JP6495202B2 - 工作機械用ｎｃ機能付操作盤 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械の本体に接続され数値制御を行うＮＣ装置に関し、詳しくは、マトリックス型二次元コードの読み取り機構を備えたＮＣ装置に関するものである。

所謂マシニングセンタでは、工作機械本体を数値制御（ＮＣ）するＮＣ装置として、ＮＣ機能付操作盤が加工部近傍の工作機械本体を覆うカバー壁に設置された構成が多く採用されている。

このようなＮＣ機能付操作盤は、特許文献１に開示されているように、表面の上側に表示画面が配置され、その周辺および下側には、ファンクションキー、ＣＦカードスロット、ＵＳＢポート、マウスパッドおよびマウスボタンなどを含むキーボード、運転関連のスイッチやダイヤル等、各種キーが多数配置されている。

各種加工作業のためのＮＣプログラムは、この操作盤を介して内臓されている制御部の記憶部に入力することができる。また、プログラムに応じた工具情報、具体的には各加工段階で選択交換されるべき工具の工具名・工具番号とそのマガジン収納番地や、座標の工具径補正のための工具半径分の数値、所謂オフセットデータが、オペレータのキー操作によって入力される。

実際にＮＣプログラムに沿った自動運転による加工作業を行う際には、予め操作盤にてオペレータが作業指示書に従って表示画面を確認しながら、記憶部から対応するＮＣプログラムを呼び出し、場合によっては新たに入力、あるいは変更、調整を加えたり、また工具情報の入力など、必要な設定を行う。設定が完了した後、運転スイッチによる指令によって制御部は選択されたプログラムに従った駆動を工作機械本体に開始させ、プログラム運転が実行される。

このように、自動運転に必要な設定操作の殆どを、工作機械本体の加工部近傍でＮＣ機能付操作盤を介して行うことができる。

実用新案登録第３１８７９６９号公報 特開２００６−３９９０３号公報

しかしながら、上記のような従来の操作盤においては、オペレータの手動操作に依る部分が多いため、入力操作自体は煩雑でオペレータにとっては負担となり、ミスが生じる恐れもある。
そこで、作業指示書に、該作業指示の情報が記録されたＩＣタグを付ける構成が考えられている（特許文献２参照）。このＩＣタグは、ＣＰＵ、メモリ、送受信回路および電源回路を備えたＩＣチップにアンテナが接続されたものであり、電源回路はアンテナから電源を得るものである。従って、作業指示書のＩＣタグの情報が直接入力されることによって、作業者の手間がかからず、また入力ミスが解消される。

しかし、このような紙に添付された状態のＩＣタグは、物理的外力の作用により破損を受けやすく、アンテナが破断しただけで起電力を得ることができなくなり、情報の読み取りが不可能となってしまう。また、ＮＣ装置側には専用のリーダを搭載する必要があるため、システムの構築は煩雑と言える。

本発明は、上記問題点に鑑み、制御部への情報入力を手動によらず、管理が容易で安全な情報媒体を用いることができ、読み取りのためのシステム構築が簡便に実現できる工作機械用のＮＣ機能付操作盤を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明に係る工作機械用ＮＣ機能付操作盤は、工作機械本体に接続されて数値制御を行うＮＣ機能付の操作盤であって、
操作盤の前面に、表示画面と、多数の各種キーが配置された入力部とを備えると共に、
操作盤の内部に、予め定められたプログラムに沿って前記工作機械本体の加工部を駆動させる制御部と、各種プログラムおよび工具情報を記憶するための記憶部とを備えたＮＣ機能付操作盤において、
前記操作盤の前面に搭載され、作業指示情報を含むマトリックス型二次元コードの読み取り用の撮像装置をさらに備え、
前記制御部は、
前記撮像装置によって取り込まれたマトリックス型二次元コードの画像データを処理して読み取りデータとして出力する読み取り部を備え、前記読み取り部からの読み取りデータに含まれる作業指示情報に基づいて前記加工部に対する駆動制御を開始するものであり、
前記読み取りデータに予め前記記憶部に記憶されたプログラムに対応するプログラム番号のみが含まれている場合に、そのプログラム番号に対応するプログラムを呼び出して、前記加工部にその呼び出されたプログラムによる運転駆動を指令する第１モードと、
前記読み取りデータにプログラムが含まれている場合に、そのプログラムに従った運転駆動を前記加工部に指令すると共に、そのプログラムを前記記憶部に記憶させる第２モードとを、切り換え可能に備えているものである。

本発明の工作機械用ＮＣ機能付操作盤においては、操作盤前面あるいは操作盤に接続された手元操作用手動パルス発生器にマトリックス型二次元コード読み取り用の撮像装置を搭載し、操作盤内部に撮像装置によって取り込まれたマトリックス型二次元コードの画像データを処理して読み取りデータとして出力する読み取り部を備えたものであるため、ＮＣプログラム運転を行うための作業指示情報を、手動に依ることなくマトリックス型二次元コードという従来ＩＣタグ等による場合より格段に管理が容易で安定したコードとして簡便に入力でき、より効率的な加工作業を可能とするという効果がある。

本発明の一実施例による工作機械用ＮＣ機能付操作盤の概略正面図である。 図１の操作盤の動作を説明するフローチャートを含む内部概念図である。

本発明は、工作機械本体に接続されて数値制御を行うＮＣ機能付の操作盤として、該操作盤の前面にマトリックス型二次元コード読み取り用の撮像装置を搭載し、制御部には、前記撮像装置によって取り込まれたマトリックス型二次元コードの画像データを処理して読み取りデータとして出力する読み取り部を備え、前記読み取り部からの読み取りデータに含まれる作業指示情報に基づいて前記加工部に対する駆動制御を開始するものである。

上記構成により、本発明においては、加工作業のＮＣプログラム運転を開始する際に入力されていた作業指示情報を、マトリックス型二次元コードとして撮像装置から瞬時に制御部に取り込んで読み取りデータとして読み取ることができるため、従来のようなオペレータによる手入力操作を省くことができる。

しかも、マトリックス型二次元コード自体は、情報を白と黒の正方形のセルを格子状に配列して縦横モザイク状に表示したパターンから構成されるものであり、予め必要な情報をコード化して作成しておき、任意に作業指示書等の紙に直に印刷する、あるいは印刷物を貼り付けることができる。従って、ＩＣタグのような媒体に比べて簡便に作成でき、回路破断などのデータ破損の危険性も極めて小さいため、その管理はＩＣタグに比べて格段に容易で安全である。

このようなマトリックス型二次元コードとしては、所謂ＱＲコード（登録商標）やＤａｔａＭａｔｒｉｘ（登録商標）、ＭａｘｉＣｏｄｅ、ＡｚｔｅｃＣｏｄｅ、ＶｅｒｉＣｏｄｅなど、エンコード・デコード用ソフトウェアが容易に入手できるものが各種あり、これらを必要とする容量に応じて適宜選択して使用すれば良い。また、比較的大きい情報量をコード化する場合には、容量が大きく且つ読み取りが速いもの、さらにはコード自体の一部汚損に対して読み取り時に情報を修復することが可能なものが望ましい。このようにある程度以上の容量のマトリックス型二次元コードを用いることによって、一つのコードにプログラム番号だけでなく、ＮＣプログラム自体やオフセットデータをも含む工具情報をコード化することができる。

例えば、ＱＲコード（登録商標）は、現時点の最大（バージョン４０）で数字のみ７０８９文字、英数字で４２９６文字、バイナリ（８ビット）で２９５３バイト、漢字・かなで１８１７文字もの容量がある。これほどの容量であるため、しかも、汚れや欠損に対してデータを修復する機能を備え、コード自体の１０〜３０％が欠損しても復元して読み取られるように形成されるものであるため、作業指示情報や工具情報がより簡便で安定して管理できる。

マトリックス型二次元コードの読み取りは、撮像装置によって撮像されたグレー（白黒）画像を２値化画像に変換してからデコードされる。したがって、マトリックス型二次元コード読み取り用の撮像装置としては、撮像画像を２値化可能なグレー画像データとして制御部の読み取り部へ送ることのできる機構のもの、即ち、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を備えたカメラで構成することができる。このようなカメラを、そのレンズが操作盤前面に露呈するように操作盤に搭載すれば、作業指示書等に印刷された二次元コードをレンズ前に掲げるだけで、該二次元コードが撮像され、制御部に送られた画像データが読み取り部で直ちにデコード処理され、コード化されていた情報が読み取りデータとして得られる。

なお、工作機械用ＮＣ機能付の操作盤には、手元で操作できる手動パルス発生器が搭載されている場合がある。この場合、手動パルス発生器は、接続されたコードの分だけ操作盤から距離をもって自由に移動できる。したがって、このような手動パルス発生器にマトリックス型二次元コード読み取り用の撮像装置としてのカメラを搭載すれば、カメラ側を二次元コードの印刷された作業指示書に対面させて撮像することができる。そして、操作盤内部の制御部は、二次元コードの撮像画像データを処理して得られた読み取りデータの情報に応じて、作業指示を工作機械本体の加工部に実行させる。

ここで、工作機械本体の加工部にてＮＣプログラム運転を実行させるのに必要な主な情報としては、主にプログラム自体と、工具オフセットデータを含む工具情報とが挙げられる。そして、作業指示情報としては、これらのプログラムや工具情報が既に記憶部に記憶されているのであれば、必要なプログラム及び工具情報を呼び出すための指示情報のみ、例えば対応するプログラム番号のみの入力で済む場合と、プログラム及び工具情報自体を作業指示情報として入力する場合とが主に考えられる。

したがって、マトリックス型二次元コードでの入力においても、制御部は、少なくともこの２つの場合に対処してＮＣプログラム運転が実行されるように設定されることが望ましい。そこで、読み取りデータが、予め制御部の記憶部に対応するプログラムが記憶されているプログラム番号のみが含まれる場合と、プログラム自体と工具情報とが含まれる場合とに対応する第１モードと第２モードとを切り換え可能に備えていることが望ましい。

制御部は、読み取りデータがプログラム番号のみの場合は、第１モードを選択して切り換え、プログラム番号に対応するプログラムを記憶部から呼び出して、加工部にその呼び出されたプログラムによる運転駆動を指令する。

また、制御部は、読み取りデータがプログラム自体と工具情報とを含む場合、第２モードを選択して切り換え、読み取りデータとしてのプログラムに従った運転駆動を加工部に指令する。このとき、プログラムに沿って、必要に応じて工具情報に含まれる工具オフセットデータが利用される。

もちろん、制御部は更に別のモードを切り換え可能に備えることができる。例えば、読み取りデータがプログラム番号と工具情報のみを含むものであり、プログラム自体は記憶部に記憶されている場合も考えられるが、この場合に対応する第３モードを更に備えておけばよい。したがって、制御部は、読み取りデータがプログラム番号と工具情報のみの場合、第３モードを選択して切り換え、そのプログラム番号に対応するプログラムを記憶部から読み出し、該プログラムに従った運転駆動を加工部に指令し、該プログラムに沿って必要に応じて読み取りデータに含まれる工具情報のオフセットデータを利用することができる。

本発明の一実施例による工作機械用ＮＣ機能付の操作盤を図１および図２に示す。図１は、操作盤１の概略正面図であり、図２は、操作盤１の動作を説明するフローチャートを含む内部概念図である。

本実施例によるＮＣ機能付操作盤１は、工作機械本体３０に接続されて数値制御により、加工部３１にＮＣプログラム運転を行わせることができるものである。従って、操作盤１は工作機械本体３０に近接して設置されるが、例えば、加工部３１を囲む外装カバーに操作窓と隣接して設置されている。このとき、操作盤１の一方の縦辺に沿った支持軸を回転中心として回動可能としても良い。

なお、本操作盤１の基本構成においては従来の工作機械用ＮＣ機能付操作盤と同様である。即ち、操作盤１の前面には、上方領域に液晶画面等による表示部２が設けられ、表示部２の外周には、画面の切り換えやソフトキーメニューの選択及び切り換えができるファンクションキー５が縦横に並んで配置されている。また各種データの入出力ができるようにＣＦカードスロット３とＵＳＢポート４も設けられている。また表示部２の下方領域には、マウスパッド７とマウスボタン８を含むキーボード６が配置されている。

さらにキーボード６の下方領域には、運転駆動に関係する各種ボタン、スイッチ等が配置されている。例えば、運転準備スイッチ１０、運転終了スイッチ１１、非常停止スイッチ１２、また自動運転起動スイッチ１３、フィードホールドスイッチ１４などがある。さらにまた、手動送り速度設定スイッチ１５、早送りオーバーライドスイッチ１６、スピンドル回転数オーバーライドスイッチ１７、操作ドアインターロック解除ボタン１８、等々が配置されている。

そして、本実施例においては、操作盤１前面の表示部２の上中央部に、マトリックス型二次元コード読み取り用撮像装置として、ＣＣＤカメラ２０が搭載されており、このカメラ２０によってＱＲコード（登録商標）等の二次元コードが撮像された画像データが、操作盤１内部の制御部２１へ出力される構成となっている。

制御部２１は、予め定められたプログラムに沿って前記工作機械本体の加工部を駆動させてＮＣプログラム運転を行わせるものであるが、各種プログラムおよび工具情報を記憶するための記憶部２３と、上記のようにカメラ２０によって取り込まれたマトリックス型二次元コードの画像データを処理して読み取りデータとして出力する読み取り部２２とを備えている。

また、本実施例において、制御部２１は、加工作業開始前の設定時にマトリックス型二次元コードで入力され、その読み取りデータとして得られた作業指示情報の内容に応じて選択切り換え可能な３つの制御モードを備えたものとした。これらのモードは、読み取りデータがプログラム番号のみを含む場合の第１モードと、読み取りデータがプログラム及び工具オフセットデータを含む工具情報を含む場合の第２モードと、読み取りデータがプログラム番号と工具情報のみを含む場合の第３モードである。

一方作業者は、実際の加工作業用のＮＣプログラム運転に応じて、運転開始時の作業指示情報の内容で予めマトリックス型二次元コードを作成する。

例えば、目的のＮＣプログラム運動のためのプログラムと工具情報とが既に記憶部２３に記憶されている場合、第１モード用に対応するプログラム番号のみを作業指示情報としてマトリックス型二次元コードを作成し、紙の作業指示書に印刷しておく。

また、目的のＮＣプログラム運動のためのプログラムと工具情報とが記憶部２３に記憶されておらず、新たに入力する必要がある場合、第２モード用にこれら必要なプログラム自体と工具情報とを含む作業指示情報からマトリックス型二次元コードを作成し、紙の作業指示書に印刷しておく。

また、目的のＮＣプログラム運動のためのプログラム自体は記憶部２３に既に記憶されているが対応する工具情報が記憶されていない場合は、第３モード用に、対応するプログラム番号と工具情報とを作業指示情報としてマトリックス型二次元コードを作成し、紙の作業指示書に印刷しておく。

以上の設定において、本実施例の操作盤１では、特定のＮＣプログラム運転の実行を開始する際に、対応する作業指示書をＣＣＤカメラ２０前にかざして作業指示書に印刷されているマトリックス型二次下コードを撮像させるだけで、目的のＮＣプログラム運転が行われる。この時の制御部２１の動作は以下の通りである。

即ち、ＱＲコード（登録商標）等のマトリックス型二次元コードがＣＣＤカメラ２０で撮像される（１００）と、その画像データは読み取り部２２にて、画像処理によるデコードが行われて読み取りデータが得られる（１０１）。次に、得られた読み取りデータの内容によって、制御モードの選択切り換えが行われる（１０２）。読み取りデータが（Ａ）プログラム番号のみの場合、第１モードが選択され切り換えられる（１１０）。第１モードでは、得られた読み取りデータである作業指示情報としてのプログラム番号に基づいて、そのプログラム番号に応じたプログラムと工具情報が記憶部２３から呼び出される（１１１）。そして、呼び出されたプログラムに沿って、工具情報を利用しながらＮＣプログラム運転が実行され（２００）、加工部３１にて加工作業が行われる（３００）。

また、読み取りデータが（Ｂ）プログラムと工具情報とを含む場合、第２モードが選択され切り換えられる（１２０）。第２モードでは、得られた読み取りデータである作業指示情報としてのプログラムに沿って、同時に得られた工具情報を利用しながらＮＣプログラム運転が実行され（２００）、加工作業が行われる（３００）。またこの第２モードでは、得られたプログラムと工具情報を記憶部２３に記憶する設定としてもよい。

また、読み取りデータが（Ｃ）プログラム番号と工具情報とを含む場合、第３モードが選択され切り換えられる（１３０）。第３モードでは、得られた読み取りデータである作業指示情報としてのプログラム番号と工具情報に基づいて、対応するプログラムが記憶部２３から呼び出される（１３１）。そして、呼び出されたプログラムに沿って、得られた工具情報を利用しながらＮＣプログラム運転が実行され（２００）、加工作業が行われる（３００）。

以上のように、本実施例の操作盤１によれば、作業指示情報としてのマトリックス型二次下コードの読み取りによって、手入力に依らず簡便に且つ速やかに目的とするＮＣプログラム運転が実行される。

なお、上記の実施例においては、マトリックス型二次元コード読み取り用撮像装置としてのＣＣＤカメラ２０が操作盤１に搭載された場合を示したが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、操作盤１に手元操作用の手動パルス発生器１９が接続されている場合には、この手動パルス発生器１９に撮像装置を搭載する構成としてもよい。この場合、手動パルス発生器１９と共に撮像装置も移動できるため、二次元コードの取り込みにおいて、撮像装置側を二次元コードへ近接移動させることができる。

１：ＮＣ機能付操作盤
２：表示部
３：ＣＦカードスロット
４：ＵＳＢポート
５：ファンクションキー
６：キーボード
７：マウスパッド
８：マウスボタン
１０：運転準備スイッチ
１１：運転終了スイッチ
１２：非常停止スイッチ
１３：自動運転起動スイッチ
１４：フィードホールドスイッチ
１５：手動送り速度設定スイッチ
１６：早送りオーバーライドスイッチ
１７：スピンドル回転数オーバーライドスイッチ
１８：操作ドアインターロック解除ボタン
１９：手動パルス発生器
２０：ＣＣＤカメラ（マトリックス型二次元コード読み取り用撮像装置）
２１：制御部
２２：読み取り部
２３：記憶部
３０：工作機械本体
３１：加工部

Claims (1)

1. 工作機械本体に接続されて数値制御を行うＮＣ機能付の操作盤であって、
   操作盤の前面に、表示画面と、多数の各種キーが配置された入力部とを備えると共に、
   操作盤の内部に、予め定められたプログラムに沿って前記工作機械本体の加工部を駆動させる制御部と、各種プログラムおよび工具情報を記憶するための記憶部とを備えたＮＣ機能付操作盤において、
   前記操作盤の前面に搭載され、作業指示情報を含むマトリックス型二次元コードの読み取り用の撮像装置をさらに備え、
   前記制御部は、
   前記撮像装置によって取り込まれたマトリックス型二次元コードの画像データを処理して読み取りデータとして出力する読み取り部を備え、前記読み取り部からの読み取りデータに含まれる作業指示情報に基づいて前記加工部に対する駆動制御を開始するものであり、
   前記読み取りデータに予め前記記憶部に記憶されたプログラムに対応するプログラム番号のみが含まれている場合に、そのプログラム番号に対応するプログラムを呼び出して、前記加工部にその呼び出されたプログラムによる運転駆動を指令する第１モードと、
   前記読み取りデータにプログラムが含まれている場合に、そのプログラムに従った運転駆動を前記加工部に指令すると共に、そのプログラムを前記記憶部に記憶させる第２モードとを、切り換え可能に備えていることを特徴とする工作機械用ＮＣ機能付操作盤。

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