JP2640653B2 - 数値制御工作機械の手動同期送り機構 - Google Patents

数値制御工作機械の手動同期送り機構

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は数値制御工作機械の手動同期送り機構に関
し、特に手動にて操作するハンドルにて工作機械の2軸
を同期送り操作自在な数値制御工作機械の手動同期送り
機構に関する。
(従来の技術) 高い加工制度と生産性を要求するために、最近の工作
機械は、数値制御装置により制御されるものが多い。こ
の数値制御工作機械は、制御装置にコンピュータ構成の
数値制御装置を使用し、該制御装置により工作機械の動
作制御を実行させるものであり、紙テープ、バブルメモ
リあるいはリードオンリーメモリなどに記憶されている
加工データに基き、ワークを精度良くしかも同一物を所
望数だけ大量生産することが加工することができるもの
である。
一方、時としてユーザは、大量生産される製品のうち
から少数個のみ部分的に異なる加工を付加することを要
求したり、あるいは少数個の製品だけ部分的な面取りあ
るいはコーナRなどの加工を加えることを要求すること
がある。
(従来装置の欠点) このようなユーザの要求に応えるため、数値制御装置
は、バブルメモリに記憶されている加工プログラムの一
部をユーザの要求している形状に工作機械が作動するよ
うに部分的な修正を加えて新たなプログラムを作成し、
該プログラムにてワークを加工すれば特定の製品を加工
することができるが、プログラムを修正するのに多くの
時間を要する。また、部分的な加工を施す位置の加工デ
ータを、マニュアル・データインプット・パネルより順
次入力して順次加工を実施することもできるが、これも
時間と手数を要することでありあまり得策なこととはい
えない。
本発明は上述の如き従来の欠点を改善しようとするも
のであり、その目的は、数値制御工作機械において、ワ
ークに対する一部の加工を手動制御にて自動的に2軸同
時に実施できるような新規な装置を提供することにあ
る。
(問題点を解決するための手段) 本発明は上述の如き発明の目的を達成するために、複
数の軸を同期送り制御自在な数値制御工作機械におい
て、手動操作のスピードに比例した早さと手動操作量に
比例した数のパルスを発生して工作機械の同期送りを制
御する手動操作手段と、手動操作を行なう操作軸を設定
する手段と、該設定された操作軸と補間面を決定するも
う1つの軸と該補間面上において設定された操作軸に対
する補間角度を設定する手段と、該手動操作手段から発
生されたパルス数とパルスのスピードに従った位置指令
信号と、入力された補間角度信号とから、残る操作軸に
対する補間量を演算する手段と、演算された2軸の補間
信号により直線補間又は円弧補間パルス分配動作を実行
するパルス分配器と、該パルス分配器からの分配信号に
より2つの工作機の操作軸を操作するサーボ制御回路
と、を具備することを特徴とする数値制御工作機械の手
動同期送り機構が提供される。
(作用) マニュアルデータインプット盤あるいは『手動同期送
り加工機能スイッチ』をオンとして、数値制御装置を
『同期送り機能モード』とする。この動作にて数値制御
装置は外部信号にて2軸同時に制御できる同期送り制御
モードとなる。しかる後2軸が動作する動作平面を選択
し、直線補間か円弧補間かの選択を行った後、さらに補
間動作に必要なデータを入力しておく。
『同期送り機能モード』実行の際、たとえば手動パル
ス発生器など、外部信号としてのパルスを発生する手段
から処理装置にパルスを送ると、処理装置から選択され
た2軸分の位置指令がパルス分配器に送られる。これに
より、パルス分配器は補間信号をサーボ回路に出力して
直線補間あるいは円弧補間を手動にて実行することがで
きる。
なお、補間の速度は、手動パルス発生器など、外部か
ら処理装置に印加されるパルスのスピードに依存する。
(実施例) 次に本発明の一実施例を図面を用いて詳細に説明す
る。
第1図は、本発明をロボット付き工作機械に適用した
実施例を示すものである。
図において、LMは工作機械である。RBTは該工作機械L
Mに付属するロボットであり、工作機械LMのワークの搬
入/搬出、工具交換、切粉清掃等のサービスを実行す
る。CTLは制御装置ロッカであり、工作機械LMとこれに
付属するロボットを制御する後述の数値制御装置および
該ロボットRBTを直接制御するロボット制御装置とを内
蔵している。また、制御装置ロッカCTLの前面には、CRT
ディスプレイ及び数値制御装置にデータをインプットす
るキーボードを有するマニュアルデータインプット部を
備えたCRT・MDI盤100、テープリーダ101、手動パルス発
生器102、バブルメモリアダプタBMAや各種機械側の操作
スイッチを含む機械操作盤103が設けられている。WFは
ワークフィーダである。なお、ロボットRBTおよびワー
クフィダWFは本発明の説明に直接関係がないので、詳細
な説明は省略する。
第2図はこの実施例を実現するための回路ブロック図
である。
第2図において、NCは工作機械LMを制御するための数
値制御装置である。該数値制御装置NC内のBUSNはバス線
であり、アドレス信号を転送するアドレスバスとデータ
を転送するデータバスを有している。WMNは高速で揮発
性のRAMからなる作業用メモリで、不揮発性のデータメ
モリDMNから読出された加工データを一時的に記憶す
る。PMNはコントロール・プログラムを記憶するコント
ロール・プログラム・メモリ、MPUNはマイクロプロセッ
サ等の処理装置で、コントロール・プログラムとパート
プログラムとに基いて数値制御処理、編集処理、データ
送受信処理等の種々の処理を実行する。
PDNはパルス分配器で、位置指令X、Y、Zを入力さ
れ、処理装置MPUNからの指令により公知のパルス分配演
算を実行してパルスXP、YP、ZPを分配するほか、後述す
る手動操作により工作機械LMを動作させる場合において
も公知のパルス分配演算を実行してパルスXP、YP、ZP
分配する。SVNX、SVNY、SVNZはそれぞれ工作機械LMのサ
ーボ制御回路で、分配パルスXP、YP、ZPと、モータが所
定量回転する毎に発生するフィードバックパルスXf,X
f、Zfを入力され、|XP−Xf|,|YP−YP|,|ZP−Zf|に比例
したアナログ電圧を発生する。DX,DY,DZはそれぞれX
軸,Y軸,Z軸駆動用の制御回路であり、DMX,DMY,DMZはそ
れぞれX軸,Y軸、Z軸駆動用の直流モータ、PCNX、PCN
Y,PCNZはそれぞれ制御回路DX,DY,DZにより回転制御され
る直流モータDMX,DMY,DMZの軸に取り付けられ、これら
直流モータが所定量回転する毎にフィードバックパルス
Xf,Xf,Zfを発生するパルスコーダである。なお、サーボ
回路SVNX,SVNY,SVNZと、直流モータDMX,DMY,DMZと、パ
ルスコーダPCNX,PCNY,PCNZとで、サーボユニットが構成
され、XP−Xf、YP−Yf、ZP−Zfが共に零となるようにサ
ーボ制御される。BMAは、バブルメモリカセットに記憶
された加工プログラムを読み出してこれを作業用メモリ
WMNに転送するバブルメモリアダプタであり、OPは操作
盤で、第1図に示すCRT・MDI盤100と同じである。DTNは
ロボットRBTと通信を行うデータ送受信器である。RCは
ロボット制御装置である。
PCNは強電回路で、数値制御装置NCと工作機械LMとの
間のインターフェースを司る。すなわち、補助機能(M
機能)命令、主軸回転(S機能)命令等の信号DOMを接
点信号として工作機械側に出力し、また工作機械側が補
助機能命令、主軸回転命令に対する作業を終了すれば完
了信号DIM等を接点信号でバス線に出力する。
本発明は、機械操作盤103に設けてある手動パルス発
生器102を用い、これから発生するパルスを利用して同
期送り機能を制御することにより、1軸の手動パルス発
生器の指令から2軸の補間動作を実行しようとするもの
である。
本発明に係る手動同期送り機能は、直線補間、円弧補
間とも実施可能であるが、最初に手動による直線補間に
ついて説明する。
まず、通常の数値制御工作機械における手動運転動作
を説明すると、機械操作盤103に備えてあるモード選択
スイッチ(未図示)を、たとえば“HANDLE"位置に切替
えるとともに、手動パルス発生器102により手動にて作
動させる軸を軸選択スイッチ(未図示)にて選択する
と、数値制御装置NCは『HANDLE送りモード』となる。こ
の状態にて手動パルス発生器102を右方向に回転する
と、選択された軸は+方向に移動し、左方向に回転する
と、選択された軸は−方向に回転する。そして手動パル
ス発生器102を回転したときこれに付してある1目盛分
に対して1個のパルスが発生し、選択された軸は、0.00
1mmだけ移動することになる。この手動による軸移動動
作は、1軸のみ実行できるものである。
本発明において、数値制御装置NCを、2つの軸を同時
に動作させる『同期送り機能モード』とする必要があ
る。このため、CRT・MDI盤100に設けてあるキーボード
を用い、『HNDL』又は『THNDL』を入力する(第3図ス
テップ1)。これらの命令の入力により、数値制御装置
NCは『同期送りモード』となり、外部信号すなわち機械
操作盤103に設けてある手動パルス発生器102から送られ
てくるパルスによってのみ同期送り制御を行うことがで
きるようになる。この『同期送り機能モード』の選定
は、キーボードからの文字入力に換えて、CRT・MDI盤10
0に『HNDL』及び『THNDL』を指定するオン・オフスイッ
チを設けてもよい。
次いで、『同期機能送りモード』での動作が直線補間
か円弧補間かを選択する(第3図ステップ2)。この選
択においてCRT・MDI盤100に設けてあるキーボードを用
い直線補間を選択する場合には『DIRM』を入力し、円弧
補間を選択する場合には『CIRM』を入力する。この場
合、直線補間を選択するので、『DIRM』を入力する。
この後、2つの軸を同時に動作させる平面を選択する
(第3図ステップ3)。この選択は、CRT・MDI盤100に
設けてあるキーボードを用い『HSYNO』と『HSYN1』の組
合せにより決る。なお、この組合せは第4図に示す通り
である。なお、この組合せは、キーボードからの文字入
力に換えて、CRT・MDI盤100に『HSYNO』と『HSYN1』を
指定するオン・オフスイッチを設けてこれらのスイッチ
の組合せによって平面を選択してもよい。
最後にCRT・MDI盤100に設けてあるキーボードを用い
補間角度の指定を行う(第3図ステップ4)。この入力
は、選択平面の基準軸からの角度をBCDで指定する。な
お、この角度指定は、第5図に示すように、選択平面に
おいて、角度指定基準軸から左回りを+方向、右回りを
−方向とする。
以上のデータの数値制御装置への入力により、1軸の
手動パルス発生器により2軸の直線補間が可能になる
(第3図ステップ5)。
たとえば、第4図において、『HSYN0』=1、『HSYN
1』=0を選択し、角度指定基準軸をX軸とし、手動パ
ルス発生器102を回転し、これから発せられたパルスが
処理装置MPUNに入力されると、処理装置MPUNはワーキン
グメモリWMNに記憶されている角度データと入力される
パルスのスピード(X軸の移動量)に従ってY軸の移動
量を求め、処理装置MPUNは指定角度に従った位置指令X,
Yをパルス分配器PDNに与え、パルス分配器PDNは処理装
置MPUNからの指令により公知のパルス分配演算を実行し
てパルスXP、YPを分配し、サーボ制御回路SVNX、SVNYに
入力する。そして、X軸とY軸の2軸の直線補間を行う
事ができる。
次に、手動同期送り機能を用い、手動による円弧補間
について説明する。
CRT・MDI盤100より『HNDL』又は『THNDL』を指定して
数値制御装置NCを『同期送り機能モード』にした後、CR
T・MDI盤100に設けてあるキーボードを用い、円弧補間
『CIRM』を選択する(第3図ステップ1、2)。
この後、2つの軸を同時に動作させる動作平面を選択
する(第3図ステップ6)。この選択は、CRT・MDI盤10
0に設けてあるキーボードを用い『CSYN0』と『CSYN1』
の組合せにより決る。なお、この組合せは第6図に示す
通りである。なお、この組合せは、キーボードからの文
字入力に換えて、CRT・MDI盤100に『CSYN0』と『CSYN
1』を指定するオン・オフスイッチを設けてこれらのス
イッチの組合せによって平面を選択してもよいことは直
線補間の場合と同様である。
次にCRT・MDI盤100に設けてあるキーボードを用い、
円弧補間の回転方向の指定(CWまたはCCW)を行う(第
3図ステップ7)。この回転方向指定は、第7図に示す
ように、右手座標系か左手座標系かで異る。すなわち、
右手座標形において時計方向回りの時は『RCW』、反時
計方向回りの時は『RCCW』を指定し、左手座標形におい
て時方向回りの時は『LCW』、反時計方向回りの時は『L
CCW』を指定する。
続いて、加工開始点から加工円弧の中心までの加工半
径値をBCDにて入力する(第3図ステップ8)。
以上の諸データの数値制御装置NCへの入力により、1
軸の手動パルス発生器により2軸の円弧補間が可能にな
る(第3図ステップ9)。
たとえば、第6図において、『CSYN0』=1、『CSYN
1』=1を選択し、角度指定基準軸をZ軸とし、手動パ
ルス発生器102を回転し、これから発せられたパルスが
処理装置MPUNに入力されると、処理装置MPUNはワーキン
グメモリWMNに記憶されている諸データと入力されるパ
ルスのスピード(Z軸の移動量)に従ってX軸の移動量
を求め、処理装置MPUNは指定角度に従った位置指令X、
Zをパルス分配器PDNに与え、パルス分配器PDNは処理装
置MPUNからの指令により公知の円弧パルス分配演算を実
行してパルスXP、ZPを分配し、サーボ制御回路SVNX、SV
NZに入力する。そして、X軸とZ軸の2軸の円弧補間を
行う事ができる。
(発明の効果) 以上詳細に説明したように本発明は、複数の軸を同期
送り制御自在な数値制御工作機械において、手動操作の
スピードに比例した早さと手動操作量に比例した数のパ
ルスを発生して工作機械の同期送りを制御する手動操作
手段と、手動操作を行なう操作軸を設定する手段と、該
設定された操作軸と補間面を決定するもう1つの軸と該
補間面上において設定された操作軸に対する補間角度を
設定する手段と、該手動操作手段から発生されたパルス
数とパルスのスピードに従った位置指令信号と、入力さ
れた補間角度信号とから、残る操作軸に対する補間量を
演算する手段と、演算された2軸の補間信号により直線
補間又は円弧補間パルス分配動作を実行するパルス分配
器と、該パルス分配器からの分配信号により2つの工作
機の操作軸を操作するサーボ制御回路と、を具備してい
るので、プログラムを作成するという煩雑な作業を必要
とする事無く、従来では1軸の手動送り操作に用いる手
動パルス発生器を用いて2軸分の位置指令が可能でパル
ス分配器を用いて直線補間あるいは円弧補間を手動で実
行することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施した工作機械の斜視図、第2図は
本発明実施例の回路ブロック図、第3図は動作フローチ
ャート、第4図は動作平面の選択動作を説明する説明
図、第5図は角度指定動作を説明する説明図、第6図は
他の動作平面の選択動作を説明する説明図、第7図は回
転方向指定を説明するための説明図である。 LM……工作機械、CTL……工作機械ロッカー、100……CR
T・MDI盤、102……手動パルス発生器、NC……数値制御
装置、SVNX、SVNY、SVNZ……サーボ回路、DX、DY、DZ…
…制御回路、PCNX、PCNY、PCNZ……パルスコーダ、MPUN
……処理装置。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の軸を同期送り制御自在な数値制御工
    作機械において、 手動操作のスピードに比例した早さと手動操作量に比例
    した数のパルスを発生して工作機械の同期送りを制御す
    る手動操作手段と、 手動操作を行なう操作軸を設定する手段と、 該設定された操作軸と補間面を決定するもう1つの軸と
    該補間面上において設定された操作軸に対する補間角度
    を設定する手段と、 該手動操作手段から発生されたパルス数とパルスのスピ
    ードに従った位置指令信号と、入力された補間角度信号
    とから、残る操作軸に対する補間量を演算する手段と、 演算された2軸の補間信号により直線補間又は円弧補間
    パルス分配動作を実行するパルス分配器と、 該パルス分配器からの分配信号により2つの工作機の操
    作軸を操作するサーボ制御回路と、 を具備することを特徴とする数値制御工作機械の手動同
    期送り機構。
  2. 【請求項2】入力された位置指令によるパルス分配動作
    は直線補間動作であることを特徴とする特許請求の範囲
    第(1)項に記載の数値制御工作機械の手動同期送り機
    構。
  3. 【請求項3】入力された位置指令によるパルス分配動作
    は円弧補間動作であることを特徴とする特許請求の範囲
    第(1)項に記載の数値制御工作機械の手動同期送り機
    構。
  4. 【請求項4】手動操作のスピードに比例したパルスを発
    生して工作機械の同期送りを制御する手動操作手段は工
    作機械の手動パルス発生器であることを特徴とする特許
    請求の範囲第(1)項に記載の数値制御工作機械の手動
    同期送り機構。
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