JP6693979B2

JP6693979B2 - 表示装置及び工作機械

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Publication number: JP6693979B2
Application number: JP2018014051A
Authority: JP
Inventors: 翔兵竹野
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2018-01-30
Filing date: 2018-01-30
Publication date: 2020-05-13
Anticipated expiration: 2038-01-30
Also published as: US11222450B2; DE102019200622A1; JP2019133346A; CN110096025B; CN110096025A; US20190236823A1; DE102019200622B4

Description

本発明は、表示装置及び工作機械に関する。

従来より、加工プログラムにしたがってワークを加工する工作機械が知られている。加工プログラムには、シーケンス番号で識別される複数のプログラムブロックが含まれる。工作機械は、シーケンス番号にしたがってプログラムブロックを順に実行することで、ワークを加工することができる。

加工時間をより短縮すべく、加工プログラムは最適化されることが好ましい。そこで、工作機械についてワークを加工する速度や負荷のデータを確認しつつ、プログラムブロックを改良することが行われている。加工時間の短縮が実現されたか否かは、改良前の加工プログラムを用いた処理状態と、改良後の加工プログラムを用いた処理状態とを時系列でグラフ化して比較することで確認することができる。

２つの処理状態を確認することを容易にする技術として、成形サイクル間の変量変化パターン（変量変化波形）の推移を視覚的に容易に把握することができる射出成型機のモニタ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、過去の同種の放電加工や模範的放電加工におけるデータと現在加工中のデータとを、識別可能な表示態様により重複させて表示させるようにした放電加工装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００４−２１６７１５号公報特開平４−２６９１１９号公報

特許文献１に開示されたモニタ装置では、射出圧力や射出速度について、成型サイクルごとに周期を合わせて表示している。特許文献２に開示された放電加工装置では、放電加工中の加工データ及び加工状態データについて、過去の同種の放電加工や模範的な放電加工におけるデータに重複させて表示している。

このように、２つの処理状態のグラフを１つの画面上で重ねることで、処理状態の違いを容易に確認できる。更には、複数のプログラムブロックの少なくとも１つを改良した場合には、全体の加工工程において、その改良がどのように影響しているのか分かりやすく表示できるのがより好ましい。

本発明は、全体の加工工程において、加工プログラムの改良がどのように影響しているのかを分かりやすく表示することができる表示装置及び工作機械に関する。

（１）本発明は、シーケンス番号で識別される複数のプログラムブロックとして、複数のブロックを含む加工プログラムを実行する工作機械（例えば、後述の工作機械１０）から得られる情報を表示する表示装置（例えば、後述の表示装置２０）であって、前記工作機械の動作中の状態を変化量及び時間軸で示す状態情報と前記工作機械が実行している加工プログラムの所定のタイミングを示すタイミング情報とを取得するデータ取得部（例えば、後述のデータ取得部２１）と、取得された状態情報及びタイミング情報に基づいて時系列情報を生成する時系列情報生成部（例えば、後述の時系列情報生成部２２）と、タイミング情報によって示されるタイミングを揃えて、複数の時系列情報を重畳する重畳部（例えば、後述の重畳部２５）と、重畳された複数の時系列情報を表示する表示部（例えば、後述の表示部２６）と、を備える表示装置に関する。

（２）上記（１）の表示装置において、前記データ取得部は、前記タイミング情報として、複数のシーケンスの少なくとも１つの開始時刻の情報を含むタイミング情報を取得してもよい。

（３）上記（１）又は（２）の表示装置において、前記データ取得部は、前記タイミング情報として、予め設定された時刻の情報を含むタイミング情報を取得してもよい。

（４）上記（１）〜（３）の表示装置は、揃えるタイミングを示す重畳情報を取得する重畳情報取得部（例えば、後述の重畳情報取得部２４）を更に備え、前記重畳部は、前記重畳情報取得部によって取得された重畳情報によって示されるタイミングを揃えて、複数の前記時系列情報を重畳してもよい。

（５）上記（１）〜（４）の表示装置において、前記データ取得部は、複数の前記工作機械から前記状態情報及び前記タイミング情報を取得してもよい。

（６）上記（１）〜（５）の表示装置において、前記重畳部は、変化量を示す軸方向に沿って、複数の時系列情報をずらして重畳してもよい。

（７）上記（１）〜（６）の表示装置において、前記データ取得部は、複数のシーケンスの少なくとも１つの開始時刻及び開始時刻に対応する終了時刻の情報をタイミング情報として取得し、前記重畳部は、重畳した複数の時系列情報の対応する終了時刻の時間差を算出し、前記表示部は、算出された時間差を表示してもよい。

（８）また、本発明は、上記（１）〜（７）のいずれかに記載の表示装置を備える工作機械に関する。

本発明によれば、全体の加工工程において、加工プログラムの改良がどのように影響しているのかを分かりやすく表示することができる表示装置及び工作機械を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る工作機械及び表示装置の接続関係を示す全体構成図である。第１実施形態の工作機械において実施される加工処理の流れと、加工プログラムの一例との関係を示す概念図である。第１実施形態の工作機械において実施される加工処理の流れと、改良された加工プログラムの一例との関係を示す概念図である。第１実施形態の表示装置を示すブロック図である。図２の加工プログラムを用いて加工処理が行われた際の位置データを示す時系列情報のグラフである。図３の加工プログラムを用いて加工処理が行われた際の位置データを示す時系列情報のグラフである。図３の時系列情報のグラフと図６の時系列情報のグラフとを重畳して表示する際の模式図である。図２の加工プログラムを用いて加工処理が行われた際の加工負荷データを示す時系列情報のグラフと、図３の加工プログラムを用いて加工処理された際の加工負荷データを示す時系列情報のグラフとを重畳して表示する際の模式図である。第２実施形態に係る工作機械及び表示装置の接続関係を示す全体構成図である。

［第１実施形態］
以下、本発明に係る表示装置２０及び工作機械１０について、図面を参照して説明する。まず、本発明に係る表示装置２０及び工作機械１０の第１実施形態について、図１〜図８を参照して説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る工作機械１０及び表示装置２０の接続関係を示す全体構成図である。図２は、第１実施形態の工作機械１０において実施される加工処理の流れと、加工プログラムの一例との関係を示す概念図である。図３は、第１実施形態の工作機械１０において実施される加工処理の流れと、改良された加工プログラムの一例との関係を示す概念図である。図４は、第１実施形態の表示装置２０を示すブロック図である。図５は、図２の加工プログラムを用いて加工処理が行われた際の位置データを示す時系列情報のグラフである。図６は、図３の加工プログラムを用いて加工処理が行われた際の位置データを示す時系列情報のグラフである。図７は、図３の時系列情報のグラフと図６の時系列情報のグラフとを重畳して表示する際の模式図である。図８は、図２の加工プログラムを用いて加工処理が行われた際の加工負荷データを示す時系列情報のグラフと、図３の加工プログラムを用いて加工処理された際の加工負荷データを示す時系列情報のグラフとを重畳して表示する際の模式図である。

まず、本発明の工作機械１０及び表示装置２０との接続関係について説明する。工作機械１０は、設定された加工プログラムによってワークを加工する機械である。工作機械１０は、図１に示すように、後述する表示装置２０と接続される。工作機械１０は、設定された加工プログラムであって、シーケンス番号で識別される複数のプログラムブロックを含む加工プログラムを実行することで、ワークを加工する。複数のプログラムブロックは、例えば、フライス加工プログラム、エンドミル加工プログラム、穴あけ加工プログラムである。工作機械１０は、シーケンス番号にしたがって複数のプログラムブロックを順に実行する。工作機械１０は、例えば、図２及び図３で示されるように作成された、シーケンス番号で識別された複数のプログラムブロックを含む加工プログラムに基づいて、加工を実施する。工作機械１０は、加工を実施した結果得られる情報を、表示装置２０に出力する。

表示装置２０は、前述の工作機械１０から得られる情報を表示する装置である。図４に示すように、表示装置２０は、処理状態を示す状態情報を工作機械１０から取得する。表示装置２０は、例えば、加工負荷や速度、加工位置の変化量や、電力の変化量等の処理状態のデータを、状態情報として取得する。また、表示装置２０は、工作機械１０が実行している加工プログラムの所定のタイミングを示すタイミング情報を、工作機械１０から取得する。表示装置２０は、例えば、タイミング情報として、状態情報に対応するシーケンス番号を示すタイミング情報を、工作機械１０から取得する。

以上の工作機械１０及び表示装置２０によれば、図２に示すような加工プログラムに基づいて処理を実行することでワークを加工する。表示装置２０は、ワークを加工した処理状態のデータを、状態情報として工作機械１０からリアルタイムで取得する。また、表示装置２０は、状態情報に対応するシーケンス番号を、タイミング情報として工作機械１０からリアルタイムに取得する。また、工作機械１０は、図３に示すような加工プログラム（図２の加工プログラムに対して、エンドミル加工プログラムが改善された加工プログラム）に基づいて処理を実行することで、ワークを加工する。表示装置２０は、ワークを加工した処理状態のデータを、状態情報として工作機械１０からリアルタイムで取得する。また、表示装置２０は、状態情報に対応するシーケンス番号を、タイミング情報として工作機械１０からリアルタイムに取得する。即ち、表示装置２０は、複数の加工プログラムのそれぞれでワークを加工した工作機械１０から、加工プログラムの複数の状態情報及びタイミング情報を取得する。なお、表示装置２０は、複数の加工プログラムのそれぞれについて、状態情報及びタイミング情報を取得してもよい。

このような表示装置２０は、図４に示すように、データ取得部２１と、時系列情報生成部２２と、時系列情報格納部２３と、重畳情報取得部２４と、重畳部２５と、表示部２６と、を備える。

データ取得部２１は、例えば、入出力インタフェースである。データ取得部２１は、工作機械１０の動作中の状態を変化量及び時間軸で示す状態情報（後述の図５、図６参照）と、工作機械１０が実行している加工プログラムの所定のタイミングを示すタイミング情報とを取得する。データ取得部２１は、例えば、工作機械１０の動作に合わせ、加工負荷や速度、加工位置の変化量や、電力の変化量等の処理状態のデータを、リアルタイムで工作機械１０から取得する。また、データ取得部２１は、タイミング情報として、複数のシーケンスの少なくとも１つの開始時刻の情報を含むタイミング情報を、取得する。データ取得部２１は、例えば、工作機械１０によって処理されているプログラムブロックを識別するシーケンス番号の開始時刻及び終了時刻を、タイミング情報として取得する。また、データ取得部２１は、タイミング情報として、予め設定された時刻の情報を含むタイミング情報を取得する。

時系列情報生成部２２は、取得された状態情報及びタイミング情報に基づいて時系列情報を生成する。時系列情報生成部２２は、取得された状態情報及びタイミング情報ごとに、時系列情報を生成する。時系列情報生成部２２は、例えば、図５及び図６に示すような時系列情報を生成する。即ち、時系列情報生成部２２は、例えば、横軸を時間軸、縦軸を変化量とすると共に、実行されたシーケンス番号で識別されるプログラムブロックの開始時刻及び終了時刻を含む時系列情報を生成する。

時系列情報格納部２３は、例えば、メモリやハードディスク等の補助記憶装置である。時系列情報格納部２３は、時系列情報生成部２２によって生成された時系列情報を記憶する。

重畳情報取得部２４は、複数の時系列情報の時間軸について、揃えるタイミングを示す重畳情報を取得する。重畳情報取得部２４は、重畳情報として、例えば、予め設定された時刻や、予め設定されたシーケンス番号を重畳情報として取得する。

重畳部２５は、複数の時系列情報を時系列情報格納部２３から読み出す。また、重畳部２５は、重畳情報取得部２４によって取得した重畳情報を受信する。重畳部２５は、タイミング情報によって示されるタイミングを揃えて、読み出した複数の時系列情報を重畳する。具体的には、重畳部２５は、重畳情報によって示されるタイミングを揃えて、読み出した複数の時系列情報を重畳する。例えば、重畳部２５は、重畳情報として、シーケンス番号のシーケンスＮｏ．２を揃えるタイミングを受信する。重畳部２５は、読み出した複数の時系列情報について、図７に示すように、シーケンスＮｏ．２の開始時刻のタイミングを揃えて重畳する。ここで、「タイミングを揃える」とは、１つの時系列情報の時間軸に対して、他の時系列情報の時間軸を移動することで、タイミング情報によって示されるタイミングを揃えることをいう。
表示部２６は、重畳された複数の時系列情報を表示する。

次に、本実施形態に係る表示装置２０の動作について説明する。
まず、図２に示されるような、加工プログラムが工作機械１０に設定される。工作機械１０は、設定された加工プログラムによってワークを加工する。データ取得部２１は、ワークを加工中の工作機械１０から、状態情報及びタイミング情報をリアルタイムで取得する。時系列情報生成部２２は、取得された状態情報及びタイミング情報に基づいて、図５に示すような時系列情報を生成する。データ取得部２１は、生成した時系列情報を時系列情報格納部２３に記憶する。

次いで、図３に示されるような加工プログラムが工作機械１０に設定される。即ち、改善された加工プログラムが工作機械１０に設定される。本実施形態では、シーケンス番号としてシーケンスＮｏ．２のエンドミル加工プログラムの加工速度をアップする改善を行った加工プログラムが、工作機械１０に設定される。工作機械１０は、設定された加工プログラムによってワークを加工する。データ取得部２１は。ワークを加工中の工作機械１０から、状態情報及びタイミング情報をリアルタイムで取得する。時系列情報生成部２２は、取得された状態情報及びタイミング情報に基づいて、図６に示すような時系列情報を生成する。データ取得部２１は、生成した時系列情報を時系列情報格納部２３に記憶する。

次いで、重畳部２５は、重畳情報取得部２４によって取得された重畳情報を受信する。また、重畳部２５は時系列情報格納部２３に格納された複数の時系列情報を取得する。重畳部２５は、重畳情報によって示されるタイミングに基づいて、複数の時系列情報のタイミングを揃える。例えば、重畳部２５は、複数の時系列情報を時間軸（横軸）に沿って移動させることで、複数の時系列情報のタイミングを揃える。重畳部２５は、タイミングを揃えた状態の複数の時系列情報を重畳する。本実施形態において、重畳部２５は、揃えるシーケンス番号としてシーケンスＮｏ．２の開始時刻を揃えると共に、複数の時系列情報を重畳する。これにより、重畳部２５は、図７に示すような、位置データを示す時系列情報のグラフや、図８に示すような、加工負荷データを示す時系列情報のグラフを生成する。

次いで、表示部２６は、重畳された複数の時系列情報を表示する。これにより、図７に示すように、前者の時系列情報におけるシーケンスＮｏ.２の処理終了時刻ｔ１と、後者の時系列情報におけるシーケンスＮｏ.２の処理終了時刻ｔ２との差が表示される。また、図８に示すように、前者の時系列情報におけるシーケンスＮｏ．２の加工負荷と、後者の時系列情報におけるシーケンスＮｏ．２の加工負荷との差が表示される。本実施形態では、エンドミル加工プログラムを改善した加工プログラムによって、加工時間が短縮されていることがわかる。一方、エンドミル加工プログラムを改善した加工プログラムによって、加工負荷が増加していることがわかる。

以上の表示装置２０によれば、以下の効果を奏する。
（１）表示装置２０は、工作機械１０の動作中の状態を変化量及び時間軸で示す状態と工作機械１０が実行している加工プログラムの所定のタイミングを示すタイミング情報とを取得するデータ取得部２１と、取得された状態情報及びタイミング情報に基づいて時系列情報を生成する時系列情報生成部２２と、タイミング情報によって示されるタイミングを揃えて、複数の時系列情報を重畳する時系列情報生成部２２と、タイミング情報によって示されるタイミングを揃えて、複数の時系列情報を重畳する重畳部２５と、重畳された複数の時系列情報を表示する表示部２６と、を備える。
これにより、タイミングが揃えられた複数の時系列情報が表示部２６に表示される。したがって、複数の時系列情報の処理時間の差を視覚的に容易に表示することができる。そのため、全体の加工工程において、加工プログラムの改良がどのように影響しているのかを分かりやすく表示することができる。

（２）データ取得部２１は、タイミング情報として、複数のシーケンスの少なくとも１つの開始時刻の情報を含むタイミング情報を取得する。これにより、複数のシーケンスの少なくとも１つの開始時刻を含む時系列情報を生成することができる。

（３）データ取得部２１は、タイミング情報として、予め設定された時刻の情報を含むタイミング情報を取得する。これにより、予め設定された時刻の情報を含む時系列情報を生成することができる。

（４）表示装置２０は、揃えるタイミングを示す重畳情報を取得する重畳情報取得部２４を更に備え、重畳部２５は、重畳情報取得部２４によって取得された重畳情報によって示されるタイミングを揃えて、複数の時系列情報を重畳する。これにより、重畳するタイミングを重畳情報によって変更することができるので、表示装置２０の利便性を高めることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る表示装置２０及び工作機械１０について、図９を参照して説明する。第２実施形態以降の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。図９は、本発明の第２実施形態に係る工作機械１０及び表示装置２０の接続関係を示す全体構成図である。第２実施形態に係る表示装置２０は、図９に示すように、複数の工作機械１０に接続される点で、第１実施形態と異なる。

第２実施形態に係る表示装置２０の動作を説明する。データ取得部２１は、複数の工作機械１０のそれぞれから状態情報を取得する。また、データ取得部２１は、複数の工作機械１０のそれぞれからタイミング情報を取得する。時系列情報生成部２２は、取得した状態情報及びタイミング情報を用いて、工作機械１０ごとに、時系列情報を生成する。時系列情報生成部２２は、生成した時系列情報を時系列情報格納部２３に格納する。

重畳部２５は、格納された複数の時系列情報を読み出す。重畳部２５は、読み出した複数の時系列情報に含まれるタイミング情報によって示されるタイミングを揃えて、複数の時系列情報を重畳する。表示部２６は、重畳部２５によって重畳された時系列情報を表示する。

以上の表示装置２０及び工作機械１０によれば、以下の効果を奏する。
（５）データ取得部２１は、複数の工作機械１０から前記状態情報及び前記タイミング情報を取得する。これにより、複数の工作機械１０の時系列情報を、タイミングを揃えた状態で表示することができる。したがって、複数の工作機械１０の加工状況を他の工作機械１０の加工状況と容易に判断可能な状態で表示することができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る表示装置２０及び工作機械１０について説明する。第３実施形態に係る表示装置２０は、重畳情報取得部２４が、時系列情報の変化量を示す軸方向に沿って１つの時系列情報を移動させる移動量を示す移動情報を取得する点で、第１及び第２実施形態と異なる。また、第３実施形態に係る表示装置２０は、重畳部２５が、取得された移動情報に基づいて、１又は複数の時系列情報を、変化量を示す軸方向に沿って移動させて、複数の時系列情報を重畳する点で、第１実施形態及び第２実施形態と異なる。

第３実施形態に係る表示装置２０及び工作機械１０の動作について説明する。重畳情報取得部２４は、移動情報を取得する。重畳部２５は、複数の時系列情報について、タイミング情報で示されるタイミングを揃えると共に、移動情報に基づいて、１つの時系列情報に対して、他の時系列情報を移動させる。即ち、重畳部２５は、タイミング情報で示されるタイミングで時系列が揃えられ、移動情報で示される移動量で変化量に沿う軸方向にずらされた複数の時系列情報を重畳する。表示部２６は、重畳部２５で重畳された時系列情報を表示する。

以上の表示装置２０及び工作機械１０によれば、以下の効果を奏する。
（６）重畳部２５は、変化量を示す軸方向に沿って、複数の時系列情報をずらして重畳する。これにより、複数の時系列情報の変化量について、変化量の軸方向に沿ってずらして表示することができる。したがって、複数の時系列情報の重なりを少なくすることができ、複数の時系列情報の比較を容易な状態で表示することができる。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係る表示装置２０及び工作機械１０について説明する。第４実施形態に係る表示装置２０は、工作機械１０に内蔵されている点で、第１〜第３実施形態と異なる。

以上の第４実施形態に係る表示装置２０によれば、以下の効果を奏する。
（７）工作機械１０は、上記第１実施形態から第３実施形態に係る表示装置２０を備える。これにより、少なくとも２つの状態情報及びタイミング情報の取得と同時に時系列情報を表示することができる。これにより、より簡易に重畳された時系列情報を表示することができる。

以上、本発明の表示装置２０及び工作機械１０の好ましい各実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は本発明に含まれる。

例えば、上記各実施形態において、重畳部２５は、時系列情報に含まれるシーケンス番号の開始時刻及び終了時刻からの時刻を計時して、重畳された時系列情報とは別に表示してもよい。例えば、重畳部２５は、タイミングを揃えたシーケンス番号の開始時刻及び終了時刻に基づいて、複数の時系列情報の加工時間を計時して、時間差を算出してもよい。表示部２６は、重畳された時系列情報とは別に、算出された時間差又は計時された加工時間を表示してもよい。これにより、改善された加工時間について、容易に判別可能に表示することができる。

また、上記実施形態において、工作機械１０は、状態情報及びタイミング情報を表示装置２０に出力するのに代えて、時系列情報を直接出力してもよい。この場合、工作機械１０には、予め揃えるタイミングを挿入した加工プログラムが設定される。工作機械１０は、加工プログラムを実行している最中に、状態情報に揃えるタイミング情報を挿入した時系列情報を生成する。具体的には、工作機械１０は、上記第１実施形態〜第３実施形態に係る表示装置２０のデータ取得部２１、時系列情報生成部２２、及び時系列情報格納部２３を備える。これにより、より簡易に複数の時系列情報を表示することができる。

また、上記実施形態において、状態情報が電力の変化量を示す情報である場合、重畳部２５は、シーケンス番号の開始時刻及び終了時刻の間の変化量を積分して、消費電力を算出してもよい。表示装置２０は、算出された消費電力を表示する。

１０工作機械
２０表示装置
２１データ取得部
２２時系列情報生成部
２４重畳情報取得部
２５重畳部
２６表示部

Claims

シーケンス番号で識別される複数のプログラムブロックとして、複数のブロックを含む加工プログラムを実行する工作機械から得られる情報を表示する表示装置であって、
前記工作機械の動作中の状態を変化量及び時間軸で示す状態情報と前記工作機械が実行している加工プログラムの複数のシーケンスの少なくとも１つの開始時刻及び開始時刻に対応する終了時刻の情報を含むタイミング情報とを取得するデータ取得部と、
取得された状態情報及びタイミング情報に基づいて時系列情報を生成する時系列情報生成部と、
タイミング情報によって示されるタイミングを揃えて、複数の時系列情報を重畳するとともに、重畳した複数の時系列情報の対応する終了時刻の時間差を算出する重畳部と、
重畳された複数の時系列情報と算出された時間差とを表示する表示部と、
を備える表示装置。
前記データ取得部は、前記タイミング情報として、予め設定された時刻の情報を含むタイミング情報を取得する請求項１に記載の表示装置。
揃えるタイミングを示す重畳情報を取得する重畳情報取得部を更に備え、
前記重畳部は、前記重畳情報取得部によって取得された重畳情報によって示されるタイミングを揃えて、複数の前記時系列情報を重畳する請求項１又は２に記載の表示装置。
前記データ取得部は、複数の前記工作機械から前記状態情報及び前記タイミング情報を取得する請求項１〜３のいずれかに記載の表示装置。
前記重畳部は、変化量を示す軸方向に沿って、複数の時系列情報をずらして重畳する請求項１〜４のいずれかに記載の表示装置。
請求項１〜５のいずれかに記載の表示装置を備える工作機械。