JP5173936B2

JP5173936B2 - 数値制御装置

Info

Publication number: JP5173936B2
Application number: JP2009126681A
Authority: JP
Inventors: 真二柳
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-05-26
Filing date: 2009-05-26
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2029-05-26
Also published as: JP2010277170A

Description

本発明は、ＮＣ（ＮｕｍｅｒｉｃａｌＣｏｎｔｒｏｌ）装置に関する。

従来、加工プログラムで刃物台の移動を制御し、被加工物の加工を行う数値制御装置（以下、ＮＣ装置という）が知られている。例えば、ＮＣ装置は、円筒形状をした被加工物に対して垂直な平面上を移動する刃物台上に工具を設置し、加工プログラムに応じて刃物台の位置を制御し、設置された工具を用いて、被加工物の加工を行う。

ここで、複数の工具を同一の刃物台上に設置し、設置された工具が被加工物を加工するように刃物台を制御するＮＣ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなＮＣ装置は、円筒形状の被加工物に対して、垂直な平面状に、被加工物を囲むようにして複数の工具を設置する刃物台を有している。そして、ＮＣ装置は、複数の工具が設置された刃物台を制御し、被加工物に対して加工を行う。

一方、上記した複数の工具を同一の刃物台上に有するＮＣ装置は、複数の工具が設置された刃物台を制御するために、複雑な制御プログラムを必要とする。ＮＣ装置は、非加工物に対して、刃物台に設置された工具を用いて被加工物の加工を行う場合には、一つの座標系に基づいた移動方向および移動量を表したプログラムが必要となる。そのため、ＮＣ装置は、刃物台に設置された複数の工具ごとに座標変換を考慮したプログラムを必要とする。

例えば、ＮＣ装置は、被加工物を中心として対向する二つの工具を用いて、加工を行う場合には、一方の工具を被加工物に対して近づける操作と、他方の工具を被加工物に対して近づける操作とで、刃物台の移動方向を逆にする必要がある。つまり、刃物台を制御するプログラムは、使用する工具が刃物台のどこに設置されているかによって、異なった移動方向を考慮して作成される必要がある。

ここで、座標変換機能を有するＮＣ装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。このようなＮＣ装置は、複数の刃物台と刃物台の制御に用いる複数の主軸を有している。ＮＣ装置は、任意の主軸を基準として作成された制御プログラムを、各刃物台ごとに変換し、変換されたプログラムを用いて、各刃物台を制御する。

特開昭６２−２６４８０７号公報特開平０８−１１８２００号公報

しかしながら、上記の座標変換機能を有するＮＣ装置は、任意の主軸を基準として作成された制御プログラムを用いて、各刃物台を制御する。そのため、一つの刃物台に設置された複数の工具を用いる場合には、刃物が設置された位置ごとに異なった制御を行う必要があり、加工プログラムの作成が煩わしいという問題があった。

ここで、刃物台を制御する制御プログラムは、ＮＣ装置の機械構造を意識することなく、加工図面に基づいて作成できることが望ましい。そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、工具の装着方向を意識しないプログラムを用いて、刃物台の移動方向を自動判別し、加工を行うＮＣ装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達するために、本発明の数値制御装置は、複数の工具が設置された刃物台を有し、刃物台の移動方向を基に当該刃物台の位置を制御することにより被加工物に対する加工処理を行う数値制御装置において、前記刃物台の移動方向を基準とした第１座標系に基づいた前記刃物台の移動方向を示す装着方向と、前記工具の長さを考慮した前記刃物台の移動量を補正する補正量と、を、前記刃物台に設置された前記各工具に対応付けた工具情報を有し、工具選択命令と前記刃物台の移動命令とを含む制御プログラムを、前記工具情報に基づいて補正する補正手段と、補正された前記制御プログラムに基づいて前記刃物台の移動量を補正する制御手段と、を有し、前記補正手段は、前記制御プログラム中の前記工具選択命令で指定される工具に対応する前記装着方向と前記補正量とを前記工具情報から取得し、前記制御プログラム中の前記移動命令が前記刃物台の位置を制御するための座標として、前記工具が前記被加工物に対して向いている方向を基準とした第２座標系を用いた各工具の座標が設定されている場合には、取得した前記装着方向を用いて前記第１座標系を用いた座標となるように補正するとともに、取得した前記補正量を用いて前記刃物台の移動量を補正することを特徴とする。

本発明によれば、加工に用いる工具ごとの座標系で表した制御プログラムを、刃物台の座標系に自動で変換し、被加工物の加工を行うので、制御プログラムの作成を容易にするという効果を奏する。

図１は、本発明に係る刃物台の構成例を示す図である。図２は、本発明に係るＮＣ装置の構成例を示すブロック図である。図３は、本発明に係る工具情報の例を示す図である。図４は、本発明に係る補正手段のフローチャートを示す図である。図５は、本発明に係る制御プログラムの例を示す図である。図６は、従来のＮＣ装置を説明するための図である。

以下に、本発明にかかるＮＣ装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

（従来技術適用の問題点）
まず、図６を用いて、ＮＣ装置にかかる従来技術について説明する。従来のＮＣ装置が有する刃物台１には、図６に示すように、工具２、工具３、工具４が設置されている。工具２は、工具３と直交するように設置された工具である。また、工具４は、工具２と逆方向に設置された工具である。

ＮＣ装置は、被加工物５に対して、工具４を用いて加工処理を行う場合には、刃物台１をＸ方向に移動させる制御プログラムを必要とする。一方、ＮＣ装置は、工具２を用いて加工処理を行う場合には、刃物台１を−Ｘ方向に移動させる制御プログラムを必要とする。また、ＮＣ装置は、工具３を用いて加工処理を行う場合には、刃物台１を−Ｙ方向に移動させる制御プログラムを必要とする。

そのため、工具が設置された位置を考慮した制御プログラムを作成する必要があり、制御プログラムの作成が煩わしいという問題があった。

実施の形態１．
次に、本発明にかかるＮＣ装置について説明する。なお、従来と同じ部分については、説明を省略する。図１に示すように、本発明に係るＮＣ装置が有する刃物台１は、工具２、工具３、工具４を有している。ＮＣ装置は、各工具を用いて、円筒形の被加工物５に対して加工処理を行う。また、ＮＣ装置は、被加工物５に対して垂直な平面上であって工具４が向いている方向をＸ軸、Ｘ軸に垂直な方向をＹ軸とする。

また、便宜上、各工具からみた被加工物の方向を「−ｘ」とする。つまり、工具２から見た「−ｘ」方向は「−Ｘ」方向をしめす。また、工具３から見た「−ｘ」方向は、「−Ｙ」方向をしめす。また、工具４から見た「−ｘ」方向は「Ｘ」方向を示す。

次に、図２を用いて、本発明にかかるＮＣ装置が有する手段について説明する。ＮＣ装置７は、補正手段８および制御手段９を有している。また、ＮＣ装置７は、入力装置６から制御プログラムの入力をうけるものとする。

補正手段８は、制御プログラムが、各工具ごとの座標系で作成されていた場合には各工具が設置された位置に応じて、刃物台１を制御するための座標系となるように補正する。具体的に、図３を用いて説明する。図３は、補正手段８が有する工具情報を表した図である。補正手段８は、図３に示した工具情報を用いて、制御プログラムを補正する。工具情報は、工具補正番号、装着方向、補正量が対応付けられた情報である。

ここで、工具補正番号とは、装着方法および補正量を選択するための番号である。装着方向とは、制御プログラムから被加工物５に対する処理、例えば切削加工指令がされた場合に、刃物台１が実際に移動する方向を指示するものである。補正量とは、用いる工具の長さ等を考慮して、刃物台１の移動量を補正するための数値である。

制御手段９は、補正手段によって補正された制御プログラムを用いて、刃物台１の位置を制御し、刃物台１に設置された各工具で被加工物５の加工処理を行う。

制御プログラムは、工具補正番号を用いて、加工に用いる工具を選択する。また、制御プログラムは、選択された工具を移動させる距離を示す数値を含んでいる。ここで、本発明に係るＮＣ装置７に対して入力される制御プログラムは、工具補正番号を用いて選択された工具から見た座標系で移動させる距離が入力されている。

次に、工具情報について説明する。ＮＣ装置７は、刃物台１に装着された工具２について、被加工物５の加工を行う場合には、刃物台１を「−Ｘ」方向に移動させる必要がある。ここで、制御プログラムは、工具２から見た「−ｘ」方向に移動させる距離が入力されている。ＮＣ装置７は、工具２から見た「−ｘ」方向と刃物台１から見た「−Ｘ」方向とが同一方向であるので、装着方向に「Ｘ」が格納された工具情報を工具補正番号１１として記憶する。

一方、ＮＣ装置７は、刃物台１に装着された工具３について、被加工物の加工を行う場合には、刃物台１を「−Ｙ」方向に移動させる必要がある。ここで、制御プログラムは、工具３から見た「−ｘ」方向に移動させる距離が入力されている。工具３から見た「−ｘ」方向は、刃物台１から見た「−Ｙ」方向となる。そのため、ＮＣ装置７は、装着方向として「Ｙ」が格納された工具情報を工具補正番号２１として記憶する。

また、ＮＣ装置７は、刃物台１に装着された工具４について、被加工物の加工を行う場合には、刃物台１を「Ｘ」方向に移動させる必要がある。ここで、制御プログラムは、工具４から見た「−ｘ」方向に移動させる距離が入力されている。工具４から見た「−ｘ」方向は、刃物台１から見た「Ｘ」方向となる。そのため、ＮＣ装置７は、装着方向として「−Ｘ」が格納された工具情報を工具補正番号３１として記憶する。

次に、制御プログラムから加工に用いる工具を選択し、選択された工具を用いて被加工物５の加工を行うために刃物台１の位置を調節する処理の流れについて図５を用いて説明する。ここで、図５は、制御プログラムの一例を表した図である。

ＮＣ装置７は、制御プログラムの解析を行った結果、工具選択命令を検出した場合には、工具情報として記憶された工具補正番号と、指令された工具補正番号の照合を実施する。図５に示した場合には、制御プログラムの「Ｎ１０Ｔ１１」が最初に指令される工具選択命令である。「Ｎ１０Ｔ１１」は、工具２を使用して被加工物の加工を行う事を意味している。

ＮＣ装置７は、制御プログラムの「Ｎ１０Ｔ１１」より、工具補正番号１１を有する工具情報を検索し取得する。ＮＣ装置７は、工具補正番号１１を有する工具情報を取得した場合には、工具補正番号１１と対応付けられた装着方向「Ｘ」より、制御プログラムに記録された移動命令を、刃物台１の「Ｘ」軸方向の移動命令に変換する。また、ＮＣ装置７は、工具補正番号１１と対応付けられた補正量「１０．０００」を刃物台１の移動に反映させる。

次に、ＮＣ装置７は、制御プログラムの次の命令文を読取る。制御プログラムの「Ｎ１１Ｘ−２０」は、刃物台１を工具２から見た「−ｘ」軸方向に２０ｍｍ移動させる命令である。ここで、ＮＣ装置７は、工具情報を用いて、「−ｘ」方向を「−Ｘ」方向と補正するので、刃物台１を「−Ｘ」方向に２０ｍｍ移動させる。

次に、ＮＣ装置７は、制御プログラムの次の命令文を読取る。ＮＣ装置７は、制御プログラムの「Ｎ２０Ｔ２１」より、工具補正番号２１を有する工具情報を検索し取得する。ＮＣ装置７は、工具補正番号２１を有する工具情報を取得した場合には、工具補正番号２１と対応付けられた装着方向「Ｙ」より、制御プログラムに記録された移動命令を、刃物台１の「Ｙ」軸方向の移動命令に変換する。また、ＮＣ装置７は、工具補正番号２１と対応付けられた補正量「２０．０００」を刃物台１の移動に反映させる。

次に、ＮＣ装置７は、制御プログラムの次の命令文を読取る。制御プログラムの「Ｎ２１Ｘ−１８」は、刃物台１を工具３から見た「−ｘ」軸方向に１８ｍｍ移動させる命令である。ここで、ＮＣ装置７は、工具情報を用いて、「−ｘ」方向を「−Ｙ」方向と修正するので、刃物台１を「−Ｙ」方向に１８ｍｍ移動させる。

同様に、ＮＣ装置７は、制御プログラムの「Ｎ３０Ｔ３１」より、工具補正番号３１を有する工具情報を検索し取得する。ＮＣ装置７は、工具補正番号３１を有する工具情報を取得した場合には、工具補正番号３１と対応付けられた装着方向「−Ｘ」より、制御プログラムに記録された移動命令を、刃物台１の「Ｘ」軸方向の移動命令であり、符号を反転させた移動命令に変換する。また、ＮＣ装置７は、工具補正番号３１と対応付けられた補正量「３０．０００」を刃物台１の移動に反映させる。

次に、ＮＣ装置７は、制御プログラムの次の命令文を読取る。制御プログラムの「Ｎ３１Ｘ−１５」は、刃物台１を工具４から見た「−ｘ」軸方向に１５ｍｍ移動させる命令である。ここで、ＮＣ装置７は、工具情報を用いて、「−ｘ」方向を「Ｘ」方向と修正するので、刃物台１を「Ｘ」方向に１５ｍｍ移動させる。

次に、ＮＣ装置７は、制御プログラムの「Ｎ４０Ｔ００」を読取る。「Ｎ４０Ｔ００」は、工具補正のキャンセルを意味する。すなわち、ＮＣ装置７は、工具補正番号００を有する工具情報が登録されていないため、工具補正キャンセル処理に移行する。ＮＣ装置７は、工具補正キャンセル処理として、装着方向によって補正されていた刃物台１の移動方向を「Ｘ」軸方向に戻し、工具補正量をキャンセルする。

次に、図４を用いて、実施の形態１に係るＮＣ装置７が行う補正処理の流れについて説明する。ここで、図４は、ＮＣ装置７が行う処理の流れを説明するフローチャートである。ＮＣ装置７は、制御プログラムの読取を行い、工具選択指令を識別した場合には、処理を開始する。

ＮＣ装置７は、読取を行った制御プログラムが指定した工具補正番号を有する工具情報があるかを判別する（ステップＳ１）。ＮＣ装置７は、読取を行った制御プログラムの行に工具補正番号がある場合には（ステップＳ１肯定）、工具補正番号を読み取り、読取られた工具補正番号と対応付けられた工具情報を検索する（ステップＳ２）。

ここで、ＮＣ装置７は、工具補正番号が「１１」であった場合には、刃物台１の移動方向を「Ｘ」方向に設定する（ステップＳ３）。一方、ＮＣ装置７は、工具補正番号が「２１」であった場合には、刃物台１の移動方向を「Ｙ」方向に設定する（ステップＳ４）。また、ＮＣ装置７は、工具補正番号が「３１」であった場合には、刃物台１の移動方向を「−Ｘ」方向に設定する（ステップＳ５）。

その後、ＮＣ装置７は、刃物台１の移動方向に、各工具補正番号と対応付けられた補正量の分だけ刃物台１を移動させ（ステップＳ６）、処理を終了する。また、ＮＣ装置７は、読取を行った制御プログラムが指定した工具補正番号を有する工具情報が無かった場合には（ステップＳ１否定）、刃物台１の移動方向を「Ｘ」軸方向に戻し、補正量をキャンセルする（ステップＳ７）。その後、ＮＣ装置７は、処理を終了する。

以上説明したように、本発明によれば、ＮＣ装置７に対して、各工具ごとの座標系で作成された制御プログラムを、選択された工具ごとに、刃物台１の座標系に補正する補正手段８を設ける。そのため、制御プログラムを作成する場合には、使用する工具から見た座標系で工具の移動量を表すことができるので、単純で理解しやすい制御プログラムが作成可能となる。また、制御プログラムの作成を容易にするという効果を奏する。

また、ＮＣ装置７は、使用する工具を工具補正番号を用いて選択し、刃物台１の移動方向を自動で変換することができる。そのため、制御プログラムを作成する場合には、使用する工具ごとに考慮すべき座標変換を行う必要がない。結果として、制御プログラム作成の際に人為的なミスを防止し、制御プログラム作成時間を短縮することができる。

なお、上記実施の形態１の説明において、説明した軸名は便宜上の指令であり、任意の軸名で指令できることは言うまでも無い。

以上のように、本発明は、数値制御装置への利用に有用であり、特に、一つの刃物台に複数の工具を有する数値制御装置に適している。

１刃物台
２工具
３工具
４工具
６入力装置
７ＮＣ装置
８補正手段
９制御手段

Claims

複数の工具が設置された刃物台を有し、刃物台の移動方向を基に当該刃物台の位置を制御することにより被加工物に対する加工処理を行う数値制御装置において、
前記刃物台の移動方向を基準とした第１座標系に基づいた前記刃物台の移動方向を示す装着方向と、前記工具の長さを考慮した前記刃物台の移動量を補正する補正量と、を、前記刃物台に設置された前記各工具に対応付けた工具情報を有し、工具選択命令と前記刃物台の移動命令とを含む制御プログラムを、前記工具情報に基づいて補正する補正手段と、
補正された前記制御プログラムに基づいて前記刃物台の移動量を補正する制御手段と、
を有し、
前記補正手段は、前記制御プログラム中の前記工具選択命令で指定される工具に対応する前記装着方向と前記補正量とを前記工具情報から取得し、前記制御プログラム中の前記移動命令が前記刃物台の位置を制御するための座標として、前記工具が前記被加工物に対して向いている方向を基準とした第２座標系を用いた各工具の座標が設定されている場合には、取得した前記装着方向を用いて前記第１座標系を用いた座標となるように補正するとともに、取得した前記補正量を用いて前記刃物台の移動量を補正することを特徴とする数値制御装置。