WO2011010396A1

WO2011010396A1 - 工作機械の遠隔操作システム

Info

Publication number: WO2011010396A1
Application number: PCT/JP2009/063447
Authority: WO
Inventors: 茂原幹夫
Original assignee: 株式会社牧野フライス製作所
Priority date: 2009-07-22
Filing date: 2009-07-22
Publication date: 2011-01-27
Also published as: CN102473006A; CN102473006B; EP2458463B1; JPWO2011010396A1; EP2458463A1; JP5312592B2; US20120116547A1; EP2458463A4

Abstract

遠隔操作システム（１１）は、工作機械制御装置（１５）と、工作機械（１３）から離れた場所に設置されネットワーク（１９）を介して工作機械制御装置（１５）に接続された操作端末装置（１７）とを備える。操作端末装置（１７）は、登録名入力部（４５）と、登録名と権限レベルとを対応させる権限レベルデータベース（５３）とを備え、登録名に対応する権限レベルを工作機械制御装置（１５）に送信する。工作機械制御装置（１５）は、権限レベルと操作が許可又は禁止される機能とを対応させる制限機能データベース（３７）を備え、受信した権限レベルに対応した操作が許可又は禁止される機能を特定し、操作端末装置（１７）において入力された登録名に応じて、操作者が操作端末装置（１７）を通じて操作できる工作機械制御装置（１５）の機能を制限する。

Description

工作機械の遠隔操作システム

　本発明は、工作機械の制御装置と該工作機械から離れた場所に設置され該工作機械と通信回線を介して接続された操作端末装置とを備え、操作端末装置から工作機械の遠隔操作を行うことができる工作機械の遠隔操作システムに関する。

　マシニングセンタ、フライス盤、旋盤、放電加工機などの工作機械は様々な機能を有しており、操作者はこれら機能を操作することにより工作機械の設定を変更したり様々な動作を行わせたりすることができる。しかしながら、全ての機能の設定を常に変更する必要はなく、通常の加工前に操作する必要がある機能は限られている。また、複数の操作者が一つの工作機械を使用する場合、個々の操作者が自由に各機能を操作できるようになっていると、通常は変更されていないはずの工作機械の設定が誤操作により変更されている恐れがあり、操作者が変わるたびに全ての設定の確認をしなければならなくなる。
　このため、特開２００４−１６７６６９号公報に開示されているように、工作機械の制御装置に操作者を予め登録しておき、登録された操作者毎に、操作が許可される機能と操作が禁止される機能とを設定し、各操作者が操作できる機能を制限することが多い。
　また、近年、工作機械に隣接して設けられる制御装置の操作盤から制御装置を直接的に操作するだけでなく、工作機械から離れた場所に設けられネットワークを介して制御装置に接続されている操作端末装置を通じて制御装置を遠隔操作することも多くなっている。操作端末装置から工作機械の制御装置を遠隔操作するには、操作端末装置から制御装置の機能を直接的に制御する技術、又は、特開２００３−５８１２号公報に開示されているように、制御装置の操作盤の画面を操作端末装置の画面に直接的に表示して操作する技術が用いられることが一般的である。

特開２００４−１６７６６９号公報特開２００３−５８１２号公報

　しかしながら、操作端末装置から工作機械の制御装置の機能を直接的に制御する場合、制御装置ごとに機能が異なる場合が多いので、一つの操作端末装置から複数の種類の工作機械の制御装置を操作できる汎用性の高い遠隔ソフトウエアの構築が困難であるという問題があり、また、制御装置の各機能が変更されると、それに伴って操作端末装置の遠隔操作ソフトウエアの修正が必要になるという問題もある。さらに、この場合、各操作者に対する機能制限の設定は操作端末装置側で行われており、制御装置毎に備えている機能が異なることがあるため、操作端末装置において、各操作者に対して、全ての工作機械の制御装置について各機能の操作の許可又は禁止を設定しなければならず、大きな労力を要していた。また、操作端末装置にネットワークを介して接続される工作機械及びその制御装置の追加や工作機械の制御装置の機能の追加があると、各登録者毎に、追加された工作機械及びその制御装置の機能や追加された機能について操作を許可するか禁止するかを新たに設定し直さなければならず、多大な労力を要するという問題もある。
　一方、制御装置の操作盤の画面を操作端末装置の画面に直接的に表示して操作する場合には、汎用的な遠隔操作システムを構築することが比較的容易となるが、この場合には、各操作者に対する機能制限の設定は工作機械の制御装置側で行われる必要があり、全ての工作機械の制御装置において、各操作者毎に、各機能の操作の許可又は禁止を設定しなければならず、同様に大きな労力を要していた。また、操作端末装置にネットワークを介して接続される工作機械及びその制御装置の追加や工作機械の制御装置の機能の追加又は変更があると、各機能の操作の許可又は禁止の設定や変更については、制御装置側で各操作者毎に行わなくてはならず、多大な労力を要する点については変わりはない。
　さらに、遠隔操作では、工作機械の状態を視認することができないので、安全性の確保や誤操作の防止の観点から、同じ操作者であっても、遠隔操作を行うときには、加工プログラムの入力のみを許容するなど、工作機械の制御装置を直接的に操作するときよりも操作可能な機能の範囲を制限することが望ましい。ところが、制御装置の操作盤の画面を操作端末装置の画面に直接的に表示して操作する場合には、機能の制限は、制御装置側に設定されることになり、操作端末装置側で操作者に応じた機能制限の設定を変更することはできない。したがって、制御装置の操作盤を直接的に操作するときと遠隔操作するときとで同じ操作者に対して操作可能な機能の範囲を変えることが困難であり、遠隔操作における安全性の確保や誤操作の防止が難しかった。
　よって、本発明の目的は、従来技術に存する問題を解消して、遠隔操作において、誤操作を防止すると共に安全を確保することができ、機能の追加や変更があった場合でも容易に対応可能である工作機械の遠隔操作システムを提供することにある。

　上記目的を達成するために、本発明によれば、工作機械の制御装置と該工作機械から離れた場所に設置された操作端末装置とが通信回線を介して接続されており、該操作端末装置から工作機械の遠隔操作を行うことができる工作機械の遠隔操作システムにおいて、前記操作端末装置が、登録名を入力するための登録名入力部と、登録名と権限レベルとを対応させる権限レベルデータベースとを備え、前記権限レベルデータベースを参照して前記登録名入力部から入力された登録名に対応する権限レベルを前記工作機械の制御装置に送信し、前記工作機械の制御装置が、権限レベルと操作が許可される機能又は操作が禁止される機能とを対応させる制限機能データベースを備え、前記制限機能データベースを参照して、前記操作端末装置から受信した権限レベルに対応した操作が許可される機能又は操作が禁止される機能を特定し、前記操作端末装置に入力された登録名に応じて、操作者が前記操作端末装置を通じて操作できる前記工作機械の制御装置の機能を制限する工作機械の遠隔操作システムが提供される。
　上記工作機械の遠隔操作システムでは、登録名と権限レベルを対応させる権限レベルデータベースを操作端末装置に設け、権限レベルと操作が許可される機能又は操作が禁止される機能とを対応させる制限機能データベースを工作機械の制御装置に設けているので、登録名を追加する場合でも、操作端末装置の権限レベルデータベースにおいて、登録名に対応する権限レベルのみを設定すればよい。また、工作機械の制御装置の機能の変更又は追加が生じても、工作機械の制御装置の制限機能データベースの各権限レベルに対して追加又は変更された機能の操作を許可するか禁止するかを設定するだけで容易に対応することができる。さらに、操作端末装置において各登録名に対して権限レベルを特定するので、操作端末装置から工作機械の制御装置を操作する場合にのみ有効となる機能制限を行うことが可能となる。
　前記操作端末装置は、複数の工作機械の制御装置に通信回線を介して接続されていてもよい。
　また、前記工作機械の制御装置は、登録名を入力するための登録名入力部と、登録名と権限レベルとを対応させる登録名データベースとをさらに備えることが好ましい。
　前記工作機械の制御装置は、前記操作端末装置からの遠隔操作を許可するか禁止するかを切り換える切換スイッチを備えてもよい。

　本発明によれば、登録名の追加には、工作機械の制御装置の権限レベルデータベースに登録名に対応する権限レベルを設定するだけで対応でき、また、工作機械の制御装置の機能の変更又は追加にも、工作機械の制御装置の制限機能データベースの各権限レベルに対して追加又は変更された機能の操作を許可するか禁止するかを設定するだけで対応することができ、誤操作の防止及び遠隔操作の安全の確保が容易となる。また、操作端末装置から工作機械の制御装置を操作する場合にのみ有効となる機能制限を行うことが可能となるので、工作機械の制御装置を直接的に操作する場合に影響を与えることなく、操作端末装置からの操作時に危険を引き起こす機能の操作を制限することができ、遠隔操作の安全を確保することが可能となる。

　本発明の上述及びその他の目的、特徴、利点を以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態に基づいてさらに詳細に説明する。
　図１は、本発明による工作機械の遠隔操作システムの全体構成を示す機能ブロック図である。
　図２は、図１に示されている工作機械の遠隔操作システムにおいて使用される権限レベルデータベースの例を示している。
　図３は、図１に示されている工作機械の遠隔操作システムにおいて使用される制限機能データベースの例を示している。

　以下、図面を参照して、本発明による工作機械の遠隔操作システムの実施の形態を説明する。
　最初に、図１を参照して、本発明による工作機械の遠隔操作システム１１の全体構成を説明する。工作機械の遠隔操作システム１１は、工作機械１３と、工作機械制御装置１５と、操作端末装置１７とを備える。工作機械制御装置１５は、工作機械１３の近傍に配置されており、ケーブル等を介して工作機械１３に接続され、工作機械１３の動作を制御できるようになっている。一方、操作端末装置１７は、工作機械１３から離れた場所に配置されており、ネットワーク１９のような通信回線を介して工作機械制御装置１５に接続され、ネットワーク１９及び工作機械制御装置１５を介して工作機械１３の動作を制御できるようになっている。操作端末装置１７は、ネットワーク１９を介して、複数の工作機械制御装置１５に接続されていてもよい。
　ネットワーク１９は、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）、ＷＡＮ（ワイドエリアネットワーク）、インタネットなどがある。
　工作機械制御装置１５は、入力データ受信部２１と、入力部２３と、入力制御部２５と、機械制御部２７と、画面制御部２９と、モニタ３１と、画面データ送信部３３とを備える。
　入力データ受信部２１は、操作端末装置１７において入力された入力データをネットワーク１９を介して受信する。入力部２３は、工作機械制御装置１５の操作盤（図示せず）に設けられたキーボード、タッチパネル、記憶媒体読取装置（例えばメモリカード）などによって構成することができ、操作者は入力部２３から様々な情報や指示を入力することができる。
　入力制御部２５、機械制御部２７及び画面制御部２９は、中央演算装置（ＣＰＵ）及びそこで実行されるプログラムなどによって構成することができる。入力制御部２５は、入力データ受信部２１によって受信された入力データ及び入力部２３から入力された入力データを受け取り、機械制御部２７に出力する。機械制御部２７は様々な機能を備えており、各機能を用いて工作機械１３の設定を変更したり工作機械１３の動作を制御することができる。画面制御部２９は、機械制御部２７の要求に応じて、機能操作画面や加工状態などの情報を表示するための画面データを作成する。
　モニタ３１は、工作機械制御装置１５の操作盤に設けられた液晶パネルなどによって構成することができ、画面制御部２９によって作成された画面データに基づいて機能操作画面や各種情報を表示する。画面データ送信部３３は、画面制御部２９によって作成された画面データをネットワーク１９を介して操作端末装置１７に送信する。
　工作機械制御装置１５は、権限レベルデータベース３５と、制限機能データベース３７と、権限レベルデータ受信部３９と、機能制限部４１とをさらに備える。
　権限レベルデータベース３５及び制限機能データベース３７は、何れも、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）などの記憶装置に予め記憶されており、必要に応じて、入力部２３からの入力データによって変更することができる。なお、権限レベルデータベース３５及び制限機能データベース３７の内容は、例えば管理者権限を与えられた製造責任者など限定された者のみが変更できるようになっていることが好ましい。権限レベルデータベース３５は、図２に示されているように、登録名と権限レベルとを対応させるデータベースであり、制限機能データベース３７は、図３に示されているように、権限レベルと機能パターンとを対応させるデータベースである。権限レベルに対応させる機能パターンでは、操作が許可される機能の種類を特定してもよく、操作が禁止される機能の種類を特定してもよい。
　権限レベルデータ受信部３９は、操作端末装置１７から出力される権限レベルをネットワーク１９を介して受信する。機能制限部４１は、操作者が操作盤等から工作機械制御装置１５を直接的に操作する場合には、権限レベルデータベース３５を参照して、操作者によって入力部２３から入力された登録名に対応する操作者の権限レベルを特定し、操作者が操作端末装置１７から工作機械制御装置１５を操作する場合には、操作端末装置１７から権限レベルデータ受信部３９を通して受信した権限レベルデータから操作者の権限レベルを特定する。さらに、機能制限部４１は、操作者の権限レベルを特定すると、制限機能データベース３７を参照して、特定された権限レベルに対応する機能パターンをさらに特定し、特定された権限レベルの操作者が操作可能な機能のみを使用できるようにする。
　工作機械制御装置１５は、操作端末装置１７による工作機械制御装置１５の操作を許可するか禁止するかを切り換える切換スイッチ４３を備えることが好ましい。このような切換スイッチ４３を設けることにより、意図しないときに操作端末装置１７から工作機械制御装置１５を操作されることを防止することができるようになる。
　操作端末装置１７は、遠隔操作用ソフトウエアを実行するパソコンなどによって構成することができ、ネットワーク１９を介して接続されている工作機械制御装置１５の中から選択された一つの工作機械制御装置１５を操作することができる。操作端末装置１７は、入力部４５と、入力データ送信部４７と、画面データ受信部４９と、モニタ５１と、権限レベルデータベース５３と、権限レベルデータ送信部５５とを備える。
　入力部４５は、キーボード、タッチパネル、記憶媒体読取装置（例えばＣＤ−ＲＯＭ読取装置）などによって構成することができ、操作者は入力部４５から様々な情報や指示を入力することができる。入力データ送信部４７は、入力部４５から入力された入力データをネットワーク１９を介して工作機械制御装置１５の入力データ受信部２１に送信する。
　画面データ受信部４９は、工作機械制御装置１５の画面データ送信部３３からネットワーク１９を介して画面データを受信する。モニタ５１は、画面データ受信部４９を通して受信した画面データに基づいて機能操作画面や各種情報を表示する。
　権限レベルデータベース５３は、工作機械制御装置１５の権限レベルデータベース３５と同様に、登録名と権限レベルとを対応させるデータベースであり、ハードディスクなどの記憶装置に予め記憶されており、必要に応じて、入力部４５からの入力データによって変更することができる。権限レベルデータ送信部５５は、権限レベルデータベース５３を参照して、操作者によって入力部４５から入力された登録名に対応する操作者の権限レベルを特定し、特定された権限レベルをネットワーク１９を介して工作機械制御装置１５の権限レベルデータ受信部３９に送信する。
　このように、登録名と権限レベルを対応させる権限レベルデータベース５３を操作端末装置１７に設け、権限レベルと操作が許可される機能又は操作が禁止される機能とを対応させる制限機能データベース３７を工作機械制御装置に設けているので、登録名の追加には、操作端末装置１７の権限レベルデータベース５３において登録名に対応する権限レベルを設定するだけで対処することができ、また、工作機械制御装置１５の機能の変更又は追加にも、工作機械制御装置１５の制限機能データベース３７の各権限レベルに対して追加又は変更された機能の操作の許可又は禁止を設定するだけで対応することができる。
　特に、操作端末装置１７にネットワーク１９を介して複数の工作機械制御装置１５が接続される場合、各工作機械制御装置１５が異なる機能を有していても、各工作機械制御装置１５の制限機能データベース３７において各権限レベルと操作が許可又は禁止される機能とが対応付けられていれば、権限レベルデータベース５３において各登録名に何れかの権限レベルを対応させるだけで、各権限レベルが付与された登録名の操作者に機能制限の設定を行うことができる。したがって、機能制限の設定の作業負担が軽減され、操作端末装置１７にネットワーク１９を介して接続される工作機械制御装置１５の追加や工作機械制御装置１５の機能の変更又は追加への対応も容易となる。
　また、工作機械制御装置１５及び操作端末装置１７はそれぞれ別個に権限レベルデータベース３５，５３を備えているので、独立して各登録名に対して権限レベルを特定することができる。したがって、工作機械１３の状態を視認することができない状態で操作端末装置１７から工作機械制御装置１５を操作する場合にのみ有効となる機能制限を行うことが可能となり、工作機械制御装置１５を直接的に操作する場合に影響を与えることなく、操作端末装置からの操作時に危険を引き起こす機能の操作を制限することができ、遠隔操作の安全の確保が可能となる。
　次に、図１に示されている工作機械１３の遠隔操作システム１１の動作について説明する。
　工作機械１３の近傍に配置された工作機械制御装置１５の操作盤から工作機械１３を操作する場合、切換スイッチ４３によって工作機械制御装置１５を直接的に操作できるモードに切り換え、操作者は、操作盤に設けられた入力部２３から様々な情報や指示を入力する。操作者は、まず、入力部２３から登録名を入力する。すると、機能制限部４１は、権限レベルデータベース３５を参照して、入力部２３から入力された登録名に対応する権限レベルを特定した後、制限機能データベース３７を参照して、特定された権限レベルに対応する機能パターンを特定し、機械制御部２７において操作が許可又は禁止される機能を定め、操作者が定められた範囲の機能のみを操作できるようにする。画面制御部２９は、機械制御部２７の指令に従って、例えば、機能操作画面において、操作が禁止されている機能に関連するボタンや入力欄を使用できなくするように画面データを作成し、モニタ３１に表示する。
　また、操作者が入力部２３から入力した情報や指示は、入力制御部２５を通じて機械制御部２７に伝達され、伝達された入力データに基づいて、機械制御部２７が各機能を用いて工作機械制御装置１５に接続されている工作機械１３を制御する。
　一方、工作機械１３から離れて配置された操作端末装置１７から工作機械１３を操作する場合、ネットワーク１９を通じて操作を所望する工作機械１３に対応する工作機械制御装置１５と操作端末装置１７とを接続する。操作端末装置１７がネットワーク１９を介して複数の工作機械制御装置１５に接続されている場合、工作機械制御装置１５のアドレスの情報などから、操作を所望する工作機械１３に対応する工作機械制御装置１５を特定し、選択する。また、操作を所望する工作機械１３に対応する工作機械制御装置１５において、切換スイッチ４３によって、操作端末装置１７による工作機械制御装置１５の操作を許可するモードに切り換える。
　操作者は、操作端末装置１７に設けられた入力部４５から登録名を入力する。すると、権限レベルデータ送信部５５は、権限レベルデータベース５３を参照して、入力部４５から入力された登録名に対応する操作者の権限レベルを特定し、特定された権限レベルデータをネットワーク１９を介して工作機械制御装置１５の権限レベルデータ受信部３９に送信する。工作機械制御装置１５の機能制限部４１は、制限機能データベース３７を参照して、権限レベルデータ受信部３９によって受信された操作者の権限レベルに応じた機能パターンを特定し、機械制御部２７において操作が許可又は禁止される機能を定め、操作者が定められた範囲の機能のみを操作できるようにする。画面制御部２９は、機械制御部２７からの指令に従って、例えば、機能操作面において、操作が禁止されている機能又は操作が許可されていない機能に関連するボタンや入力欄を使用できなくするように画面データを作成し、作成された画面データが画面データ送信部３３からネットワーク１９を介して操作端末装置１７の画面データ受信部４９に送信され、操作端末装置１７の画面データ受信部４９によって受信された画面データが操作端末装置１７のモニタ５１に表示される。
　また、操作者が操作端末装置１７の入力部４５から入力した情報や指示は、操作端末装置１７の入力データ送信部４７からネットワーク１９を介して工作機械制御装置１５の入力データ受信部２１に送信される。工作機械制御装置１５では、入力データ受信部２１によって受信された入力データが入力制御部２５を通じて機械制御部２７に伝達され、伝達された入力データに基づいて、機械制御部２７が各機能を用いて工作機械制御装置１５に接続されている工作機械１３を制御する。
　このように、工作機械１３の遠隔操作システム１１では、工作機械制御装置１５の画面制御部２９によって生成された画面データが操作端末装置１７のモニタ５１に表示されるようになっているので、異なる機能を備えた異なる工作機械制御装置１５がネットワーク１９を介して操作端末装置１７に接続されている場合でも、汎用の遠隔操作用ソフトウエアで、工作機械制御装置１５のモニタ３１の画面を見ながら操作しているかのように工作機械制御装置１５及びこれに対応する工作機械１３を操作することができ、様々な工作機械制御装置１５の固有の機能を容易に利用することが可能となる。したがって、各工作機械制御装置１５の専用の遠隔操作用ソフトウエアを用意する必要がなくなる。さらに、工作機械制御装置１５の機能が追加又は変更されても、工作機械制御装置１５の画面制御部２９において生成される画面データを変更するだけで、各操作端末装置１７の遠隔操作用ソフトウエアを変更することなく容易に機能の追加又は変更に対応することが可能となる。
　また、工作機械制御装置１５と操作端末装置１７は別個の権限レベルデータベース３５，５３を備えているので、工作機械制御装置１５の権限レベルデータベース３５と操作端末装置１７の権限レベルデータベース５３とにおいて、同一の登録名に対して異なる権限レベルを対応させることができる。したがって、同一の登録名であっても、工作機械制御装置１５を直接操作するときと操作端末装置１７から工作機械制御装置１５を操作するときとで、操作者に異なる権限レベルを付与して、操作が許可又は禁止される機能を変えることができる。一般に、工作機械制御装置１５は工作機械１３の近傍に配置されているので、工作機械１３の状態を視認しながら操作できる一方、操作端末装置１７は工作機械１３から離れているので、工作機械１３の状態を視認できない。このため、安全性の確保や誤操作の防止の観点から、同じ操作者であっても操作端末装置１７からの操作の場合のみ操作を禁止すべき機能があり、同じ操作者であっても、工作機械制御装置１５を直接操作する場合と操作端末装置１７から工作機械制御装置１５を操作する場合とで、操作が許可又は禁止される機能を変えることが特に有効となる。
　以上、図示される実施の形態を参照して、本発明の工作機械の遠隔操作システムを説明したが、本発明は図示される実施の形態に限定されるものではない。図示される実施形態では、工作機械制御装置１５にも権限レベルデータベース３５が設けられているが、操作端末装置１７にのみ権限レベルデータベース５３を設け、操作者が工作機械制御装置１５を直接操作するときには機能パターンを予め定められたものに設定するようにしてもよい。また、工作機械制御装置１５と操作端末装置１７をネットワーク１９を介して接続しているが、装置を１対１で接続するシリアル伝送やパラレル伝送等の通信回線を介して接続してもよく、様々な有線通信や無線通信の通信回線を使用することができる。

Claims

　工作機械の制御装置と該工作機械から離れた場所に設置された操作端末装置とが通信回線を介して接続されており、該操作端末装置から工作機械の遠隔操作を行うことができる工作機械の遠隔操作システムにおいて、
　前記操作端末装置が、登録名を入力するための登録名入力部と、登録名と権限レベルとを対応させる権限レベルデータベースとを備え、前記権限レベルデータベースを参照して前記登録名入力部から入力された登録名に対応する権限レベルを前記工作機械の制御装置に送信し、
　前記工作機械の制御装置が、権限レベルと操作が許可される機能又は操作が禁止される機能とを対応させる制限機能データベースを備え、前記制限機能データベースを参照して、前記操作端末装置から受信した権限レベルに対応した操作が許可される機能又は操作が禁止される機能を特定し、
　前記操作端末装置に入力された登録名に応じて、操作者が前記操作端末装置を通じて操作できる前記工作機械の制御装置の機能を制限することを特徴とした工作機械の遠隔操作システム。
　前記操作端末装置は、複数の工作機械の制御装置に通信回線を介して接続されている、請求項１に記載の工作機械の遠隔操作システム。
　前記工作機械の制御装置は、登録名を入力するための登録名入力部と、登録名と権限レベルとを対応させる登録名データベースとをさらに備える、請求項１に記載の工作機械の遠隔操作システム。
　前記工作機械の制御装置は、前記操作端末装置からの遠隔操作を許可するか禁止するかを切り換える切換スイッチを備える、請求項１に記載の工作機械の遠隔操作システム。