(57)【要約】【課題】工具のパスの向きなどを作業者に対し、容易に理解できるように、しかも、実際に加工が行われている工具やワークの近傍において予告する工具パス予告装置を得る。【解決手段】所定のプログラム５に基づいて工作機械２に対して工具１７を移動させるための制御信号を出力するＮＣ４と、工作機械２から出力される工具パス情報に基づいて、工具１７の移動方向を判定してパス移動情報を出力する工具パス解釈器６と、工具１７の一部分を照射する光源群１６と、工具パス解釈器６から出力されるパス移動情報に基づいて、光源群１６に対して照射位置を指示する光源制御信号を出力する光源制御器１３とを備え、光源群１６により照射される光によって工具１７の移動方向を予告する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物の加工を行うための可動工具を備えた工作機械における当該工具の動作経路であるパスを予告するための工具パス予告装置であって、
前記工作機械から入力された前記工具のパスを示す工具パス情報に基づいて、少なくとも前記工具の移動方向を判定して、当該移動方向を示すパス移動情報を出力する工具パス解釈手段と、
前記工具の移動方向をその工具の近傍に表示する表示手段と、
前記工具パス解釈手段から出力される前記パス移動情報に基づいて、前記表示手段に対して表示すべき移動方向を指示する表示制御手段と
を備えたことを特徴とする工具パス予告装置。
【請求項２】
前記表示手段は、光源群を備え、前記表示制御手段からの指示に基づいて前記工具の移動方向に対応する発光パタンを選択し前記光源群に発光させることにより前記工具の移動方向を表示することを特徴とする請求項１に記載の工具パス予告装置。
【請求項３】
前記光源群は、前記工具の取付部近傍に設置されたことを特徴とする請求項２に記載の工具パス予告装置。
【請求項４】
前記光源群は、前記工具の取付部から離間して設置され、前記工具の取付部の一部を照射することを特徴とする請求項２に記載の工具パス予告装置。
【請求項５】
前記工具パス解釈手段は、
前記パス移動情報の中から、現パスとそれ以降のパスに関する情報のいずれかを選択するパス選択部を備え、
このパス選択部が選択したパス移動情報を出力することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の工具パス予告装置。
【請求項６】
前記表示制御手段は、予め指定された工具の所定の動作に関して、当該動作を警告するための特定の表示パタンを生成する表示パタン制御手段を備え、
前記表示制御手段は、前記特定の表示パタンを前記表示手段に表示させることにより、前記所定の動作が行われることを予告することを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記載の工具パス予告装置。
【請求項７】
前記表示制御手段は、１以上の表示パタンから構成された時間変化を伴うパスの移動方向推移に基づき、表示パタン列を生成する時間パタン制御部を備え、前記表示制御手段は前記表示パタン列の各表示パタンを順次前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項２ないし６のいずれか１項に記載の工具パス予告装置。
【請求項８】
前記工具パス解釈手段は、
前記パス移動情報におけるパスが直線であるか曲線であるかを判定し、直線又は曲線の別を示す情報を、前記パス移動情報に付加する直線曲線判定部を備えた
ことを特徴とする請求項６または７に記載の工具パス予告装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は工具パス予告装置に関し、特に、工作機械の可動工具の動作方向または動作経路（以下、パスとする。）を予告する工具パス予告装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、たとえば、左山邦彦著「マシニングセンタ」（日刊工業出版プロダクション、１９９９年）の第３章「操作編」に記されているような、プログラムが十分に確認される以前のプログラム起動の様子を、従来の工具パス予告装置として示した図である。
【０００３】
図において、１は工具パス予告装置、２は工作機械、３は作業者、４は工具パス予告装置１に接続されたＮＣ（制御手段）、５はこのＮＣ４内のプログラムである。さらに、この工具パス予告装置１において、１０はＮＣ表示器、１１と１２はそれぞれこのＮＣ表示器１０内のプログラム表示器および残移動量表示器である。また、前記工作機械２において、１７は種々の加工を行うための工具、１８はワークと呼ばれる被加工物（加工対象）である。
【０００４】
つぎに、図４に示した従来の工具パス予告装置の動作について説明する。まず、ＮＣ４は、内部に有するプログラム５に基づいて、工具の移動方向および移動距離を示す工具パス情報を出力し、工作機械２は、これに従って、内部に有する工具１７を使って、ワーク１８の加工を行う。このとき、工具パス予告装置１においては、前記ＮＣ４から表示情報が出力され、ＮＣ表示装置１０はこれを入力する。そして、その内部のプログラム表示器１１は、これに基づいてプログラムを表示する。具体的な表示方法としては、プログラム命令文の文字列の内、現在実行中のパスに対応するものを反転表示しながら、スクローリング表示することが多い。同時に、前記ＮＣ表示器１０の内部の残移動量表示器１２は、現在実行中のパスにおいて、前記工具１７が後何ミリメートル進むかを数値で表示している。
【０００５】
作業者３が、このような従来の工具パス予告装置を用いて、機械を動かしながらＮＣのプログラムあるいは設定したパラメータの確認作業を行う場合には、工具送りをプログラムの１行毎に自動停止するシングルブロックモードとし、工具１７がワーク１８や治具などに干渉しないか、あるいはワーク１８に対して誤った加工をしないかを確認するため、次パスの進行方向を前記プログラム表示器１１による文字列表示から順次読みとったり、現在のパスはワーク前で停止するかどうかを前記残移動量表示器１２による数値表示から順次読みとったり、あるいは、前記工作機械２における前記工具１７の前記ワーク１８に対する実際の動きを監視したりしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の工具パス予告装置は上記のように構成されているため、特に初心者である作業者や、十分にトレーニングを受ける余裕のない作業者が操作する場合において、工作機械を誤操作することがあった。その理由として、次のことが考えられる。第一に、工具の動きをプログラムの文字列表示や残移動量の数値表示から理解しなければならず、直感的にとらえにくいこと、また、第二に、このプログラムや残移動量の表示が、実際に加工が行われている前記工具１７や前記ワーク１８の位置から離れていることである。
【０００７】
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、工具のパスの向きなどを作業者に対し、容易に理解できるように、しかも、実際に加工が行われている工具やワークの近傍において予告する工具パス予告装置を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、被加工物の加工を行うための可動工具を備えた工作機械における当該工具の動作経路であるパスを予告するための工具パス予告装置であって、前記工作機械から入力された前記工具のパスを示す工具パス情報に基づいて、少なくとも前記工具の移動方向を判定して、当該移動方向を示すパス移動情報を出力する工具パス解釈手段と、前記工具の移動方向をその工具の近傍に表示する表示手段と、前記工具パス解釈手段から出力される前記パス移動情報に基づいて、前記表示手段に対して表示すべき移動方向を指示する表示制御手段とを備えた工具パス予告装置である。
【０００９】
また、前記表示手段は、光源群を備え、前記表示制御手段からの指示に基づいて前記工具の移動方向に対応する発光パタンを選択し前記光源群に発光させることにより前記工具の移動方向を表示する。
【００１０】
また、前記光源群は、前記工具の取付部近傍に設置されている。
【００１１】
また、前記光源群は、前記工具の取付部から離間して設置され、前記工具の取付部の一部を照射する。
【００１２】
また、前記工具パス解釈手段は、前記パス移動情報の中から、現パスとそれ以降のパスに関する情報のいずれかを選択するパス選択部を備え、このパス選択部が選択したパス移動情報を出力する。
【００１３】
また、前記表示制御手段は、予め指定された工具の所定の動作に関して、当該動作を警告するための特定の表示パタンを生成する表示パタン制御手段を備え、前記表示制御手段は、前記特定の表示パタンを前記表示手段に表示させることにより、前記所定の動作が行われることを予告する。
【００１４】
また、前記表示制御手段は、１以上の表示パタンから構成された時間変化を伴うパスの移動方向推移に基づき、表示パタン列を生成する時間パタン制御部を備え、前記表示制御手段は前記表示パタン列の各表示パタンを順次前記表示手段に表示させる。
【００１５】
また、前記工具パス解釈手段は、前記パス移動情報におけるパスが直線であるか曲線であるかを判定し、直線又は曲線の別を示す情報を、前記パス移動情報に付加する直線曲線判定部を備えている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１である工具パス予告装置を示すものである。図１において、符号１〜５，１０〜１２，１７，１８の構成は、図４と同様であるため、同一符号を付して示し、ここではその説明を省略する。６は、工作機械２から入力される工具パス情報に基づいて（予告するための）工具１７の移動方向等を判定する工具パス解釈器であり、その内部において、７は、移動方向を判定する移動方向判定器、８は、移動方向判定器７から出力されるパス移動情報の中から、現パス、次パス、あるいは、次次パス等に関するものを抽出するパス選択器、９は、移動方向判定器７から出力されるパス移動情報におけるパスが直線か曲線かを判定し、当該直線あるいは曲線の別を示す情報を、パス移動情報に付加する直線曲線判定器である。また、１３は、後述する光源群の照射動作を制御する光源制御器であり、その内部において、１４は、照射パタンを３次元パタンで表現する空間パタン制御器、１５は照射パタンを時間変化に伴うパタン列として表現する時間パタン制御器である。さらに、１６は、工具の移動方向を光により作業者に知らせるために工具が移動する方向の工具（またはそれの取付位置あるいは取付部位）の側面を照射する光源群である。なお、工具パス予告装置１とＮＣ４とは、図４のように別体で構成してもよいが、一体化させて構成してもよい。
【００１７】
この発明の実施の形態１である工具パス予告装置の動作について説明する。前出の部分の動作は、従来の工具パス予告装置（図４）の動作と同じなので省略し、ここでは、この発明により新たに追加された部分の動作のみを説明する。まず、工具パス解釈器６は、工作機械２（あるいはＮＣ４）から出力される工具１７の移動方向および移動距離を示す工具パス情報を入力して、内部に有する移動方向判定器７により、当該入力された工具パス情報に基づいて工具１７のパスの移動方向を判定してパス移動情報を出力する。出力されるパス移動情報としては、たとえば、「Ｘ座標の＋の向きに移動する」あるいは「Ｙ座標の−の向きに移動する」等が挙げられる。また、同様に工具パス解釈器６の内部に有するパス選択器８により、移動方向判定器７から出力される前記パス移動情報の中から、現パス、次パス、あるいは、次次パス（あるいは、それ以降のいずれかのパス）に関するものを１つ（以上）選択して抽出し、出力する。さらに、同様に工具パス解釈器６の内部に有する直線曲線判定器９により、工作機械２から入力される工具パス情報に基づいて、パスが直線であるか曲線であるかを判定し、前記パス移動情報に当該判定結果であるパスが直線であるか曲線であるかを示す情報を付加する。
【００１８】
つぎに、光源制御器１３は、前記パス移動情報を入力して、この情報に基づいて、各光源の照射の要否（照射実行／不実行）と照射位置とを指示する光源制御信号を出力する。この光源制御信号を具体的に決定するものが、前記光源制御器１３の内部にある空間パタン制御器１４と時間パタン制御器１５である。このうち、空間パタン制御器１４は、工具移動方向がＸＹ成分以外のパス移動成分を有する場合や、作業者が特に注意を要する工具が高速で下降する場合の表示パタンを生成するものである。例えば、光源をＸ座標の＋の向き、−の向き、Ｙ座標の＋の向き、−の向きの４個設置したとする。パタンは、（Ｘ＋，Ｘ−，Ｙ＋，Ｙ−）の４つの値から構成され、それぞれに“１”または“０”の値が入れられ、“１”は照射実行、“０”は不実行を示す。水平方向に移動するのであれば、移動方向に該当する光源のみが光を発するような発光または投光のパタンを生成する。例を挙げれば、Ｘ座標の＋の向きの移動であれば、（１，０，０，０）となる。一方、垂直方向に移動する場合には、移動方向には光源が設置されていないため、例えば、Ｚ方向の−の向き（下方向）の移動なら、すべての光源から光を発し（すなわち、パタンは（１，１，１，１））、Ｚ方向の＋の向き（上方向）の移動なら、いずれの光源も発光させない（すなわち、パタンは（０，０，０，０））というように予めパタンを定義しておき、定義されたパタンに基づいて、移動方向を示すパタンを生成する。このようにすることにより、３次元の移動方向をＸ座標とＹ座標に設置された光源の発光または投光のパタンで表現することができる。さらなる詳細については後述する。また、時間パタン制御器１５は、曲線パスの移動方向、あるいは、現パスから次パスまたは次パスから次次パス等の連続した同方向などを時間的な発光または投光のパタン（時間変化に伴う１以上のパタンから構成されたパタン列）により表現するものである。例えば、現パスが、Ｘ座標の＋の向きの移動で、次パスがＹ座標の−向きの移動で、次次パスがＸ座標の−の向きの移動の場合には、パタン列は、｛（１，０，０，０），（０，０，０，１），（０，１，０，０）｝となる。さらなる詳細については後述する。
【００１９】
さらに、光源群１６は、複数の光源により構成され、通常、工具１７またはその近傍に備え付けられて自光し、あるいは工具１７の一部を照射し、前記光源制御信号を入力して、これに従って工具１７やワーク１８が存在する空間において光を発して、工具１７の移動方向側のみを照射するものである。この光は、作業者３に対して、工具パスの移動情報を直感的に示すためのものである。基本的には、工具１７がＸ座標の＋向きに動く場合には、工具取付位置を原点としたＸ座標の＋向きに設置された光源が発光するし、他の向きの場合もそれぞれの向きにある光源が発光する。このことにより、この発明による工具パス予告装置は、工具１７のパスの向きなどを作業者３に具体的に、しかも、実際に加工が行われている前記工具１７や前記ワーク１８のある位置において予告することになる。
【００２０】
この光源群１６の設置方法には、２つの方式がある。図２及び図３を用いて説明する。
【００２１】
第１の方式は、図２に示されるもので、光源１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄから構成された光源群１６は、工具１７取付位置および／またはその付近（近傍）に設置され、前記パス移動情報に合わせて発光するものである。図２の例では、光源１６ａ、１６ｂ、１６ｃおよび１６ｄが、それぞれ工具１７の取付位置を原点として、原点のＸ座標の−側、Ｙ座標の＋側、Ｘ座標の＋側、および、Ｙ座標の−側に設置されている。そして、工具１７の移動する側の側面の光源が発光する。したがって、この場合、作業者が注目すべき工具の移動方向側の側面が発光するので、おのずとそこに目がいき、特に初心者である作業者に対しては誘目による技能向上支援の効果がある。
【００２２】
また、第２の方式は、図３に示されるもので、光源１６ｅおよび１６ｆから構成された光源群１６が、工具１７から離間して設けられているが、工具１７の取付位置および／またはその付近（近傍）をちょうど照らすことのできる位置に設置され、前記パス移動情報に合わせて投光するものである。図３の例では、光源１６ｅおよび１６ｆが、それぞれ、工具１７の取付位置のＸ座標＋側およびＸ座標−側を照らすことのできる位置に設置されている。そして、この工具１７の移動する側の側面を照らすことができる光源１６ｅまたは１６ｆのいずれか一方が投光する。図３の例では、工具１７の取付位置付近においては、例えば、切削時における振動のために光源の設置が困難である、といった課題がある場合に特に効果を奏する。
【００２３】
最後に、先の説明において簡単に説明した、前記空間パタン制御器１４と時間パタン制御器１５との具体的な動作をさらに詳細に説明する。前述の通り、この発明による工具パス予告装置は、基本的には、工具１７が動く向きにある発光体が発光するのであるが、実際には、必ずしもすべての向き（３次元方向）に発光体を有効に設置できるとは限らない。たとえば、Ｚ座標の＋の向き（上方）や−の向き（下方）には設置がしにくい。このような場合に、前記空間パタン制御器１４がこの課題を解決する。たとえば、発光体は、Ｘ座標の＋の向き、−の向き、Ｙ座標の＋の向き、および、−の向きの４個が設置されているものとする。残りの２方向（すなわち、Ｚ座標の＋の向き、および、−の向き）への動きを示すため、前記空間パタン制御器１４は、Ｚ座標の−の向き（下方）なら前記４つの発光体のすべてを発光させる光源制御信号を発生させる。これは、工具が下方へ移動する場合には、衝突を防ぐために、特に注意を要するからである。また、前記空間パタン制御器１４は、Ｚ座標の＋の向き（上方）なら前記４つの発光体のいずれのものも発光させないような光源制御信号を発生させる。これは、工具が上方へ移動する場合には、衝突などの心配がほとんどないからである。
【００２４】
一方、時間パタン制御器１５を用いれば、工具の移動が曲線パスによるもの、たとえば、Ｘ座標の＋の向きからＹ座標の−の向きに９０度の回転をする円弧パスであった場合、前記発光体をこの順番で発光させることにより、この円弧を表現する光源制御信号を発生させる。また、以上の説明は、一つの工具パスについて述べていたが、現パスから次パスまたは次パスから次次パス等の連続した移動方向などを、作業者３に対して予告したい場合にも、それぞれのパスに対する光源制御信号を連続的に発生させることにより、これを可能とする。
【００２５】
なお、上記の実施の形態においては、複数の光源からなる光源群によって移動する工具が自光し、あるいは工具の一部を照射することによって、工具の移動方向を作業者が確認できる構成としたが、複数の光源の代わりに、工具取り付け部付近に小さな液晶表示装置あるいはＣＲＴ表示装置を取り付け、ここに矢印やアイコン表示を行うことで、工具の移動方向を示すことも可能である。
【００２６】
また、空間パタン制御器が生成するパタンとして４つの光源が同時に光る場合や同時に消える例を示したが、工具移動方向がＸＹ成分以外のパス移動成分を有する場合や、作業者が特に注意を要する工具が高速で下降する場合の移動パスを示すために、この４つの光源とは異なる専用の表示装置あるいは光源を用いることも可能である。
【００２７】
以上のように、本実施の形態においては、工具の取付位置近傍を照射するための１以上の光源からなる光源群１６を設置しておき、工具パス解釈器６により、ＮＣ４から出力される工具パス情報に基づいて工具１７の移動方向を判定し、工具１７が移動する方向に設置された光源のみから光を照射させることにより、当該光の位置で作業者３に工具の移動方向を予告するようにしたので、工具のパスの向きなどを作業者に対し直感的に容易に理解できるように、しかも、実際に加工が行われている工具やワークの近傍において予告するため、初心者や充分にトレーニングを受ける余裕のない作業者においても、作業がしやすいという効果が得られる。
【００２８】
さらに、本実施の形態においては、図１に示すように、従来装置に設けられていたＮＣ表示器１０も併設されていて、プログラム表示器１１により現在実行中のパスに対応するプログラムの命令文が表示されるとともに、残移動量表示器１２により現在実行中のパスにおいて工具１７が後何ミリメートル進むかを数値で示している。このため、作業者は、こちらの情報の方がわかりやすいのであれば、こちらを利用してもよい。また、光源群１６による予告と、ＮＣ表示器１０による予告とを併せて利用するようにしてもよい。なお、併せて利用する場合を考慮して、ＮＣ表示器１０を出来るだけ工具１７の近くに設置することが望ましく、さらに、作業者３の作業性および利便性を向上させることができる。
【００２９】
【発明の効果】
この発明は、被加工物の加工を行うための可動工具を備えた工作機械における当該工具の動作経路であるパスを予告するための工具パス予告装置であって、前記工作機械から入力された前記工具のパスを示す工具パス情報に基づいて、少なくとも前記工具の移動方向を判定して、当該移動方向を示すパス移動情報を出力する工具パス解釈手段と、前記工具の移動方向をその工具の近傍に表示する表示手段と、前記工具パス解釈手段から出力される前記パス移動情報に基づいて、前記表示手段に対して表示すべき移動方向を指示する表示制御手段とを備えた工具パス予告装置であるので、前記表示手段により工具の移動方向をその工具の近傍に表示することができるため、工具のパスの向きなどを作業者に対し直感的にかつ容易に理解できるように予告することができる。
【００３０】
また、前記表示手段は、光源群を備え、前記表示制御手段からの指示に基づいて前記工具の移動方向に対応する発光パタンを選択し前記光源群に発光させることにより前記工具の移動方向を表示するようにしたため、工具のパスの向きなどを作業者に対し直感的にかつ容易に理解できるように予告することができる。
【００３１】
また、前記光源群は、前記工具の取付部近傍に設置され、前記工具の移動方向側の部分を照射することにより、移動方向を予告するので、作業者に対して、わかりやすく前記工具の移動方向を表示することができる。
【００３２】
また、前記光源群は、前記工具の取付部から離間して設置され、前記工具の取付部の一部を照射するようにしたので、作業者に対してわかりやすく前記工具の移動方向を表示することができるとともに、工具取付位置近傍への光源の設置が、切削時における振動等のために困難な場合等にも対応することができる。
【００３３】
また、前記工具パス解釈手段は、前記パス移動情報の中から、現パスとそれ以降のパスに関する情報のいずれかを選択するパス選択部を備え、このパス選択部が選択したパス移動情報を出力するようにしたので、必要に応じて、パスを選択して予告することができる。
【００３４】
また、前記表示制御手段は、予め指定された工具の所定の動作に関して、当該動作を警告するための特定の表示パタンを生成する表示パタン制御手段を備え、前記表示制御手段は、前記特定の表示パタンを前記表示手段に表示させることにより、前記所定の動作が行われることを予告するようにしたので、作業者が特に注意を要する工具が高速で下降する場合や、工作機械にスイッチが投入された直後に工具が動き始めるときなど、作業者に特に注意を促したい場合にも、迅速にかつわかりやすく当該動作を警告することができる。
【００３５】
また、前記表示制御手段は、１以上の表示パタンから構成された時間変化を伴うパスの移動方向推移に基づき、表示パタン列を生成する時間パタン制御部を備え、前記表示制御手段は前記表示パタン列の各表示パタンを順次前記表示手段に表示させるようにしたので、パスの移動を時間の変化に伴って光により予告することができる。
【００３６】
また、前記工具パス解釈手段は、前記パス移動情報におけるパスが直線であるか曲線であるかを判定し、直線又は曲線の別を示す情報を、前記パス移動情報に付加する直線曲線判定部を備えているので、精度よく、パスの予告を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の工具パス予告装置の構成を示した構成図である。
【図２】本発明の工具パス予告装置において、パスの予告表示を行うために用いられる光源群の設置方法の一例を示した斜視図である。
【図３】本発明の工具パス予告装置において、パスの予告表示を行うために用いられる光源群の設置方法の他の例を示した斜視図である。
【図４】従来の工具パス予告装置の構成を示した構成図である。
【符号の説明】
１　工具パス予告装置、２　工作機械、３　作業者、４　ＮＣ、５　プログラム、６　工具パス解釈器、７　移動方向判定器、８　パス選択器、９　直線曲線判定器、１０　ＮＣ表示器、１１　プログラム表示器、１２　残移動量表示器、１３　光源制御器、１４　空間パタン表示器、１５　時間パタン制御器、１６　光源群、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ　光源、１７　工具、１８　ワーク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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