JP6151664B2 - 数値制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、数値制御装置に関し、特に装置の誤動作の要因となるノイズ、電源の瞬断、衝撃などを検出し、当該要因の発生原因の絞込みを可能とする数値制御装置に関する。

図１２、図１３は、従来技術における数値制御装置により制御される工作機械の構成を説明する図である。工作機械１０は、図１２に示すように、数値制御装置２０と、数値制御装置２０によって制御されるアンプ３０、モータ４０、Ｉ／Ｏユニット５０、モータにより駆動されるテーブルや刃物台６０、Ｉ／Ｏユニットからの信号により動作する周辺機器７０などで構成される。

工作機械１０が動作する際には、図１３に示すように、数値制御装置２０がラダープログラムを処理し、Ｉ／Ｏユニット５０に対して制御信号を送る。前記Ｉ／Ｏユニット５０は前記制御信号を受けて動作し、接続された周辺機器７０に対してＩ／Ｏ信号を送り、周辺機器７０を動作させる。周辺機器７０には、リレーやソレノイドバルブなどの誘導性負荷やランプなどの容量性負荷があるが、これらの動作は、ノイズや電源の瞬断を発生させる要因となる。ノイズや電源の瞬断は数値制御装置２０の間欠的な誤動作を引き起こす要因となる。

また、数値制御装置２０は加工プログラムを処理し、アンプ３０に対して制御信号を送る。前記アンプ３０は前記制御信号を受けてモータ４０を駆動し、前記モータ４０に取り付けられたテーブルや刃物台６０が動作する。テーブルや刃物台６０が急な加減速で動作すると、衝撃が発生する。強い衝撃や長期間続く断続的な衝撃は数値制御装置２０の部品に破損を引き起こす要因になる。

ノイズ、電源の瞬断、衝撃などの対策として、例えば特許文献１には、装置に対して検出手段を組み込み、装置の誤動作を引き起こす要因の発生状況、発生時刻、大きさを特定できるように構成された装置が提案されている。

特開２００３−３０８１０７号公報

しかしながら、従来技術では、装置の誤動作を引き起こす要因の発生状況、発生時刻、大きさなどは検出できるが、当該要因の発生原因への対策をするために検出手段からの情報を確認しながらテーブルや刃物台、周辺機器を個別に動作させ、ノイズ、電源の瞬断、衝撃などを確認する必要があり、誤動作を引き起こす要因の発生原因の特定には相応の手間と時間が必要となる。

更に、工作機械内部の動作が原因で発生するノイズ、電源の瞬断、衝撃などは数値制御装置のラダープログラムで制御される周辺機器の動作、加工プログラムにより制御されるテーブルや刃物台の動作が関係しているが、実際の機械の動作では、加工プログラムによりテーブルや刃物台の動作は異なり、複数のモータが同時に動作することもある。また、Ｉ／Ｏを制御するラダープログラムの処理により、複数の周辺機器が同時に動作することもあるが、このような動きを要因特定の調査の際に再現させることは難しい。

そこで、本発明の目的は、ノイズ、電源の瞬断、衝撃などの装置の誤動作を引き起こす要因の発生原因の絞込みを可能とする数値制御装置を提供することである。

本願請求項１に係る発明は、加工プログラムに基づいて工作機械を制御する数値制御装置において、前記数値制御装置の誤動作を引き起こす要因を検出するための検出手段と、現在実行中の加工プログラムのブロックに係る情報と、前記検出手段により検出した前記要因に係る情報とを関連付けて記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された情報に基づいて、前記加工プログラムの前記ブロックに前記検出した要因に係る要因の種類、発生回数、要因の強度を関連付けて表示する表示手段と、を有することを特徴とする数値制御装置である。

本願請求項２に係る発明は、ラダープログラムに基づいて工作機械を制御する数値制御装置において、前記数値制御装置の誤動作を引き起こす要因を検出するための検出手段と、前記要因が発生した直前に変化したＩ／Ｏアドレスに係る情報と、前記検出手段により検出した前記要因に係る情報とを関連付けて記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された情報に基づいて、ラダープログラムの前記Ｉ／Ｏアドレスに前記検出した要因に係る情報を関連付けて表示する表示手段と、を有することを特徴とする数値制御装置である。

本願請求項３に係る発明は、ラダープログラムに基づいて工作機械を制御する数値制御装置において、前記数値制御装置の誤動作を引き起こす要因を検出するための検出手段と、前記要因が発生した直前に変化したＩ／Ｏアドレスに係る情報と、前記検出手段により検出した前記要因に係る情報とを関連付けて記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された情報に基づいて、Ｉ／Ｏ一覧の前記Ｉ／Ｏアドレスに前記検出した要因に係る情報を関連付けて表示する表示手段と、を有することを特徴とする数値制御装置である。

本願請求項４に係る発明は、前記表示手段は、前記検出した要因に係る情報毎に絞込んで表示する絞込み手段を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の数値制御装置である。

本発明により、数値制御装置の誤動作を引き起こすノイズ、電源の瞬断、衝撃などの間欠的に発生する要因のうち、工作機械内部のテーブルや刃物台、周辺機器の動作により発生するものは、その発生状況を加工プログラムの該当ブロック、ラダープログラム、Ｉ／Ｏ一覧の該当Ｉ／Ｏアドレスに関連付けて表示させることで、発生原因の絞込みをすることができる。また、特定の要因の情報に絞って、加工プログラムの該当ブロック、ラダープログラム、Ｉ／Ｏ一覧の該当Ｉ／Ｏアドレスを表示させることで、特定の要因の発生原因の絞り込みをすることができる。
また、本発明によれば、工作機械のテスト運転、実際の加工で発生する複数のモータが同時に動いた場合のテーブルや刃物台の動作、複数の周辺機器の動作の組み合わせにより発生するノイズ、電源の瞬断、衝撃などの要因をも検出し、表示することができる。

本発明の数値制御装置を組み込んだ工作機械の構成を示す図である。 本発明の数値制御装置が要因検出までの流れを示す図である。 本発明の数値制御装置における加工プログラムに要因情報を関連付けて表示させる処理のフローチャートである。 本発明の加工プログラムの例を示す図である。 本発明の加工プログラムに対する検出データの例を示す図である。 本発明の加工プログラムの表示例を示す図である。 本発明の加工プログラムの他の表示例を示す図である。 本発明の数値制御装置におけるラダープログラムに要因情報を関連付けて表示させる処理のフローチャートである。 本発明のラダープログラムに対する検出データの例を示す図である。 本発明のラダープログラムの表示例を示す図である。 本発明のＩ／Ｏ一覧の表示例を示す図である。 従来技術における工作機械の構成を示す図である。 従来技術における誤動作要因が発生するまでの流れを示す図である。

以下、本実施の形態の数値制御装置の一実施例について図面とともに説明する。
図１は、工作機械の構成要素である数値制御装置の外部に検出手段として検出器を取り付けた構成の例である。工作機械１０は、表示部２１を備えた数値制御装置２０、数値制御装置２０によって制御されるアンプ３０、モータ４０、Ｉ／Ｏユニット５０、モータ４０により駆動されるテーブルや刃物台６０、Ｉ／Ｏユニット５０からの信号により動作する周辺機器７０、及びノイズ、電源の手段、衝撃発生などの数値制御装置の誤動作の原因となる事象を検出する検出器８０などで構成されている。

図２は、工作機械１０を動作させた際に、ノイズ、電源の瞬断、衝撃発生の状況を説明する図である。工作機械１０は、数値制御装置２０が加工プログラム、ラダープログラムを処理し、テーブルや刃物台６０、周辺機器７０を制御するための信号を出力することで動作する。ここで、制御信号に従って、アンプ３０がモータ４０を駆動してテーブルや刃物台６０が動作したり、Ｉ／Ｏユニット５０が周辺機器７０を動作したりすると、テーブルや刃物台６０の急な加減速動作や、周辺機器７０の誘導性負荷や容量性負荷などの電源のオンオフ動作などが原因で、ノイズ、電源の瞬断、衝撃などが発生する。

検出器８０は、ノイズ、電源の瞬断、衝撃などの発生状況を監視しており、ノイズ、電源の瞬断、衝撃などを検出した場合、数値制御装置２０に対してノイズ、電源の瞬断、衝撃などの発生を通知する。この通知は検出器８０側から数値制御装置２０に対して送るように構成してもよいし、数値制御装置２０が定期的に検出器８０の情報を監視するように構成してもよい。

図３は、本実施の形態において、検出器８０によりノイズ、電源の瞬断、衝撃などを検出してから、加工プログラムに検出した情報を関連付けて表示するまでの数値制御装置２０における処理手順を示すフローチャートである。
数値制御装置２０はノイズ、電源の瞬断、衝撃などを検出した検出器８０からの通知を受け取ると（Ｓ３０１）、検出器８０にアクセスして、検出した情報を取得する（Ｓ３０２）。そして、取得した要因情報を加工プログラムのブロック番号と関連付けて検出データとして図示しないメモリに記憶する（Ｓ３０３）。そして、数値制御装置２０は、作業者から誤動作要因の表示操作指示を受けると、メモリに記憶された検出データの情報に基づいて、検出した要因を加工プログラムの該当ブロックに関連付けてさせて表示部２１に表示する（Ｓ３０４）。

ここで、検出器８０から取得した情報を関連付けるブロック番号は、検出器８０から通知を受け取った時点で実行中の加工プログラムのブロック番号であるが、一般には加工プログラムの処理からノイズ、電源の瞬断、衝撃などの検出の通知までには、アンプ３０、モータ４０、Ｉ／Ｏユニット５０への制御信号の通信の遅れ、テーブルや刃物台６０、周辺機器７０の動作の遅れ、検出器８０の検出の遅れ、検出器８０の通知の遅れが発生するので、このような検出器８０からの通知の遅れなどを考慮して、実行中の加工プログラムから所定時間前までに処理した複数のブロック番号と関連付けて記憶するように構成してもよい。
このような処理を実現するためには、例えば数値制御装置２０が、実行した加工プログラムを所定時間だけメモリ上に一時的に記憶しておくように構成するとよい。一時的に記憶しておく時間は数値制御装置２０に設定されるが、その時間が短いほどノイズ、電源の瞬断、衝撃などの発生の原因となった加工プログラムの該当ブロックを絞込むことができる。

図４は、実行する加工プログラムの例であり、図５は図４の加工プログラムを複数回実行した結果、検出器８０から取得した要因情報を実行中の加工プログラムのブロック番号と関連付けてメモリ上に記憶した場合の検出データの例である。検出データには、実行中の加工プログラムのブロック番号、検出した要因、及びノイズの強弱、衝撃の方向、衝撃の強弱など、要因に関する情報が含まれている。図５の検出データでは、例えばＮ１３ブロックを実行する度に（図５上では３回）強いノイズが検出されていることがわかる。

図６は、図５に示す検出データに基づいて加工プログラムを表示部２１に表示した場合の表示例である。本表示例では、加工プログラムの該当するブロックの左横に、検出した要因を示すマークを表示している。この表示は、検出した要因がいずれのブロックの実行中に発生したのかが把握できるものであればどのような形式（重ねて表示する、吹き出し表示など）で表示してもよい。図６では要因を示すマークとして、ノイズの検出を雷マーク、強度を雷マークの大きさ、検出回数を雷マークの個数で示し、衝撃の検出を矢印、衝撃の方向を矢印の方向、衝撃の大きさを矢印の大きさで示している。図６によれば、Ｎ１３ブロックの処理の結果、大きめのノイズが３回検出され、Ｎ１４ブロックの処理の結果、小さめのノイズが２回検出されていることや、Ｎ１７ブロックの処理の結果、＋Ｚ方向に大きめの衝撃が３回検出され、Ｎ２２ブロックの処理の結果、−Ｚ方向に小さめの衝撃が２回検出されたことが、一見して容易に把握することができる。

なお、図６では、加工プログラムの一連のブロックをすべて表示するようにしているが、本実施の形態の他の表示例として、特定の種類の要因に着目して表示するブロックを絞り込む構成を設けてもよいし、また要因の強度や回数を表示の優先順位として並び替えて表示する構成を設けてもよい。例えば、図７は検出した要因を衝撃に絞り込み、検出回数の多い順に表示させた表示例である。なお、このような絞り込み乃至並び替え表示をさせるために、数値制御装置２０が備える操作部から、絞り込み表示する要因や並び替えの優先項目を指定できるようにするユーザインタフェースを設けてもよい。

図８は、本実施の形態において、検出器８０によりノイズ、電源の瞬断、衝撃などを検出してから、ラダープログラムに検出した情報を関連付けて表示するまでの数値制御装置２０における処理手順を示すフローチャートである。
数値制御装置２０はノイズ、電源の瞬断、衝撃などを検出した検出器８０からの通知を受け取ると（Ｓ８０１）、検出器８０にアクセスして、検出した情報を取得する（Ｓ８０２）。そして、取得した要因情報を、検出器８０から通知を受け取った直前に変化したＩ／Ｏのアドレスと関連付けて検出データとして図示しないメモリに記憶する。そして、数値制御装置２０は、作業者から誤動作要因の表示操作指示を受けると、メモリに記憶された検出データの情報に基づいて、検出した要因をラダープログラムの該当Ｉ／Ｏアドレスに関連付けて表示部２１に表示する（Ｓ８０４）。

ここで、検出器８０から取得した情報を関連付けるＩ／Ｏのアドレスは、検出器８０から通知を受け取った直前に動作させたＩ／Ｏのアドレスであるが、加工プログラムの場合と同様に、ラダープログラムの処理から検出器８０からの通知が来るまでの遅れを考慮して、直前に動作させたＩ／Ｏのアドレスから所定時間前までに動作させたＩ／Ｏの複数のアドレスと関連付けて記憶するように構成してもよい。
このような処理を実現するためには、例えば数値制御装置２０が、実行したラダープログラムを所定時間だけメモリ上に一時的に記憶しておくように構成するとよい。一時的に記憶しておく時間は数値制御装置２０に設定されるが、その時間が短いほどノイズ、電源の瞬断、衝撃などの発生の原因となったラダープログラムの該当Ｉ／Ｏアドレスを絞込むことができる。

図９は、ラダー処理の結果、検出した要因情報を直前で変化したＩ／Ｏのアドレスと合わせて記憶した場合の検出データの例である。検出データには、直前で変化したＩ／Ｏのアドレス、Ｉ／Ｏの動作の方向、検出した要因、ノイズの強弱などの要因に関する情報が含まれる。図９の検出データでは、例えばアドレスＹ１０１．１を実行する度に（図９上では３回）強いノイズが検出されていることがわかる。

図１０は、図９に示す検出データに基づいてラダープログラムを表示部２１に表示した場合の表示例である。本表示例では、ラダープログラムの該当するＩ／Ｏアドレスと、検出した要因を示すマークを関連付けて表示している。この表示は、検出した要因がいずれのＩ／Ｏを動作させた直後に発生したのかが把握できるものであればどのような形式（重ねて表示する、吹き出し表示など）で表示してもよい。図１０では要因を示すマークとして、ノイズの検出を雷マーク、強度を雷マークの大きさ、検出回数を雷マークの個数で、瞬断の検出を下向きの三角マークで、検出回数を下向きの三角マークの個数で示している。また、これら要因を示すマークの色により当該要因が発生した際のＩ／Ｏの動作の方向を表現する。図１０の例では、白抜きのマークはＩ／Ｏがオンの時に要因が発生したことを、網掛けされたマークはＩ／Ｏがオフの時に要因が発生したことを意味している。図１０によれば、アドレスＹ１０１．１のオフへの変化に起因した強いノイズを３回と、アドレスＹ１０１．２のオンへの変化に起因した瞬断を１回検出されていることが、一見して容易に把握することができる。

なお、図１０ではラダープログラムと共に検出した要因をすべて表示するようにしているが、本実施の形態の他の表示例として、ラダープログラム上に特定の種類の要因のみを表示する絞り込み表示が行えるように構成してもよいし、また、着目する要因が発生しているラダープログラムの箇所に表示範囲を限定するする絞り込み表示が行えるように構成してもよい。

また、図１０では、ラダープログラムと要因を示すマークとを関連付けて表示するようにしているが、本実施の形態の他の表示例として、Ｉ／Ｏの一覧表示に要因を示すマークを関連付けて表示するようにしてもよい。図１１は、図９に示す検出データに基づいて表示部２１にＩ／Ｏを一覧表示した場合の表示例である。なお、Ｉ／Ｏの一覧表示においても、着目する要因が発生しているＩ／Ｏを絞り込み表示が行えるように構成してもよい。

なお、検出データの表示方法は上記に限らず、色、点滅、反転、強調、マークの動作、数字、文字などを使用して、ノイズ、電源の瞬断、衝撃などの種類、強度、検出回数をユーザにわかりやすく表示するように構成してもよい。

また、本実施の形態では、検出器８０を数値制御装置２０の外部に取り付けた構成例を示したが、検出器８０を数値制御装置２０内部の回路に組み込むようにしてもよい。更に、検出器はこの例では１つにまとめてあるが、検出対象の要因に応じて複数個の構成になることもある。

１０ 工作機械
２０ 数値制御装置
２１ 表示部
３０ アンプ
４０ モータ
５０ Ｉ／Ｏユニット
６０ テーブル、刃物台
７０ 周辺機器
８０ 検出器

Claims (4)

1. 加工プログラムに基づいて工作機械を制御する数値制御装置において、
   前記数値制御装置の誤動作を引き起こす要因を検出するための検出手段と、
   現在実行中の加工プログラムのブロックに係る情報と、前記検出手段により検出した前記要因に係る情報とを関連付けて記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された情報に基づいて、前記加工プログラムの前記ブロックに前記検出した要因に係る要因の種類、発生回数、要因の強度を関連付けて表示する表示手段と、
   を有することを特徴とする数値制御装置。
2. ラダープログラムに基づいて工作機械を制御する数値制御装置において、
   前記数値制御装置の誤動作を引き起こす要因を検出するための検出手段と、
   前記要因が発生した直前に変化したＩ／Ｏアドレスに係る情報と、前記検出手段により検出した前記要因に係る情報とを関連付けて記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された情報に基づいて、ラダープログラムの前記Ｉ／Ｏアドレスに前記検出した要因に係る情報を関連付けて表示する表示手段と、
   を有することを特徴とする数値制御装置。
3. ラダープログラムに基づいて工作機械を制御する数値制御装置において、
   前記数値制御装置の誤動作を引き起こす要因を検出するための検出手段と、
   前記要因が発生した直前に変化したＩ／Ｏアドレスに係る情報と、前記検出手段により検出した前記要因に係る情報とを関連付けて記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された情報に基づいて、Ｉ／Ｏ一覧の前記Ｉ／Ｏアドレスに前記検出した要因に係る情報を関連付けて表示する表示手段と、
   を有することを特徴とする数値制御装置。
4. 前記表示手段は、
   前記検出した要因に係る情報毎に絞込んで表示する絞込み手段を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の数値制御装置。