JP2015201013A - 工作機械のモータ負荷の表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＣ装置を備えた工作機械のモータ負荷を操作盤のディスプレイに表示する装置に関し、オペレータが機械の運転状態を常時一見して把握することができる、視認性やデザインも優れたモータ負荷の表示装置を得る。
【解決手段】刃物台の各軸方向の送りモータ、主軸モータ、主軸送りモータ、工具モータなどの負荷を示す円形ないし多角形の表示要素を操作盤のディスプレイに設けた常時表示領域に表示する。多角形ないし円形の領域を等分割して複数の表示部を設け、複数のモータ負荷を各表示部におけるゲージの放射方向の伸縮や表示色の変化によって表示する。
【選択図】図３

Description

この発明は、ＮＣ装置を備えた工作機械、特に複数の刃物台を備えたＮＣ旋盤の運転状態を操作盤のディスプレイに表示する装置に関するものである。

ＮＣ工作機械は、加工プログラムに記載された加工手順に従って素材から完成品までの一連の加工を連続的かつ自動的に行うが、この自動運転モードの他に、加工プログラムに記載された工程を工程別又は途中工程から行う工程別運転モードや手動運転モードなども用意されている。

生産性や品質向上のために加工プログラムを書き換えたり、新規な製品の加工を行うときは、加工プログラムが正しく記述されているかどうかを確認したり、工具とワークの干渉やオーバーロードなどに起因する異常停止やアラームを避けるために、テスト加工をすることが不可欠であり、このテスト加工の際に工程別運転モードが使用される。

このようなことから、工作機械のディスプレイや操作盤には、各刃物台の各軸における送りモータや主軸モータの負荷値を示すゲージ、オーバライド値を示すゲージ、運転モードを示すランプ、刃物台がどのような位置関係にあるかの刃物台状態を示すランプ、更には自動連続運転の開始条件が整っているかどうかを示す起動準備完了ランプや、工具の割り出し動作が可能かどうかを示すインデックス準備完了ランプなどが設けられている。

工作機械のディスプレイ画面には、上述したような運転状態を示す表示要素を表示する画面が準備されている。しかし、従来の運転状態を示す表示要素は、数値や可否を示す記号を表示した表形式のものであったり、ディスプレイ画面や操作盤に配置した表示ランプなどであったため、一見しただけでは運転状態を把握することが困難であり、ディスプレイ画面上で表示要素が占める面積も大きかったために、画面を切り換えなければ他の表示要素を表示することができなかったりして、視認性や一覧性に劣るという問題があった。

例えば、刃物台の送り負荷の従来の表示要素は、各刃物台について各軸の送りモータの負荷を棒グラフ形式で表示するものであり、刃物台毎に専用の表示画面が設けられているなどというものであったため、複数の刃物台を備えた工作機械では、刃物台全体の負荷状態を１度に把握することが困難であり、オーバライド値と刃物台送りモータの負荷とを同時に確認するということもできなかった。

この発明は、オペレータが機械の運転状態を常時一見して把握することができる、視認性やデザインも優れた、ディスプレイ画面を備えた工作機械を提供することを目的としており、この目的を達成するためのモータ負荷の表示装置を得ることを課題としている。

この発明は、ディスプレイ上に表示されるモータ負荷の表示要素２を多角形ないし円形とし、その多角形ないし円形の領域を等分割（多角形の場合は角数と同じ数で分割）して複数の表示部２１（２１Ｘ〜２１Ｍ）を設け、各表示部におけるゲージ２２（２２Ｘ〜２２Ｍ）の放射方向の伸縮や表示色の変化によって、各表示部に割り当てられた表示対象の状態を表示することによって上記課題を解決したものである。

ここでゲージとは、対応する表示対象の状態を示す数値に応じて伸縮する画素で、水銀温度計の水銀柱に相当する画素である。また、表示対象とは、例えば刃物台についての各軸の送りモータや主軸モータ、工具モータの負荷、負荷の状態、運転状態などである。刃物台の送り負荷に関連する表示要素は、各刃物台毎に一つの表示要素が割り当てられる。

この発明の工作機械のモータ負荷の表示装置は、切削反力ないし切削速度の変動により負荷が変動する刃物台の各軸方向の送りモータ、主軸モータ、主軸送りモータ、工具モータなどの負荷を表示する円形ないし多角形の表示要素２を操作盤１４のディスプレイ１に設けた常時表示領域１１に表示することを特徴とする。

複数の刃物台を備えた工作機械においては、表示要素２（２ａ、２ｂ、２ｃ）は、刃物台の数及び配置態様と同じ数及び配置態様で表示する。各表示要素２は、配置位置が対応する刃物台６５に係る複数のモータの負荷を、表示要素２の中心側から放射方向に伸縮するゲージ２２で表示する。これらのゲージ２２は、対応するモータの負荷状態、例えば無負荷であるとか、過負荷であるとかの状態を発光色で表示することができる。

各表示要素２には、対応する刃物台の運転状態、例えば自動運転中であるとか、工程別運転中であるとか、異常停止中であるとかの状態をランプの発光色で表示するランプ部２３を設けることができる。表示要素２が多角形ないし円形であることから、このランプ部は、表示要素の内周又は外周の多角形ないし円形のリング状とするのが適当である。

一般的なＮＣ装置には、刃物台毎のモータ負荷を数値表示する画面が設けられ、刃物台を選択することによって当該刃物台の負荷表示画面に切り換える画面切り換えプログラムが用意されている。ディスプレイパネルがタッチパネルであるディスプレイであれば、ある表示要素２が、タップされたときに、当該表示要素に対応する数値画面をディスプレイに表示する画面切り換えプログラムを起動して、数値表示画面を表示させるのが好ましい。

この発明の表示装置におけるモータ負荷の表示要素２によれば、１個の表示要素で対応する刃物台の各軸方向のモータ負荷と動作状態とを一目で把握することができ、異常状態の軸も直ちに知ることができる。表示要素２がディスプレイ画面上で占める面積が小さく、実機の刃物台の配置に従って表示要素２を配置できるので、全ての刃物台の負荷状態を一目でかつ直感的に把握できる。

更に、タッチパネルを用いたディスプレイであれば、対応する刃物台の表示要素をタップするだけでモータ負荷の詳細な数値を確認することができる。

この発明により、ディスプレイ画面上へのモータ負荷の表示を小さい面積で視認性及びデザイン的に優れた状態で表示することができる。表示要素２の面積が小さいことから、画面の切り換えにかかわらず、常時表示することが可能であり、また、他の表示要素と共に表示することができるから、複数種類の運転状態を同時に表示して一覧性を高めることができ、オペレータが機械の全体の状態を把握することが容易になる。

この発明が適用される工作機械の一例を示す模式図 図１の工作機械のディスプレイ画面を示す図 モータ負荷表示要素の配置を示す図 モータ負荷表示要素の詳細を示す図 制御系のブロック図 制御手順を示すフローチャート モータ負荷表示要素のゲージ描画の説明図 ゲージ描画手順のフローチャート ランプ描画手順のフローチャート モータ負荷の数値表示画面の例を示す図

次にタレット刃物台を３個備えた２主軸対向旋盤を例にして、この発明の実施形態を説明する。実施例の旋盤は、主軸軸線上で対向する左右の主軸台６１、６２と、これらの主軸台に軸支された主軸の対向端に装着されたワークチャック６３、６４とを備えており、主軸軸線ａを挟んでオペレータから見て手前下側に１個の刃物台６５ｃ、奥の上側に２個のタレット刃物台６５ａ、６５ｂを備えている。主軸台の一方（右主軸台）６２は、他方（左主軸台）６１に向けて進退可能で両主軸間でのワークの受け渡しを行うとき、左主軸に向けて接近及び離隔する。この明細書で言うＢ軸は、右主軸台６２の主軸軸線方向の移動軸である。

主軸軸線の上下に配置した刃物台６５（６５ａ、６５ｂ、６５ｃ）は、工具の切込み方向であるＸ軸方向、主軸軸線と平行なＺ軸方向及び図の紙面直角方向であるＹ軸方向に移動位置決め可能であり、ドリルやミリングカッタなどの回転工具を装着可能で、これらの回転工具を駆動する工具駆動モータが搭載されている。

図２は、工作機械の操作盤に設けたディスプレイ画面を示した図である。ディスプレイ１は、運転状態の表示要素を配置した常時表示領域１１と、各種の画面を切り換え表示する主領域１２とに区画されている。常時表示領域１１には、刃物台６５の各軸方向の送りモータ、主軸モータ及び工具モータなどの加工に関連するモータの負荷を表示するモータ負荷表示要素２（２ａ、２ｂ、２ｃ）と、オーバライド値表示要素４と、各刃物台の原点状態を表示する原点状態表示要素３（３ａ、３ｂ、３ｃ）と、機械の動作をアニメーション表示するアニメーション表示要素５とが配置されている。

モータ負荷表示要素２と原点状態表示要素３とは、刃物台毎に一つの表示要素が設けられており、下刃物台に対応する表示要素が２つの上刃物台に対応する表示要素の中間の下方位置にして、すなわち実機における刃物台６５の配置態様と同じ配置態様にして配置されている。

モータ負荷表示要素の詳細は、図３、４に示されている。モータ負荷表示要素２は、六角形で、その内側が６等分された６つのゲージ表示部２１（２１Ｘ〜２１Ｍ）に区画されている。各ゲージ表示部には、刃物台の送り軸に対応するＸ、Ｚ、Ｙ、右主軸台６２の送り軸に対応するＢ、主軸モータＣ及び工具モータＭの文字が表示されている。

上側の左右の表示要素２ａ、２ｂの主軸モータＣのゲージ表示部は、それぞれの側の主軸モータの負荷が表示対象となっている。下刃物台６５ｃは、必要に応じて左右の主軸に把持されたどちらの側のワークの加工も行うので、左側のワークを加工するときは左主軸モータに、右側のワークを加工するときは右主軸モータにと、切り換えて表示されるようになっている。

各ゲージ表示部２１には、対応するモータの負荷状態が内径側を基端として放射方向に伸縮するゲージ２２（２２Ｘ〜２２Ｍ）で表示されるようになっている。各表示部のゲージ２２は、モータ負荷が０〜１００％のときには、緑色で表示され、１００％を超えると黄色となり、１２０％を超えると赤色となるようにして、モータの過負荷をオペレータに警告するようにしている。すなわち、ゲージの緑色、黄色、赤色によってモータ負荷状態の正常、警告、異常状態を表示する。

また、モータ負荷表示要素２の外周には、六角リング状の運転状態表示ランプ部２３が設けられている。この運転状態表示ランプ部２３は、対応する刃物台が自動運転モードになっているときは緑、工程別運転モードになっているときは白、運転は継続されるがなんらかの警告が出ているときは黄色、異常が発生して運転が停止したときは赤色で発光するようにして、運転状態をオペレータが一目で把握できるようにしてある。

工作機械のディスプレイパネルとしてタッチパネルを用いるのが一般的になっており、そのようなタッチパネルを用いたときは、表示要素２をタップしたときに、主領域が従来から用いられている図１０のようなモータ負荷の数値表示画面に切り換えるようにすることもできる。数値表示画面には、各軸についてのモータ負荷が棒グラフ形式で表示され、その負荷割合が数値でも表示される。従って、モータ負荷表示要素２を数値表示画面への切り換えプログラムの起動用アイコンとすれば、モータ負荷の詳細を数字で知りたいときは、対応する刃物台のモータ負荷表示要素２をタップしてやればよい。

図５は、この発明を実施するハードウェアのブロック図である。工作機械６を制御するＮＣ装置は、ＮＣ部１７とＰＣ部１５を備えており、インタフェースＩ／Ｆを介してデータの授受が行われる。加工プログラムや機械の仕様は、ＮＣ部１７に設定されている。図では、ＮＣ部が機械側に、ＰＣ部が操作盤側に描かれているが、必ずしもこのように分離して設置される訳ではない。

操作盤１４には、ディスプレイ１が設けられ、図示されていない各種のダイヤルスイッチ、表示ランプなどが設けられている。ＰＣ部１５は、画面表示アプリケーション１６を含んでおり、この部分に登録されたモータ負荷表示プログラムによってディスプレイ１にモータ負荷表示要素２が表示される。

図６、８及び９は、モータ負荷表示プログラムのフローチャートである。図６は、全体の流れを示した図、図８は、モータ負荷のゲージ表示の詳細を示した図、図９は、運転状態を示すランプ表示の詳細を示した図である。

図６の定数取得ステップ１００において、機械に設けられている刃物台６５の数ｎ及びそれぞれの刃物台に対応する表示要素の原点座標Ｏ及び各表示要素で表示する表示対象（ここではモータ）の数ｍが設定される。刃物台の数ｎやモータの数ｍは、ＮＣ部から取得することもできる。定数取得ステップ１００では更に、表示要素の内側円Ｓｉの半径Ｒｉ及び外側円Ｓｏの半径Ｒｏ及びリング発光部の幅ｅが定数として設定される。

これらの定数が設定された状態で、予め定めた順序（この実施例ではＸ、Ｚ、Ｃ、Ｙ、Ｂ、Ｍの順序）のｉ（ｉ＝１〜６）番目のモータの負荷割合が取得されると、当該モータのゲージの表示領域は、次のようにして演算することができる。

すなわち、図７を参照して、ｉ＝１のゲージを真上に表示するとして、ゲージ２２の中心線Ｌは、θ＝（３６０／ｍ）×（ｉ−１）の原点Ｏを通る放射方向の線となる。ゲージ２２の基端の中心点Ｐは、この線Ｌと半径Ｒｉの円Ｓｉが交わる交点、ゲージ２２の先端側の中央点Ｑは、中心線Ｌと半径Ｒｏの円Ｓｏの交点と前記交点Ｐとのｘ及びｙ座標の差にそれぞれ負荷割合を乗じ、その値に基端の交点Ｐのｘ座標値及びｙ座標値を加えた座標の点Ｑとして求めることができる。

そして、点Ｐ、Ｑを通って中心線Ｌと直交する線Ｕ、Ｖと、中心Ｏを通るθと同方向に計った角度がθ−（３６０／２ｍ）の放射線とθ＋（３６０／２ｍ）の放射線との交点ｔ、ｕ、ｖ、ｗで囲まれた台形の領域がゲージ２２の表示領域となる。隣接するゲージとの間に隙間を持たせて表示したければ、点ｔ〜ｗをそれぞれ直交線Ｕ、Ｖに沿って等しい寸法だけ内側に移動させた点を表示領域の４点としてやればよい。

また、ゲージ表示部の外側に設ける六角リング状のランプ部２３は、外周円Ｓｏに外接する正ｎ角形と、半径Ｒｏ＋ｅの円に外接する正ｎ角形との間の領域として演算できる。

ゲージ２２やランプ部２３は、このようにして求められた領域内の発光素子を指定色で発光させることによって表示される。

定数取得ステップ１００で必要な定数を取得した後、刃物台毎にステップ１０１〜１０５の処理を行い、各刃物台の表示対象（モータ負荷）毎にステップ１０２〜１０４の処理を行うことによって、図３に示す刃物台の数に応じた数の表示要素２を表示することができる。

ゲージ描画ステップ１１０の詳細を示す図８において、描画領域演算ステップ１１１は、前述した演算によりゲージ２２の表示領域を演算するステップ、ステップ１１２〜１１６は、取得した負荷割合が１００％と１２０％を境にして、ゲージ２２の発光色を赤、黄及び緑に変更するステップである。

また、運転状態を示すランプの表示ステップ１２０の詳細を示す図９において、ステップ１２１〜１２９は、ＮＣ部１７のアラーム信号がＯＮになっているかどうか、ワーニング信号がＯＮになっているかどうか、送り停止信号がＯＮ（工程別運転モードでＯＮ）になっているかどうか、自動連続運転信号がＯＮ（自動運転中でＯＮ）になっているかどうかにより、表示要素２の外周部に設けたランプ部２３を赤、黄、白、緑で点灯するかを選択して実行するステップである。

以上のステップ１０１〜１０５までの処理を短い時間間隔で行うことにより、工作機械のモータの負荷状態及び運転状態を更新しながら各刃物台毎の多角形ないし円形の表示要素２をディスプレイ１に表示することができる。

１ ディスプレイ
２（２ａ、２ｂ、２ｃ） モータ負荷表示要素
１１ 常時表示領域
１４ 操作盤
２１（２１Ｘ〜２１Ｍ） 表示部
２２（２２Ｘ〜２２Ｍ） ゲージ
２３ ランプ部
６５ 刃物台

Claims (4)

1. 切削反力ないし切削速度の変動により負荷が変動するモータの当該負荷を操作盤のディスプレイに表示する工作機械のモータ負荷の表示装置において、
   前記ディスプレイの一部に画面の他の領域が切り換えられても切り換わらない常時表示領域を備え、当該常時表示領域に、当該工作機械の刃物台の数及び配置態様と同じ数及び配置態様の円形ないし多角形の表示要素が配置され、
   各表示要素は、配置位置が対応する刃物台に係る複数の前記モータの負荷を、表示要素の中心側から前記複数の放射方向に伸縮するゲージで表示することを特徴とする、工作機械のモータ負荷の表示装置。
2. 前記ゲージが、当該ゲージに対応するモータの負荷状態を発光色で表示する、請求項１記載の工作機械のモータ負荷の表示装置。
3. 前記各表示要素が、配置位置が対応する刃物台の運転状態を発光色で表示する円形リング状ないし多角形リング状のランプ部を備えていることを特徴とする、請求項１又は２記載の工作機械のモータ負荷の表示装置。
4. 前記ディスプレイに前記複数のモータの負荷を各刃物台毎に数値表示する数値表示画面を備え、当該ディスプレイのパネルがタッチパネルである工作機械のモータ負荷の表示装置において、
   前記各表示要素が、前記他の領域の全部ないし一部を配置位置が対応する刃物台の前記数値表示画面に切り換えるプログラムを起動するトリガボタンである、請求項１、２又は３記載の工作機械のモータ負荷の表示装置。

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