JPS59202509A - 工具異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、数値制御装置を群管理するシステムにおい
て、工具の異常を常時監視できるようにした工具異常検
出装置に関するものである。

従来、数値制御装置（以下ＮＣ装置という）による工作
機械等の制御は第１図に示すような構成により行われて
いる。

すなわち、第１図において、ＡはＮＣｉ置、Ｂは制御盤
、Ｃは対象とする機械であり、ＮＣ装置Ａに内蔵するテ
ープリーダからプログラムを読みとり、制御盤臼を介し
て機械Ｃをプログラム制御している。機械Ｃには押釦や
表示ランプ等を備えたペンダントボックスがあり、これ
を操作して起動、停止などの操作を押釦により行うと、
それが表示ランプに表示されるとともＫ、その情報がＮ
Ｃ装置Ａに入るよう姥なっている。

一方、上位計算機システムから群管理制御（ＤＮＣ：　
Ｄｉｒｅｃｔ　Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　
）が行われるよう蹟なってきた。これを第２図に示す。

この図で、Ｄは上位計算機システムを示す。

この方式によれば複数台のＮＣ装置Ａを１台の上位計算
機システムＤで制御することにより複数台の機械Ｃを制
御することができる。

しかし、従来のＮＣ装置Ａは、紙テープに加ニブログラ
ムを格納し、これを紙テープリーダで読みとってＮＣＣ
装置内内メモリに格納しなければならず、また、試削等
によりＮＣＣ装置内内加ニブログラムを修正した場合、
修正した加ニブログラムを上位計算機システムＤへ登録
するために、紙テープパンチャ尾より紙テープを穿孔す
る等、媒体として紙テープが必要であり、常に作業者が
介入して処理しなければならなかった。

上記の問題を解決するために、本発明者は上位計算機シ
ステムＤとＮＣ装置Ａとの間に介在させる機械インクフ
ェイス装置を発明し、既存のＮＣ装置の群管理を可能と
した。これを用いた場合の構成を第３図に示す。

なお、第３図では対象の機械Ｃは１台のみ示しである。

第３図で、Ｅは機械インクフェイス装置であり、ＮＣ装
置Ａが既存のものであってもこれに改造を加えることな
く、群管理制御を行うことができるようになる。しかし
、この場合上位計算機システムＤからトップダウンで機
械Ｃを制御することはできるが、機械Ｃの状態を示す各
種情報を機械インタフェイス装置ＥＫ入力することがで
きないため、工具破損があっても上位計算機システムＤ
側ではわからない欠点があった。

この発明は、上述の点にかんがみなされたもので、制御
盤を改造することなく、必ヅな情報を得ることができる
ようにするため、ＮＣ装置と制御盤との間に設ける中継
装置からの情報を利用し、機械インクフェイス装置に異
常信号を送れるようにした工具異常検出装置を提供する
ものである。

以下この発明について説明する。

まず、この発明に用いる機械インクフェイス装置Ｅにつ
いてその概要を説明し、次し・で、中継装置について述
べる。

第４図はこの発明に用いる機械インクフェイス装置Ｅ＊
ＮＣ装置Ａならびに上位計算機システムＤの構成ならび
に関連を示すブロック図である。

この図において、１は命令を解読して実行する中央処理
装置、２はプログラムやデータを格納するメモリ、３は
データの設定、プログラムの編集およびＮＣ装置の状態
１表示を行うキャラクタディスプレイボード、４は前記
キャラクタディスプレイボード３のインク７工イス回路
、５は紙テープの穴の有無により加ニブログラムを読み
取る紙テープリーダ、６は前記紙テープリーダ５のイン
クフェイス回路、１は前記メモリ２に格納されている加
ニブログラムを紙テープに穿孔する紙テープパンチャ、
８は前記紙テープパンチャフのインクフェイス回路、９
は前記機械Ｃや図示していない外部機器とインタフェイ
スするための接点インクフェイス回路であり、以上でＮ
Ｃ装置Ａが構成されている。

機械インクフェイス装置Ｅにおいて、１０は命令を解読
し実行する中央処理装置、１１は加ニブログラムやデー
タを格納するメモリ、１２は前記ＮＣ装置Ｅへ加ニブロ
グラムを紙テープイメージで転送するＢ　Ｔ　Ｒ（Ｂｅ
ｈｉｎｄ　Ｔａｐｅ　Ｒｅａｄｅｒ　）イアｊ’フェイ
ス回路、１３は前記ＮＣ装置Ａから加ニブログラムを紙
テープイメージで受信するＢＴＰ　（Ｂｅｈｉｎｄ　Ｔ
ａｐｅ　Ｐｕｎｃｈｅｒ　）インクフェイス回路、１４
は前記ＮＣ装置Ａとの間で制御信号や状態信号の入出力
を行う接点インクフェイス回路である。１５は前記上位
計算機システムＤとの間でデータの交信を行う上位イン
クフェイス回路である。１６は加ニブログラムを機械イ
ンクフェイス装置Ｅより送受してＮＣ装置Ａを群管理制
御するか、紙テープリーダ５および紙テープパンチャ１
を介して加ニブログラムを送受するかを選択する切換ス
イッチである。１７は前記機械インクフェイス装置Ｅの
運転モード切換スイッチ、１８はポインク動作切換スイ
ッチである。

次に動作について説明する。ＮＣ装置Ａがテープ運転モ
ードで切換スイッチ１６が機械インクフェイス装置Ｅを
選択している場合には、以下の運転が可能である。

機械インタフェイス装置Ｅの運転モードにはＤＮＣ運転
モードとローカル運転モードとがあり、これは運転モー
ド切換スイッチ１１により選択する。

ＤＮＣ運転モードでは、第５図（ａ）に示すように、上
位計算機システムＯより機械インタフェイス装置Ｅｌｌ
？：対して上位インクフェイス回路１５を介して、加ニ
ブログラムのダウンロード指示が与エラれる。ダウンロ
ード指示を受けた機械インクフェイス装置Ｅは、ダウン
ロード不可能であれはダウンロード不許可回答を、また
、ダウンロード可能であれば、ダウンロード許可回答を
上位インクフェイス回路１５を介して上位計算機システ
ムＤへ回答する。

ダウンロード許可回答のときＫは、上位計算機システム
Ｄより機械インクフェイス装置Ｅに対して、上位インク
フェイス回路１５を介して加ニブログラムがダウンロー
ドされ、機械インクフェイス装置Ｅのメモリ１１に格納
される。エラーが検知されることがなくメモリ１１に格
納されると、上位計算機システムＤに対して上位インタ
フェイス回路１５を介してダウンロード完了を報告する
。

次に、上位計算機システムＤにおいて加工開始条件が整
うと、第５図（ｂ）に示すように、上位計算機システム
Ｄよ１）機械インクフェイス装置Ｅに対して、上位イン
クフェイス回Ｆ６１５を介して加ニブログラムのサーチ
指示が与えられる。機械インクフェイス装置Ｅの中央処
理装置１０は、サーチ指示された加ニブログラムがメモ
リ１１に格納されているかどうか確認し、格納されてし
・れば加ニブログラムの先頭ブロックへポインタをセッ
トする。ポインタのセット完了にて上位インクフェイス
回路１５を介して、上位計算機システムＤへ加ニブログ
ラムサーチ完了を報告する。

次に、上位計算機システムＤより機械インクフェイス装
置Ｅに対して上位インクフェイス回路１５を介して加工
指示が与えられるので、機械インクフェイス回路Ｅは、
ＮＣ装置ＡＫ対して接点４７２７１４１回路１４を介し
て自動起動信号を与えると、ＮＣＣ装置上り機械インク
フェイス装置Ｅに対して、ＢＴ几インタフェイス回路１
２を介してＰＴＲ起動要求（ＦＷＤ）が与えられるので
、機械インクフェイス装置Ｅの中央処理装置１０は、上
位計算機システムＤより指定された加工プロダラムの先
頭ブーツクより１キャラクタ単位でＢＴＲインタフェイ
ス回路１２を介してＮＣＣ装置上送出する。

ＮＣＣ装置上、前述したテープ運転と同様に、インクフ
ェイス回路６を介して加ニブログラムの１プロンクの内
容をメモリ２の先読み用ノくソファエリアへ格納し、Ｐ
ＴＲ起動要求（ＦＷＤ）の送信を止める。先読み用バン
ノアエリアに格納された内容は作業用バンノアエリアに
移され、１プロンク分の加ニブログラムに従って制御鉄
Ｂにより機械Ｃを運転制御する。一方、先読み用バンノ
アエリ７が空になると、再びＰＴＲ起動要求（ＦＷＤ）
を機械インクフェイス装置Ｅに送信し、次ブロック分の
加ニブログラムを先読み用ノくソファエリアへ格納して
おく。作業用バンノアエリアに格納された１７′ロック
分の加工作業が完了すると、再び先読み用バンノアエリ
アに格納された次ブロンク分の加ニブログラムを作業用
バンフ７エリアに移し加工作業を行う。以下、この作業
を繰り返えすことにより加工作業を完了させる。

また、第５図（ｃ）に示すように、上位計算機システム
Ｄより機械インクフェイス装置Ｅに対して、上位インク
フェイス回路１５を介して加ニブログラムのアンプロー
ド指示が与えられる。アンプロード指示を受けた機械イ
ンクフェイス装置Ｅは、アンプロード可能であれば上位
インクフェイス回路１５を介して機械インタフェイス装
置ｔＥのメモリ１１に格納されている加ニブログラムを
、上位針ｎ機システムＤヘアンブロードする。１ノブロ
ード不可能であれば、７ノブロ一ド不可能回答を、−ｈ
位インクフェイス回路１５を介して上位計算機システム
Ｄへ回答する。ローカル運転モードは、機械インクフェ
イス装置Ｅのメモリ１１に格納されている加ニブログラ
ムをＮＣＣ装置上キャラツクディスプレイボード３より
サーチして加工するモードであって、試削運転やＮＣ７
ラーム等で作業者の介入が必要な場合に使用する。

上記と同様にしてＮＣＣ装置中キャラクタディスプレイ
ボード３を用いて入力した情報は機械インクフェイス装
置Ｅのメモリ１１に格納することができる。

上記した機械インクフェイス装置Ｅによれば上位計算機
システムＤとＮＣＣ装置中をＮＣＣ装置中制御盤Ｂに加
工を施すことなく接続することができるが前述したよう
に制御盤Ｂからの情報を検出することができず、そのた
め強いて検出して機械インクフェイス装置Ｅに入力しよ
うとすると制御盤Ｂ＋ＮＣ装置Ａを改造するより方法が
なかった。

この点を解決するため、本発明者は中継装置を発明した
。以下これについて述べる。

第６図は前述の中継装置を示すプロンク図である。この
図において、Ａ、Ｂ、Ｅは前述したＮＣ装置、制御盤２
機械インクフェイス装置であり、内部は主要のもののみ
示しである。なお、機械インクフェイス装置Ｅには、入
出力ボート■１０が設けられている。Ｆはこの発明によ
る中継装置で　−あり、ＮＣＣ装置中制御盤Ｂとの間に
位置している。１９は前記ＮＣ装置Ａと制御盤日とを接
続する多数のケーブルを示し、中継装置Ｆが介在しない
とぎは直接両者を接続していたものである。

次に、中継装置Ｆの構成について説明する。

２０は中継端子箱で、両側にコネクタＣＮ４．ＣＮ、。

ＣＮ７．　ＣＮ、を有し、コネクタＣＮ、とＣＮ７間と
、ＣＮ、とＣＮ、間は内部ケーブル２１で導通している
。内部ケーブル２１中には短絡片２２が着脱自在に挿入
されており、必要に応じて取り外すようになっている。

点線は取り外されている状態、実線は装着されている状
態を示す。Ｒ１−Ｒ４はリレー、’２ｅ　ｒ３−＋　ｌ
　ｒ３−２　ｖ　ｒ４は接点、５ｌ−１１３１−２は運
転モード切替接点で、第４図の切換スイフチ１６により
制御され、第６図に示す状態は自動運転、すなわち、群
管理制御であり、反対になったときは機側制御となる。

■は電源である。なお、符号は煩雑さを避けるため必要
なもののみ付した。

ＣＮ、、ＣＮ、はコネクタで、それぞれ機械インクフェ
イス装置Ｅと中継装置Ｆとに設けられ、両者間はケー７
′ル２３で接続される。ＣＮｓ　、　ＣＮｓはＮＣＣ装
置中取り付けられたコネクタで、中継装置Ｆのコネクタ
ＣＮ、、　ＣＮ、とそれぞれケーブル１９で接続される
。ＣＮｓ、ＣＮ＋ｏもコネクタで、制御盤Ｂに設けられ
、中継装置ＦのコネクタＣＮ、とＣＮ９とそれぞれケー
ブル１９で接続される。なお、ＣＮ＋＋　、　ＣＮＩ２
　、ＣＮ＋ｓもコネクタを示す。また、ＮＣ装置への１
′は各部をまとめて示した論理ユニットである。

次に動作について説明する。

今、ＮＣ装置Ａ側から自動運転モードにするため接点５
ｌ−１１３１−２が図示のようになり、この自動運転モ
ードを機械インクフェイス装置Ｅに入力しようとする場
合、論理ユニット１′のポートａ、ｂに出力を出す。こ
の出力はケーブル１９を経て中継装置Ｆ内の内部ケーブ
ル２１からリレーＲ３ｙ電源■の回路に加わり、リレー
Ｒ３を作動させ、接点ｒ３−１　　と接点ｒ、−７とが
閉じる。接点「３−１の閉成により制御盤ＢのリレーＲ
０が動作し、その接点（図示せず）を閉じ所要の制御を
行う。これと同時に接点ｒ３−２が閉成し、これＫより
自動運転モードであることを機械インクフェイス装置Ｅ
に入力する。このようにして短絡片２２を摩り外して信
号が直接ＮＣ装置Ａから制御盤Ｂに行かないようにし、
リレーＲ３を働かせることで制御用の接点ｒ３−１と信
号入力用の接点ｒ３−２とを働かせることにより必要な
入力を機械インタフヱイス装置Ｅに入力することができ
る。

自動運転モードになると、制御盤Ｂから制御できなくな
る。例えば、接点ｒ、ｏを入れてリレーＲ４を動作させ
、その接点ｒ４が閉成しても接点Ｓ　＋−２が図示のよ
うに接点「２側に入っているため何の制御も行われない
。

次に、機側制御モードの場合は、接点ｓ、−，，Ｓ＋−
２が図示と反対側に入る。したがって、接点ｒｌｏを入
れてリレーＲ４１が動作すると、ＮＣ装置への論理ユニ
ット１′のポー）ｍ、ｎ間忙入力が加わり、接点ｒｌＯ
による制御が行われたことをＮＣＣ装置中入力する・ このように、して、中継装置Ｆを介して信号の授受と、
信号の検出を行い、検出した信号は必要のものが機械イ
ンクフェイス装置Ｅに入力される。

上述した機械インクフェイス装置Ｅと、中継装［ｎＦと
を利用してこの発明では工具の異常を常時、機械インク
フェイス装置Ｅ側で検出するようにしたものであり、以
下その実施例につし・て説明する。

第７図はこの発明の一実施例を示すものである。

３０はこの発明による工具異常診断ユニ７トで、判定部
３１．主分力演算部３２．送り分力演算部３３、切削デ
ー！記憶部３４からなる。これらについては後に説明す
る。

まず、この発明の詳細な説明する。第８図は切削速度お
よび送Ｉ）速度が一定の場合の主分力と送り分力の相互
の関係を水子。同図に示すように、工具に欠損や異常が
生じると、切削分力のうち送ζノ分力と背分力が特に大
きく増加する。そこで、正常工具についての切削条件と
切削分力との相互の関係をあらかじめ求めておき、これ
を記憶させておく。工具監視中は、現在の切削速度、送
り速度、主分力から、あらかじめ記憶された切削条件と
切削分力の関係に基づいて、正常工具の送１ノ分力もし
くは背分力を推定する。そして、この推定値と実測され
た送り分力もしくは背分力とを比較し、その差が一定範
囲以上になった場合に工具異常と判定する。

第９図はその判定を行うための装置の一実施例を示す。

同図で、３０は工具異常診断ユニ７トで、機械Ｃを監視
対象とするものであって第７図に示した判定部３１．主
分力演算部３２．送り分力演算部３３．切削データ記憶
部３４などを有する。

監視対象の機械Ｃには主軸電動機の電力値Ｐを検出する
変換部が設けられている。この変換部からの電力値Ｐは
主分力演算部３２へ送られる。また、送り軸の直流サー
ボモータに接続された変換部から送り電流値工が出力さ
れ、判定部３１および送り分力演算部３３へ送られる。

そして、判定部３１から工具異常信号Ｗが出力されるよ
うになっている。なお、Ｍは検出指令である。

ここで、主分力Ｆｐと主軸電力値Ｐと切削速度Ｖとの間
には、 Ｆ、　＝　ｋ、　−Ｐ／Ｖ＋　ｋ２ なる関係がある。ただし、ｋ、　、　ｋ、は定数である
。

また、送り分力Ｆ、と送り軸サーボモータ電流値■との
間には、 Ｆｆ＝Ｌ、・Ｉ＋Ｌ。

なる関係がある。ただし、Ｌ、、Ｌ２は定数である。

したがって、装置内部においては、主分力の代わりに主
軸電力Ｐを切削速度Ｖで除した値Ｐ／ｖと、送り分力の
代わりに送り軸サーボモーフ電流値■を監視すればよい
。そして、監視すべき工具については、その使用範囲の
異なる何点かの切削条件で試験切削を行い、このときの
Ｐ／Ｖと工を、切削デー！記憶部３４へ切削速度と送り
速度とに分けて別々に書き込む。この書込みは、第１０
図の破線のように外挿して行う。

監視を行う場合は、先ず、主分力演算部３２にて、主軸
電力値Ｐと切削速度ＶからＰ／Ｖを求める・次いで、こ
の値Ｐ／Ｖと現在の切削速度ｖＰ。

送り速度ｆに対応する正常送り電流値■を、切削データ
記憶部３４と送ζノ分力演算部３３にて求める。判定部
３１は正常送り電流Ｉと現在の送り電流Ｉ、とを比較し
、その差ｄＩが設定値よりも大きな場合に工具異常信号
Ｗを出力する。

ここで、工具を交換する場合は、ＮＣ装置等から工具に
対応する番号信号Ｔを工具別に切削データ記憶部３４へ
入力すればよい。被切削材質が変わる場合も、これと同
様に材質番号信号ＴＣを入力すればよい。また、機械Ｃ
に周速を一定にする制御機能があって工具毎の切削速度
を一定にする場合は、切削速度を入力しな（てもよい。

また、ある大きさ以上の異常を検出すれはよい場合は、
送り速度ｆを入力しなくてもよい。このようにして工具
の異常信号を中継装置Ｆから機械インクフェイス装置Ｅ
内の工具異常診断ユニ７ト３０に送ることができる。

以上詳細に説明したように、この発明はＮＣ装置を用い
た群管理システムにおいて、中継装置を利用することに
よって機械インクフェイス装置中に設けた工具異常診断
ユニン）Ｋ異常信号を送るようＫに、常に工具の異常を
検出することができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来のＮＣ装置による機械の制御をそ
れぞれ示すブロック図、第３図は本発明者によりなされ
た機械インクフェイス装置を用いた場合のＮＣ装置によ
る機械の制御を示すブロック図、第４図は第３図の詳細
を示すブロック図、第５図（ａ）、　（ｂ）、、　　（
Ｃ）は第１図の各部の動作を説明するための流れ図、第
６図は中継装置の構成を示すブロック図、第７図はこの
発明の一実施例を示すブロック図、第８図はこの発明の
原理説明図、第９図は第７図の詳細を示すブロック図、
第１Ｏ図は動作の説明図である。 図中、ＡはＮＣ装置、Ｂは制御盤、Ｅは機械インクフェ
イス装置、Ｉｌｏは入出力ボート、Ｆは中継装置、１６
は切換スイツチ、１９はケーブル、２０は中継端子箱、
２１は内部ケーブル、２２は短絡片、２３はケーブル、
ＣＮｌ−ＣＮｌ３はコネクタ、Ｒ，〜Ｒ４はリレー、ｒ
ｔｙ　　ｒ３−１　ｒ　　ｒ３−ｔ　ｒ　　ｒ４Ｓ＋−
１１５ｔ−２は接点、Ｖは電源、１′は論理ユニット、
ａ、ｂはポート、３０は工具異常診断ユニ７ト、３１は
判定部、３２は主分力演算部、３３は送り分力演算部、
３４は切削デーク記憶部である。 なお、図中の同一符号は同一または相当部分を示すＯ 代理人　大岩増雄　　（外２名） 第　５　図（ａ） 第　５図（ｂ） 第　５　図（Ｃ） ４ｉ：’７７′で 手続補正書（自・−発゛う ）７７１８ 昭和　　年　　月　　日 持許庁長宮殿 １、事件の表示　　　特願昭　５８−０７８５２２号２
　発明の名称　　　工具異常検出装置３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号
名　称　　（６０１）三菱電機株式会社代表者片山仁八
部 ４代理人 住　所　　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号
５、補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄１発明の詳細な説明の欄、
および図面 ６、補正の内容 （１）　　明細書の特許請求の範囲を別紙のように補正
する。 （２）明細書第２頁１８行のｒＤｉｒｅｃｔＪを、ｒ　
Ｄ　１ｓｔｒｉｂｕｔｅｄＪと補正する。 （３）同じく第１４頁１６行の「リレーＲ４１」を、［
リレーＲ４Ｊと補正する。 （４）図面第５図（ｂ）を別紙のように補正する。 （５）図面第４図、第６図中の符号を、いずれも別紙未
配のように補正する。 以上 ２、特許請求の範囲 加二「テープを内蔵するテープリーグで読みとり運転す
る数値制御装置と、この数値制御装置とケーブルにより
接続され前記数値制御装置からの指令により対象となる
機械を制御しその機械からの情報を前記数値制御装置へ
送る制御盤と、この制御盤と前記数値制御装置の間に挿
入され、前記制御盤および前記数値制御装置から発せら
れる情報のうち必要なものを検出する中継装置とを有し
、上位計算機システムから機械インクフェイス装置を介
して前記数値制御装置を群管理するシステムにおいて、
前記機械インクフェイス装置内に前記中継装置からの工
具異常信号を受は前記機械インクフェイス装置に通親し
て前記機械を停止させるとともに異常信号に基つく異常
データを上位計算機システムに送出する工具異常診断ユ
ニットを設けたことを特徴とする異常検出装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 加工テープを内蔵するテープリーダで読みとり運転する
   数値制御装置と、この数値制御装置とケーブル忙より接
   続され前記数値制御装置からの指令により対象となる機
   械を制御しその機械からの情報を前記数値制御装置へ送
   る制御盤と、この制御盤を前記数値制御装置の間に挿入
   され、前記制御盤から発せられる情報のうち必要なもの
   を検出する中継装置とを有し、上位計算機システムから
   機械インタフェイス装置を介して前記数値制御装置を群
   管理するシステムにおいて、前記機械インクフェイス装
   置内に前記中継装置からの工具異常信号を受は前記機械
   インクフェイス装置に通報して前記機械を停止させると
   ともに異常信号に基づく異常データを上位計算機システ
   ムに送出する工具異常診断ユニットを設けたことを特徴
   とする工具異常検出装置。