JPH0547346B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動化された高精度の工作機械による
機械加工を含むいわゆるFMS（フレキシブルマニ
ユフアクチヤリングシステム）やDNC（ダイレク
トヌメリカルコントロール）マシン等の工作機械
についての管理装置に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、機械加工、ことに工作機械の分野ではそ
の自動化、高精度化が進み、少品種多量の加工、
生産分野で活用されるに至つている。

しかし、多品種少量の生産、加工の分野では、
FMSやDNCタイプの工作機械を導入してもそれ
を活用しにくく、採算に合わないケースが多くみ
られるため、特に、小規模の工場等では、FMS
やDNCタイプの工作機械の導入が見合わされて
いるのが、現状である。

従来、小規模の工場等で、FMSやDNCタイプ
の工作機械の導入がしにくいのは、その価格が高
価であることもあるが、導入したFMS等による
多品種少量の生産、加工ではその運転、維持、管
理に要する手間やコストがかかることなどが大き
な要因であるとみられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、複数の工場等に導入された同一制御
方式のFMSやDNCタイプの工作機械、その他の
工作機械を、それらの工場等以外の一ケ所で維
持、管理することにより、個々の各工場等に於
て、FMSやDNC等の工作機械の維持、管理に手
数を要しない管理装置を提供することをその課題
とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決することを目的としてなされた
本発明の構成は、工作機械のテーブルやスピンド
ルのように移動する制御対象の移動駆動源に、当
該対象に関しその移動開始から終了までの時間に
対して予め適宜設定する時間を単位とする時刻ご
との予定速度や予定加速度に対応した予定信号を
供給することにより、前記制御対象を移動させる
一方、この制御対象の実際の移動時、該対象から
直接又は間接に得られる現在速度や現在加速度に
対応した現在信号を、現在信号に相当する時刻の
予定信号と、前記予定信号を設定した時間を単位
とする時刻ごとに比較演算しその結果によつて上
記駆動源を制御するようにした工作機械であつて
複数の工場等に設置される工作機械と、 一の制御センターのコンピユータから上記の各
工作機械に関して供給される前記の予定信号を含
む作業指令データの内容をそれぞれ表示する表示
部並びに前記コンピユータに対し上記作業指令デ
ータの内容の変更、新設、或は、前記工作機械の
稼動記録などに必要な作業実積データを供給する
ための入力部を有し前記複数の工場等ごとに設置
されるオペレータターミナルと、 上記各工作機械に対し上記予定信号を、また、
上記オペレータターミナルに上記作業指令データ
を供給すると共に、各工作機械及びオペレータタ
ーミナルから供給されるデータを処理する前記コ
ンピユータとから成り、 前記コンピユータと各工場等の工作機械及びオ
ペレータターミナルとのデータの変換を、中間に
モデム又は専用回線を介在させて電話回線を通し
て行うと共に、上記の各工作機械から供給される
前記制御対象の現在速度又は現在加速度に対応し
た現在信号を基にして刃物の折損等を判断して上
記の各工作機械ごとの予防的メンテナンス情報を
得るようにしたことを特徴とするものである。

〔作用〕

異なる場所の複数の工場等にコンピユータによ
り制御される工作機械が導入、設置されても、そ
の制御をするコンピユータは工場外の一箇所の制
御センターにあり、当該一箇所の制御センターに
おいて上記の各工作機械の作動或は稼動を個々に
制御管理できるので、各工場等においてはコンピ
ユータ、例えば、数値制御装置の専任オペレータ
が不要になる。

〔実施例〕

次に、本発明装置の実施例について説明する。

まず、本発明装置が対象とする工作機械は、従
来公知の数値制御法による種々の位置決め制御や
速度制御がなされるように構成された工作機械と
異なり、次のような方法により制御される工作機
械を対象とする。

而して、本発明装置における工作機械の制御法
は、工作機械の例えばテーブルやスピンドル等
（以下、制御対象という）の移動量又は移動速度
若しくはこの両者を制御するため、制御対象の移
動を支配する駆動源に、前記対象に関しその移動
開始から終了までの時間に対して予め設定する時
間を単位とする時刻ごとの予定速度や予定加速度
に対応した予定信号を供給することにより、前記
制御対象を移動させる一方、当該制御対象の実際
の移動時、該対象から直接又は間接に得られる現
在速度や現在加速度に対応した現在信号を、現在
信号に相当する時刻の予定信号と、前記予定信号
を設定した時間を単位とする時刻ごとに比較演算
し、この演算結果によつて前記駆動源を制御する
ようにしたものである。

第１図は上記制御系の一例を示すもので、図に
於て、１は制御対象として位置決め、速度制御さ
れる刃物台、２は刃物台１を案内するサドル、３
はサドル２に架設した送りネジで、このネジ３が
刃物台１のナツト部材１ａに螺合され、クラツ
チ、ブレーキ、減速機構などの伝動系を付属する
送りモータ４によつて正、逆転されることにより
上記刃物台１をサドル２の左右方向に移動させる
ようにされている。

而して、上記の制御対象である刃物台１の制御
系は一例として次のように構成されている。

第１図に於て、６は刃物台１の速度検出部で、
例えばその刃物台１に取付けた移動量検出器５か
ら供給される例えば１mm当り100個の移動パルス
信号Ｄ１を、例えば１秒当り100個のパルス信号
を発生する時計パルス発生器７から供給される時
間パルス信号Ｔに対応させ、刃物台１の現在速度
Ｄ１／Ｔの形の信号で、例えば１〜2μsecを単位
とする時刻ごとに検出し、刃物台１の移動開始か
ら終了までの時間において前記時刻ごとの現在速
度Ｖ１を検出する。

８は刃物台１の加速度検出部で、速度検出部６
に形成される現在速度Ｖ１とその移動時間ｔ１と
を逐次処理し、前記速度検出のときと同じ時間を
単位とする時刻ごとにおける刃物台１の現在加速
度Ａ１を逐次形成する。

尚、加速度は、刃物台１に取付けた圧電素子な
どによる加速度センサに検出される信号を処理し
て形成することもできる。

９は速度検出部６に検出される現在速度Ｖ１と
同じ単位の数値により、刃物台１の前記と同じ時
間を単位とする時刻ごとの速度、並びにその走行
時間を当該刃物台１の移動開始から終了までの全
走行時間又はその区間について設定する速度設定
部で、ここではその設定値が上記と同じ時間を単
位とする時刻ごとに信号PV１，Pt１として出力
されるようにしてある。

１０は上記加速度検出部８に検出される数値と
同単位で刃物台１の上記と同じ時間を単位とする
時刻ごとの加速度、並びにこの加速度による走行
時間を刃物台１の全走行時間又は全走行区間につ
いて設定する加速設定部で、ここではその設定値
が上記単位時間ごとに信号PA１，Pt２として出
力されるようにしてある。

１１は、刃物台１が走行開始した後、速度設定
部９から供給される設定速度PV１と速度検出部
６から供給される現在速度Ｖ１とを、上記時間を
単位とする時刻ごとに逐次比較演算する速度演算
部、１２は前記設定部９に設定された速度による
刃物台１の走行時間を、その設定値Pt１と前記
検出部から供給される現在値ｔ１とを逐次比較演
算する速度時間演算部、１３は加速度設定部１０
から供給される設定加速度PA１と加速度検出部
８から供給される現在加速度Ａ１とを、上記時間
を単位とする時刻ごとに逐次比較演算する加速度
演算部、１４は前記設定部１０に設定された加速
度による刃物台１の走行時間を、その設定値Pt
２と前記検出部１１における現在値ｔ２とを比較
演算する加速度時間演算部で、各演算部１１〜１
４の演算結果は、逐次制御信号形成部１５に供給
される。

上記形成部１５には前記設定部９，１０からの
各設定信号が供給されているので、上記制御信号
が形成部１５では逐次各演算部から加えられる各
信号の演算値が設定信号に加、減されて設定信号
を補正する。

而して、１６は補正された設定信号をモータ４
の駆動制御信号に形成し、その信号をモータ４に
与えてその制御を行う駆動制御部であり、以上６
〜16により本発明装置が対象とする工作機械にお
ける制御系の一例を構成する。

次に、上記制御系による制御の一例について述
べる。

而して、ここでは説明の便宜のため、制御対象
たる刃物台１を第２図に示すような速度−時間線
図で走行させて位置決めを行うこととする。

第２図に於て、Taは加速走行時間、Tdは減速
走行時間、Teは等走行時間をそれぞれ表わし、
Ｔ１〜Ｔ３は速度変更時点、乃至は位置決め時点
を示す。

刃物台１がこのような速度−時間線図で移動す
るとき、その加速度は、第３図に示すようにな
る。

そこで、全作業時間における、例えば１〜
2μsecの時間を単位とする時刻での加速度PA１又
は減速度PA２、速度PV１を設定する。尚、これ
らの数値は工作機械の大きさ、能力などによりそ
の機械が実現できる速度、加速度の範囲で設定す
ること勿論である。

上記設定値は信号バスにより制御信号形成部１
５に送られ、駆動制御部１６を経てモータ４を駆
動する。

モータ４が駆動し始め、刃物台１の走行が開始
すると同時にその現在速度Ｖ１、それによる走行
時間ｔ１が速度検出部６に検出されると、これら
の検出値が加速度検出部８において加速度Ａ１に
処理され、加速時間域において検出される加速度
の現在値と設定値がそれらの演算部１３，１４で
前記時間を単位とした時刻ごとに比較され、その
演算結果が、制御信号形成部１５において設定値
を補正する。尚、現在速度Ｖ１、その走行時間ｔ
１は、その演算部１１，１２において設定値と比
較されるが、この演算結果は、制御信号形成部１
５に於て設定値を補正するようにしてもよい。こ
の結果、モータ４は補正された駆動制御信号によ
つて駆動され、設定値どおりの動作をすることと
なる。

而して、上記制御系により制御されるようにし
て複数の工場等に分散して設置された個々の
FMSラインや、DNCマシン、NCマシン等の自
動化された工作機械Ｍは、第４図々示のように上
記の各工場等において、キーボード、CRT等か
らなる入出力表示手段やインターフエイスを含む
工場用ターミナル部ITを経由して一ケ所に設置
された制御センターCCの主コンピユータＣに電
話回線BLにより連結されている。また、上記主
コンピユータＣは上記ターミナル部ITを経由し
てオペレータターミナルOTにも接続されてい
る。

而して、主コンピユータＣから供給される各工
場の各工作機械Ｍに対する指令データは、プロセ
スコントロール部PCに於てその供給先の工場ご
とに割り振られ、モデム部MDを経由して各工場
における工場側ターミナルITに伝送される。

第４図に於て、３１，３２は主コンピユータＣ
及びプロセスコントロール部PCの入力操作部で、
CRT、キーボード等により構成されている。ま
た、各工場の前記工作機械Ｍの側に於てはNCデ
ータのリモートバツフア部RBを設け、自動プロ
グラム部OP、テープリーダ、パンチ部TRに接
続してある。

而して、オペレータターミナルOTは、制御セ
ンターCCの主コンピユータＣから各工作機械Ｍ
に関して供給される上記工作機械に対する予定信
号を含んだ作業指令データの内容を、このターミ
ナルOTにおける表示部２１に視聴できる形態で
表示できるように形成されていると共に、該ター
ミナルOTに形成した接触乃至は音声等による入
力部２２から前記主コンピユータＣに対しその指
令内容の変更等のためのデータ、或は、各工作機
械Ｍの作業実積データが供給できるように構成し
てある。

尚、このオペレータターミナルOTは、前記主
コンピユータＣから直接制御指令値の入力ができ
ない手動又は半自動機械についても、その工程、
加工数などのいわゆる稼動情報が前記主コンピユ
ータＣから供給されて表示部２１に表示され、且
つ、その表示内容の変更等ができるようにでき
る。

次に、モデム部MDはNCU（ネツトワークコン
トロールユニツト）を内蔵したタイプで、その基
本構成は第５図に示す通りである。

第５図に於て、６１はCPU（セントラルプロセ
シングユニツト）、６２はNCU、６３はコンピユ
ータとのインターフエイス、６４はモデム、６５
は電話回線とのインターフエイス、６６は電話機
部である。

上記モデム部MDは、制御センターCC側と各
工場等ごとに設けられ、制御センターCCの主コ
ンピユータＣと各工場等における工作機械Ｍの入
出力インターフエイスを主体に形成された工場側
ターミナルITとの間に挿入されて、主コンピユ
ータＣからの数値制御のための予定信号を、各工
場の工作機械Ｍに供給すると共に、各工作機械Ｍ
に対する前記予定信号を含む作業指令データを各
工場におけるオペレータターミナルOTに供給す
るのを媒介する一方、該ターミナルOTから入力
される作業実積情報や手動工作機械の稼動内容を
表わすデータ情報主コンピユータＣに伝送するの
を媒介する。

一方、上記モデム部MDは、オペレータターミ
ナルOT、FMSライン等を形成した上記工作機械
Ｍの現在速度、現在加速度の検出のために上記工
作機械側のセンサーから発される検出信号をデジ
タル信号で電話回線に伝送する。

ここで、先に述べたオペレータターミナルOT
の作動例は次の通りである。

オペレータターミナルOTでは、主コンピユー
タＣからモデム部MDを経由して供給される上記
工作機械Ｍや手動工作機械に対する上記作業指令
データや作業条件等の内容がまずこのターミナル
OTの表示部２１に表示される。この表示のあと
多少の休止時間をおいて、この内容が音声でスピ
ーカ等の音声発生手段からも発されて、表示部２
１は次の休止時間に入る。

各工場側に於て機械係員は表示部２１の表示内
容を上記における後の休止時間が終了するまでの
間において視聴確認すると、確、認した旨の信号
を、入力部２２にインプツトする。この信号は主
コンピユータＣにモデム部MDを経由して供給さ
れる。

主コンピユータＣでは、各工場における上記工
作機械Ｍやその他の機械に関し、上記のようにし
て当該主コンピユータＣとオペレータターミナル
OTとの間での情報交換が行われたあと、上記工
作機械Ｍの数値制御のための予定信号が前記の各
工作機械Ｍに供給されて稼動開始するようにプロ
グラムされている。

このようにして、各工作機械Ｍが稼動し始めた
後は、例えば、適宜の稼動時間の経過毎に作業の
進捗状況などについて、各工場において係員がそ
のターミナルOTの入力手段を操作し作業実積デ
ータを主コンピユータＣに供給することにより、
主コンピユータＣと係員とは前記ターミナルOT
を介して各工作機械Ｍを始めとしその他の手動工
作機械の作業状況について情報を交換することが
できる。

本発明装置では、上記の工作機械Ｍ側からその
速度又は加速度に関して得られる現在信号を主コ
ンピユータＣで監視、チエツクすることにより、
当該工作機械Ｍの刃先の摩耗、欠損等の異常の発
生を直ちに発見することができる。

上記のような機能は、次のような態様で利用す
る。

例えば、位置決め対象の加速度、速度、位置に
関する予め設定可能な時間を単位とする時刻ごと
の予定信号と現在信号、及びこれらの比較演算値
を示す信号はデジタル値で取扱い、オペレータタ
ーミナルOTと制御センターCCに格納又は供給す
ることによつて、これらを上記ターミナルOTや
制御センターCCにおいて逐次表示、収録及び検
索できるようにする。これにより現時点での各工
作機械の作動状態、或は、現時点以前の工作機械
の作動状態の適否、或は、どのような状態で作動
していたかを検査することができるようになる。

また、上記の主コンピユータＣとオペレータタ
ーミナルOTの情報交換時、又は、任意の時間経
過後、各工作機械Ｍの作業現況或は作業累計状況
が主コンピユータＣに予め設定されたプログラム
内容と不一致、例えば、途中で停電等があつたた
め予定数量の加工実積が上つていなかつたり、或
は、加工可能であつたが割込作業があつたため、
実積完了時期に遅延が生じているといつた状態が
あるときは、その旨のデータを次のプログラムを
修正するためのデータとして、上記の作業実積デ
ータを供給の場合と同じ要領で、前記ターミナル
OTから入力手段２２を操作して主コンピユータ
Ｃに供給することができる。

尚、主コンピユータＣに対する工場側の係員か
らオペレータターミナルOTを通した上記の各デ
ータの供給は、上記例のような定期的なもの以外
に、いつでも任意の時点でなし得ること勿論であ
る。これは非常時などにおいてか即時にFMSラ
イン全体又は必要な機械の稼動停止を実現できな
ければならないためである。

また、主コンピユータＣとオペレータターミナ
ルOTの間で交換可能な情報は、上記例のものに
限られないこと勿論であり、更に、両者は、オン
ラインのみならずオフラインでの情報の交換も可
能である。このため、主コンピユータＣに常時結
線されないオペレータターミナルOTは可搬型に
形成したものを用いることがある。

〔発明の効果〕

本発明は以上の通りであつて、異なる場所にあ
る複数の工場ごとに導入された制御方式が同じ
FMSライン等の自動化された複数台の工作機械
についての生産、技術についての管理を、各工場
等とは別の一箇所に設置される一の制御センター
の主コンピユータを利用して行うようにすると共
に、その主コンピユータと各工場ごとのFMSラ
イン等の自動化された工作機械との間のデジタル
信号による情報の交換を、電話回線を使用して行
うようにしたから、NC装置自体のオペレーシヨ
ンを習熟できる余剰人員の少ない中小規模の工場
等であつても、比較的低コストに自社の工作機械
の自動化、例えばFMSライン化、或はDNCマシ
ン化を図ることができるので、産業上極めて有用
である。

特に、本発明では、一の制御センターにおい
て、複数の工場における各工作機械に対し、夫々
の工作機械に対する予定信号と現在信号とを、刃
物台の制御対象の移動開始から終了までの間にお
いて任意に設定可能な時間を単位とした時刻にお
いて逐次比較しているので、上記時間を単位とし
た時刻において、制御対象の全走行区間における
速度、加速度のチエツク、その補正が可能である
から、従来のある走行区間又は走行時間において
速度、加速度の補正を行うようにした制御装置に
よる制御に比べ、速度、加速度の補正のためのデ
ータ量が少なく、従つて、演算処理も簡単である
ばかりでなく誤差の累積も少なくないという利点
がある。

しかも、本発明では、例えば刃先の摩耗や欠損
等の不具合や異常に起因した速度や加速度の変動
をその直後にほぼリアルタイムで発見することが
できるから、複数の工場の工作機械について、こ
れらの生産、技術情報を、一の制御センターにお
いていわばリアルタイムで管理できるという従来
技術にない利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置に用いる工作機械の制御系
の一例を示すブロツク図、第２図及び第３図はそ
の制御パターンを示す側度線図と加速度線図、第
４図は本発明装置の一例のブロツク図、第５図は
本発明装置に使用したモデムの一例を示すブロツ
ク図である。 Ｃ…主コンピユータ、Ｍ…工作機械群、OT…
オペレータターミナル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 工作機械のテーブルやスピンドルのように移
   動する制御対象の移動駆動源に、当該対象に関し
   その移動開始から終了までの時間に対して予め適
   宜設定する時間を単位とする時刻ごとの予定速度
   や予定加速度に対応した予定信号を供給すること
   により、前記制御対象を移動させる一方、この制
   御対象の実際の移動時、該対象から直接又は間接
   に得られる現在速度や現在加速度に対応した現在
   信号を、現在信号に相当する時刻の予定信号と、
   前記予定信号を設定した時間を単位とする時刻ご
   とに比較演算しその結果によつて上記駆動源を制
   御するようにした工作機械であつて複数の工場等
   に設置される工作機械と、 一の制御センターのコンピユータから上記の各
   工作機械に関して供給される前記の予定信号を含
   む作業指令データの内容をそれぞれ表示する表示
   部並びに前記コンピユータに対し上記作業指令デ
   ータの内容の変更、新設、或は、前記工作機械の
   稼動記録などに必要な作業実積データを供給する
   ための入力部を有し前記複数の工場等ごとに設置
   されるオペレータターミナルと、 上記各工作機械に対し上記予定信号を、また、
   上記オペレータターミナルに上記作業指令データ
   を供給すると共に、各工作機械及びオペレータタ
   ーミナルから供給されるデータを処理する前記コ
   ンピユータとから成り、 前記コンピユータと各工場等の工作機械及びオ
   ペレータターミナルとのデータの変換を、中間に
   モデム又は専用回線を介在させて電話回線を通し
   て行うと共に、上記の各工作機械から供給される
   前記制御対象の現在速度又は現在加速度に対応し
   た現在信号を基にして刃物の折損等を判断して上
   記の各工作機械ごとの予防的メンテナンス情報を
   得るようにしたことを特徴とする生産、技術情報
   管理装置。 ２ 予定信号と現在信号は、パルス信号によるデ
   ジタル値である特許請求の範囲第１項記載の生
   産、技術情報管理装置。