JP2015011669A - 複合形固定サイクルの開始点経路短縮機能を有する数値制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】固定サイクルにおいて、サイクルの切削完了位置から次のサイクルの切削開始位置へ直線経路を設定する複合形固定サイクルの開始点経路短縮機能を有する数値制御装置を提供する。【解決手段】固定サイクルにおいて、サイクルの切削完了位置＜４＞から次のサイクルの切削開始位置＜５＞へ直線経路を設定する。さらに、設定した直線経路が被加工物２１と干渉する可能性がある場合、被加工物２１の切削済みの領域を判定し、被加工物２１と干渉せず、極力短縮した経路を設定する。従来の固定サイクルでは、サイクルの切削完了位置から、一度、サイクルの開始位置へ戻り、もしくは平面第１軸のみ移動を行い、次のサイクルを開始する。本発明では、被加工物２１の切削済みの領域を判定し、サイクルの切削完了位置＜４＞から次のサイクルの切削開始位置＜５＞への経路を極力短縮することでサイクルタイムの短縮を図る。【選択図】図３
Description
本発明は工作機械を制御する数値制御装置であって、特に、複合形固定サイクルの開始点経路短縮機能を有する数値制御装置に関する。
被加工物を素材形状から仕上げ加工形状まで、開始位置から終了位置まで複数の経路で形成される移動経路を１つの切削サイクルとして、該切削サイクルが複数のサイクルで構成される固定サイクルをひとつの指令で加工する数値制御装置は、従来、サイクルの切削完了位置から、一度、サイクルの開始位置へ戻り、もしくは平面第１軸のみ移動を行い、次のサイクルを開始する。ここで、平面第１軸とはＸＹ平面の場合Ｘ軸、ＺＸ平面の場合Ｚ軸、ＹＺ平面の場合Ｙ軸を指す。また、平面第２軸とはＸＹ平面の場合Ｙ軸、ＺＸ平面の場合Ｘ軸、ＹＺ平面の場合Ｚ軸を指す。
従来の固定サイクルでは、被加工物の切削済みの領域を判定せず、被加工物との干渉を避けるために必ず前述の動作となっている。この問題に対する解決手段として、加工プログラムの特定の切削ブロックを実行中に工具に作用する主軸負荷を検出して、工具によるワークの実際の切削状態を判定する切削状態判定部を設け、切削状態が変化したと判定された際の工具の位置を検出する工具位置検出部を設け、切削状態判定部からの切削状態の判定信号と、工具位置検出部で検出された切削状態が変化した際の工具位置から、書換え指示マークにより指示された加工プログラムの特定の切削ブロックの、工具がワークを実際に切削していない区間を早送り指令Ｇ０に書換えるプログラム書換部を設けて構成する方法がある（特許文献１の「解決手段」を参照）。
また、他の解決策として、切削送り開始位置からの切削送りを指示する切削送り指令と、切削送り開始位置までの早送りを指示する早送り指令とが記述された加工プログラムを、プログラム記憶部に記憶し、その記憶された加工プログラムに基づいて、工具を被加工物に対して相対的に移動させて、所定の加工を行う。工具と被加工物との接触の有無を監視する接触検出器を設け、その接触検出器からの検出信号に基づいて加工プログラムの切削送り開始位置を変更して、早送り指令における切削送り開始位置までの工具の移動経路を変更設定する方法がある（先行技術文献２の「解決手段」を参照）。
しかし、特許文献１に開示される技術は、経路の短縮ではなく、切削ブロックで実際に切削状態でない区間を早送りに変更して、サイクルタイムを短縮していることから、元々、早送りブロックで構成されている場合のサイクルタイム短縮ができない問題がある。
また、特許文献２に開示される技術は、移動経路の変更が、１ブロックの早送り指令の経路であるため、複数ブロックの早送り指令の経路を短縮することができないことと、経路の短縮が切削ブロックであることと、接触検出器というハードウェアが必要である、との問題がある。
そこで、本発明の目的は、固定サイクルにおいて、サイクルの切削完了位置から次のサイクルの切削開始位置へ直線経路を設定する複合形固定サイクルの開始点経路短縮機能を有する数値制御装置を提供することである。
本発明は、固定サイクルにおいて、サイクルの切削完了位置から次のサイクルの切削開始位置へ直線経路を設定する。さらに、設定した直線経路が被加工物と干渉する可能性がある場合、被加工物の切削済みの領域を判定し、被加工物と干渉せず、極力短縮した経路を設定する。従来の固定サイクルでは、サイクルの切削完了位置から、一度、サイクルの開始位置へ戻り、もしくは平面第１軸のみ移動を行い、次のサイクルを開始する。本発明では、被加工物の切削済みの領域を判定し、サイクルの切削完了位置から次のサイクルの切削開始位置への経路を極力短縮することでサイクルタイムの短縮を図る。
そして、本願の請求項１に係る発明は、被加工物を素材形状から仕上げ加工形状まで、開始位置から終了位置まで複数の経路で形成される移動経路を１つの切削サイクルとして、該切削サイクルが複数のサイクルで構成される固定サイクルをひとつの指令で加工する数値制御装置であって、前記１つのサイクルの切削完了位置から次のサイクルの切削開始位置までの移動経路を直線とした場合、前記被加工物と前記移動経路との干渉が生ずるかどうかを判断する干渉チェック手段を備え、該干渉チェック手段が干渉がないと判断した場合、前記１つのサイクルの切削完了位置から次のサイクルの切削開始位置までの移動経路を直線とすることを特徴とする経路短縮機能を有する数値制御装置である。これによって、固定サイクルにおいて、サイクルの切削完了位置から次のサイクルの切削開始位置へ直線経路を設定できる。
請求項２に係る発明は、前記干渉チェック手段により、被加工物と干渉すると判断された場合、被加工物と干渉しないと判断される範囲で、前記１つのサイクルの切削完了位置から次のサイクルの切削開始位置へ２ブロックの直線で、その２直線のなす角が９０°以上１８０°未満で移動することを特徴とする請求項１に記載の経路短縮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、前記干渉チェック手段により、被加工物と干渉すると判断された場合、被加工物と干渉しないと判断される範囲にある位置と、サイクルの切削完了位置と次のサイクルの切削開始位置の３つの位置を通る円弧で移動することを特徴とする請求項１に記載の経路短縮機能を有する数値制御装置である。
請求項２，３に係る発明により、被加工物の切削済みの領域を判定し、被加工物と干渉せず、極力短縮した経路を設定できる。
本発明では、固定サイクルにおいて、サイクルの切削完了位置から次のサイクルの切削開始位置へ直線で移動することで、経路の短縮が可能となる。さらに、被加工物と干渉する可能性がある場合、被加工物の切削済みの領域を判定し、干渉回避を行うことで、サイクルの切削完了位置から次のサイクルの切削開始位置への経路を極力短縮することが可能となる。
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。なお、本明細書において、平面第１軸とはＸＹ平面の場合Ｘ軸、ＺＸ平面の場合Ｚ軸、ＹＺ平面の場合Ｙ軸を指す。また、平面第２軸とはＸＹ平面の場合Ｙ軸、ＺＸ平面の場合Ｘ軸、ＹＺ平面の場合Ｚ軸を指す。
図１は、本発明の固定サイクルの開始点経路短縮機能を有する数値制御装置の要部ブロック図である。ＣＰＵ２１１は数値制御装置２００を全体的に制御するプロセッサである。ＣＰＵ２１１はバス２２３を介してＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性メモリなどで構成されるメモリ２１２、ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コントローラ）２１３、液晶表示器で構成される表示器２１４、キーボード等の各種指令やデータを入力するための入力機器２１５、外部記憶媒体やホストコンピュータ等に接続されるインタフェース２１６、工作機械の各軸制御回路２１７（図では３軸分を備えた例を示している）、スピンドル制御回路２２０に接続されている。ＣＰＵ２１１は、メモリ２１２に格納されたシステムプログラムを、バス２２３を介して読み出し、該システムプログラムに従って数値制御装置全体を制御する。またメモリ２１２には、本発明に係る固定サイクルの開始点経路短縮機能を実現するプログラムが格納されている。
ＰＭＣ２１３は数値制御装置２００に内蔵されたシーケンスプログラムで制御対象物の加工機の補助装置に信号を出力し、または該補助装置からの信号を入力し制御する。また、数値制御装置で制御される加工機の本体に配備された操作盤の各種スイッチ等の信号を受け、必要な信号処理をした後、ＣＰＵ２１１に渡す。
Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の各軸（３軸）の軸制御回路２１７はＣＰＵ２１１から各軸に補間分配された移動指令量を受けて、各軸の指令をサーボアンプ２１８に出力する。サーボアンプ２１８はこの指令を受けて、工作機械の各軸のサーボモータ２１９を駆動する。各軸のサーボモータ２１９は位置・速度検出器２２５を内蔵し、この位置・速度検出器２２５からの位置・速度フィードバック信号を軸制御回路２１７にフィードバックし、位置・速度のフィードバック制御を行う。
また、サーボアンプ２１８からサーボモータ２１９に出力される駆動電流も電流検出器２２４により検出され、軸制御回路２１７にフィードバックされ電流（トルク）制御がなされる。スピンドル制御回路２２０は主軸回転指令を受け、スピンドルアンプ２２１にスピンドル速度信号を出力する。スピンドルアンプ２２１はスピンドル速度信号を受けて、スピンドルモータ２２２を指令された回転速度で回転させる。又、ポジションコーダ２２７で主軸の回転速度を検出しスピンドル制御回路２２０にフィードバックし、速度制御を行う。さらに、スピンドルモータ２２２に流れる駆動電流を検出する電流検出器２２６からの電流フィードバック信号を受けて、電流ループ制御を行い、スピンドルモータ２２２の回転速度を制御する。
今回の技術は、主にワークが回転する旋盤の機械に適用される。主軸はスピンドルモータ２２２を内包し、その主軸にワークが取り付けられ、主軸全体としては固定されている状態でスピンドルモータ２２２が回転することで主軸に取り付けられたワークも回転する。刃物台には工具が取り付けられ、可動軸のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のサーボモータ２１９で駆動され動作する。この刃物台に取り付けられた工具を可動軸のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を動作させてワークに押し付け、ワークに対して相対的に移動させることで加工が行われる。
そして、数値制御装置２００は、加工サイクル指令による加工プログラムを解釈し実行する機能を備えている。数値制御装置２００のプロセッサ（ＣＰＵ）２１１は、加工サイクル指令による加工プログラムを解析し、加工プログラムで指定されているサイクル加工用のワーク形状データをメモリ２１２に格納し、該ワーク形状情報をサイクル加工するための加工経路を計算し工具パス指令に変換し、該変換した工具パス指令をメモリ２１２に格納する。
＜＜実施形態１＞＞
図２は従来技術における固定サイクルの移動経路を説明する図である。固定サイクルは複数のサイクルで構成され、一つのサイクルは複数の位置から構成されている。図２の場合、最初のサイクルは、サイクルの開始位置＜１＞、サイクル中の移動方向が変化する位置＜２＞，＜３＞、サイクルの切削完了位置＜４＞、サイクルの完了位置＜５＞で一つのサイクルが構成されている。次のサイクルは、サイクルの開始位置＜５＞、サイクルの切削開始位置＜６＞、サイクル中の移動方向が変化する位置＜７＞，＜８＞、サイクルの切削完了位置＜９＞、サイクルの完了位置＜１０＞で構成されている。
図２は従来技術における固定サイクルの移動経路を説明する図である。固定サイクルは複数のサイクルで構成され、一つのサイクルは複数の位置から構成されている。図２の場合、最初のサイクルは、サイクルの開始位置＜１＞、サイクル中の移動方向が変化する位置＜２＞，＜３＞、サイクルの切削完了位置＜４＞、サイクルの完了位置＜５＞で一つのサイクルが構成されている。次のサイクルは、サイクルの開始位置＜５＞、サイクルの切削開始位置＜６＞、サイクル中の移動方向が変化する位置＜７＞，＜８＞、サイクルの切削完了位置＜９＞、サイクルの完了位置＜１０＞で構成されている。
従来の固定サイクルでは、サイクルの切削完了位置＜４＞，＜９＞，＜１４＞から、一度、サイクルの開始位置（＝サイクルの完了位置）へ戻るか＜１＞、もしくは平面第１軸のみ移動を行いサイクルの完了位置へ行き＜５＞，＜１０＞，＜１５＞、その位置から次のサイクルを開始する（図２参照）。
これに対して、本発明の実施形態１では、図３に示すように、被加工物の切削済みの領域を判定し、サイクルの切削完了位置から次のサイクルの切削開始位置への経路を極力短縮することでサイクルタイムの短縮を実現する。本発明の実施形態１では、図３に示すように、サイクルの切削完了位置＜４＞，＜８＞，＜１２＞から次のサイクルの切削開始位置＜５＞，＜９＞，＜１３＞への直線経路は、各サイクルの切削経路から切削済みと判断されるため、サイクルの切削完了位置＜４＞，＜８＞，＜１２＞から次のサイクルの切削開始位置＜５＞，＜９＞，＜１３＞へ直線移動する動作となる。これにより、工具（図示せず）の相対的な移動経路が短縮され、サイクルタイムを短縮することができる。
図３に示されるように、本発明では工具が相対的に被加工物２１に接近するような移動経路をとるので、工具と被加工物２１との干渉チェックを行う必要がある。以下、本発明における干渉チェック手段を説明する。
（第１の干渉チェック手段）：図４，図５を参照
１つ目は、サイクルの切削完了位置から次のサイクルの切削開始位置へ直線で移動する場合を例として説明する。サイクルの切削完了位置を通る平面第１軸に対する垂線に対し、次のサイクルの切削開始位置が存在する側の半平面にサイクルの切削完了位置の１つ前の移動方向が変化する位置が存在する場合、移動経路が被加工物と干渉すると判断する。
１つ目は、サイクルの切削完了位置から次のサイクルの切削開始位置へ直線で移動する場合を例として説明する。サイクルの切削完了位置を通る平面第１軸に対する垂線に対し、次のサイクルの切削開始位置が存在する側の半平面にサイクルの切削完了位置の１つ前の移動方向が変化する位置が存在する場合、移動経路が被加工物と干渉すると判断する。
図４は第１の干渉チェック手段の例１を説明する図である。サイクルの切削完了位置の一つ前の移動方向が変化する位置２２がサイクルの切削完了位置２３を通る平面第１軸に対する垂線２５上、またはその垂線２５に対して次のサイクルの切削開始位置２４が存在する側の半平面にあるため、移動経路が被加工物２１と干渉すると判断する。
サイクルの切削完了位置２３から次の切削開始位置２４へ平面第１軸と平面第２軸が理想的に動作した場合は干渉しないが、現実のサイクル加工では、平面第２軸が微小レベルで先に動作する可能性があるため、この場合は干渉すると判断する。
サイクルの切削完了位置２３から次の切削開始位置２４へ平面第１軸と平面第２軸が理想的に動作した場合は干渉しないが、現実のサイクル加工では、平面第２軸が微小レベルで先に動作する可能性があるため、この場合は干渉すると判断する。
図５は第１の干渉チェック手段の例２を説明する図である。サイクルの切削完了位置２７の一つ前の移動方向が変化する位置２６が、サイクルの切削完了位置を通る平面第１軸に対する垂線２５上、またはその垂線２５に対して次のサイクルの切削開始位置２８が存在しない側の半平面にあるため、移動経路が被加工物２１と干渉しないと判断する。
（第２の干渉チェック手段）：図６，図７，図８を参照
２つ目は、サイクルの切削完了位置から次のサイクルの切削開始位置へ直線で移動する場合を例として説明する。サイクル中の全ての移動方向が変化する位置において、次のサイクルの切削開始位置とサイクル中の移動方向が変化する位置を結ぶ直線と平面第１軸とのなす角度が、サイクルの切削完了位置と次のサイクルの切削開始位置を結ぶ直線と平面第１軸とのなす角度より大きくなる位置が存在する場合（図６参照）、またはサイクル中の全ての円弧において、次のサイクルの切削開始位置を通る円弧の接線と平面第１軸とのなす角度が、サイクルの切削完了位置と次のサイクルの切削開始位置を結ぶ直線と平面第１軸とのなす角度より大きくなる円弧が存在する場合（図８参照）、移動経路が被加工物と干渉すると判断する。
２つ目は、サイクルの切削完了位置から次のサイクルの切削開始位置へ直線で移動する場合を例として説明する。サイクル中の全ての移動方向が変化する位置において、次のサイクルの切削開始位置とサイクル中の移動方向が変化する位置を結ぶ直線と平面第１軸とのなす角度が、サイクルの切削完了位置と次のサイクルの切削開始位置を結ぶ直線と平面第１軸とのなす角度より大きくなる位置が存在する場合（図６参照）、またはサイクル中の全ての円弧において、次のサイクルの切削開始位置を通る円弧の接線と平面第１軸とのなす角度が、サイクルの切削完了位置と次のサイクルの切削開始位置を結ぶ直線と平面第１軸とのなす角度より大きくなる円弧が存在する場合（図８参照）、移動経路が被加工物と干渉すると判断する。
図６は第２の干渉チェック手段の例１を説明する図である。サイクル中の移動方向が変化する位置３０，３１，３２のそれぞれ、および、サイクルの切削完了位置３３と、次のサイクルの切削開始位置３４を結ぶ直線と平面第１軸とのなす角度の内、サイクル中の移動方向が変化する位置３０，３１，３２のいずれかと次のサイクルの切削開始位置３４が最大角度となる場合、被加工物２１と干渉すると判断する。図６では、サイクル中の移動方向が変化する位置３１と次のサイクルの切削開始位置３４を結ぶ直線３５と平面第１軸とのなす角度３６が最大角度となっているので、被加工物２１と工具（図示せず）が干渉すると判断する。
図７は第２の干渉チェック手段の例２を説明する図である。サイクルの切削完了位置４３と次のサイクルの切削開始位置４４を結ぶ直線４５と平面第１軸とのなす角度４６が最大角度となる場合、移動経路が被加工物２１と干渉しないと判断する。
図８は第２の干渉チェック手段の例３を説明する図である。サイクルの切削完了位置５４と次のサイクルの切削開始位置５５を結ぶ直線５７と平面第１軸とのなす角度５８が最大角度となる場合、移動経路が被加工物２１と干渉しないと判断する。つまり、サイクル中の全ての円弧において、次のサイクルの切削開始位置５５を通る円弧の接線５６と平面第１軸とのなす角度が、サイクルの切削完了位置５４と次のサイクルの切削開始位置５５を結ぶ直線５７と平面第１軸とのなす角度より小さいので、移動経路が被加工物２１と干渉しないと判断する。
（第３の干渉チェック手段）：図９，図１１を参照
３つ目は、サイクルの切削完了位置６５から次のサイクルの切削開始位置６６へ直線で移動する場合、サイクルの切削完了位置６５とサイクル中の移動方向が変化する位置を結ぶ直線と平面第１軸とのなす角度が最小の移動方向が変化する位置６１と、サイクルの切削完了位置６５から、一度、サイクルの開始位置へ戻り、もしくは平面第１軸のみ移動を行い、次のサイクルの切削開始位置６６へ移動する従来の固定サイクルの経路（図９参照）の被加工物２１との平面第２軸方向の距離（サイクル中の移動方向が変化する位置６１からサイクルの切削完了位置６５を通る平面第１軸に平行な直線までの距離）を基準値αとした場合を検討する。
３つ目は、サイクルの切削完了位置６５から次のサイクルの切削開始位置６６へ直線で移動する場合、サイクルの切削完了位置６５とサイクル中の移動方向が変化する位置を結ぶ直線と平面第１軸とのなす角度が最小の移動方向が変化する位置６１と、サイクルの切削完了位置６５から、一度、サイクルの開始位置へ戻り、もしくは平面第１軸のみ移動を行い、次のサイクルの切削開始位置６６へ移動する従来の固定サイクルの経路（図９参照）の被加工物２１との平面第２軸方向の距離（サイクル中の移動方向が変化する位置６１からサイクルの切削完了位置６５を通る平面第１軸に平行な直線までの距離）を基準値αとした場合を検討する。
サイクルの切削完了位置６５とサイクル中の移動方向が変化する位置を結ぶ直線と平面第１軸とのなす角度が最小の移動方向が変化する位置と設定した経路の平面第２軸方向の距離（図１１のａ）が指令、またはパラメータより設定される値より小さい場合、経路が被加工物２１と干渉すると判断する。
（第４の干渉チェック手段）：図１０，図１１参照
４つ目は、サイクルの切削完了位置７５から次のサイクルの切削開始位置７６へ直線で移動する場合、次のサイクルの切削開始位置７６とサイクル中の移動方向が変化する位置を結ぶ直線と平面第１軸とのなす角度が最大の移動方向が変化する位置７３と、サイクルの切削完了位置７５から、一度、サイクルの開始位置へ戻り、もしくは平面第１軸のみ移動を行い、次のサイクルの切削開始位置７６へ移動する従来の固定サイクルの経路（図１０参照）の被加工物２１との平面第２軸方向の距離（サイクル中の移動方向が変化する位置７３からサイクルの切削完了位置７５を通る平面第１軸に平行な直線までの距離）を基準値のβとした場合を検討する。
４つ目は、サイクルの切削完了位置７５から次のサイクルの切削開始位置７６へ直線で移動する場合、次のサイクルの切削開始位置７６とサイクル中の移動方向が変化する位置を結ぶ直線と平面第１軸とのなす角度が最大の移動方向が変化する位置７３と、サイクルの切削完了位置７５から、一度、サイクルの開始位置へ戻り、もしくは平面第１軸のみ移動を行い、次のサイクルの切削開始位置７６へ移動する従来の固定サイクルの経路（図１０参照）の被加工物２１との平面第２軸方向の距離（サイクル中の移動方向が変化する位置７３からサイクルの切削完了位置７５を通る平面第１軸に平行な直線までの距離）を基準値のβとした場合を検討する。
次のサイクルの切削開始位置７６とサイクル中の移動方向が変化する位置を結ぶ直線と平面第１軸とのなす角度が最大の移動方向が変化する位置７３と、設定した経路の平面第２軸方向の距離（図１１のｂ）が指令、またはパラメータより設定される値より小さい場合、経路が被加工物２１と干渉すると判断する。
第３の干渉チェック手段と第４の干渉チェック手段により経路と被加工物との干渉はチェックする場合、図１１の基準値α、βにおいて、平面第２軸方向の被加工物２１から経路までの距離ａ、又は、距離ｂが指令、またはパラメータより設定される値より小さければ、経路が被加工物２１と干渉すると判断する。
本発明では、第１〜第４の干渉チェック手段のうち１つ、もしくは複数を組合わせることで、被加工物との干渉回避を行う。第１〜４の干渉チェック手段の全において、被加工物と干渉しないと判断された場合は、上述したサイクルの切削完了位置から次のサイクルの切削開始位置へ直線移動する経路に沿ったサイクル動作となる（図１６，図１７，図１８，図１９，図２０）。
＜＜実施形態２＞＞
単純な固定サイクルの各サイクルの短縮経路は、実施形態１の経路（図３参照）となる可能性が高い。１つのサイクル中に凹凸がある固定サイクルを考える。最後のサイクルから最終形状の仕上げ加工を行う場合はサイクルの切削完了位置から次の切削開始位置の直線経路上に被加工物が存在する可能性が出てくる。このとき、サイクルの切削完了位置から次のサイクルの切削開始位置へ、被加工物と干渉回避しないと判断される範囲で、最短となる２ブロックの直線で移動する経路を設定する。
単純な固定サイクルの各サイクルの短縮経路は、実施形態１の経路（図３参照）となる可能性が高い。１つのサイクル中に凹凸がある固定サイクルを考える。最後のサイクルから最終形状の仕上げ加工を行う場合はサイクルの切削完了位置から次の切削開始位置の直線経路上に被加工物が存在する可能性が出てくる。このとき、サイクルの切削完了位置から次のサイクルの切削開始位置へ、被加工物と干渉回避しないと判断される範囲で、最短となる２ブロックの直線で移動する経路を設定する。
第１の干渉チェック手段により、経路が被加工物と干渉すると判断された場合（図４参照）、サイクルの切削完了位置から平面第２軸方向に移動すると、直ぐに経路が被加工物と干渉する可能性がある。
このため、サイクルの切削完了位置から平面第１軸方向に平行移動させた位置が、第１〜第４の干渉チェック手段により経路が被加工物と干渉しないと判断されるように、経路を設定する（図１６，図１７，図１８，図１２，図１３参照）。これにより、経路が短縮され、サイクルタイムを短縮することができる。
図１２は本発明の実施形態２の固定サイクルの移動経路１を説明する図である。第１の干渉チェック手段により、経路が被加工物２１と干渉しないと判断される位置９１へサイクルの切削完了位置９０から平面第１軸方向に平行移動した時点で、第２〜第４の干渉チェック手段により、経路が被加工物２１と干渉しないと判断される場合、その位置から次のサイクルの切削開始位置９２へ直線移動する経路が設定される。
図１３は本発明の実施形態２の固定サイクルの移動経路２を説明する図である。例えば、基準値を１００とした場合、指令、またはパラメータより設定される値が５０に設定されたとする。第１の干渉チェック手段により、経路が被加工物と干渉しないと判断される位置へサイクルの切削完了位置から平面第１軸方向に平行移動した時点では、第２〜第４の干渉チェック手段により、経路が被加工物と干渉すると判断される。
ここでは、サイクルの切削完了位置１００とサイクル中の移動方向が変化する位置を結ぶ直線と平面第１軸とのなす角度が最小の移動方向が変化する位置、次のサイクルの切削開始位置１０２とサイクル中の移動方向が変化する位置を結ぶ直線と平面第１軸とのなす角度が最大の移動方向が変化する位置は同じ位置（図中の位置１０３）となっている。このとき、指令、またはパラメータより設定された値が５０であるため、位置１０３から平面第２軸方向に被加工物から５０離した位置と次のサイクルの切削開始位置を通る直線が移動経路となるように、サイクルの切削完了位置１００から平面第１軸方向に平行移動した位置をさらに平行移動する。これによって、被加工物と干渉しないと判断される範囲にある位置１０１が特定される。
図１４は本発明の実施形態２の固定サイクルの移動経路３を説明する図である。例えば、基準値を１００とした場合、指令、またはパラメータより設定される値が５０に設定されたとする。ここでは、サイクルの切削完了位置１１０とサイクル中の移動方向が変化する位置を結ぶ直線と平面第１軸とのなす角度が最小の移動方向が変化する位置、次のサイクルの切削開始位置１１２とサイクル中の移動方向が変化する位置を結ぶ直線と平面第１軸とのなす角度が最大の移動方向が変化する位置は同じ位置（図中の位置１１３）となっている。このとき、指令、またはパラメータより設定された値が５０であるため、位置１１３から平面第２軸方向に被加工物から５０離した位置を通る２直線の経路が設定される。
第１の干渉チェック手段により、経路が被加工物２１と干渉しないと判断され、第２〜第４の干渉チェック手段により、経路が被加工物２１と干渉すると判断された場合、第３、第４の干渉チェック手段により、経路が被加工物２１と干渉しないと判断されるように、経路を設定する（図１６，図１７，図１８，図１９，図２０，図１４参照）。結果的に、経路として設定される２ブロックの直線は、２直線のなす角が９０°以上１８０°未満となる。
＜＜実施形態３＞＞
実施形態２に記載した直線移動のブロックを円弧移動に変更することができる。また、円弧移動とすることで２ブロックの直線移動を１ブロックの円弧移動とすることもできる。図１４に示される経路が２ブロックの直線移動の例を、１ブロックの円弧移動に変更した場合、図１５に示されるような移動経路となる。実施形態２の経路が２ブロックからなる直線移動に比べ、滑らかな動作を実現できる。
実施形態２に記載した直線移動のブロックを円弧移動に変更することができる。また、円弧移動とすることで２ブロックの直線移動を１ブロックの円弧移動とすることもできる。図１４に示される経路が２ブロックの直線移動の例を、１ブロックの円弧移動に変更した場合、図１５に示されるような移動経路となる。実施形態２の経路が２ブロックからなる直線移動に比べ、滑らかな動作を実現できる。
また、被加工物２１の形状によっては、サイクルの切削完了位置１２０と被加工物と干渉しないと判断される範囲にある位置の間を円弧で移動し、その後の被加工物と干渉しないと判断される範囲にある位置１２１と次のサイクルの切削開始位置１２２の間を直線で移動しても良い。また逆に、サイクルの切削完了位置１２０と被加工物と干渉しないと判断される範囲にある位置１２１の間を直線で移動し、その後の被加工物と干渉しないと判断される範囲にある位置１２１と次のサイクルの切削開始位置１２２の間を円弧で移動しても良い。
次に、本発明に係る固定サイクルのサイクル処理を、フローチャートを用いて説明する。図１６は固定サイクルのサイクル処理を説明する図である。図１７は図１６の処理Ａを説明するフローチャートである。図１８は図１６の処理Ｂを説明するフローチャートである。図１９は図１８の処理Ｃを説明するフローチャートである。図２０は図１９の処理Ｄを説明するフローチャートである。
＜図１６のフローチャート＞
図１６は固定サイクルのサイクル処理の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。
●［ステップＳＡ０１］処理Ａを実行する。処理Ａの詳細は図１７に示されるフローチャートの処理である。
●［ステップＳＡ０２］サイクルの切削完了位置から次のサイクルの開始位置へ直線経路を設定する。
●［ステップＳＡ０３］処理Ｂを実行する。処理Ｂの詳細は図１８に示されるフローチャートの処理である。
●［ステップＳＡ０４］設定した経路で移動し、固定サイクルの今回のサイクルを終了する。
図１６は固定サイクルのサイクル処理の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。
●［ステップＳＡ０１］処理Ａを実行する。処理Ａの詳細は図１７に示されるフローチャートの処理である。
●［ステップＳＡ０２］サイクルの切削完了位置から次のサイクルの開始位置へ直線経路を設定する。
●［ステップＳＡ０３］処理Ｂを実行する。処理Ｂの詳細は図１８に示されるフローチャートの処理である。
●［ステップＳＡ０４］設定した経路で移動し、固定サイクルの今回のサイクルを終了する。
＜図１７のフローチャート＞
図１７は形状を求めるための位置座標を記憶する処理の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。
●［ステップＳＢ０１］サイクルを構成する最初の位置の座標を読込む。
●［ステップＳＢ０２］次のサイクルの切削開始位置か否か判断し、次のサイクルの切削開始位置の場合（ＹＥＳ）、ステップＳＢ０４へ移行し、次のサイクルの切削開始位置ではない場合（ＮＯ）、ステップＳＢ０３へ移行する。
●［ステップＳＢ０３］サイクルを構成する次の位置の座標を読込み、ステップＳＢ０２へ戻る。
●［ステップＳＢ０４］位置の座標を記憶する。
●［ステップＳＢ０５］サイクルを構成する次の位置の座標を読込む。
●［ステップＳＢ０６］サイクルの切削完了位置か否か判断し、サイクルの切削完了位置の場合（ＹＥＳ）、ステップＳＢ０８へ移行し、サイクルの切削完了位置ではない場合（ＮＯ）、ステップＳＢ０７へ移行する。
●［ステップＳＢ０７］サイクル中に移動方向が変わる位置か否か判断し、移動方向が変わる位置の場合（ＹＥＳ）、ステップＳＢ０４へ戻り、移動方向が変わらない位置の場合（ＮＯ）、ステップＳＢ０５へ戻る。
●［ステップＳＢ０８］位置の座標を記憶し、形状を求めるための位置座標を記憶する処理を終了する。
図１７は形状を求めるための位置座標を記憶する処理の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。
●［ステップＳＢ０１］サイクルを構成する最初の位置の座標を読込む。
●［ステップＳＢ０２］次のサイクルの切削開始位置か否か判断し、次のサイクルの切削開始位置の場合（ＹＥＳ）、ステップＳＢ０４へ移行し、次のサイクルの切削開始位置ではない場合（ＮＯ）、ステップＳＢ０３へ移行する。
●［ステップＳＢ０３］サイクルを構成する次の位置の座標を読込み、ステップＳＢ０２へ戻る。
●［ステップＳＢ０４］位置の座標を記憶する。
●［ステップＳＢ０５］サイクルを構成する次の位置の座標を読込む。
●［ステップＳＢ０６］サイクルの切削完了位置か否か判断し、サイクルの切削完了位置の場合（ＹＥＳ）、ステップＳＢ０８へ移行し、サイクルの切削完了位置ではない場合（ＮＯ）、ステップＳＢ０７へ移行する。
●［ステップＳＢ０７］サイクル中に移動方向が変わる位置か否か判断し、移動方向が変わる位置の場合（ＹＥＳ）、ステップＳＢ０４へ戻り、移動方向が変わらない位置の場合（ＮＯ）、ステップＳＢ０５へ戻る。
●［ステップＳＢ０８］位置の座標を記憶し、形状を求めるための位置座標を記憶する処理を終了する。
＜図１８のフローチャート＞
図１８は干渉チェックと経路の再設定処理１の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。
●［ステップＳＣ０１］第１の干渉チェック手段で干渉すると判断されるか否か判断し、第１の干渉チェック手段で干渉すると判断された場合（ＹＥＳ）、ステップＳＣ０２へ移行し、第１の干渉チェック手段で干渉しないと判断された場合（ＮＯ）、ステップＳＣ０９へ移行する。
●［ステップＳＣ０２］第１の干渉チェック手段で干渉しないと判断される位置まで平面第１軸に対して平行移動する。
●［ステップＳＣ０３］第２の干渉チェック手段で干渉すると判断されるか否か判断し、第２の干渉チェック手段で干渉すると判断された場合（ＹＥＳ）、ステップＳＣ０４へ移行し、第２の干渉チェック手段で干渉しないと判断された場合（ＮＯ）、ステップＳＣ０５へ移行する。
●［ステップＳＣ０４］第２の干渉チェック手段で干渉しないと判断される位置まで平面第１軸に対して平行移動する。
●［ステップＳＣ０５］第３の干渉チェック手段で干渉すると判断されるか否か判断し、第３の干渉チェック手段で干渉すると判断された場合（ＹＥＳ）、ステップＳＣ０６へ移行し、第３の干渉チェック手段で干渉しないと判断された場合（ＮＯ）、ステップＳＣ０７へ移行する。
●［ステップＳＣ０６］第３の干渉チェック手段で干渉しないと判断される位置まで平面第１軸に対して平行移動する。
●［ステップＳＣ０７］第４の干渉チェック手段で干渉すると判断されるか否か判断し、第４の干渉チェック手段で干渉すると判断された場合（ＹＥＳ）、ステップＳＣ０８へ移行し、第４の干渉チェック手段で干渉しないと判断された場合（ＮＯ）、ステップＳＣ１０へ移行する。
●［ステップＳＣ０８］第４の干渉チェック手段で干渉しないと判断される位置まで平面第１軸に対して平行移動し、ステップＳＣ１０へ移行する。
●［ステップＳＣ０９］処理Ｃを実行する。処理Ｃの詳細は図１９に示されるフローチャートの処理である。
●［ステップＳＣ１０］２ブロックの直線移動か否か判断し、２ブロックの直線移動の場合（ＹＥＳ）、ステップＳＣ１１へ移行し、２ブロックの直線移動ではない場合（ＮＯ）、干渉チェックと経路の再設定処理１を終了する。
●［ステップＳＣ１１］直線移動を円弧移動に変更するか否か判断し、円弧移動に変更する場合（ＹＥＳ）、ステップＳＣ１２へ移行し、円弧移動に変更しない場合（ＮＯ）、干渉チェックと経路の再設定処理１を終了する。
●［ステップＳＣ１２］被加工物と干渉しないと判断される範囲にある位置と、サイクルの切削位置完了位置と、サイクルの切削開始位置を通る円弧移動にし、干渉チェックと経路の再設定処理１を終了する。
図１８は干渉チェックと経路の再設定処理１の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。
●［ステップＳＣ０１］第１の干渉チェック手段で干渉すると判断されるか否か判断し、第１の干渉チェック手段で干渉すると判断された場合（ＹＥＳ）、ステップＳＣ０２へ移行し、第１の干渉チェック手段で干渉しないと判断された場合（ＮＯ）、ステップＳＣ０９へ移行する。
●［ステップＳＣ０２］第１の干渉チェック手段で干渉しないと判断される位置まで平面第１軸に対して平行移動する。
●［ステップＳＣ０３］第２の干渉チェック手段で干渉すると判断されるか否か判断し、第２の干渉チェック手段で干渉すると判断された場合（ＹＥＳ）、ステップＳＣ０４へ移行し、第２の干渉チェック手段で干渉しないと判断された場合（ＮＯ）、ステップＳＣ０５へ移行する。
●［ステップＳＣ０４］第２の干渉チェック手段で干渉しないと判断される位置まで平面第１軸に対して平行移動する。
●［ステップＳＣ０５］第３の干渉チェック手段で干渉すると判断されるか否か判断し、第３の干渉チェック手段で干渉すると判断された場合（ＹＥＳ）、ステップＳＣ０６へ移行し、第３の干渉チェック手段で干渉しないと判断された場合（ＮＯ）、ステップＳＣ０７へ移行する。
●［ステップＳＣ０６］第３の干渉チェック手段で干渉しないと判断される位置まで平面第１軸に対して平行移動する。
●［ステップＳＣ０７］第４の干渉チェック手段で干渉すると判断されるか否か判断し、第４の干渉チェック手段で干渉すると判断された場合（ＹＥＳ）、ステップＳＣ０８へ移行し、第４の干渉チェック手段で干渉しないと判断された場合（ＮＯ）、ステップＳＣ１０へ移行する。
●［ステップＳＣ０８］第４の干渉チェック手段で干渉しないと判断される位置まで平面第１軸に対して平行移動し、ステップＳＣ１０へ移行する。
●［ステップＳＣ０９］処理Ｃを実行する。処理Ｃの詳細は図１９に示されるフローチャートの処理である。
●［ステップＳＣ１０］２ブロックの直線移動か否か判断し、２ブロックの直線移動の場合（ＹＥＳ）、ステップＳＣ１１へ移行し、２ブロックの直線移動ではない場合（ＮＯ）、干渉チェックと経路の再設定処理１を終了する。
●［ステップＳＣ１１］直線移動を円弧移動に変更するか否か判断し、円弧移動に変更する場合（ＹＥＳ）、ステップＳＣ１２へ移行し、円弧移動に変更しない場合（ＮＯ）、干渉チェックと経路の再設定処理１を終了する。
●［ステップＳＣ１２］被加工物と干渉しないと判断される範囲にある位置と、サイクルの切削位置完了位置と、サイクルの切削開始位置を通る円弧移動にし、干渉チェックと経路の再設定処理１を終了する。
＜図１９のフローチャート＞
図１９は干渉チェックと経路の再設定処理２の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。
●［ステップＳＤ０１］第２の干渉チェック手段で干渉すると判断されるか否か判断し、第２の干渉チェック手段で干渉すると判断された場合（ＹＥＳ）、ステップＳＤ０２へ移行し、第２の干渉チェック手段で干渉しないと判断された場合（ＮＯ）、ステップＳＤ０３へ移行する。
●［ステップＳＤ０２］サイクルの切削完了位置とサイクル中の移動方向が変化する位置を結ぶ直線と平面第１軸とのなす角度が最小の移動方向が変化する位置を基準値の距離まで平面２軸方向に被加工物から離した位置を通る２直線の経路を設定し、干渉チェックと経路の再設定処理２を終了する。
●［ステップＳＤ０３］処理Ｄを実行し、干渉チェックと経路の再設定処理２を終了する。処理Ｄの詳細は図２０に示されるフロ−チャートの処理である。
図１９は干渉チェックと経路の再設定処理２の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。
●［ステップＳＤ０１］第２の干渉チェック手段で干渉すると判断されるか否か判断し、第２の干渉チェック手段で干渉すると判断された場合（ＹＥＳ）、ステップＳＤ０２へ移行し、第２の干渉チェック手段で干渉しないと判断された場合（ＮＯ）、ステップＳＤ０３へ移行する。
●［ステップＳＤ０２］サイクルの切削完了位置とサイクル中の移動方向が変化する位置を結ぶ直線と平面第１軸とのなす角度が最小の移動方向が変化する位置を基準値の距離まで平面２軸方向に被加工物から離した位置を通る２直線の経路を設定し、干渉チェックと経路の再設定処理２を終了する。
●［ステップＳＤ０３］処理Ｄを実行し、干渉チェックと経路の再設定処理２を終了する。処理Ｄの詳細は図２０に示されるフロ−チャートの処理である。
＜図２０のフローチャート＞
図２０は干渉チェックと経路の再設定処理３の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。
●［ステップＳＥ０１］第３の干渉チェック手段で干渉すると判断されるか否か判断し、第３の干渉チェック手段で干渉すると判断された場合、ステップＳＥ０２へ移行し、第３の干渉チェック手段で干渉しないと判断された場合、ステップＳＥ０５へ移行する。
●［ステップＳＥ０２］サイクルの切削完了位置とサイクル中の移動方向が変化する位置を結ぶ直線と平面第１軸とのなす角度が最小の移動方向が変化する位置を基準値の距離まで平面第２軸方向に被加工物から離した位置をａとし、サイクルの切削完了位置からａ、ａから次のサイクルの切削開始位置を通る２直線を経路とする。
●［ステップＳＥ０３］第４の干渉チェック手段で干渉すると判断されるか否か判断し、第４の干渉チェック手段で干渉すると判断された場合（ＹＥＳ）、ステップＳＥ０４に移行する。
●［ステップＳＥ０４］次のサイクルの切削開始位置とサイクル中の移動方向が変化する位置を結ぶ直線と平面第１軸とのなす角度が最大の移動方向が変化する位置を基準値の距離まで平面第２軸方向に被加工物から離した位置をｂとし、サイクルの切削完了位置とａを結ぶ直線と、ｂと次のサイクルの切削開始位置を結ぶ直線で作られる２直線を経路とし、干渉チェックと経路の再設定処理３を終了する。
●［ステップＳＥ０５］第４の干渉チェック手段で干渉すると判断されるか否か判断し、第４の干渉チェック手段で干渉すると判断された場合（ＹＥＳ）、ステップＳＥ０６へ移行し、第４の干渉チェック手段で干渉しないと判断された場合（ＮＯ）、干渉チェックと経路の再設定処理３を終了する。
●［ステップＳＥ０６］次のサイクルの切削開始位置とサイクル中の移動方向が変化する位置を結ぶ直線と平面第１軸とのなす角度が最大の移動方向が変化する位置を基準値の距離まで平面第２軸方向に被加工物から離した位置をｃとし、サイクルの切削完了位置からｃ、ｃから次のサイクルの切削開始位置を通る２直線を経路とし、干渉チェックと経路の再設定処理３を終了する。
図２０は干渉チェックと経路の再設定処理３の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。
●［ステップＳＥ０１］第３の干渉チェック手段で干渉すると判断されるか否か判断し、第３の干渉チェック手段で干渉すると判断された場合、ステップＳＥ０２へ移行し、第３の干渉チェック手段で干渉しないと判断された場合、ステップＳＥ０５へ移行する。
●［ステップＳＥ０２］サイクルの切削完了位置とサイクル中の移動方向が変化する位置を結ぶ直線と平面第１軸とのなす角度が最小の移動方向が変化する位置を基準値の距離まで平面第２軸方向に被加工物から離した位置をａとし、サイクルの切削完了位置からａ、ａから次のサイクルの切削開始位置を通る２直線を経路とする。
●［ステップＳＥ０３］第４の干渉チェック手段で干渉すると判断されるか否か判断し、第４の干渉チェック手段で干渉すると判断された場合（ＹＥＳ）、ステップＳＥ０４に移行する。
●［ステップＳＥ０４］次のサイクルの切削開始位置とサイクル中の移動方向が変化する位置を結ぶ直線と平面第１軸とのなす角度が最大の移動方向が変化する位置を基準値の距離まで平面第２軸方向に被加工物から離した位置をｂとし、サイクルの切削完了位置とａを結ぶ直線と、ｂと次のサイクルの切削開始位置を結ぶ直線で作られる２直線を経路とし、干渉チェックと経路の再設定処理３を終了する。
●［ステップＳＥ０５］第４の干渉チェック手段で干渉すると判断されるか否か判断し、第４の干渉チェック手段で干渉すると判断された場合（ＹＥＳ）、ステップＳＥ０６へ移行し、第４の干渉チェック手段で干渉しないと判断された場合（ＮＯ）、干渉チェックと経路の再設定処理３を終了する。
●［ステップＳＥ０６］次のサイクルの切削開始位置とサイクル中の移動方向が変化する位置を結ぶ直線と平面第１軸とのなす角度が最大の移動方向が変化する位置を基準値の距離まで平面第２軸方向に被加工物から離した位置をｃとし、サイクルの切削完了位置からｃ、ｃから次のサイクルの切削開始位置を通る２直線を経路とし、干渉チェックと経路の再設定処理３を終了する。
２１ 被加工物
２００ 数値制御装置
２１１ ＣＰＵ
２１２ メモリ
２１３ ＰＭＣ
２１４ 表示器
２１５ 入力機器
２１６ ＩＮＴ
２１７ 軸制御回路
２１８ サーボアンプ
２１９ サーボモータ
２２０ スピンドル制御回路
２２１ スピンドルアンプ
２２２ スピンドルモータ
２２３ バス
２００ 数値制御装置
２１１ ＣＰＵ
２１２ メモリ
２１３ ＰＭＣ
２１４ 表示器
２１５ 入力機器
２１６ ＩＮＴ
２１７ 軸制御回路
２１８ サーボアンプ
２１９ サーボモータ
２２０ スピンドル制御回路
２２１ スピンドルアンプ
２２２ スピンドルモータ
２２３ バス
Claims (3)
- 被加工物を素材形状から仕上げ加工形状まで、開始位置から終了位置まで複数の経路で形成される移動経路を１つの切削サイクルとして、該切削サイクルが複数のサイクルで構成される固定サイクルをひとつの指令で加工する数値制御装置であって、
前記１つのサイクルの切削完了位置から次のサイクルの切削開始位置までの移動経路を直線とした場合、前記被加工物と前記移動経路との干渉が生ずるかどうかを判断する干渉チェック手段を備え、該干渉チェック手段が干渉がないと判断した場合、前記１つのサイクルの切削完了位置から次のサイクルの切削開始位置までの移動経路を直線とすることを特徴とする経路短縮機能を有する数値制御装置。 - 前記干渉チェック手段により、被加工物と干渉すると判断された場合、被加工物と干渉しないと判断される範囲で、前記１つのサイクルの切削完了位置から次のサイクルの切削開始位置へ２ブロックの直線で、その２直線のなす角が９０°以上１８０°未満で移動することを特徴とする請求項１に記載の経路短縮機能を有する数値制御装置。
- 前記干渉チェック手段により、被加工物と干渉すると判断された場合、被加工物と干渉しないと判断される範囲にある位置と、サイクルの切削完了位置と次のサイクルの切削開始位置の３つの位置を通る円弧で移動することを特徴とする請求項１に記載の経路短縮機能を有する数値制御装置。
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