(57)【要約】【課題】工作機械のアラーム発生時に、アラーム要因特定を容易にする。【解決手段】運転開始後、アラーム検出が有れば運転を停止し、アラーム番号を出力し、表示装置の画面上に表示する（Ｓ１、Ｓ２）。アラーム番号に対応する関連信号を特定し（Ｓ３）、信号登録手段に登録されている各信号についてはアラーム発生前後の信号状態の推移を表示装置の画面上に表示する。未登録の信号は信号登録手段にエントリする（Ｓ４〜Ｓ７）。所定時間内にアラームが解除され、運転再開されれば、信号登録手段に登録されている信号について、信号データの記録を開始（または継続）する（Ｓ８〜Ｓ１０）。所定時間内に運転再開されなければ処理は一旦終了する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械を制御する数値制御装置において、
工作機械の動作及び制御に関連する異常を検出し、該検出された異常の発生要因の種別を、予め定められた複数のアラーム発生要因種別の中から特定して出力するアラーム検出手段と、
前記複数のアラーム発生要因種別の夫々について、各アラーム発生要因種別が工作機械の動作及び制御に関連する複数の信号の内のいずれに対応しているかの対応関係を予め記憶しておく対応関係記憶手段と、
前記複数の信号の内の１つまたは複数を要継続記録信号として登録する信号登録手段と、
前記信号登録手段に登録されている信号のデータについて、該信号のデータを継続的に記録する信号データ記録手段と、
アラーム発生時に、前記アラーム検出手段によって出力されたアラーム発生要因種別に対応する信号を、前記対応関係記憶手段に記憶されている前記対応関係に基づいて特定し、該特定された信号を要継続記録信号として前記信号登録手段に自動的にエントリする自動エントリ手段とを備えたことを特徴とする、数値制御装置。
【請求項２】
前記工作機械は、スピンドル軸及び該スピンドル軸以外の１つ以上のサーボ制御軸を有し、
前記信号データ記録手段に記録される信号のデータは、外部からの入力信号の推移を表わすデータ、外部への出力信号の推移を表わすデータ、前記スピンドル軸の波形を表わす信号のデータ及び前記サーボ軸の波形データを表わす信号の内の少なくとも１つを含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の数値制御装置。
【請求項３】
アラーム発生時に、前記信号データ記録手段による信号のデータの記録を停止させ、該信号データ記録手段によって記録されたデータを、前記数値制御装置に接続された表示装置の画面上に表示する手段を備えることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の数値制御装置。
【請求項４】
アラーム発生時に、前記信号データ記録手段による信号のデータの記録を停止させ、該信号データ記録手段によって記録されたデータを、前記数値制御装置に接続された外部装置に出力する手段を備えることを特徴とする、請求項１、請求項２または請求項３に記載の数値制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種工作機械の制御に用いられる数値制御装置に関し、更に詳しく云えば、工作機械のアラーム発生時に、アラーム要因の調査がし易くなるように数値制御装置を改良する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、数値制御装置で制御される工作機械には、種々の信号の状態を監視して、異常の発生を検出する手段（アラーム検出手段）が備わっており、同手段によって異常の発生が検出された時には、アラーム信号が出力され、数値制御装置に接続された表示装置の画面上の表示、警報ランプの点灯、ブザー音等でオペレータに報知される。また、アラームが発生すると、通常、工作機械は運転停止状態となる。
【０００３】
そこで、作業者にはアラーム発生の要因（原因）を調べる必要が生じる。アラーム発生の要因には多様なものがあり、それら要因の種類に関連して、アラームはアラーム番号等を付して分類分けされているのが通例であり、アラーム発生時には、例えば表示装置の画面上に簡単なメッセージとともにアラーム要因の種別を表わす番号（アラーム番号）が表示されるようになっている。
【０００４】
アラームが発生した場合、作業者は、報知（例えば画面表示）されたメッセージとアラーム番号から、アラーム要因を推測し、生じた異常に再現性があるかどうか等について判断することが必要となる訳であるが、不慣れな作業者には簡単なことではない。アラーム要因には、外部入出力信号（例えば、サーボ制御される各軸の同期信号、各軸の同期状態を表わす信号、リセット信号、非常停止信号、オーバライド信号など）の異常や、サーボ軸やスピンドル軸自身の動作に関連する入出力信号（例えば、各軸のサーボエラー信号、トルク信号、スピンドル軸の速度信号など）の異常等があり、いずれがアラーム要因であるかを実際に特定するには、運転を再開して、アラーム要因に関係している疑いのある信号の推移をチェックすることになる。
【０００５】
実際の手順としては、先ずアラーム番号とメッセージから、アラーム発生の要因に関連している可能性のある信号の中から監視・記憶する信号を特定（例えば外部信号の変化、サーボ軸、スピンドル軸のエラー量等の波形データ等の内の１つまたはいくつかを特定）し、その監視・記録ができるように準備しなければならない。従来は、この監視・記憶する信号の特定と監視・記憶を実行するための準備に多くの工数を費やしていた。
【０００６】
つまり、数値制御装置がアラームを検出した場合、アラーム番号とメッセージに基づいて再現テストを行い、外部信号状態や各軸（サーボ軸及びスポンドル軸）の波形データがどのようになってアラームが発生したのかを追跡していく必要があった。このアラームが発生した要因となる信号や波形データを判断する作業は不慣れな機械作業者では難しかった。
【０００７】
なお、原理的には、アラームに関連する可能生があると考え得る多くの外部信号状態の履歴や各軸（サーボ軸及びスピンドル軸）の波形データをすべて監視・記録しておけば、上記作業の負担は軽減される筈であるが、全てのデータの記録には多くの記憶資源が必要となるために現実的ではない。
【０００８】
また、工作機械を制御する数値制御装置の操作履歴を記録しておき、アラーム発生後のアラーム解除の操作に関連する障害発生を防止する技術（下記特許文献１参照）や、アラーム発生状況を含む稼働状況を監視し、外部装置（パーソナルコンピュータ等）に記録しておき、機械停止時には画面上で停止原因別に記録されたデータを見ることができるようにした技術（下記特許文献２参照）は知られているが、上記の問題の十分な解決手段とはなっていない。
【０００９】
【特許文献１】特開平６−８３４２８号公報
【特許文献２】特開２００４−５４７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで本発明は、工作機械がアラームを発生して停止した場合に、アラーム発生の要因をアラーム番号とメッセージに頼るのではなく、そのアラームの要因となった外部信号の変化状況、あるいはサーボ軸、スピンドル軸のエラー量等の波形データを記録できるように自動的に移行できるようにして、要因特定に要する時間と作業負担を軽減し、機械の停止時間を短くすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、工作機械を制御する数値制御装置に、工作機械の動作及び制御に関連する異常を検出し、該検出された異常の発生要因の種別を、予め定められた複数のアラーム発生要因種別の中から特定して出力するアラーム検出手段と、前記複数のアラーム発生要因種別の夫々について、各アラーム発生要因種別が工作機械の動作及び制御に関連する複数の信号の内のいずれに対応しているかの対応関係を予め記憶しておく対応関係記憶手段と、前記複数の信号の内の１つまたは複数を要継続記録信号として登録する信号登録手段と、
前記信号登録手段に登録されている信号のデータについて、該信号のデータを継続的に記録する信号データ記録手段と、
アラーム発生時に、前記アラーム検出手段によって出力されたアラーム発生要因種別に対応する信号を、前記対応関係記憶手段に記憶されている前記対応関係に基づいて特定し、該特定された信号を要継続記録信号として前記信号登録手段に自動的にエントリする自動エントリ手段とを設けることによって上記課題を解決したものである。
【００１２】
ここで、工作機械がスピンドル軸及び該スピンドル軸以外の１つ以上のサーボ制御軸を有している場合、前記信号データ記録手段に記録される信号のデータには、外部からの入力信号の推移を表わすデータ、外部への出力信号の推移を表わすデータ、前記スピンドル軸の波形を表わす信号のデータ及び前記サーボ軸の波形データを表わす信号の内の少なくとも１つを含ませることができる。
【００１３】
また、数値制御装置に表示装置を接続し、アラーム発生時に、前記信号データ記録手段による信号のデータの記録を停止させ、該信号データ記録手段によって記録されたデータを前記表示装置に表示する手段を設けることができる。
【００１４】
また、アラーム発生時に、前記信号データ記録手段による信号のデータの記録を停止させ、該信号データ記録手段によって記録されたデータを外部装置に出力する手段を設けても良い。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、工作機械に新たな種類のアラームを発生して停止した場合に、そのアラームの種別に対応する要因となり得る外部信号の推移を表わすデータ、あるいはサーボ軸、スピンドル軸のエラー量等の波形データを、以後継続的に記録する態勢に自動的に移行できるので、アラーム発生時のアラーム要因特定に要する時間と作業負担が軽減され、機械の停止時間が短縮される。特に、一旦経験した種類のアラームに対して、既に、関連する信号の推移を表わすデータ（外部信号の変化の記録データ、サーボ軸、スピンドル軸のエラー量等の波形データ等）が記録済みとなるので、アラーム要因特定が非常に楽になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、工作機械を制御する数値制御装置について、本発明に関連する要部構成の一例をブロック図で表わしたものである。なお、ここでは一例として、工作機械の軸構成は、スピンドル軸とＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とし、スピンドル軸には工具が装着され、工具とワークの相対位置がＸＹＺ各軸で移動されるものとする。図１に示したように、数値制御装置は、工作機械の動作及び制御に関連する種々の信号が入力される信号入力手段と、同信号入力手段に入力されるそれら信号の状態を監視して、工作機械の動作及び制御に関連する異常を検出し、該検出された異常の発生要因の種別を、予め定められた複数のアラーム発生要因種別の中から特定して出力する。信号入力手段は、入力される諸信号のデータをテンポラリに記憶するメモリを含んでいるが、それら信号のデータを継続記録する機能は有していない。
【００１７】
信号入力手段に入力される信号は、大別して、「外部入力信号」、「外部出力信号」、「軸関連信号」に大別される。一般に、各信号には複数種類の信号があり、図１では、外部入力信号は外部入力信号１、外部入力信号２・・・・・とし、外部出力信号は外部出力信号１、外部出力信号２・・・・・としている。また、軸関連信号は、スピンドル軸に関する諸信号と、それ以外のサーボ軸（ここではＸＹＺ各軸）に関する諸信号とに分けることができ、前者をスピンドル軸関連信号１、スピンドル軸関連信号２・・・・・、後者をサーボ軸関連信号１、サーボ軸関連信号２、サーボ軸関連信号３、サーボ軸関連信号４、サーボ軸関連信号５、サーボ軸関連信号６・・・・としている。
【００１８】
より具体的な信号の例として、「・・・・・」で表した諸信号は省略し、ここでは次のものを想定する。
【００１９】
●外部入力信号１＝スタート信号
●外部入力信号２＝同期信号（工作機械のある部分の動作を外部装置のある部分の動作と同期させるための信号）
●外部出力信号１＝運転中／停止中を示す信号
●外部出力信号２＝同期／非同期識別信号（工作機械の上記ある部分が、外部入力信号２の同期信号に同期した状態にあるか否かを表わす信号）
●スピンドル軸関連信号１＝スピンドル軸速度を表わす信号
●スピンドル軸関連信号２＝スピンドル軸にかかる負荷（ロードメータ値）を表わす信号
●サーボ軸関連信号１＝Ｘ軸トルク指令
●サーボ軸関連信号２＝Ｘ軸サーボエラー量を表わす信号
●サーボ軸関連信号３＝Ｙ軸トルク指令
●サーボ軸関連信号４＝Ｙ軸サーボエラー量を表わす信号
●サーボ軸関連信号５＝Ｚ軸トルク指令
●サーボ軸関連信号６＝Ｚ軸サーボエラー量を表わす信号
なお、ここに挙げた例はあくまで例示であり、外部入力信号の他の例として、非常停止信号、リセット信号、オーバライド指令等があり、外部出力信号の他の例として、非常停止状態であることを表わす信号、リセット完了信号、現在のオーバライド値を表わす信号等がある。また、スピンドル軸関連信号の他の例としては、スピンドル軸駆動モータへの供給電流を表わす信号等があり、サーボ軸関連信号の他の例としては、ＸＹＺ各軸の駆動モータへの供給電流を表わす信号等がある。
【００２０】
アラーム検出手段は、これら諸信号を監視して工作機械の動作及び制御に関連する異常を検出し、その異常の発生要因（アラーム発生要因）を種別分けして出力する。アラーム要因種別は例えば「アラーム１」、「アラーム２」・・・・といったアラーム番号（コード）で表現される。アラーム検出手段の構成及びこのような機能自体は周知なので、その詳細説明は省略するが、一般に、個々のアラーム発生要因は、上記諸信号のいずれか（１つまたは数個）と深く関わっており、その対応関係は機械の種類や経験等に基づいて予め知ることができる。ここでは、この「アラーム発生要因の種別（アラーム１〜アラーム７）と信号の間の対応関係」の一例として、次のものを考える。
【００２１】
■アラーム１→外部入力信号１（スタート信号）、外部出力信号１（運転中／停止中を示す信号）
■アラーム２→外部入力信号２（同期信号）、外部出力信号２（同期／非同期識別信号）
■アラーム３→スピンドル軸関連信号１（スピンドル軸速度を表わす信号）
■アラーム４→スピンドル軸関連信号２（スピンドル軸にかかる負荷を表わす信号）、サーボ軸関連信号５（Ｚ軸トルク指令）、サーボ軸関連信号６（Ｚ軸サーボエラー量を表わす信号）
■アラーム５→サーボ軸関連信号１（Ｘ軸トルク指令）、サーボ軸関連信号２（Ｘ軸サーボエラー量を表わす信号）
■アラーム６→サーボ軸関連信号３（Ｙ軸トルク指令）、サーボ軸関連信号４（Ｙ軸サーボエラー量を表わす信号）
■アラーム７→サーボ軸関連信号５（Ｚ軸トルク指令）、サーボ軸関連信号６（Ｚ軸サーボエラー量を表わす信号）
なお、１つの信号が複数のアラーム発生要因の種別（アラーム番号）に対応付けられていることもあり得る。上記の例では、サーボ軸関連信号５（Ｚ軸トルク指令）とサーボ軸関連信号６（Ｚ軸サーボエラー量を表わす信号）は、アラーム４とアラーム７に対応付けられている。
【００２２】
このような対応関係は、例えばマニュアル入力手段（キーボード等）を用いて対応関係記憶手段に予め記憶される。
【００２３】
次に、自動エントリ手段、信号登録手段及び信号データ記録手段について説明する。  
アラーム検出手段が諸信号を監視して異常を検出すると（アラーム発生時）、アラーム発生要因をアラーム番号で種別分けして出力し、工作機械の運転は停止される。なお、マニュアル入力手段等を用いてアラームを解除し、工作機械の運転を再開することは、随時可能となっているのが通例である。
【００２４】
ここで、既述の通り、出力されるアラーム番号毎に、関連する信号が存在する。上記の対応関係例で云えば、例えばアラーム１が出力された場合、外部入力信号１（スタート信号）と外部出力信号１（運転中／停止中を示す信号）がアラーム１に対応する関連信号である。
【００２５】
つまり、アラーム１は、スタート信号とそれに対する応答に関連した異常を表わしており、このことは、アラーム１の発生原因を特定するには、外部入力信号１（スタート信号）と外部出力信号１（運転中／停止中を示す信号）の出方（推移）をチェックする必要があるということを意味している。
【００２６】
また、アラーム４は例えばスピンドル軸にかかる負荷が異常値を示した時に出力されるものであり、その原因を調べるには、スピンドル軸関連信号２（スピンドル軸にかかる負荷を表わす信号）、サーボ軸関連信号５（Ｚ軸トルク指令）、サーボ軸関連信号６（Ｚ軸サーボエラー量を表わす信号）を調べる必要があるということである。
【００２７】
このように、アラーム発生要因種別（ここではアラーム番号で表現）毎に、そのアラームが発生した時に、調査すべきと考えられる信号（１つまたは複数）がある。従来は、アラームが発生する度に適当なアラーム関連信号を作業者が特定し、アラーム解除後の再運転によりその信号の記録を行えるようにする作業を行っていたため、前述した通り、大きな負担となっていた。また、不慣れな作業者では、アラーム関連信号の特定を正しく行うこと自体に時間を要する場合もあった。  
そこで、本発明の特徴に従い、本実施形態では、状態推移の記録をとるべき信号を登録しておく手段として信号登録手段を設けるとともに、同信号登録手段へのエントリを自動的に行う自動エントリ手段を設け、アラーム発生により記録の必要が生じた信号を、自動エントリ手段で信号登録手段にエントリできるようにする。そして、信号データ記録手段は不揮発性メモリで構成され、信号登録手段登録されている（即ち、エントリ済みの）信号について、信号の状態の推移を記録する。
【００２８】
信号データ記録手段による記録動作は、アラーム発生毎に停止し、その記録された信号データの内容は、表示制御手段を介して表示装置の画面上に表示される。また、記録された信号データを外部出力手段を介して外部装置（例えば、パーソナルコンピュータ）に出力することもできるようになっている。更に、運転休止時には、マニュアル入力手段を用いて、信号データ記録手段に記録された信号データの内容を、表示制御手段を介して表示装置の画面上に表示させることや、記録された信号データを外部出力手段を介して外部装置に転送することもできる。なお、必要であれば、例えばこの転送によってバックアップデータを確保した上で、マニュアル入力手段を用いて信号データ記録手段の記録データの一部または全部を消去することも可能である。
【００２９】
上記したブロック構成により行われる、アラーム発生時の自動エントリと信号状態推移の記録を中心とした動作は、数値制御装置に装備されたソフトウェアに従ったＣＰＵによる処理で実行される。その概要を図２のフローチャートに示した。各ステップの要点は下記の通りである。
【００３０】
●ステップＳ１；運転を開始すると、先ず、アラーム検出手段によるアラーム検出の有無をチェックする。アラーム検出が有れば、ステップＳ２に進み、無ければステップＳ１０へ進む。
●ステップＳ２；運転を停止し、アラーム番号を出力して、表示装置の画面上に表示する。なお、図１において、この表示を行うための接続関係（表示制御手段とアラーム検出手段の間）の記載は省略されている。
●ステップＳ３；ステップＳ２で出力されたアラーム番号に対応する関連信号を、対応関係記憶手段の記憶内容に従って特定する。特定される信号は１つまたは複数である。
【００３１】
前掲の例に即していくつか例を挙げると、アラーム２が出力された場合は、外部入力信号２（同期信号）と外部出力信号２（同期／非同期識別信号）が特定される。アラーム３が出力された場合は、スピンドル軸関連信号１（スピンドル軸速度を表わす信号）が特定される。アラーム７であれば、サーボ軸関連信号５（Ｚ軸トルク指令）とサーボ軸関連信号６（Ｚ軸サーボエラー量を表わす信号）が特定される。
●ステップＳ４；ステップＳ３で特定された各信号について、信号登録手段に登録されているか否かをチェックし、各信号がすべて未登録であれば、ステップＳ７へ進む。それ以外少なくとも１つは登録済み（エントリ済み）であれば、ステップＳ５に進む。
●ステップＳ５；信号登録手段に登録されている各信号について、今回のアラーム発生前後の信号状態の推移を表示装置の画面上に表示する。表示の為に必要な信号データは、信号データ記録手段による記録を停止させた上で、記録されてデータを読み込んで取得する。
【００３２】
ここで、信号状態の推移の例としては、例えばアラーム２の出力時に、外部入力信号２（同期信号）と外部出力信号２（同期／非同期識別信号）が登録済みであれば、アラーム発生前後の00000（オフ状態を表現するコードの例）／00001（オン状態を表現するコードの例）の状態推移のデータが例えばタイムチャート形式で表示される。状態変化（00000→000001または00001→000000）があれば、その時刻がアラーム発生時刻とともに表示される。
また、アラーム３の出力時に、スピンドル軸関連信号１（スピンドル軸速度を表わす信号）が登録済みであれば、アラーム発生前後のスピンドル軸速度の変化波形が表示される。同様に、アラーム４の出力時に、スピンドル軸関連信号２（スピンドル軸にかかる負荷を表わす信号）とサーボ軸関連信号５（Ｚ軸トルク指令）が登録済みであれば、それらの信号の変化波形が表示される。
【００３３】
なお、表示に代えて、あるいは、表示に加えて、同様のデータを外部装置（例えばパーソナルコンピュータ）に出力しても良い。
●ステップＳ６；ステップＳ３で特定された各信号が、信号登録手段に登録されている信号と未登録の信号の両方を含んでいる場合は、ステップＳ７へ進む。そうでない場合（ステップＳ３で特定された各信号がすべて登録済みの場合）は、ステップＳ８へ進む。
●ステップＳ７；ステップＳ３で特定された各信号の内、信号登録手段に未登録の信号を信号登録手段にエントリする。エントリとは、未登録状態から登録状態に変えることである。
●ステップＳ８／Ｓ９；予め設定された所定時間（例えば３０秒間）待機し、アラームが解除され、運転再開となっているか否かをチェックし、運転再開となっていなければステップＳ８に戻る。運転再開となっていれば、ステップＳ１０を経てステップＳ１へ戻る。
●ステップＳ１０；信号登録手段に登録されている信号について、信号データの記録を開始（または継続）する。
【００３４】
工作機械の運転が行われる毎に以上の処理を実行することにより、少なくとも、過去に経験したアラーム番号のアラームが再度発生した場合、必ず（意図的に登録抹消しない限り）そのアラーム番号に関連する信号は、エントリ済みとなっており、従ってその信号データは記録されている。従って、アラーム要因の特定のためのデータチャックが迅速に行える。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】工作機械を制御する数値制御装置について、本発明に関連する要部構成の一例をブロック図で表わしたものである。
【図２】実施形態で実行される処理の概要を示したフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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