JP3075861B2

JP3075861B2 - 数値制御装置

Info

Publication number: JP3075861B2
Application number: JP04271324A
Authority: JP
Inventors: 真樹関; 雅子須藤; 周二松浦; 幸二山室
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 1992-10-09
Filing date: 1992-10-09
Publication date: 2000-08-14
Anticipated expiration: 2015-08-14
Also published as: JPH06119025A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は工作機械を制御する数値
制御装置に関し、特に試作品等を加工するための工作機
械を制御するための数値制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】数値制御工作機械の技術的な進展は目覚
ましく、複雑な形状のワークを高速で、精度良く加工で
きる。また、現在では複雑な形状のワークは数値制御工
作機械なくしては加工できない。

【０００３】また、加工のための加工プログラムを作成
するために、数値制御装置に対話形プログラム作成機能
を付加した対話形数値制御装置や、複雑な加工プログラ
ムを簡単に作成するための、自動プログラミング装置等
が広く使用されている。

【０００４】勿論、これらの数値制御装置を使用するに
は、機械座標、機械原点、プログラム座標、加工原点等
を正確に定義して、厳密な加工プログラムを作成する必
要がある。そして、多数のワークを加工する場合はこれ
らの対話形数値制御装置、自動プログラミング装置を使
用できるが、試作品あるいは型を作成するための一部加
工では、ワークの着脱、工具の取り付け及び加工プログ
ラムの作成等の段取りに要する時間が少ない汎用のフラ
イス盤、汎用の旋盤等が使用されている。

【０００５】ところが、これらの汎用の工作機械を使用
できるオペレータは、数が少なくなりつつある。また、
直線加工等は問題ないが、斜め直線加工、円弧加工等に
なるとこれらの汎用の工作機械では加工が困難である。

【０００６】逆に、一般の数値制御工作機械を使用する
と、機械座標、機械原点、プログラム座標、加工原点等
を正確に定義する必要があり、それは不可能ではない
が、１個だけのワークの一部を加工するにはあまりにも
プログラミングの手間が大きい。

【０００７】こうした問題を解決するために、本出願人
は汎用の工作機械を使用して、試作品等の簡単な加工を
行うことができる数値制御装置を特願平４−２３１８３
６号として出願している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、試作品等の簡
単な加工を行う場合、一般に手動パルス発生器やジョグ
送り釦を操作して、加工過程を順に確認しながら加工を
行う際に、定義した斜め直線や円弧等の指定形状と工具
の現在位置との距離が分からなかった。このため、手動
パルス発生器やジョグ送り釦を操作して指定形状まで工
具をアプローチさせるのが困難であった。

【０００９】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、汎用の工作機械を使用して、試作品等の簡単
な加工を容易に行うために、指定形状と工具の現在位置
との距離が分かる数値制御装置を、提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決するために、少なくとも２軸以上の工作機械を制御
する数値制御装置において、斜め直線又は円弧を含む指
定形状を記憶する記憶手段と、手動操作に従ってパルス
信号を出力する指令手段と、前記パルス信号に基づく工
具移動を前記指定形状に沿う工具移動か又は前記指定形
状の法線方向に沿う工具移動かを選択する選択手段と、
前記工具の現在位置を記憶する現在位置記憶手段と、前
記工具の現在位置と前記指定形状との間の距離を計算す
る距離計算手段と、前記計算手段により計算された前記
距離を表示する表示装置と、を有することを特徴とする
数値制御装置が提供される。

【００１１】

【作用】記憶手段は斜め直線又は円弧を含む指定形状を
記憶する。指令手段は手動操作に従ってパルス信号を出
力する。前記パルス信号に基づいて前記指定形状に沿う
工具移動及び前記指定形状の法線方向に沿う工具移動と
を選択的に行なう。現在位置記憶手段は工具の現在位置
を記憶する。そして、距離計算手段は工具の現在位置と
前記指定形状との間の距離を計算して表示装置に表示す
る。

【００１２】これによって、試作品等の一部の簡単な加
工を容易に行うために、指定形状と工具の現在位置との
距離が分かる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明の数値制御装置の概要を示す図で
ある。なお、移動指令手段は工具の移動を指令するパル
ス信号を出力する手段であって、機械操作盤４０及び手
動パルス発生器４１に相当する。

【００１４】グラフィック制御回路１５を介して表示装
置１６に表示されたガイダンス情報に従って、オペレー
タがキーボード１７を操作して斜め直線及び円弧等の指
定形状を入力する。こうして対話的に入力された上記指
定形状を図形記憶手段１が記憶する。

【００１５】現在位置記憶手段２は、オペレータが操作
することによって移動指令手段からのパルス信号ＨＰを
検知すると、このパルス信号ＨＰに応じて工具の現在位
置を更新し、記憶する。なお、パルス信号ＨＰは軸ごと
に入力される。また、移動指令手段から軸ごとのリセッ
ト信号ＲＳＴを検知した場合には、その軸の工具の現在
位置を「０」に初期化する。

【００１６】距離演算手段３は、図形記憶手段１に記憶
された指定形状と、現在位置記憶手段２に記憶された工
具の現在位置との距離を算出する。また、算出された結
果はグラフィック制御回路１５を介して表示装置１６に
表示される。

【００１７】なお、上記図形記憶手段１、現在位置記憶
手段２及び距離演算手段３は、後述するようにソフトウ
ェアによって実行される。図２は本発明の数値制御装置
のハードウェアの構成を示すブロック図である。

【００１８】プロセッサ１１はＲＯＭ１２に格納された
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。図１の図形記憶手段１、現在位置記憶手段２及び距
離演算手段３は、プロセッサ１１がＲＯＭ１２のシステ
ムプログラムによって実行するソフトウェアによる機能
である。このＲＯＭ１２にはＥＰＲＯＭあるいはＥＥＰ
ＲＯＭが使用される。ＲＡＭ１３にはＳＲＡＭ等が使用
され、入出力信号等の一時的なデータが格納される。不
揮発性メモリ１４には図示されていないバッテリによっ
てバックアップされたＣＭＯＳが使用される。また、不
揮発性メモリ１４には電源切断後も保持すべきパラメー
タ、加工プログラム等の各種データ等が格納される。

【００１９】グラフィック制御回路１５はガイダンス情
報や入力された指定形状等を表示用可能な信号に変換
し、表示装置１６に与える。表示装置１６にはＣＲＴあ
るいは液晶表示装置が使用される。軸制御回路１８（３
軸分）はプロセッサ１１からの補間パルスＣＰを含む軸
の移動指令を受けて、軸の移動指令をサーボアンプ１９
（３軸分）に出力制御する。サーボアンプ１９はこの移
動指令を受けて、工作機械２０の図示されていないサー
ボモータを駆動する。なお、工作機械２０はこのサーボ
モータの他に、移動指令を行うために操作する機械操作
盤４０を備えており、これは後述する。これらの構成要
素はバス３０によって互いに結合されている。

【００２０】ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コント
ローラ）２２は加工プログラムの実行時に、バス３０経
由でＴ機能信号（工具選択指令）等を受け取る。そし
て、この信号をシーケンス・プログラムで処理して、動
作指令として信号を出力し、工作機械２０を制御する。
また、対話形数値制御装置では工作機械２０から状態信
号を受けて、シーケンス処理を行い、バス３０を経由し
てプロセッサ１１に必要な入力信号を転送する。

【００２１】なお、バス３０には更に、システムプログ
ラム等によって機能が変化するソフトウェアキー２３が
接続されている。このソフトウェアキー２３は、上記表
示装置１６、キーボード１７とともに、ＣＲＴ／ＭＤＩ
パネル２５に設けられる。

【００２２】図３は、工作機械２０に備えられた機械操
作盤４０の一例を示す図である。図に示す機械操作盤４
０には、手動パルス発生器４１、選択スイッチ４１ｂ、
ジョグ送り釦４２、設定スイッチ４２ａ及び切換スイッ
チ４３が設けられている。

【００２３】手動パルス発生器４１はハンドル４１ａを
左又は右に回転させると、その回転に応じてパルス信号
を発生させる。このパルス信号は回転方向を判別するた
めの二相のパルスであって、バス３０を介してプロセッ
サ１１に送られ、工具を移動させる。選択スイッチ４１
ｂは手動パルス発生器４１において発生させるパルス信
号が、Ｘ軸方向（Ｘ）、Ｙ軸方向（Ｙ）、Ｚ軸方向
（Ｚ）及び指定形状に対応した方向（Ｇ）のうち、いず
れの方向のパルス信号かを選択するためのスイッチであ
る。

【００２４】ジョグ送り釦４２には「＋Ｘ」，「−
Ｘ」，「＋Ｙ」，「−Ｙ」，「＋Ｚ」，「−Ｚ」の各軸
についてプラス及びマイナス方向の送り釦と、「＋Ｇ
Ｊ」，「−ＧＪ」の指定形状に対応してプラス及びマイ
ナス方向の送り釦との、全部で８つの釦が設けられてい
る。

【００２５】設定スイッチ４２ａは、ジョグ送り釦４２
をオペレータが押した際に発生する一定時間内のパルス
数を設定する。具体的には、設定スイッチ４２ａは図示
されていない水晶発振器からのパルスを分周したパルス
を入力して、オペレータによって設定された目盛りに応
じた分周比でパルスを出力する。

【００２６】切換スイッチ４３は、工具の現在位置と前
記指定形状との距離を保持しつつ移動する並行移動
（Ｈ）又は工具の現在位置から前記指定形状への法線線
分で示される方向の前後へ移動する垂直移動（Ｖ）を切
り換え、切り換えた側に応じた切換信号を出力する。

【００２７】したがって、オペレータは、手動で工具を
移動させる場合には、まず選択スイッチ４１ｂ及び切換
スイッチ４３を所望の移動方向になるように設定した
後、ハンドル４１ａを回転させることによって行える。
また、ジョグ送りで工具を移動させる場合には、設定ス
イッチ４２ａで送り速度を設定した後、ジョグ送り釦４
２のうち所望の移動方向の釦を押すことによって行え
る。

【００２８】次に、上記機械操作盤４０において、ハン
ドル４１ａを回転させた場合と、又はジョグ送り釦４２
のうち指定形状に対応してプラス及びマイナス方向の送
り釦である「＋ＧＪ」，「−ＧＪ」を押した場合の、指
定形状と工具の現在位置との距離について図４及び図５
を用いて説明する。なお、ハンドル４１ａを回転させた
場合とジョグ送り釦４２を押した場合とでは同一の動作
をするので、ここではハンドル４１ａを回転させた場合
について説明する。

【００２９】図４は工具と指定形状との間の距離を示す
図である。また、図５は法線方向距離を表示する表示画
面の一例を示す図である。図４において、ＸＹ座標軸平
面上には、指定形状として斜め直線１００が定義されて
いる。この斜め直線１００は、図１に示す図形記憶手段
１によって入力され、記憶された図形（指定形状）であ
る。また、工具１１０は現在その中心が点Ｐ１、すなわ
ち（Ｘ，Ｙ）＝（８０，２５）にある。

【００３０】まず、図３の選択スイッチ４１ｂを指定形
状に対応した方向（Ｇ）に、かつ、切換スイッチ４３を
「Ｖ（垂直移動）」側に設定する。そして、ハンドル４
１ａを左側へ回転させると、工具はその回転角に応じて
斜め直線１００に対して法線方向に方向１１０ａへ移動
する。また、選択スイッチ４１ｂをＸ軸方向（Ｘ）に設
定してハンドル４１ａを左側へ回転させると、工具はそ
の回転角に応じてＸ軸と平行な方向１１０ｂへ移動す
る。

【００３１】図５において、表示画面１６ａは図２の表
示装置１６に表示される画面である。この表示画面１６
ａは、図４の工具１１０が点Ｐ１にある場合に表示され
る画面であって、工具の現在位置と記憶された指定形状
とが表示されている。

【００３２】表示画面１６ａの画面左上部には工具の現
在位置、すなわち点Ｐ１の工具の中心位置がＸ軸
（Ｘ）、Ｙ軸（Ｙ）及びＺ軸（Ｚ）の軸ごとの位置が表
示される。同様に、画面右上部に工具と指定形状との間
の距離（Ｄ）及び工具径（φ）が表示されている。この
画面右上部に工具と指定形状との間の距離（Ｄ）には、
点Ｐ１と斜め直線１００との間の距離である距離Ｄ１の
値が表示される。

【００３３】また、表示画面１６ａの画面左下部には、
図４に示される斜め直線１００の定義情報が始点（Ｘ
１，Ｙ１）、終点（Ｘ２，Ｙ２）、角度（Ａ）及び工具
径（φ）の値が表示される。同様に、画面右下部には指
定形状を視覚的に判別するために、斜め直線がグラフィ
ックで定義情報とともに描画されている。

【００３４】ここで、図４の工具１１０にある工具を方
向１１０ａの方向へ移動させ、工具の中心を点Ｐ２、す
なわち（Ｘ，Ｙ）＝（６５，４５）まで移動させると、
点Ｐ２と斜め直線１００との間の距離は距離Ｄ２にな
る。このとき、表示画面１６ａの画面右上部表示される
指定形状との間の距離（Ｄ）が変化し、「１１．００
０」になる。

【００３５】同様に、工具１１０にある工具を方向１１
０ｂの方向へ移動させ、工具の中心を点Ｐ３、すなわち
（Ｘ，Ｙ）＝（４５，２５）まで移動させると、点Ｐ３
と斜め直線１００との間の距離は距離Ｄ３になる。この
とき、表示画面１６ａの画面右上部表示される指定形状
との間の距離（Ｄ）が変化し、「１３．０００」にな
る。

【００３６】このように、オペレータが機械操作盤４０
を操作して工具を移動させると、その工具の移動に応じ
て指定形状との間の距離（Ｄ）が変化しつつ表示され
る。したがって、試作品等の一部の簡単な加工を容易に
行うために、指定形状と工具の現在位置との距離が分か
る。

【００３７】次に、本発明の処理手順について述べる。
図６は本発明の処理手順を示すフローチャートである。
このフローチャートは図１に示す図形記憶手段１、現在
位置記憶手段２及び距離演算手段３が行う処理手順を示
す。なお、ステップＳ１を図形記憶手段１が実行し、ス
テップＳ２を現在位置記憶手段２が実行し、他のステッ
プは距離演算手段３が実行する。図において、Ｓの後に
続く数字はステップ番号を示す。〔Ｓ１〕入力図形の記憶を行う。具体的には、表示装置
１６に表示されたガイダンス情報に従って、対話的にキ
ーボード１７を操作してオペレータから入力された斜め
直線及び円弧等の指定形状を記憶する。〔Ｓ２〕パルスを入力する。すなわち、図１の手動パル
ス発生器４１等の移動指令手段からのパルス信号ＨＰ及
びリセット信号ＲＳＴを検知する。また、パルス信号Ｈ
Ｐ及びリセット信号ＲＳＴに応じて工具の現在位置を更
新する。〔Ｓ３〕距離の演算を行う。具体的には、ステップＳ１
で記憶された指定形状と、ステップＳ２で更新された
（又は「０」に初期化された）工具の現在位置との間の
距離を算出する。算出方法は従来から数学的に求められ
る点と直線又は円弧との距離を算出する方法と同じであ
るので説明を省略する。〔Ｓ４〕距離の表示を行う。具体的には、グラフィック
制御回路１５を介して表示装置１６に、図５に示すよう
な表示画面１６ａで表示する。〔Ｓ５〕終了指令が入力されたか否かを判別する。具体
的には、上記移動指令手段又はキーボード１７から終了
指令が入力されたか否かを判別する。もし、終了指令が
入力された（ＹＥＳ）ならば本処理手順を終了し、終了
指令が入力されない（ＮＯ）ならばステップＳ２に戻
る。

【００３８】このようにして、オペレータがガイダンス
情報により指定形状を入力した後、機械操作盤４０を操
作すれば指定形状と工具の現在位置との距離が分かるた
め、試作品の一部の加工等を簡単に実現することができ
る。

【００３９】なお、上記の説明ではフライス盤を想定し
て説明したが、旋盤等でも同様に適用することができ
る。また、このようなガイダンス機能は、通常の数値制
御装置に組み込むことができるし、特別安価な数値制御
装置として構成することもできる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、図形記
憶手段が指定形状を記憶し、現在位置記憶手段が移動指
令手段からのパルス信号を受けて工具の現在位置を記憶
し、距離演算手段が工具の現在位置と指定形状との間の
距離を計算して表示装置に表示するので、指定形状と工
具の現在位置との距離が分かり、試作品等の一部の簡単
な加工が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の数値制御装置の概要を示す図である。

【図２】本発明の数値制御装置のハードウェアの構成を
示すブロック図である。

【図３】機械操作盤の一例を示す図である。

【図４】工具と指定形状との間の距離を示す図である。

【図５】法線方向距離を表示する表示画面の一例を示す
図である。

【図６】本発明の処理手順を示す図である。

【符号の説明】

１図形記憶手段２現在位置記憶手段３距離演算手段１５グラフィック制御回路１６表示装置１７キーボード２０工作機械４０機械操作盤４１手動パルス発生器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山室幸二山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580 番地ファナック株式会社内 (56)参考文献特開平３−166609（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−257003（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−223873（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05B 19/4063 G05B 19/404

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも２軸以上の工作機械を制御す
る数値制御装置において、斜め直線又は円弧を含む指定形状を記憶する記憶手段
と、手動操作に従ってパルス信号を出力する指令手段と、前記パルス信号に基づく工具移動を前記指定形状に沿う
工具移動か又は前記指定形状の法線方向に沿う工具移動
かを選択する選択手段と、前記工具の現在位置を記憶する現在位置記憶手段と、前記工具の現在位置と前記指定形状との間の距離を計算
する距離計算手段と、前記計算手段により計算された前記距離を表示する表示
装置と、を有することを特徴とする数値制御装置。