(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、
図1〜
図8Bを参照して、本発明による工作機械の実施形態を説明する。なお、以下では、工作機械としてワイヤ放電加工機を用いる場合について説明するが、他の工作機械を用いることもできる。
【0009】
図1は、本発明が適用されるワイヤ放電加工機100の概略構成を示す正面図である。
図1に示すように、ベッド1の上部には、ワーク取付台2が搭載され、ワーク取付台2にワーク3が支持されている。ワーク3の上方および下方には、ワーク3を挟んで互いに同軸上に上ヘッド4および下ヘッド5が配置されている。上ヘッド4と下ヘッド5の間には鉛直方向に沿ってワイヤ電極6が支持されている。ワイヤ電極6はリール等に巻回され、ワーク加工時に不図示の送給手段によってヘッド4,5間に送給される。
【0010】
上ヘッド1は、クイル7の下端に取り付けられている。クイル7は、図示しないX軸スライド機構、Y軸スライド機構およびZ軸スライド機構により、それぞれX方向、Y方向およびZ方向に、すなわち直交3軸方向にスライド可能に設けられている。各スライド機構は、例えばボールねじとボールねじを回転駆動するサーボモータ等により構成される。下ヘッド5は、不図示の支持アームを介して上ヘッド4に一体に連結されている。
【0011】
これにより、上ヘッド4と下ヘッド5はX軸方向およびY軸方向に一体に移動可能となり、ワイヤ電極6は鉛直姿勢を維持したまま、ワーク3に対してX軸方向およびY軸方向に相対移動する。なお、図示は省略するが、本実施形態に係るワイヤ放電加工機100は、上ヘッド4を下ヘッド5に対して、X軸と平行なU軸方向およびY軸と平行なV軸方向にそれぞれ相対移動するU軸スライド機構およびV軸スライド機構も有する。これにより、ワイヤ電極9を、鉛直線に対して所望の角度で傾斜させることができる。なお、U軸スライド機構とV軸スライド機構も、例えばボールねじとボールねじを回転駆動するサーボモータ等により構成される。
【0012】
ワイヤ放電加工機100による加工時には、ワーク3の加工領域に加工液(例えば水)が供給される。加工液として、水の代わりに油を用いることもできる。ワーク3の周囲には不図示の加工槽が配置され、加工槽に加工液が留められて、ワーク3は、加工液に浸漬した状態で加工される。
【0013】
図2は、ワイヤ放電加工機100における加工液の供給ラインを示す回路図である。加工液は加工液タンク10に貯留されている。加工液タンク10は、浄化前の加工液が貯留される汚水タンク11と、浄化後の加工液が貯留される浄水タンク12とを有する。
【0014】
浄水タンク12内の加工液は、ポンプ13,14により汲み上げられ、上ヘッド4に設けられた噴流ノズル4aおよび下ヘッド5に設けられた噴流ノズル5からそれぞれ加工槽15内に噴出される。また、浄水タンク12内の加工液は、ポンプ15により汲み上げられ、冷却装置16を通過して冷却された後、浄水タンク12に戻される。噴流ノズル4a,5aから噴出した加工液は、加工に使用され、加工槽17から汚水タンク11に回収される。汚水タンク11内の加工液は、ポンプ18により汲み上げられ、フィルタ19により加工液内の不純物が除去される。フィルタ19を通過して浄化された加工液は、浄水タンク12に移送される。
【0015】
ポンプ18とフィルタ19の間における加工液の圧力(フィルタ圧Pa)は、圧力検出器21により検出される。ポンプ13と噴流ノズル4aとの間における加工液の圧力(加工液圧Pb)は、圧力検出器22により検出される。ポンプ14と噴流ノズル5aとの間における加工液の圧力(加工液圧Pc)は、圧力検出器23により検出される。冷却装置16を通過した加工液の温度Tは、温度検出器28により検出される。浄水タンク12内の加工液の性質ないし特性(水質α)は、水質検出器24により検出される。水質検出器24は、加工液の電気伝導率を測定する周知のセンサ(例えば比抵抗計)である。
【0016】
このようにして検出されたフィルタ圧Pa、加工液圧Pb,Pc、加工液温度T、水質α等の各物理量は、機械の状態を表すものであり、これらの物理量に基づき、機械の状態が正常であるか否かを判断することができる。すなわち、これら各物理量には予め正常範囲が定められており、検出された物理量が正常範囲内にあれば、機械の状態が正常であると判断される。例えば、フィルタ圧Paが所定圧以下であれば、フィルタ19が目詰まりのない正常な状態であると判断される。一方、検出された物理量が正常範囲を外れると、機械の状態が正常でないと判断される。この場合には、加工動作に何らかの不具合が発生するおそれがあるため、検出された物理量が正常範囲内にあるか否かを、常時オペレータが認識し得るように構成することが好ましい。そこで、本実施形態では、以下のように表示装置を構成する。
【0017】
図3は、本発明の実施形態に係る工作機械の表示装置の概略構成を示すブロック図である。制御装置20には、ワーク3に対するワイヤ電極6の移動速度(加工速度V)を検出する速度検出器25と、圧力検出器21〜23と、水質検出器24と、入力部26と、表示部30とが接続されている。
【0018】
速度検出器25は、例えばクイル駆動用サーボモータ(例えばX軸用サーボモータおよびY軸用サーボモータ)の回転量を検出する回転量検出器(エンコーダ)によって構成される。すなわち、サーボモータの回転量とワイヤ電極9の位置とは相関関係があるため、回転量検出器によって得られたワイヤ電極9の位置の単位時間当たりの変化量を求めることで、加工速度Vを求めることができる。加工速度Vは、例えば加工液の劣化等により異常放電が生じると低下する。従って、加工速度Vも、フィルタ圧Paや加工液圧Pb,Pcと同様、機械の状態を表す物理量である。入力部26は、キーボードやタッチパネル等によって構成できる。表示部30は、液晶ディスプレイやCRTディスプレイ等によって構成できる。
【0019】
制御装置20は、CPU,ROM,RAM、その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成される。制御装置20は、機能的構成として、読込部20aと、設定部20bと、表示制御部20cとを有する。
【0020】
読込部20aは、検出器21〜25からの信号、入力部26により入力された各種設定値、予めメモリに格納された加工プログラム等のデータを読み込む。加工プログラムを制御装置20の外部、例えばワイヤ放電加工機100を制御する数値制御装置から読み込むようにしてもよい。
【0021】
設定部20bは、加工条件に応じた物理量の正常範囲、警告範囲、異常範囲を設定する。異常範囲は、機械の異常状態を表す範囲であり、正常範囲の外側に設定される。警告範囲は、機械が異常に至る前の警告状態を表す範囲であり、正常範囲と異常範囲との間に設定される。すなわち、正常範囲に連なって警告範囲が設定され、警告範囲に連なって異常範囲が設定される。
【0022】
加工条件は、加工領域への加工液の供給量やワイヤ電極6とワーク3との間に印加される加工電圧の大きさ等、放電加工を行うために必要な条件であり、荒加工、仕上げ加工等の加工内容に応じて加工条件は異なる。すなわち、荒加工時の荒加工条件と仕上げ加工時の仕上げ加工条件とは、異なる。加工条件が異なると、物理量の正常範囲、警告範囲、異常範囲が異なるため、これらの範囲は加工条件毎に設定される。なお、仕上げ加工は、加工条件を変えて数段階に分けて行う場合がある。使用する加工条件は、加工プログラムに設定されている。
【0023】
図4は、設定部20bで設定される正常範囲、警告範囲、異常範囲の一例を示す図である。
図4に示すように、荒加工条件としての加工速度Vの正常範囲は所定値V1以上(V1≦V)、警告範囲は所定値V2以上かつ所定値V1未満(V2≦V<V1)、異常範囲は所定値V2未満(V<V2)である。一方、仕上げ加工条件としての加工速度Vの正常範囲は所定値V3以上(V3≦V)、警告範囲は所定値V4以上かつ所定値V3未満(V4≦V<V3)、異常範囲は所定値V4未満(V<V4)である。仕上げ加工時は荒加工時よりも加工速度Vが速いため、所定値V3は所定値V1よりも大きく、所定値V4は所定値V2よりも大きい。
【0024】
使用するフィルタの種類であるフィルタAとしてのフィルタ圧Paの正常範囲は所定値Pa1以下(Pa≦Pa1)、警告範囲は所定値Pa1より大きくかつ所定値Pa2未満(Pa1<Pa<Pa2)、異常範囲は所定値Pa2以上(Pa2≦Pa)である。一方、別の種類のフィルタであるフィルタBとしてのフィルタ圧Paの正常範囲は所定値Pa3以下(Pa≦Pa3)、警告範囲は所定値Pa3より大きくかつ所定値Pa4未満(Pa3<Pa<Pa4)、異常範囲は所定値Pa4以上(Pa4≦Pa)である。加工の種類によって使用するフィルタを変更する場合にも適切な正常範囲、警告範囲、異常範囲が設定される。
【0025】
荒加工条件としての加工液圧Pbの正常範囲は所定値Pb1以上(Pb1≦Pb)、警告範囲は所定値Pb2以上かつ所定値Pb1未満(Pb2≦Pb<Pb1)、異常範囲は所定値Pb2未満(Pb<Pb2)である。一方、仕上げ加工条件としての加工液圧Pbの正常範囲は所定値Pb3以上(Pb3≦Pb)、警告範囲は所定値Pb4以上かつ所定値Pb3未満(Pb4≦Pb<Pb3)、異常範囲は所定値Pb4未満(Pb<Pb4)である。荒加工時には仕上げ加工時よりも加工液の供給量が多いため、所定値Pb1は所定値Pb3よりも大きく、所定値Pb2は所定値Pb4よりも大きい。なお、加工液圧Pcの正常範囲、警告範囲、異常範囲は、加工液圧Pbと等しく設定されている。
【0026】
荒加工条件としての水質αの正常範囲は所定値α1以上かつ所定値α2未満であり(α1≦α<α2)、警告範囲は所定値α3以上かつ所定値α1未満(α3≦α<α1)および所定値α2以上かつ所定値α4未満(α2≦α<α4)であり、異常範囲は所定値α3未満(α<α3)および所定値α4以上(α4≦α)である。一方、仕上げ加工条件としての水質αの正常範囲は所定値α5以上かつ所定値α6未満であり(α5≦α<α6)、警告範囲は所定値α7以上かつ所定値α5未満(α7≦α<α5)および所定値α6以上かつ所定値α8未満(α6≦α<α8)であり、異常範囲は所定値α7未満(α<α7)および所定値α8以上(α8≦α)である。荒加工時の所定値α1,α2,α3,α4は、それぞれ仕上げ加工時の所定値α5,α6,α7,α8よりも大きい。
【0027】
以上の範囲は、各物理量の基準値に、予め定められた係数を乗じることで設定することができる。例えば、予め入力された加工速度Vの基準値V0に、所定の係数a1,a2,a3,a4をそれぞれ乗じた値が、所定値V1,V2,V3,V4として設定される。なお、入力部26を介してオペレータが各所定値を直接入力することで、範囲を設定することもできる。設定部20bで設定された物理量の範囲(正常範囲、警告範囲、異常範囲)は、メモリに記憶される。
【0028】
表示制御部20cは、読込部20aを介して読み込んだ各種データ、および設定部20bで設定された物理量の範囲に基づいて表示部30を制御し、表示部30に所定の画像を表示させる。
図5は、ワーク加工時において、表示部30に表示される画像(ワーク加工画面31)の一例を示す図である。
図5に示すように、ワーク加工画面31は、複数の表示領域32〜38を有する。
【0029】
表示領域32には、X軸用、Y軸用、U軸用、V軸用およびZ軸用のサーボモータの回転量検出器からの信号に基づき、上ヘッド4の中心(ワイヤ電極6)の移動軌跡が表示される。表示領域33には、同じくサーボモータの回転量検出器からの信号に基づき、現在の上ヘッド4のX座標、Y座標、U座標、V座標およびZ座標が数値で表示される。表示領域34には、予めメモリに記憶された加工プログラムのうち、現在実行中の加工プログラムが表示される。
【0030】
表示領域35には、速度検出器25により検出された現在の加工速度が表示される。表示領域36には、圧力検出器22により検出された上ヘッド側の加工液圧Pbが表示される。表示領域37には、圧力検出器23により検出された下ヘッド側の加工液圧Pcが表示される。表示領域38には、圧力検出器21により検出されたフィルタ圧Paが検出される。表示領域39には、水質検出器24により検出された水質αが表示される。
【0031】
本実施形態では、表示領域35〜39に、各検出値の正常範囲、警告範囲および異常範囲を示すメータ画像が併せて表示される。すなわち、表示制御部20cは、加工プログラムに基づいて現在の加工条件を判定し、加工条件に応じた物理量V,Pb,Pc,Pa,αの範囲(
図4)を読込部20bから読み込んで、表示領域35〜39にメータ画像を表示させる。
【0032】
図6A、
図6Bは、荒加工時および仕上げ加工時における表示領域35の画像を示す図である。
図6Aに示すように、荒加工時には、数値表示部35aに、現在の加工速度Vが数値で表示されるとともに、メータ表示部35bに、目盛り350aを有する棒状のメータ画像350が表示される。メータ画像350には、指針の形状をした針画像351が重ねて表示される。針画像351は、加工速度Vの検出値を表し、加工速度Vの変化に伴いメータ画像350に沿って矢印A1またはA2方向に表示位置が移動する。
【0033】
メータ画像350は、所定値V1、V2を境にして3つの領域に区画されている。各領域は、それぞれ正常範囲に対応した正常範囲画像352、警告範囲に対応した警告範囲画像353、および異常範囲に対応した異常範囲画像354を構成する。これら画像352〜354の表示形態は互いに異なっている。例えば、正常範囲画像352は緑色、警告範囲画像353は黄色、異常範囲画像354は赤色である。これによりオペレータは、メータ画像350上の針画像351の位置を確認することで、現在の加工速度Vが正常であるか否か、及び異常範囲までどのくらいの余裕があるかを容易に認識することができる。
【0034】
図6Bに示すように、仕上げ加工時にも、数値表示部35aに、現在の加工速度Vが数値で表示されるとともに、メータ表示部35bに、メータ画像350および針画像351が表示される。メータ画像350は、所定値V3、V4を境にして正常範囲画像352、警告範囲画像353および異常範囲画像354に区画され、これらの画像352〜354の表示色は、
図6Aと同一である。
【0035】
メータ画像350は、目盛り350aに対して正常範囲画像352、警告範囲画像353および異常範囲画像354の大きさを設定すればよいが、正常範囲画像352、警告範囲画像353および異常範囲画像354の大きさ(例えば正常範囲画像352の画面上の長さL)を、
図6Aと
図6Bとで互いに等しくすることもできる。すなわち、表示制御部20cは、加工条件に拘わらず一定形状および大きさの画像352〜354が表示されるように、所定値V1〜V4に応じてメータ画像350の目盛り350aの表示値を変更する。このように加工条件に拘わらず一定の画像352〜354を表示するように構成することで、オペレータは、現在の加工速度Vの正常、異常を容易に判断することができる。なお、
図6A,
図6Bにおいて、メータ画像350の目盛り350aの表示を省略するようにしてもよい。この範囲表示の大きさの設定は、他の検出値の表示にも適用できる。
【0036】
図7A、
図7Bは、荒加工時および仕上げ加工時における表示領域36の画像を示す図である。
図7Aに示すように、荒加工時には、数値表示部36aに、現在の上ヘッド側の加工液圧Pbが数値で表示されるとともに、メータ表示部36bに、目盛り360aを有する半円状のメータ画像360が表示される。メータ画像360には、半円の中心部360bから半径方向に延在する指針の形状をした針画像361が重ねて表示される。針画像361は、加工液圧Pbの検出値を表し、加工液圧Pbの変化に伴い中心部360bを支点にして矢印A1またはA2方向に回転する。
【0037】
メータ画像360は、所定値Pb1、Pb2を境にして3つの領域に区画されている。各領域は、それぞれ正常範囲に対応した正常範囲画像362、警告範囲に対応した傾向範囲画像363、および異常範囲に対応した異常範囲画像364を構成する。これら画像362〜364の表示形態は
図6Aと同様、互いに異なっている。すなわち、正常範囲画像362は緑色、警告範囲画像363は黄色、異常範囲画像364は赤色である。これによりオペレータは、現在の加工液圧Pbが正常であるか否かを容易に認識することができる。
【0038】
図7Bに示すように、仕上げ加工時にも、数値表示部36aに、現在の加工液圧Pbが数値で表示されるとともに、メータ表示部36bに、メータ画像360および針画像361が表示される。メータ画像360は、所定値Pb3、Pb4を境にして正常範囲画像362、警告範囲画像363および異常範囲画像364に区画され、これらの画像の表示色は、
図7Aと同一である。
【0039】
図8A、
図8Bは、荒加工時および仕上げ加工時における表示領域39の画像を示す図である。
図8Aに示すように、荒加工時には、数値表示部39aに、現在の水質αが数値で表示されるとともに、メータ表示部39bに、目盛り390aを有する棒状のメータ画像390が表示される。メータ画像390には、指針の形状をした針画像391が重ねて表示される。針画像391は、水質αの検出値を表し、水質αの変化に伴いメータ画像390に沿って表示位置が移動する。
【0040】
水質αは加工速度V等と異なり、正常範囲の両側に異常範囲と警告範囲とがそれぞれ設定される。これに対応し、メータ画像390は、所定値α1〜α4を境にして5つの領域に区画され、正常範囲画像392の両側に警告範囲画像393が表示され、警告範囲画像393の両側に異常範囲画像394が表示されている。画像392〜394の表示形態は互いに異なり、例えば、正常範囲画像392は緑色、警告範囲画像393は黄色、異常範囲画像394は赤色である。これによりオペレータは、現在の水質αが正常であるか否かを容易に認識することができる。
【0041】
図8Bに示すように、仕上げ加工時にも、数値表示部39aに、現在の水質αが数値で表示されるとともに、メータ表示部39bに、メータ画像390および針画像391が表示される。メータ画像390は、所定値α5〜α8を境にして正常範囲画像362、警告範囲画像363および異常範囲画像364に区画され、これらの画像の表示色は、
図8Aと同一である。
【0042】
本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
(1)ワイヤ放電加工機の状態を表す物理量として、速度検出器25により加工速度Vを、圧力検出器21によりフィルタ圧Paを、圧力検出器22,23cにより加工液圧Pb,Pcを、水質検出器24により水質αをそれぞれ検出するようにした。そして、予め設定部20bでの処理により、加工条件に応じた加工速度V、フィルタ圧Pa、加工液圧Pb,Pc、および水質αの正常範囲を設定するとともに、表示制御部20cでの処理により、これら物理量の検出値とともにその正常範囲を表示部30に表示するようにした。これによりオペレータは、表示部30の表示を見て、ワイヤ放電加工機の状態が正常であるか否かを容易に判断することができる。
【0043】
(2)表示制御部20cでの処理により、設定部20bにより設定された正常範囲を画定する正常範囲画像352,362,392を表示するとともに、正常範囲画像352,362,392に対応付けて、各検出値の画像(針画像)を表示するようにした。すなわち、正常範囲画像352,362,392を含むメータ画像350,360,390上に、針画像351,361,391を表示するようにした。これによりオペレータは、数値表示部35a,36a,39aに表示される数値を参照することなく、ワイヤ放電加工機の状態を表す物理量が正常範囲内にあるか否かを容易に認識することができる。
【0044】
(3)表示制御部20cでの処理により、荒加工、仕上げ加工等の加工条件に応じてメータ画像350,360,390の目盛り350a,360a,390aの値を変更し、加工条件に拘わらず、正常範囲画像352,362,392を表示部30に同一の形状および大きさで表示するようにした。これにより、加工条件に拘わらず同一のメータ画像350,360,390上に針画像351,361,391が表示されるため、加工条件が変化した場合であっても、オペレータは機械の状態が正常であるか否かを容易に認識することができる。
【0045】
(4)設定部20bでの処理により、物理量の正常範囲に連なって警告範囲を設定するとともに、警告範囲に連なって異常範囲を設定した。そして、表示制御部20cでの処理により、正常範囲画像352,362,392と併せて、警告範囲を画定する警告範囲画像353,363,393と異常範囲を画定する異常範囲画像354,364,394を表示するようにした。このように警告範囲画像353,363,393を表示することで、ワイヤ放電加工機が異常状態に至る前にオペレータに警告を発することができ、機械の異常を未然に防ぐことができる。
【0046】
(5)正常範囲画像352,362,392と警告範囲画像353,363,393と異常範囲画像354,364,394を、互いに異なる表示色で表示するようにした。これによりオペレータは、正常範囲と警告範囲と異常範囲とを明瞭に区別することができ、ワイヤ放電加工機の現在の状態を容易に認識することができる。
【0047】
なお、上記実施形態では、表示制御部20cでの処理により、表示部30にメータ画像350,360,390と針画像351,361,391を表示するようにした。しかしながら、工作機械の状態を表す物理量の検出値とともに、設定部20bにより設定された物理量の正常範囲を表示するように表示部30を制御するのであれば、表示制御部20cの構成はいかなるものでもよい。例えば、メータ画像350,360,390に物理量の正常範囲のみを表示するようにしてもよく、正常範囲と異常範囲のみを表示するようにしてもよい。この場合、設定部20bで正常範囲のみを設定し、正常範囲以外が異常範囲であるとみなすようにしてもよい。あるいは、設定部20bで異常範囲のみを設定し、異常範囲以外が正常範囲であるとみなすようにしてもよい。
【0048】
数値表示部35a,36a,39a(
図6A,
図6B,
図7A,
図7B,
図8A,
図8B)における表示を省略してもよい。上記実施形態では、メータ画像350,360,390を棒状または半円状としたが、メータ画像の形状はこれに限らない。正常範囲画像352,362,392に対応付けて表示されるのであれば、検出値の画像(針画像351,361,391)の形状も上述したものに限らない。正常範囲画像352,362,392と警告範囲画像353,363,393と異常範囲画像354,363,394とで、互いに表示色を変更するようにしたが、これらの表示形態を互いに変更するのであれば、表示色は同一であってもよい。
【0049】
メータ画像350,360,390の目盛り350a,360a,390aの値を一定とし、加工条件が変化した場合に正常範囲画像352,362,392が異なる大きさで表示されるようにしたが、加工条件に拘わらず正常範囲画像352,362,392が表示領域35,36,39に同一の大きさで表示されるようにしてもよい。表示部30にメータ画像350,360,390を表示するようにしたが、メータ画像350,360,390を表示する代わりに、例えば機械式のメータを表示部30に取り付けるようにしてもよい。したがって、表示部30は、画像以外を表示するものであってもよい。
【0050】
上記実施形態では、工作機械の状態を表す物理量として、加工速度V、加工液圧Pb,Pc、フィルタ圧Paおよび水質αを表示するようにしたが、温度検出器25の検出値Tを表示するようにしてもよい。加工条件に応じて正常範囲が変化する他の物理量を検出するようにしてもよく、検出部の構成は上述したものに限らない。
【0051】
以上では、工作機械としてワイヤ放電加工機を用いたが、工作機械の状態を表す物理量の正常範囲が加工条件に応じて変化するような他の工作機械にも、本発明を同様に適用することができる。
【0052】
本発明によれば、加工条件に応じて正常範囲が変化する物理量の検出値と、その物理量の正常範囲を表示部に表示するようにしたので、オペレータは、機械の状態が正常であるか否かを容易に判断することができる。