JP5037372B2

JP5037372B2 - 地震情報により工作機械を停止する機能を有する数値制御装置

Info

Publication number: JP5037372B2
Application number: JP2008017544A
Authority: JP
Inventors: 英朗前田; 真也中村; 義一中西
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2008-01-29
Filing date: 2008-01-29
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2028-01-29
Also published as: JP2009181174A

Description

本発明は、数値制御装置に関し、特に、地震情報を利用した数値制御装置に関する。

日本国気象庁は緊急地震速報として、地震検知してから数秒〜１分程度の間に数回（５回〜１０回程度）の情報を発表している。第１報は迅速性を優先し、その後提供する情報の精度は徐々に高くなっていく。ほぼ精度が安定したと考えられる時点で最終報を発表し、その地震に対する緊急地震速報の提供を終了している。

また、特許文献１には、地震観測網からの情報に基づいて震源情報を決定する第１および第２の震源決定システムと、第１および第２の震源決定システムから受信する前記震源情報から予測用の震源情報を生成する震源情報選択合成部と、予測用の震源情報から所定の地域における震度階の予測値と地震の主要動が前記地域に到達するまでの余裕時間の予測値とを含む地震予測情報を生成する地震予測情報生成部と、地震予測情報を出力する出力部とを備えた緊急地震速報装置が開示されている。

地震が発生した時、数値制御装置や数値制御装置が制御する機械が破壊されたりしないように、また、機械が破壊されることにより人的被害を惹起しないように、無条件で即座にプログラム運転を停止している。

特開２００６−１１２９２２号公報

地震が発生した時、無条件で即座に工作機械のプログラム運転を停止し、工具またはワークの退避を実行した場合、下記の問題が発生することが起こりうる。
（１）加工中のワークに工具との接触した痕跡が残り加工面が不良になる。
（２）数値制御装置の運転停止時に実行中であったブロックから運転再開すると、加工済みの面と工具が接触する場合があるため、加工プログラムの修正を行う必要が生じる。そのため、ワークの加工に時間を要してしまう。

そこで本発明は、地震情報を利用してワークを切削しないブロックでプログラム運転停止や工具の退避を行うことが可能な、数値制御装置を提供することを目的とする。

本願の請求項１に係る発明は、少なくとも地震発生までの予測時間または予測時刻を含む地震情報を受信する地震情報受信部と、工作機械でワークを実加工中に該地震情報受信部で該地震情報を受信したとき、前記地震発生の予測時刻での予測実行ブロックを特定する実行ブロック予測手段と、前記地震情報受信部が前記地震情報を受信した時に実行中のブロックから該実行ブロック予測手段で特定した予測実行ブロックまでの間に、前記工作機械の主軸が停止するブロックまたは早送りで工具あるいはワークが移動する運転停止ブロックを特定する運転停止ブロック特定手段と、該運転停止ブロック特定手段により特定された運転停止ブロックの実行開始から実行終了時までの間でプログラム運転の停止を行うプログラム運転停止手段と、前記プログラム運転停止手段によりプログラム運転が停止した場合、前記工具または前記ワークを退避する退避手段と、を備えた地震情報により工作機械を停止する機能を有する数値制御装置である。

請求項２に係る発明は、前記プログラム運転停止手段は更に、前記運転停止ブロック特定手段により運転停止ブロックが特定されない場合に前記実行中のブロックで即座にプログラム運転の停止を行うようにした請求項１に記載の地震情報により工作機械を停止する機能を有する数値制御装置である。
請求項３に係る発明は、地震情報に基づき工作機械の運転を停止した場合に、ワークの加工再開に必要な情報を記憶する加工再開情報記憶手段を備えた請求項１または２のいずれか１つに記載の地震情報により工作機械を停止する機能を有する数値制御装置である。

本発明により、ワークを加工していないブロックでプログラム運転停止と工具退避とを実行することが可能な、地震情報により工作機械を停止する機能を有する数値制御装置を提供することが可能である。

以下、本発明である地震情報により工作機械を停止する機能を有する数値制御装置１の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、数値制御装置１の要部ブロック図である。液晶表示装置付手動操作盤（ＬＣＤ／ＭＤＩ）９は、インタフェース２を介して数値制御装置１に接続される。デジタルサーボ機能３は、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）をサーボ制御部に用いられる。そして、サーボ制御ソフトウェアによりサーボモータ１０の位置、速度、及び、電流を制御している。サーボモータ１０に流れた電流値とモータの回転角度の情報は、サーボ制御部にフィードバックされ次の演算に用いられる。主軸制御機能４は、主軸モータ１１の回転数を指令したり、主軸モータ１１の負荷電流の監視や、位置と速度とを制御して送りモータとして使用する制御を行なったりする。ＰＭＣ機能５は、プログラマブルマシンコントローラ機能であって、Ｉ／Ｏユニット１２を介して、例えば、加工プログラムで指令された補助機能（Ｍ、Ｓ、Ｔ）のシーケンス制御を行って、主軸の回転／停止、自動工具交換装置を制御する機能である。

ＮＣ機能６は、工作物に対する工具の経路や、その他の加工に必要な工程を数値情報で指令する制御を行う。例えば、補間機能により、３次元空間の任意の曲線に沿って工具の位置と速度とを制御する。

地震情報受信機能７は、日本国気象庁が発信する緊急地震速報やその他の地震観測網から発信される地震情報を、インターネットや、放送、無線通信、電話回線などの情報伝達手段から取得する機能である。取得される地震情報には、少なくとも、地震（主要動）発生までの予測時間や地震の到達予測時刻に関する情報を含んでいるものとする。

通信機能８は、インタフェースを介して外部のパソコンなどから情報（例えば、加工プログラム）を数値制御装置１に取込む機能を有する。

図２は、本発明である地震情報により工作機械を停止する機能を有する数値制御装置１の機能ブロック図である。
ワークの加工を行う工作機械を制御する数値制御装置１は、地震発生までの予測時間または地震の到達予測時刻を含む地震情報Ｓｉｇを受信する地震情報受信部Ａと、前記工作機械でワークを実加工中に該地震情報受信部で該地震情報を受信したとき、前記地震発生の予測時刻での予測実行ブロックを特定する実行ブロック予測部Ｂと、地震情報受信部Ａが地震情報Ｓｉｇを受信した時に実行中のブロックから実行ブロック予測部Ｂで特定した予測実行ブロックまでの間に、工作機械の主軸が停止するブロックまたは早送りで工具あるいはワークが移動する運転停止ブロックを特定する運転停止ブロック特定部Ｃと、運転停止ブロック特定部Ｃにより特定された運転停止ブロックの実行開始から実行終了時までの間でプログラム運転の停止を行うプログラム運転停止制御部Ｄと、前記プログラム運転停止制御部Ｄによりプログラム運転が停止した場合、前記工具または前記ワークを退避する退避制御部Ｅと、の機能を備えている。退避制御部Ｅは、例えば、工作機械ごとに予め定められた位置に工具を退避すること、パラメータ等で設定可能な機械座標位置に退避すること、あるいは、停止前に動作していた方向に対し、逆方向にパラメータ等で決められた距離または時間だけ離れた位置に退避するように制御する。

また、プログラム運転停止制御部Ｄは更に、運転停止ブロック特定部Ｃにより運転停止ブロックが特定されない場合に、数値制御装置１が実行中のブロックで即座にプログラム運転の停止を行うようにしてもよい。
また、数値制御装置１は、地震情報Ｓｉｇに基づき工作機械の運転を停止した場合に、ワークの加工再開に必要な情報を記憶する加工再開情報記憶部Ｆを備えてもよい。

そしてこれらの機能により、本発明の実施形態である数値制御装置１は、地震情報Ｓｉｇに基づいて、工作機械を停止し工具やワークを退避する機能を実現可能である。これにより、プログラム運転を停止した時点からプログラム加工を実行することができ、加工中のワークに工具との接触した痕跡が残り加工面が不良になることを防ぐ。更に、加工再開情報記憶部を備えることにより、工作機械ワーク加工がスムーズに回復可能である。

また、前記プログラム運転停止時に、主軸モータを静止させることにより、ワークや工具が地震の衝撃で主軸から外れても、遠心力でそれらが飛ばないようにし、オペレータに危険を及ぼさないように制御することも可能である。

図３は、地震発生の予測時刻における予測実行ブロックを特定するためのアルゴリズムを示すフローチャートである。以下、各ステップに従って説明する。
地震発生までの予測時間Ｔｅを地震情報Ｓｉｇから取得する（ステップＳ１００）。１ブロック毎の運転にかかる時間の合計値Ｔｃを０に初期化する（ステップＳ１０１）。運転時間計算ブロック番号Ｂｃに現在実行中のブロック番号を代入する（ステップＳ１０２）。運転時間計算ブロック番号Ｂｃを実行する時の送り速度Ｆｃを取得する（ステップＳ１０３）。運転時間計算ブロック番号Ｂｃを実行する時の移動距離Ｌｃを取得する（ステップＳ１０４）。１ブロック毎の運転にかかる時間の合計値Ｔｃを算出する。Ｔｃは、Ｔｃ＝Ｔｃ＋（Ｌｃ／Ｆｃ）により計算する（ステップＳ１０５）。

次に、ステップＳ１０５で算出した合計値Ｔｃは予測時間Ｔｅより大きいか否か判断し、大きい場合にはステップＳ１０９へ移行し、小さい場合にはステップＳ１０７へ移行する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６で合計値Ｔｃが予測時間Ｔｅより大きいと判断された場合には、運転時間計算ブロック番号Ｂｃを予測地震発生時刻での実行ブロック番号として保存し（ステップＳ１０９）、終了する。

一方、ステップＳ１０６で合計値Ｔｃが予測時間Ｔｅより大きくないと判断された場合には、運転時間計算ブロック番号Ｂｃは加工プログラムにある最大ブロック番号以上であるか否か判断し（Ｓ１０７）、加工プログラムの最大ブロック番号以上である場合にはステップＳ１０９へ移行し、加工プログラムの最大ブロック番号未満である場合にはステップＳ１０８へ移行する。ステップＳ１０７から移行したステップＳ１０８では、運転時間計算ブロック番号Ｂｃを１つ増加し（ステップＳ１０８）、その後、ステップＳ１０３へ戻り、処理を継続する。

図４は、地震発生の予測時刻における予測実行ブロックを特定した後、プログラム運転を停止するまでのアルゴリズムを示すフローチャートである。以下、各ステップに従って説明する。

運転停止判定ブロック番号Ｂｓに現在実行中のブロック番号を代入し（ステップＴ１００）、運転停止判定ブロック番号Ｂｓは、主軸を停止する指令あるいは早送り指令を有するブロックのブロック番号であるか否か判断する（ステップＴ１０１）。ステップＴ１０１で、主軸を停止する指令あるいは早送り指令を有するブロックと判断された場合にはステップＴ１０８へ移行し、前記指令を有しないブロックと判断された場合にはステップＴ１０２へ移行する。

一方、ステップＴ１０１で主軸を停止する指令あるいは早送り指令を有するブロックと判断された場合には、実行中のブロック番号がＢｓと等しくなるまで待ち（ステップＴ１０８）、運転停止判定ブロックの実行開始時から実行終了時までの間でプログラム運転を停止し（ステップＴ１０５）、運転停止ブロック番号Ｂｓをメモリに保存する（ステップＴ１０６）。
他方、ステップＴ１０１で主軸を停止する指令あるいは早送り指令を有しないブロックと判断された場合には、運転停止判定ブロック番号Ｂｓが、地震発生の予測時刻での実行ブロック番号以上か否かを判断する（ステップＴ１０２）。

一方、ステップＴ１０２で、運転停止判定ブロック番号Ｂｓが地震発生の予測時刻での実行ブロック番号以上と判断された場合には、プログラム運転を即座に停止し（ステップＴ１０４）、運転停止ブロック番号Ｂｓをメモリに保存する（ステップＴ１０６）。
他方、ステップＴ１０２で、運転停止判定ブロック番号Ｂｓが地震発生の予測時刻での実行ブロック番号以上でないと判断された場合には、運転停止判定ブロック番号Ｂｓを１つ増加し（ステップＴ１０３）、その後、ステップＴ１０１へ戻り、処理を継続する。

図５は、本発明である地震情報により工作機械を停止する機能を有する数値制御装置１で実行される加工プログラムの一例である。この加工プログラムの例を用いて、本発明の地震情報により工作機械を停止する機能について説明する。

まず、加工プログラムの例について説明する。Ｏ１０００はプログラムＮｏ１０００であることを意味する。Ｎ００１〜Ｎ０１８はブロック番号を意味する。以下、ブロック番号に従って説明する。
ブロックＮ００１は、ワーク座標系を設定し、工具スタート点を設定する。また、工具長補正キャンセル、工具径補正キャンセル、固定サイクルキャンセル、ＸＹ平面で動作させる指令も行っている。ブロックＮ００２は、早送りで機械原点位置へ動作することを指定する。ブロックＮ００３は、工具番号０１への工具交換を指定する。ブロックＮ００４は、早送りで動作することを指定する。
ブロックＮ００５は、主軸回転数を毎分１０００回転に設定し、主軸を時計方向回転で起動することを指定する。
ブロックＮ００６は、切削油ポンプをオンする。

ブロックＮ００７は、Ｚ方向に切削速度毎分３００ｍｍに設定し切り込むことを指定する。ブロックＮ００８は、ＸＹ平面を指定し、ＸＹ平面内で切削速度毎分３００ｍｍに設定し直線切削することを指定する。ブロックＮ００９は、円弧切削を指定する。ブロックＮ０１０は、直線切削を指定する。

ブロックＮ０１１は、早送りで工具を上方へ戻すことを指定する。ブロックＮ０１２は、早送りで機械原点位置へ動作することを指定する。ブロックＮ０１３は、主軸停止を指定する。ブロックＮ０１４は、工具番号０２への工具交換を指定する。ブロックＮ０１５は、主軸を時計方向回転で起動することを指定する。

ブロックＮ０１６は、ＸＺ平面を指定し、早送りで動作することを指定する。ブロックＮ０１７は、Ｚ方向に切削速度毎分３００ｍｍに設定し切り込むことを指定する。ブロックＮ０１８は、ＸＹ平面を指定し、ＸＹ平面内で切削速度毎分３００ｍｍに設定し直線切削することを指定する。

図５に示されるプログラムの一例であるプログラムＮｏ１０００では、主軸が停止あるいは停止するブロックは、ブロックＮ００１、ブロックＮ００２、ブロックＮ００３、ブロックＮ００４、ブロックＮ０１３、及びブロックＮ０１４であり、早送りするブロックは、ブロックＮ００２、ブロックＮ００４、ブロックＮ０１１、ブロックＮ０１２、ブロックＮ００１６である。

図６は、加工プログラムの各ブロックの実行時間、地震情報受信、及び、地震情報により予測される予測時間との関係を示す図である。図６では、ブロックＮ００７〜ブロックＮ０１２までの各ブロックの実行時間を示している。また、図６では、ブロックＮ００７で地震情報を受信したことを示し、ブロックＮ０１０の実行中に予測地震発生時刻が重なる場合（以下、「場合１：予測時間Ｔｅ」という。）とブロックＮ０１２の実行中に予測地震発生時刻が重なる場合（以下、「場合２：予測時間Ｔｅ」という。）とを示している。

ここで、ブロックＮ００７を実行中に地震情報を受信すると、図３に示したアルゴリズムのフローチャートに従って、予測地震発生時刻での実行ブロックを特定する処理を実行する。図３のステップＳ１０２で、運転時間計算ブロック番号ＢｃにブロックＮ００７の番号Ｎ００７を代入する。ステップＳ１０３で取得する送り速度Ｆｃは、切削速度毎分３００ｍｍである。ステップＳ１０４で取得する移動距離Ｌｃは、２０ｍｍである。取得したこれらの値に基づき、ステップＳ１０５で１ブロック毎の運転にかかる時間の合計値Ｔｃを算出することができる。

図６に示される場合１：予測時間Ｔｅの場合には、ブロックＮ００７〜ブロックＮ００１０において主軸が停止したり早送りするブロックは存在しない、従って、図４に示されるプログラム運転を停止するアルゴリズムに従って処理すると、現在実行中のブロックであるブロックＮ００７で即座にプログラム運転を停止する。

図６に示される場合２：予測時間Ｔｅの場合には、ブロックＮ００７〜ブロックＮ０１２において早送りのブロックＮ０１１が存在する。従って、図４に示されるプログラム運転を停止するアルゴリズムに従って処理すると、ステップＴ１０８で早送りブロックであるブロックＮ０１１が実行されるまで待ち、換言すると、ブロックＮ０１１まで加工プログラムの実行が進むと、ステップＴ１０５で、ブロックＮ０１１でプログラム運転停止し、ステップＴ１０６でブロックＮ０１１を運転停止ブロックとして保存する。

図５に示されるように加工プログラムには、主軸停止用のＭコード指令（Ｍ０５）や、親送り指令であるＧコードモーダル（Ｇ０１、Ｇ０２、Ｇ０３など）やＧコード指令（Ｇ２８、Ｇ３０、Ｇ５３など）がある。主軸停止のブロックか否かは、主軸停止用のＭコード指令（Ｍ０５）が実行されたか否かで判断できる。また、早送りブロックか否かは、ＧコードモーダルやＧコード指令により特定できる。速度情報はＦコード指令から抽出し、移動距離はＸ、Ｙ、Ｚ指令などの軸移動の指令から抽出することができる。

工作機械を制御する数値制御装置には先読み機能を有するものがある。この数値制御装置において、将来実行するブロックは既に解析済みであるので、より高速に本発明である地震情報により工作機械を停止する機能を実施することが可能である。また、ＳＲＡＭ上に存在する加工プログラムを読み出して解析する場合においても、迅速にＦコード指令や軸移動指令を抽出することができる。

なお、本発明の地震情報により工作機械を停止する機能を有する数値制御装置は、地震情報受信部が地震発生までの予測時間または地震の到達予測時刻を含む地震情報を受信する前に、初期微動であるＰ波を検出する地震計であるＰ波センサーからのＰ波検出信号が地震情報受信部に入力されると、即座に数値制御装置のプログラム運転を停止し、工具やワークの退避を行うようにしてもよい。前記地震情報を受信後に入力したＰ波検出信号は無視し、上記に説明したアルゴリズムに従って処理されるようにしてもよい。

本発明である地震情報により工作機械を停止する機能を有する数値制御装置の要部ブロック図である。本発明である地震情報により工作機械を停止する機能を有する数値制御装置の機能ブロック図である。地震発生の予測時刻における予測実行ブロックを特定するためのアルゴリズムを示すフローチャートである。地震発生の予測時刻における予測実行ブロックを特定した後、プログラム運転を停止するまでのアルゴリズムを示すフローチャートである。本発明である地震情報により工作機械を停止する機能を有する数値制御装置で実行される加工プログラムの一例である。加工プログラムの各ブロックの実行時間、地震情報受信、及び、地震情報により予測される予測時間との関係を示す図である。

符号の説明

１数値制御装置
２インタフェース
３デジタルサーボ機能
４主軸制御機能
５ＰＭＣ機能
６ＮＣ機能
７地震情報受信機能
８通信機能
９ＬＣＤ／ＭＤＩ
１０サーボアンプ，サーボモータ
１１主軸アンプ，主軸モータ
１２Ｉ／Ｏユニット
１３バス
Ｓｉｇ地震情報
Ａ地震情報受信部
Ｂ実行ブロック予測部
Ｃ運転停止ブロック特定部
Ｄプログラム運転停止制御部
Ｅ退避制御部
Ｆ加工再開情報記憶部
Ｇ主軸モータ部
Ｈサーボモータ部

Claims

少なくとも地震発生までの予測時間または予測時刻を含む地震情報を受信する地震情報受信部と、
工作機械でワークを実加工中に該地震情報受信部で該地震情報を受信したとき、前記地震発生の予測時刻での予測実行ブロックを特定する実行ブロック予測手段と、
前記地震情報受信部が前記地震情報を受信した時に実行中のブロックから該実行ブロック予測手段で特定した予測実行ブロックまでの間に、前記工作機械の主軸が停止するブロックまたは早送りで工具あるいはワークが移動する運転停止ブロックを特定する運転停止ブロック特定手段と、
該運転停止ブロック特定手段により特定された運転停止ブロックの実行開始から実行終了時までの間でプログラム運転の停止を行うプログラム運転停止手段と、
前記プログラム運転停止手段によりプログラム運転が停止した場合、前記工具または前記ワークを退避する退避手段と、
を備えた地震情報により工作機械を停止する機能を有する数値制御装置。
前記プログラム運転停止手段は更に、前記運転停止ブロック特定手段により運転停止ブロックが特定されない場合に前記実行中のブロックで即座にプログラム運転の停止を行うようにした請求項１に記載の地震情報により工作機械を停止する機能を有する数値制御装置。
地震情報に基づき工作機械の運転を停止した場合に、ワークの加工再開に必要な情報を記憶する加工再開情報記憶手段を備えた請求項１または２のいずれか１つに記載の地震情報により工作機械を停止する機能を有する数値制御装置。