサイズ情報が工具データベース２２４に予め規定されている例について説明を行ったが、工具のサイズは、他の方法で特定されてもよい。

ある局面において、工具情報特定部５６は、カメラ１４０から得られた工具画像に基づいて工具のサイズを特定してもよい。より具体的には、工具情報特定部５６は、使用工具特定部５４によって特定された使用工具をカメラ１４０の前に駆動し、カメラ１４０に使用工具を撮影させる。次に、工具情報特定部５６は、カメラ１４０から得られた工具画像に対して所定の画像処理を実行することで、当該工具画像内から工具部分をサーチする。工具部分のサーチ処理には、既存の種々の画像処理が用いられる。工具情報特定部５６は、工具画像からサーチされた工具部分に基づいて、使用工具のサイズ情報を特定する。

他の局面において、工具情報特定部５６は、レーザセンサなどの距離センサ、その他の計測機器を用いて、使用工具のサイズを計測してもよい。

（Ｄ４．表示制御部６０）
次に、図８を参照して、図４に示される表示制御部６０の機能について説明する。図８は、上述の図２に示される確認画面２３０の変形例を示す図である。

図８に示される確認画面２３０は、工具情報の表示領域２４０をさらに備える点で図２に示される確認画面２３０と異なる。その他の点については図２に示される確認画面２３０と同じであるので、その他の点については説明を繰り返さない。

表示制御部６０は、使用工具特定部５４によって特定された使用工具を表示領域２３５に表示するだけでなく、工具情報特定部５６によって特定された工具情報を表示領域２４０に表示する。すなわち、表示制御部６０は、３次元モデルＭＤ内において指定された箇所Ｐ１の加工を行った使用工具の情報を表示領域２４０に表示する。

典型的には、表示領域２３５に表示されている使用工具は選択可能に構成されており、選択された使用工具に関する工具情報が表示領域２４０に表示される。図８の例では、「工具Ｂ」が選択されており、「工具Ｂ」に関する工具情報が表示領域２４０に表示されている。

一例として、表示領域２４０に表示される工具情報は、使用工具のサイズ情報を含む。当該サイズ情報は、使用工具の工具径と、使用工具の工具長との少なくとも１つを含む。作業者は、当該サイズ情報を確認することにより箇所Ｐ１の加工に関わった工具のサイズ情報を知ることができる。

他の例として、表示領域２４０に表示される工具情報は、使用工具を表わす工具画像を含む。作業者は、当該サイズ情報を確認することにより箇所Ｐ１の加工に関わった工具の状態を画像上で確認することができ、当該工具の摩耗や欠損を発見することができる。

表示領域２４０に表示される工具画像は、過去の使用工具を表わす工具画像であってもよいし、現在の使用工具の状態を表わす工具画像であってもよい。過去の使用工具を表わす工具画像は、たとえば、上述の工具データベース２２４から取得される。

現在の使用工具を表わす工具画像は、たとえば、表示領域２３５で指定された使用工具をカメラ１４０の前に駆動されることで取得される。より具体的には、表示領域２３５において特定の使用工具が指定されたことに基づいて、工作機械１０は、マガジン１７０（図１参照）に収納されている工具の中から当該使用工具を特定し、ＡＴＣ１６０（図１参照）を用いて当該使用工具を主軸１３２に装着させる。その後、工作機械１０は、使用工具がカメラ１４０の撮影視野に含まれるように主軸１３２を駆動し、カメラ１４０に撮影指示を出力する。これにより、現在の使用工具を表わす工具画像がカメラ１４０から取得される。

なお、使用工具は、主軸１３２に装着された状態で必ずしも撮影される必要はない。一例として、使用工具は、マガジン１７０内の所定位置でカメラ１４０によって撮影されてもよい。これにより、マガジン１７０内の使用工具を表わす工具画像がカメラ１４０から取得され、表示領域２４０に表示される。

また、使用工具は、必ずしも工具全体を撮影される必要はない。カメラ１４０は、使用工具の刃先部分など一部を撮影してもよい。この場合、現在の使用工具の一部を表わす工具画像がカメラ１４０から取得され、表示領域２４０に表示される。

図９は、変形例に従う確認画面２３０を示す図である。好ましくは、図９に示されるように、表示制御部６０は、ディスプレイ２０５に表示されている３次元モデルＭＤに重ねて、使用工具の加工経路Ｒをさらに表示する。これにより、ユーザは、３次元モデルＭＤの指定箇所の加工を行った工具の加工経路Ｒを視覚的に理解することができる。

より具体的な処理として、表示制御部６０は、表示領域２３５に表示されている使用工具の内から一の使用工具が選択されたことに基づいて、上述の加工情報２２３（図５参照）を参照して、当該一の使用工具に対応付けられている加工経路を特定する。当該加工経路は、３次元空間上の経路として示されているので、表示制御部６０は、投影変換により、３次元モデルＭＤの投影方向を基準として当該経路を２次元の加工経路Ｒに変換する。その後、表示制御部６０は、当該投影方向から３次元空間上の加工経路を表わした２次元の加工経路Ｒを３次元モデルＭＤの投影画像に重ねて表示する。

（Ｄ５．駆動制御部６２）
次に、上述の図８を参照して、図４に示される駆動制御部６２の機能について説明する。

上述のように、表示領域２３５に表示されている使用工具は、選択可能に構成されている。駆動制御部６２は、表示領域２３５に表示されている使用工具の内から一の使用工具が選択されたことに基づいて、マガジン１７０（図１参照）内にある当該一の使用工具を予め定められた位置に駆動するようにマガジン駆動部１１０Ｍ（図３参照）を制御する。当該予め定められた位置は、作業者が工具を取り出すことが可能な位置であり、マガジン１７０の制御プログラムにおいて予め規定されている。

これにより、作業者は、ワークの傷部分の加工に関わった使用工具の状態を目視で確認することができ、当該工具の摩耗や欠損を発見することができる。

＜Ｅ．操作盤２０のハードウェア構成＞
次に、図１０を参照して、操作盤２０のハードウェア構成について説明する。図１０は、操作盤２０のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

操作盤２０は、制御回路２０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）２０３と、通信インターフェイス２０４と、ディスプレイ２０５と、操作キー２０６と、補助記憶装置２２０とを含む。これらのコンポーネントは、内部バスＢ１に接続される。

制御回路２０１は、たとえば、少なくとも１つの集積回路によって構成される。集積回路は、たとえば、少なくとも１つのＣＰＵ（Central Processing Unit）、少なくとも１つのＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、少なくとも１つのＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、少なくとも１つのＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはそれらの組み合わせなどによって構成され得る。

制御回路２０１は、制御プログラム２２２などの各種プログラムを実行することで操作盤２０の動作を制御する。制御プログラム２２２は、図４に示される各種機能構成を実現するためのプログラムである。制御回路２０１は、各種プログラムの実行命令を受け付けたことに基づいて、補助記憶装置２２０またはＲＯＭ２０２からＲＡＭ２０３に当該プログラムを読み出す。ＲＡＭ２０３は、ワーキングメモリとして機能し、各種プログラムの実行に必要な各種データを一時的に格納する。

通信インターフェイス２０４は、ＬＡＮ（Local Area Network）ケーブル、ＷＬＡＮ、またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などを用いた通信を実現するための通信ユニットである。一例として、操作盤２０は、通信インターフェイス２０４を介して、後述のＣＮＣユニット３０（図３参照）などの外部機器との通信を実現する。

ディスプレイ２０５は、たとえば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、またはその他の表示機器である。ディスプレイ２０５は、制御回路２０１などからの指令に従って、ディスプレイ２０５に対して、画像を表示するための画像信号を送出する。ディスプレイ２０５は、たとえば、タッチパネルで構成されており、工作機械１０に対する各種操作をタッチ操作で受け付ける。

操作キー２０６は、複数のハードウェアキーで構成され、操作盤２０に対する各種のユーザ操作を受け付ける。押下されたキーに応じた信号が制御回路２０１に出力される。

補助記憶装置２２０は、たとえば、ハードディスクやフラッシュメモリなどの記憶媒体である。補助記憶装置２２０は、制御プログラム２２２、上述の加工情報２２３、上述の工具データベース２２４、上述の３次元モデルＭＤなどを格納する。これらの格納場所は、補助記憶装置２２０に限定されず、制御回路２０１の記憶領域（たとえば、キャッシュメモリ）、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、外部機器（たとえば、サーバー）などに格納されていてもよい。

なお、制御プログラム２２２は、単体のプログラムとしてではなく、任意のプログラムの一部に組み込まれて提供されてもよい。この場合、本実施の形態に従う各種の処理は、任意のプログラムと協働して実現される。このような一部のモジュールを含まないプログラムであっても、本実施の形態に従う制御プログラム２２２の趣旨を逸脱するものではない。さらに、制御プログラム２２２によって提供される機能の一部または全部は、専用のハードウェアによって実現されてもよい。さらに、少なくとも１つのサーバーが制御プログラム２２２の処理の一部を実行する所謂クラウドサービスのような形態で操作盤２０が構成されてもよい。

＜Ｆ．ＣＮＣユニット３０のハードウェア構成＞
次に、図１１を参照して、ＣＮＣユニット３０のハードウェア構成について説明する。図１１は、ＣＮＣユニット３０のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

ＣＮＣユニット３０は、制御回路３０１と、ＲＯＭ３０２と、ＲＡＭ３０３と、通信インターフェイス３０４，３０５と、フィールドバスコントローラ３０６と、補助記憶装置３２０とを含む。これらのコンポーネントは、内部バスＢ３に接続される。

制御回路３０１は、たとえば、少なくとも１つの集積回路によって構成される。集積回路は、たとえば、少なくとも１つのＣＰＵ、少なくとも１つのＧＰＵ、少なくとも１つのＡＳＩＣ、少なくとも１つのＦＰＧＡ、またはそれらの組み合わせなどによって構成され得る。

制御回路３０１は、制御プログラム３２２や加工プログラム３２３などの各種プログラムを実行することでＣＮＣユニット３０の動作を制御する。制御回路３０１は、制御プログラム３２２の実行命令を受け付けたことに基づいて、ＲＯＭ３０２からＲＡＭ３０３に制御プログラム３２２を読み出す。ＲＡＭ３０３は、ワーキングメモリとして機能し、制御プログラム３２２の実行に必要な各種データを一時的に格納する。

通信インターフェイス３０４，３０５には、ＬＡＮ、ＷＬＡＮ、またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどを用いた通信を実現するための通信ユニットである。ＣＮＣユニット３０は、通信インターフェイス３０４を介して外部機器（たとえば、操作盤２０）とデータをやり取りする。また、ＣＮＣユニット３０は、通信インターフェイス３０５を介して外部機器（たとえば、サーバー）とデータをやり取りする。

フィールドバスコントローラ３０６は、フィールドバスに接続される各種ユニットとの通信を実現するための通信ユニットである。当該フィールドバスに接続されるユニットの一例として、上述の回転駆動部１１０Ａ（図３参照）、上述の位置駆動部１１０Ｂ（図３参照）、および上述のマガジン駆動部１１０Ｍ（図３参照）などが挙げられる。

補助記憶装置３２０は、たとえば、ハードディスクやフラッシュメモリなどの記憶媒体である。補助記憶装置３２０は、制御プログラム３２２および加工プログラム３２３などを格納する。これらの格納場所は、補助記憶装置３２０に限定されず、制御回路３０１の記憶領域（たとえば、キャッシュメモリ）、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３、外部機器（たとえば、サーバー）などに格納されていてもよい。

＜Ｇ．フローチャート＞
次に、図１２を参照して、上述の確認画面２３０（図２参照）の表示フローについて説明する。図１２は、上述の確認画面２３０（図２参照）の表示制御の流れを示すフローチャートである。

図１２に示される処理は、工作機械１０の制御部５０が上述の制御プログラム２２２を実行することにより実現される。他の局面において、処理の一部または全部が、回路素子またはその他のハードウェアによって実行されてもよい。

ステップＳ１１０において、制御部５０は、上述の確認画面２３０の呼び出し操作を受けたか否かを判断する。ユーザは、たとえば、操作盤２０のディスプレイ２０５に対するタッチ操作や、操作盤２０の操作キー２０６に対するキー入力によって、確認画面２３０を呼び出すことができる。制御部５０は、確認画面２３０の呼び出し操作を受けたと判断した場合（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ１１２に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ１１０においてＮＯ）、制御部５０は、ステップＳ１１０の処理を再び実行する。

ステップＳ１１２において、制御部５０は、表示制御部６０（図４参照）として機能し、操作盤２０のディスプレイ２０５に確認画面２３０を表示する。確認画面２３０は、ワークの３次元モデルＭＤを読み込めるように構成されており、読み込んだ３次元モデルＭＤの投影画像を表示領域２３３に表示する。

ステップＳ１２０において、制御部５０は、入力受付部５２（図４参照）として機能し、確認画面２３０に表示されている３次元モデルＭＤに対して箇所の指定を受けたか否かを判断する。ユーザは、たとえば、操作盤２０のディスプレイ２０５に対するタッチ操作や、操作盤２０の操作キー２０６に対するキー入力によって、３次元モデルＭＤの箇所を指定することができる。制御部５０は、３次元モデルＭＤに対して箇所の指定を受けたと判断した場合（ステップＳ１２０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ１２２に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ１２０においてＮＯ）、制御部５０は、制御をステップＳ１３０に切り替える。

ステップＳ１２２において、制御部５０は、使用工具特定部５４（図４参照）として機能し、上述の加工情報２２３（図５参照）を参照して、ステップＳ１２０で指定された箇所の加工に関わった使用工具を特定する。使用工具の特定方法については上述の通りであるので、その説明については繰り返さない。

ステップＳ１２４において、制御部５０は、工具情報特定部５６（図４参照）として機能し、上述の加工情報２２３（図５参照）から、ステップＳ１２２で特定された使用工具に関する工具情報を取得する。使用工具に関する工具情報の特定方法については上述の通りであるので、その説明については繰り返さない。取得される工具情報は、たとえば、使用工具の識別情報（たとえば、工具名や工具ＩＤなど）と、使用工具のサイズ情報（たとえば、工具径や工具長など）と、工具画像との少なくとも１つを含む。

ステップＳ１２６において、制御部５０は、表示制御部６０（図４参照）として機能し、ステップＳ１２４で特定した工具情報を表示する。

ステップＳ１３０において、制御部５０は、入力受付部５２（図４参照）として機能し、確認画面２３０の表示領域２３５に表示されている使用工具の内から一の使用工具が選択されたか否かを判断する。ユーザは、たとえば、操作盤２０のディスプレイ２０５に対するタッチ操作や、操作盤２０の操作キー２０６に対するキー入力によって使用工具を選択することができる。制御部５０は、確認画面２３０の表示領域２３５に表示されている使用工具の内から一の使用工具が選択されたと判断した場合（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ１３２に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ１３０においてＮＯ）、制御部５０は、制御をステップＳ１４０に切り替える。

ステップＳ１３２において、制御部５０は、駆動制御部６２（図４参照）として機能し、マガジン１７０（図１参照）に保持されている工具の内から、ステップＳ１３０で選択された使用工具を特定し、当該使用工具を予め定められた位置に駆動するようにマガジン駆動部１１０Ｍ（図３参照）を制御する。

ステップＳ１４０において、制御部５０は、上述の確認画面２３０（図２参照）を閉じる操作を受けたか否かを判断する。ユーザは、たとえば、操作盤２０のディスプレイ２０５に対するタッチ操作や、操作盤２０の操作キー２０６に対するキー入力によって、確認画面２３０を閉じることができる。制御部５０は、確認画面２３０を閉じる操作を受けたと判断した場合（ステップＳ１４０においてＹＥＳ）、図１２に示され処理を終了する。そうでない場合には（ステップＳ１４０においてＮＯ）、制御部５０は、ステップＳ１２０に戻す。

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１０ 工作機械、２０ 操作盤、２１〜２７ アイコン、３０ ＣＮＣユニット、５０ 制御部、５２ 入力受付部、５４ 使用工具特定部、５６ 工具情報特定部、６０ 表示制御部、６２ 駆動制御部、１１０Ａ 回転駆動部、１１０Ｂ 位置駆動部、１１０Ｍ マガジン駆動部、１１１Ｂ，１１１Ｃ，１１１Ｘ，１１１Ｙ，１１１Ｚ サーボドライバ、１３０ 主軸頭、１３１ 主軸筒、１３２ 主軸、１３４ 工具、１４０ カメラ、１６０ ＡＴＣ、１７０ マガジン、２０１，３０１ 制御回路、２０２，３０２ ＲＯＭ、２０３，３０３ ＲＡＭ、２０４，３０４，３０５ 通信インターフェイス、２０５ ディスプレイ、２０６ 操作キー、２２０，３２０ 補助記憶装置、２２２，３２２ 制御プログラム、２２３ 加工情報、２２４ 工具データベース、２３０ 確認画面、２３３，２３５，２４０ 表示領域、２５０ 生成画面、３０６ フィールドバスコントローラ、３２３ 加工プログラム。

Claims (7)

1. 複数の工具を用いてワークを加工することが可能な工作機械であって、
   ディスプレイと、
   前記工作機械を制御するための制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記ワークの加工で用いられる工具と、当該工具の加工経路とを規定した加工情報を取得する処理と、
   前記加工情報に基づいて生成された前記ワークの３次元モデルを前記ディスプレイに表示する処理と、
   前記ディスプレイに表示されている前記３次元モデルにおいて、加工されたワークの部分に対応する箇所の指定を受け付ける処理と、
   前記加工情報に基づいて、前記指定された箇所の加工に関わった使用工具を特定する処理と、
   前記使用工具の情報を前記ディスプレイに表示する処理とを実行する、工作機械。
2. 前記制御部は、さらに、
   工具のサイズ情報が工具別に対応付けられているデータベースを取得する処理と、
   前記データベースに規定されているサイズ情報の内から、前記使用工具に対応付けられているサイズ情報を取得する処理とを実行し、
   前記表示する処理で前記ディスプレイに表示される前記情報は、前記取得する処理で取得されたサイズ情報を含む、請求項１に記載の工作機械。
3. 前記工作機械は、さらに、当該工作機械内に設けられているカメラを備え、
   前記制御部は、さらに、前記使用工具を表わす工具画像を前記カメラから取得する処理を実行し、
   前記表示する処理で前記ディスプレイに表示される前記情報は、前記工具画像を含む、請求項１または２に記載の工作機械。
4. 前記工作機械は、さらに、
   複数の工具を保持することが可能なマガジンと、
   前記マガジンを駆動するための駆動装置とを備え、
   前記制御部は、さらに、
   前記ディスプレイに表示されている前記使用工具の内から、一の使用工具の指定を受け付ける処理と、
   前記マガジンに格納されている複数の工具の内の前記指定された一の使用工具を予め定められた位置に駆動するように前記駆動装置を制御する処理とを実行する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の工作機械。
5. 前記制御部は、前記３次元モデルに重ねて前記使用工具の加工経路をさらに表示する処理を実行する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の工作機械。
6. 複数の工具を用いてワークを加工することが可能な工作機械の制御方法であって、
   前記ワークの加工で用いられる工具と、当該工具の加工経路とを規定した加工情報を取得するステップと、
   前記加工情報に基づいて生成された前記ワークの３次元モデルを前記工作機械のディスプレイに表示するステップと、
   前記ディスプレイに表示されている前記３次元モデルにおいて、加工されたワークの部分に対応する箇所の指定を受け付けるステップと、
   前記加工情報に基づいて、前記指定された箇所の加工に関わった使用工具を特定するステップと、
   前記使用工具の情報を前記ディスプレイに表示するステップとを実行する、制御方法。
7. 複数の工具を用いてワークを加工することが可能な工作機械の制御プログラムであって、
   前記制御プログラムは、前記工作機械に、
   前記ワークの加工で用いられる工具と、当該工具の加工経路とを規定した加工情報を取得するステップと、
   前記加工情報に基づいて生成された前記ワークの３次元モデルを前記工作機械のディスプレイに表示するステップと、
   前記ディスプレイに表示されている前記３次元モデルにおいて、加工されたワークの部分に対応する箇所の指定を受け付けるステップと、
   前記加工情報に基づいて、前記指定された箇所の加工に関わった使用工具を特定するステップと、
   前記使用工具の情報を前記ディスプレイに表示するステップとを実行させる、制御プログラム。

Images