WO1982001843A1 - Monitoring system for numerically controlled machine tool - Google Patents

Description

明 細 甞

数値制御工作機械シ ス テ ム の モ ニ タ 方式

技 術 分 野

本発明は数値制御工作接械シ ス テ ム の モ ニ タ 方式に係

5 、 特に高度なモ - タ をする こ とができ る と共にモ - タ のための信.号鎳を少 く で き るモ - タ 方式に関する。

背 景 技 街

数値制御工作接械シ ス テ ム の無人違耘を可能と するた めにはシ ス テ ム を構成する 各檨器が予め決め られた約束 0 に従っ て動作 しているか ど う かをモ ニ タ し、 万一こ の約 荥に違反する よ う な動作を検出 した場合には非常停 lhす る 等の しかるべき 処置を と ]? 、 各接 が鼓損する こ との よ う にする必要がある。.

た とえば、 工作機械は数値制御装置 （ N C と い う ） か5 らの指令に基 て工具、 或いはテー ブ ルを移動させプロ ダ ラ ム通 ] の加工を ワ ーク に施すが、 工作機械が N Cか らの指合に基いて所定の加工を ワーク に旌すためには供 給電力、 空気圧等が適正な値にな っ ていなければな らな いつ たと えばテ ー ブルを 回転させるためには電力は¹ KWo 必要であ ]? 、 又エ ア吹出 しには空 ^圧が 5 ^/cd必要であ るがこれ ら電力、 空気圧が上記値以下てあ る と工作接械 は指令通 ]? に動作する こ と がて き な く な る。 又、 工作接 核各部の動作は N C か ら与え られる M ¾能命合、 T ¾能 命合、 S 接能命合等によ ]? 制御されるが、 これ ら 各命令 に対 し正 51に動作 してい い と やは ]) 指令通 の加工制 御を行る う こ とがてき な 。 たと えば、 M接能命令等に 対し ¾械が動作して る時間が所定時間よ はるかに長 すぎる と き 镜械は正 し く 動作 して な こ と に ¾ ]？ 、 又

M， S , T接能命令等の遂行に よ る 出力、 たとえば変位、

5 回転方向、 回転速度等が指令通 ]? に つて な と き に はやは ]? 铵械は誤動作 して る こ と に ！？ 、 ワ ー ク を無 駄にするばか か、 如'ェ効率を著し く 低下させるつ

従って、 工作接械各部が正常に動作 して るか ど うか をモ ニ タ し、 異常があれば接拭を停 it し、 或いはア ラ ー

1 0 ム を 出す ど して、 異常に よ る葬害を速やかに除去する 必要があ る。

—方、 ロ ボ ッ ト.に ワ ー ク 着脱、 工具交換な どを行わせ

'る ロ ボッ ト 付 N' C工作檨械にお て、 口 ポ プ は N Cェ 作機械側か らのサー ビ ス要求 （た とえばワ ーク交換要求 t s Μ 2 Q，工具交換旻求 M Q 0等） に よ ]7 工作 ¾械に対 し ヮ ー ク の着脱、 或いは工具芡溴 どのサー ビ ス を実行する。 と ころて、 π ボ ッ ト が工作^械 （たとえば旋盤） のチ ヤ プ ク に ワ ー ク を ¾付けるためには、 旋螌は次の よ う 状 態になければな ら い。 即ち、 （1)旋盤のス ブ ラ ッ シ ュガ

20 一 ドが開 た状態にあ ！？ 、 しかも ）チ ヤ プ ク は開 てお 、 又（3)主 ¾は停 Lbし、 更に（4)刃物台は正規な位置に停 it している ければ ら 。 従って、 上記（1)〜（⁴)の条件 が満たされて るかど うかをモニタ し、 ¹ つでも 潢たさ れてい ければロ ボ ッ 卜 の ワ ー ク着^動作を停 itさせる

²⁵ 必要がある。 尚、 工作檨揉のモ - タすべき状態と しては

D ' H ' ', 上記（1)〜（ のほか、 治具開閉、 心押合後退 Z前進、 工具- ア ン ク ラ ンブ/ク ラ ン プな どがあ る。

" と ころが従来の N C工作機械或いは ロ ボ ジ ト 付 N Cェ

* 作接械においては、 N C或 は ロ ボ ッ ト 側か ら工作機械

5 に対し各種状態確認信号を制御イ ン タ フ X イ ス を介して

送 ]) 、 工作接械は こ の状態確認信号を受けて所定の状態 を表わす状態信号或いはデータ を個別の制御信号と して

N C或 は ロ ボ ッ 卜 に送っ て る。 そ して、 N (： 、 ロ ボ ッ ト は機械か ら送 られて く る状態信号或いはデータ によ

10 機械状態'を監視 し、 該铵械状態に応じて N C制飼或

は ロ ボ ッ ト サー ビ ス を行る つ てい る。

しか しながら、 か る従来の方式においては、 監視す べき 状態が ¾加するにつれ、 又 N C'工作機械 ^ス テ ム を

- 構成する璣器が増えるにつれて、 信号線数が多 く ]? 、 .

15 しか も 結合する ケ一ブル の接続が複縝にな る。 又、 何を

モ ニ タ するかに応じ て、 或いはモ - タ の度合 （複雑、 高

.度な モ ニ タ をするのか或いは最低限必要なモ ニ タ をする

のか） に応じて各接器の構成及びケー ブル接 ^が異な る

, ため、 汎用倥に乏 し く シ ス テ ム の コ ス ト を高 く して る。

20 発 明 の 開 示

本発明は高庋な モ ニ タ をする こ と ができ る と共に、 信 号線教を少る く てき 、 しか も 各铵器をモ ニ タ 方式の如何 を問わず改造する必要が い、 汎用性に富んだ数値制御 工作機械シ ス テ ム を提供する こ と を 目 的と する も の てあ

25 V) _Λ 具体的には、 関違づけ られて動作する よ'う に構成さ

ひ、 れて る数値制御装置、 工作接械、 π ホ' ッ ト 等の L 個 '

( L≥ 2 ) の機器が関連する動作を制御する ための制御 If 報を授受するための制御ィ ン タ フ - ィ ス で結合されて い る数値制御工作接拭シ ス テ ム にお て、 この制御イ ン タ フ ヱ イ ス とは別に M個 （ M≥ 1 ) の モ ニ タ イ ン タ フ エ イ ス と N 個 （ N ^ 1 ) のモ ニ タ 手段を有し、 M個のイ ン タ フ ェ イ ス の う ち少 く と も 1 つ の モ ニ タ イ ン タ フ ェ イ ス には、 L 個の接器の う ち少 く と も 1 つの機 ^と N 個のモ

' - タ 手段の う ち少 く と も 1 つのモ ニ タ 手段と を結合する そしてモ ニ タ ィ ン タ フ ヱ イ スと結合されて る接器及び モ ニ タ 手段は夫 々 コ ン ピ ュ ー タ を有してお ]? 、 各接器の コ ン ビ ュ ー タ はその檨荐の状寧を表わすモ ニ タ 情報を結

-合さ，れたモ ニ タ ン タ フ ヱ ィ ス に送出'し、 '且ゥモ ニ タ 手 段の有する コ ン ビ ュ ータ は結合されたモ ニ タ イ ン タ フ エ イ ス を介して送 られて く るモ ニ タ 情報を受信 して願次ェ 作 ^椟ゃ π ホ' ッ ト 等の制御を行 う も のてある。 この こ と によ J?本発钥はモ ニ タ すべ き 状態が増加 しよ う と も 、 又 シ ス テ ム の铵 ϋが増加 しよ う と も · ドウ エ アを何等 ¾ 造、 変更する必要 も く 、 且つモ ニ タ 情報伝送用 と して は ¹ 本のデー タ パ ス で充分 ¾能を果せる数値制御工作 ¾ 核シ ス テ ム の モ タ 方式を提供する も の てある。

図 面の 簡単 な 説 明

第 ¹ 図、 第 2 gは兵に本発明方式を適用 した数値制御 工作锓椟シ ス テ ム の ブ ロ ッ ク 図であ る。

発钥 を実 ^するための最良の形態 以下、 本発明を詳細に説述するために添付図面の実 ¾ 例を参考に して説明する。

第 1 図は本発明に係る数値制御工作機械シ ス テ ム の ブ 口 ッ ク図で あ る。

図中、 1 1 は N C であ 、 コ ン ピ ュ ー タ を内 蔵 し、 い わゆる コ ン ピ ュ ー タ N C ( CNC) と しての構成を有し、 制御プ ロ グ ラ ム 及び加エブ ロ グ ラ ム に応じ て所定の N C 制御処理を行な う 処理装置 A-¹ と 、 制御ブ ラ グ ラ ム を記 億する制御プ π グ ラ ム メ モ リ B -¹ と 、 工作機械制御装置

ロ ボ ッ ト 制御装置間で制御信号の授受を行な う 制御用入 出力回路 C-¹ と 、 モ ニ タ 情報を入出力する モ - タ 用入出 力回路 D-¹ と 、 サー ボ制御回路 E-¹ を具備 して る。 尚 .

加工プ ロ グ ラ ムデ'一 タ は囟'示 しない羝テ一 *か ら、 或い は 加工プ ロ グ ラ ム を記憶す る 図示 し メ モ リ か ら読み 取 られる。

1 2 は工作機械制御装置 （以後強電盤） で あ 、 コ ン ビ ュ ー タ を内 载 して 、 NC ^{1 1} から 与え られる M, S, T機

能命令或いは ロ ホ' ッ ト 側か ら与え られる カ バー開閉、 治

具開閉、 チ ャ ッ ク 開閉、 心押台前進 Z後退、 工具ク ラ ン

ブ / ア ン ク ラ ン プ命令等の制御信号に応じ て所定のシ ー

ケ ン ス処理を行 つ て機械制御信号を工作 ¾械へ送出 し 主軸正転 Z逆転 Z停止、 ク ー ラ ン ト オ ン Zオ フ 或 は力

パー開閉、 チ ヤ グ ク 開閉等の動作を接栻に'実行させる。

尚 、 ¾械動作が完了すれば NC ^{1 1}或いは ロ ボ ッ ト 制御装

置に動作完了信号を送出する。 さて、 強電盤 ¹ 2 は制

じ'■ ^ Γ c' π プ ロ グ ラ ム に よ ]? 所定のシ ー ケ ン ス処理その泡の処理 行る う処理装置 A-2 と 、 制御ブ π グ ラ ム を記億する制御 ブ π グ ラ ム メ モ リ B-2 と 、 N C 1 1或いは 口 ボ ッ ト 制御装 置と 制御信号の授受を行な う と共に工作铵拭に接械制御

⁵ 信号を送出する制御用入出力回路 C-2 と 、 モ - タ 情報を 入出力するモ ニ タ 用入出力回路 D - 2 を具備 してい る。 1 2' は工作 ¾械であ ]? 、 刃锪合 （テー ブ ルで も よ ） を駆動 する直流モ ー タ F - 2 と 該刃物合の位置を検出するための 位置検出器 G- 2 を有して る。

1 0 1 S は口 ポ ク ト 制御装置、 1 3 は ロ ホ' ッ ト である。 口 ホ'ッ ト 制御装置 1 3 はコ ン ビ ユ ータ 搆成に ¾ つ てお j?制 御プ ロ グ ラ ム に従っ て教示その泡の処理を行る う と共.に 教示内容に応じて再生処理を行'な う 処理装置 A-S と 、 i(f 御プロ グ ラ ム び教示内容を記憶する メ モ リ B-3 と 、

" N C 1 1及び強電盤 ¹ 2 と 制御信号の授受を行な う と共に π ボ ッ ト 1 5 にハ ン ド制御信号、 手首回転制筠信号な ど を送出する制御用入出力 Θ路 C-3 と 、 モ ニ タ 情報を入出 力するモ ニ タ 用入出力回路 D - 3 と 、 ロ ボ ッ ト を指令通 に移動させる サー ボ回路 E - 5 を具傭 している。 ロ ボ ッ ト ²⁰ 1 3 は豌の上下移動、 左石旋回， 伸縮 どを制御するサ ーボモ ー タ F-3 と 、 铌の位置を換出する 位置検出器 G-3 を有している。

1 ⁴ はモ - タ 装置であ 、 コ ン ビュ一タ 構成に ¾ つて お i? 所定のモ ニ タ 処理を行な う 処理装置 A- 4 と 、 モ ニ タ

" 用の制御プ ロ グ ラ ム を記億する制御プ ロ グ ラ ム B-⁴ と 、 モ - タ 情報を入出力する モ ニ タ 用入出力回路 を具備 している。 1 5 はモ ニ タ 滑報を双方向に伝送する デー タ

' パス て あ ]? 、 該デー タ バス に よ 各モニ タ 用入出力 回路

'' D - 1 〜 D - 4 は相互に接^される。 尚、 D-1 〜 D- 4 と デー

5 タ パ ス 1 5 と でモ ニ タ ィ ン タ フ ェ イ ス が構成されている < さて、 モ ニ タ イ ン タ フ ヱ イ ス を介 して伝送される モ - タ

情報は、 ①各機器の状態を要求する送信要求信号、 ②状 態の種類を識別する ための信号及び状態を示すデー タ 、

⑤モ - タ した結果を表わす信号を含んてい る。 ¹0a〜¹0e 0 は制御信号送受信用の信号線であ ！） 、 信号線 ¹ 6 aを介し

て接械を制御するため の ^ S， T機能命令、 M，S， T完了信 号が相互に伝送され、 信号線 ¹6bを介 してた とえば π ホ' ッ ト サー ビ ス要求信号、 ロ ボ.ッ ト サー ビ ス完了信号 ど が伝送され、 信号線 1 6C を介 して 力 パー開閉、 治具開閉， 5 チ ャ ッ ク開閉な どの制御信号、 動作完了: ft号 どが伝送

される。

次にモ ニ タ 動作を説明する。

各接器 1 1〜 1 3 の処理装置 A-f , A- 2， A- 5 はその制 御ブ π グ ラ ム の制御によ ]? 、 モ ニ タ に必要 各種機器状

20 態を状態識別コ ー ドと共に対応する モ ニ タ 用入出力回路

D-1 〜 D- 3 の図示 しない レ ジ ス タ に 、 所定時間毎に或

は要求される 都度或いは必要に応じ てセ ッ 卜 する。 たと えば、 NC 1 1 のモ ニ タ 用入出力回路 D-¹ には刃物台の現 在位置デー タ が所定時間毎セ ッ ト される。 又、 強電盤 】2

25 の モ ニ タ 用入出力回路 D-2 には洪給電力データ 、 空気圧

ひ デー タ 、 主軸回転方向デー タ 、 主軸回転 Z停 itデー タ 、 . その池接械 1 2 に取付けたセ ン サ の検出値、 ス プ ラ プ シ ュ ガ ー ドの開閉状態を示すデー タ 、 チ ヤ ッ ク の開閉状態 を示すデー タ な どが所定時間毎にセ ノ ' ト される。 更に、 ロ ボ ッ ト 制御装置 ¹ 3 の モ - タ 用入出力回路 D-S には铌 の現在位置、 ハ ン ドの全閉/全開を示すデータ 、 空気圧 デー タ な どが所定時間毎にセ ッ ト される。

処理装置 A-4 はモ ニ タ 用入出力回路 D - 4 を介して、 各 機器 1 1 〜 1 3 のモ ニ タ 用入出力回路 D - 1 〜 D-3 に記億さ れて る抉態デー タ をその讒別コ一 ドと共に所定時間間 隔で読取 ]? (ボー リ ン グ） 、 図示しないデ一 タ メ モ リ に it ι¾ "5 ^> ο

さて、 モ -.タ 装置 1 4 は動力や空気圧な どの抆態デー タ につ ては、 これらの状態データ を読取る毎に予め記 憶されている適正値と 比較し、 その差が許容範园内にあ るか ど うかを検査し、 越えていればア ラ ー ム （ モ -タ結 果） をパ ス線 ^{1 5} を介して各 ¾ 1§ ^{1 1} 〜 ¹ 5 に通知 し、 数 値制御加工、 ロ ボ プ ト サー ビ スを停 itさせる。 又、 刃物 台現在位置信号、 ロ ボッ ト の 現在位置信号につ ^ては 該現在位置信号が読取 られる毎に予め定め られている進 入禁 lb領域に刃物台ゃ铌が進入 したか、 或 はォ 一 パ ス ト ロ ーク にる っ ている 力 等のモ ニ タ を し、 モ 二 タ結果 を出力する。

—方、 π ボ ッ ト制御装置 1 3 に ワ ー ク着脱の要求信号 カ ' NC ^{1 1} か ら鎳 ¹ ό bを介して送出される と 該 ロ ホ ' ッ 制御装置.¹ 3 は、 （1)ス ブ ラ ッ シ ュ ガー ドの開閉抆態、 （'2) チ ャ ッ ク開閉 -状態、 （3〉主軸の回転 Z停 Lb狖態、 （ )刃物台 が正規の位置に停 it して るかの各状態を知るために秋 態データ 要求信号を順次モ - タ 装置 1 ⁴ に送る。 これに 5 よ ]? 、 モ -タ 装置 ^{1 4} は上記（1)〜（ の状態を煩次 π ホ' ッ ト 制御装置 ¹ 3 に返答する。 π ボ ッ ト 制洶装置 ^{1 3} は送 信されて き た状態を検査し " ス ブ ラ ッ シ ュ ガ ー ド開 " 、 チ ャ ッ ク開 " 、 " 主.軸停 it " 、 " 刃物台正規位置に停 lb している " の 4 つの条件が全て満たされる迄口 ボ ッ ト ¹o を停 itさせ、 満たされた と き ワ ー ク着脱を実行させる。

尚、 NC 1 1 か ら ワ ー ク 着脱要求信号、 工具^換旻求信号

¾ どが指令されたと き 、 モ ニ タ 装置 1 4 にて所定の条件 が.満足'されている ど う かをモ二 ·タ させ、 'そのモニ ' 結 杲を ロ ボ ッ ト 制御装置 ¹ 3 に送信する よ う に も でき る。

5 第 2 図は本癸明の別の数値制御工作接桟シ ス テ ム のブ ロ ッ ク図であ 、 独立 したモ - タ 装置を除去し、 N Cの 処理装置 A-1 , 制御プ ロ グ ラ ム メ モ リ B-¹ 、 モ ニ タ 用入 出力回路！)—¹ 、 その他図示 しるいデー タ メ モ リ にモ ニ タ 装置の接能を持たせた も のであ る。 尚、 図中、 第 1 図と0 同一部分には同一符号を付 しその詳細な説 ¾は省略する。

尚、 強電盤 1 2 或いは ロ ボ グ ト 制御装置 ¹ 3 にモ ニ タ 装 置の機能を持たせて も よ い。

又、 実施例ては ロ ボ ッ ト 付 N 'C工作 核について說 したが、 N C と工作接械、 N C と ロ ボ グ ト のみの シ ステs ム に も 適用で き る。 産業上の利用可能性

以上、 本発明によればモ ニ タ 装置と デー タ パス を設け る と共に、 各機器の内部にモ ニ タ 用入出力装置を設ける だけでよ か ら、 モニ タ すべき状態が増加 しよ う と も 、 又シ ス テ ム の 器が増加 しょ う と も ドウ ア を何等 改造、 変更する必要は ¾ ぐ 、 各機器に汎用性を持たすこ と ができ る。

又、 モ - タ 情報伝送用と しては ¹ 本のデー タ バ ス があ れば充分てあるのでケー ブ ル数の滨少、 接^の因嶷さが 解消でき 、 シ ス テ ム の コ ス ト を低下させる こ とができ る。

f'V

Claims

請 求 の 範 囲 '

(l) 数値制御装置、 工作接械、 ロ ボ ッ ト 等 L 個 （ L≥ 2 ) の ¾器が関違づけ られて動作する よ う に構成され、 各裱

は関連する動作を制御するための制御 it報を授受する 5 ための制御イ ン タ フ ェ イ ス で結合されている数値制御ェ

作铵械シ ス テ ム に お い て 、 前記制御イ ン タ フ ヱ イ ス と は 別に M個 （ M ^ 1 ) の モ ニ タ イ ン タ 'フ ェ イ ス と N 個 （ N ≥ 1 ) のモ ニ タ 手段を設け、 前記モ - タ イ ン タ フ ヱ イ ス の う ち少 く と も 1 つ の モ - タ イ ン タ フ ヱ イ ス には、 た

¹o と えば I 番目 のモ ニ タ イ ン タ フ ヱ イ ス には、 前記 L 個の

铵器の う ち少な く と も ¹ つの機器、 た と えば J番 目 の ^ 器と 、 離記 N 個のモ ニ タ 手段の う ち少 く と も ¹ つのモ ' - タ 手段、 た 'とえ.ば k番 目 の'モ -'タ 手段と が結合され、

前記 J 番 目 の檢器は コ ン ピ ュ ー タ を含 、 該コ ン ビ ユ ー

1⁵ タ は J番目 の裱器の状態を表わすモ -タ 情報を前記 I 番

目 の モ ニ タ イ ン タ フ ヱ イ ス に送出 し、 且つ前記 κ番目の モ ニ タ 手段はコ ン ビ ユ ー タ を含み、 該コ ン ビ ュ ータ は前 記 I 番目 のモ - タ イ ン タ フ - イ ス を介して送信されて く るモ - タ 情報を受信する こ と を特徵と する教値制御工作

20 接械シ ス テ ム の モ ニ タ 方式

(2) 前記 I 番 目のモ ニ タ イ ン タ フ ヱ イ スは双方向にモ - タ 情報を伝送する こ と を特铵と する特許請求の範囲第（1)

. 項記載の数値制御工作機接シ ス テ ム の モ ニ タ 方式。

(3) 前記 K番 目 のモ ニ タ 手段を前記 L 個の接器の う ち コ ン ビ ュ ータ を含む J 香 目 （ J J ) の铵器で実現 したこ UK ひ、

0-P! と を特徴と する特許請求の範囲第（1)項記載の数値制御ェ 作接械シ ス テ ム の モ - タ 方式。

(4) 前記 J 番目 の接 §のコ ン ピ ュ ー タ は、 前記 J 番目の 接器の制御用コ ン ピ ュ ー タ と共用する よ う に した こ とを 特铵とする特許請求の範囲第（υ項記載の数値制御工作接 械 シ ス テ ム の モ ニ タ 方式。

(5) 前記 J 番目 の接器のコ ン ピ ュ ー タ は前記 /香目 の機 器の制御用コ ン ピ ュ ー タ と共用する よ う に したこ と を特 徵とする特許請求の篛囲第（3)項記載の数笸制御工作機械 シ ス テ ム の モ ニ タ 方 。

(6) 前記 I 番 目のモ ニ タ イ ン タ フ ヱ イ スを介して伝送さ れる前記モ ニ タ 情報は、 状態の氇類を赣別するための信 と'、 該状態を表 すデー タ を含 、 .前記 I 畚 のモ- - タ ィ ン タ フ エ イ ス は複数種類のモ - タ 情報を伝送 し う る よ う に した こ と を特急とする特許請求の範囲第（1)項記載 の数値制 ¾工作機械シ ス テ ム の モ ニ タ 方式。

(7) 前記 I 番目 のモ - タ イ ン タ フ ェ イ ス を介して伝送さ れる前記モ ニ タ 情報は、 状態を表わすデー タ の送信要求 信号を含むよ う に したこ と を特徵とする特許請求の範 S 第（1)項記載の教俊制 ¾1工作機械シ ス テ ム の モ ニ タ 方式。

(8) 前記 I 番目 のモ ニ タ イ ン タ フ ヱ イ ス を介して伝送さ れる前記モ - タ 情報は、 モ ニ タ し た結果を表わす信号を 含むよ う に したこ と を荐螯とする特許請求の範囲第（1)項 記載の数値制御工作接核シ ス テ ム の モ - タ 方式。