特許 6656387 表示装置を備えた工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6656387

(24)【登録日】2020年2月6日

(45)【発行日】2020年3月4日

(54)【発明の名称】表示装置を備えた工作機械

(51)【国際特許分類】

   B23Q 17/00 20060101AFI20200220BHJP

【ＦＩ】

   B23Q17/00 D

【請求項の数】8

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2018-537967(P2018-537967)

(86)(22)【出願日】2016年9月9日

(86)【国際出願番号】JP2016076705

(87)【国際公開番号】WO2018047315

(87)【国際公開日】20180315

【審査請求日】2018年12月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】594190068

【氏名又は名称】マキノジェイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100147555

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 公一

(74)【代理人】

【識別番号】100160705

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】柏原 弘和

(72)【発明者】

【氏名】村上 昇

(72)【発明者】

【氏名】谷崎 充章

【審査官】 小川 真

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０６１６６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００６−５２７０９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１５７４００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／００７３５８３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−０６３４３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−３３３８３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／０５２４１９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｑ １７／００

Ｇ０５Ｂ １９／４０８−１９／４０９

ＤＷＰＩ（Ｄｅｒｗｅｎｔ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

工具によりワークを加工する加工部をスプラッシュガードで取り囲んで加工室を画成した工作機械において、
前記スプラッシュガードに設けられ、前記加工室の内部を見ることのできる窓と、
前記窓の近傍に取付けられた表示装置と、
前記表示装置の画面に、工作機械の現在の動作と比較するために予め記憶した工作機械の加工動作を実際に撮影した動画または工作機械の動作を模擬した動画を、現在の工作機械の動作に同期させて表示させる表示制御装置と、
を具備することを特徴とした表示装置を備えた工作機械。

【請求項2】

前記表示装置は、観察者が表示装置の動画と窓を通した加工室内の工作機械の動作とを同時に見ることができる位置に配置されている請求項１に記載の表示装置を備えた工作機械。

【請求項3】

前記表示装置は、前記工作機械が設置されている床面に固定されたフレームに取り付けられている請求項２に記載の表示装置を備えた工作機械。

【請求項4】

更に、動画を再生するパーソナルコンピュータを具備し、前記工作機械のＮＣ装置が読取り解釈する加工プログラムが動画再生開始指令を含み、ＮＣ装置が動画再生開始指令を読み込んだときに、前記パーソナルコンピュータに動画再生開始指令が送出される請求項１に記載の表示装置を備えた工作機械。

【請求項5】

前記表示制御装置は、前記の現在の工作機械の動作に同期させて表示した工作機械の動作を実際に撮影した動画または工作機械の動作を模擬した動画、もしくは現在の加工室、工具マガジン室または切りくず回収部の画像、もしくは広告画像を前記表示装置の画面を切り替えて、または画面を分割して表示させる請求項１に記載の表示装置を備えた工作機械。

【請求項6】

前記表示装置は、画面を接触することにより所望の部分の選択が可能なタッチパネルである請求項１に記載の表示装置を備えた工作機械。

【請求項7】

前記表示装置からＮＣ装置への操作を有効にする有効・無効ボタンを前記タッチパネルに表示するようにした請求項６に記載の表示装置を備えた工作機械。

【請求項8】

前記表示装置は、表示される画像の大きさが前記スプラッシュガードの窓から見える実物と概ね同じ大きさで映し出せるよう、前記スプラッシュガードの窓より大きい画面サイズを有する請求項１に記載の表示装置を備えた工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スプラッシュガードの内部の加工室を見ることのできる窓の近傍に表示装置を備えた工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

工作機械の近傍に表示装置を配置した従来技術として、特許文献１には、側面に大型ディスプレイを取り付けた板金加工機が記載されている。また、特許文献２には、作業スペースを見ることのできる窓の近傍に配設されたディスプレイ上のシミュレーション画面をタップすることによって対話操作を行うようにした工作機械が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第２８２８１５１号公報

【特許文献2】特表２０１２−５２８３６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来、見本市やショールーム等において、工作機械の加工方法の違いを観察者に見せるために、比較する動画を事前に撮影し、この動画を再生しながら、紙の資料やプロジェクタで投影した資料を参照しつつ、比較対象の加工方法と動作時間や効果の相違を説明している。然しながら、紙の資料やプロジェクタで投影した資料では、動画を再生しながら説明しても、実際にどの程度違いがあるのか観察者には実感として伝わらないことが多い。

【0005】

また、動画の再生は、工作機械の近傍で行うことが好ましいが、特許文献１、２には、ディスプレイに表示された動画と実際の加工とを比較することは記載されていない。

【0006】

本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、ワークの加工動作を含む工作機械の動作の動画を、現在の工作機械の動作と比較できるように表示するようにした工作機械を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述の目的を達成するために、本発明によれば、工具によりワークを加工する加工部をスプラッシュガードで取り囲んで加工室を画成した工作機械において、前記スプラッシュガードに設けられ、前記加工室の内部を見ることのできる窓と、前記窓の近傍に取付けられた表示装置と、前記表示装置の画面に、工作機械の現在の動作と比較するために予め記憶した工作機械の加工動作を実際に撮影した動画または工作機械の動作を模擬した動画を、現在の工作機械の動作に同期させて表示させる表示制御装置とを具備する工作機械が提供される。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、工作機械の動作を実際に撮影した映像または工作機械の動作を模擬した動画を、現在の工作機械の動作に同期させて表示するようにしたので、両者の相違が観察者に実感として伝わるようになり、より効果的に相違を観察者に理解させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の好ましい実施形態による工作機械の略図である。

【図2】タッチパネルと共に示す工作機械の斜視図である。

【図3】工作機械のＮＣ装置と、動画再生用のパーソナルコンピュータと、タッチパネルとから成る動画再生システムのブロック図である。

【図4】タッチパネルに表示される操作ウィンドウを示す略図である。

【図5】デモ加工と比較加工の一例を示す略図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
先ず、図１を参照すると、本発明の好ましい実施形態による工作機械の一例が図示されている。工作機械１０は、横形マシニングセンタを構成しており、工場の床面に固定された基台としてのベッド１２、ベッド１２の前方部分（図１では右側）の上面で前後方向またはＺ軸方向（図１では左右方向）に移動可能に設けられたＺ軸スライダ１４、Ｚ軸スライダ１４の上面で鉛直な軸線を中心としてＢ軸方向に回転送り可能に設けられワークＷが固定される回転テーブル３４、ベッド１２の後端側（図１では左側）の上面で左右方向またはＸ軸方向（図１では紙面に垂直な方向）に移動可能に設けられたコラム１６、該コラム１６の前面で上下方向またはＹ軸方向に移動可能に設けられたＹ軸スライダ１８、Ｙ軸スライダ１８に取付けられ主軸２２を水平に回転支持する主軸頭２０を具備している。

【0011】

主軸２２の先端には回転工具、例えばドリルやタップＴが装着される。回転テーブル３４には、鉛直なワーク取付面を有したイケール２４を介してワークＷが、主軸２２の先端に対面するように固定される。ワークＷは、図１において一点鎖線で示す、コラム１６から離反したワーク交換位置と、実線で示すコラム１６に接近した加工位置との間でＺ軸に沿っておよびＢ軸方向に移動可能となっている。

【0012】

ワーク交換位置の上方にはワークローダ３０が配設されている。ワークローダ３０は、工作機械１０の上方でＺ軸に垂直な水平方向（Ｘ軸方向）に延設されたレール３０ａと、該レール３０ａに沿って往復動可能に設けられたキャリッジ３０ｂと、Ｚ軸方向および鉛直方向（Ｙ軸方向）に移動可能にキャリッジ３０ｂに取付けられたハンド３０ｃとを有している。

【0013】

工作機械１０は、更に、コラム１６をＸ軸方向に駆動するＸ軸送り装置（図示せず）、Ｙ軸スライダ１８をＹ軸方向に駆動するＹ軸送り装置（図示せず）、及びＺ軸スライダ１４をＺ軸方向に駆動するＺ軸送り装置（図示せず）を具備している。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の送り装置を駆動するサーボモータ（図示せず）およびＢ軸を回転駆動するサーボモータ（図示せず）はＮＣ装置６０（図３参照）に接続され、読取解釈部６２で読取り解釈された加工プログラム６４に従ってＮＣ装置６０によって制御される。

【0014】

工作機械１０は、ワークＷが配置され加工が行われる加工空間をスプラッシュガード２６によって包囲され、加工液や切りくずが周囲に飛散しないようになっている。スプラッシュガード２６は、外部から加工室を目視するこのできる窓２６ａを有している。横形マシニングセンタである工作機械１０は、更に、自動工具交換装置を備えた工具マガジン３２を有している。工作機械１０のベッド１２、コラム１６および工具マガジン３２はカバー４２（図２参照）内に収納されている。該カバー４２の一側面には、大型のタッチパネル５０が配設され、カバー４２の反対側の側面にはＮＣ装置６０に接続された操作盤３８が取り付けられている。

【0015】

ベッド１２内を貫通して切りくずトラフ１２ａが設けられており、ワークＷの加工に際してワークＷへ向けて噴射した切削液や、加工に伴い発生した切りくずが該切りくずトラフ１２ａを通じて機外へ排出される。切りくずトラフ１２ａの出口には切削液タンク２８が配設されており、加工で使用した切削液を回収するようになっている。また、加工液タンク２８には切りくずリフトアップコンベア４８が配設されており、切りくずを切りくず回収用容器（図示せず）に排出するようになっている。

【0016】

更に、工作機械１０の各部、例えば加工室内やワーク交換位置、切りくずトラフ１２ａ内、更に、工具マガジン３２内にはカメラ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄが配設されている。該カメラ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄは、表示制御部３６を介してタッチパネル５０に接続されており、加工室内やワーク交換位置、切りくずトラフ１２ａ内、工具マガジン３２内の様子や、工作機械１０の各部の作動状態をタッチパネル５０に表示できるようになっている。その際、表示制御部３６は、カメラ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄが撮像した映像のうち１つをタッチパネル５０に表示するようにしても、或いは、タッチパネル５０の画面を分割して複数の映像を表示するようにしてもよい。表示制御部３６は、例えばソフトウェア的にＮＣ装置６０の一部によって形成することができ、これによって、操作盤３８によってタッチパネル５０に表示される内容を制御することができる。

【0017】

タッチパネル５０は、画面を接触することにより所望の部分の選択が可能なタッチパネルであり、例えば画面サイズ５０インチ以上の大型のタッチパネルであることが好ましい。更に、タッチパネル５０はカバー４２に直接取付けることもできるが、好ましくは、図２に示すように、カバー４２に隣接させて床面に固定された、支柱またはフレーム５２に取付けて、加工に際して発生する振動がタッチパネル５０に直接伝わらないようにする。実際の工作機械１０の外観は、支柱またはフレーム５２の表面を覆い、タッチパネル５０だけが露出するように化粧カバーで囲まれる。

【0018】

タッチパネル５０は、表示制御部３６のみならず、ＶＧＡケーブルまたはＤＶＩケーブルおよびＵＳＢケーブルを介してパーソナルコンピュータ５６にも接続されている。該パーソナルコンピュータ５６は、また、ＮＣ装置６０にも接続されている。パーソナルコンピュータ５６には、撮影またはコンピュータシミューレーションした工作機械１０の動作の画像を記憶する記憶装置５８が接続されている。

【0019】

以下、本実施形態の作用を説明する。
図４は、タッチパネル５０に表示される操作ウィンドウ７０を示している。タッチパネル５０は、例えば、高さ方向に高い方から低い方へ領域５０ａ、領域５０ｂ、領域５０ｃと３分割し、領域５０ｂは窓２６ａの高さと概ね同一になっている。操作ウインドウ７０は、領域５０ｃに表示される。操作ウィンドウ７０は、工作機械１０の外観画像が表示される領域７２と、操作盤３８による操作を禁止する有効・無効ボタン７４、工作機械１０で実行するデモ加工を選択するデモ加工選択ボタン７６、７８、８０と、ＮＣ装置６０による制御を開始するためのＮＣ開始ボタン８２と、ＮＣ装置６０による制御を停止するためのＮＣ停止ボタン８４とを含んでいる。デモ加工選択ボタン７６〜８０は異なるデモ加工に対応しており、１つのデモ加工選択ボタンを選択してタップすることによって、それに対応したデモ加工を工作機械１０で実行することができる。

【0020】

デモ加工を開始する場合は、まず、有効・無効ボタン７４をタップする。これによって、操作権限が操作盤３８からタッチパネル５０に移り、操作盤３８による操作が無効になる。タッチパネル５０に操作権限があることを表示するために、有効・無効ボタン７４の色を変更するようにしてもよい。デモ加工が終了したときに、再び有効・無効ボタン７４をタップすることによって操作盤３８による操作が有効になる。

【0021】

次いで、デモ加工選択ボタン７６〜８０のうち１つのデモ加工選択ボタンをタップすることによって、工作機械１０で実行するデモ加工が選択される。デモ加工選択ボタンがタップされた情報は、例えばＵＳＢケーブルを介してパーソナルコンピュータ５６へ送信され、パーソナルコンピュータ５６からＮＣ装置６０へ送信され、ＮＣ装置６０において対応した加工プログラムが選択される。ＮＣ装置６０へ加工プログラムを供給するＣＡＭ装置（図示せず）のような加工プログラム供給装置を別途設けてもよい。

【0022】

次いで、ＮＣ開始ボタン８２をタップすることにより、ＮＣ装置６０による工作機械１０の制御が開始される。これにより、ＮＣ装置６０の読取解釈部６２における選択されたデモ加工用の加工プログラム６４の読取り解釈が開始する。デモ加工用の加工プログラム６４は、デモ加工で用いる工具の選択指令、デモ加工用の機械座標系の指定指令の後に動画再生開始指令が記載されている。動画再生開始指令は例えばＭコードで記述することができる。読取解釈部６２が動画再生開始指令を読み込むと、ＮＣ装置６０はパーソナルコンピュータ５６に対して選択されたデモ加工に対応した比較加工の動画を記憶装置５８から読み出して再生を開始する。これによって、実加工と動画の加工とが同期して開始される。

【0023】

デモ加工として、例えば、図５に示すような、複数の下穴８６が形成されたワークＷにタップＴによってタッピング加工を行う場合、比較加工として予め直線工具経路８８に沿ってタップＴを送りつつタッピング加工を行った動画を撮影しておく。その際、スプラッシュガード２６の窓２６ａから実際のタッピング加工を見たのと同一の映像がタッチパネル５０に表示されるような倍率、角度で撮影しておく。

【0024】

実際のデモ加工は破線で示すような滑らかな円弧と直線で各下穴８６を繋いだような工具経路９２でタップＴを送り、それと同時に直線送りしてタッピング加工を行った動画をタッチパネル５０に表示することによって、２つの送り方法による動きの滑らかさや加工終了時間の違いが観察者に明確に認識される。タッチパネル５０上の動画再生位置も、スプラッシュガード２６の窓２６ａと同じ高さの領域５０ｂにすることが一層好ましい。

【0025】

既述の実施形態では、タップＴを送るための工具経路の相違について、動画と実際のデモ加工とを比較するようになっていたが、本発明はこれに限定されず、例えば工具の摩耗度の相違による切りくずの発生具合、各種制御パラメータの相違による送り動作、新旧機能の相違などについて比較するようにしてもよい。また、比較加工を実際に撮影した映像ではなく、コンピュータシミュレーションで作成した、例えば複雑な５軸制御加工で工具とワークとが衝突してしまう動画と、衝突防止機能が効いた実加工とを比較するようにしてもよい。

【0026】

本実施形態によれば、現在の実行中のデモ加工の動作に同期させて、ワークの比較加工を実際に撮影した映像やコンピュータシミューレーションで作成した動画をタッチパネルに表示させるようにしたので、両者の相違が観察者に実感として伝わるようになり、より効果的に相違を観察者に理解させることが可能となる。

【0027】

デモ加工による機能説明の他に、次のような使い方がある。ワークの加工現場で、同じ加工プログラムを繰り返し実行し、同じワークを連続して加工する場合でも、数日ないし数年の間隔を明けて加工する場合でも、過去の良好な加工状態を撮影した動画を現在の加工に同期して表示させることにより、現在の加工の切りくずの発生状況、加工液の供給状態、送り軸の動作の滑らかさ等で異常がないかをオペレータが監視しやすくなる。

【0028】

表示制御部３６は、前述のワークの加工動作を実際に撮影した動画またはワークの加工動作をコンピュータシミューレーションで模擬した動画を現在のワークの加工動作に同期させてタッチパネル５０に表示させる他に、次のような工作機械の動作を表示させることができる。カメラ４０ａによる現在の加工室内の窓２６ａからは見えない奥まった箇所の画像、カメラ４０ｄによる工具マガジン３２内の画像、およびカメラ４０ｃによる切りくずトラフ１２ａの画像をそれぞれタッチパネル５０の領域５０ｂ、５０ａ、５０ｃに表示させることにより、オペレータは加工状態、工具マガジン３２内の工具の収納状態、切りくずトラフ１２ａの切りくずの流れ具合等を監視することができる。なお、ワークＷの交換中はカメラ４０ａに替えてカメラ４０ｂによるワーク交換位置の画像を表示させる。

【0029】

また、工作機械の見本市やショールームにおける展示では、タッチパネル５０の領域５０ａでは、常時、会社の広告や当該工作機械１０の広告画像を表示させながら、領域５０ｂ、５０ｃでは前述のデモ加工を表示させるといった使い方もできる。従って、タッチパネル５０の画面は、窓２６ａより大きいサイズが好ましい。そして表示される画像の大きさが窓２６ａから見える工具、ワーク、取付具、その他の工作機械１０の構成要素の実物と概ね同じ大きさで映しだされる画面サイズを少なとも有していることが好ましい。領域５０ｂには、その他当該工作機械１０の機能説明、加工の事例画像、工作機械の取扱説明を表示させてもよい。また、タッチパネル５０の領域５０ａ、５０ｂ、５０ｃの３分割をやめ、画面全面に広告を表示させたり、もっと画面を細分割してマルチウィンドウ表示にしてもよい。

【符号の説明】

【0030】

１０ 工作機械
２６ スプラッシュガード
２６ａ 窓
２８ 切削液タンク
３２ 工具マガジン
３６ 表示制御部
３８ 操作盤
４２ カバー
５０ タッチパネル
５２ フレーム
５６ パーソナルコンピュータ
６０ ＮＣ装置
７４ 有効・無効ボタン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】