WO2015194043A1 - 工作機械の制御装置 - Google Patents

Abstract

　主軸側構造体（Ｐｓ）およびテーブル側構造体（Ｐｔ）の図形および送り軸の移動方向を示す矢印（Ａｘ、Ａｙ、Ａｚ、Ａａ、Ａｂ、Ａｃ）の図形を記憶部（１８）に記憶させ、手動運転に切換えられたとき、表示演算部（１６）によって主軸側構造体（Ｐｓ）とテーブル側構造体（Ｐｔ）のうち移動する構造体に対する矢印の向きを演算し、演算された構造体と矢印の図形を、どの構造体が移動するのか分かるように区別して表示するようにした。

Description

工作機械の制御装置

　本発明は、工作機械において手動で送り軸を動かす際に、実際に移動する移動体およびその移動方向を事前に表示できるようにした工作機械の制御装置に関する。

　Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の直交３軸に加えてＡ軸、Ｂ軸またはＣ軸の少なくとも１つの回転送り軸を有した多軸のＮＣ工作機械が広く利用されている。こうした多軸のＮＣ工作機械では、主軸側構造体とテーブル側構造体とがＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の直線送り軸方向およびＡ軸、Ｂ軸、Ｃ軸の回転送り軸方向に相対的に移動する。テーブルにワークを取り付け、主軸に工具を取り付けてワークを加工したり、主軸に測定プローブを取り付けてワークの寸法を測定したりする。送り軸をＮＣプログラムではなく、ジョグ送りやハンドル送りといった手動にて移動させるための手動運転モードは従来から公知となっている。

　工作機械は、直交三軸の送り軸および回転送り軸の全てが主軸側構造体に設けられている形態や、全ての送り軸がテーブル側構造体に設けられている形態もあるが、多くの場合、送り軸の一部が主軸側構造体に設けられ、他の送り軸がテーブル側構造体に設けられている。つまり、工作機械には、送り軸の配置の観点から多くの形態が存在する。例えばＸ軸についても、オペレーターの通常位置から見てテーブル側構造体が左右へ移動する工作機械では、テーブル側構造体が左方へ移動する方向がＸ軸の正（＋）の方向であり、主軸側構造体が左右へ移動する工作機械では、主軸側構造体が右方へ移動する方向がＸ軸の正（＋）の方向となる。

　また、テーブル側構造体がＸ軸に沿って移動する工作機械は、通常、テーブル側構造体が左方へ移動する方向がＸ軸の正（＋）の方向となる位置に、オペレーターが配置されるように設計されることが多い。こうした工作機械であっても、オペレーターは、例えば工具とワークとの位置関係を確認するために、通常位置とは反対側の位置に移動して観察することがある。こうした場合には、オペレーターから見てテーブル側構造体が右方へ移動する方向がＸ軸の正（＋）の方向となる。このように、オペレーターの立ち位置によっても構造体の正（＋）の方向が異なるため、オペレーターは手動送りする際に、移動する構造体およびその移動方向を誤って認識し、例えば、工具とワークとを干渉させてしまう可能性がる。

　これを防止するために、従来から様々な技術が開発されている。例えば、特許文献１には、旋盤の刃物台の移動方向を、刃物台と矢印とによって表示するようにした旋盤の手動送り制御装置が記載されている。また、特許文献２には、Ｇ６８等のＧコードにより設定される仮想座標系を機械座標系と共に表示するようにしたプログラム表示装置が記載されている。更に、特許文献３には、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の直交三軸に沿って工具とワークとを手動送りする通常の直線動作と、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に平行でない斜線に沿って手動送りする斜線動作と、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の何れか２軸又は３軸の移動によって円弧に沿って手動送りする円弧動作可能な工作機械において、斜線動作が選択された場合に、予め設定した斜線の角度値に応じて前記選択した斜線動作及びその動作方向を表わした動作図を表示するようにした工作機械が記載されている。

特開２００４－５８２２６号公報 特許第２７７３５１７号公報 特許第２８０２８６７号公報

　特許文献１の発明では、固定されている主軸に対して刃物台が移動するようになっているので、主軸側構造体と、ワークを取り付けるテーブル側構造体の双方が移動する多軸の工作機械には、特許文献１の発明を適用することができない。

　また、特許文献２の発明では、仮想座標系は矢印によって表示されるが、手動送りによって移動する工作機械の移動体およびその移動方向が表示されないので、工作機械を操作するオペレーターは、手動送り操作によって工作機械のどの部分が移動するのか直感的には理解できない。

　更に、特許文献３の発明では、送り方向のみが矢印で表示されるので、オペレーターは、手動送り操作によって工作機械のどの部分が移動するのか、直感的に理解することができない。

　本発明は、こうした、従来技術の問題を解決することを技術課題としており、送り軸を手動で送り操作する際に、どの構造体をどの方向へ移動させればよいかを、実際に送り操作する前にオペレーターに分かりやすく図形表示し、誤操作を防止した工作機械の制御装置を提供することを目的とする。

　上述の目的を達成するために、本発明によれば、ＮＣプログラムまたは手動による移動指令によって工作機械を運転する工作機械の制御装置において、ＮＣプログラム運転モードと手動運転モードとを切換える切換え手段、送り軸の座標系または送り制御機能を選択する座標系モード選択手段、および手動による移動指令を発する移動指令発生手段を有する入力部と、前記工作機械の主軸側およびテーブル側の構造体の図形ならびに送り軸の移動方向を示す矢印の図形を記憶する記憶部と、前記入力部の切換え手段が手動運転モードに切換えられたとき、前記記憶部から前記構造体の図形を受け取ると共に、前記座標系モード選択手段で選択された座標系または送り制御機能に応じて、前記主軸側の構造体とテーブル側の構造体のうち移動する構造体に対する矢印の向きを演算する表示演算部と、前記表示演算部で演算された構造体と矢印の図形を表示する表示部とを具備する工作機械の制御装置が提供される。

　本発明によれば、手動送り操作に先立って、主軸側構造体とテーブル側構造体のうち移動する構造体に対する矢印と共に、どの構造体が移動するのか分かるように区別して表示するようにしたので、誤操作を未然に防止可能となる。

本発明を適用する工作機械の一例を示す側面図である。 本発明を適用する工作機械の他の例を示す側面図である。 操作盤の正面図である。 ハンドル操作装置の正面図である。 本発明の好ましい実施形態による制御装置のブロック図である。 表示部に表示される画面の好ましい実施形態を示す図である。 図１の工作機械の機械座標系モードにおいて、画面上で手動送り軸としてＸ軸を選択したときに表示部に表示される図形を示す図である。 機械座標系モードで表示部に表示される画面上で手動送り軸としてＸ軸を選択した後、ハンドル送り装置の送り軸選択スイッチでＸ軸を重畳的に選択したときに表示部に表示される図形を示す図である。 機械座標系モードにおいて、画面上で手動送り軸としてＹ軸を選択したときに表示部に表示される図形を示す図である。 図９に示した図形を視点を９０°回転させて表示した図形を示す図である。 図２の工作機械の機械座標系モードにおいて、ジョグ送りでＡ軸およびＢ軸を移動させる場合に表示部に表示される図形を示す図である。 図１の工作機械のテーブル基準座標系モードにおいて、ジョグ送りでＺ軸を移動させる場合に表示部に表示される図形を示す図である。 図２の工作機械の主軸基準座標系モードにおいて、ジョグ送りでＹ軸を移動させる場合に表示部に表示される図形を示す図である。 図１の工作機械の加工面座標系モードにおいて、ジョグ送りでＺ軸を移動させる場合に表示部に表示される図形を示す図である。 図２の工作機械の加工面座標系モードにおいて、ジョグ送りでＹ軸を移動させる場合に表示部に表示される図形を示す図である。 図１の工作機械の工具先端中心送りモードにおいて、ジョグ送りでＣ軸方向に回転させる場合に表示部に表示される図形を示す図である。 図２の工作機械の工具先端中心送りモードにおいて、ジョグ送りでＢ軸方向に回転させる場合に表示部に表示される図形を示す図である。

　以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
　図１を参照すると、本発明を適用する工作機械の一例が示されている。図１において、工作機械１００は立形マシニングセンタを構成しており、基台となるベッド１０２、ベッド１０２の上面に立設されたコラム１０４、ベッド１０２の上面においてコラム１０４の前方に配置されたテーブル１１２、テーブル１１２の上方において主軸１１０を鉛直な軸線（Ｚ軸）周りに回転可能に支持する主軸頭１０８、主軸頭１０８をコラム１０４の前面に支持するＹ軸スライダー１０６を具備している。本実施形態では、テーブル１１２の前後方向（図１において左右方向）にＸ軸、該Ｘ軸および主軸１１０の回転軸線であるＺ軸に垂直な方向（図１の紙面に垂直な方向）にＹ軸を定義する。

　コラム１０４はＹ軸方向に離間した一対の脚部を有しており、該一対の脚部の間に空洞部１０４ａが形成される。Ｙ軸スライダー１０６は、Ｙ軸送り機構（図示せず）を介してＹ軸方向に往復可能にコラム１０４に取り付けられている。また、本実施形態では、コラム１０４の一方の側面には、工作機械１００を操作するための操作盤３００が取り付けられている。

　主軸頭１０８は、Ｚ軸送り機構（図示せず）を介してＹ軸スライダー１０６の前面にＺ軸方向に往復可能に取り付けられている。主軸頭１０８は、主軸１１０の先端がテーブル１１２に対面するように該主軸１１０をＺ軸周りに回転可能に支持し、主軸１１０の先端には工具Ｔが装着される。

　キャリッジ１１６は、Ｘ軸送り機構（図示せず）を介してベッド１０２の上面にＸ軸方向に往復動可能に取り付けられている。キャリッジ１１６は、また、図１に示すように、その少なくとも一部がコラム１０４の空洞部１０４ａ内に進入可能となっている。

　キャリッジ１１６は、図１に示すように、概ねＵ字形に形成された揺動支持部材１１８をＡ軸送り機構（図示せず）を介してＸ軸と平行な軸線周りに揺動自在に支持している。揺動支持部材１１８の上面には、鉛直方向の中心軸線周りに回転可能なＣ軸送り機構（図示せず）を内蔵したＣ軸回転台１１４が取り付けられており、該Ｃ軸回転台１１４にはワークＷを取り付けるテーブル１１２が取り付けられる。

　図２を参照すると、本発明を適用可能な工作機械の第２の例が示されている。図２において、工作機械２００は横形マシニングセンタとして構成されており、工場の床面に固定される基台となるベッド２０２、該ベッド２０２の後方部分の上面にＺ軸送り機構を介して前後方向（Ｚ軸方向、図２では左右方向）に移動可能に取り付けられたコラム２０４、該コラム２０４の前面にＹ軸送り機構（図示せず）を介して上下方向（Ｙ軸方向）に移動可能に取り付けられたＹ軸スライダー２０６、ベッド２０２の前方部分の上面にＸ軸送り機構を介して左右方向（Ｘ軸方向、図２では紙面に垂直な方向）に移動可能に取り付けられたＸ軸スライダー２１６を具備する。Ｘ軸スライダー２１６の上面には、鉛直方向の中心軸線周りに回転可能なＢ軸送り機構（図示せず）を内蔵したＢ軸回転台２１８が取り付けられており、該Ｂ軸回転台２１８にはワークＷを取り付けるテーブル２２０が取り付けられる。なお、図２には示されていないが、工作機械２００は、図１の工作機械１００の操作盤３００と同様の操作盤を備えている。

　Ｙ軸スライダー２０６には、Ｃ軸送り機構（図示せず）を内蔵したＣ軸回転台２０８がＺ軸周りのＣ軸方向に回転可能に取り付けられている。Ｃ軸回転台２０８は一対のブラケット部２１０を有している。一対のブラケット部２１０には、Ａ軸送り機構（図示せず）を介して主軸頭２１２がＡ軸方向に回転送り可能に取り付けられている。主軸頭２１２には、主軸２１４が長手方向の回転軸線Ｏ_sを中心に回転可能に支持されており、該主軸２１４の先端部に工具Ｔが取り付けられる。

　図３を参照すると、操作盤３００は、電子回路板、配線、コネクタ等の電気部品を収納した直方体状の筐体３０２、筐体３０２の正面パネルに取り付けられた液晶パネルやタッチパネルのような表示部３０４、工作機械１００、２００の機械制御装置（図示せず）およびＮＣ装置（図示せず）に必要な情報を入力したり、ＮＣプログラムを編集するためのキーボード３０６、手動運転モード釦３１０およびＭＤＩモード釦３１２を含む複数の釦集成体３０８、ジョグ送り釦３１４、非常停止釦３１６、ジョグ送りオーバーライド調節用の回転つまみ３１８を含んでいる。また、操作盤３００には、ケーブル３２０を介してハンドル送り装置４００が接続されている。

　ハンドル送り装置４００は、電子回路板、配線、コネクタ等の電気部品を収納した直方体状の筐体４０２、筐体４０２の正面パネルに取り付けられた送り軸選択スイッチ４０４、目盛倍率スイッチ４０６、手動パルス発生器４０８および非常停止釦４１０を含む。オペレーターがハンドル送り装置４００を操作盤３００から外して、工具とワークとが見やすい場所に移動して手動運転できるように、ケーブル３２０は伸縮可能になっている。

　次に、図５を参照して、本発明の工作機械の制御装置の実施形態を説明する。
　図５において、制御装置１０は、工作機械１００、２００のためのＮＣ装置２０を含んで構成することができ、入力部１２、操作盤３００の表示部３０４より成る表示部１４、表示演算部１６および記憶部１８を具備する。ＮＣ装置２０は、ＮＣ工作機械の技術分野において一般的に用いられているＮＣ装置と同様に構成されており、入力部１２からのＮＣプログラムを読取り、解釈する読取り解釈部２２、補間部２４、サーボ制御部２６を含んでいる。読取り解釈部２２は、加工プログラムを読取り解釈して動作指令２２ａを補間部２４へ出力する。この動作指令は、少なくともＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の直線送り軸およびＡ軸、Ｂ軸、Ｃ軸の回転送り軸の送り量と送り速度とを含んでいる。

　補間部２４は、受け取った動作指令２２ａを補間関数に基づいて補間演算し、送り速度に合ったＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸およびＡ軸、Ｂ軸、Ｃ軸の位置指令（パルス位置指令）２４ａをサーボ制御部２６に出力する。サーボ制御部２６は、受け取った直線送り軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）および回転送り軸（Ａ軸、Ｂ軸、Ｃ軸）の各位置指令２４ａから工作機械１００、２００の直線送り軸および回転送り軸を駆動するための電流値２６ａが、工作機械１００、２００のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸送り機構およびＡ軸、Ｂ軸、Ｃ軸送り機構のサーボモータ（図示せず）に出力される。

　入力部１２は操作盤３００のキーボード３０６、釦集成体３０８、ジョグ送り釦３１４、非常停止釦３１６、ハンドル送り装置４００およびＮＣ装置２０へＮＣプログラムを提供するＣＡＭシステムを含む。入力部１２からは、通常の工作機械と同様に、工作機械１００、２００によってワークＷを所望形状に加工するのに必要な工具データやワークデータのようなデータ、加工条件およびＮＣプログラム等が入力される。更に、後述するように、入力部１２から手動運転モードとＮＣプログラム運転モードの動作モード情報および座標系モードに関連した情報が入力される。

　記憶部１８は、ＲＯＭ、ハードディスクドライブ、SSD(Solid State Drive)等の記憶手段から成り、後述するように、表示部１４に表示されるテーブル側構造体、主軸側構造体、各種矢印等の３次元形状の図形、および、その色に関するデータが格納されている。

　表示演算部１６は、読取り解釈部２２から手動運転モード指令を受け取ると、工作機械１００、２００から各送り軸の現在の座標値、すなわち、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の直線送り軸のデジタルスケールの読みと、Ａ軸、Ｂ軸、Ｃ軸の回転送り軸のロータリーエンコーダの読みを受け取る。更に、表示演算部１６は、選択された座標系モードに従い、表示部１４に表示すべき図形を選択すると共に、工作機械１００、２００から受け取った各送り軸の現在の座標値に基づいて、選択された図形の表示位置および姿勢と、主軸側構造体とテーブル側構造体のうち移動する構造体の移動方向と、矢印の向きを演算し、以下に説明するように、表示部１４に図形を表示する。

　以下、本実施形態の作用を説明する。
　オペレーターが手動で送り軸を送り操作する際、オペレーターは、操作盤３００の手動運転モード釦３１０を押して、ＮＣ装置２０をＮＣプログラム運転モードから手動運転モードに切換える。また、座標系モードには、詳細に後述するように、（１）機械座標系モード、（２）テーブル基準座標系モード、（３）主軸基準座標系モード、（４）工具先端中心送りモード、および（５）加工面座標系モードの座標系または送り制御機能がある。

　手動運転モード釦３１０が押されると、図６に示すような画面３０が表示部１４（操作盤３００の表示部３０４）に表示される。図６の画面３０は、図形表示領域３２、選択釦表示領域３４、座標値表示領域３６および加工条件表示領域３８を含んでいる。

　図形表示領域３２には、後述するように、３次元形状の主軸側構造体Ｐｓの図形、テーブル側構造体Ｐｔの図形および矢印が表示される。なお、添付図面では、主軸側構造体Ｐｓの図形およびテーブル側構造体Ｐｔの図形は単なる線画にて図示されているが、実際の表示部３０４では両者は色分け表示される。更に、主軸側構造体Ｐｓの図形およびテーブル側構造体Ｐｔの図形の夫々を手動送りしたときに移動するアクティブ状態と、移動しない非アクティブ状態とで色分け表示するようにしてもよい。例えば、主軸側構造体Ｐｓの図形およびテーブル側構造体Ｐｔの図形のアクティブ状態をそれぞれ緑色と橙色とし、非アクティブ状態を青色と灰色とするようにできる。色分けは、ハッチング等の各種模様（網かけ）で代替してもよいし、図形の輝度や点滅頻度を変えたりすることによって代替してもよい。その場合、ハッチング、輝度、点滅頻度に関するデータが記憶部１８に格納される。このように、どの構造体が移動するのか分かるように区別して表示される。

　また、選択釦表示領域３４には、手動モード釦４０、座標系を選択する手段としての座標系モード釦４２、４４、４６および手動による送り軸を選択する手段としての送り軸選択釦４８、５０、５２、５４、５６、５８が表示される。座標系モード釦は、テーブル基準座標系モード釦４２、主軸基準座標系モード釦４４、工具先端中心送りモード釦４６を含む。送り軸選択釦はＸ軸選択釦４８、Ｙ軸選択釦５０、Ｚ軸選択釦５２、Ａ軸選択釦５４、Ｂ軸選択釦５６およびＣ軸選択釦５８を含む。

　座標値表示領域３６には、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｘ軸の直線送り軸の各々の現在のデジタルスケールの読み、および、Ａ軸、Ｂ軸、Ｃ軸の回転送り軸の各々のロータリーエンコーダの現在の読みが表示される。加工条件表示領域３８には、主軸１１０、２１４の現在の回転速度、直線送り軸の現在の実送り速度、現在使用している工具の直径、長さ等が表示される。

　機械座標系モード
　機械座標系モードは、工作機械１００、２００の座標系、つまり、機械原点を基準としてＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸のデジタルスケールや、Ａ軸、Ｂ軸およびＣ軸のロータリーエンコーダの読みによって直接定義される座標系に従って主軸側構造体とテーブル側構造体とを相対移動させるモードである。

　図１の工作機械１００において、先ず、オペレーターが操作盤３００の手動運転モード釦３１０を押すと、ＮＣ装置２０はＮＣプログラム運転モードから手動運転モードに切り換わり、表示部１４（操作盤３００の表示部３０４）に画面３０が表示される。このとき、主軸側構造体Ｐｓの図形およびテーブル側構造体Ｐｔの図形は、それぞれ例えば青色と灰色で表示される。次いで、オペレーターが画面３０（タッチパネル）の手動モード釦４０をタップし、かつ、座標系モード釦４２～４６をタップしないことによって機械座標系モードとなる。つまり、図５のブロック図において、手動運転モード釦３１０を押した後、座標系モード釦４２～４６がタップされないと、機械座標系モードが選択されたと判断して、機械座標系モード指令が入力部１２から読取り解釈２２へ送出される。

　次いで、オペレーターが、例えばＸ軸選択釦４８をタップすると、手動送り軸としてＸ軸が選択される。これによって、テーブル側構造体Ｐｔの図形の色が、例えば非アクティブを示す灰色からアクティブを示す橙色に変化すると共に、図７に示すように、「＋Ｘ」が付された矢印Ａｘがテーブル付近に橙色にて表示される。これは、Ｘ軸を正（＋）方向へ移動させようとする場合、テーブル側構造体Ｐｔ（つまり図１のキャリッジ１１６）が矢印Ａｘで示す方向（負（－）方向は矢印Ａｘとは反対の方向）へ移動することを表している。このように、テーブル側構造体Ｐｔの図形の色を変化させることによって、オペレーターは、手動送りに際してテーブル側構造体（キャリッジ１１６）が移動することを容易に理解することが可能となる。

　この状態で、操作盤３００のジョグ送り釦３１４の＋釦を押すことによって、送り制御機能としてジョグ送りが選択されると共に、ジョグ送りによる移動指令が入力部１２から読取り解釈部２２へ出力され、ＮＣ制御装置２０は、この移動指令に基づいてＸ軸送り機構のサーボモータを駆動する。

　また、このとき、ハンドル送り装置４００の送り軸選択スイッチ４０４でＹ軸を選択する（回転つまみをＹに合わせる）と、手動による送り軸としてＹ軸が選択され、画面３０の主軸側構造体Ｐｓの図形が青色から緑色に変化すると共に、主軸側構造体Ｐｓの図形近傍に「＋Ｙ」が付された３次元形状の緑色の矢印Ａｙが表示される。これは、Ｙ軸を正（＋）方向へ移動させようとする場合、主軸側構造体Ｐｓが矢印Ａｙの方向（負（－）方向は矢印Ａｙとは反対方向）へ移動することを表している。

　この状態で、ハンドル送り装置４００の手動パルス発生器４０８を時計周りの方向に回転すると、送り制御機能としてジョグ送りではなくハンドル送りが選択されると共に、ハンドル送りによる移動指令が入力部１２から読取り解釈部２２へ出力され、ＮＣ制御装置２０は、この移動指令に基づいてＹ軸送り機構のサーボモータを駆動する。

　図形表示領域３２の左下部には、ジョグ釦アイコン６０と、ハンドルアイコン６２が表示され、それぞれジョグ釦３１４とハンドル送り装置４００に対応している。ジョグ釦アイコン６０の＋釦に相当する部分は橙色をしており、ハンドルアイコン６２の矢印Ｘ部分は緑色をしており、ジョグ送りの場合は、橙色の構造体が移動し、橙色の矢印の方向が正（＋）方向であることを示し、ハンドル送りの場合は、緑色の構造体が移動し、緑色の矢印の方向が正（＋）方向であることを示している。

　図８は、画面３０上でＸ軸を選択した後、ハンドル送り装置４００の送り軸選択スイッチ４０４でもＸ軸を選択した場合を示している。テーブル側構造体Ｐｔの図形が灰色から緑色になり、「＋Ｘ」が付された緑色の矢印Ａxgと橙色の矢印Ａxoがテーブル構造体Ｐｔの図形の近傍に表示される。また、ハンドル送り装置４００の送り軸選択スイッチ４０４でＹ軸を選択、つまりハンドル送りでＹ軸を選択した後に、画面３０のＹ軸選択釦５０をタップする、つまりジョグ送りでＹ軸を選択すると、テーブル側構造体Ｐｔの図形は灰色から橙色になる。このように、同じ送り軸を選択した場合は、後から選択した送りモードの色が優先される（上記の場合は、移動する構造体であるテーブル側構造体Ｐｔの図形が緑色（ハンドル送りの場合）又は橙色（ジョグ送りの場合）に変化する）。

　図９は、画面３０でＹ軸選択釦５０をタップしたときの画面３０の図形表示領域３２を示している。この場合は、ジョグ送りでＹ軸を移動させることとなる。主軸側構造体Ｐｓとテーブル側構造体Ｐｔの図形は、工作機械１００のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のデジタルスケールの読みである現在の機械座標データにより、現在の主軸側構造体とワーク側構造体の実際の位置関係を反映している。移動する構造体である主軸側構造体Ｐｓの図形が橙色に変化し、その近傍に「＋Ｙ」が付された３次元形状の矢印Ａｙが表示される。図９は、操作盤３００の前に立つオペレーターの視点から見た主軸側およびテーブル側構造体Ｐｓ、Ｐｔの図形を示しているが、工具とワークとが干渉するか否かが明確ではない。そこで、図１０のように、視点を９０°回転させて表示させることによって、工具とワークとの位置関係が明瞭になる。このとき、矢印Ａｙの向きも視点の回転と共に変化するので、オペレーターが誤ってジョグ送り釦３１４の＋と－とを間違えて、工具とワークとを干渉させてしまうことを防止可能となる。

　図２の工作機械２００において、オペレーターが操作盤３００の手動運転モード釦３１０を押し、表示部１４（操作盤３００の表示部３０４）に画面３０を表示させ、画面３０の手動モード釦４０をタップした後、Ａ軸選択釦５４をタップすることによって、機械座標系モードと、手動送り軸としてＡ軸が選択される。こうして、図１１に示すように、ジョグ送りでＡ軸を移動させるとき、主軸側構造体Ｐｓの図形が青色から橙色に変化し、主軸頭付近に橙色で「＋Ａ」が付された３次元形状の矢印Ａａが表示される。

　図１１は、操作盤３００のジョグ送り釦３１４＋釦を押すことによって、主軸側構造体Ｐｓが矢印Ａａの方向へ移動することを表している。このとき、ハンドル送り装置４００の送り軸選択スイッチ４０４でＢ軸を選択すると、画面のテーブル側構造体Ｐｔの図形が灰色から緑色に変化すると共に、テーブル付近に「＋Ｂ」が付された３次元形状の緑色の矢印Ａｂが表示される。これは、ハンドル送り装置４００の手動パルス発生器４０８を回転すると、テーブル側構造体Ｐｔが矢印Ａｂの方向に移動することを表している。

　テーブル基準座標系モード
　テーブル基準座標系モードは、工作機械１００のように、テーブル側構造体Ｐｔに回転送り軸のＡ軸、Ｃ軸を有した工作機械において、テーブル１１２のワークＷを取り付けるワーク取付面に沿ってＸ軸とＹ軸とを定義し、これに垂直な方向にＺ軸を定義する座標系に従って主軸側構造体Ｐｓとテーブル側構造体Ｐｔとを相対移動させるモードである。より詳細には、工作機械１００のＡ軸が０°（テーブル１１２が水平状態）でかつＣ軸が０°のときに、工作機械１００の機械座標系と同じ方向に、図１２に示すように、テーブル１１２のワーク取付面に沿ってＸ軸およびＹ軸が定義され、かつ、ワーク取付面に垂直にＺ軸が定義される。図１２は、Ａ軸が－４５°、Ｃ軸が－４５°のときのワーク取付面に対するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を矢印Ａｘ、Ａｙ、Ａｚで示している。テーブル基準座標系モードでは、Ａ軸とＣ軸の双方または一方が回転すると、それに追従して矢印Ａｘ、Ａｙ、Ａｚが回転する。

　図１２は、画面３０において手動モード釦４０、テーブル基準座標系モード釦４２およびＺ軸選択釦５２をそれぞれタップした後、ジョグ送り釦３１４によってジョグ送り操作するときの表示例である。この場合の「＋Ｚ」の方向は、図１２に示すように、斜め上方であり、ジョグ送り釦３１４の＋釦を押すと、橙色にて表示される主軸側構造体Ｐｓがテーブル側構造体Ｐｔに対して斜め上方に相対的に移動することを示している。実際には、工作機械１００のX軸、Ｙ軸およびＺ軸の３つの直動送り軸が合成運動する。直動送り軸および回転送り軸が移動すると、表示演算部１６の働きによって、主軸側構造体Ｐｓおよびテーブル側構造体Ｐｔの表示位置が連動して変わると共に、矢印表示も追従して移動する。

　主軸基準座標系モード
　主軸基準座標系モードは、図２の工作機械２００のように、主軸２１４をＺ軸に対して傾斜させる回転送り軸を有した工作機械でのみ用いられる。従って、図１の工作機械１００のように、そうした回転送り軸を有していない工作機械では、主軸基準座標系モード釦４４は表示されない。より詳細には、図２の工作機械２００において、Ａ軸が０°（水平状態）、Ｃ軸が０°のときに、機械座標系と同じ向きに、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が主軸２１４に対して定義される。図１３では、Ａ軸が－４５°、Ｃ軸が０°のときの主軸に対するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が矢印Ａｘ、Ａｙ、Ａｚで示されている。主軸基準座標系モードでは、Ａ軸、Ｃ軸が回転するのに追随して、主軸と共に矢印Ａｘ、Ａｙ、Ａｚが回転する。

　画面３０において、手動モード釦４０、主軸基準座標系モード釦４４およびＹ軸選択釦５０をそれぞれタップした後、ジョグ送り釦３１４によってジョグ送り操作するときの表示例である。この場合の「＋Ｙ」の方向は、図１３に示すように、斜め上方であり、ジョグ送り釦３１４の＋釦を押すと、橙色にて表示される主軸側構造体Ｐｓがテーブル側構造体Ｐｔに対して矢印Ａｙで示す斜め上方に相対的に移動することを示している。実際には、工作機械２００のＹ軸とＺ軸の直動送り軸が合成運動する。なお、図２の工作機械２００ように、主軸側にもテーブル側にも回転送り軸を有する工作機械では、テーブル基準座標系モードも選択することができ、その場合、テーブルのワーク取付面に沿って図１２と同様の矢印Ａｘ、Ａｙ、Ａｚが表示される。

　加工面座標系モード
　加工面座標系モードでは、ワークの傾斜した加工面に沿ってＸ軸とＹ軸が、そして法線方向にＺ軸が定義される。ＮＣプログラム中ではG68のようにＧコードにて定義される。加工面座標系モードは、図１に示す工作機械１００のようにテーブル側に回転送り軸（Ａ軸）を有した工作機械でも、図２に示す工作機械２００のような主軸側に回転送り軸（Ａ軸）を有した工作機械でも選択可能である。なお、G68の指定は予めＮＣプログラムに入力されていてもよいし、オペレーターが手動運転に際して、操作盤３００のＭＤＩモード釦３１２とキーボード３０６とを用いて入力することもできる。

　図１４は、図１の工作機械１００の加工面座標系モードの表示例を示している。ワークＷの傾斜した加工面が主軸１１０に対して垂直になるように、Ａ軸およびＣ軸が割り出され、加工面座標系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の方向が矢印Ａｘ、Ａｙ、Ａｚによって示されている。図１４の例では、手動送り軸としてＺ軸が選択されており、ジョグ送り釦３１４の＋釦を押すと、主軸側構造体Ｐｓが、テーブル側構造体Ｐｔに対してＺ軸の矢印Ａｚで示す方向へ移動することを示している。

　図１５は、図２の工作機械２００の加工面座標系モードの表示例を示している。主軸２１４がワークＷの傾斜した加工面の法線方向に配向されるように、Ａ軸を回転送りする。本例では、Ａ軸のみが回転送りされるが、加工面の向きによっては、更にＣ軸をも回転送りしなければならない場合もある。図１５の例では、手動送り軸としてＹ軸が選択されており、ジョグ送り釦３１４の＋釦を押すと、主軸側構造体Ｐｓがテーブル側構造体Ｐｔに対して矢印Ａｙで示す方向へ移動することを示している。実際には、コラム２０４がＺ軸方向に前進すると共に、Ｙスライダー２０６がＹ軸方向に上昇する。

　工具先端中心送りモード
　工具先端中心送りモードは、工具とテーブルとの距離を維持するように送り軸を移動させる送り制御機能である。画面３０で手動モード釦４０、工具先端中心送りモード釦４６をタップした後に、工具を何れの回転送り軸（Ａ軸、Ｂ軸、Ｃ軸）に沿って追従させるかを送り軸選択釦５４～５８の１つをタップして選択することによって、その送り軸に相当する矢印が表示される。

　図１６は、図１の工作機械１００でテーブル側構造体Ｐｔをジョグ送りで矢印Ａｃの方向へ回転すると、主軸側構造体Ｐｓが追従して移動することを示している。図１７は、図２の工作機械２００でテーブル側構造体Ｐｔをジョグ送りで矢印Ａｂの方向に回転すると、主軸側構造体Ｐｓが追随して移動することを示している。

　本実施形態では、直動送り軸３軸に加え、回転送り軸を２軸または３軸有した工作機械について説明したが、回転送り軸が１軸のみの４軸工作機械や回転送り軸を有さない３軸工作機械にも本発明は適用できる。主軸側構造体がＸ軸に移動する３軸工作機械と、テーブル側構造体がＸ軸に移動する３軸工作機械とを１人のオペレーターが掛け持ちで運転したり、立形の工作機械の操作に慣れたオペレーターがＹ軸、Ｚ軸の方向が異なる横形の工作機械を不慣れで運転する場合に、本発明は誤操作を防止する効果が大きい。

　１０　　制御装置
　１２　　入力部
　１４　　表示部
　１６　　表示演算部
　１８　　記憶部
　２０　　制御装置
　３０　　画面
　３２　　図形表示領域
　３４　　選択釦表示領域
　１００　　工作機械
　１１０　　主軸
　１１２　　テーブル
　２００　　工作機械
　２１４　　主軸
　２２０　　テーブル
　３００　　操作盤
　３０４　　表示部
　３１０　　手動運転モード釦
　３１４　　ジョグ送り釦
　４００　　ハンドル送り装置

Claims (6)

1. 　ＮＣプログラムまたは手動による移動指令によって工作機械を運転する工作機械の制御装置において、
   　ＮＣプログラム運転モードと手動運転モードとを切換える切換え手段、送り軸の座標系または送り制御機能を選択する座標系モード選択手段、および手動による移動指令を発する移動指令発生手段を有する入力部と、
   　前記工作機械の主軸側およびテーブル側の構造体の図形ならびに送り軸の移動方向を示す矢印の図形を記憶する記憶部と、
   　前記入力部の切換え手段が手動運転モードに切換えられたとき、前記記憶部から前記構造体の図形を受け取ると共に、前記座標系モード選択手段で選択された座標系または送り制御機能に応じて、前記主軸側の構造体とテーブル側の構造体のうち移動する構造体に対する矢印の向きを演算する表示演算部と、
   　前記表示演算部で演算された構造体と矢印の図形を表示する表示部と、
   　を具備することを特徴とした工作機械の制御装置。
2. 　前記表示演算部で演算された構造体の図形は、移動する構造体と移動しない構造体とが区別して表示されるよう、異なる色、模様、輝度、点滅頻度の何れかの特徴付けをして表示される請求項１に記載の工作機械の制御装置。
3. 　前記表示部に表示される構造体および矢印の図形は、３次元形状をした請求項１または２に記載の工作機械の制御装置。
4. 　前記座標系モード選択手段で選択されるモードは、機械座標系モード、テーブル基準座標系モード、主軸基準座標系モード、工具先端中心送りモードおよび加工面座標系モードである請求項１～３の何れか１項に記載の工作機械の制御装置。
5. 　前記手動運転モードは、ジョグ送りとハンドル送りとから選択される請求項１～４の何れか１項に記載の工作機械の制御装置。
6. 　前記表示演算部は、刻々の送り軸の現在座標を受け取り、該現在座標を反映した前記主軸側とテーブル側の構造体の位置および姿勢も演算する請求項１～５の何れか１項に記載の工作機械の制御装置。

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