JP6995179B1 - 工作機械制御装置および工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】工作機械に対する機器の取付間違いを防止すること。【解決手段】機械加工のために工作機械に取り付けられた治具、工具およびワークの少なくともいずれか１つを識別する第１識別情報を取得する取得部と、機械加工のために実行される加工プログラムと、取得部で取得した第１識別情報との組み合わせが、あらかじめ定められた対応関係に一致しているか否かを判定する判定部と、判定部における判定の結果、あらかじめ定められた対応関係に一致していないと判定した場合に、治具またはワークの交換を促すよう報知する報知部と、を備えた工作機械制御装置。【選択図】 図１

Description

本発明は、工作機械制御装置および工作機械に関する。

上記技術分野において、特許文献１には、加工プログラムに従って治具上のワークの加工を実行する技術が開示されている。

特開２００８－２２５７３８号公報

しかしながら、上記文献に記載の技術では、治具やワークと加工プログラムとの対応関係を確認できず、治具やワークの取付間違いを防止することができなかった。

本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、特許請求の範囲に記載の構成を有する。

本発明によれば、工作機械に対する機器の取付間違いを防止することができる。

第１実施形態に係る工作機械システムの構成を示す図である。 第１実施形態に係る工作機械内部の拡大図である。 第１実施形態で実行される加工プログラムの一例を示す図である。 第１実施形態に係る工作機械制御装置で実行される処理の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態に係る工作機械システムの構成を示す図である。 第２実施形態に係る工作機械制御装置で実行される処理の流れを示すフローチャートである。

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態としての工作機械システム１００について、図１を用いて説明する。工作機械システム１００は、工作機械１０１および工作機械制御装置１０２を含む。ここでは工作機械１０１の一例としてターニングセンタを示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、マシニングセンタなど他の種類の工作機械でもよい。

図１に示すように、工作機械制御装置１０２は、取得部１２１と判定部１２２と報知部１２３とＩＤ記憶部１２４と消去部１２５とを備える。

取得部１２１は、機械加工のために工作機械１０１に取り付けられた治具を識別する識別情報としての治具ＩＤを取得する。取得部１２１は例えばコードリーダーで実現できる。なお、本実施形態では、治具ＩＤを取得するが、治具ＩＤの代わりにワークＩＤを取得してもよいし、治具ＩＤとワークＩＤの両方を取得してもよい。治具ＩＤやワークＩＤは、治具やワークに取り付けられたＱＲ（Quick Response）コード、ＲＦＩＤ（radio frequency identifier）またはバーコードなどに書き込まれた情報である。つまり取得部１２１はＱＲコード（登録商標）リーダや、ＲＦＩＤリーダなどとして機能する。

判定部１２２は、機械加工のために実行される加工プログラムと、取得部１２１で取得した治具ＩＤとの組み合わせが、あらかじめ定められた対応関係に一致しているか否かを判定する。判定部１２２は、ＣＰＵおよび判定プログラムを格納した不揮発性メモリを用いて実現できる。

報知部１２３は、判定部１２２における判定の結果、あらかじめ定められた対応関係に一致していないと判定した場合に、治具またはワークの交換を促すよう、工作機械１０１のユーザに報知する。報知の方法は音声でも画像でも良く、例えばディスプレイやスピーカーやランプ等にを用いて報知部１２３を実現できる
ＩＤ記憶部１２４は、取得部１２１が取得した治具ＩＤやワークＩＤを一時的に記憶するマクロ変数である。消去部１２５は、治具またはワークが取り外されたことを検知して、ＩＤ記憶部１２４に記憶された治具ＩＤやワークＩＤを消去する。

図２は、加工の手順を示す、工作機械内部の拡大図である。２１０は、治具のみを取付け、ワークをセットしていない状態を示している。左側のチャック２０１に取り付けられた治具としての芯金治具２０２には、ＱＲコード（登録商標）２２１が貼り付けられている。一方、右側に取り付けられた芯押し治具２０３にもＱＲコード（登録商標）２３１が貼り付けられている。チャック２０１は、治具およびワークの少なくともいずれか１つを取り付けるものである。このように、治具２０２，２０３をクランプした状態で、治具のＱＲコード（登録商標）を読む。ＱＲコード（登録商標）２２１、２３１を読み取ることで得た情報は、マクロ変数に一時的に記憶される。治具のつけ忘れを防止するため、治具２０２，２０３のチャックが開放された状態でのＱＲコード（登録商標）の読み取りに対してはエラー表示を行う。

２２０は、治具２０２、２０３にワーク２０４を取付けた状態を示している。この状態で、ワーク２０４を回転させつつ工具２０５をワーク２０４に接触させることにより、（１）溶接目潰→（２）全体成形→（３）フチ部トリミングを順次行う。

これにより、本成形品２０６（ここでは例としてトロンボーンのベル）を製造する。

このとき、成形品の種類や材質の違いに応じて、例えば３種類の加工対象ワークと、３種類の芯金治具２０２と、２種類の芯押し治具２０３とを様々に組み合わせる必要がある。この組み合わせを間違えると、所望の成形品２０６を製造できなくなる。

例えば、以下のように、心押し冶具：「Ｂ」は、製品１にしか用いられないが、心押し冶具：「Ｄ」は、製品２～４で共通に使用されるなどのパターンもある。
製品１：加工プログラムＯ0001 芯金治具：「Ａ」、心押し冶具：「Ｂ」
製品２：加工プログラムＯ0002 芯金治具：「Ｃ」、心押し冶具：「Ｄ」
製品３：加工プログラムＯ0003 芯金治具：「Ｅ」、心押し冶具：「Ｄ」
製品４：加工プログラムＯ0004 芯金治具：「Ｅ」、心押し冶具：「Ｄ」
そこで、治具にＱＲコード（登録商標）をつけて、取り付けた治具のＱＲコード（登録商標）を読み取ってＩＤ記憶部１２４に記憶する。さらに加工プログラムの先頭で、記憶された識別情報と、加工プログラムとの組み合わせが適正か否かの判断を行い、適正でなければ加工開始前にエラー報知を行う。具体的には、加工プログラムに書かれた識別情報と、ＩＤ記憶部１２４に記憶された識別情報とを比較して一致するか否かの判断を行う。

例えば、ターニングセンタであれば、左と右に治具をつけることができるが、判定結果に応じて、こちらの治具が正しい、こちらの治具は正しくない、両方の治具が正しくないといったエラーメッセージを表示させることができる。

取得部１２１は、チャック２０１を識別するチャックＩＤをさらに取得してもよい。そして、判定部１２２は、機械加工のために実行される加工プログラムと、取得部１２１で取得した治具ＩＤおよびチャックＩＤとの組み合わせが、あらかじめ定められた対応関係に一致しているか否かを判定してもよい。

図３は、加工プログラム３００の構成イメージである。加工プログラム３００の先頭にある"％"はデータスタートを表す記号で、ここからプログラムが始まりますよ、という意味がある。加工プログラム３００の最後にある"％"はデータエンドを表す記号で、プログラムはここまでですよ、という意味になる。つまり"％"から"％"までに読み込まれた複数のプログラムコードが一つの加工プログラムを構成する。

データスタートの直後のブロックにプログラム番号３０２が記述される。"Ｏ"の後に続く数字がプログラム番号である。プログラム番号３０２は１つの加工プログラムに１つ定義される。

次に、シーケンス番号Ｎ１で表されるプログラムモジュール３０３は、サイクルスタートの後で最初に実行されるプログラムブロックであり、工具の原点復帰を行うと同時に、芯金治具２０２と芯押し治具２０３とを判別する。つまり、ＱＲコード（登録商標）の読取りによりＩＤ記憶部１２４（ここでは左の治具ＩＤがマクロ変数＃５００、右の治具ＩＤがマクロ変数＃５０１に記憶される）に記憶されたＩＤと、この加工プログラム３００中に指定されたＩＤ（ここでは、左がＡ、右がＢ）とが一致するか判定する。そして、その判定で一致しなければ、Ｎ２以降のコードに進まずに、エラー表示を行う。また、指定の変数（ここでは＃５００，＃５０１）が空の場合にも、チェックができる状態になっていないとして、以降の加工プログラム３００の実行を停止させる。

プログラムモジュール３０３の照合判定でＩＤが一致すれば、シーケンス番号Ｎ２以降のプログラムモジュール３０４に進む。プログラムモジュール３０４では、扉開、ワークのクランプ、扉閉、加工、扉開、クランプ解除といったプログラムブロックが記述されている。

チャックの内部に設けられた電圧センサにより、クランプ、アンクランプが検出できるが、ＱＲコード（登録商標）で読み取ったＩＤは、その治具を取り付けるチャックのアンクランプでクリアされる。これにより、芯金段取替後、ＱＲコード（登録商標）の読み取りを忘れてそのまま加工プログラム起動させるリスクを回避できる。芯押し治具はチャックではない方法で取り付けられている場合もあるが、その場合も芯押し治具の取り外しを検知してマクロ変数に記憶されたＩＤをクリアする。

図４は、本実施形態の処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ４０１において、チャックを開放すると、そのアンクランプを検出して、そのチャックに対応するマクロ変数をクリアする。

次にステップＳ４０３において、ユーザが治具を取り付け、ステップＳ４０５において、ユーザがコードリーダを用いることにより、治具に貼られた治具ＩＤが読み取られ、マクロ変数（ＩＤ記憶部１２４）に登録される。これにより、工作機械制御装置１０２が工作機械１０１に取り付けられた治具を認識したことになる。

次にステップＳ４０７において、ユーザによるサイクルスタート操作により、指定された加工プログラムが起動すると、最初に、治具の判定処理を行う。つまり加工プログラムにおいて指定された治具と、マクロ変数に記憶された治具とのマッチング判定を行う。それらが一致していなければステップＳ４１１に進み、エラー表示を行い、さらにステップＳ４１３で加工プログラムを停止させる。

治具判定で問題がなければ、ステップＳ４１５に進み、扉を開き、ステップＳ４１７でのワークセットを待つ。さらにステップＳ４１９に進み、扉を閉じると、ステップＳ４２１で加工を開始する。加工が終了すると、ステップＳ４２３で再度扉を開き、ステップＳ４２５において、ユーザによるワークの回収を確認する。次にステップＳ４２７に進むと、全てのワークの加工が終了したかを判断し、所定数のワークの加工が終了していれば、加工プログラムを終了する。

所定数のワークの加工が終了していなければステップＳ４２９に進み、リセット操作がないか判定して、リセット操作があったと判断すると、加工プログラムを終了させる。リセット操作がなければ、ステップＳ４１５に進み、次のワークの加工を行う。

以上の構成および処理によれば、治具を用いた加工を行う場合に、治具の情報および治具と加工プログラムの組み合わせ情報を照合して、まちがった組み合わせで治具が使われることを防止することができる。

［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態に係る工作機械制御装置５０２について、図５～図６を用いて説明する。図５は、本実施形態に係る工作機械制御装置５０２の構成を説明するための図である。本実施形態に係る工作機械制御装置５０２は、上記第２実施形態と比べると、対応表記憶部５２６を有する点で異なる。その他の構成および動作は、第１実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。

対応表記憶部５２６は、加工プログラムの識別情報（Ｏ番号）と、その加工プログラムに用いられる治具（ここでは例として左右１つずつの治具）の識別情報との対応関係を記憶している。例えば、Ｏ番号が１００番の加工プログラムに対しては、左の治具としてＡ、右の治具としてＢが登録されている。また、Ｏ番号が２００番の加工プログラムに対しては、左の治具としてＣ、右の治具としてＤが登録されている。

ユーザが、工作機械制御装置５０２の操作パネル５２１から、加工プログラムのＯ番号を指定した上で、治具のチェックを指示した場合、判定部５２２は、対応表記憶部５２６の内容を参照して、加工プログラムと治具の識別情報との組み合わせが正しいか否かの判定を行う。つまり、加工プログラムに対応する治具が取り付けられた否か判定する。このように本実施形態では、加工プログラムの実行前に、取り付けられた治具が適正かをチェックできる。

工作機械制御装置に対応表をもたせることにより、第１実施形態のようにユーザが加工プログラムに、治具判定のプログラムコードを挿入しなくても、治具のＱＲコード（登録商標）を読み取った時点で、すぐに、その治具が適正か否かを判定できる。

図６は、本実施形態の工作機械制御装置５０２で行われる処理の流れを説明するフローチャートである。図４のフローチャートと同じ処理については同じ符号を付して説明を省略する。

治具ＩＤを読取り、ＩＤ記憶部１２４に記憶すると、次に（または同時にあるいはその前に）、ステップＳ６０７において、加工プログラムのＯ番号を取得して、加工プログラムを特定する。

次にステップＳ６０９に進み、一時的に記憶された治具ＩＤと加工プログラムのＯ番号との組み合わせが適正か否かを、対応表記憶部５２６に記憶された対応表を用いて判定する。判定の結果、適正ではないと判断すると、ステップＳ６１１に進んで報知部１２３がエラー表示を行い、加工プログラムか、治具のいずれかが誤っていることまたはどの治具が不適切かをユーザに報知する。

ステップＳ６０９における判定の結果、一時的に記憶された治具ＩＤと加工プログラムのＯ番号との組み合わせが適正であると判定した場合には、ステップＳ４０７以降の処理に進み、加工を開始する。

このように、治具ＩＤがＱＲコード（登録商標）を用いて治具に取り付けられ、工作機械制御装置５０２の中に対応表が用意されていれば、判定部５２２を用いて、加工プログラムに合った治具が取り付けられたかをチェックできる。

なお、ここでは、Ｏ番号と左右の治具の対応関係を示す対応表について示したが、いろんなバリエーションで対応表を持っていればいい。例えば、Ｏ番号と工具との対応表でもよいし、Ｏ番号とチャックと治具の対応表でもよい。

［他の実施形態］
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の技術的範囲で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の技術的範囲に含まれる。

また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する情報処理プログラムが、システムあるいは装置に供給され、内蔵されたプロセッサによって実行される場合にも適用可能である。本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるサーバも、プログラムを実行するプロセッサも本発明の技術的範囲に含まれる。特に、少なくとも、上述した実施形態に含まれる処理ステップをコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）は本発明の技術的範囲に含まれる。

Claims (6)

1. 機械加工のために工作機械に取り付けられた芯金治具を識別する第１治具識別情報を、前記芯金治具に取付けられた第１コードから取得し、前記工作機械に取り付けられた心押し治具を識別する第２治具識別情報を、前記心押し治具に取付けられた第２コードから取得する取得部と、
   前記芯金治具及び前記心押し治具に案内されたワークを機械加工するための加工プログラムを実行する際に、前記取得部で取得した第１治具識別情報及び第２治具識別情報の対応関係が、前記加工プログラムに記述された第１治具識別情報及び第２治具識別情報の対応関係に一致しているか否かを判定する判定部と、
   前記判定部において一致していないと判定した場合に、報知する報知部と、
   を備えた工作機械制御装置。
2. 機械加工のために工作機械に取り付けられた芯金治具を識別する第１治具識別情報を前記芯金治具に取付けられた第１コードから取得し、前記工作機械に取り付けられた心押し治具を識別する第２治具識別情報を前記心押し治具に取付けられた第２コードから取得する取得部と、
   前記芯金治具及び前記心押し治具に案内されたワークを機械加工するための加工プログラムの識別情報と前記第１治具識別情報と前記第２治具識別情報との対応関係が、あらかじめ定められた対応関係に一致しているか否かを判定する判定部と、
   前記判定部において前記あらかじめ定められた対応関係に一致していないと判定した場合に、報知する報知部と、
   を備えた工作機械制御装置。
3. 前記取得部が取得した前記第１、第２治具識別情報を一時的に記憶する一時記憶部と、
   前記芯金治具または前記心押し治具が取り外されたことを検知して、前記一時記憶部に記憶された前記第１治具識別情報及び第２治具識別情報のうち、取り外された治具に対応する治具識別情報を消去する消去部と、
   を備え、
   前記第１コードは、前記芯金治具に取り付けられたＲＦＩＤまたはバーコードであり、
   前記第２コードは、前記心押し治具に取り付けられたＲＦＩＤまたはバーコードであり、
   前記取得部は、前記ＲＦＩＤまたはバーコードの読取を行う請求項１または２に記載の工作機械制御装置。
4. 前記判定部は、
   前記芯金治具及び前記心押し治具がクランプされているか否かを判定する第１判定手段と、
   前記加工プログラムの選択を受け付ける受付手段と、
   前記第１判定手段による判定後に、選択された前記加工プログラムと、前記取得部で取得した前記第１、第２治具識別情報との組み合わせが、あらかじめ定められた対応関係に一致しているか否かを判定する第２判定手段と、
   を備えた請求項１から３のいずれか１項に記載の工作機械制御装置。
5. 加工プログラムを識別するプログラム識別情報と、その加工プログラムで用いるべき芯金治具を識別する芯金治具識別情報と、その加工プログラムで用いるべき心押し治具を識別する心押し治具識別情報と、の対応関係を示す対応表を記憶する記憶部をさらに備え、
   前記判定部は、前記取得部が取得した前記第１治具識別情報及び前記第２治具識別情報と実行しようとする前記加工プログラムとの組み合わせが正しいか否かを、前記対応表を参照して判定する請求項２に記載の工作機械制御装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の工作機械制御装置を備えた工作機械。

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