工作機械制御装置
【課題】作業者が工作機械の異常停止の原因の特定をより容易に行うことができるとともに、作業者がより容易に異常発生からの復旧作業を行うことができる工作機械制御装置を提供する。
【解決手段】制御手段は、検出手段からの検出信号に基づいて、検出手段に対応する要素の動作が完了したか否かを判定することが可能であり、表示手段は、シミュレート動作させている工作機械の３次元形状モデルと工程順情報とを表示可能である。そして制御手段は、異常検出手段に基づいて工作機械の異常を検出した場合、異常が検出された工程に対応するラダー回路から、直前の要素の動作が完了しており次に動作すべき要素、または動作が未完了の要素のいずれかの要素を抽出し、抽出した要素に対応する検出手段、または当該検出手段に対応する可動パーツを特定して表示手段に表示している３次元形状モデル内において識別可能に表示する。
【解決手段】制御手段は、検出手段からの検出信号に基づいて、検出手段に対応する要素の動作が完了したか否かを判定することが可能であり、表示手段は、シミュレート動作させている工作機械の３次元形状モデルと工程順情報とを表示可能である。そして制御手段は、異常検出手段に基づいて工作機械の異常を検出した場合、異常が検出された工程に対応するラダー回路から、直前の要素の動作が完了しており次に動作すべき要素、または動作が未完了の要素のいずれかの要素を抽出し、抽出した要素に対応する検出手段、または当該検出手段に対応する可動パーツを特定して表示手段に表示している３次元形状モデル内において識別可能に表示する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械（特に数値制御装置を備えた工作機械であり、当該工作機械の周辺に設けられた安全装置等を含む）を制御する工作機械制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の工作機械には、例えば工作機械の動作を制御する数値制御装置と、指示入力手段と表示手段とを備えた操作盤とが設けられており、当該操作盤から動作の指示を入力することが可能であるとともに、当該操作盤にて異常時の状態を表示することが可能に構成されている。
従来の一般的な工作機械では、異常時の状態の表示は文字情報（数字を含む）で表示され、例えばセンサＡに異常が発生した場合、「センサＡ異常」あるいは「エラーコード１２３」という具合に表示される。しかし、ワークの取り付けが微妙にずれて治具上の正しい位置からずれている場合等では、異常の表示が行われない、いわゆる「ダンマリ停止異常」の状態で工作機械が停止する場合がある。このような場合では、熟練作業者であっても、工作機械が停止した原因を特定することは困難である。
【０００３】
そこで、特許文献１に記載の従来技術では、工作機械に異常が発生して動作が停止してしまった場合（ダンマリ停止異常の状態を含む）、図５の例に示す画面（異常が発生した工程のラダー回路（当該工程における動作の順序と工程の完了条件を図で示した回路））をタッチスイッチ表示装置に表示させ、作業者による異常の原因の特定を、より容易に行うことができる設備モニタ装置が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１２２４２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年では、生産コストが低い海外等に進出して価格競争力の高い製品または部品を製造する企業が増加している。このような場合、現地では熟練作業者が居ないのが一般的である。また、国内においても高度な技術を習得している熟練作業者の数が減少し、社外応援者等の非熟練作業者が製造現場に多く配置される傾向にある。
【０００６】
従来の一般的な工作機械では、異常が発生した場合の報知を「文字情報」で報知しているが、非熟練作業者では、例えば「センサＡ異常」と報知されても、「センサＡ」が工作機械のどこに取り付けられているのか判らない可能性がある。また「センサＡ」の取り付け位置が判ったとしても、非熟練作業者では、どのように修理または交換等を行えばよいか、判らない可能性がある。更には、ダンマリ停止異常が発生すると、まず原因を特定することに多大な時間を要する可能性があり、復旧には膨大な時間がかかる可能性がある。
【０００７】
特許文献１に記載の従来技術では、異常の原因となったパーツ（上記の例では「センサＡ」）の取り付け位置が、非熟練作業者では判らない可能性があることは上記と同様であり、修理または交換の手順等も判らない可能性があることも同じである。しかし、ダンマリ停止異常に対しては、停止した工程のラダー回路を表示するため、当該ラダー回路に対応するセンサまたはスイッチ等に対応する可動パーツを順に調査すればよく、調査範囲が自動的に絞られるため、異常の原因の特定が容易である。
図５の例に示す程度のラダー回路（要素が６個程度）であれば、順に調査を行っても膨大な時間となる可能性は低い。しかし、調査が必要な要素に対応する工作機械中の可動パーツが、実際の工作機械のどこに搭載されているか、どのような形状をしているのか等を知らない場合、順に調査するだけでも多大な時間を要する可能性がある。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、作業性をより向上させることができる。また、作業者が工作機械の異常停止の原因の特定をより容易に行うことができるとともに、作業者がより容易に異常発生からの復旧作業を行うことができる工作機械制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための手段として、本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの工作機械制御装置である。
請求項１に記載の工作機械制御装置は、工作機械を制御する制御手段と、工作機械の動作に同期させて当該工作機械の３次元形状モデルを動作させることが可能なシミュレート手段と、表示手段と、記憶手段と、異常検出手段とを備える。
工作機械は複数の可動パーツを含み、可動パーツには当該可動パーツの動作状態を検出可能な検出手段が設けられている。
記憶手段には、各工程の順序に関する工程順情報と、工程順情報における工程毎に対応付けたラダー回路と、検出手段と当該検出手段により動作状態が検出される可動パーツとを対応付けた可動パーツ関連情報とが記憶されており、ラダー回路は、検出手段を含む要素を直列または並列に組み合わせて構成されている。
制御手段は、工程順情報及びラダー回路に従った順序で工作機械を制御し、検出手段からの検出信号に基づいて、検出手段に対応する要素の動作が完了したか否かを判定することが可能であり、表示手段は、少なくともシミュレート動作させている工作機械の３次元形状モデルと、工程順情報とを表示可能である。
そして制御手段は、異常検出手段に基づいて工作機械の異常を検出した場合、異常が検出された工程に対応するラダー回路から、直前の要素の動作が完了しており次に動作すべき要素、または動作が未完了の要素のいずれかの要素を抽出し、抽出した要素に対応する検出手段、または当該検出手段に対応する可動パーツを特定し、特定した検出手段または可動パーツの少なくとも一方を、表示手段に表示している３次元形状モデル内において識別可能に表示することが可能である。
【００１０】
また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりの工作機械制御装置である。
請求項２に記載の工作機械制御装置は、請求項１に記載の工作機械制御装置であって、制御手段は、異常検出手段に基づいて工作機械の異常を検出した場合、表示手段に表示している工程順情報の中から異常が検出された工程を選択し、選択した工程に対応するラダー回路を表示し、表示したラダー回路において、動作が完了した要素、または動作が未完了の要素のいずれか一方の要素を識別可能に表示することが可能である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の工作機械制御装置を用いれば、異常が検出されて停止した工程におけるラダー回路から、異常と推定される要素（直前の要素まで動作が完了しているにもかかわらず動作が未完了の要素、またはラダー回路中で動作が未完了の要素）を抽出し、抽出した要素に対応する可動パーツを、３次元形状モデルにて識別可能に表示する。
このため、作業者は、表示手段に表示されている３次元形状モデルにて、異常の原因であると推定される検出手段または当該検出手段に対応する可動パーツにおける、工作機械中の搭載位置と形状等を瞬時に把握することが可能であり、異常の原因の特定の調査をより容易に行うことができる。
これにより、作業者が異常発生からの復旧作業をより容易に行うことができる。
【００１２】
また、請求項２に記載の工作機械制御装置によれば、更に異常が検出された工程内の詳細作業を示すラダー回路も表示手段に自動的に表示する。
これにより、作業者は、動作が正常に完了しなければならない要素（工程が完了するための条件となる要素）が、どの要素（すなわち、どの可動パーツ）であるかより適切に把握することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。図１は本発明の工作機械制御装置５０を備えた工作機械の例を示している。
以下、特に断りがない限り、「工作機械」と記載した場合は、工作機械本体と、当該工作機械の周辺に設けられた安全装置等の周辺機器をも含むものとする。
本発明は工作機械制御装置５０であり、工作機械及び周辺機器（安全装置等）は従来のものと同様である。本発明の工作機械制御装置５０は、工作機械（周辺機器を含む）を制御する制御手段を備えているとともに、制御している工作機械の動作に同期させて当該工作機械の３次元形状モデルをシミュレート動作させた表示と、工作機械の作業工程の順序を示すサイクル線図の表示とが可能である。そして工程内で異常が発生して工作機械が停止した場合、異常の原因と推定される可動パーツ（工作機械に搭載されており、その工程内で動作すべきパーツ）を、表示している３次元形状モデル内で識別可能に表示（強調表示）する点が特徴である。
【００１４】
●［工作機械の外観（図１）］
図１は工作機械本体１（平面図）と工作機械制御装置５０との接続例を示している。本実施の形態の説明では、車両のクランクシャフトを研削及び仕上げする工作機械を例に説明する。なお、工作機械は、これに限定されるものではない。図１においては、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を設定し、Ｘ軸を水平方向且つワークＷの回転軸に平行な方向に設定し、Ｙ軸を鉛直（上向き）の方向に設定し、Ｚ軸を水平方向且つワークＷの回転軸に垂直な方向に設定する。
ベッド１ａ上には、長手方向（Ｘ軸方向）にＶ字形ガイドウェイ２と平形ガイドウェイ３が設けられている。V字形ガイドウェイ２と平形ガイドウェイ３上には、研削砥石台（第１砥石台）２２Ａを載置する左テーブル２０Ａが、送りねじ１０ＡによりＸ軸方向に摺動自在に設けられている。また、V字形ガイドウェイ２と平形ガイドウェイ３上には、超仕上げ砥石台（第２砥石台）２２Ｂを載置する右テーブル２０Ｂが、送りねじ１０ＢによりＸ軸方向に摺動自在に設けられている。Ｖ字形ガイドウェイ２と平形ガイドウェイ３により、研削砥石台２２Ａと超仕上げ砥石台２２ＢをＸ軸方向に案内するレールが構成されている。
【００１５】
左右のテーブル２０Ａ、２０Ｂには、それぞれ研削砥石２４Ａ（第１の加工手段）及び超仕上げ砥石２４Ｂ（第２の加工手段）を回転自在に支持する研削砥石台２２Ａ及び超仕上げ砥石台２２Ｂが、それぞれの送りねじ１４Ａ、１４Ｂにより、Ｘ軸方向と直交する前後方向（Ｚ軸方向）に摺動自在に設けられている。
各砥石台２２Ａ、２２Ｂの前方には、Ｘ軸方向に離間して、ワークＷ（本実施の形態では、クランクシャフト）の一端部をチャック６ａにより把持する主軸台６と、ワークＷの他端部を押圧支持する心押台７が設けられている。主軸台６には、ワークＷを回転駆動させる主軸サーボモータ８が設けられている。ワークＷの回転位置は、主軸サーボモータ８の後端に設けられたエンコーダ９により検出される。
【００１６】
研削砥石台２２Ａを載置する左テーブル２０Ａを、Ｘ軸方向に移動するための送りねじ１０Ａの左端部には、エンコーダ１３Ａ付きのサーボモータ１２Ａが設けられている。同様に、超仕上げ砥石台２２Ｂを載置する右テーブル２０Ｂを、Ｘ軸方向に移動するための送りねじ１０Ｂの右端部には、エンコーダ１３Ｂ付きのサーボモータ１２Ｂが設けられている。
また、左右の各テーブル２０Ａ、２０Ｂには、各砥石台２２Ａ、２２ＢをＺ軸方向に移動するための送りねじ１４Ａ、１４Ｂの端部に、エンコーダ１７Ａ、１７Ｂ付きサーボモータ１６Ａ、１６Ｂが、各々設けられている。
また、各砥石台２２Ａ、２２Ｂには、それぞれ研削砥石２４Ａを回転駆動するモータ、超仕上げ砥石２４Ｂを回転駆動するモータが内蔵して設けられている。
【００１７】
研削砥石２４Ａにより加工されるワークＷの径（加工寸法）は、左定寸装置４０Ａに設けられた測定ヘッド３０Ａによって検出され、最終加工寸法まで研削されると研削砥石台２２Ａの切込み前進は停止される。
同様に、研削砥石２４Ｂにより加工されるワークＷの径（加工寸法）は、右定寸装置４０Ｂに設けられた測定ヘッド３０Ｂによって検出され、最終加工寸法まで研削されると研削砥石台２２Ｂの切込み前進は停止される。
工作機械制御装置５０は、エンコーダ１３Ａ、１３Ｂ、１７Ａ、１７Ｂ、９、定寸装置４０Ａ、４０Ｂからの検出信号が入力され、モータ１２Ａ、１２Ｂ、１６Ａ、１６Ｂ、８に制御信号を出力し、工作機械を制御する。なお、図示しないが、工作機械には作業者の安全を確保するための安全カバー、非常停止スイッチ、警報ランプ等の種々の周辺機器が設けられており、これらの周辺機器からの入力及び出力も、工作機械制御装置５０によって制御される。
【００１８】
本発明の工作機械制御装置５０は、上述したように、工作機械を制御する制御手段を備えている。また、非熟練作業者であっても工作機械の操作を容易に行うことができるように、工作機械の動作に同期させて工作機械の３次元形状モデルを動作させることが可能なシミュレート手段と、シミュレート動作させている工作機械の３次元形状モデルを表示する表示手段とを備えている。
例えば、工作機械制御装置５０はパーソナルコンピュータであり（以下、パーソナルコンピュータを「ＰＣ」と記載する）、工作機械の入出力を行うためのインターフェースボード（ＮＣボード等）と制御プログラムと周辺機器の入出力を行うためのインターフェースボード（ＰＬＣボード等）と制御プログラム（以上が制御手段に相当する）と、シミュレートプログラムとシミュレートに必要なデータ（シミュレート手段）と、グラフィックボードとモニタ（表示手段）とを備えている。
【００１９】
●［工作機械制御装置のブロック構成（図２）］
次に図２を用いて工作機械制御装置５０のブロック構成（ハードウェアの構成）の例について説明する。
工作機械制御装置５０は（工作機械制御装置５０のハードウェアは）、ＣＰＵ６２、ＰＬＣボード６３、ＮＣボード（出力用）６４、ＮＣボード（入力用）６５、記憶手段６６（Hard Disk Drive等）、モニタ５２、グラフィックボード５３、通信インターフェース５４（以下、「インターフェース」をＩ／Ｆと記載する）にて構成されている。ハードウェアにおいては、ＣＰＵ６２、ＰＬＣボード６３、ＮＣボード（出力用）６４、ＮＣボード（入力用）６５が、工作機械の制御手段に相当する。
記憶手段６６には、工作機械における各工程の順序を示すサイクル線図（図３の５２Ｂを参照）が記憶されており、サイクル線図における各工程には、工程内の詳細動作を示すラダー回路（図３の５２Ａを参照）が工程毎に対応付けて記憶されている。
また、記憶手段６６には、サイクル線図またはラダー回路に従った順序で工作機械を制御（工作機械本体１の数値制御と、周辺機器の制御）するプログラム及びデータと、３次元形状モデルを動作させるシミュレートプログラム及びデータと、異常検出を行うプログラム等も記憶されている。
【００２０】
本実施の形態にて説明する工作機械制御装置５０は、１個のＣＰＵ（ＣＰＵ６２）で工作機械制御装置５０の動作を統一的に制御可能に構成されている。なお、個々の構成要素（グラフィックボード５３、ＰＬＣボード６３等）が、構成要素自身とＣＰＵ６２とのデータ授受及び構成要素自身の制御用に専用のＣＰＵを備えていてもよい。
ＣＰＵ６２は、作業者から起動スイッチの入力を検出（検出手段７０により検出）すると、サイクル線図またはラダー回路に従った順序で工作機械の制御を開始する。
工作機械は複数の可動パーツを含んでおり、各可動パーツには動作状態を検出可能な検出手段７０（リミットスイッチ等）が設けられている。
ＣＰＵ６２は、検出手段７０から入力される検出信号をＰＬＣボード６３またはＮＣボード（入力用）６５を介して取り込み、サイクル線図またはラダー回路に従って次の動作を決定し、ＰＬＣボード６３を介して可動パーツを駆動するアクチュエータ７２や、ＮＣボード（出力用）６４を介して工作機械本体１のサーボモータ１２Ａ〜１６Ｂ等を駆動するサーボアンプ７４に制御信号を出力する。
また、モニタ５２にはタッチパネル式のモニタを用いており、作業者が（タッチパネル式の）モニタ５２の任意の位置に触れて入力（選択も含む）した指示は、通信Ｉ／Ｆ５４を介してＣＰＵ６２に取り込まれる。なお、モニタ５２にタッチパネル式でないモニタを用いた場合は、キーボードやマウス等を接続して作業者からの指示を入力可能とする。
【００２１】
●［モニタへの表示例及び異常発生時の表示例（図３）］
次に図３を用いてモニタ５２の表示の例について説明する。図３に示す例では、画面全体を４分割し、右上の位置（５２Ｂ）に工程順情報（この例ではサイクル線図）を表示し、左上の位置（５２Ａ）にラダー回路を表示し、右下の位置（５２Ｄ）に３次元形状モデルを表示し、左下の位置（５２Ｃ）に主な可動パーツの位置を示す座標（例えば、研削砥石２４Ａの座標等）を数値で表示している。なお、工程順情報はサイクル線図に限定されるものではないが、以下ではサイクル線図を工程順情報とした場合の例で説明する。
【００２２】
図３中の５２Ｂの位置に表示されるサイクル線図では、各工程の順序が表示されるとともに、動作が正常に完了した工程と、現在動作中の工程とが、他の工程と識別可能に表示（例えば、色彩を変更したり、周期を変えて点滅させたりする）される。作業者はサイクル線図を確認することで、工程の進捗状態を把握することができる。
【００２３】
図３中の５２Ａの位置に表示されるラダー回路では、例えば現在動作中の工程に対応するラダー回路を表示することが可能である。
記憶手段６６には、工程毎にラダー回路を対応させた対象ラダー情報６６Ｃ（図４（Ｃ）参照）が記憶されている。図４（Ｃ）に示す例では、「工程名称：左チャック締め」という工程に対して、「ＲＤ００１」と「ＲＤ００２」というラダー回路が対応付けられている。例えば図３に示す例の場合、サイクル線図中の「工程：左チャック締め（Ｓｅｑ７）」に対応するラダー回路の１つに「ＲＤ００１」があり、「ラダー回路：ＲＤ００１」は、図３の５２Ａの位置に表示されているラダー回路である。
なお、制御手段は、現在動作中の工程に対するラダー回路を自動的に表示させてもよいし、作業者からの表示指示（作業者がサイクル線図から工程を選択）が行われた場合に表示させてもよい。
【００２４】
ラダー回路は、検出手段を含む要素を直列または並列に組み合わせて構成されている。なお、要素には検出手段の他に、内部スイッチ（物理的なスイッチのＯＮ／ＯＦＦでなく、制御手段が所定の条件判定を行った結果の「真（１）」または「偽（０）」）の場合もある。
ＣＰＵ６２は検出手段からの検出信号に基づいて、ラダー回路中のどの要素の動作が完了したか（また、どの要素の動作が未完了であるか）を判断することができる（検出手段が要素の場合）。本発明の工作機械制御装置５０では、（要素が検出手段であるか否かにかかわらず）表示しているラダー回路において、動作が完了した要素を識別可能に表示（あるいは、動作が未完了の要素を識別可能に表示）することが可能である。
このため、作業者はラダー回路中に識別可能に表示される要素の状態を確認することで、あとどの要素の動作が完了すれば工程が完了するか等、作業の進捗状況を容易に把握することができる。
【００２５】
図３中の５２Ｄの位置に表示される３次元形状モデルでは、実際の工作機械の動作に同期させて、工作機械の３次元形状モデルが動作している様子が表示される。
記憶手段６６には、工作機械の各パーツ（可動パーツを含む全パーツ）に対応させて、可動方向（可動パーツの場合）、初期座標位置、形状に関するデータを含むファイル（３次元形状ファイル）が記憶されたパーツ情報６６Ａが記憶されている（図４（Ａ）参照）。
また記憶手段６６には、可動パーツに対応させて、当該可動パーツの動作状態を検出可能な検出手段と、検出手段からの検出信号に基づいて、当該可動パーツをどのように移動（動作）させるか座標等を記憶した可動パーツ関連情報６６Ｂが記憶されている。
なお、図４（Ｂ）に示す可動パーツ関連情報６６Ｂの例では、主軸モータＭ００１からのパルス入力（主軸モータＭ００１のエンコーダからのパルス入力）と、油圧バルブＶ００１への駆動信号（油圧供給側の信号）も、検出信号として扱う例を示している。検出信号には、他にもリミットスイッチまたは近接スイッチからのＯＮ／ＯＦＦ信号等がある。
【００２６】
ＣＰＵ６２は、可動パーツ情報６６Ｂと、検出手段からの検出信号とに基づいて、どの可動パーツがどの位置（座標）に移動したか（動作が完了したか否か）を判断することができ、この判断に基づいてシミュレート表示している３次元形状モデルを工作機械の実際の動作に同期させて動作させることができる。
また、３次元形状モデルでは、任意のパーツの色彩や透明度を変更することが可能であるとともに、視点位置及び拡大率も任意に変更可能である。従って、作業者は安全カバーや工作装置本体１の筐体等で隠れてしまうようなパーツの動作及び形状等も容易に把握することができる。
【００２７】
図３中の５２Ｃの位置に表示される、主な可動パーツの位置表示では、選択した可動パーツの座標（数値による位置）を表示している。作業者は、この座標から、対象となる可動パーツの正確な位置を知ることができる。
【００２８】
●［異常の発生により、工作機械が停止した場合のモニタの表示の例（図３）］
工作機械制御装置５０は異常検出手段を備えており、ＣＰＵ６２は、検出信号に基づいて、工作機械の動作に異常が発生したか否かを判定することができる。例えば定寸装置４０Ａ、４０ＢからはワークＷの径に対応する電圧が入力され、ＮＣボード（入力用）６５にてＡＤ変換することでワークＷの径を求めるが、通常の作業では有り得ない電圧が入力された場合、異常が発生したと判定することが可能である。また、例えば各工程には異常判定時間が設定されており、当該工程の作業を開始してから異常判定時間を経過しても工程が完了しない場合、異常が発生したと判定することが可能である。
【００２９】
次に図３を用いて、工作機械にワークＷを取り付ける工程のひとつである「左チャック締め工程」にて異常が発生した場合の例を説明する。
例えばＣＰＵ６２は、当該工程に設定されていた異常判定時間を経過しても当該工程が完了しない場合、当該工程に異常が発生したと判定して工作機械の動作を停止させる。そしてＣＰＵ６２は、異常と判定した工程（この場合、「左チャック締め工程」）をサイクル線図（図３の５２Ｂ部）から抽出し、抽出した工程をサイクル線図中において識別可能に表示（強調表示）する。
更にＣＰＵ６２は、異常と判定した工程に対応するラダー回路を抽出して表示する。なおラダー回路は、対象ラダー情報６６Ｃ（図４（Ｃ））に示すように、複数のラダー回路が存在する場合があるが、ＣＰＵ６２は異常判定時間等から異常を判定しているため、異常が発生したラダー回路を特定することが可能である。
【００３０】
図３の５２Ａ部に示すラダー回路の例では、経路Ａの各要素または経路Ｂの各要素が全て動作を完了すると、要素Ｖ００１（この場合、油圧バルブ）を駆動することで、左チャックＣ００１にてワークＷを固定させる。
ここで、例えば図３の５２Ａ部に示すラダー回路において、要素Ｘ００１、Ｘ００２、Ｘ００３が動作を完了しており、要素Ｘ００４の動作が未完了の状態にて、異常検出時間に達したとする。
この場合、ＣＰＵ６２は、要素Ｘ００４及び要素Ｖ００１の動作が未完了であると判定することができる。そこでＣＰＵ６２は、動作が未完了の要素Ｘ００４及び要素Ｖ００１を識別可能に表示する（例えば色彩または点滅周期等を変更する）。なお、動作が完了している要素Ｘ００１、Ｘ００２、Ｘ００３を識別可能に表示してもよい。いずれにしても、作業者が「動作が完了している要素」と「動作が未完了の要素」とを適切に区別できるように表示する。
【００３１】
またＣＰＵ６２は、動作が未完了の要素Ｘ００４及び要素Ｖ００１に対応する検出手段または可動パーツを特定することができる。例えば要素Ｘ００４は、パーツ情報６６Ａより、検出手段（近接センサ）であることが判る。また例えば要素Ｖ００１は、可動パーツ関連情報６６Ｂより、Ｃ００１（左チャック）に関する要素であることが判る。
そしてＣＰＵ６２は、特定した検出手段または可動パーツを、表示している３次元形状モデルにおいて、識別可能に表示する。なお、要素Ｖ００１と可動パーツＣ００１の少なくとも一方を識別可能に表示する。
以上に説明したように、ＣＰＵ６２は工程の異常を検出すると、ラダー回路から動作が未完了の要素に対応する検出手段または可動パーツを特定し（なお、ラダー回路は表示ししなくてもよいが、表示した方が、異常の様子を作業者により詳細に報知することができる）、特定した検出手段または可動パーツを、３次元形状モデルにて識別可能に表示する。
【００３２】
次に図３を用いて、異常の検出から３次元形状モデルへの表示を順に説明する。例えば近接センサＸ００４にゴミ等が付着してセンサが動作しなくなった場合、ＣＰＵ６２は、サイクル線図（５２Ｂ）における「左チャック締め工程」にて異常を検出し、工作機械の動作を停止する（なお、停止した際は作業者にも報知（異常ランプの点灯等）する）。
ＣＰＵ６２は、サイクル線図における「左チャック締め工程」から近接センサＸ００４が動作せずに異常と判定したラダー回路ＲＤ００１を表示する（５２Ｂ）。なお、作業者がサイクル線図の「左チャック締め工程」を選択した場合にラダー回路を表示してもよいし、ＣＰＵ６２が自動的に表示するようにしてもよい。
【００３３】
表示されたラダー回路ＲＤ００１では、動作が未完了の要素Ｘ００４と要素Ｖ００１が強調表示（識別可能に表示）されている。そしてＣＰＵ６２は、動作が未完了の要素Ｘ００４及びＶ００１に対応する検出手段、または当該要素に対応する可動パーツを特定（パーツ情報６６Ａ、可動パーツ情報６６Ｂ等に基づいて特定）し、３次元形状モデルの表示において強調表示（識別可能に表示）する。この場合、要素Ｘ００４に対しては近接スイッチＸ００４（要素Ｘ００４そのもの）を特定し、要素Ｖ００１に対しては左チャックＣ００１（要素Ｖ００１が駆動する対象となる可動パーツ）を特定している。なお、図３では判りにくいが、３次元形状モデル（５２Ｄ）において、近接スイッチＸ００４と左チャックＣ００１が色彩または点滅周期等が変更されて識別可能に表示されている。
作業者は、３次元形状モデル（５２Ｄ）を見れば、瞬時に「左チャックＣ００１が閉じていない」、また「近接スイッチＸ００４に関して異常が発生している」ことを把握できる。そして作業者は工作機械の構造を熟知していなくても、表示されている３次元形状モデルから「近接スイッチＸ００４」の位置及び形状等を瞬時に把握することができ、短時間に実際の工作機械の「近接スイッチＸ００４」を見つけ出し、状態を確認することができる。そして「近接スイッチＸ００４」にゴミが付着していることを発見し、当該ゴミを除去して復旧作業を終えることができる。
【００３４】
●［その他の表示］
本実施の形態にて説明した工作機械制御装置５０は、作業者がより容易に異常発生からの復旧作業を行うことができるように、以下に説明するような表示機能も備えている。
例えば図３における３次元形状モデル（５２Ｄ）において、作業者が強調表示されている近接センサＸ００４を選択すると、当該パーツに関する情報の表示を選択可能な表示メニューＰ０１が表示される。
【００３５】
作業者が「寿命に関する表示」を選択すると、例えば、残りの使用推奨期間や、交換推奨時期等を表示することが可能である。この場合、記憶手段６６にパーツに対応させて寿命に関する情報を記憶させておき、工作機械にて使用（動作等）させる毎に回数または時間等を累積することで実現できる。
また、作業者が「動作チェック表示」を選択すると、当該パーツの動作を確認する手順が３次元形状モデルまたはアニメーション等で表示される。（なお、３次元形状モデルで表示した場合は、作業者からの指示により、視点方向や拡大率、指定したパーツの透明度等、表示状態を変更することが可能であるが、アニメーションでは決まった画像を再生するので表示状態を変更することはできない点が異なる。）
これにより、作業者は当該パーツが、上記の例のようにゴミ等が付着していただけか、それとも壊れていて交換すべきなのか、等を容易に判断することができる。
また、作業者が「交換手順表示」を選択すると、当該パーツを交換する手順が３次元形状モデルまたはアニメーション等で表示される。
これにより、作業者は短時間で且つ正確に、対象となるパーツの交換作業を完了することができる。
また、作業者が「データ詳細表示」を選択すると、当該パーツに関するデータ（製造元、型番、特性等）が表示される。
他にも種々の情報をパーツに対応付けて記憶、及び表示させることができる。
【００３６】
●［通常時の表示の例（図６）］
以上、異常発生時の表示について説明したが、通常（正常動作）時の表示の例を図６に示す。
通常時は図６に示すように、例えばラダー回路の代わりに操作画面が５２Ａの位置に表示される。操作画面には、例えば工作機械の操作を指示する「起動」「停止」「（作業名）」等が表示されたボタンが表示される。作業者は、当該ボタンを操作して、工作機械に所望する指示を与えることができる。
【００３７】
●［作業アシスト画面の例（図７）］
図７は、工具、治具等の交換作業において、３次元グラフィックあるいは３次元アニメーションを用いた画面の表示の例を示している。作業者による交換作業等のアシストをすることにより、作業効率の向上、操作ミスや単純ミスの低減を図ることが可能となる。
この表示は、例えば上記に説明した「交換手順表示」を選択した場合に表示され、図７の例は、研削砥石を交換する際の表示の例を示している。
【００３８】
本発明の工作機械制御装置５０は、本実施の形態で説明した構成、接続、処理手順、表示方法等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
本実施の形態にて説明したパーツ情報６６Ａ、可動パーツ関連情報６６Ｂ、対象ラダー情報６６Ｃ等の構成、表示画面（５２Ａ〜５２Ｄ）等は、本実施の形態の説明に限定されるものではない。
また、工程順情報は、サイクル線図に限定されず、工程名を線で結ぶことなく、並べて表示するようにしてもよい。
また、本実施の形態の説明に用いた数値等は一例であり、この数値等に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の工作機械制御装置５０が制御する工作機械の例を説明する図である。
【図２】本発明の工作機械制御装置５０のブロック構成を説明する図である。
【図３】モニタへの表示の例を説明する図である。
【図４】パーツ情報６６Ａ、可動パーツ関連情報６６Ｂ、対象ラダー情報６６Ｃの例を説明する図である。
【図５】従来の設備モニタ装置の表示の例を示す図である。
【図６】通常（正常動作）時の表示の例を説明する図である。
【図７】「交換手順表示」を選択した場合の表示の例を説明する図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ 工作機械本体
１ａ ベッド
２ Ｖ字形ガイドウェイ
３ 平形ガイドウェイ
６ 主軸台
６ａ チャック
７ 心押台
８ 主軸サーボモータ
９ エンコーダ
１０Ａ、１０Ｂ、１４Ａ、１４Ｂ 送りねじ
１２Ａ、１２Ｂ、１６Ａ、１６Ｂ サーボモータ
１３Ａ，１３Ｂ、１７Ａ、１７Ｂ エンコーダ
２０Ａ 左テーブル
２０Ｂ 右テーブル
２２Ａ 研削砥石台
２２Ｂ 超仕上げ砥石台
２４Ａ 研削砥石
２４Ｂ 超仕上げ砥石
３０Ａ、３０Ｂ 測定ヘッド
４０Ａ 左定寸装置
４０Ｂ 右定寸装置
Ｗ ワーク
５０ 工作機械制御装置
５２ モニタ
６６ 記憶手段
６６Ａ パーツ情報
６６Ｂ 可動パーツ関連情報
６６Ｃ 対象ラダー情報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械（特に数値制御装置を備えた工作機械であり、当該工作機械の周辺に設けられた安全装置等を含む）を制御する工作機械制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の工作機械には、例えば工作機械の動作を制御する数値制御装置と、指示入力手段と表示手段とを備えた操作盤とが設けられており、当該操作盤から動作の指示を入力することが可能であるとともに、当該操作盤にて異常時の状態を表示することが可能に構成されている。
従来の一般的な工作機械では、異常時の状態の表示は文字情報（数字を含む）で表示され、例えばセンサＡに異常が発生した場合、「センサＡ異常」あるいは「エラーコード１２３」という具合に表示される。しかし、ワークの取り付けが微妙にずれて治具上の正しい位置からずれている場合等では、異常の表示が行われない、いわゆる「ダンマリ停止異常」の状態で工作機械が停止する場合がある。このような場合では、熟練作業者であっても、工作機械が停止した原因を特定することは困難である。
【０００３】
そこで、特許文献１に記載の従来技術では、工作機械に異常が発生して動作が停止してしまった場合（ダンマリ停止異常の状態を含む）、図５の例に示す画面（異常が発生した工程のラダー回路（当該工程における動作の順序と工程の完了条件を図で示した回路））をタッチスイッチ表示装置に表示させ、作業者による異常の原因の特定を、より容易に行うことができる設備モニタ装置が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１２２４２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年では、生産コストが低い海外等に進出して価格競争力の高い製品または部品を製造する企業が増加している。このような場合、現地では熟練作業者が居ないのが一般的である。また、国内においても高度な技術を習得している熟練作業者の数が減少し、社外応援者等の非熟練作業者が製造現場に多く配置される傾向にある。
【０００６】
従来の一般的な工作機械では、異常が発生した場合の報知を「文字情報」で報知しているが、非熟練作業者では、例えば「センサＡ異常」と報知されても、「センサＡ」が工作機械のどこに取り付けられているのか判らない可能性がある。また「センサＡ」の取り付け位置が判ったとしても、非熟練作業者では、どのように修理または交換等を行えばよいか、判らない可能性がある。更には、ダンマリ停止異常が発生すると、まず原因を特定することに多大な時間を要する可能性があり、復旧には膨大な時間がかかる可能性がある。
【０００７】
特許文献１に記載の従来技術では、異常の原因となったパーツ（上記の例では「センサＡ」）の取り付け位置が、非熟練作業者では判らない可能性があることは上記と同様であり、修理または交換の手順等も判らない可能性があることも同じである。しかし、ダンマリ停止異常に対しては、停止した工程のラダー回路を表示するため、当該ラダー回路に対応するセンサまたはスイッチ等に対応する可動パーツを順に調査すればよく、調査範囲が自動的に絞られるため、異常の原因の特定が容易である。
図５の例に示す程度のラダー回路（要素が６個程度）であれば、順に調査を行っても膨大な時間となる可能性は低い。しかし、調査が必要な要素に対応する工作機械中の可動パーツが、実際の工作機械のどこに搭載されているか、どのような形状をしているのか等を知らない場合、順に調査するだけでも多大な時間を要する可能性がある。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、作業性をより向上させることができる。また、作業者が工作機械の異常停止の原因の特定をより容易に行うことができるとともに、作業者がより容易に異常発生からの復旧作業を行うことができる工作機械制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための手段として、本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの工作機械制御装置である。
請求項１に記載の工作機械制御装置は、工作機械を制御する制御手段と、工作機械の動作に同期させて当該工作機械の３次元形状モデルを動作させることが可能なシミュレート手段と、表示手段と、記憶手段と、異常検出手段とを備える。
工作機械は複数の可動パーツを含み、可動パーツには当該可動パーツの動作状態を検出可能な検出手段が設けられている。
記憶手段には、各工程の順序に関する工程順情報と、工程順情報における工程毎に対応付けたラダー回路と、検出手段と当該検出手段により動作状態が検出される可動パーツとを対応付けた可動パーツ関連情報とが記憶されており、ラダー回路は、検出手段を含む要素を直列または並列に組み合わせて構成されている。
制御手段は、工程順情報及びラダー回路に従った順序で工作機械を制御し、検出手段からの検出信号に基づいて、検出手段に対応する要素の動作が完了したか否かを判定することが可能であり、表示手段は、少なくともシミュレート動作させている工作機械の３次元形状モデルと、工程順情報とを表示可能である。
そして制御手段は、異常検出手段に基づいて工作機械の異常を検出した場合、異常が検出された工程に対応するラダー回路から、直前の要素の動作が完了しており次に動作すべき要素、または動作が未完了の要素のいずれかの要素を抽出し、抽出した要素に対応する検出手段、または当該検出手段に対応する可動パーツを特定し、特定した検出手段または可動パーツの少なくとも一方を、表示手段に表示している３次元形状モデル内において識別可能に表示することが可能である。
【００１０】
また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりの工作機械制御装置である。
請求項２に記載の工作機械制御装置は、請求項１に記載の工作機械制御装置であって、制御手段は、異常検出手段に基づいて工作機械の異常を検出した場合、表示手段に表示している工程順情報の中から異常が検出された工程を選択し、選択した工程に対応するラダー回路を表示し、表示したラダー回路において、動作が完了した要素、または動作が未完了の要素のいずれか一方の要素を識別可能に表示することが可能である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の工作機械制御装置を用いれば、異常が検出されて停止した工程におけるラダー回路から、異常と推定される要素（直前の要素まで動作が完了しているにもかかわらず動作が未完了の要素、またはラダー回路中で動作が未完了の要素）を抽出し、抽出した要素に対応する可動パーツを、３次元形状モデルにて識別可能に表示する。
このため、作業者は、表示手段に表示されている３次元形状モデルにて、異常の原因であると推定される検出手段または当該検出手段に対応する可動パーツにおける、工作機械中の搭載位置と形状等を瞬時に把握することが可能であり、異常の原因の特定の調査をより容易に行うことができる。
これにより、作業者が異常発生からの復旧作業をより容易に行うことができる。
【００１２】
また、請求項２に記載の工作機械制御装置によれば、更に異常が検出された工程内の詳細作業を示すラダー回路も表示手段に自動的に表示する。
これにより、作業者は、動作が正常に完了しなければならない要素（工程が完了するための条件となる要素）が、どの要素（すなわち、どの可動パーツ）であるかより適切に把握することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。図１は本発明の工作機械制御装置５０を備えた工作機械の例を示している。
以下、特に断りがない限り、「工作機械」と記載した場合は、工作機械本体と、当該工作機械の周辺に設けられた安全装置等の周辺機器をも含むものとする。
本発明は工作機械制御装置５０であり、工作機械及び周辺機器（安全装置等）は従来のものと同様である。本発明の工作機械制御装置５０は、工作機械（周辺機器を含む）を制御する制御手段を備えているとともに、制御している工作機械の動作に同期させて当該工作機械の３次元形状モデルをシミュレート動作させた表示と、工作機械の作業工程の順序を示すサイクル線図の表示とが可能である。そして工程内で異常が発生して工作機械が停止した場合、異常の原因と推定される可動パーツ（工作機械に搭載されており、その工程内で動作すべきパーツ）を、表示している３次元形状モデル内で識別可能に表示（強調表示）する点が特徴である。
【００１４】
●［工作機械の外観（図１）］
図１は工作機械本体１（平面図）と工作機械制御装置５０との接続例を示している。本実施の形態の説明では、車両のクランクシャフトを研削及び仕上げする工作機械を例に説明する。なお、工作機械は、これに限定されるものではない。図１においては、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を設定し、Ｘ軸を水平方向且つワークＷの回転軸に平行な方向に設定し、Ｙ軸を鉛直（上向き）の方向に設定し、Ｚ軸を水平方向且つワークＷの回転軸に垂直な方向に設定する。
ベッド１ａ上には、長手方向（Ｘ軸方向）にＶ字形ガイドウェイ２と平形ガイドウェイ３が設けられている。V字形ガイドウェイ２と平形ガイドウェイ３上には、研削砥石台（第１砥石台）２２Ａを載置する左テーブル２０Ａが、送りねじ１０ＡによりＸ軸方向に摺動自在に設けられている。また、V字形ガイドウェイ２と平形ガイドウェイ３上には、超仕上げ砥石台（第２砥石台）２２Ｂを載置する右テーブル２０Ｂが、送りねじ１０ＢによりＸ軸方向に摺動自在に設けられている。Ｖ字形ガイドウェイ２と平形ガイドウェイ３により、研削砥石台２２Ａと超仕上げ砥石台２２ＢをＸ軸方向に案内するレールが構成されている。
【００１５】
左右のテーブル２０Ａ、２０Ｂには、それぞれ研削砥石２４Ａ（第１の加工手段）及び超仕上げ砥石２４Ｂ（第２の加工手段）を回転自在に支持する研削砥石台２２Ａ及び超仕上げ砥石台２２Ｂが、それぞれの送りねじ１４Ａ、１４Ｂにより、Ｘ軸方向と直交する前後方向（Ｚ軸方向）に摺動自在に設けられている。
各砥石台２２Ａ、２２Ｂの前方には、Ｘ軸方向に離間して、ワークＷ（本実施の形態では、クランクシャフト）の一端部をチャック６ａにより把持する主軸台６と、ワークＷの他端部を押圧支持する心押台７が設けられている。主軸台６には、ワークＷを回転駆動させる主軸サーボモータ８が設けられている。ワークＷの回転位置は、主軸サーボモータ８の後端に設けられたエンコーダ９により検出される。
【００１６】
研削砥石台２２Ａを載置する左テーブル２０Ａを、Ｘ軸方向に移動するための送りねじ１０Ａの左端部には、エンコーダ１３Ａ付きのサーボモータ１２Ａが設けられている。同様に、超仕上げ砥石台２２Ｂを載置する右テーブル２０Ｂを、Ｘ軸方向に移動するための送りねじ１０Ｂの右端部には、エンコーダ１３Ｂ付きのサーボモータ１２Ｂが設けられている。
また、左右の各テーブル２０Ａ、２０Ｂには、各砥石台２２Ａ、２２ＢをＺ軸方向に移動するための送りねじ１４Ａ、１４Ｂの端部に、エンコーダ１７Ａ、１７Ｂ付きサーボモータ１６Ａ、１６Ｂが、各々設けられている。
また、各砥石台２２Ａ、２２Ｂには、それぞれ研削砥石２４Ａを回転駆動するモータ、超仕上げ砥石２４Ｂを回転駆動するモータが内蔵して設けられている。
【００１７】
研削砥石２４Ａにより加工されるワークＷの径（加工寸法）は、左定寸装置４０Ａに設けられた測定ヘッド３０Ａによって検出され、最終加工寸法まで研削されると研削砥石台２２Ａの切込み前進は停止される。
同様に、研削砥石２４Ｂにより加工されるワークＷの径（加工寸法）は、右定寸装置４０Ｂに設けられた測定ヘッド３０Ｂによって検出され、最終加工寸法まで研削されると研削砥石台２２Ｂの切込み前進は停止される。
工作機械制御装置５０は、エンコーダ１３Ａ、１３Ｂ、１７Ａ、１７Ｂ、９、定寸装置４０Ａ、４０Ｂからの検出信号が入力され、モータ１２Ａ、１２Ｂ、１６Ａ、１６Ｂ、８に制御信号を出力し、工作機械を制御する。なお、図示しないが、工作機械には作業者の安全を確保するための安全カバー、非常停止スイッチ、警報ランプ等の種々の周辺機器が設けられており、これらの周辺機器からの入力及び出力も、工作機械制御装置５０によって制御される。
【００１８】
本発明の工作機械制御装置５０は、上述したように、工作機械を制御する制御手段を備えている。また、非熟練作業者であっても工作機械の操作を容易に行うことができるように、工作機械の動作に同期させて工作機械の３次元形状モデルを動作させることが可能なシミュレート手段と、シミュレート動作させている工作機械の３次元形状モデルを表示する表示手段とを備えている。
例えば、工作機械制御装置５０はパーソナルコンピュータであり（以下、パーソナルコンピュータを「ＰＣ」と記載する）、工作機械の入出力を行うためのインターフェースボード（ＮＣボード等）と制御プログラムと周辺機器の入出力を行うためのインターフェースボード（ＰＬＣボード等）と制御プログラム（以上が制御手段に相当する）と、シミュレートプログラムとシミュレートに必要なデータ（シミュレート手段）と、グラフィックボードとモニタ（表示手段）とを備えている。
【００１９】
●［工作機械制御装置のブロック構成（図２）］
次に図２を用いて工作機械制御装置５０のブロック構成（ハードウェアの構成）の例について説明する。
工作機械制御装置５０は（工作機械制御装置５０のハードウェアは）、ＣＰＵ６２、ＰＬＣボード６３、ＮＣボード（出力用）６４、ＮＣボード（入力用）６５、記憶手段６６（Hard Disk Drive等）、モニタ５２、グラフィックボード５３、通信インターフェース５４（以下、「インターフェース」をＩ／Ｆと記載する）にて構成されている。ハードウェアにおいては、ＣＰＵ６２、ＰＬＣボード６３、ＮＣボード（出力用）６４、ＮＣボード（入力用）６５が、工作機械の制御手段に相当する。
記憶手段６６には、工作機械における各工程の順序を示すサイクル線図（図３の５２Ｂを参照）が記憶されており、サイクル線図における各工程には、工程内の詳細動作を示すラダー回路（図３の５２Ａを参照）が工程毎に対応付けて記憶されている。
また、記憶手段６６には、サイクル線図またはラダー回路に従った順序で工作機械を制御（工作機械本体１の数値制御と、周辺機器の制御）するプログラム及びデータと、３次元形状モデルを動作させるシミュレートプログラム及びデータと、異常検出を行うプログラム等も記憶されている。
【００２０】
本実施の形態にて説明する工作機械制御装置５０は、１個のＣＰＵ（ＣＰＵ６２）で工作機械制御装置５０の動作を統一的に制御可能に構成されている。なお、個々の構成要素（グラフィックボード５３、ＰＬＣボード６３等）が、構成要素自身とＣＰＵ６２とのデータ授受及び構成要素自身の制御用に専用のＣＰＵを備えていてもよい。
ＣＰＵ６２は、作業者から起動スイッチの入力を検出（検出手段７０により検出）すると、サイクル線図またはラダー回路に従った順序で工作機械の制御を開始する。
工作機械は複数の可動パーツを含んでおり、各可動パーツには動作状態を検出可能な検出手段７０（リミットスイッチ等）が設けられている。
ＣＰＵ６２は、検出手段７０から入力される検出信号をＰＬＣボード６３またはＮＣボード（入力用）６５を介して取り込み、サイクル線図またはラダー回路に従って次の動作を決定し、ＰＬＣボード６３を介して可動パーツを駆動するアクチュエータ７２や、ＮＣボード（出力用）６４を介して工作機械本体１のサーボモータ１２Ａ〜１６Ｂ等を駆動するサーボアンプ７４に制御信号を出力する。
また、モニタ５２にはタッチパネル式のモニタを用いており、作業者が（タッチパネル式の）モニタ５２の任意の位置に触れて入力（選択も含む）した指示は、通信Ｉ／Ｆ５４を介してＣＰＵ６２に取り込まれる。なお、モニタ５２にタッチパネル式でないモニタを用いた場合は、キーボードやマウス等を接続して作業者からの指示を入力可能とする。
【００２１】
●［モニタへの表示例及び異常発生時の表示例（図３）］
次に図３を用いてモニタ５２の表示の例について説明する。図３に示す例では、画面全体を４分割し、右上の位置（５２Ｂ）に工程順情報（この例ではサイクル線図）を表示し、左上の位置（５２Ａ）にラダー回路を表示し、右下の位置（５２Ｄ）に３次元形状モデルを表示し、左下の位置（５２Ｃ）に主な可動パーツの位置を示す座標（例えば、研削砥石２４Ａの座標等）を数値で表示している。なお、工程順情報はサイクル線図に限定されるものではないが、以下ではサイクル線図を工程順情報とした場合の例で説明する。
【００２２】
図３中の５２Ｂの位置に表示されるサイクル線図では、各工程の順序が表示されるとともに、動作が正常に完了した工程と、現在動作中の工程とが、他の工程と識別可能に表示（例えば、色彩を変更したり、周期を変えて点滅させたりする）される。作業者はサイクル線図を確認することで、工程の進捗状態を把握することができる。
【００２３】
図３中の５２Ａの位置に表示されるラダー回路では、例えば現在動作中の工程に対応するラダー回路を表示することが可能である。
記憶手段６６には、工程毎にラダー回路を対応させた対象ラダー情報６６Ｃ（図４（Ｃ）参照）が記憶されている。図４（Ｃ）に示す例では、「工程名称：左チャック締め」という工程に対して、「ＲＤ００１」と「ＲＤ００２」というラダー回路が対応付けられている。例えば図３に示す例の場合、サイクル線図中の「工程：左チャック締め（Ｓｅｑ７）」に対応するラダー回路の１つに「ＲＤ００１」があり、「ラダー回路：ＲＤ００１」は、図３の５２Ａの位置に表示されているラダー回路である。
なお、制御手段は、現在動作中の工程に対するラダー回路を自動的に表示させてもよいし、作業者からの表示指示（作業者がサイクル線図から工程を選択）が行われた場合に表示させてもよい。
【００２４】
ラダー回路は、検出手段を含む要素を直列または並列に組み合わせて構成されている。なお、要素には検出手段の他に、内部スイッチ（物理的なスイッチのＯＮ／ＯＦＦでなく、制御手段が所定の条件判定を行った結果の「真（１）」または「偽（０）」）の場合もある。
ＣＰＵ６２は検出手段からの検出信号に基づいて、ラダー回路中のどの要素の動作が完了したか（また、どの要素の動作が未完了であるか）を判断することができる（検出手段が要素の場合）。本発明の工作機械制御装置５０では、（要素が検出手段であるか否かにかかわらず）表示しているラダー回路において、動作が完了した要素を識別可能に表示（あるいは、動作が未完了の要素を識別可能に表示）することが可能である。
このため、作業者はラダー回路中に識別可能に表示される要素の状態を確認することで、あとどの要素の動作が完了すれば工程が完了するか等、作業の進捗状況を容易に把握することができる。
【００２５】
図３中の５２Ｄの位置に表示される３次元形状モデルでは、実際の工作機械の動作に同期させて、工作機械の３次元形状モデルが動作している様子が表示される。
記憶手段６６には、工作機械の各パーツ（可動パーツを含む全パーツ）に対応させて、可動方向（可動パーツの場合）、初期座標位置、形状に関するデータを含むファイル（３次元形状ファイル）が記憶されたパーツ情報６６Ａが記憶されている（図４（Ａ）参照）。
また記憶手段６６には、可動パーツに対応させて、当該可動パーツの動作状態を検出可能な検出手段と、検出手段からの検出信号に基づいて、当該可動パーツをどのように移動（動作）させるか座標等を記憶した可動パーツ関連情報６６Ｂが記憶されている。
なお、図４（Ｂ）に示す可動パーツ関連情報６６Ｂの例では、主軸モータＭ００１からのパルス入力（主軸モータＭ００１のエンコーダからのパルス入力）と、油圧バルブＶ００１への駆動信号（油圧供給側の信号）も、検出信号として扱う例を示している。検出信号には、他にもリミットスイッチまたは近接スイッチからのＯＮ／ＯＦＦ信号等がある。
【００２６】
ＣＰＵ６２は、可動パーツ情報６６Ｂと、検出手段からの検出信号とに基づいて、どの可動パーツがどの位置（座標）に移動したか（動作が完了したか否か）を判断することができ、この判断に基づいてシミュレート表示している３次元形状モデルを工作機械の実際の動作に同期させて動作させることができる。
また、３次元形状モデルでは、任意のパーツの色彩や透明度を変更することが可能であるとともに、視点位置及び拡大率も任意に変更可能である。従って、作業者は安全カバーや工作装置本体１の筐体等で隠れてしまうようなパーツの動作及び形状等も容易に把握することができる。
【００２７】
図３中の５２Ｃの位置に表示される、主な可動パーツの位置表示では、選択した可動パーツの座標（数値による位置）を表示している。作業者は、この座標から、対象となる可動パーツの正確な位置を知ることができる。
【００２８】
●［異常の発生により、工作機械が停止した場合のモニタの表示の例（図３）］
工作機械制御装置５０は異常検出手段を備えており、ＣＰＵ６２は、検出信号に基づいて、工作機械の動作に異常が発生したか否かを判定することができる。例えば定寸装置４０Ａ、４０ＢからはワークＷの径に対応する電圧が入力され、ＮＣボード（入力用）６５にてＡＤ変換することでワークＷの径を求めるが、通常の作業では有り得ない電圧が入力された場合、異常が発生したと判定することが可能である。また、例えば各工程には異常判定時間が設定されており、当該工程の作業を開始してから異常判定時間を経過しても工程が完了しない場合、異常が発生したと判定することが可能である。
【００２９】
次に図３を用いて、工作機械にワークＷを取り付ける工程のひとつである「左チャック締め工程」にて異常が発生した場合の例を説明する。
例えばＣＰＵ６２は、当該工程に設定されていた異常判定時間を経過しても当該工程が完了しない場合、当該工程に異常が発生したと判定して工作機械の動作を停止させる。そしてＣＰＵ６２は、異常と判定した工程（この場合、「左チャック締め工程」）をサイクル線図（図３の５２Ｂ部）から抽出し、抽出した工程をサイクル線図中において識別可能に表示（強調表示）する。
更にＣＰＵ６２は、異常と判定した工程に対応するラダー回路を抽出して表示する。なおラダー回路は、対象ラダー情報６６Ｃ（図４（Ｃ））に示すように、複数のラダー回路が存在する場合があるが、ＣＰＵ６２は異常判定時間等から異常を判定しているため、異常が発生したラダー回路を特定することが可能である。
【００３０】
図３の５２Ａ部に示すラダー回路の例では、経路Ａの各要素または経路Ｂの各要素が全て動作を完了すると、要素Ｖ００１（この場合、油圧バルブ）を駆動することで、左チャックＣ００１にてワークＷを固定させる。
ここで、例えば図３の５２Ａ部に示すラダー回路において、要素Ｘ００１、Ｘ００２、Ｘ００３が動作を完了しており、要素Ｘ００４の動作が未完了の状態にて、異常検出時間に達したとする。
この場合、ＣＰＵ６２は、要素Ｘ００４及び要素Ｖ００１の動作が未完了であると判定することができる。そこでＣＰＵ６２は、動作が未完了の要素Ｘ００４及び要素Ｖ００１を識別可能に表示する（例えば色彩または点滅周期等を変更する）。なお、動作が完了している要素Ｘ００１、Ｘ００２、Ｘ００３を識別可能に表示してもよい。いずれにしても、作業者が「動作が完了している要素」と「動作が未完了の要素」とを適切に区別できるように表示する。
【００３１】
またＣＰＵ６２は、動作が未完了の要素Ｘ００４及び要素Ｖ００１に対応する検出手段または可動パーツを特定することができる。例えば要素Ｘ００４は、パーツ情報６６Ａより、検出手段（近接センサ）であることが判る。また例えば要素Ｖ００１は、可動パーツ関連情報６６Ｂより、Ｃ００１（左チャック）に関する要素であることが判る。
そしてＣＰＵ６２は、特定した検出手段または可動パーツを、表示している３次元形状モデルにおいて、識別可能に表示する。なお、要素Ｖ００１と可動パーツＣ００１の少なくとも一方を識別可能に表示する。
以上に説明したように、ＣＰＵ６２は工程の異常を検出すると、ラダー回路から動作が未完了の要素に対応する検出手段または可動パーツを特定し（なお、ラダー回路は表示ししなくてもよいが、表示した方が、異常の様子を作業者により詳細に報知することができる）、特定した検出手段または可動パーツを、３次元形状モデルにて識別可能に表示する。
【００３２】
次に図３を用いて、異常の検出から３次元形状モデルへの表示を順に説明する。例えば近接センサＸ００４にゴミ等が付着してセンサが動作しなくなった場合、ＣＰＵ６２は、サイクル線図（５２Ｂ）における「左チャック締め工程」にて異常を検出し、工作機械の動作を停止する（なお、停止した際は作業者にも報知（異常ランプの点灯等）する）。
ＣＰＵ６２は、サイクル線図における「左チャック締め工程」から近接センサＸ００４が動作せずに異常と判定したラダー回路ＲＤ００１を表示する（５２Ｂ）。なお、作業者がサイクル線図の「左チャック締め工程」を選択した場合にラダー回路を表示してもよいし、ＣＰＵ６２が自動的に表示するようにしてもよい。
【００３３】
表示されたラダー回路ＲＤ００１では、動作が未完了の要素Ｘ００４と要素Ｖ００１が強調表示（識別可能に表示）されている。そしてＣＰＵ６２は、動作が未完了の要素Ｘ００４及びＶ００１に対応する検出手段、または当該要素に対応する可動パーツを特定（パーツ情報６６Ａ、可動パーツ情報６６Ｂ等に基づいて特定）し、３次元形状モデルの表示において強調表示（識別可能に表示）する。この場合、要素Ｘ００４に対しては近接スイッチＸ００４（要素Ｘ００４そのもの）を特定し、要素Ｖ００１に対しては左チャックＣ００１（要素Ｖ００１が駆動する対象となる可動パーツ）を特定している。なお、図３では判りにくいが、３次元形状モデル（５２Ｄ）において、近接スイッチＸ００４と左チャックＣ００１が色彩または点滅周期等が変更されて識別可能に表示されている。
作業者は、３次元形状モデル（５２Ｄ）を見れば、瞬時に「左チャックＣ００１が閉じていない」、また「近接スイッチＸ００４に関して異常が発生している」ことを把握できる。そして作業者は工作機械の構造を熟知していなくても、表示されている３次元形状モデルから「近接スイッチＸ００４」の位置及び形状等を瞬時に把握することができ、短時間に実際の工作機械の「近接スイッチＸ００４」を見つけ出し、状態を確認することができる。そして「近接スイッチＸ００４」にゴミが付着していることを発見し、当該ゴミを除去して復旧作業を終えることができる。
【００３４】
●［その他の表示］
本実施の形態にて説明した工作機械制御装置５０は、作業者がより容易に異常発生からの復旧作業を行うことができるように、以下に説明するような表示機能も備えている。
例えば図３における３次元形状モデル（５２Ｄ）において、作業者が強調表示されている近接センサＸ００４を選択すると、当該パーツに関する情報の表示を選択可能な表示メニューＰ０１が表示される。
【００３５】
作業者が「寿命に関する表示」を選択すると、例えば、残りの使用推奨期間や、交換推奨時期等を表示することが可能である。この場合、記憶手段６６にパーツに対応させて寿命に関する情報を記憶させておき、工作機械にて使用（動作等）させる毎に回数または時間等を累積することで実現できる。
また、作業者が「動作チェック表示」を選択すると、当該パーツの動作を確認する手順が３次元形状モデルまたはアニメーション等で表示される。（なお、３次元形状モデルで表示した場合は、作業者からの指示により、視点方向や拡大率、指定したパーツの透明度等、表示状態を変更することが可能であるが、アニメーションでは決まった画像を再生するので表示状態を変更することはできない点が異なる。）
これにより、作業者は当該パーツが、上記の例のようにゴミ等が付着していただけか、それとも壊れていて交換すべきなのか、等を容易に判断することができる。
また、作業者が「交換手順表示」を選択すると、当該パーツを交換する手順が３次元形状モデルまたはアニメーション等で表示される。
これにより、作業者は短時間で且つ正確に、対象となるパーツの交換作業を完了することができる。
また、作業者が「データ詳細表示」を選択すると、当該パーツに関するデータ（製造元、型番、特性等）が表示される。
他にも種々の情報をパーツに対応付けて記憶、及び表示させることができる。
【００３６】
●［通常時の表示の例（図６）］
以上、異常発生時の表示について説明したが、通常（正常動作）時の表示の例を図６に示す。
通常時は図６に示すように、例えばラダー回路の代わりに操作画面が５２Ａの位置に表示される。操作画面には、例えば工作機械の操作を指示する「起動」「停止」「（作業名）」等が表示されたボタンが表示される。作業者は、当該ボタンを操作して、工作機械に所望する指示を与えることができる。
【００３７】
●［作業アシスト画面の例（図７）］
図７は、工具、治具等の交換作業において、３次元グラフィックあるいは３次元アニメーションを用いた画面の表示の例を示している。作業者による交換作業等のアシストをすることにより、作業効率の向上、操作ミスや単純ミスの低減を図ることが可能となる。
この表示は、例えば上記に説明した「交換手順表示」を選択した場合に表示され、図７の例は、研削砥石を交換する際の表示の例を示している。
【００３８】
本発明の工作機械制御装置５０は、本実施の形態で説明した構成、接続、処理手順、表示方法等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
本実施の形態にて説明したパーツ情報６６Ａ、可動パーツ関連情報６６Ｂ、対象ラダー情報６６Ｃ等の構成、表示画面（５２Ａ〜５２Ｄ）等は、本実施の形態の説明に限定されるものではない。
また、工程順情報は、サイクル線図に限定されず、工程名を線で結ぶことなく、並べて表示するようにしてもよい。
また、本実施の形態の説明に用いた数値等は一例であり、この数値等に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の工作機械制御装置５０が制御する工作機械の例を説明する図である。
【図２】本発明の工作機械制御装置５０のブロック構成を説明する図である。
【図３】モニタへの表示の例を説明する図である。
【図４】パーツ情報６６Ａ、可動パーツ関連情報６６Ｂ、対象ラダー情報６６Ｃの例を説明する図である。
【図５】従来の設備モニタ装置の表示の例を示す図である。
【図６】通常（正常動作）時の表示の例を説明する図である。
【図７】「交換手順表示」を選択した場合の表示の例を説明する図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ 工作機械本体
１ａ ベッド
２ Ｖ字形ガイドウェイ
３ 平形ガイドウェイ
６ 主軸台
６ａ チャック
７ 心押台
８ 主軸サーボモータ
９ エンコーダ
１０Ａ、１０Ｂ、１４Ａ、１４Ｂ 送りねじ
１２Ａ、１２Ｂ、１６Ａ、１６Ｂ サーボモータ
１３Ａ，１３Ｂ、１７Ａ、１７Ｂ エンコーダ
２０Ａ 左テーブル
２０Ｂ 右テーブル
２２Ａ 研削砥石台
２２Ｂ 超仕上げ砥石台
２４Ａ 研削砥石
２４Ｂ 超仕上げ砥石
３０Ａ、３０Ｂ 測定ヘッド
４０Ａ 左定寸装置
４０Ｂ 右定寸装置
Ｗ ワーク
５０ 工作機械制御装置
５２ モニタ
６６ 記憶手段
６６Ａ パーツ情報
６６Ｂ 可動パーツ関連情報
６６Ｃ 対象ラダー情報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械を制御する制御手段と、工作機械の動作に同期させて当該工作機械の３次元形状モデルを動作させることが可能なシミュレート手段と、表示手段と、記憶手段と、異常検出手段とを備え、
工作機械は複数の可動パーツを含み、可動パーツには当該可動パーツの動作状態を検出可能な検出手段が設けられており、
記憶手段には、
各工程の順序に関する工程順情報と、
工程順情報における工程毎に対応付けたラダー回路と、
検出手段と当該検出手段により動作状態が検出される可動パーツとを対応付けた可動パーツ関連情報とが記憶されており、
ラダー回路は、検出手段を含む要素を直列または並列に組み合わせて構成されており、
制御手段は、工程順情報及びラダー回路に従った順序で工作機械を制御し、検出手段からの検出信号に基づいて、検出手段に対応する要素の動作が完了したか否かを判定することが可能であり、
表示手段は、少なくともシミュレート動作させている工作機械の３次元形状モデルと、工程順情報とを表示可能であり、
制御手段は、異常検出手段に基づいて工作機械の異常を検出した場合、
異常が検出された工程に対応するラダー回路から、直前の要素の動作が完了しており次に動作すべき要素、または動作が未完了の要素のいずれかの要素を抽出し、抽出した要素に対応する検出手段、または当該検出手段に対応する可動パーツを特定し、特定した検出手段または可動パーツの少なくとも一方を、表示手段に表示している３次元形状モデル内において識別可能に表示することが可能である、
ことを特徴とする工作機械制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の工作機械制御装置であって、
制御手段は、異常検出手段に基づいて工作機械の異常を検出した場合、
表示手段に表示している工程順情報の中から異常が検出された工程を選択し、選択した工程に対応するラダー回路を表示し、表示したラダー回路において、動作が完了した要素、または動作が未完了の要素のいずれか一方の要素を識別可能に表示することが可能である、
ことを特徴とする工作機械制御装置。
【請求項１】
工作機械を制御する制御手段と、工作機械の動作に同期させて当該工作機械の３次元形状モデルを動作させることが可能なシミュレート手段と、表示手段と、記憶手段と、異常検出手段とを備え、
工作機械は複数の可動パーツを含み、可動パーツには当該可動パーツの動作状態を検出可能な検出手段が設けられており、
記憶手段には、
各工程の順序に関する工程順情報と、
工程順情報における工程毎に対応付けたラダー回路と、
検出手段と当該検出手段により動作状態が検出される可動パーツとを対応付けた可動パーツ関連情報とが記憶されており、
ラダー回路は、検出手段を含む要素を直列または並列に組み合わせて構成されており、
制御手段は、工程順情報及びラダー回路に従った順序で工作機械を制御し、検出手段からの検出信号に基づいて、検出手段に対応する要素の動作が完了したか否かを判定することが可能であり、
表示手段は、少なくともシミュレート動作させている工作機械の３次元形状モデルと、工程順情報とを表示可能であり、
制御手段は、異常検出手段に基づいて工作機械の異常を検出した場合、
異常が検出された工程に対応するラダー回路から、直前の要素の動作が完了しており次に動作すべき要素、または動作が未完了の要素のいずれかの要素を抽出し、抽出した要素に対応する検出手段、または当該検出手段に対応する可動パーツを特定し、特定した検出手段または可動パーツの少なくとも一方を、表示手段に表示している３次元形状モデル内において識別可能に表示することが可能である、
ことを特徴とする工作機械制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の工作機械制御装置であって、
制御手段は、異常検出手段に基づいて工作機械の異常を検出した場合、
表示手段に表示している工程順情報の中から異常が検出された工程を選択し、選択した工程に対応するラダー回路を表示し、表示したラダー回路において、動作が完了した要素、または動作が未完了の要素のいずれか一方の要素を識別可能に表示することが可能である、
ことを特徴とする工作機械制御装置。
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図３】
【図６】
【図７】
【図２】
【図４】
【図５】
【図３】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−１０７０４３（Ｐ２００６−１０７０４３Ａ）
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２９１６２１（Ｐ２００４−２９１６２１）
【出願日】平成１６年１０月４日（２００４．１０．４）
【出願人】（０００００３４７０）豊田工機株式会社 (198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月４日（２００４．１０．４）
【出願人】（０００００３４７０）豊田工機株式会社 (198)
【Ｆターム（参考）】
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