JP2017076211A - ワークとの干渉を避ける位置決めを行う数値制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
このように、直線補間形位置決めでは補間する軸の中で一番大きな時定数を補間する全軸に設定しなければならず、また各軸の速度は指令速度を超えないようにする必要があるため、非直線補間形の位置決めを使用する場合と比べて、サイクルタイムが伸びる傾向になるという問題がある。
本発明では、非直線補間形位置決めを使用して各軸を独立に移動させ、指令した軸の中で移動時間の短い軸がワークに近付く方向に移動する場合、移動時間の短い軸の移動を始めるタイミングを遅らせることにより、ワークと反対方向にふくらむようなワークと干渉しない経路で位置決めを行うことを特徴とする。図1は、本発明における工具とワークの干渉を回避するための経路変更について説明する図である。図1の例では、移動時間の短い軸(X軸)が移動時間の長い軸(Z軸)と同時に移動完了するようにX軸の移動開始を遅らせることによって、工具の移動経路をワークと干渉しない経路(図1右における実線矢印)へと変更している。
第1の実施形態では、旋盤において経路の変更を自動判別で行い、干渉を回避する例を示す。図2は、旋削加工における非直線補間形位置決めの経路を示している。図2において、A点とB点を結んだ直線がワークと接触しない場合であっても、非直線形位置決めによりA点からB点への位置決め指令(G00 XBx ZBz)を実行すると、X,Z両軸が同時に動き出すため、工具の経路は湾曲した経路となる。
この時、A点とB点を結んだ直線よりX=0の方向(図2ではA点とB点を結んだ直線より下の領域)に経路が湾曲すると、工具とワークと接触する可能性がある。そのため、ワークと接触しないようにワークと反対方向(図2ではA点とB点を結んだ直線より上の領域)に湾曲するように経路を変更する。
上記の計算式と図は直線形加減速を使用した場合の例だが、ベル形加減速など他の加減速方式の場合においても同様な考え方で計算を行えばよい。
なお、ワークに近付く方向とは、図3(c)に示すような座標系の場合、X軸ではX=0に向かう方向、Z軸ではZのマイナスの方向になる。ワークに近づく方向については、制御対象とする機械に合わせてあらかじめ数値制御装置のメモリに設けられた設定領域に設定することができるようにしておけばよい。
指令解析部10は、図示しないメモリに記憶されるプログラム等からCNC指令20を逐次読み出して解析し、解析結果に基づいて各軸の移動を指令する移動指令データを作成し、作成した該移動指令データを経路補正部11へと出力する。
加減速制御部13は、補間部12が出力した補間データに基づいて、加減速処理を行い補間周期毎の各駆動軸の速度を算出し、結果データをサーボ制御部14へ出力する。
そして、サーボ制御部14は、加減速制御部13の出力に基づいて制御対象となる機械の各軸の駆動部を制御する。
●[ステップSA01]加工プログラムの運転を開始すると、指令解析部10が複数のブロックから成る加工プログラムから逐次指令ブロックを数値制御装置1の計算用メモリに読み出し、移動指令データを作成する。
●[ステップSA02]経路補正部11は、ステップSA01で読み出された指令ブロックが、複数軸を駆動する非直線補間形位置決めを指令するブロックであるか否かを判定する。複数軸を駆動する非直線補間形位置決めを指令するブロックである場合にはステップSA03へ進み、そうでない場合にはステップSA06へ進む。
●[ステップSA04]経路補正部11は、ステップSA03で計算された移動時間に基づいて、非直線補間形位置決めを指令により駆動される軸の内で移動時間が最長の軸以外の軸を特定し、該軸がワークに近付く方向に移動するか否かを判定する。ワークに近づく方向に移動する場合にはステップSA05へ進み、そうでない場合にはステップSA06へ進む。
●[ステップSA05]経路補正部11は、移動時間が最長の軸以外の軸の移動が、移動時間が最長の軸と同時に移動完了するように、移動時間が最長の軸以外の軸の移動開始のタイミングを遅らせるように移動指令データを補正する。
●[ステップSA06]経路補正部11から出力された移動指令データに基づいて、指令ブロックを実行する。
第2の実施形態では、マシニングセンタにおいて経路の変更をプログラム指令で行い、干渉を回避する例を示す。図6は、マシニングセンタでの加工における非直線補間形位置決めの経路を示している。図6において、工具がA点にあるときに該工具をB点へと位置決めする指令(G00 YBy ZBz)を実行すると、非直線補間形位置決めによる位置決め制御を行う選択をしていた場合、Y,Z両軸が同時に動き出すため、工具の経路はワークに近付くように湾曲した経路になる。
一例として、YZ平面上で終点と直線で結んだ経路の進行方向に対して、左側を指定する場合の迂回指令のGコードをG101、右側を指令する場合の迂回指令をG102とする。図6に示した例では非直線補間形位置決めをする際には工具がワークと干渉しないようにするために図正面から見て工具が左側を通る経路に湾曲させる必要がある。そこで、図7に示すように、位置決め指令のブロックにG101を合わせて指令する。非直線補間形位置決めの場合の方向(右側)と逆方向となるため、経路の変更を適用し、両軸の移動時間が計算され、移動時間の短いY軸の移動開始を遅らせる。したがって、工具の経路はワークから離れるように湾曲した経路になる。このように自動で判定できないような箇所については、プログラムにより干渉を回避する方向を指定する。
●[ステップSB01]加工プログラムの運転を開始すると、指令解析部10が複数のブロックから成る加工プログラムから逐次指令ブロックを数値制御装置1の計算用メモリに読み出し、移動指令データを作成する。
●[ステップSB02]経路補正部11は、ステップSB01で読み出された指令ブロックが、複数軸を駆動する非直線補間形位置決めを指令するブロックであるか否かを判定する。複数軸を駆動する非直線補間形位置決めを指令するブロックである場合にはステップSB03へ進み、そうでない場合にはステップSB08へ進む。
●[ステップSB04]経路補正部11は、ステップSB01で読み出された指令ブロックが、経路変更を指令する迂回指令を含んでいるか否かを判定する。迂回指令を含んでいる場合にはステップSB05へ進み、含まない場合にはステップSB06へ進む。
●[ステップSB05]経路補正部11は、迂回指令により指令される湾曲方向が非直線補間位置決めの方向と逆方向になるか否か、すなわち経路の補正が必要か否かを判定する。経路の補正が必要である場合にはステップSB07へ進み、必要ない場合はステップSB08へ進む。
●[ステップSB06]経路補正部11は、ステップSB03で計算された移動時間に基づいて、非直線補間形位置決めを指令により駆動される軸の内で移動時間が最長の軸以外の軸を特定し、該軸がワークに近付く方向に移動するか否かを判定する。ワークに近づく方向に移動する場合にはステップSB07へ進み、そうでない場合にはステップSB08へ進む。
●[ステップSB07]経路補正部11は、移動時間が最長の軸以外の軸の移動が、移動時間が最長の軸と同時に移動完了するように、移動時間が最長の軸以外の軸の移動開始のタイミングを遅らせるように移動指令データを補正する。
●[ステップSB08]経路補正部11から出力された移動指令データに基づいて、指令ブロックを実行する。
10 指令解析部
11 経路補正部
12 補間部
13 加減速制御部
14 サーボ制御部
20 CNC指令
21 設定領域
Claims (4)
- 複数の軸を駆動して工具とワークとを相対移動させることにより前記ワークを加工する機械をプログラム指令に基づいて制御する数値制御装置において、
前記プログラム指令を解析して移動指令データを生成する指令解析部と、
前記プログラム指令による指令が位置決め指令である場合、前記工具の現在位置から前記移動指令データにより指令される指令位置への直線経路に対して前記ワークから離れる方向へ湾曲する補正経路を生成する経路補正部と、
を備え、
前記補正経路に基づいて前記軸を制御する、
ことを特徴とする数値制御装置。 - 前記経路補正部は、前記複数の軸の内の前記移動指令データに基づいて移動する複数の軸のそれぞれの移動時間を算出し、移動時間が最長の軸以外の軸が前記工具を前記ワークへと近づける方向へと移動する場合に、前記移動時間が最長の軸以外の軸が前記移動時間が最長の軸と同時に移動完了するように前記移動時間が最長の軸以外の軸の移動開始のタイミングを遅らせることにより前記補正経路を生成する、
ことを特徴とする請求項1に記載の数値制御装置。 - 前記経路補正部は、あらかじめ前記軸毎に設定された前記軸の移動方向と前記ワークとの関係に係る情報に基づいて、前記移動時間が最長の軸以外の軸が前記工具を前記ワークへと近づける方向へと移動するかを判定する、
ことを特徴とする請求項2に記載の数値制御装置。 - 複数の軸を駆動して工具とワークとを相対移動させることにより前記ワークを加工する機械をプログラム指令に基づいて制御する数値制御装置において、
前記プログラム指令を解析して移動指令データを生成する指令解析部と、
前記プログラム指令による指令が、工具の経路をワークから離れる方向へと湾曲させる方向を指定可能な迂回指令を含む位置決め指令である場合、前記工具の現在位置から前記移動指令データにより指令される指令位置への直線経路に対して前記迂回指令により指定された方向へ湾曲する補正経路を生成する経路補正部と、
を備え、
前記補正経路に基づいて前記軸を制御する、
ことを特徴とする数値制御装置。
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