JP7339030B2 - 工作機械制御装置及び工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械制御装置及び工作機械に関する。

一般に、工作機械を制御する工作機械制御装置は、加工プログラムに従って工作機械を動作させる。このような工作機械制御装置では、加工動作の基本となる情報として、工作機械の機械的な構成を特定するパラメータを設定する必要がある。このようなパラメータとしては、例えば、複数の駆動軸についてそれぞれの可動範囲、各駆動軸の相対位置関係等の数値情報が挙げられる。

かかるパラメータを容易に設定可能とするために、対話方式のパラメータ設定画面を表示する数値制御機械用パラメータ設定装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００３－２０２９１０号公報

前記特許文献１のような技術を用いて、画面上のフォームにパラメータの値を入力することによりパラメータを設定すれば、必要とされる全てのパラメータの値を設定することができる。しかしながら、各パラメータに設定されるＩＤ（画面表示されるパラメータの名前）は、通常、そのパラメータの意味と識別のための番号とを組み合わせたものとされるため、近似した文字列となりやすい。このため、オペレータが間違った位置にパラメータの値を入力するミスを犯す危険性もある。このような事情により、比較的簡単かつ正確にパラメータを設定することができる工作機械制御装置が望まれている。

本開示の一態様に係る工作機械制御装置は、複数の駆動軸を有する工作機械を制御する工作機械制御装置であって、前記複数の駆動軸によって駆動される被駆動体の模式的投影図及び前記模式的投影図における前記被駆動体の位置関係を入力させる入力ボックスを含む入力画面を表示すると共に、前記入力ボックスに入力された数値を記憶する入力処理部と、前記入力ボックスに入力される数値と前記駆動軸の位置又は駆動量との関係を示す解読情報を記憶する図面情報管理部と、前記入力ボックスに入力された数値を前記解読情報に基づいて前記複数の駆動軸の駆動パラメータに変換するパラメータ処理部と、を備える。

本開示に係る工作機械制御装置によれば、比較的簡単かつ正確にパラメータを設定することができる。

本開示の一実施形態に係る工作機械の構成を示すブロック図である。 図１の工作機械制御装置の投影図入力画面を例示する図である。 図１の工作機械制御装置のパラメータ入力画面を例示する図である。 図１の工作機械制御装置における解読情報の一例を説明する図である。

以下、本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本開示の一実施形態に係る工作機械１００の構成を示すブロック図である。工作機械１００は、複数の駆動軸を有する加工装置１と、加工装置１を制御する工作機械制御装置２と、を備える。工作機械制御装置２は、本開示に係る工作機械制御装置の一実施形態である。

加工装置１は、例えばテーブルＢ上に保持されるワークＷを、加工ヘッドＨに保持される工具Ｔによって切削加工する装置とすることができ、工具Ｔ（加工ヘッドＨ）をワークＷ（テーブルＢ）に対して相対移動可能な複数の駆動軸を有する。加工装置１の具体的な軸構成は特に限定されないが、例として、加工装置１は、複数の駆動軸として、直交する３つの直動軸Ａｘ，Ａｙ，Ａｚと、直動軸Ａｙに平行な回転軸Ａｂと、直動軸Ａｚに平行な回転軸Ａｃと、を有する５軸加工機とすることができる。加工装置１において、テーブルＢ及び加工ヘッドＨは、駆動軸Ａｘ，Ａｙ，Ａｚ，Ａｂ，Ａｃによって駆動される被駆動体である。

工作機械制御装置２は、加工装置１の各駆動軸Ａｘ，Ａｙ，Ａｚ，Ａｂ，Ａｃを制御する。この工作機械制御装置２は、ＣＰＵ、メモリ等を有するコンピュータ装置に適切な制御プログラムを導入することによって実現することができる。この工作機械制御装置２は、加工装置１に付設される数値制御装置によって構成してもよい。また、工作機械制御装置２は、その一部又は全部が工作機械制御装置２の数値制御装置から分離して設けられ、１又は複数の数値制御装置を管理する管理サーバ等によって構成されてもよい。また、工作機械制御装置２は、その一部又は全部が複数の工作機械に共用されてもよい。

工作機械制御装置２は、被駆動体Ｂ，Ｈの模式的投影図を表示して模式的投影図上で数値を入力させる入力処理部１０と、入力処理部１０に入力された数値と駆動軸の位置又は駆動量（変化量、速度等）との関係を示す解読情報を記憶する図面情報管理部２０と、入力処理部１０に入力された数値を図面情報管理部２０が記憶する解読情報に基づいて駆動パラメータに変換するパラメータ処理部３０と、入力処理部１０によって制御される表示装置４０及び入力装置５０と、パラメータ処理部３０が算出した駆動パラメータに従って、加工プログラムにより指定される加工を行うよう加工装置１に動作指令を与える動作指令部６０と、を備える。

入力処理部１０は、図２に例示するように、被駆動体Ｇ，Ｈをそれぞれ簡略化した被駆動体モデルＭｂ，Ｍｈの模式的投影図Ｄと、オペレータに入力装置５０を用いて模式的投影図Ｄにおける位置関係を数値で入力させる複数の入力ボックスＴ１，Ｔ２，Ｔ３・・・Ｔｎ（ｎは正整数）と、それぞれの入力ボックスＴ１，Ｔ２，Ｔ３・・・Ｔｎに対応する位置又は寸法を示す補助線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３・・・Ｌｎと、を含む投影図入力画面を表示装置４０に表示させ、それぞれの入力ボックスＴ１，Ｔ２，Ｔ３・・・Ｔｎに入力された数値を記憶する図面入力部１１を有する。

また、入力処理部１０は、加工装置１における複数の駆動軸Ａｘ，Ａｙ，Ａｚ，Ａｂ，Ａｃの構成、及び図面入力部１１に表示させる模式的投影図Ｄの視点、の少なくともいずれか一方を指定するフォーム選択情報の入力を受け付けるフォーム選択部１２をさらに有する。

図面入力部１１は、被駆動体モデルＭｂ，Ｍｈの少なくともいずれかの位置の基準となる制御点Ｐ及び各駆動軸Ａｘ，Ａｙ，Ａｚ，Ａｂ，Ａｃを模式的投影図Ｄ上に図示することが好ましい。これにより、入力ボックスＴ１，Ｔ２，Ｔ３・・・Ｔｎに入力すべき距離や位置の基準が明確となる。

また、図面入力部１１は、被駆動体モデルＭｂ，Ｍｈの模式的投影図Ｄに、図面情報管理部２０から提供されるフォーマット情報に基づいて、被駆動体モデルＭｂ，Ｍｈが示す被駆動体Ｇ，Ｈの位置関係を特定するために必要な数値を入力させる入力ボックスＴ１，Ｔ２，Ｔ３・・・Ｔｎと、入力ボックスＴ１，Ｔ２，Ｔ３に入力すべき数値に対応する距離を示す補助線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３・・・Ｌｎと、を模式的投影図Ｄに付加する。さらに、図面入力部１１は、Ｍｂ，Ｍｈの模式的投影図Ｄの視点を特定できる座標情報を模式的投影図Ｄにさらに付加することが好ましい。

入力ボックスＴ１，Ｔ２，Ｔ３・・・Ｔｎに入力させる数値としては、全ての駆動軸Ａｘ，Ａｙ，Ａｚ，Ａｂ，Ａｃが原点にあるときの、制御点ＰとテーブルＢとの距離、制御点Ｐの最大動作範囲、駆動軸Ａｘ，Ａｙ，Ａｚ，Ａｂ，Ａｃの制御点Ｐからの距離等とすることができる。これらの情報を始点が異なる複数の模式的投影図において入力させることで、駆動軸Ａｘ，Ａｙ，Ａｚ，Ａｂ，Ａｃの３次元のオフセットを算出することが可能となる。図面入力部１１は、入力ボックスＴ１，Ｔ２，Ｔ３・・・ＴｎのＩＤと、対応する入力ボックスＴ１，Ｔ２，Ｔ３・・・Ｔｎに入力された値とを一対一に対応づけて記憶する。

補助線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３・・・Ｌｎは、例えばＩＳＯ１２９－１等に規定される製図法に準ずる形式の寸法線及び寸法補助線を用いた方法で図示することができる。また、座標情報は、図２に例示するように、模式的投影図ＤにおけるＸＹＺの各軸の方向を示す単位長さの矢印の投影図等の任意の形式で表示することができる。

フォーム選択部１２は、図面情報管理部２０から図面入力部１１に提供されるフォーマット情報を特定するフォーム選択情報の入力を受け付ける。フォーム選択部１２が入力を受け付けるフォーム選択情報は、加工装置１の軸構成を特定する軸構成情報及び図面入力部１１が表示する模式的投影図Ｄの視点を特定する視点選択情報の少なくとも一方を含む。加工装置１と工作機械制御装置２とが一対一に対応する場合、フォーム選択部１２は軸構成情報の入力を受け付けず、予め設定された軸構成のフォーマット情報が図面入力部１１に提供されるようにしてもよい。また、フォーム選択部１２は、模式的投影図Ｄの視点を、予め設定される複数の視点から選択するために、例えばプルダウンメニュー形式の表示を行ってもよい。

入力処理部１０は、図３に例示するように、従来と同様に、駆動軸Ａｘ，Ａｙ，Ａｚ，Ａｂ，Ａｃの位置又は駆動量を特定する駆動パラメータを数値入力させるパラメータ入力画面を表示するパラメータ入力部１３をさらに備えてもよい。パラメータ入力部１３は、パラメータ入力画面を、図面入力部１１により入力された数値をパラメータ処理部が変換して得た駆動パラメータの値を確認するために使用可能であってもよい。

図面情報管理部２０は、図面入力部１１が表示すべき投影図入力画面を特定するフォーマット情報を入力処理部１０に提供する投影図情報提供部２１と、入力処理部１０が表示する入力画面及び加工装置１の軸構成に対応する解読情報をパラメータ処理部３０に提供する解読情報提供部２２と、を有する。

投影図情報提供部２１は、予め設定され、又はフォーム選択部１２に入力されたフォーム選択情報に対応する被駆動体モデルＭｂ，Ｍｈの模式的投影図Ｄの画像データ並びに対応する入力ボックスＴ１，Ｔ２，Ｔ３・・・Ｔｎ及び補助線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３・・・Ｌｎを適切に表示するための情報を入力処理部１０に提供する。このため、投影図情報提供部２１は、選択可能なすべての軸構成における被駆動体モデルＭｂ，Ｍｈのデータを記憶する。ここで、投影図情報提供部２１は、被駆動体モデルＭｂ，Ｍｈを３次元データとして記憶し、その都度選択された視点から見た模式的投影図Ｄの画像データを生成してもよいが、模式的投影図Ｄの視点が予め設定される複数の視点から選択される場合、被駆動体モデルＭｂ，Ｍｈのデータとして選択可能な視点からの被駆動体モデルＭｂ，Ｍｈの投影図の画像データを記憶しておいてもよい。

投影図情報提供部２１は、入力ボックスＴ１，Ｔ２，Ｔ３・・・Ｔｎに入力された数値、又はパラメータ処理部３０が算出した駆動パラメータに基づいて模式的投影図Ｄにおける被駆動体モデルＭｂ，Ｍｈの位置を変更してもよい。これにより、入力ボックスＴ１，Ｔ２，Ｔ３・・・Ｔｎに数値を入力するときや視点が異なる模式的投影図Ｄを表示したときに、オペレータが入力ボックスＴ１，Ｔ２，Ｔ３・・・Ｔｎに入力した数値の間違いに気付きやすくなる。

解読情報提供部２２は、フォーム選択情報に基づいて、入力ボックスＴ１，Ｔ２，Ｔ３・・・Ｔｎに入力される数値と、駆動軸Ａｘ，Ａｙ，Ａｚ，Ａｂ，Ａｃの位置又は駆動量を特定する駆動パラメータとの関係を示す解読情報をパラメータ処理部３０に提供する。駆動軸の駆動方向が模式的投影図Ｄの座標軸と平行である場合には、１つの入力ボックスに入力される値と１つの駆動パラメータとが対応する。この場合、これらの関係を示す解読情報は比例定数となる。また、駆動軸の駆動方向が模式的投影図Ｄの座標軸と平行でない場合には、複数の入力ボックスに入力される値が１又は複数の駆動パラメータに対応する。この場合、これらの関係を示す解読情報は数式となる。

図４に、模式的投影図Ｄにおける水平方向及び垂直方向が加工装置１におけるＸ方向及びＹ方向に対して角度θだけ傾斜している場合を示す。模式的投影図Ｄにおいて水平方向の距離を入力する入力ボックスＴ１の入力値をａ、垂直方向の距離を入力する入力ボックスＴ２の入力値をｂとすると、対応するＸ方向の駆動軸Ａｘの駆動量ｘ及び対応するＹ方向の駆動軸Ａｙの駆動量ｙは、それぞれ、ｘ＝ｃｏｓ（θ）＊（ｂ－ａ＊ｔａｎ（θ））、及びｙ＝ａ／ｃｏｓ（θ）＋ｓｉｎ（θ）＊（ｂ－ａ＊ｔａｎ（θ））として算出することができる。したがって、解読情報提供部２２は、これらの計算式を解読情報としてパラメータ処理部３０に提供する。また、模式的投影図Ｄにおいて入力ボックスにＸＹ平面における角度αが入力される場合、解読情報提供部２２は、入力された数値αから、駆動パラメータとして、Ｘ軸方向のベクトルｃｏｓ（α）と、Ｙ軸方向のベクトルｓｉｎ（α）とを算出する計算式をパラメータ処理部３０に提供する構成とすることができる。

パラメータ処理部３０は、解読情報提供部２２から提供された解読情報に基づいて、入力ボックスＴ１，Ｔ２，Ｔ３・・・Ｔｎされた数値から、駆動軸Ａｘ，Ａｙ，Ａｚ，Ａｂ，Ａｃの駆動パラメータを特定する。

表示装置４０は、表示制御部が被駆動体モデルＭｈ，Ｍｂの投影画像や、入力画面を表示する装置であり、例えば液晶ディスプレイパネル、有機ＥＬディスプレイパネル等によって構成することができる。

入力装置５０は、入力処理部１０に情報を入力する装置であり、例えばキーボード、マウス、タッチセンサ等によって構成することができる。また、表示装置４０及び入力装置５０は、例えばタッチパネルのように一体に構成されてもよい。

動作指令部６０は、加工プログラムを解析し、パラメータ処理部３０が算出した駆動パラメータに従う条件で各駆動軸Ａｘ，Ａｙ，Ａｚ，Ａｂ，Ａｃの動作を決定し、加工装置１に各駆動軸Ａｘ，Ａｙ，Ａｚ，Ａｂ，Ａｃの動作を指示する指令信号を入力する。

工作機械制御装置２は、オペレータが、加工装置１を制御するために必要とされる駆動パラメータを入力する際、入力処理部１０によって加工装置１の図面と同じ視点の模式的投影図Ｄを表示させて、入力ボックスＴ１，Ｔ２，Ｔ３・・・Ｔｎに図面上の寸法をそのまま入力できるようにすることで、駆動パラメータを正確に入力させることができる。このため、オペレータが複雑な計算をする必要がなく、かつ数値を入力する入力ボックスを間違える可能性も小さいので、比較的容易に適切な駆動パラメータの設定をすることができる。特に、フォーム選択部によってオペレータが所有する図面と同じ視点の模式的投影図Ｄを表示できることで、容易に正確なパラメータの設定ができる。

以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本開示から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本開示による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

本開示に係る工作機械制御装置は、入力処理部がフォーム選択部を有しないものであってもよい。この場合、工作機械制御装置の図面情報処理部は、接続された加工装置に対応する１種類の軸構成の情報のみを記憶し、模式的投影図の視点が異なる複数の投影図入力画面のフォーマット情報を予め定められた順番で入力処理部に提供するよう構成されてもよい。

１００ 工作機械
１ 加工装置
２ 工作機械制御装置
１０ 入力処理部
１１ 図面入力部
１２ フォーム選択部
１３ パラメータ入力部
２０ 図面情報管理部
２１ 投影図情報提供部
２２ 解読情報提供部
３０ パラメータ処理部
４０ 表示装置
５０ 入力装置
６０ 動作指令部

Claims (3)

1. 複数の駆動軸を有する工作機械を制御する工作機械制御装置であって、
   前記複数の駆動軸によって駆動される被駆動体の模式的投影図及び前記模式的投影図における前記被駆動体の位置関係を入力させる入力ボックスを含む入力画面を表示すると共に、前記入力ボックスに入力された数値を記憶する入力処理部と、
   前記入力ボックスに入力される数値と前記駆動軸の位置又は駆動量との関係を示す解読情報を記憶する図面情報管理部と、
   前記入力ボックスに入力された数値を前記解読情報に基づいて前記複数の駆動軸の駆動パラメータに変換するパラメータ処理部と、
   を備え、
   前記入力処理部は、前記模式的投影図の視点を指定するフォーム選択情報の入力を受け付けるフォーム選択部を有し、
   前記解読情報は、前記入力ボックスに入力された数値と、前記駆動軸の駆動方向と前記模式的投影図の座標軸との傾斜角度と、を変数として前記駆動パラメータを表す数式を含み、
   前記図面情報管理部は、前記フォーム選択部に入力された前記フォーム選択情報に対応する前記模式的投影図の情報を前記入力処理部に提供すると共に、前記フォーム選択部に入力された前記フォーム選択情報に対応する前記解読情報を前記パラメータ処理部に提供する、工作機械制御装置。
2. 前記図面情報管理部は、前記模式的投影図の画像データを前記入力処理部に提供する請求項１に記載の工作機械制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の工作機械制御装置と、
   前記工作機械制御装置によって制御される複数の駆動軸と、
   を備える工作機械。

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