JP6371565B2 - 工作機械の運転状態表示装置 - Google Patents

Description

この発明は、ＮＣ装置を備えた工作機械の運転状態を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。

連続自動運転中の工具の送り速度、すなわち刃物台の送り速度や主軸の速度は、加工プログラムで設定されるが、テスト加工の際に工具が通常速度（加工プログラムで設定された速度）で動くと、プログラムミスなどによるワークと工具の衝突や干渉を避けることができない。そこで工作機械の操作盤には、ＮＣ装置から指令される刃物台の移動速度（切削送り速度及び早送り速度）を増減させるダイヤルが設けられている。この増減させる値をオーバライド値と呼んでいる。

テスト加工を行うオペレータは、切削工程を開始させたとき、工具とワークの位置関係を注視しながらダイヤルを操作して、工具とワークが干渉する虞のある切削始めや切削終わりの付近で刃物台の送り速度を遅くして加工動作を確認するという作業を行う。

オーバライド値は、指令速度よりも早くすることができるようになっている。例えば、オペレータが指令速度より速い速度で加工を行っても大丈夫であると判断したとき、オーバライド値を１００％以上にして加工を行い、問題がなければ加工プログラムを書き換えて連続自動運転時における生産性を高めることができる。これを行うためには、オーバライド値が何％になっているかをオペレータが確認する必要があり、そのために操作盤のディスプレイにオーバライド値が表示されるようになっている。

一方、切削速度を上げると、刃物台の送り負荷が増大するから、刃物台の送りモータが過負荷になる危険がある。従って、操作盤のディスプレイには、オーバライド値と共に送りモータや主軸モータの負荷も表示して、モータ負荷が許容範囲を超えていないことを確認できるようにすることも必要である。

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、オーバライド値を示すゲージ、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、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、オーバライド値の表示では、従来表形式の表示要素を用いて数値表示していたため、工具送り速度の大小を直感的に把握することができず、通常速度に対してどの程度の割合の速度で動いているかや、指定速度を超えているかどうかも一見しただけでは把握することができず、オペレータがダイヤルを操作してオーバライド値を変えたときも、表中の数値が変わるだけなので、オーバライド値が１００％を超えたときなどでも一見しただけでは変化に気づきにくいという問題がある。

また、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いる。

この発明は、ディスプレイ上に表示される表示要素を円形ないし多角形とし、その円の領域を分割して複数の表示部を設け、これらの表示部における円周方向のゲージ４２の伸縮や表示色の変化によって、当該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変化する画素で、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各軸における刃物台の位置、あるいは刃物台の送り動作における切削送りと早送りの別などを意味する。刃物台に関連する表示要素については、必要に応じて各刃物台毎に一つの表示要素が割り当てられる。

この発明の運転状態表示装置では、工作機械の操作盤１４のスイッチないしダイヤル１８、１９の操作により入力してＮＣ装置からの指令速度を増減するオーバライド値を表示する表示要素４を操作盤のディスプレイ１の一部に設けた常時表示領域１１に表示する。

オーバライド値の表示要素４は、同心円Ｒｉ、Ｒｍ、Ｒｏで分割されかつそれぞれが直径方向の分割線Ｌで上下ないし左右に２分割された円形で、当該２分割された半円領域の一方が切削送りに、他方が早送りに関する状態を表示する。切削送りオーバライド値及び早送りオーバライド値は、それぞれの半円弧部４１ａ、４１ｂの一方の端部を基端として反対側の端部へと円弧状に伸縮するゲージ４２（４２ａ、４２ｂ）で表示する。

切削送りオーバライド値と早送りオーバライド値を共通に設定したときは、前記２個のゲージ４２ａ、４２ｂを同色で表示し、個別に設定したときは、２個のゲージ４２ａ、４２ｂを異なる色で表示するのが好ましい。また、表示要素４の中央部に形成された２個の半円領域４３ａ、４３ｂに、それぞれの側のゲージで表示されるオーバライド値を数値表示するのが好ましい。

表示要素４のゲージ表示部４１ａ、４１ｂの外周に半円リング状のランプ部４４ａ、４４ｂを設け、切削送りオーバライド値又は早送りオーバライド値が１００％のときにこのランプ部を発光させることで、オペレータは、一見しただけでＮＣ装置から指令された速度で切削や早送りが行われていることを認識できる。

オーバライド値の表示要素４とモータ負荷の表示要素２とを、操作盤に設けたディスプレイ１の常時表示領域１１に表示して、ディスプレイの他の領域の画面が切り換えられてもその画面の切り換えにかかわらず、オペレータが常時視認できるようにする。

この発明の運転状態表示装置によれば、円形のオーバーライド値の表示要素４の伸縮するゲージ４２により、操作時点のオーバライド値の大小を一目で直感的に認識できる。また、オーバライドの関連や切削送りと早送りのオーバライド値が、表示色の違いにより個別又は共通する値として、１つの表示要素に集約されて表示されるため、設定状態が理解しやすい。

更に、半円形リング状のランプ表示によって、オペレータが注意することの多い１００％状態を直感的に認識でき、１００％を超過したときにゲージ４２や数値４３の表示色を赤色に変更することで、工具の衝突やオーバーロードなどの危険が増加することをオペレータに認識させることができ、操作ミス等を未然に抑制できる。

この発明により、ディスプレイ画面上へのオーバーロード値及び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常時表示することが可能になるから、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 図１の工作機械の制御系を示すブロック図 オーバライド値表示要素の詳細を示す図 図２のディスプレイ画面における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

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、常時表示領域１１の表示要素は、主領域１２の画面が切り換えられたときにも切り換えられないで常時表示されるようになっている。常時表示領域１１には、オーバライド値表示要素４と、刃物台の送りモータ、主軸モータ、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、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。

図３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、早送りオーバライドスイッチ１８及び切削送りオーバライドスイッチ１９を含む図示されていない各種のスイッチ、表示ランプなどが設けられている。早送りオーバライドスイッチは、機械に設定された最大早送り速度に対する速度割合を例えば低速／２５％／５０％／１００％の４段階に切り換えることができる。また、切削送りオーバライドスイッチは、加工プログラムで指定された切削速度に対する速度割合を例えば０％／１０％／２０％／３０％・・・１３０％／１４０％／１５０％の１６段階に切り換えることができる。

ディスプレイ１に切換表示される設定画面には、早送りオーバライド値と切削送りオーバライド値とを共通に設定するか個別に設定するかを選択する選択スイッチが設けられている。共通設定を選択したときは、切削送りオーバライドスイッチ１９で設定したオーバライド値が切削送りと早送りの両者に適用される。

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オーバライド値表示プログラムやモータ負荷表示プログラムによってディスプレイ１にオーバライド値表示要素４やモータ負荷表示要素２が表示される。

オーバライド値表示要素４の詳細は、図４に示されている。オーバライド値表示要素４は、円形で、上下に分割する分割線Ｌと３個の同心円Ｒｉ、Ｒｍ、Ｒｏとによって６個の表示部に区画されている。外周の細い半円領域４４ａ、４４ｂは１００％表示ランプ、中間の半円弧形の部分４１ａ、４１ｂがゲージ表示部、内側の円の内側が数値表示部４３ａ、４３ｂとなっており、上半分に切削送りに関する状態が表示され、下半分に早送りに関する状態が表示される。

ゲージ表示部４１に表示されるゲージ４２は、表示部の左端を基端として右側を向いて円弧状に伸縮して、ＮＣ装置の指令速度に対する減速割合を示すようになっている。オーバライド値が１００％のときは、ゲージ４２が半円形になり、外周の１００％ランプ部４４が点灯する。オーバライド値は、数値表示部に数値４３として表示され、オーバライド値が１００％を超えると白色で表示されていた数値が赤色に変わる。

上記のようなオーバライド値表示要素４をモータ負荷表示要素２と共に常時ディスプレイ画面上に表示することにより、テスト加工時にオペレータが運転状態を容易に把握できるようになり、オペレータの作業負担も軽減される。
次に、上記のオーバライド値表示要素４と共に常時表示領域１１に表示するモータ負荷表示要素２について説明する。モータ負荷表示要素２の詳細は、図５、６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、右主軸台の送り軸Ｂ、工具モータＭ及び主軸モータＣの文字が標記されている。

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２１ｃ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、異常状態を直感的に通知する。

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モード表示部が設けられている。この運転モード表示部は、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モードをオペレータが一目で把握できるようにしてある。

１ ディスプレイ
２ モータ負荷表示要素
４ オーバライド値表示要素
１１ 常時表示領域
１８、１９ オーバライドスイッチ
１４ 操作盤
２１、４１ ゲージ表示部
２２、４２ ゲージ
４３ａ、４３ｂ 数値表示部
４４ａ、４４ｂ ランプ部
Ｌ 分割線
Ｒｉ、Ｒｍ、Ｒｏ 同心円

Claims (3)

1. ＮＣ装置を備えた工作機械の操作盤のディスプレイに当該工作機械の運転状態を表示する工作機械の運転状態表示装置において、
   前記ディスプレイの一部に他の領域の表示画面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、操作盤のスイッチないしダイヤル操作により入力してＮＣ装置からの指令速度を増減する切削送り及び早送りオーバライド値の表示装置と、切削反力ないし切削速度の変動により負荷が変動する複数のモータの負荷を表示するモータ負荷の表示装置とを備え、
   前記切削送り及び早送りオーバライド値の表示装置は、同心円で分割されかつそれぞれが直径方向の分割線で上下ないし左右に２分割された円形の表示要素を備え、
   当該表示要素は、切削送りオーバライド値と早送りオーバライド値とを、前記分割により形成される幅広い２個の半円弧部の一方の端部を基端として反対側の端部へと円弧状に伸縮する２個のゲージで表示することを特徴とする、工作機械の運転状態表示装置。
2. 前記操作盤が、切削送りオーバライド値と早送りオーバライド値を共通の値として入力する操作と個別の値として入力する操作とを選択する切換手段を備えている、請求項１記載の運転状態表示装置。
3. 前記モータ負荷の表示装置が、前記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を備え、
   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、表示要素の内径側を基端として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、請求項１又は２記載の運転状態表示装置。

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