(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＣ装置により駆動制御される工作機械において、
前記工作機械の加工領域及び機械可動部分を撮像範囲とする、複数台のカメラ、
前記カメラに接続された、該カメラが捕捉した画像から所定サンプリング時間毎の画像データを生成する画像データ生成部、
前記ＮＣ装置から、前記所定サンプリング時間毎の工作機械の運転状態を運転データとして取得する運転データ取得手段、
前記画像データ生成部により生成された画像データと、該画像データに対応する運転データを合成して、前記加工領域及び機械可動部分のそれぞれについてある時点の運転記録を合成する、運転記録合成手段、
前記運転記録合成手段により合成された運転記録を、格納する画像ファイル、
前記工作機械の異常を検出して、当該異常が生じた部位を示す情報を含む異常検出信号を出力する異常検出手段、
前記異常検出手段からの異常検出信号を解析して、当該異常が前記工作機械のどの部分で生じたかを判定する異常部位判定手段、
前記異常部位判定手段により判定された、異常が生じた工作機械の部分に関する前記運転記録を前記画像ファイル中の別ファイルに保管するファイル保管手段、
画像再生指令の入力手段及び、
前記画像再生指令が前記入力手段から入力された場合に、前記別ファイルに保管された前記異常が生じた部分に関する運転記録を再生する画像再生手段、
からなる工作機械の異常管理装置。
【請求項２】
前記画像ファイルは、常に最新の所定時間についての前記運転記録を格納していることを特徴とする、請求項１記載の工作機械の異常管理装置。
【請求項３】
前記運転記録は、前記加工領域内のワークの加工状況を捕捉した画像データを有し、
該画像データに対応した運転データは、前記画像データ取得時における、工作機械が前記ワークを加工している実際の加工データである、請求項１記載の工作機械の異常管理装置。
【請求項４】
通信回線を介した画像伝送要求が前記工作機械の外部から入力される外部入力手段を設け、
前記工作機械の外部からの画像伝送要求があった場合に、前記画像ファイル中に格納された運転記録を該画像伝送要求が出力された前記工作機械の外部に対して伝送する、運転記録伝送手段を設けて構成した、請求項１記載の工作機械の異常管理装置。
【請求項５】
前記運転記録合成手段は、前記運転記録を合成する際に、運転データを、バイナリ形式のデータとして記録することを特徴とする、請求項１記載の工作機械の異常管理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械に生じた異常について、異常が生じた際の、工作機械の映像と工作機械の運転条件を記録し、再生することの出来る、工作機械の異常管理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の工作機械においては、工作機械に異常が生じた場合には、アラームによる工作機械の停止後に、作業者が加工領域に存在する加工途中のワークの状態や、工具の状態、更には、異常が生じた時点の工作機械の運転状態を確認して、その原因を判断している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、アラームによる工作機械の停止後では、異常が生じた時点のワーク状態や、実際の工作機械の運転状態は失われているために、あくまでも作業者の経験に基づく判断が重要な要素となる。これでは、経験の浅い作業者では、適切な原因究明は不可能であり、アラーム後の適切な対処が困難となる不都合がある。
【０００４】
そこで、異常が生じた際の、工作機械の映像を採取しておき、アラームが生じた後に、当該映像を再生するようにして、原因究明を容易にせんとすることも考えられるが、画像を採取して再生するだけでは、原因究明に多くの時間と手間が掛かる。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑み、異常が生じた際の、工作機械の運転映像とその時点の工作機械の運転データを関連づけて記録し、必要に応じてそれらを再生することの出来る、工作機械の異常管理装置を提供とすることを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ＮＣ装置（２２）により駆動制御される工作機械（１）において、
前記工作機械の加工領域（ＡＲＡ）及び機械可動部分を撮像範囲とする、複数台のカメラ（１０）、
前記カメラに接続された、該カメラが捕捉した画像から所定サンプリング時間毎の画像データ（ＤＴ１）を生成する画像データ生成部（１２）、
前記ＮＣ装置から、前記所定サンプリング時間毎の工作機械の運転状態を運転データとして取得する運転データ取得手段（１６）、
前記画像データ生成部により生成された画像データと、該画像データに対応する運転データを合成して、前記加工領域及び機械可動部分のそれぞれについてある時点の運転記録（ＰＣ）を合成する、運転記録合成手段（１６）、
前記運転記録合成手段により合成された運転記録を、格納する画像ファイル（１５）、
前記工作機械の異常を検出して、当該異常が生じた部位を示す情報を含む異常検出信号を出力する異常検出手段、
前記異常検出手段からの異常検出信号を解析して、当該異常が前記工作機械のどの部分で生じたかを判定する異常部位判定手段、
前記異常部位判定手段により判定された、異常が生じた工作機械の部分に関する前記運転記録を前記画像ファイル中の別ファイルに保管するファイル保管手段、
画像再生指令の入力手段及び、
前記画像再生指令が前記入力手段から入力された場合に、前記別ファイルに保管された前記異常が生じた部分に関する運転記録を再生する画像再生手段（１７）、から構成される。
【０００７】
請求項２の発明は、前記画像ファイルは、常に最新の所定時間（例えば、直近の２〜３分間）についての前記運転記録（ＰＣ）を格納していることを特徴として構成される。
【０００８】
請求項３の発明は、前記運転記録（ＰＣ）は、前記加工領域内のワーク（６）の加工状況を捕捉した画像データを有し、
該画像データに対応した運転データは、前記画像データ取得時における、工作機械が前記ワークを加工している実際の加工データ（Ｄ１〜Ｄ１０など）で構成される。
【０００９】
請求項４の発明は、通信回線（２３）を介した画像伝送要求（Ｃ２）が前記工作機械の外部から入力される外部入力手段（２１）を設け、
前記前記工作機械の外部からの画像伝送要求があった場合に、前記画像ファイル中に格納された運転記録を該画像伝送要求が出力された前記工作機械の外部に対して伝送する、運転記録伝送手段（１３、１７）を設けて構成される。
【００１０】
請求項５の発明は、前記運転記録合成手段は、前記運転記録を合成する際に、運転データを、バイナリ形式のデータとして記録することを特徴として構成される。
【００１１】
【発明の効果】
請求項１の発明は、加工領域又は機械可動部分の画像と、該画像のサンプリング時点における工作機械の運転状態を示す運転データが合成された運転記録が生成され、格納されるので、工作機械に異常が生じた場合には、それら運転記録を再生することにより、原因究明を迅速かつ正確に行うことが出来る。
【００１２】
請求項２の発明は、工作機械に異常が生じた場合には必要な情報は、異常が生じた時点近傍の工作機械の状態なので、少ないメモリ容量で、適切な運転記録の格納動作が可能になる。
【００１３】
請求項３の発明は、ワークの加工状況と工作機械がワークを加工している実際の加工データが合成された運転記録により、発生頻度の高い、ワークの加工に関連した異常を的確に判断することが出来る。
【００１４】
請求項４の発明は、外部から工作機械の運転記録を取得することが出来るので、工作機械の設置場所から離れたサービスセンタなどで、異常の原因を究明することが容易となり、異常に対する迅速な対応が可能になる。
【００１５】
請求項５の発明は、運転データがバイナリ形式のデータとして記録さるので、当該運転データを用いて異常の生じた状態をシミュレーションなどで再現することが簡単に出来、異常の生じた原因の究明を迅速かつ正確に行うことが出来る。
【００１６】
なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。
【００１８】
図１は本発明が適用される工作機械の異常管理装置の一例を示すブロック図、図２は運転記録の一例を示す図である。
【００１９】
工作機械１は、図１に示すように、フレーム２を有しており、フレーム２にはチャック３が装着された主軸５が、Ｚ軸を中心に回転駆動自在に設けられている。チャック３には、加工すべきワーク６が保持されており、更に、フレーム２には刃物台７が、Ｚ軸に対して直交するＸ軸及びＹ軸方向に移動駆動自在かつ、Ｙ軸を中心にして矢印Ｂ方向に回転駆動位置決め自在に設けられている。刃物台７には、回転工具や旋削工具などの工具９が着脱自在に、かつ回転工具を装着した場合には、矢印Ａ方向に回転駆動自在に設けられている。
【００２０】
フレーム２には、ＣＣＤカメラ１０が、工作機械でワーク対する加工が行われ得る空間、即ち、加工領域ＡＲＡをその撮像範囲としてカバーする形で設けられており、更に、図示しないが、複数台のＣＣＤカメラが、工具交換装置や工具収納装置などの機械可動部分で異常が生じる頻度の高い領域をその撮像範囲とする形で配置されている。
【００２１】
それらＣＣＤカメラ１０には、異常管理装置１１を構成する画像記録制御部１２が接続しており、異常管理装置１１は、主制御部１３にバス線１４を介して接続された前述の画像記録制御部１２の他に、画像ファイル１５、画像編集部１６、アラーム画像再生部１７、アラーム検出部１９、ディスプレイ２０及び通信制御部２１などが接続している。
【００２２】
画像編集部１６には、工作機械１の各制御軸及び補機を駆動制御するＮＣ装置２２が接続しており、ＮＣ装置２２と、異常管理装置１１は、フレーム２に外見上一体となる形で組み込み配置されている。なお、ＮＣ装置２２とと異常管理装置１１は、必ずしも外見上一体となる形で組み込み配置されている必要はなく、分離配置されていてもよい。
【００２３】
通信制御部２１には、有線／無線の公衆通信回線などの通信回線２３を介して工作機械のメーカなどが運営するサービスセンタ２５が接続している。
【００２４】
工作機械１などは以上のような構成を有するので、工作機械１での加工は、図１に示すように、加工すべきワーク６をチャック３に保持させた状態で、ＮＣ装置２２が図示しないメモリに格納された加工プログラムに従って、主軸５及び刃物台７を適宜駆動させることにより、刃物台７に装着された工具９により所定の加工を行って行く。
【００２５】
ＮＣ装置２２によるワーク６に対する加工が開始されると、加工開始信号Ｓ１が、異常管理装置１１の画像編集部１６を経由して主制御部１３に出力され、主制御部１３はこれを受けて、画像記録制御部１２に対して、ＣＣＤカメラ１０による工作機械の稼働状態、特に、加工領域ＡＲＡ内のワークの加工状態を撮像するように指令する。
【００２６】
画像記録制御部１２は、複数のＣＣＤカメラ１０を駆動して、図示しない工具交換装置や工具貯蔵装置の動作状況を静止画又は動画などの画像として捕捉すると共に、加工領域ＡＲＡ内のワーク６の加工状況も同様に画像として捕捉する。こうして捕捉された画像は、画像記録制御部１２で、所定の時間間隔でサンプリングされて画像データＤＴ１として、画像編集部１６に出力される。
【００２７】
画像編集部１６では、画像記録制御部１２での画像データＤＴ１のサンプリング時間に同期させてＮＣ装置２２から、その時点の工作機械の運転条件、即ち、主軸の回転数、送り速度、工具刃先の座標位置や、主軸のＣ軸位置決め角度、その時点の各軸のロード（負荷）割合、その他、工作機械の運転上またワークの加工上重要なデータを運転データＤＴ２として取得する。
【００２８】
画像編集部１６は、画像記録制御部１２がら送られてくる画像データＤＴ１とその時点のＮＣ装置２２から取得した運転データＤＴ２を、合成して、運転記録ＰＣとして画像ファイル１５に記録する。
【００２９】
運転記録ＰＣは、図２に示すように、１枚のフレームＦＭに、同一サンプリング時点の、画像データＤＴ１及び当該画像に対応する対応する工作機械の運転データＤＴ２が合成された形で形成されており、例えば、図２に示す運転記録ＰＣは、画像データＤＴ１は、加工領域ＡＲＡにおけるワーク６の加工状況を捕捉した画像であり、運転データＤＴ２は、その時点の工具主軸回転数（捕捉された画像データＤＴ１が示す加工は、回転工具による加工なので、刃物台７に装着された回転工具の回転数が記録されている）Ｄ１、送り速度Ｄ２、Ｘ軸座標位置Ｄ３、Ｙ軸座標位置Ｄ４、Ｚ軸座標位置Ｄ５、Ｃ軸位置決め角度Ｄ６、工具主軸負荷割合Ｄ７、Ｘ送り軸負荷割合Ｄ８、Ｙ送り軸負荷割合Ｄ９、Ｚ送り軸負荷割合Ｄ１０などの、当該サンプリング時点で工作機械がワーク６を加工している実際の加工データ（加工プログラム上で指示された値ではない）であり、それら画像データＤＴ１と運転データＤＴ２が、同じフレームＦＭ内に格納記録されている。
【００３０】
なお、運転データＤＴ２は、バイナリ形式でフレームＦＭ内に記録されるが、イメージ情報の形でフレームＦＭ内に格納することもできる。なお、バイナリ形式で運転データＤＴ２を保存することにおり、後の異常の原因究明に際して、当該運転データＤＴ２をそのまま利用してシミュレーションなどを行なうことが出来るので便利である。
【００３１】
従って、フレームＦＭを参照することにより、ある時点のワーク６の加工状況及び工作機械の運転状態が直ちに判明する。運転記録ＰＣは、加工領域ＡＲＡを捕捉するために設けられたＣＣＤカメラが捕捉した画像データＤＴ１に限らず、別の位置に設けられたＣＣＤカメラが捕捉した画像データＤＴ１についても生成される。その場合、同一フレームＦＭに合成される運転データＤＴ２は、画像データＤＴ１により記録された画像に関する運転データＤＴ２が合成される。例えば、画像データＤＴ１が、工具交換装置に関するものである場合、運転データＤＴ２も、当該工具交換装置についての各種の運転／制御データが合成される。
【００３２】
こうして、各ＣＣＤカメラから送られてきた映像は、所定のサンプリング時間毎に、画像データＤＴ１と対応する運転データＤＴ２が合成された運転記録ＰＣとして画像編集部１６で合成され、画像ファイル１５に順次格納されて行く。画像ファイル１５に格納される運転記録ＰＣは、画像編集部１６で、各サンプリング時間毎に合成される運転記録ＰＣが順次格納されてゆくが、画像ファイル１５では、画像編集部１６から出力される運転記録ＰＣを、最新の２〜３分間について格納し、それ以前の古くなった運転記録ＰＣについては、新たな運転記録ＰＣが入力される毎に、破棄する。従って、画像ファイル１５には、常に最新の運転記録ＰＣが、所定時間に渡り格納されることとなる。
【００３３】
こうして、工作機械１のワーク６に対する加工は実行されて行くが、何らかの原因で、工作機械１の運転に異常が生じた場合には、当該異常をＮＣ装置２２が検出し工作機械の運転を直ちに停止すると共に、異常検出信号Ｓ２を、アラーム検出部１９を介して主制御部１２に出力する。主制御部１２は、ＮＣ装置２２からの異常検出信号Ｓ２が入力されると、画像記録制御部１２及び画像編集部１６に対して画像の捕捉動作及び運転記録ＰＣの生成動作を所定時間後に停止させると共に、異常検出信号Ｓ２を解析して、当該異常が工作機械１のどの部分で生じたものか否かを判定する。異常検出信号Ｓ２には、異常の生じた部位を示す情報が含まれているので、異常が工作機械１のどの部分で生じたものかは容易に判定することが出来る。
【００３４】
次に、主制御部１２は、アラーム画像再生部１７に対して、異常検出信号Ｓ２が入力された時点までの、工作機械の異常が生じた部分に関する運転記録ＰＣの保管を指令する。アラーム画像再生部１７は、これを受けて、対応する部分の画像を記録した運転記録ＰＣを別ファイルに保管する。
【００３５】
作業者は、キーボードなどの適宜な入力手段から、異常の原因を判定するために、画像再生指令Ｃ１を主制御部１２を介してアラーム画像再生部１７に入力し、これを受けて、アラーム画像再生部１７は、別ファイルに保管された、工作機械の異常が生じた部分に関する運転記録ＰＣをディスプレイ２０上で再生する。既に述べたように、運転記録ＰＣは、異常が生じる直前の所定時間、即ち、直線の２〜３分間の画像データＤＴ１と当該画像データと対応する工作機械部分の、現在位置、負荷などの運転データＤＴ２が合成された形で、所定のサンプリング時間（例えば、１秒毎）毎に連続的に記録されているので、それらをディスプレイ２０上で再生することにより、異常が生じた時点近傍の、工作機械の挙動を正確に把握し、またバイナリー形式で保存された運転データＤＴ２を解析することで異常状態の分析、それに対する対応が容易となる。
【００３６】
なお、運転記録ＰＣは、外部から通信回線２３を介して、外部にも伝送することが出来る。即ち、外部のサービスセンタ２５などから通信回線２３を介して画像伝送要求Ｃ２を通信制御部２１に入力すると、主制御部１２は、アラーム画像再生部１７に対して、異常が発生した対応する運転記録ＰＣの伝送を命令する。アラーム画像再生部１７は、これを受けて、直ちに対応する運転記録ＰＣを通信制御部２１、通信回線２３を介してサービスセンタ２５に出力し、サービスセンタ２５では、当該運転記録ＰＣを再生して、異常が生じた時点近傍の、工作機械の挙動を検証し、原因の究明に役立てる。
【００３７】
なお、異常管理装置１１が装着される工作機械は、図１に示すような旋盤に限らず、マシニングセンタ、フライス盤などどのような工作機械でもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明が適用される工作機械の異常管理装置の一例を示すブロック図である。
【図２】図２は運転記録の一例を示す図である。
【符号の説明】
１……工作機械
６……ワーク
１０……カメラ
１２……画像データ生成部（画像記録制御部）
１３……画像伝送手段（主制御部）
１５……画像ファイル
１６……運転データ生成部（画像編集部）
１７……画像再生手段、画像伝送手段（アラーム画像再生部）
２１……外部入力手段（通信制御部）
２２……ＮＣ装置
２３……通信回線
Ｃ２……画像伝送要求
ＰＣ……運転記録
Ｄ１〜Ｄ１０……加工データ
【図１】
0003543147.tif 000002
【図２】
0003543147.tif 000003