WO2022050292A1 - 表示装置 - Google Patents

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WO2022050292A1
WO2022050292A1 PCT/JP2021/032057 JP2021032057W WO2022050292A1 WO 2022050292 A1 WO2022050292 A1 WO 2022050292A1 JP 2021032057 W JP2021032057 W JP 2021032057W WO 2022050292 A1 WO2022050292 A1 WO 2022050292A1
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WO
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command
unit
actual
acceleration
speed
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PCT/JP2021/032057
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English (en)
French (fr)
Inventor
智之 相澤
淳一 手塚
聡史 猪飼
Original Assignee
ファナック株式会社
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Filing date
Publication date
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Priority to JP2022546936A priority patent/JP7445006B2/ja
Priority to DE112021004226.2T priority patent/DE112021004226T5/de
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/406—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
    • G05B19/4068—Verifying part programme on screen, by drawing or other means
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B15/02—Systems controlled by a computer electric
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/14—Digital output to display device ; Cooperation and interconnection of the display device with other functional units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/22—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring existing or desired position of tool or work
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
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    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37082—Indicate, point region on path, locus, display path and machining parameters

Definitions

  • the present invention relates to a display device.
  • Patent Document 1 states, "The advantage of the method according to the present invention is that the portion of the locus curve where the deviation between the target locus and the actual locus is not predicted to be large or is not large is displayed at a small scale, and the target is displayed. The point is that the portion of the locus curve where the deviation between the locus and the actual locus is predicted to be large or is large is displayed at a large scale. "
  • Patent Document 2 "In the present invention, a machining program is executed in an idle operation without machining a workpiece, and the actual tool path obtained at that time is drawn on a display device, or the position deviation obtained at that time is displayed on the display device.
  • the machining error can be checked by drawing. Also, the machining error can be checked by drawing the actual tool path by changing the line type only for the section where the position deviation exceeds the set limit value. . ".”
  • the invention according to claim 1 is a locus display device for displaying a three-dimensional locus of an actual position of an object whose three-dimensional position is controlled by a numerical control device at discrete times.
  • a command line connecting two adjacent points to each point of the command position, a command position data acquisition unit that acquires command position data, an actual position data acquisition unit that acquires actual position data at discrete times.
  • a command line segment definition unit that defines a minute, the length of the smallest vertical line segment from the actual position to each of the command line segments at each time, and a line connecting the actual position and the command position closest to the actual position.
  • It has an error calculation unit that calculates a shorter length of a minute as an error in the actual position with respect to the command path, and at least one of a display unit that displays the error and an output unit that outputs the error to the outside.
  • a locus display device characterized by the above.
  • One aspect of the present disclosure is a display device provided in a servo control device that controls an electric motor that drives a shaft of an industrial machine, and monitors the locus difference between the locus of the machining program of the shaft and the actual locus. At least, it is judged that the accuracy can be maintained even if the command speed is increased at the place where the trajectory difference is small and the actual speed of the axis is small with respect to the maximum value set in the command speed. For a place where the difference is small and the actual acceleration of the axis is small with respect to the set maximum value in the command acceleration, it is judged that the accuracy can be maintained even if the command acceleration is increased, or one of them is performed.
  • the present invention relates to a display device including a determination unit and a display unit for highlighting the above-mentioned portion.
  • FIG. 1 is a diagram showing a mechanical system 1 including a display device 10.
  • the mechanical system 1 includes a control device 30, a display device 10, a first input device 41, a second input device 21, and an industrial machine 50.
  • the industrial machine 50 is composed of, for example, a machine tool.
  • the control device 30 controls the operations of the display device 10, the first input device 41, the second input device 21, and the industrial machine 50.
  • the control device 30 has a CPU, a GPU, or the like, and has a processor and an I / O interface for performing arithmetic processing for executing various functions described later, and has a memory 33, a storage unit 34, and the like.
  • a time-series data acquisition unit 32 and a first input reception unit 31 are provided to form a CNC device.
  • the processor of the control device 30 is communicably connected to the memory 33 and the I / O interface via a bus (not shown).
  • the memory 33 has a ROM, RAM, or the like, and temporarily or permanently stores various data. Further, the memory 33 outputs various stored data to the calculation unit 11 of the display device 10.
  • the storage unit 34 stores the maximum speed command 35 and the maximum acceleration command 36, and outputs the stored maximum speed command 35 and the maximum acceleration command 36 to the determination unit 16 of the display device 10.
  • the maximum speed command 35 is the maximum value of the speed command that can be input to the servomotor (not shown) of the industrial machine 50
  • the maximum acceleration command 36 is the maximum value of the acceleration command that can be input to the servomotor (not shown) of the industrial machine 50. be.
  • the maximum speed command 35 and the maximum acceleration command 36 are predetermined for each industrial machine 50.
  • the speed command and the acceleration command are parameters used for controlling the servomotor by the CNC device.
  • the time-series data acquisition unit 32 performs so-called blank machining in the industrial machine 50 to execute the machining program of the industrial machine 50 without using the workpiece as the workpiece and without performing the actual machining.
  • Time-series data of the position of each axis of the drive body or the electric motor of the industrial machine 50 is input and acquired from the industrial machine 50 together with the processing program used when machining the work in the industrial machine 50. Then, the time-series data acquisition unit 32 stores the input data and the processing program in the memory 33.
  • the first input device 41 sets the maximum values (maximum speed command 35 and maximum acceleration command 36) of the speed command and the acceleration command based on the machining program used when machining the workpiece in the industrial machine 50. Output to the input reception unit 31.
  • the first input receiving unit 31 inputs the maximum speed command 35 and the maximum acceleration command 36 output from the first input device 41 and stores them in the storage unit 34.
  • the display device 10 includes a calculation unit 11, a second input reception unit 15, a determination unit 16, a movement locus generation unit 17, and an image display unit 18.
  • the calculation unit 11 calculates the velocity, the acceleration, and the position deviation from the position data which is the time-series data of the position of each axis of the drive body or the electric motor of the industrial machine 50 input from the memory 33.
  • the calculation unit 11 outputs the calculated speed, acceleration, and position deviation to the determination unit 16 and the movement locus generation unit 17.
  • the second input device 21 outputs the maximum command speed, the ratio to the maximum command acceleration, and the allowable locus difference, which are the control parameters of each axis, to the second input reception unit 15.
  • the second input receiving unit 15 inputs the maximum command speed, the ratio to the maximum command acceleration, and the allowable locus difference output from the second input device 21, and outputs them to the determination unit 16.
  • the determination unit 16 has a position deviation output from the calculation unit 11, actual speed and acceleration which are speeds and accelerations, and a maximum speed command which is the maximum value of the command speed output from the storage unit 34 of the control device 30. From 35 and the maximum acceleration command 36, which is the maximum value of the command acceleration, it is determined whether or not there is a portion where the cycle time can be shortened. When it is determined that the cycle time can be shortened, the information about the portion where the cycle time can be shortened is output to the movement locus generation unit 17.
  • the movement locus generation unit 17 generates the movement locus of each axis from the actual position or the position command. Further, the movement locus generation unit 17 generates data for displaying the portion corresponding to the portion in the generated movement locus based on the information from the determination unit 16 about the portion where the cycle time can be shortened. Then, the movement locus generation unit 17 outputs the generated information (data) to the image display unit 18.
  • the image display unit 18 has a display such as an LCD or an organic EL display, and uses data on the movement locus generated by the movement locus generation unit 17 and data on a portion where the cycle time can be shortened.
  • the movement locus and the portion where the cycle time can be shortened are superimposed and displayed on the display of the image display unit 18.
  • the image display unit 18 easily and visually highlights which part of the movement locus is the part where the cycle time can be shortened.
  • the industrial machine 50 is a so-called 5-axis machining center that processes workpieces.
  • the industrial machine 50 has a translational movement mechanism 54, a swing movement mechanism 58, a rotation movement mechanism 62, and a spindle movement mechanism 70.
  • the translational movement mechanism 54 includes an x-axis ball screw mechanism (not shown) that reciprocates a base table (not shown) in the x-axis direction, and a y-axis ball screw mechanism (not shown) that reciprocates in the y-axis direction. It has a first drive unit 76 and a second drive unit 78 to drive them, respectively.
  • the first drive unit 76 is, for example, a servomotor, and rotationally drives the rotary shaft in response to a command from the control device 30.
  • the x-axis ball screw mechanism converts the rotational operation of the output shaft of the first drive unit 76 into a reciprocating motion along the x-axis of the mechanical coordinate system.
  • the second drive unit 78 is, for example, a servomotor, and the rotary shaft is rotationally driven in response to a command from the control device 30, and the y-axis ball screw mechanism is the second drive unit 78.
  • the rotational motion of the output shaft is converted into a reciprocating motion along the y-axis of the machine coordinate system.
  • the swinging movement mechanism 58 has a third drive unit 84.
  • the third drive unit 84 is, for example, a servomotor, and rotationally drives the output shaft thereof in response to a command from the control device 30.
  • the rotary movement mechanism 62 has a fourth drive unit 94.
  • the fourth drive unit 94 is, for example, a servomotor, and rotationally drives the output shaft thereof in response to a command from the control device 30.
  • the spindle moving mechanism 70 has a ball screw mechanism (not shown) that reciprocates the spindle head in the z-axis direction, and a fifth drive unit 100 that drives the ball screw mechanism.
  • the fifth drive unit 100 is, for example, a servomotor, which rotationally drives the rotary shaft in response to a command from the control device 30, and the ball screw mechanism rotates the output shaft of the fifth drive unit 100. Is converted into a reciprocating motion along the z-axis of the machine coordinate system.
  • a machine coordinate system is set in the industrial machine 50.
  • This machine coordinate system is a Cartesian coordinate system that is fixed in a three-dimensional space and serves as a reference when automatically controlling the operation of the industrial machine 50.
  • the industrial machine 50 uses a translational movement mechanism 54, a swing movement mechanism 58, a rotation movement mechanism 62, and a spindle movement mechanism 70 to move a tool (not shown) relative to a work set on a work table (not shown) in five directions. Move to the target. Therefore, the translational movement mechanism 54, the swing movement mechanism 58, the rotation movement mechanism 62, and the spindle movement mechanism 70 constitute a movement mechanism for relatively moving the tool and the work.
  • the industrial machine 50 includes a first sensor 104, a second sensor 106, a third sensor 108, a fourth sensor 110, and a fifth sensor 112.
  • the first sensor 104 is provided in the first drive unit 76, detects the state data of the first drive unit 76, and transmits it to the control device 30 as feedback.
  • the first sensor 104 has a rotation detection sensor (encoder, Hall element, etc.) that detects the rotation position (or rotation angle) of the output shaft of the first drive unit 76.
  • a current sensor for detecting the current flowing through each drive unit is provided in the servo amplifier in which the current flows through the servomotor of each drive unit.
  • the current sensor detects the current as the state data of each drive unit, and transmits the current feedback indicating the current as the feedback to the control device 30.
  • the second sensor 106 has a rotation detection sensor that detects the rotation position of the output shaft of the second drive unit 78, and a current sensor that detects the current flowing through the second drive unit 78, and has a second drive. The rotation position, speed, and current are detected as the state data of the unit 78. Then, the second sensor 106 transmits the position feedback of the rotation position, the speed feedback of the speed, and the current feedback of the current as feedback to the control device 30.
  • the third sensor 108 has a rotation detection sensor that detects the rotation position of the output shaft of the third drive unit 84, and a current sensor that detects the current flowing through the third drive unit 84, and has a third drive.
  • the rotation position, speed, and current are detected as the state data of the unit 84. Then, the third sensor 108 transmits the position feedback of the rotation position, the speed feedback of the speed, and the current feedback of the current as feedback to the control device 30.
  • the fourth sensor 110 has a rotation detection sensor that detects the rotation position of the output shaft of the fourth drive unit 94, and a current sensor that detects the current flowing through the fourth drive unit 94, and has a fourth drive.
  • the rotation position, speed, and current are detected as the state data of the unit 94. Then, the fourth sensor 110 transmits the position feedback of the rotation position, the speed feedback of the speed, and the current feedback of the current as feedback to the control device 30.
  • the fifth sensor 112 has a rotation detection sensor that detects the rotation position of the output shaft of the fifth drive unit 100, and a current sensor that detects the current flowing through the fifth drive unit 100, and has a fifth drive.
  • the rotation position, speed, and current are detected as the state data of the unit 100.
  • the fifth sensor 112 transmits the position feedback of the rotation position, the speed feedback of the speed, and the current feedback of the current as feedback to the control device 30.
  • the processor of the control device 30 has a first drive unit 76, a second drive unit 78, a third drive unit 84, a fourth drive unit 94, and a fourth drive unit 94 according to the processing program.
  • the commands CD1, CD2, CD3, CD4, and CD5 are transmitted to the fifth drive unit 100, respectively.
  • the command CD1 transmitted to the first drive unit 76 includes, for example, at least one of a position command, a speed command, a torque command, and a current command.
  • FIG. 2 is a diagram showing a highlighting unit I displayed on the image display unit 18 of the display device 10.
  • FIG. 3 is a diagram showing control in the display device 10.
  • the control device 30 controls the industrial machine 50 to perform blank processing in the industrial machine 50.
  • the calculation unit 11 of the display device 10 inputs position data, which is time-series data of the position of each axis of the drive body or the electric motor of the industrial machine 50, from the memory 33, and uses the position data to obtain the position deviation.
  • Velocity (actual velocity) and acceleration (actual acceleration) are calculated (step S101).
  • the position deviation in each axis is calculated by subtracting the actual position of each axis from the position command of each axis.
  • the velocity (actual velocity) for each axis is a value obtained by first-order differentiation of the position obtained from the position data for each axis.
  • the acceleration (actual acceleration) for each axis is a value obtained by first-derivating the velocity (actual velocity) for each axis.
  • the determination unit 16 has the position deviation 12 output from the calculation unit 11, the actual speed and the actual acceleration which are the speed 13 and the acceleration 14, and the maximum command speed output from the storage unit 34 of the control device 30. From the maximum speed command 35, which is a value, and the maximum acceleration command 36, which is the maximum value of the command acceleration, it is determined whether or not there is a portion where the cycle time can be shortened (step S102).
  • the determination unit 16 compares the locus of the machining program, which is a locus generated from the position command for the five axes, with the actual locus, which is the locus generated from the actual positions of the five axes. Then, monitoring is performed based on the locus difference between the locus of the machining program and the actual locus, the speed 13, and the acceleration 14.
  • the determination unit 16 increases the command speed at the place where the locus difference is small and the actual speed of each axis is smaller than the maximum command speed which is the control parameter of each axis output from the storage unit 34. However, it is judged that the accuracy can be maintained. Further, the determination unit 16 increases the command acceleration at a location where the locus difference is small and the actual acceleration of each axis is smaller than the maximum command acceleration which is the control parameter of each axis output from the storage unit 34. However, it is judged that the accuracy can be maintained.
  • “small” means that, for example, if the command speed and the command acceleration are 20% smaller than the maximum command speed and the maximum command acceleration, they are sufficiently small. Then, the determination unit 16 outputs information about the location where the cycle time can be shortened to the movement locus generation unit 17 as data.
  • the movement locus generation unit 17 generates the movement locus data that can be displayed on the image display unit 18 from the position data (actual position or position command) output from the calculation unit 11 to the movement locus generation unit 17. .. Further, the movement locus generation unit 17 can be displayed on the image display unit 18 from the data of the portion where the cycle time can be shortened, which is output from the determination unit 16, and can be highlighted on the movement locus. Data is generated. Then, the movement locus generation unit 17 outputs these generated data to the image display unit 18.
  • the image display unit 18 uses the data output from the movement locus generation unit 17, and as shown in FIG. 2, the highlight display unit I is a place where the cycle time can be shortened in the figure showing the movement locus T. Is displayed, and in the graph showing the position deviation, the command speed, and the command acceleration, the highlighting unit I indicating the area where the cycle time can be shortened is displayed. Further, for example, by tapping the highlighting unit I in the graph on the display constituting the image display unit 18, the line number of the processing program corresponding to the portion where the cycle time can be shortened is set in the processing program. Display on the display as a corresponding part.
  • the determination unit 16 monitors the locus difference between the locus of the machining program of each axis and the actual locus (movement locus T). Then, the determination unit 16 determines that the accuracy can be maintained even if the command speed is increased at the place where the locus difference is small and the actual speed of each axis is small with respect to the set maximum value in the command speed. Further, the determination unit 16 determines that the accuracy can be maintained even if the command acceleration is increased at the location where the locus difference is small and the actual acceleration of each axis is small with respect to the set maximum value in the command acceleration. Then, the image display unit 18 highlights the portion as the highlight display unit I.
  • the image display unit 18 can highlight and prompt the modification of the machining program for the portion where the locus difference is small, so that the machining program can be modified while maintaining the machining accuracy.
  • the image display unit 18 highlights the places where the actual speed and the actual acceleration of each axis are smaller than the maximum values set in the command speed and the command acceleration, and prompts the user to correct the machining program. Since it is possible, it is possible to easily visually recognize the portion where the cycle time can be greatly shortened. From the above, it is possible to modify the machining program while maintaining the machining accuracy. As a result, it is possible to set the optimum servo control for changes in the movement state of each axis. Further, it is possible to effectively obtain the parameters used for controlling the servomotor by the CNC device, it is possible to shorten the time to reach the parameters, and the efficiency of starting up the industrial machine 50 is improved. Is possible.
  • the image display unit 18 can display a corresponding portion of the portion in the machining program. As a result, it becomes possible to easily visually recognize the portion where the cycle time can be shortened on the machining program. Therefore, it is possible to easily modify the machining program.
  • the present embodiment has been described above. Although the above-described embodiment is a preferred embodiment, the embodiment is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made to the above-described embodiment. For example, it is possible to carry out the modification as in the modification described below.
  • the accuracy can be maintained even if the command speed is increased at the place where the locus difference is small and the actual speed of the axis is small with respect to the set maximum value at the command speed. It was judged that the accuracy can be maintained even if the command acceleration is increased at the place where the locus difference is small and the actual acceleration of the axis is small with respect to the set maximum value in the command acceleration, but the accuracy is not limited to this.
  • the determination unit 16 determines that the accuracy can be maintained even if the command speed is increased, at least in the place where the locus difference is small and the actual speed of the axis is small with respect to the maximum value set in the command speed. For a place where the difference is small and the actual acceleration of the axis is small with respect to the set maximum value in the command acceleration, it may be judged that the accuracy can be maintained even if the command acceleration is increased, or one of them should be performed. .. Further, the display device is not limited to the configuration incorporated in the control device, and may be provided as a device separate from the control device and electrically connected, for example.
  • time-series data of the position of each axis of the drive body or the electric motor of the industrial machine 50 when so-called blank machining is performed is used, but the present invention is not limited to this, and for example, actual machining is performed. You may use the data of the actual processing at the time of performing.
  • the industrial machine 50 is a so-called 5-axis machining center, but is not limited to the 5-axis machining center.
  • the industrial machine 50 includes a first sensor 104, a second sensor 106, a third sensor 108, a fourth sensor 110, and a fifth sensor 112.
  • Has a rotation detection sensor encoder, Hall element, etc. that detects the rotation position (or rotation angle) of the output shaft of each drive unit, but is not limited to this configuration.
  • the sensor not only a detector that detects a rotation position and a rotation angle, but also a detector (linear scale) at the position of the drive unit (linear motion system) may be used.
  • the configurations of the determination unit, the display unit, and the like are not limited to the configurations of the determination unit 16, the image display unit 18, and the like in the present embodiment.
  • the industrial machine 50 is configured by a machine tool in the present embodiment, but is not limited to this, and may be configured by an industrial machine other than the machine tool.
  • the determination unit monitors the locus difference between the locus of the machining program of each axis and the actual locus, but the present invention is not limited to this.
  • the determination unit may monitor the actual speed and the actual acceleration.
  • the movement locus T is shown in three dimensions, but when the axis moves in a plane, it may be shown in a two-dimensional plane.
  • Display device 18 Image display unit 50 Industrial machinery I Highlight display unit T Movement locus (actual locus)

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Abstract

加工精度を維持し、且つ、サイクルタイムの短縮を図ることが可能な装置を提供すること。　軸の加工プログラムの軌跡と実軌跡との軌跡差を監視し、少なくとも、軌跡差が小さく且つ指令速度における設定上の最大値に対して軸の実速度が小さい箇所について、指令速度を増加させても精度維持可能であると判断するか、軌跡差が小さく且つ指令加速度における設定上の最大値に対して軸の実加速度が小さい箇所について、指令加速度を増加させても精度維持可能であると判断するか、のうちの一つを行う判断部と、箇所を強調表示する表示部１８と、を備える表示装置である。

Description

表示装置
　本発明は、表示装置に関する。
　特許文献１には、「この発明による方法の利点は、目標軌跡と実際の軌跡の間の偏差が大きくないと予測される、または大きくなっていない軌跡曲線の部分を小さい縮尺で表示し、目標軌跡と実際の軌跡の間の偏差が大きいと予測される、または大きくなっている軌跡曲線の部分を大きな縮尺で表示する点にある。」と記載されている。
　特許文献２には、「本発明は、ワークを加工しない空運転で加工プログラムを実行し、そのとき得られる実際の工具経路を表示装置に描画するか、そのとき得られる位置偏差を表示装置に描画することによって加工誤差をチェックできるようにした。また、位置偏差が設定限界値を越える区間に対してのみ線種を変えて実際の工具経路を描画することにより加工誤差をチェックできるようにした。」と記載されている。
　特許文献３には、「請求項１に記載の発明は、数値制御装置により３次元の位置制御が行われる対象物の実位置の３次元軌跡を表示する軌跡表示装置において、離散的な時刻における指令位置データを取得する指令位置データ取得部と、離散的な時刻における実位置データを取得する実位置データ取得部と、前記指令位置の各点に対して、それぞれ隣り合う２点を結ぶ指令線分を定義する指令線分定義部と、各時刻における前記実位置から前記指令線分の各々に至る垂線のうち最小の垂線の長さと、その実位置と該実位置に最も近い指令位置を結ぶ線分の長さとのうち、より長さの短いものを指令経路に対する実位置の誤差として計算する誤差計算部と、前記誤差を表示する表示部及び外部へ出力する出力部の少なくとも一方と、を有することを特徴とする軌跡表示装置を提供する。」と記載されている。
特開平１１－３４５０１１号公報 特開平１１－１４３５１４号公報 特開２０１１－０６００１６号公報
　加工精度を維持し、且つ、サイクルタイムの短縮を図ることが可能となる表示装置が望まれている。
　（１）　本開示の一態様は、産業機械の軸を駆動する電動機を制御するサーボ制御装置に設けられる表示装置であって、前記軸の加工プログラムの軌跡と実軌跡との軌跡差を監視し、少なくとも、前記軌跡差が小さく且つ指令速度における設定上の最大値に対して前記軸の実速度が小さい箇所について、前記指令速度を増加させても精度維持可能であると判断するか、前記軌跡差が小さく且つ指令加速度における設定上の最大値に対して前記軸の実加速度が小さい箇所について、前記指令加速度を増加させても精度維持可能であると判断するか、のうちの一つを行う判断部と、前記箇所を強調表示する表示部と、を備える表示装置に関する。
　一態様によれば、加工精度を維持し、且つ、サイクルタイムの短縮を図ることが可能となる。
一実施形態に係る表示装置を含む機械システムを示す図である。 一実施形態に係る表示装置の画像表示部において表示される強調表示を示す図である。 一実施形態に係る表示装置における制御を示す図である。
　以下、実施形態の一例について説明する。図１は、表示装置１０を含む機械システム１を示す図である。
　機械システム１は、制御装置３０、表示装置１０、第１の入力装置４１、第２の入力装置２１、及び、産業機械５０を備える。産業機械５０は、本実施形態では、例えば、工作機械により構成される。
　制御装置３０は、表示装置１０、第１の入力装置４１、第２の入力装置２１、及び、産業機械５０の動作を制御する。具体的には、制御装置３０は、ＣＰＵ又はＧＰＵ等を有し、後述する各種機能を実行するための演算処理を行うプロセッサ及びＩ／Ｏインターフェースを有しており、メモリ３３、記憶部３４、時系列データ取得部３２、及び第１の入力受付部３１を備え、ＣＮＣ装置を構成する。制御装置３０のプロセッサは、メモリ３３、及びＩ／Ｏインターフェースと図示しないバスを介して通信可能に接続されている。
　メモリ３３は、ＲＯＭ又はＲＡＭ等を有し、各種データを一時的又は恒久的に記憶する。また、メモリ３３は、記憶した各種データを、表示装置１０の計算部１１へ出力する。記憶部３４は、最大速度指令３５及び最大加速度指令３６を記憶し、記憶した最大速度指令３５及び最大加速度指令３６を表示装置１０の判断部１６に出力する。最大速度指令３５は、産業機械５０の図示しないサーボモータに入力可能な速度指令の最大値であり、最大加速度指令３６は、産業機械５０の図示しないサーボモータに入力可能な加速度指令の最大値である。最大速度指令３５、最大加速度指令３６は、各産業機械５０に対して、それぞれ予め決められている。速度指令、加速度指令は、ＣＮＣ装置によってサーボモータを制御するために用いられるパラメータである。
　時系列データ取得部３２は、産業機械５０において、被加工物であるワークを用いないで実際の加工をせずに、産業機械５０の加工プログラムを実行させる、いわゆる空加工を行ったときの、産業機械５０の駆動体又は電動機の各軸の位置の時系列データを、産業機械５０においてワークを加工する際に用いられる加工プログラムと共に産業機械５０から入力し取得する。そして、時系列データ取得部３２は、入力したデータ及び加工プログラムをメモリ３３に記憶させる。
　第１の入力装置４１は、産業機械５０においてワークを加工する際に用いられる加工プログラムに基づく速度指令及び加速度指令のそれぞれの最大値（最大速度指令３５及び最大加速度指令３６）を、第１の入力受付部３１に出力する。第１の入力受付部３１は、第１の入力装置４１から出力される最大速度指令３５及び最大加速度指令３６を入力し、記憶部３４に記憶させる。
　表示装置１０は、計算部１１と、第２の入力受付部１５と、判断部１６と、移動軌跡生成部１７と、画像表示部１８と、を備えている。計算部１１は、メモリ３３から入力した、産業機械５０の駆動体又は電動機の各軸の位置の時系列データである位置データから、速度と、加速度と、位置偏差とを計算する。計算部１１は、計算した速度、加速度、及び、位置偏差を判断部１６及び移動軌跡生成部１７に出力する。
　第２の入力装置２１は、各軸の制御パラメータである最大指令速度、最大指令加速度に対する比率や許容される軌跡差を、第２の入力受付部１５に出力する。第２の入力受付部１５は、第２の入力装置２１から出力される、最大指令速度、最大指令加速度に対する比率や許容される軌跡差を入力し、判断部１６に出力する。
　判断部１６は、計算部１１から出力された位置偏差と、速度及び加速度である実速度及び実加速度と、制御装置３０の記憶部３４から出力された、指令速度の最大値である最大速度指令３５、及び、指令加速度の最大値である最大加速度指令３６から、サイクルタイムが短縮可能である部分があるか否かを判断する。サイクルタイムが短縮可能であると判断した場合には、サイクルタイムが短縮可能である部分についての情報を移動軌跡生成部１７へ出力する。
　移動軌跡生成部１７は、実位置、若しくは、位置指令から、各軸の移動軌跡を生成する。また、移動軌跡生成部１７は、判断部１６からのサイクルタイムが短縮可能である部分についての情報に基づいて、生成した移動軌跡における当該部分に相当する部分を表示するデータを生成する。そして、移動軌跡生成部１７は、生成された情報（データ）を画像表示部１８へ出力する。
　画像表示部１８は、ＬＣＤ又は有機ＥＬディスプレイ等のディスプレイを有しており、移動軌跡生成部１７により生成された移動軌跡についてのデータと、サイクルタイムが短縮可能である部分についてのデータとを用いて、移動軌跡と、サイクルタイムが短縮可能である部分とを、画像表示部１８のディスプレイ上に重ねて表示する。画像表示部１８は、サイクルタイムが短縮可能である部分については、移動軌跡のどの部分であるかを容易に視認可能に強調表示する。
　産業機械５０は、いわゆる５軸マシニングセンタであり、ワークを加工する。産業機械５０は、並進移動機構５４、揺動移動機構５８、回動移動機構６２、及び主軸移動機構７０を有する。並進移動機構５４は、図示しない土台テーブルを、ｘ軸方向へ往復動させるｘ軸ボールねじ機構（図示せず）と、ｙ軸方向へ往復動させるｙ軸ボールねじ機構（図示せず）と、を有しており、これらをそれぞれ駆動する第１の駆動部７６と、第２の駆動部７８とを有する。
　第１の駆動部７６は、例えばサーボモータであって、制御装置３０からの指令に応じて、その回転シャフトを回転駆動する。ｘ軸ボールねじ機構は、第１の駆動部７６の出力シャフトの回転動作を、機械座標系のｘ軸に沿う往復動に変換する。同様に、第２の駆動部７８は、例えばサーボモータであって、制御装置３０からの指令に応じて、その回転シャフトを回転駆動し、ｙ軸ボールねじ機構は、第２の駆動部７８の出力シャフトの回転動作を、機械座標系のｙ軸に沿う往復動に変換する。
　揺動移動機構５８は、第３の駆動部８４を有する。第３の駆動部８４は、例えばサーボモータであって、制御装置３０からの指令に応じて、その出力シャフトを回転駆動する。
　回動移動機構６２は、第４の駆動部９４を有する。第４の駆動部９４は、例えばサーボモータであって、制御装置３０からの指令に応じて、その出力シャフトを回転駆動する。
　主軸移動機構７０は、主軸ヘッドをｚ軸方向へ往復動させる図示しないボールねじ機構と、ボールねじ機構を駆動する第５の駆動部１００とを有する。第５の駆動部１００は、例えばサーボモータであって、制御装置３０からの指令に応じて、その回転シャフトを回転駆動し、ボールねじ機構は、第５の駆動部１００の出力シャフトの回転動作を、機械座標系のｚ軸に沿う往復動に変換する。
　産業機械５０には、機械座標系が設定されている。この機械座標系は、３次元空間内に固定され、産業機械５０の動作を自動制御するときに基準となる直交座標系である。
　産業機械５０は、並進移動機構５４、揺動移動機構５８、回動移動機構６２、及び主軸移動機構７０によって、図示しないツールを、図示しないワークテーブルにセットされたワークに対して５方向へ相対的に移動させる。したがって、並進移動機構５４、揺動移動機構５８、回動移動機構６２、及び主軸移動機構７０は、ツールとワークとを相対的に移動させる移動機構を構成する。
　産業機械５０は、第１のセンサ１０４、第２のセンサ１０６、第３のセンサ１０８、第４のセンサ１１０、及び、第５のセンサ１１２を備える。
　第１のセンサ１０４は、第１の駆動部７６に設けられ、第１の駆動部７６の状態データを検出し、フィードバックとして制御装置３０へ送信する。第１のセンサ１０４は、第１の駆動部７６の出力シャフトの回転位置（又は、回転角度）を検出する回転検出センサ（エンコーダ、ホール素子等）を有する。また、各駆動部のサーボモータに電流を流すサーボアンプ内には、各駆動部に流れる電流を検出する電流センサを有する。電流センサは、各駆動部の状態データとして、電流を検出し、フィードバックとして、電流を示す電流フィードバックを、制御装置３０へ送信する。
　第２のセンサ１０６は、第２の駆動部７８の出力シャフトの回転位置を検出する回転検出センサと、第２の駆動部７８に流れる電流を検出する電流センサとを有し、第２の駆動部７８の状態データとして、回転位置、速度、及び電流を検出する。そして、第２のセンサ１０６は、フィードバックとして、回転位置の位置フィードバック、速度の速度フィードバック、及び電流の電流フィードバックを、制御装置３０へ送信する。
　第３のセンサ１０８は、第３の駆動部８４の出力シャフトの回転位置を検出する回転検出センサと、第３の駆動部８４に流れる電流を検出する電流センサとを有し、第３の駆動部８４の状態データとして、回転位置、速度、及び電流を検出する。そして、第３のセンサ１０８は、フィードバックとして、回転位置の位置フィードバック、速度の速度フィードバック、及び電流の電流フィードバックを、制御装置３０へ送信する。
　第４のセンサ１１０は、第４の駆動部９４の出力シャフトの回転位置を検出する回転検出センサと、第４の駆動部９４に流れる電流を検出する電流センサとを有し、第４の駆動部９４の状態データとして、回転位置、速度、及び電流を検出する。そして、第４のセンサ１１０は、フィードバックとして、回転位置の位置フィードバック、速度の速度フィードバック、及び電流の電流フィードバックを、制御装置３０へ送信する。
　第５のセンサ１１２は、第５の駆動部１００の出力シャフトの回転位置を検出する回転検出センサと、第５の駆動部１００に流れる電流を検出する電流センサとを有し、第５の駆動部１００の状態データとして、回転位置、速度、及び電流を検出する。そして、第５のセンサ１１２は、フィードバックとして、回転位置の位置フィードバック、速度の速度フィードバック、及び電流の電流フィードバックを、制御装置３０へ送信する。
　産業機械５０によってワークを加工する場合、制御装置３０のプロセッサは、加工プログラムに従って、第１の駆動部７６、第２の駆動部７８、第３の駆動部８４、第４の駆動部９４、及び第５の駆動部１００へ、それぞれ、指令ＣＤ１、ＣＤ２、ＣＤ３、ＣＤ４、及びＣＤ５を送信する。第１の駆動部７６へ送信される指令ＣＤ１は、例えば、位置指令、速度指令、トルク指令、及び電流指令の少なくとも１つを含む。
　次に、サイクルタイムが短縮可能である部分が、移動軌跡のどの部分であるかを容易に視認可能に強調表示する制御について説明する。図２は、表示装置１０の画像表示部１８において表示される強調表示部Ｉを示す図である。図３は、表示装置１０における制御を示す図である。
　先ず、制御装置３０は、産業機械５０において空加工を行う制御を産業機械５０に対して行う。これにより、表示装置１０の計算部１１は、メモリ３３から、産業機械５０の駆動体又は電動機の各軸の位置の時系列データである位置データを入力し、位置データを用いて、位置偏差と、速度（実速度）と、加速度（実加速度）と、を計算する（ステップＳ１０１）。
　ここで、各軸における位置偏差は各軸の位置指令から各軸の実位置を差し引いて計算される。また、各軸についての速度（実速度）は、各軸についての位置データから得られる位置を一階微分した値である。また、各軸についての加速度（実加速度）は、各軸についての速度（実速度）を一階微分した値である。
　次に、判断部１６は、計算部１１から出力された位置偏差１２と、速度１３及び加速度１４である実速度及び実加速度と、制御装置３０の記憶部３４から出力された、指令速度の最大値である最大速度指令３５、及び、指令加速度の最大値である最大加速度指令３６から、サイクルタイムが短縮可能である部分があるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。
　具体的には、判断部１６は、５つの軸についての位置指令から生成された軌跡である加工プログラムの軌跡と、５つの軸についての実位置から生成された軌跡である実軌跡と、を比較し、加工プログラムの軌跡と実軌跡との軌跡差と、速度１３と、加速度１４とに基づいて監視を行う。
　そして、判断部１６は、軌跡差が小さく、且つ、記憶部３４から出力された、各軸の制御パラメータである最大指令速度に対して各軸の実速度が小さい箇所について、指令速度を増加させても精度維持可能であると判断する。また、判断部１６は、軌跡差が小さく、且つ、記憶部３４から出力された、各軸の制御パラメータである最大指令加速度に対して各軸の実加速度が小さい箇所について、指令加速度を増加させても精度維持可能であると判断する。ここで「小さい」については、例えば、最大指令速度、最大指令加速度に対して２０％小さい指令速度、指令加速度であれば、十分に小さいことを意味する。そして、判断部１６は、サイクルタイムが短縮可能である箇所についての情報をデータとして移動軌跡生成部１７へ出力する。
　そして、移動軌跡生成部１７は、計算部１１から移動軌跡生成部１７へ出力された位置データ（実位置、若しくは、位置指令）から、画像表示部１８において表示可能な移動軌跡のデータを生成する。また、移動軌跡生成部１７は、判断部１６から出力された、サイクルタイムが短縮可能である箇所についてのデータから、画像表示部１８において表示可能であり、且つ、移動軌跡に重ねて強調表示可能なデータを生成する。そして、移動軌跡生成部１７は、これらの生成したデータを画像表示部１８へ出力する。
　画像表示部１８は、移動軌跡生成部１７から出力されたデータを用いて、図２に示すように、移動軌跡Ｔを示す図中に、サイクルタイムが短縮可能である箇所である強調表示部Ｉを表示すると共に、位置偏差、指令速度、指令加速度を示すグラフにおいて、サイクルタイムが短縮可能である箇所の領域を示す強調表示部Ｉを表示する。更に、例えば、当該グラフにおける強調表示部Ｉが、画像表示部１８を構成するディスプレイ上でタップされることにより、サイクルタイムが短縮可能である箇所に相当する加工プログラムの行番号を、加工プログラムにおける相当箇所としてディスプレイ上に表示する。
　以上説明した本実施形態は、以下のような効果を奏する。
　本実施形態では、判断部１６は、各軸の加工プログラムの軌跡と実軌跡（移動軌跡Ｔ）との軌跡差を監視する。そして、判断部１６は、軌跡差が小さく且つ指令速度における設定上の最大値に対して各軸の実速度が小さい箇所について、指令速度を増加させても精度維持可能であると判断する。また、判断部１６は、軌跡差が小さく且つ指令加速度における設定上の最大値に対して各軸の実加速度が小さい箇所について、指令加速度を増加させても精度維持可能であると判断する。そして、画像表示部１８は、箇所を強調表示部Ｉとして強調表示する。
　これにより、軌跡差が小さい箇所について加工プログラムを修正することを、画像表示部１８が強調表示して促すことが可能となるため、加工精度を維持した状態で加工プログラムを修正することが可能となる。更に、指令速度、指令加速度における設定上の最大値に対して各軸の実速度、実加速度がそれぞれ小さい箇所について、画像表示部１８が強調表示して、加工プログラムを修正することを促すことが可能となるため、サイクルタイムを大きく短縮することが可能な箇所を容易に視認することが可能となる。以上より、加工精度を維持した状態で加工プログラムを修正することが可能となる。この結果、各軸の移動状態の変化に対して、最適なサーボ制御となるような設定をすることが可能となる。また、効果的に、ＣＮＣ装置によってサーボモータを制御するために用いられるパラメータを求めることが可能となり、当該パラメータに辿り着くまでの時間短縮が可能となり、産業機械５０の立ち上げの効率を改善することが可能となる。
　また、本実施形態においては、画像表示部１８は、加工プログラムにおける箇所の相当箇所を表示可能である。これにより、サイクルタイムを短縮することが可能な箇所を、加工プログラム上で容易に視認することが可能となる。このため、加工プログラムの修正を容易とすることが可能となる。
　以上本実施形態について説明をした。上述した実施形態は、好適な実施形態ではあるが、上記実施形態のみに限定されるものではなく、種々の変更を施した形態での実施が可能である。例えば、以下に説明する変形例のように変形をして実施することが可能である。
　例えば、上記実施形態においては、軌跡差が小さく且つ指令速度における設定上の最大値に対して軸の実速度が小さい箇所について、指令速度を増加させても精度維持可能であると判断するとともに、軌跡差が小さく且つ指令加速度における設定上の最大値に対して軸の実加速度が小さい箇所について、指令加速度を増加させても精度維持可能であると判断したが、これに限定されない。
　判断部１６は、少なくとも、軌跡差が小さく且つ指令速度における設定上の最大値に対して軸の実速度が小さい箇所について、指令速度を増加させても精度維持可能であると判断するか、軌跡差が小さく且つ指令加速度における設定上の最大値に対して軸の実加速度が小さい箇所について、指令加速度を増加させても精度維持可能であると判断するか、のうちの一つを行えばよい。
　また、表示装置は、制御装置に組み込まれている構成に限定されず、例えば、制御装置とは別体の装置として設けられて、電気的に接続されている構成であってもよい。
　また、本実施形態においては、いわゆる空加工を行ったときの、産業機械５０の駆動体又は電動機の各軸の位置の時系列データを利用したが、これに限定されず、例えば、実際の加工を行ったときの実加工のデータを利用してもよい。
　また、本実施形態においては、産業機械５０は、いわゆる５軸マシニングセンタであったが、５軸マシニングセンタに限定されない。
　また、本実施形態においては、産業機械５０は、第１のセンサ１０４、第２のセンサ１０６、第３のセンサ１０８、第４のセンサ１１０、及び、第５のセンサ１１２を備えており、これらは、各駆動部の出力シャフトの回転位置（又は、回転角度）を検出する回転検出センサ（エンコーダ、ホール素子等）を有していたが、この構成に限定されない。例えば、センサとしては、回転位置や回転角度の検出を行う検出器のみではなく、駆動部の位置（直動系）の検出器（リニアスケール）が用いられてもよい。
　また、判断部、表示部等の各構成は、本実施形態における判断部１６、画像表示部１８等の各構成に限定されない。
　また、産業機械５０は、本実施形態では、工作機械により構成されたが、これに限定されず、工作機械以外の他の産業機械により構成されてもよい。
　また、本実施形態においては、判断部は、各軸の加工プログラムの軌跡と実軌跡との軌跡差を監視したが、これに限定されない。判断部は、実速度、実加速度を監視してもよい。
　また、図２に示すように、移動軌跡Ｔは、３次元で図示されたが、軸が平面内を移動する場合には、２次元平面において図示されてもよい。
　１０　表示装置
　１８　画像表示部
　５０　産業機械
　Ｉ　強調表示部
　Ｔ　移動軌跡（実軌跡）

Claims (2)

  1. 　産業機械の軸を駆動する電動機を制御するサーボ制御装置に設けられる表示装置であって、
    　前記軸の加工プログラムの軌跡と実軌跡との軌跡差を監視し、
    少なくとも、前記軌跡差が小さく且つ指令速度における設定上の最大値に対して前記軸の実速度が小さい箇所について、前記指令速度を増加させても精度維持可能であると判断するか、前記軌跡差が小さく且つ指令加速度における設定上の最大値に対して前記軸の実加速度が小さい箇所について、前記指令加速度を増加させても精度維持可能であると判断するか、のうちの一つを行う判断部と、
    　前記箇所を強調表示する表示部と、を備える表示装置。
  2. 　前記表示部は、前記加工プログラムにおける前記箇所の相当箇所を表示可能である請求項１に記載の表示装置。
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