説明

工作機械用制御装置

【課題】工作機械を試験する前に作業者に加工プログラムの実行順を入力させる作業負担を回避して簡便に加工プログラムのデバッグを実現する工作機械用制御装置を提供すること。
【解決手段】系統番号1、2、3の小さい順に加工プログラムブロックS1−1等を直列に実行するとともに同時に並行して実行すべき加工プログラムブロックS1−4、2−3、3−3を自動的に並行して同時に実行してデバッグを実行する工作機械用制御装置100。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、NC自動旋盤装置などの工作機械に用いられる工作機械用制御装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、工作機械の動作を制御する制御装置として、各パスに対応する動作を試験する際に、制御系統相互でパートプログラムすなわち加工プログラムが並列に実行されないように加工プログラムを直列に実行することによって各制御系統の動作状態を試験するものがある(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平2−148109号公報(特許請求の範囲、図1乃至図3参照。)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、工作機械を試験する前に、作業者に加工プログラムの実行順を入力させる作業負担を生じさせてしまうという問題点があった。
【0005】
そこで、本発明が解決しようとする技術的課題、すなわち、本発明の目的は、工作機械を試験する前に作業者に加工プログラムの実行順を入力させる作業負担を回避して簡便に加工プログラムのデバッグを実現する工作機械用制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
まず、本請求項1に係る発明は、工作機械の所定の駆動軸を制御する複数の制御系統を備え、前記各制御系統に対応する加工プログラムからなる多系統プログラムの実行によって前記工作機械を作動させ、前記各加工プログラムが、各制御系統間で待ち合わせを行う待ち合わせ指令を備えている工作機械用制御装置において、前記各加工プログラムの未実行のプログラムを前記待ち合わせ指令まで予め定められた制御系統順で実行させる順次実行手段と、実行順の最初の制御系統から最後の制御系統まで順次加工プログラムを実行する順次実行1サイクルを完了させた際に、他の制御系統との待ち合わせが完了した制御系統に動作可能フラグをセットするフラグセット手段と、前記待ち合わせ指令までのプログラムの実行が完了した制御系統の動作可能フラグをリセットするフラグリセット手段とを備え、前記順次実行手段が、前記順次実行1サイクル毎に、前記フラグセット手段によってフラグがセットされた制御系統の系統プログラムを、前記フラグリセット手段によってリセット処理しながら実行するように構成され、該順次実行1サイクルを連続的に繰り返して実行することにより各加工プログラムを直列的に実行することによって、前述した課題を解決したものである。
【0007】
そして、本請求項2に係る発明は、請求項1に係る工作機械用制御装置において、前記順次実行手段が、前記順次実行1サイクルを行う際に、複数の制御系統を同時実行させる同時実行待ち合わせ指令による待ち合わせが完了している制御系統の加工プログラムを並列的に同時に実行する同時実行手段を有することにより、前述した課題をさらに解決したものである。
【発明の効果】
【0008】
本発明の請求項1に係る工作機械用制御装置は、例えば複数の制御系統によって同時実行される加工プログラムが自動的に直列的に順次実行され、作業者が加工プログラムの実行順を入力する作業負担を回避して簡単に工作機械の試験すなわち加工プログラムのデバッグを実行することができる。
【0009】
そして、本請求項2に係る工作機械用制御装置は、請求項1に係る工作機械用制御装置が奏する効果に加えて、同時実行手段により、複数の制御系統の加工プログラムを同時に実行させなければ、動作が成立しない場合には、対象となる制御系統の加工プログラムを並列的に同時に実行することができ、前記加工プログラムのデバッグ等をより正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の実施例に係る工作機械用制御装置の構成を示したブロック図。
【図2】ワーク加工時における加工プログラムブロックの実行状態を概念的に示したタイミングチャート。
【図3】本発明の実施例に係る工作機械用制御装置によるデバッグ処理のフローチャート。
【図4】本発明の実施例に係る工作機械用制御装置によるデバッグ処理のフローチャート。
【図5】各加工プログラムの設定される動作可能フラグの切り替えタイミングを実行状態の加工プログラムブロックとともに示したタイミングチャート。
【図6】デバッグ時における加工プログラムブロックの実行状態の一例を概念的に示したタイミングチャート。
【図7】加工プログラムの実行状態を表示する表示部の一例を示した画像図。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の一実施例に係る工作機械用制御装置100を説明する。
【0012】
図1に示すように、本発明の実施例に係る工作機械用制御装置100は、予め記憶されたプログラムに基づき作動することによって、本発明の「順次実行手段」、「フラグセット手段」、「フラグリセット手段」及び「同時実行手段」として機能する制御部110と、記憶部120と、実行中の加工プログラムを表示するディスプレイ装置等の表示部130とを備えている。工作機械用制御装置100は、3つの制御系統MA1、MA2、MA3を備え、制御を行う工作機械Mの複数の駆動軸が、いずれかの制御系統に所属する。各制御系統MA1、MA2、MA3の所属軸は、系統番号1、2、3によって互いに区別され、記憶部120に記憶されている各制御系統MA1、MA2、MA3の各々に対応する加工プログラムS1、S2、S3からなる多系統プログラムに基づいて、制御部110によって、各制御系統MA1、MA2、MA3毎に互いに独立して制御され、ワークWの加工等を行う。
【0013】
本実施形態において、第1制御系統MA1には、ワークWを支持する正面主軸MA1−1の回転駆動軸(C1軸)と、正面主軸MA1−1を回転駆動自在に支持する正面主軸台MA1−2の正面主軸MA1−1の軸線方向の移動駆動軸(Z1軸)と、加工工具MA1−3の前記Z1軸と直交する方向の移動駆動軸(X1軸)とが所属している。工作機械用制御装置100は、制御部110が、加工プログラムS1に基づいて、第1制御系統MA1に割り当てられた駆動軸C1軸、X1軸、Z1軸を制御することによって、正面主軸MA1−1、正面主軸台MA1−2及び加工工具MA1−3を作動させる。
【0014】
第2制御系統MA2には、タレット刃物台MA2−1の前記Z1方向と平行な方向の移動駆動軸(Z2軸)、前記X1方向と平行な方向の移動駆動軸(X2軸)、前記X2軸及びZ2軸に直交する方向の移動駆動軸(Y2軸)とが所属している。工作機械用制御装置100は、制御部110が、加工プログラムS2に基づいて、第2制御系統MA2に割り当てられた駆動軸X2、Y2、Z2を制御することによって、タレット刃物台MA2−1を作動させる。
【0015】
第3制御系統MA3には、背面主軸MA3−1の回転駆動軸(C3軸)と、背面主軸MA3−1を回転駆動自在に支持する背面主軸台MA3−2の前記Z1方向及びZ2方向と平行な方向の移動駆動軸(Z3軸)と、前記X1方向及びX2方向と平行な方向の移動駆動軸(X3軸)とが所属している。工作機械用制御装置100は、制御部110が、加工プログラムS3に基づいて、第3制御系統MA3に割り当てられた駆動軸C3、X3、Z3を制御することによって、背面主軸MA3−1及び背面主軸台MA3−2を作動させる。
【0016】
次に、工作機械用制御装置100による工作機械Mの制御方法を詳細に説明する。
図2に示す多系統プログラムの例では、加工プログラムS1は、制御系統MA1に所属する駆動軸を所定動作させるように直列に記載された加工プログラムブロックS1−1、S1−2、S1−3、S1−4を備えている。なお、「加工プログラムブロック」は、加工プログラムを構成する行単位の指令を動作単位毎に一纏めにした集合を意味する。加工プログラムS2は、制御系統MA2に所属する駆動軸を所定動作させるように直列に記載された加工プログラムブロックS2−1、S2−2、S2−3を備えている。加工プログラムS3は、制御系統MA3に所属する駆動軸を所定動作させるように直列に記載された加工プログラムブロックS3−1、S3−2、S3−3を備えている。また、待ち合わせ指令D1−1、D1−2、D1−3、D1−4、D2−2、D2−3、D2−4、D3−1、D3−3、D3−4が、加工プログラムブロックS1−1、S1−2、S1−3、S1−4、S2−1、S2−2、S2−3、S3−1、S3−2、S3−3の直後に設定されている。
【0017】
各待ち合わせ指令は、待ち合わせの対象となる制御系統に互いに対応するように設けられている。本実施形態においては、待ち合わせ指令D1−1とD3−1とが互いに対応し、待ち合わせ指令D1−2とD2−2とが互いに対応し、待ち合わせ指令D1−3とD2−3とD3−3とが互いに対応し、待ち合わせ指令D1−4とD2−4とD3−4とが互いに対応して設けられている。工作機械用制御装置100は、工作機械Mの通常のワークWの加工時に、各制御系統の加工プログラムを各々並列的に同時に実行する。ただし各加工プログラムブロックのそれぞれの直後に待ち合わせ指令が設けられているため、各々対応する待ち合わせ指令に基づき、各加工ブロックの実行完了を待って、次の加工プログラムブロックを実行する。本実施形態においては、加工プログラムブロックS1−1、S2−1、S3−1を待ち合わせ指令D1−1、D2−2、D3−1まで並行して実行し、対応する待ち合わせ指令D1−1、D3−1に基づき、加工プログラムブロックS1−1とS3−1の実行完了を待ち合わせ、加工プログラムブロックS1−1、S3−1の実行完了後、加工プログラムブロックS1−2、S3−2を各々待ち合わせ指令D1−2、D3−3まで並行して実行する。一方加工プログラムブロックS2−1の実行完了後は、待ち合わせ指令D2−2が、待ち合わせ指令D1−2と対応しているため、加工プログラムS1−2の実行完了を待ち合わせ、加工プログラムブロックS1−2、S2−1の実行完了後、加工プログラムブロックS1−3、S2−2を各々待ち合わせ指令D1−3、D2−3まで並行して実行する。待ち合わせ指令D1−3、D2−3は、待ち合わせ指令D3−3と対応しているため、加工プログラムブロックS3−2の実行完了を待ち合わせ、加工プログラムブロックS1−3、S2−2、S3−2の実行完了後、加工プログラムブロックS1−4、S2−3、S3−3を、各々待ち合わせ指令D1−4、D2−4、D3−4まで並行して実行し、以下プログラムエンドまで同様に実行する。これにより、工作機械用制御装置100は、各制御系統MA1、MA2、MA3の所属軸のそれぞれを、待ち合わせ指令による待ち合わせを行いながら、各制御系統MA1、MA2、MA3毎に、互いに独立して並列に同時作動させて、効率良くワークWを加工することができる。
【0018】
次に、工作機械用制御装置100が、工作機械Mの試験動作時すなわち加工プログラムS1、S2、S3のデバッグ時に実行する工作機械用制御方法を説明する。なお、以下で用いる「同時実行待ち合わせ指令」とは、複数の制御系統を同時に並行して実行する際の待ち合わせ指令を意味する。例えば第1制御系統MA1の所属軸の動作に、第2制御系統MA2の所属軸の動作を重畳させて加工を行う際に、第1制御系統MA1と第2制御系統MA2との待ち合わせを行う場合の「重畳加工パターン指令」等、複数の制御系統の所属軸を同時に作動させなければ加工動作が成立しないものが該当する。本実施形態では、上述の加工プログラムブロックS1−4、S2−3、S3−3を並行して実行するための待ち合わせ指令D1−3、D2−3、D3−3が、「同時実行待ち合わせ指令」に相当する。
【0019】
制御部110は、予め記憶されているプログラムに基づき順次実行手段として機能し、図3、4のフローチャートに示されるように、各制御系統MA1、MA2、MA3に対して動作可能フラグをセット(SET)する(STEP1)。次に、待ち合わせ指令が同時実行待ち合わせ指令であるか否かを判定する(STEP2)。待ち合わせ指令が同時実行待ち合わせ指令でなかった場合、制御系統MA1に対してフラグがセットされているか否かを判定する(STEP3)。動作可能フラグがセットされていた場合、第1制御系統MA1に対して加工プログラムブロックを実行し(STEP4)、次の待ち合わせ指令まで加工プログラムブロックを実行する(STEP5)。該待ち合わせ指令まで実行されると、第1制御系統MA1に対する動作可能フラグをリセットする(STEP6)。STEP3で動作可能フラグがセットされていなかった場合、STEP7に移行する。
【0020】
次に、第2制御系統MA2に対して動作可能フラグがセットされているか否かを判定する(STEP7)。動作可能フラグがセットされていた場合、第2制御系統MA2に対して加工プログラムブロックを実行し(STEP8)、次の待ち合わせ指令まで加工プログラムブロックを実行する(STEP9)。該待ち合わせ指令まで実行されると、第2制御系統MA2に対する動作可能フラグをリセットする(STEP10)。STEP7で動作可能フラグがセットされていなかった場合、STEP11に移行する。
【0021】
次に、第3制御系統MA3に対して動作可能フラグがセットされているか否かを判定する(STEP11)。動作可能フラグがセットされていた場合、第3制御系統MA3に対して加工プログラムブロックを実行し(STEP12)、次の待ち合わせ指令まで加工プログラムブロックを実行する(STEP13)。該待ち合わせ指令まで実行されると、第3制御系統MA3に対する動作可能フラグをリセットする(STEP14)。STEP11で動作可能フラグがセットされていなかった場合、STEP15に移行する。
【0022】
次に、順次実行手段としての作動を終了させるか否かを判定する(STEP15)。終了させない場合、制御部110は、待ち合わせが完了した制御系統MA1、MA3に対して動作可能フラグをセットし(STEP16)、STEP2に戻る。一方STEP2において、待ち合わせ指令が、同時実行待ち合わせ指令である場合は、同時実行の対象となる制御系統の加工プログラムブロックを各々次の待ち合わせ指令まで同時に実行し(STEP17)、待ち合わせ指令まで実行された制御系統に対する動作可能フラグをリセットする(STEP18)。前記多系統プログラムのデバック時に、上記制御部110を順次実行手段として作動させることにより、各制御系統に対応する加工プログラムS1、S2、S3の未実行の加工プログラムブロックが、予め定められた制御系統の順に順次直列に実行される。本実施形態においては、系統番号の小さい順に順次直列に実行される。この際第1制御系統MA1に対応する加工プログラムS1から第3制御系統MA3に対応する加工プログラムS3まで、系統番号の小さい順に順次加工プログラムを実行する順次実行1サイクルの完了時に、他の制御系統との待ち合わせが完了した制御系統にSTEP16によって動作可能フラグがセットされるため、前記順次実行手段は、前記順次実行1サイクル毎に、フラグがセットされた制御系統の加工プログラムを、STEP6又はSTEP10又はSTEP14によってリセット処理しながら実行する。制御部110は、前記フローのSTEP16によってフラグセット手段として機能し、STEP6又はSTEP10又はSTEP14によってフラグリセット手段として機能する。また前記順次実行手段として機能する制御部110は、待ち合わせ指令が同時実行待ち合わせ指令の場合は、STEP17によって同時実行の対象となっている制御系統の加工プログラム(加工プログラムブロック)を同時に実行する。制御部110は、STEP2及びSTEP17によって、同時実行待ち合わせ指令による待ち合わせが完了している制御系統の加工プログラムを並列的に同時に実行する同時実行手段として機能する。この場合制御部110は、STEP18によってフラグリセット手段として機能する。前記順次実行手段及び前記同時実行手段として機能する制御部110によって、同時実行待ち合わせ指令による待ち合わせが完了している制御系統の加工プログラムの同時実行を行うことができる。
【0023】
前記順次実行手段としての制御部110の作動により、例えば図2の多系統プログラムの場合、図5及び図6に示すように、まず加工プログラムS1の最初の加工プログラムブロックS1−1、加工プログラムS2の最初の加工プログラムブロックS2−1、加工プログラムS3の最初の加工プログラムブロックS3−1が順に実行され、実行順の最初の制御系統MA1から最後の制御系統MA3まで順次加工プログラムが実行され、順次実行1サイクルを完了する。次に再度順次実行1サイクルを実行する際は、制御系統MA1、MA3に動作可能フラグがセットされるため、第1制御系統MA1及び第3制御系統MA3の加工プログラムS1、S3のみが実行の対象となり、加工プログラムS1の加工プログラムブロックS1−2、加工プログラムS3の加工プログラムブロックS3−2が順に実行され、動作可能フラグがセットされていない第2制御系統MA2をスキップして、実行順の最初の制御系統MA1から最後の制御系統MA3まで順次加工プログラムを実行し、順次実行1サイクルを完了する。同様に再度順次実行1サイクルを実行する際は、制御系統MA1、MA2に動作可能フラグがセットされるため、第1制御系統MA1及び第2制御系統MA2の加工プログラムS1、S2のみが実行の対象となり、加工プログラムS1の加工プログラムブロックS1−3、加工プログラムS2の加工プログラムブロックS2−2が順に実行され、動作可能フラグがセットされていない第3制御系統MA3をスキップして、実行順の最初の制御系統MA1から最後の制御系統MA3まで順次加工プログラムを実行し、順次実行1サイクルを完了する。次に再度順次実行1サイクルを実行する際は、待ち合わせ指令D1−3、D2−3、D3−3が同時実行待ち合わせ指令であるため、同時実行の対象となっている第1から第3制御系統MA1、MA2、MA3の加工プログラムブロックS1、S2、S3が同時に実行される。以下上記と同様に順次実行1サイクルを繰り返して行うことによってサイクルエンドまで加工プログラムを直列的に実行することができる。
【0024】
工作機械用制御装置100は、作業者によるスイッチの切り換え等によって、制御部110を任意に順次実行手段として実行させることができ、これによりワークWの加工時に同時実行される加工プログラムS1、S2、S3を自動的に直列的に順次実行することができる。各加工プログラムブロックの実行順序は、制御系統MA1、MA2、MA3の実行順序と待ち合わせ指令D1−1、D1−2、D1−3、D1−4、D2−2、D2−3、D2−4、D3−1、D3−3、D3−4と動作可能フラグとによって自動的に定まるため、各加工プログラムブロックの実行順序を手動等によって入力する必要はなく、作業者が加工プログラムS1、S2、S3の実行順を入力する作業負担を回避して簡単に工作機械Mの試験すなわち加工プログラムS1、S2、S3のデバッグ等を実行することができる。
【0025】
これにより作業者は、多系統プログラムのデバッグ時に複数の制御系統MA1、MA2、MA3を並行して監視する監視負担を回避し、各制御系統MA1、MA2、MA3のそれぞれ毎に動作を確認し、各加工プログラムS1、S2、S3を相互に独立して容易にデバッグすることができる。
【0026】
また、制御部110の同時実行手段としての機能により、複数の制御系統の所属軸の動作を重畳させて加工を行う場合等、複数の制御系統の所属軸を同時に作動させなければ加工動作が成立しない場合は、対象となる制御系統の加工プログラムが同時に実行され、デバックの精度を向上させることができる。なお、本実施例では、3つの制御系統を例に挙げているが、本発明に係る工作機械用制御装置によれば、2つの制御系統や4つ以上の制御系統でも3つの制御系統と同様に各加工プログラムブロックを直列に実行するとともに同時に実行すべき加工プログラムブロックを同時に並行して実行することができる。
【0027】
なお前記多系統プログラムの実行中、前記表示部130には、図7に示されるように、各制御系統MA1、MA2、MA3の加工プログラムS1、S2、S3が表示される。本実施形態において、表示部130は、図7(a)、(b)に示すように、実行中のプログラム行DL1を、文字及び背景を相互に白黒に反転させた状態等によって、強調して表示し、次に実行されるプログラム行DL2を、図中点線で示すように点滅状態等によって、実行中のプログラム行DL1と区別ができるように強調して表示するように構成されている。
【0028】
これによって各加工プログラムS1、S2、S3の実行状況を作業者に目視で容易に確認させることができる。特に図7(b)に示すように、順次実行手段による多系統プログラムの実行時において、加工プログラムS1の待ち合わせ指令直前のプログラム行が実行中のプログラム行DL1の場合、次に実行されるプログラム行DL2が、前記加工プログラムS1とは異なる別の加工プログラムS2となるため、上記表示によって、次に実行される加工プログラムS2とプログラム行DL2とを容易に判断することができる。
【符号の説明】
【0029】
100 ・・・ 工作機械用制御装置
110 ・・・ 制御部
120 ・・・ 記憶部
130 ・・・ 表示部
D1−1、D1−2、D1−3、D1−4、D2−2、D2−3、D2−4、D3−1、D3−3、D3−4 ・・・ 待ち合わせ指令
M ・・・ 工作機械
MA1、MA2、MA3 ・・・ 制御系統
MA1−1 ・・・ 正面主軸
MA1−2 ・・・ 正面主軸台
MA1−3 ・・・ 加工工具
MA2−1 ・・・ タブレット刃物台
MA3−1 ・・・ 背面主軸
MA3−2 ・・・ 背面主軸台
S1、S2、S3 ・・・ 加工プログラム
S1−1、S1−1、S1−3、S1−4、S2−1、S2−2、S2−3、S3−1、S3−2、S3−3 ・・・ 加工プログラムブロック
W ・・・ ワーク

【特許請求の範囲】
【請求項1】
工作機械の所定の駆動軸を制御する複数の制御系統を備え、前記各制御系統に対応する加工プログラムからなる多系統プログラムの実行によって前記工作機械を作動させ、前記各加工プログラムが、各制御系統間で待ち合わせを行う待ち合わせ指令を備えている工作機械用制御装置において、前記各加工プログラムの未実行のプログラムを前記待ち合わせ指令まで予め定められた制御系統順で実行させる順次実行手段と、実行順の最初の制御系統から最後の制御系統まで順次加工プログラムを実行する順次実行1サイクルを完了させた際に、他の制御系統との待ち合わせが完了した制御系統に動作可能フラグをセットするフラグセット手段と、前記待ち合わせ指令までのプログラムの実行が完了した制御系統の動作可能フラグをリセットするフラグリセット手段とを備え、前記順次実行手段が、前記順次実行1サイクル毎に、前記フラグセット手段によってフラグがセットされた制御系統の加工プログラムを、前記フラグリセット手段によってリセット処理しながら実行するように構成され、前記順次実行1サイクルを連続的に繰り返して実行することにより各加工プログラムを直列的に実行する工作機械用制御装置。
【請求項2】
前記順次実行手段が、前記順次実行1サイクルを行う際に、複数の制御系統を同時実行させる同時実行待ち合わせ指令による待ち合わせが完了している制御系統の加工プログラムを並列的に同時に実行する同時実行手段を有することを特徴とする請求項1に記載の工作機械用制御装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2013−25727(P2013−25727A)
【公開日】平成25年2月4日(2013.2.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−162786(P2011−162786)
【出願日】平成23年7月26日(2011.7.26)
【出願人】(000001960)シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【出願人】(000137856)シチズンマシナリーミヤノ株式会社 (30)
【Fターム(参考)】