JP6978456B2 - 情報処理装置および情報処理方法 - Google Patents

Description

工具を用いて加工対象物を加工する工作機械の周辺に設けられる測定装置と、前記工作機械を制御する数値制御装置とが接続された情報処理装置および情報処理方法に関する。

数値制御装置は、工作機械の状態を示す状態情報を表示する表示部を有している。例えば、下記特許文献１には、サーボモータの回転位置等から工具の機械座標上の現在位置を表示画面上に表示する数値制御装置が開示されている。

一方、測定装置として、表示部付きのカメラや、主軸などの回転体のバランス調整に用いられるフィールドバランサ、あるいは、加工対象物の傾きなどの測定に用いられるプローブなどが市販されている。市販の測定機器には、一般に、測定結果を表示する表示部が設けられている。

特開平８−１０６３１７号公報

しかし、市販の測定機器を用いた場合、オペレータは、測定装置の表示部で測定情報を確認し、数値制御装置の表示部で状態情報を確認する。つまり、オペレータは、測定情報および状態情報を別々の表示画面上で確認する必要がある。このため、測定情報および状態情報を確認し易くするために、測定装置および数値制御装置の少なくとも一方の設置位置を変更するなどの作業が強いられることがあり、作業効率の低減が懸念される。

そこで、本発明は、作業効率を向上させ得る情報処理装置および情報処理方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、工具を用いて加工対象物を加工する工作機械の周辺に設けられる測定装置と、前記工作機械を制御する数値制御装置とが接続された情報処理装置であって、情報を表示する表示部と、前記測定装置で測定された測定情報を前記測定装置から取得する第１取得部と、前記工作機械の状態を示す状態情報を前記数値制御装置から取得する第２取得部と、前記測定情報および前記状態情報を前記表示部に表示させる表示制御部と、を備える。

本発明の第２の態様は、工具を用いて加工対象物を加工する工作機械の周辺に設けられる測定装置と、前記工作機械を制御する数値制御装置とが接続された情報処理装置の情報処理方法であって、前記測定装置で測定された測定情報を前記測定装置から取得し、前記工作機械の状態を示す状態情報を前記数値制御装置から取得する取得ステップと、前記測定情報および前記状態情報を表示部に表示させる表示ステップと、を含む。

本発明によれば、オペレータに対して、１つの表示画面上で測定情報および状態情報の双方を確認させることができる。このため、測定情報および状態情報の双方が確認し易くなるように、測定装置および数値制御装置の少なくとも一方の設置位置を変更する作業をオペレータに強要させることはない。したがって、作業効率を向上させることができる。

実施の形態における工作システムを示す模式図である。 情報処理装置の構成を示す模式図である。 表示例を示す図である。 アンバランス測定モードの処理の流れを示すフローチャートである。

本発明について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

［実施の形態］
図１は、実施の形態における工作システム１０を示す模式図である。本実施の形態の工作システム１０は、工作機械１２、数値制御装置１４、測定装置１６および情報処理装置１８を備える。

工作機械１２は、工具２０を用いて加工対象物Ｗを加工するものである。この工作機械１２は、工具２０、テーブル２２、工具ホルダ２４、主軸２６および流体供給部２８を有する。

工具２０は、例えばミリング工具など、加工対象物Ｗを切削するものである。テーブル２２は、加工対象物Ｗを交換自在に支持するものであり、工具ホルダ２４は、工具２０を交換自在に支持するものである。主軸２６は、圧縮された空気などの流体によって回転する軸である。この主軸２６の一端には工具ホルダ２４が固定される。したがって、工具ホルダ２４に支持された工具２０は、主軸２６の回転に連動して回転する。流体供給部２８は、主軸２６を回転させるための流体を主軸に供給する。

数値制御装置１４は、工作機械１２を制御するものである。この数値制御装置１４は、調整部３０を有する。調整部３０は、主軸２６の回転数に基づいて、流体供給部２８から主軸２６に供給される流体の供給量が目標値に近づくように、流体供給部２８をフィードバック制御することで、流体供給部２８が主軸２６に供給する流体の供給量を調整する。

主軸２６がスピンドルモータの回転に応じて回転するものである場合、一般に、主軸２６の回転数を検出する回転センサがスピンドルモータに設けられる。本実施の形態では、主軸２６が流体によって回転するものであり、その主軸２６の回転数を検出する回転センサが設けられていない。このため、調整部３０は、測定装置１６から主軸２６の回転数を取得し、取得した回転数に基づいて、流体供給部２８をフィードバック制御する。

測定装置１６は、主軸２６のアンバランスを測定するものであり、工作機械１２の周辺に設けられる。この測定装置１６は、回転センサ３２、振動センサ３４および測定本体３６を有する。

回転センサ３２は、主軸２６の回転数を測定するセンサであり、振動センサ３４は、主軸２６の振動値を測定するセンサである。測定本体３６は、回転センサ３２で測定された主軸２６の回転数と、振動センサ３４で測定された主軸２６の振動値とに基づいて、主軸２６のアンバランスを測定する。このアンバランスは、どの回転角でどの程度のバランス異常があるかを示す情報である。

情報処理装置１８は、各種の情報を処理するものである。この情報処理装置１８は、数値制御装置１４および測定装置１６に接続されており、各種の情報を数値制御装置１４および測定装置１６と授受する。図２は、情報処理装置１８の構成を示す模式図である。情報処理装置１８は、入力部４０、表示部４２、記憶媒体４４、および、信号処理部４６を備える。

入力部４０は、オペレータが指令等を入力するための操作部である。入力部４０は、数値データ入力用のテンキー、キーボード、タッチパネル、および、ボリュームつまみ等を含む。なお、タッチパネルは、表示部４２の表示画面上に設けられていてもよい。

表示部４２は、情報を表示するものであり、記憶媒体４４は、情報を記憶する媒体である。表示部４２の具体例として液晶ディスプレイ等が挙げられ、記憶媒体４４の具体例としてハードディスク等が挙げられる。

信号処理部４６は、入力部４０、表示部４２および記憶媒体４４に接続され、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）などのプロセッサを有する。このプロセッサが記憶媒体４４に記憶された基本プログラムを実行することで、信号処理部４６は第１取得部５０、第２取得部５２、制御部５４、判定部５６および表示制御部５８として機能する。

第１取得部５０は、測定装置１６で測定された測定情報を測定装置１６から取得するものである。本実施の形態では、第１取得部５０は、測定情報として、主軸２６の振動値および主軸２６のアンバランスを測定装置１６から取得する。

第２取得部５２は、工作機械１２の状態を示す状態情報を数値制御装置１４から取得するものである。本実施の形態では、第２取得部５２は、状態情報として、主軸２６の回転数および数値制御装置１４により制御される制御軸の軸方向のずれ量（位置偏差）を数値制御装置１４から取得する。なお、第２取得部５２が取得する主軸２６の回転数は、数値制御装置１４が測定装置１６から取得したものである。

制御部５４は、数値制御装置１４および測定装置１６を制御するものである。この制御部５４は、オペレータによる入力部４０の操作に応じて指定された回転数で主軸２６を回転させるための主軸回転指令を生成し、生成した主軸回転指令を数値制御装置１４に出力することで、指定された回転数で主軸２６を回転するよう数値制御装置１４を制御する。

また制御部５４は、主軸回転指令を数値制御装置１４に出力すると、数値制御装置１４から第２取得部５２が取得した主軸２６の回転数を所定の回転閾値と比較する。主軸２６の回転数が回転閾値を超えた場合、制御部５４は、測定開始指令を測定装置１６に出力することで、主軸２６のアンバランスの測定を開始するよう測定装置１６を制御する。

判定部５６は、主軸２６のアンバランスが異常か否かを判定するものである。この判定部５６は、測定装置１６の振動センサ３４から第１取得部５０が取得した振動値を所定の振動閾値と比較し、数値制御装置１４から第２取得部５２が取得した制御軸の軸方向のずれ量を所定の軸ずれ閾値と比較する。

ここで、主軸２６の振動値が振動閾値以上、または、制御軸の軸方向のずれ量が所定の軸ずれ閾値以上である場合、判定部５６は、主軸２６のアンバランスが異常であると判定する。なお、主軸２６の振動値が振動閾値以上、かつ、制御軸の軸方向のずれ量が所定の軸ずれ閾値以上である場合にも、判定部５６は、主軸２６のアンバランスが異常であると判定する。

一方、主軸２６の振動値が振動閾値未満であり、かつ、制御軸の軸方向のずれ量が所定の軸ずれ閾値未満である場合、判定部５６は、主軸２６のアンバランスが異常ではないと判定する。

表示制御部５８は、表示部４２を制御するものである。この表示制御部５８は、主軸２６のアンバランスが異常ではないと判定部５６で判定された場合、例えば、主軸２６のアンバランスが正常である旨のメッセージなどを表示させる。

一方、表示制御部５８は、主軸２６のアンバランスが異常であると判定部５６で判定された場合、測定装置１６から第１取得部５０が取得した測定情報と、数値制御装置１４から第２取得部５２が取得した状態情報とを表示部４２に表示させる。

本実施の形態では、表示制御部５８は、例えば図３に示すように、主軸２６の回転数と、どの回転角でどの程度のバランス異常があるかを示すアンバランスとを表示部４２に表示させる。これにより、オペレータは、主軸２６の回転数に応じたアンバランスを確認しながら、主軸２６のアンバランスを修正することができる。なお、図３の例示では、アンバランスとして、どの回転角でどの程度のバランス異常があるかを示す画面が表示されているが、回転体（主軸２６）の分力が等間隔でない場合の分力画面が表示されてもよい。

次に、情報処理装置１８の情報処理方法について説明する。図４は、アンバランス測定モードの流れを示すフローチャートである。

情報処理装置１８の情報処理方法は、主軸２６のアンバランスを測定するアンバランスモードが設定されると、ステップＳ１に進む。ステップＳ１において、制御部５４は、主軸回転指令を数値制御装置１４に出力することで、指定された回転数で主軸２６を回転するよう数値制御装置１４を制御し、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２において、第２取得部５２は、数値制御装置１４から主軸２６の回転数を取得し、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３において、制御部５４は、ステップＳ２で取得された主軸２６の回転数が所定の回転閾値を超えたか否か判定する。ここで、主軸２６の回転数が回転閾値を超えていない場合は、ステップＳ２に戻る。一方、主軸２６の回転数が回転閾値を超えた場合は、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４において、制御部５４は、測定開始指令を測定装置１６に出力することで、測定装置１６に対して主軸２６のアンバランスの測定を開始させ、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５において、第１取得部５０は、測定装置１６から振動センサ３４で測定された振動値を取得する。一方、第２取得部５２は、数値制御装置１４から制御軸の軸方向のずれ量を取得する。主軸２６の振動値および制御軸の軸方向のずれ量の双方が取得されると、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６において、制御部５４は、主軸２６の回転停止指令を数値制御装置１４に出力することで、数値制御装置１４に対して主軸２６の回転を停止させ、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７において、判定部５６は、ステップＳ５で取得された主軸２６の振動値および制御軸の軸方向のずれ量に基づいて、主軸２６のアンバランスが異常であるか否かを判定する。ここで、主軸２６の振動値が振動閾値未満、かつ、制御軸の軸方向のずれ量が所定の軸ずれ閾値未満である場合、判定部５６は、主軸２６のアンバランスが正常であると判定する。この場合、アンバランスが正常である旨のメッセージを表示制御部５８が表示部４２に表示させた後、アンバランス測定モードが終了する。

一方、主軸２６の振動値が振動閾値以上、または、制御軸の軸方向のずれ量が所定の軸ずれ閾値以上である場合、判定部５６は、主軸２６のアンバランスが異常であると判定する。この場合は、ステップＳ８に進む。

ステップＳ８において、第１取得部５０は、測定装置１６からアンバランスを取得する。一方、第２取得部５２は、数値制御装置１４から主軸２６の回転数および制御軸の軸方向のずれ量を取得する。アンバランスおよび主軸２６の回転数の双方が取得されると、ステップＳ９に進む。

ステップＳ９において、表示制御部５８は、ステップＳ８で取得されたアンバランスおよび主軸２６の回転数を表示部４２の同一画面上に表示させた後、アンバランス測定モードが終了する。

［変形例］
以上、本発明の一例として上記実施の形態が説明されたが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることはもちろんである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

（変形例１）
上記の実施の形態では、主軸２６が流体によって回転する軸であったが、スピンドルモータによって回転する軸であってもよい。主軸２６がスピンドルモータによって回転する軸である場合、流体供給部２８はなくなる。また、数値制御装置１４は、スピンドルモータに設けられた回転センサから主軸２６の回転数を取得し、取得した回転数に基づいて、スピンドルモータをフィードバック制御することで、目標値に近づくように主軸２６の回転数を調整する。

（変形例２）
上記の実施の形態では、表示制御部５８は、主軸２６のアンバランスが正常であると判定された場合に、アンバランスが正常である旨のメッセージを表示部４２に表示させた。このメッセージに代えて、または、メッセージに加えて、表示制御部５８は、主軸２６の回転数およびアンバランスを表示部４２に表示させてもよい。なお、表示制御部５８は、主軸２６のアンバランスが正常であると判定された場合に、アンバランスが正常である旨のメッセージを表示部４２に表示させなくてもよい。

（変形例３）
上記の実施の形態および変形例は、矛盾の生じない範囲において任意に組み合わされてもよい。

［実施の形態および変形例から得られる発明］
上記の実施の形態および変形例から把握しうる発明について、以下に記載する。

（第１の発明）
第１の発明は、工具（２０）を用いて加工対象物（Ｗ）を加工する工作機械（１２）の周辺に設けられる測定装置（１６）と、工作機械（１２）を制御する数値制御装置（１４）とが接続された情報処理装置（１８）である。情報処理装置（１８）は、情報を表示する表示部（４２）と、測定装置（１６）で測定された測定情報を測定装置（１６）から取得する第１取得部（５０）と、工作機械（１２）の状態を示す状態情報を数値制御装置（１４）から取得する第２取得部（５２）と、測定情報および状態情報を表示部（４２）に表示させる表示制御部（５８）と、を備える。

これにより、オペレータに対して、１つの表示画面上で測定情報および状態情報の双方を確認させることができる。このため、測定情報および状態情報の双方が確認し易くなるように、測定装置（１６）および数値制御装置（１４）の少なくとも一方の設置位置を変更する作業をオペレータに強要させることはない。したがって、作業効率を向上させることができる。

測定装置（１６）は、工作機械（１２）における主軸（２６）のアンバランスを測定するものであり、表示制御部（５８）は、主軸（２６）のアンバランスを示す測定情報と、主軸（２６）の回転数および数値制御装置（１４）により制御される制御軸の軸方向のずれ量を示す状態情報とを表示させてもよい。これにより、オペレータに対して、主軸（２６）の回転数および制御軸の軸方向のずれ量に応じたアンバランスを確認させながら、主軸（２６）のアンバランスを修正させることができる。

情報処理装置（１８）は、主軸（２６）のアンバランスが異常であるか否かを判定する判定部（５６）を備え、表示制御部（５８）は、主軸（２６）のアンバランスが異常であると判定された場合に、測定情報および状態情報を表示させてもよい。これにより、主軸（２６）のアンバランスが正常であるときにオペレータが主軸（２６）のアンバランスを調整してしまうことを防止することができる。

判定部（５６）は、主軸（２６）の振動値が所定の振動閾値以上であり、または、制御軸の軸方向のずれ量が所定の軸ずれ閾値以上である場合に、主軸（２６）のアンバランスが異常であると判定してもよい。これにより、振動値だけで主軸（２６）のアンバランスが異常であると判定する場合に比べて、判定精度を向上させることができる。

情報処理装置（１８）は、主軸（２６）を回転するよう数値制御装置（１４）を制御し、主軸（２６）の回転数が所定の回転閾値を超えた場合に、主軸（２６）のアンバランスの測定を開始するよう測定装置（１６）を制御する制御部（５４）を備えてもよい。これにより、主軸（２６）の回転数が不安定なときに測定されたアンバランスに基づいて判定部（５６）が誤判定することを防止できる。

主軸（２６）は、流体供給部（２８）から供給される流体により回転するものであり、数値制御装置（１４）は、測定装置（１６）から取得した主軸（２６）の回転数に基づいて、流体供給部（２８）が主軸（２６）に供給する流体の供給量を調整する調整部（３０）を有し、第２取得部（５２）は、数値制御装置（１４）が測定装置（１６）から取得した主軸（２６）の回転数を数値制御装置（１４）から取得してもよい。これにより、工作機械（１２）に回転センサが設けられていない場合であっても、主軸（２６）の回転数を表示させることができる。

（第２の発明）
第２の発明は、工具（２０）を用いて加工対象物（Ｗ）を加工する工作機械（１２）の周辺に設けられる測定装置（１６）と、工作機械（１２）を制御する数値制御装置（１４）とが接続された情報処理装置（１８）の情報処理方法である。この情報処理方法は、測定装置（１６）で測定された測定情報を測定装置（１６）から取得し、工作機械（１２）の状態を示す状態情報を数値制御装置（１４）から取得する取得ステップ（Ｓ５）と、測定情報および状態情報を表示部（４２）に表示させる表示ステップ（Ｓ９）と、を含む。

これにより、オペレータに対して、１つの表示画面上で測定情報および状態情報の双方を確認させることができる。このため、測定情報および状態情報の双方が確認し易くなるように、測定装置（１６）および数値制御装置（１４）の少なくとも一方の設置位置を変更する作業をオペレータに強要させることはない。したがって、作業効率を向上させることができる。

測定装置（１６）は、工作機械（１２）における主軸（２６）のアンバランスを測定するものであり、表示ステップ（Ｓ９）は、主軸（２６）のアンバランスを示す測定情報と、主軸（２６）の回転数および数値制御装置（１４）により制御される制御軸の軸方向のずれ量を示す状態情報とを表示させてもよい。これにより、オペレータに対して、主軸（２６）の回転数および制御軸の軸方向のずれ量に応じたアンバランスを確認させながら、主軸（２６）のアンバランスを修正させることができる。

情報処理方法は、主軸（２６）のアンバランスが異常であるか否かを判定する判定ステップ（Ｓ７）を含み、表示ステップ（Ｓ９）は、主軸（２６）のアンバランスが異常であると判定された場合に、測定情報および状態情報を表示させてもよい。これにより、主軸（２６）のアンバランスが正常であるときにオペレータが主軸（２６）のアンバランスを調整してしまうことを防止することができる。

判定ステップ（Ｓ７）は、主軸（２６）の振動値が所定の振動閾値以上であり、または、制御軸の軸方向のずれ量が所定の軸ずれ閾値以上である場合に、主軸（２６）のアンバランスが異常であると判定してもよい。これにより、振動値だけで主軸（２６）のアンバランスが異常であると判定する場合に比べて、判定精度を向上させることができる。

情報処理方法では、主軸（２６）を回転するよう数値制御装置（１４）を制御する回転制御ステップ（Ｓ１）と、主軸（２６）の回転数が所定の回転閾値を超えた場合に、主軸（２６）のアンバランスの測定を開始するよう測定装置（１６）を制御する測定制御ステップ（Ｓ４）を含んでもよい。これにより、主軸（２６）の回転数が不安定なときに測定されたアンバランスに基づいて判定部（５６）が誤判定することを防止できる。

１０…工作システム １２…工作機械
１４…数値制御装置 １６…測定装置
１８…情報処理装置 ２６…主軸
２８…流体供給部 ３０…調整部
３２…回転センサ ３４…振動センサ
３６…測定本体 ４０…入力部
４２…表示部 ４４…記憶媒体
４６…信号処理部 ５０…第１取得部
５２…第２取得部 ５４…制御部
５６…判定部 ５８…表示制御部

Claims (9)

1. 工具を用いて加工対象物を加工する工作機械の周辺に設けられる測定装置と、前記工作機械を制御する数値制御装置とが接続された情報処理装置であって、
   情報を表示する表示部と、
   前記測定装置で測定された測定情報を前記測定装置から取得する第１取得部と、
   前記工作機械の状態を示す状態情報を前記数値制御装置から取得する第２取得部と、
   前記測定情報および前記状態情報を前記表示部に表示させる表示制御部と、
   を備え、
   前記測定装置は、前記工作機械における主軸のアンバランスを測定するものであり、
   前記表示制御部は、前記主軸のアンバランスを示す前記測定情報と、前記主軸の回転数および前記数値制御装置により制御される制御軸の軸方向のずれ量を示す前記状態情報とを表示させる、情報処理装置。
2. 請求項１に記載の情報処理装置であって、
   前記主軸のアンバランスが異常であるか否かを判定する判定部を備え、
   前記表示制御部は、前記主軸のアンバランスが異常であると判定された場合に、前記測定情報および前記状態情報を表示させる、情報処理装置。
3. 請求項２に記載の情報処理装置であって、
   前記判定部は、前記主軸の振動値が所定の振動閾値以上であり、または、前記制御軸の軸方向のずれ量が所定の軸ずれ閾値以上である場合に、前記主軸のアンバランスが異常であると判定する、情報処理装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の情報処理装置であって、
   前記主軸を回転するよう前記数値制御装置を制御し、前記主軸の回転数が所定の回転閾値を超えた場合に、前記主軸のアンバランスの測定を開始するよう前記測定装置を制御する制御部を備える、情報処理装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の情報処理装置であって、
   前記主軸は、流体供給部から供給される流体により回転するものであり、
   前記数値制御装置は、前記測定装置から取得した前記主軸の回転数に基づいて、前記流体供給部が前記主軸に供給する前記流体の供給量を調整する調整部を有し、
   前記第２取得部は、前記数値制御装置が前記測定装置から取得した前記主軸の回転数を前記数値制御装置から取得する、情報処理装置。
6. 工具を用いて加工対象物を加工する工作機械の周辺に設けられる測定装置と、前記工作機械を制御する数値制御装置とが接続された情報処理装置の情報処理方法であって、
   前記測定装置で測定された測定情報を前記測定装置から取得し、前記工作機械の状態を示す状態情報を前記数値制御装置から取得する取得ステップと、
   前記測定情報および前記状態情報を表示部に表示させる表示ステップと、
   を含み、
   前記測定装置は、前記工作機械における主軸のアンバランスを測定するものであり、
   前記表示ステップは、前記主軸のアンバランスを示す前記測定情報と、前記主軸の回転数および前記数値制御装置により制御される制御軸の軸方向のずれ量を示す前記状態情報とを表示させる、情報処理方法。
7. 請求項６に記載の情報処理方法であって、
   前記主軸のアンバランスが異常であるか否かを判定する判定ステップを含み、
   前記表示ステップは、前記主軸のアンバランスが異常であると判定された場合に、前記測定情報および前記状態情報を表示させる、情報処理方法。
8. 請求項７に記載の情報処理方法であって、
   前記判定ステップは、前記主軸の振動値が所定の振動閾値以上であり、または、前記制御軸の軸方向のずれ量が所定の軸ずれ閾値以上である場合に、前記主軸のアンバランスが異常であると判定する、情報処理方法。
9. 請求項６〜８のいずれか１項に記載の情報処理方法であって、
   前記主軸を回転するよう前記数値制御装置を制御する回転制御ステップと、
   前記主軸の回転数が所定の回転閾値を超えた場合に、前記主軸のアンバランスの測定を開始するよう前記測定装置を制御する測定制御ステップを含む、情報処理方法。

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