JP7075874B2 - 加工装置およびその制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、無線式の操作端末により操作される加工装置およびその制御装置に関する。
従来、NC工作機械や産業用ロボット等の加工装置により、製品(ワークとも言う)の加工が行われている。加工装置は、その本体に格納されたプログラムに従って自動で製品の加工を行う。加工装置には、本体とは別体の無線式の操作端末(無線操作端末とも言う)を有するものがある。操作者は、無線操作端末を操作して、加工装置本体に対して運転開始や停止等の指令を出す。
無線操作端末は、バッテリから電力が供給されるため、バッテリ残量が低下した際には、加工装置本体と通信ができなくなる。加工装置本体は、無線操作端末のバッテリ残量の低下により無線操作端末との通信が途絶えたときには、製品の加工を非常停止させる。これについては特許文献1、2に記載がある。
特開2015‐177304号公報 特開2015‐091622号公報
ところで、製品の一連の加工工程には、製品の加工を一気に(連続して)行う必要がある工程(以下、連続要工程という)が含まれることがある。連続要工程は、製品の加工を途中で停止させた場合に製品が破損する虞がある工程や、製品の加工を途中で停止させた場合に加工を再開し残りの加工を行っても所望の結果物が得られない工程などである。例えば、連続要工程としては工作機械におけるワークの切削工程が挙げられ、切削の途中で加工を停止した場合にはワークが破損する虞がある。
上記したように、無線操作端末のバッテリ残量の低下により無線操作端末と加工装置本体(加工装置の制御装置)との通信が途絶えた際には、製品の加工が非常停止する。連続要工程の途中で、この非常停止が発生すると、製品の加工不具合が生じる虞がある。
本発明の目的は、加工装置において無線操作端末と加工装置本体(加工装置の制御装置)との通信が途絶えることで製品の加工が非常停止し、製品の加工不具合が生じてしまうことを防ぐことにある。
本発明の加工装置の制御装置は、無線操作端末からの指令を受け付けて製品を加工する加工部を制御し、前記無線操作端末との通信が途絶えたときには前記加工部による前記製品の加工を非常停止させる加工装置の制御装置であって、前記無線操作端末のバッテリ残量に基づいた前記無線操作端末の保証動作時間であって、前記通信の確立が保証される保証動作時間を受け付ける受付部と、前記製品の一連の加工工程に含まれる、連続して加工を行う必要がある連続要工程の処理時間を取得する取得部と、前記連続要工程の処理時間が前記無線操作端末の保証動作時間よりも長い場合に、前記一連の加工工程における前記連続要工程の実行前に、前記加工部による前記製品の加工を停止させる制御を行う制御部と、を備える、ことを特徴とする。
本発明の加工装置の制御装置において、前記制御部は、前記連続要工程の前で前記製品の加工が停止している状態において、前記無線操作端末から停止解除指令を受け付けた際には、前記加工部による前記製品の加工を再開させる制御を行う、としてもよい。
本発明の加工装置の制御装置において、前記制御部は、前記無線操作端末のバッテリが充電中であることを示す情報、または、前記無線操作端末が外部電源から電力供給されていることを示す情報を受け付けた際には、前記連続要工程の前で前記製品の加工を停止させず、前記加工部による前記製品の加工を継続させる制御を行う、としてもよい。
本発明の加工装置の制御装置において、前記一連の加工工程の、前記加工部に対する制御を規定する制御プログラムを記憶する記憶装置、をさらに備え、前記取得部は、前記制御プログラムに含まれる前記連続要工程に対応するプログラムに基づいて、前記連続要工程の処理時間を求める、としてもよい。
本発明の加工装置の制御装置において、前記制御プログラムには、前記連続要工程に対応するプログラムの位置を示すポイント情報が埋め込まれており、前記取得部は、前記ポイント情報から、前記制御プログラムの中の前記連続要工程に対応するプログラムを検出し、前記連続要工程の処理時間を求める、としてもよい。
本発明の加工装置の制御装置において、前記一連の加工工程の、前記加工部に対する制御を規定する制御プログラムを記憶する記憶装置、をさらに備え、前記制御プログラムには、前記連続要工程の処理時間が埋め込まれており、前記取得部は、前記制御プログラムから前記連続要工程の処理時間を取得する、としてもよい。
また、本発明の加工装置の制御装置は、無線操作端末からの指令を受け付けて製品を加工する加工部を制御し、前記無線操作端末との通信が途絶えたときには前記加工部による前記製品の加工を非常停止させる加工装置の制御装置であって、前記無線操作端末のバッテリ残量に基づいた前記無線操作端末の保証動作時間であって、前記通信の確立が保証される保証動作時間を受け付ける受付部と、前記製品の一連の加工工程の処理時間を取得する取得部と、前記一連の加工工程の処理時間が前記無線操作端末の保証動作時間よりも長い場合に、前記加工部による前記製品の加工の開始を禁止する制御を行う制御部と、を備える、ことを特徴とする。
また、本発明の加工装置は、製品を加工する加工部と、無線操作端末からの指令を受け付けて前記加工部を制御し、前記無線操作端末との通信が途絶えたときには前記加工部による前記製品の加工を非常停止させる制御装置とを含む加工装置であって、前記制御装置は、前記無線操作端末のバッテリ残量に基づいた前記無線操作端末の保証動作時間であって、前記通信の確立が保証される保証動作時間を受け付ける受付部と、前記製品の一連の加工工程に含まれる、連続して加工を行う必要がある連続要工程の処理時間を取得する取得部と、前記連続要工程の処理時間が前記無線操作端末の保証動作時間よりも長い場合に、前記一連の加工工程における前記連続要工程の実行前に、前記加工部による前記製品の加工を停止させる制御を行う制御部と、を備える、ことを特徴とする。
本発明によれば、連続して製品の加工を行う必要がある連続要工程の処理時間が、無線操作端末と制御装置との通信の確立が保証される無線操作端末の保証動作時間よりも長い場合には、一連の加工工程の中の連続要工程を実行する前に、製品の加工を停止する。従って、連続要工程の途中で、無線操作端末と制御装置との通信が途絶えて製品の加工が非常停止してしまうことがなく、製品の加工不具合の発生を防ぐことができる。
NC工作機械の概略構成を示すブロック図である。 連続要工程を実行するか否かを判断する処理の流れを示すフローチャートである。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。以下で述べる構成は、説明のための例示であって、加工装置の仕様等に合わせて適宜変更が可能である 。
図1は、加工装置の一種であるNC工作機械5の概略構成を示すブロック図である。NC工作機械5は、ワーク(製品)を加工する加工部3と、加工部3によるワークの加工を制御する制御装置2と、制御装置2に運転開始指令や停止指令などを送信する無線操作端末1とを備える。制御装置2および加工部3がNC工作機械5の本体を構成し、制御装置2に格納された制御プログラムに従って加工部3が制御されてワークの加工が自動的に行われる(自動運転される)。
制御装置2は、制御プログラムを記憶する記憶装置27と、記憶装置27から制御プログラムを順次読み出して加工部3の制御を行うコンピュータである制御部24と、無線操作端末1の無線通信モジュール131へ信号を送信したり、無線通信モジュール131からの信号を受信する無線通信モジュール21(受付部21とも言う)と、無線通信モジュール21と制御部24との間で情報処理を行う通信処理部23と、タッチパネル等の入出力装置22と、後述する演算部26(取得部26とも言う)および比較部25と、を備える。
記憶装置27に記憶された制御プログラムは、ワークの一連の加工工程における加工部3の制御を規定したものであり、例えば、ワークを加工する工具の位置や、移動方向、移動距離および移動速度などを直接、または間接的に規定したものである。一連の加工工程には、1回または複数回の切削、穴あけ、研削、レーザー加工などの様々な加工が含まれ得る。また、一連の加工工程には、連続して加工を行う必要がある連続要工程が1つ、または複数含まれる。例えば、連続要工程は、ワークに工具が接している間の工程である。
無線操作端末1は、端末制御部13と、端末制御部13に電力を供給するバッテリ11と、外部電源が接続されてバッテリ11を充電する充電回路12と、を備える。無線操作端末1の端末制御部13は、通常、バッテリ11から電力が供給されるが、充電回路12に外部電源が接続されている場合には、充電回路12から直接、電力が供給される。なお、一般的に、外部電源は、バッテリ11の充電時以外は充電回路12に接続されない。
無線操作端末1の端末制御部13は、バッテリ11の残量を監視するバッテリ残量監視部134と、制御装置2の無線通信モジュール21へ信号を送信したり、無線通信モジュール21からの信号を受信する無線通信モジュール131と、無線通信モジュール131とバッテリ残量監視部134との間で情報処理を行う通信処理部133と、非常停止ボタンおよびタッチパネル等である入出力装置132と、を備える。
無線操作端末1の無線通信モジュール131は、制御装置2の無線通信モジュール21へ向けて、所定周期で予め定められた信号を送信する。制御装置2の無線通信モジュール21は、それを受信できている間は、無線操作端末1との通信が確立されている(通信が途絶えていない)と判断する。一方、制御装置2の無線通信モジュール21は、その信号を受信できなくなった場合には、無線操作端末1との通信が途絶えたと判断する。制御装置2は、無線操作端末1との通信が途絶えた際には、制御部24により、加工部3によるワークの加工を非常停止させる。なお、上記した無線操作端末1の無線通信モジュール131から所定周期で送信される予め定められた信号は、加工部3の非常停止解除用の信号とも言える。無線操作端末1のバッテリ11の残量が低下した際には、無線操作端末1の無線通信モジュール131から信号が送信できなくなり、無線操作端末1と制御装置2の間の通信が途絶え、加工部3によるワークの加工が非常停止することになる。
なお、無線操作端末1と制御装置2の間の通信が確立されているか否かの判断は、上記した仕組みに限定されるものではなく、例えば、電波の強度などによってその判断が行なわれてもよい。
操作者は、制御装置2の入出力装置22、または、無線操作端末1の入出力装置132を操作してワークの加工を開始する。運転が開始されると、記憶装置27にある制御プログラムに従って加工部3によりワークの加工が行なわれ、加工の状況が、制御装置2から無線操作端末1に送信されて、無線操作端末1の入出力装置132の画面(タッチパネル等の画面)に表示される。
操作者は、無線操作端末1から、適宜、必要な指令を制御装置2に送信して、自動運転している加工装置本体(制御装置2および加工部3)を制御する。また、操作者は、ワークの加工を非常停止する必要があると判断した際には、無線操作端末1の非常停止ボタンを押下する。非常停止ボタンの押下により、例えば、無線操作端末1の無線通信モジュール131から送信されている上記した所定周期の予め定められた信号が止まり、それにより、制御装置2が無線操作端末1との通信が途絶えたと判断して、加工部3によるワークの加工を非常停止する。
ここで、本実施形態のNC工作機械5の制御装置2の特徴について説明する。上記したように、無線操作端末1のバッテリ11の残量の低下により無線操作端末1と制御装置2との通信が途絶えた際には、製品の加工が非常停止する。一連の加工工程に含まれる連続要工程の途中で、この非常停止が発生した際には、ワークの加工不具合が生じる可能性がある。それを防ぐために、本実施形態の制御装置2は、非常停止する可能性がある場合には、連続要工程の実行前に加工を一時停止させ、一方、非常停止する可能性がない場合には、連続要工程を実行する。
図2は、連続要工程を実行するか否かを判断する処理の流れを示すフローチャートである。記憶装置27に記憶された、一連の加工工程を規定する制御プログラムには、連続要工程に対応するプログラムの先頭位置に先頭ポイント情報が埋め込まれており、後尾位置に後尾ポイント情報が埋め込まれている。すなわち、先頭ポイント情報と後尾ポイント情報の間のプログラムが、連続要工程に対応するプログラムである。以降、連続要工程に対応するプログラムを、連続要工程プログラムとも言う。図2に示すフローは、制御部24が、制御プログラムの先頭ポイント情報を読み出すタイミングで実行される。すなわち、制御プログラムの中に複数の先頭ポイント情報(複数の連続要工程プログラム)がある場合には、先頭ポイント情報を読み出すたびに図2のフローを実行する。
まず、S1で、制御装置2の取得部26(演算部)は、連続要工程の処理時間Trqを取得する。取得部26は、記憶装置27から連続要工程プログラムを読み出し、連続要工程プログラムに規定された、ワークを加工する工具の移動距離や移動速度などから、Trqを算出する。
次に、S2で、制御装置2の比較部25は、連続要工程の処理時間Trqと、無線操作端末1の保証動作時間Tgtとを比較する。Tgtは、無線操作端末1のバッテリ11の残量に基づいた無線操作端末1の保証動作時間であり、無線操作端末1と制御装置2の間の通信の確立が保証される保証動作時間である。Tgtは、無線操作端末1においてバッテリ残量監視部134が有するバッテリ残量の情報に基づいて算出されて、無線操作端末1から制御装置2へ送信され、制御装置2の無線通信モジュール21(受付部)が受け付けた情報である。なお、Tgtは、無線操作端末1から所定周期で送信されてもよいし、制御装置2の要求があった際に無線操作端末1から送信されてもよい。
制御装置2の制御部24は、連続要工程の処理時間Trqが無線操作端末1の保証動作時間Tgtより短い場合(S2:YES)には、連続要工程の途中で通信の途絶による非常停止が発生しないと判断し、S6に進む。S6で、制御部24は、連続要工程を実行する(連続要工程の運転を開始する)。
一方、制御装置2の制御部24は、連続要工程の処理時間Trqが無線操作端末1の保証動作時間Tgtよりも長い場合(S2:NO)には、連続要工程の途中で通信の途絶による非常停止が発生する可能性があると判断し、S3に進む。S3で、制御部24は、無線操作端末1のバッテリ11が外部電源により充電中であるかを確認する。無線操作端末1のバッテリが充電中であるか否かを示す情報(以下、充電情報と言う)が、無線操作端末1から制御装置2へ送信されて、制御装置2の無線通信モジュール21(受付部)が受け付けている。制御装置2の制御部24は、その充電情報を用いてS3の確認を行う。なお、充電情報は、無線操作端末1から所定周期で送信されてもよいし、制御装置2の要求があった際に無線操作端末1から送信されてもよい。
S3で、制御装置2の制御部24は、無線操作端末1のバッテリ11が外部電源により充電中である場合(S3:YES)には、連続要工程の途中で通信の途絶による非常停止が発生しないと判断し、S6に進む。S6で、制御部24は、連続要工程を実行する(連続要工程の運転を開始する)。
一方、S3で、制御装置2の制御部24は、無線操作端末1のバッテリ11が外部電源により充電中でない場合(S3:NO)には、S4に進む。S4で、制御装置2は、無線操作端末1に対し、加工動作を停止することを示すアラーム表示と、加工動作の再開許可指令(停止解除指令とも言う)を求めるメッセージを、無線操作端末1の入出力装置132の画面(タッチパネル等の画面)に表示するように要求する信号を、送信する。無線操作端末1は、それを受け付けて、入出力装置132の画面に、アラーム表示とメッセージを表示する。
そして、制御装置2の制御部24は、無線操作端末1から加工動作の再開許可指令(停止解除指令)を受け付ける(S5:YES)か、または、無線操作端末1のバッテリ11が外部電源により充電中となる(S3:YES)まで、加工動作を停止する。すなわち、制御部24は、連続要工程の途中で、無線操作端末1のバッテリ低下により通信が途絶して、非常停止が発生する可能性がある場合には、加工部3によるワークの加工を停止させる。
そして、S5で、操作者は、無線操作端末1の入出力装置132の画面に、S4のアラーム表示とメッセージが表示されたことで、加工動作が停止していることに気づき、例えば無線操作端末1に外部電源をすぐに接続するので、加工動作を再開させても問題ないと判断した場合には、無線操作端末1の入出力装置132を介して再開許可指令を送信する(S5:YES)。それを、制御装置2が受け付けた際には、制御装置2の制御部24は、S6に進み、連続要工程を実行する(連続要工程の運転を開始する)。
次に、本実施形態のNC工作機械5の作用効果について説明する。本実施形態のNC工作機械5によれば、連続してワークの加工を行う必要がある連続要工程の処理時間Trqが、無線操作端末1と制御装置2の通信の確立が保証される無線操作端末1の保証動作時間Tgtよりも長い場合には、一連の加工工程の中の連続要工程を実行する前に、ワークの加工を停止する。従って、連続要工程の途中で、無線操作端末1のバッテリ低下により無線操作端末1と制御装置2の通信が途絶えてワークの加工が非常停止してしまうことがなく、ワークの加工不具合の発生を防ぐことができる。
一方、連続要工程の処理時間Trqが無線操作端末1の保証動作時間Tgtよりも長い場合であっても、無線操作端末1のバッテリ11が充電中であれば、無線操作端末1のバッテリ低下により無線操作端末1と制御装置2の通信が途絶えてワークの加工が非常停止することがないと判断して、ワークの加工動作を停止させない(加工動作を継続する)。従って、生産効率を高められる。
次に変形例について説明する。以上説明した実施形態では、制御部24が制御プログラムの中の連続要プログラムの先頭(先頭ポイント情報)を読み込むタイミングで図2のフローを実行した。しかし、制御部24が先頭ポイント情報を読み込む前に、図2のフローが実行されてもよい。例えば、演算部26(取得部)が、制御部24とは別に、制御プログラムを先読みして、図2のフローを実行し、連続要工程を実行する前に加工動作を停止する必要があるかを判断してもよい。このようにすれば、より早い段階で、無線操作端末1の入出力装置132の画面に、アラーム表示と再開許可指令(動作許可指令とも言う)を求めるメッセージを表示させることができる。それにより、制御部24が連続要工程より前の工程を実行中に、無線操作端末1から動作許可指令を受け付けることも可能となり、加工動作の停止を抑制することができる。
また、以上説明した実施形態では、制御装置2が、無線操作端末1から、無線操作端末1のバッテリ11が充電中であることを示す情報を受け付けた。しかし、それに代えて、制御装置2が、無線操作端末1から、無線操作端末1が外部電源から電力供給されていることを示す情報を受け付けてもよい。
また、以上説明した実施形態では、演算部26(取得部)が連続要工程プログラムから、連続要工程の処理時間Trqを算出した。しかし、制御プログラムの中に、予め、連続要工程の処理時間Trqが埋め込まれていてもよい。この場合、演算部26(取得部)は、Trqを算出する必要がなく、制御プログラムから直接、Trqを取得することができる。
また、以上説明した実施形態では、連続要工程の処理時間Trqが無線操作端末1の保証動作時間Tgtよりも長い場合に、制御部24が、加工部3によるワークの加工を停止させる制御を行った。しかし、連続要工程の処理時間Trqではなく一連の加工工程の処理時間が、無線操作端末1の保証動作時間Tgtよりも長い場合に、制御部24が、加工部3によるワークの加工の開始を禁止する制御を行うとしてもよい。すなわち、図2のフローにおいて、連続要工程の処理時間Trqに代えて一連の加工工程の処理時間を用いる。また、この処理に加えて、上記した連続要工程の処理時間Trqを用いた図2のフローを実行してもよい。
なお、以上説明した実施形態では、加工装置はNC工作機械5であったが、加工装置はそれに限定されるものではない。例えば、加工装置は、産業用ロボット等であってもよい。
1 無線操作端末、11 バッテリ、12 充電回路、13 端末制御部、131 無線通信モジュール、132 入出力装置、133 通信処理部、134 バッテリ残量監視部、2 制御装置、21 無線通信モジュール(受付部)、22 入出力装置、23 通信処理部、24 制御部、25 比較部、26 演算部(取得部)、27 記憶装置、3 加工部、5 NC工作機械(加工装置)。

Claims (8)

  1. 無線操作端末からの指令を受け付けて製品を加工する加工部を制御し、前記無線操作端末との通信が途絶えたときには前記加工部による前記製品の加工を非常停止させる加工装置の制御装置であって、
    前記無線操作端末のバッテリ残量に基づいた前記無線操作端末の保証動作時間であって、前記通信の確立が保証される保証動作時間を受け付ける受付部と、
    前記製品の一連の加工工程に含まれる、連続して加工を行う必要がある連続要工程の処理時間を取得する取得部と、
    前記連続要工程の処理時間が前記無線操作端末の保証動作時間よりも長い場合に、前記一連の加工工程における前記連続要工程の実行前に、前記加工部による前記製品の加工を停止させる制御を行う制御部と、を備える、
    ことを特徴とする加工装置の制御装置。
  2. 請求項1に記載の加工装置の制御装置において、
    前記制御部は、
    前記連続要工程の前で前記製品の加工が停止している状態において、前記無線操作端末から停止解除指令を受け付けた際には、前記加工部による前記製品の加工を再開させる制御を行う 、
    ことを特徴とする加工装置の制御装置。
  3. 請求項1に記載の加工装置の制御装置において、
    前記制御部は、
    前記無線操作端末のバッテリが充電中であることを示す情報、または、前記無線操作端末が外部電源から電力供給されていることを示す情報を受け付けた際には、前記連続要工程の前で前記製品の加工を停止させず、前記加工部による前記製品の加工を継続させる制御を行う、
    ことを特徴とする加工装置の制御装置。
  4. 請求項1から3のいずれか一項に記載の加工装置の制御装置において、
    前記一連の加工工程の、前記加工部に対する制御を規定する制御プログラムを記憶する記憶装置、をさらに備え、
    前記取得部は、前記制御プログラムに含まれる前記連続要工程に対応するプログラムに基づいて、前記連続要工程の処理時間を求める、
    ことを特徴とする加工装置の制御装置。
  5. 請求項4に記載の加工装置の制御装置において、
    前記制御プログラムには、前記連続要工程に対応するプログラムの位置を示すポイント情報が埋め込まれており、
    前記取得部は、
    前記ポイント情報から、前記制御プログラムの中の前記連続要工程に対応するプログラムを検出し、前記連続要工程の処理時間を求める、
    ことを特徴とする加工装置の制御装置。
  6. 請求項1から3のいずれか一項に記載の加工装置の制御装置において、
    前記一連の加工工程の、前記加工部に対する制御を規定する制御プログラムを記憶する記憶装置、をさらに備え、
    前記制御プログラムには、前記連続要工程の処理時間が埋め込まれており、
    前記取得部は、
    前記制御プログラムから前記連続要工程の処理時間を取得する、
    ことを特徴とする加工装置の制御装置。
  7. 無線操作端末からの指令を受け付けて製品を加工する加工部を制御し、前記無線操作端末との通信が途絶えたときには前記加工部による前記製品の加工を非常停止させる加工装置の制御装置であって、
    前記無線操作端末のバッテリ残量に基づいた前記無線操作端末の保証動作時間であって、前記通信の確立が保証される保証動作時間を受け付ける受付部と、
    前記製品の一連の加工工程の処理時間を取得する取得部と、
    前記一連の加工工程の処理時間が前記無線操作端末の保証動作時間よりも長い場合に、前記加工部による前記製品の加工の開始を禁止する制御を行う制御部と、を備える、
    ことを特徴とする加工装置の制御装置。
  8. 製品を加工する加工部と、無線操作端末からの指令を受け付けて前記加工部を制御し、前記無線操作端末との通信が途絶えたときには前記加工部による前記製品の加工を非常停止させる制御装置とを含む加工装置であって、
    前記制御装置は、
    前記無線操作端末のバッテリ残量に基づいた前記無線操作端末の保証動作時間であって、前記通信の確立が保証される保証動作時間を受け付ける受付部と、
    前記製品の一連の加工工程に含まれる、連続して加工を行う必要がある連続要工程の処理時間を取得する取得部と、
    前記連続要工程の処理時間が前記無線操作端末の保証動作時間よりも長い場合に、前記一連の加工工程における前記連続要工程の実行前に、前記加工部による前記製品の加工を停止させる制御を行う制御部と、を備える、
    ことを特徴とする加工装置。
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