JP6088478B2

JP6088478B2 - テーブル形式データによる運転を行う数値制御装置

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Publication number: JP6088478B2
Application number: JP2014218046A
Authority: JP
Inventors: 智金丸
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2014-10-27
Filing date: 2014-10-27
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2034-10-27
Also published as: US20160116902A1; CN105549541A; JP2016085606A; CN105549541B; US10394219B2; DE102015013556B4; DE102015013556A1

Description

本発明は、数値制御装置に関し、特に複数のテーブル形式データを重畳させて運転する数値制御装置に関する。

基準軸の運動に同期して各制御軸をそれぞれ同期して駆動制御する方法として、基準軸位置に対応して制御軸の位置情報をメモリ等に設けられたテーブル形式データに記憶しておき、このテーブル形式データに記憶された情報に基づいて、各制御軸を基準軸と同期運転するテーブル形式データによる運転機能は周知である。

テーブル形式データによる運転機能においては、時間、軸位置、あるいは主軸位置を基準にした軸の位置、あるいはＭコード等の補助機能を設定したテーブル形式データをメモリ、またはネットワークで接続された記憶装置に格納しておき、テーブル形式データを順次読み出しながら各軸、および補助機能を制御している。

特許文献１及び２には、これらのテーブル形式データによる運転機能を利用したパステーブル運転機能、または電子カム制御といわれる数値制御装置が開示されている。これにより、加工プログラムにとらわれない自由な工具の動作が可能になり、加工時間の短縮や、加工の高精度化を実現できる。

また、テーブル形式データによる運転機能の応用技術として、特許文献３には、ねじ切り加工のようなサイクル動作において、所定量の切り込み動作と、同一加工パターンである加工サイクル動作とを分離し、切り込み動作を指令するテーブル形式データと、加工サイクル動作を指令するテーブル形式データの２つのテーブル形式データを記憶し、それぞれのテーブル形式データに記述された切り込み動作、および加工サイクル動作の移動量を算出し、重畳して各制御軸を駆動する技術が開示されている。図１２は、切り込み動作を指令するメインテーブルデータから、加工サイクル動作を指令するサイクルテーブルデータを読み出して同時運転する例である。

この技術により、図１３に示すように、切り込みながら同一加工サイクル動作を繰り返す切削サイクルにおいて、２つのテーブル形式データを用いて１つの制御軸を駆動し、切り込み動作と同一の加工サイクル動作を重畳させることができる。

特開昭５９−１７７６０４号公報特開２００３−３０３００５号公報特開２００６−２８９５８３号公報

しかしながら、特許文献３に記載の技術は同一加工サイクル中に限定した技術であり、切り込み動作用のテーブル形式データと、加工サイクル動作用のテーブル形式データを同時に運転し、それぞれの移動量を重畳することはできるが、加工サイクル以外の加工工程においては、１つの制御軸に対して１つのテーブル形式データしか運転することができない。図１４は、メインテーブル処理とサイクルテーブル処理の関係図である。図に示すように、従来技術では切り込み動作を行うメインテーブルから、サイクル動作を行うサイクルテーブルを呼び出す必要があり、サイクルテーブルはメインテーブルに従属する形で実行される。

そのため、切り込み動作、および加工サイクル動作を行わない軸や主軸、補助機能では１つのテーブル形式データで制御する。軸、または主軸に関しては、軸の移動経路や補正量などを１つのテーブル形式データにまとめて記述するため、機械の個体差や経年劣化などにより、補正量の変更が必要になる場合があり、そのような場合には、１つのテーブル形式データに記述された座標値から、補正量に相当する移動量を抽出して修正しなければならないという問題があった。

また、従来のテーブル形式データによる運転では、１つのテーブル形式データで１種類の基準値しか指定できないため、時間基準、軸位置基準、主軸位置基準の中から１つの基準値を選択し、テーブル形式データを作成する。そのため、２つ以上の基準値に対応した指令を実行したい場合、例えば、時間、軸位置、主軸位置に応じて補助機能を出力したい場合であっても、時間基準のテーブル形式データを選択した際には、軸位置、主軸位置を基準時間に変換してテーブル形式データを作成する必要があるという問題があった。

そこで本発明の目的は、加工工程に関わらず、１つの軸、または主軸、または補助機能に対して、複数のテーブル形式データを同時に運転する数値制御装置を提供することである。

本願の請求項１に係る発明は、時間、軸位置、あるいは主軸位置を基準にして、各制御軸の位置、あるいは補助機能を指令するテーブル形式データを用いて、前記基準となる時間、軸位置あるいは主軸位置に同期して制御軸の位置、あるいは補助機能を制御する数値制御装置において、加工運転に用いる複数のテーブル形式データを選択するテーブル管理部と、前記テーブル管理部が選択した複数のテーブル形式データを読み出すテーブル読出部と、前記テーブル読出部が読み出した前記複数のテーブル形式データに基づいて、前記テーブル形式データにより制御される軸に対する分配補間データをそれぞれの前記テーブル形式データ毎に生成する分配処理部と、前記分配処理部が生成した複数の前記分配補間データを、前記制御軸毎に選択して重畳する選択重畳部と、前記重畳された分配補間データに基づいて前記制御軸の位置を制御するモータ制御部と、を備えたことを特徴とする数値制御装置である。

本願の請求項２に係る発明は、前記複数のテーブル形式データのうち少なくとも１つは異なる種類の基準が指定されており、前記分配処理部は、前記複数のテーブル形式データを、それぞれのテーブル形式データで指定される基準に基づいて分配補間データを生成する、ことを特徴とする請求項１に記載された数値制御装置である。

本願の請求項３に係る発明は、補助機能を指令する複数のテーブル形式データを解析し、それぞれのテーブル形式データで指定される基準に基づいて指令された補助機能を通知する補助機能制御部と、前記補助機能制御部から通知された補助機能を外部機器へ出力する補助機能出力部と、を更に備える、ことを特徴とする請求項１または２に記載の数値制御装置である。

本発明により、軸、または主軸では移動経路や補正量などを別々のテーブル形式データに記述し、運転するテーブル形式データを選択することで、それぞれの移動量を重畳することができる。また、時間、軸位置、主軸位置を基準にしたテーブル形式データを同時に運転することができ、１つの基準値に制限されることがなくなる。

本発明における複数のテーブル形式データを重畳する処理の概要について説明する図である。本発明の実施の形態における数値制御装置の要部ブロック図である。本発明の実施の形態における数値制御装置上で実行される処理の概略フローチャートである。本発明の実施の形態における補助機能テーブルを扱う数値制御装置の要部ブロック図である。本発明の実施の形態における補助機能テーブルを扱う数値制御装置上で実行される処理の概略フローチャートである。本発明の実施の形態における異なる工作機械で同一のワークを加工する際に使用するテーブル形式データの例を示す図である。本発明の実施の形態における工具変更後に工具径補正テーブル形式データを追加する例を示す図である。従来技術におけるテーブル形式データをＰＣで修正する例である。本発明の実施の形態におけるテーブル形式データをＰＣで修正する例である。従来技術における異なる基準を用いた複数のテーブル形式データを１つのテーブル形式データに変換する例である。本発明の実施の形態における異なる基準を用いた複数のテーブル形式データを用いる例である。従来技術におけるテーブル形式データによるサイクル加工の概略図である。従来技術におけるテーブル形式データによる重畳動作の例である。従来技術におけるメインテーブル処理とサイクルテーブル処理の関係図である。

以下、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。最初に、本発明における複数のテーブル形式データの重畳運転の基本的な概要について説明する。
本発明では、加工条件に関わらず、１つの軸、または主軸、または補助機能に対して、複数のテーブル形式データを同時に運転する技術を提供する。メインテーブル、サイクルテーブルのような従属関係はなく、各テーブル形式データを独立して実行可能にする。

例えば、図１に示すように、本発明では、移動経路、補正量１、補正量２を別々のテーブル形式データで作成し、同時に運転することが可能になる。その結果として、１つの軸に対して３つのテーブル形式データの移動量を重畳することで、図１下に示すような動作を実現することができる。
本発明では、従来技術のようにテーブル間での依存関係はなく、それぞれのテーブル形式データを独立して実行する。従来技術におけるサイクル加工のようにメインテーブル、サイクルテーブルの取り決めはなく、メインテーブルからの呼び出しや終了指令は不要になる。また、１つの軸、または主軸、または補助機能に対して、２つ以上のテーブル形式データを同時に運転可能にする。

本発明では、従来技術と同様に、テーブル形式データの運転開始時に初期化した共通の基準値カウンタを用いて、１つの軸、または主軸、または補助機能に対して運転する複数のテーブル形式データ間の同期を実現する。基準は、時間基準、軸位置基準、主軸位置基準が選択可能で、時間、軸位置、主軸位置に同期した動作を実現する。なお、図１に示した例は時間に同期した例である。

図２は、本発明の一実施の形態における数値制御装置の要部ブロック図である。数値制御装置１００は、テーブル管理部１１０、テーブル読出部１２０、分配処理部１３０、選択重畳部１４０、モータ制御部１５０を備えている。

テーブル管理部１１０は、メモリ（図示せず）、または記憶装置（図示せず）などに格納されている複数のテーブル形式データを管理しており、加工運転に際して当該運転で実行されるテーブル形式データを選択し、テーブル読出部に通知する。
テーブル読出部１２０は、テーブル管理部１１０に通知された複数のテーブル形式データをメモリ、または記憶装置から順次読出して、分配処理部１３０へと出力する。

分配処理部１３０は、テーブル読出部が出力した複数のテーブル形式データを受け取り、それぞれのテーブル形式データで指令されている移動量を分配周期毎に各軸可動部へ指令する移動量へと分配し、分配結果を格納する。また、分配結果の各軸への選択条件、および重畳条件の設定を行い、選択重畳部１４０へと通知する。

選択重畳部１４０は、分配処理部１３０から通知されたそれぞれの分配結果を、対象となるモータなどの駆動軸毎に選択、重畳し、モータ制御部１５０へと通知する。
そして、モータ制御部１５０は、選択重畳部から通知された移動量でモータを駆動する。

図３は、本発明の一実施の形態における数値制御装置１００上で実行される処理の概略フローチャートである。
●［ステップＳＡ０１］テーブル管理部１１０は、加工運転が開始されると管理している複数のテーブル形式データから加工運転で実行される複数のテーブル形式データを選択し、該テーブル形式データの識別情報をテーブル読出部１２０に通知する。
●［ステップＳＡ０２］テーブル読出部１２０は、テーブル管理部１１０から通知された複数のテーブル形式データの識別情報に基づいて、メモリ、または記憶装置から各テーブル形式データを順次読み出す。

●［ステップＳＡ０３］分配処理部１３０は、テーブル読出部が出力した複数のテーブル形式データを受け取り、それぞれのテーブル形式データで用いられている時間基準、軸位置基準、主軸位置基準などの基準に合わせて分配処理の基準値を更新する。
●［ステップＳＡ０４］分配処理部１３０は、各テーブル形式データで指令されている移動量を、それぞれステップＳＡ０３で更新した基準値に基づいて分配周期毎に各軸可動部へ指令する移動量へと分配する。分配処理は、テーブル形式データ毎に実行される。
●［ステップＳＡ０５］ステップＳＡ０４で分配処理された結果を、それぞれのテーブル形式データ毎に格納する。

●［ステップＳＡ０６］ステップＳＡ０５で格納された複数の分配結果について、いずれの分配結果をいずれのモータへと出力し、いずれの分配結果を重畳するのか、選択条件、重畳条件を設定する。
●［ステップＳＡ０７］選択重畳部１４０は、ステップＳＡ０６で設定された選択条件、重畳条件に基づいて、格納されている複数の分配結果の出力先の選択と、重畳を行い、各モータの分配移動量を算出する。
●［ステップＳＡ０８］モータ制御部１５０は、ステップＳＡ０７で算出された分配移動量に基づいて各モータを駆動する。

●［ステップＳＡ０９］テーブル形式データが終了したか否かを判定する。終了している場合にはステップＳＡ１０へ進み、データが残っている場合にはステップＳＡ０３へ戻る。
●［ステップＳＡ１０］加工運転が終了したか否かを判定する。加工運転が終了した場合には本処理を終了し、終了していない場合にはステップＳＡ０１へ戻る。

図２，３により説明した数値制御装置１００では、１つ軸、または主軸に対して運転する複数のテーブル形式データ間の同期を実現できるが、本発明では、１つ軸、または主軸に加え、更に補助機能に対して運転する複数のテーブル形式データ間の同期を実現することも可能である。
図４は、本発明の一実施の形態における補助機能テーブルを扱う数値制御装置の要部ブロック図であり、前記分配処理部１３０、前記選択重畳部１４０、および前記モータ制御部１５０とは別に、補助機能制御部１６０と補助機能出力部１７０とを備えることを特徴とする。

補助機能制御部１６０では、テーブル読出部１２０が出力した複数のテーブル形式データを受け取り、それぞれのテーブル形式データで用いられている時間基準、軸位置基準、主軸位置基準の基準に合わせて、補助機能の出力判定を行う基準値を更新する。更新した基準値がテーブル形式データで指令された基準値に到達した場合は、出力する補助機能を抽出して補助機能出力部１７０に通知する。補助機能出力部１７０では、補助機能制御部１６０から通知された補助機能をＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コントローラ）へ出力する。

本ブロック図では、信号制御を行う補助機能としてＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コントローラ）へ出力する例を示したが、テーブル形式データで指令されたコメント文を補助機能として表示機器へ出力することも本技術により実現できる。

図５は、本発明の一実施の形態における補助機能テーブルを扱う数値制御装置１００上で実行される処理の概略フローチャートである。
●［ステップＳＢ０１］テーブル管理部１１０は、加工運転が開始されると管理している複数のテーブル形式データから加工運転で実行される複数のテーブル形式データを選択し、該テーブル形式データの識別情報をテーブル読出部１２０に通知する。
●［ステップＳＢ０２］テーブル読出部１２０は、テーブル管理部１１０から通知された複数のテーブル形式データの識別情報に基づいて、メモリ、または記憶装置から各テーブル形式データを順次読み出す。
●［ステップＳＢ０３］テーブル読出部１２０で、読み出したテーブルの種類を判別する。読み出したテーブル形式データが軸を制御するテーブル形式データである場合はステップＳＢ０４へ進み、補助機能を制御するテーブル形式データである場合にはステップＳＢ１０へ進む。

●［ステップＳＢ０４］分配処理部１３０は、テーブル読出部が出力した複数のテーブル形式データを受け取り、それぞれのテーブル形式データで用いられている時間基準、軸位置基準、主軸位置基準などの基準に合わせて分配処理の基準値を更新する。
●［ステップＳＢ０５］分配処理部１３０は、各テーブル形式データで指令されている移動量を、それぞれステップＳＢ０４で更新した基準値に基づいて分配周期毎に各軸可動部へ指令する移動量へと分配する。分配処理は、テーブル形式データ毎に実行される。
●［ステップＳＢ０６］ステップＳＢ０５で分配処理された結果を、それぞれのテーブル形式データ毎に格納する。

●［ステップＳＢ０７］ステップＳＢ０６で格納された複数の分配結果について、いずれの分配結果をいずれのモータへと出力し、いずれの分配結果を重畳するのか、選択条件、重畳条件を設定する。
●［ステップＳＢ０８］選択重畳部１４０は、ステップＳＢ０７で設定された選択条件、重畳条件に基づいて、格納されている複数の分配結果の出力先の選択と、重畳を行い、各モータの分配移動量を算出する。
●［ステップＳＢ０９］モータ制御部１５０は、ステップＳＢ０８で算出された分配移動量に基づいて各モータを駆動する。

●［ステップＳＢ１０］補助機能制御部１６０で、それぞれのテーブル形式データで用いられている時間基準、軸位置基準、主軸位置基準の基準に合わせて、補助機能の出力判定を行う基準値を更新する。
●［ステップＳＢ１１］更新した基準値がテーブル形式データで指令された基準値に到達した場合は、出力する補助機能を抽出して補助機能出力部１７０に通知する。
●［ステップＳＢ１２］補助機能出力部１７０で、補助機能制御部１６０から通知された補助機能を外部機器へ出力する。

●［ステップＳＢ１３］テーブル形式データが終了したか否かを判定する。終了している場合にはステップＳＢ１４へ進み、データが残っている場合にはステップＳＢ０３へ戻る。
●［ステップＳＢ１４］加工運転が終了したか否かを判定する。加工運転が終了した場合には本処理を終了し、終了していない場合にはステップＳＢ０１へ戻る。

以下に、本実施の形態における数値制御装置１００における複数のテーブル形式データを用いた加工運転の例を示す。
＜補正用テーブル形式データを用いた例＞
一般に、同一部品を加工する２つの工作機械であっても、機械間の個体差によって加工精度に差が生じることがある。その際、本実施の形態の数値制御装置１００を用いる場合、加工の基本となる工具の移動経路を制御するテーブル形式データは共通で使用し、補正量を制御するテーブル形式データを工作機械ごとに作成することで対応することができる。工具の移動経路を制御するテーブル形式データは変更する必要が無いため、テーブル形式データの修正が容易になり、段取り時間の短縮が図れる。

異なる工作機械１、工作機械２において、同一のワークを加工する際に使用するテーブル形式データの例を図６に示す。工作機械１、工作機械２ともに同一のワークを加工するため、基本となる工具の移動経路を制御するテーブル形式データは共通で、どちらもテーブル１を使用する。工作機械１、工作機械２の間で、機械の個体差により必要な補正量は、工作機械１ではテーブル２、工作機械２ではテーブル３に記述することで、工具の移動経路を制御するテーブル１は修正することなく、補正量を記述したテーブル２、およびテーブル３をそれぞれ修正するだけでよく、テーブル形式データの修正が簡単になる。

また、同一の工作機械においても、対象とするワークの素材や、工具状態、加工条件に応じて、補正量を制御するテーブル形式データの選択、重畳が可能になるため、工具の移動経路、および機械設計誤差による補正量はそのまま使用できる。
図７では、ワークを変更したことにより、別の工具を選択した際の工具径補正の追加を例に示す。工具を変更しても工具の移動経路、および機械設計誤差による補正量は変わらないため、テーブル１、テーブル２は共通で使用する。ワークＢを加工する際には、選択した工具に応じた工具径の補正量を制御するテーブル３を追加するだけでよい。対象となるワークごとにテーブル形式データを作成する必要がなく、選択した工具に応じて補正量を制御するテーブル形式データを追加するだけでいいため、テーブル容量の削減も実現できる。

また、数値制御装置に接続したＰＣでテーブル形式データを修正する場合、従来のテーブル形式データによる運転では１部分の補正量の修正であっても、移動経路、補正量を含めたテーブル形式データを転送していた。そのため、転送する容量が大きく、転送時間が長くなる欠点があった。本実施の形態の数値制御装置１００では、修正が必要な補正量に関して、対象となる補正用テーブル形式データの転送のみ行えばよいため、転送時間の短縮に効果がある。

ＰＣと数値制御装置を接続し、ＰＣでテーブル形式データを修正する場合の従来例を図８に示す。数値制御装置に格納されたテーブル１をＰＣに転送し、ＰＣでテーブル１を修正した後、数値制御装置に転送する。この際、移動経路、補正量などを１つのテーブル形式データに記述する従来技術では、補正量を修正する場合であっても、転送するデータ量はテーブル１のサイズ(図の例では２ＭＢ)となる。

これに対して、本発明の技術を使用した場合、補正量を修正する場合なら、対象のテーブル形式データのみを転送すればよいため、転送するデータ量は図９に示すようにテーブル２のサイズ（１ＭＢ）となる。このことから、転送するデータ量が少なく、効率的にテーブル形式データを修正できることが分かる。

＜異なる基準値を用いたテーブル形式データの例＞
本実施の形態の数値制御装置１００では、１つの軸、または主軸、または補助機能に対して、複数のテーブル形式データを運転できることにより、異なる基準値でテーブル形式データを作成することが可能になる。

補助機能で、時間、軸位置、主軸位置に応じてＭコードを出力する例を以下に示す。従来のテーブル形式データによる運転では、１つのテーブル形式データしか運転できないため、時間基準のテーブル形式データを選択した場合には、軸位置、主軸位置を基準時間に変換する必要がある。
図１０に示すように、テーブル形式データの運転開始からＬ１０００の基準時間でＭ２０を出力し、Ｘ軸が座標値１００．０、主軸が座標値２７０．０に到達したら、それぞれＭ３０、Ｍ４０のＭコードを出力する。時間基準のテーブル形式データを選択した場合は、オペレータは、Ｘ軸が座標値１００．０に到達する時間（図ではＬ２０００）、および主軸が座標値２７０．０に到達する時間（図ではＬ３０００）を計算し、時間基準のテーブル形式データに記述しなければならない。

これに対して、本発明の技術を使用した場合、オペレータはそれぞれのテーブル形式データを作成する際に１つの基準値にまとめる必要はなく、図１１に示す３つのテーブル形式データでそれぞれ時間基準、軸位置基準、主軸位置基準を選択することができるため、テーブル形式データの作成が容易になる。

１００数値制御装置
１１０テーブル管理部
１２０テーブル読出部
１３０分配処理部
１４０選択重量部
１５０モータ制御部
１６０補助機能制御部
１７０補助機能出力部

Claims

時間、軸位置、あるいは主軸位置を基準にして、各制御軸の位置、あるいは補助機能を指令するテーブル形式データを用いて、前記基準となる時間、軸位置あるいは主軸位置に同期して制御軸の位置、あるいは補助機能を制御する数値制御装置において、
加工運転に用いる複数のテーブル形式データを選択するテーブル管理部と、
前記テーブル管理部が選択した複数のテーブル形式データを読み出すテーブル読出部と、
前記テーブル読出部が読み出した前記複数のテーブル形式データに基づいて、前記テーブル形式データにより制御される軸に対する分配補間データをそれぞれの前記テーブル形式データ毎に生成する分配処理部と、
前記分配処理部が生成した複数の前記分配補間データを、前記制御軸毎に選択して重畳する選択重畳部と、
前記重畳された分配補間データに基づいて前記制御軸の位置を制御するモータ制御部と、
を備えたことを特徴とする数値制御装置。
前記複数のテーブル形式データのうち少なくとも１つは異なる種類の基準が指定されており、
前記分配処理部は、前記複数のテーブル形式データを、それぞれのテーブル形式データで指定される基準に基づいて分配補間データを生成する、
ことを特徴とする請求項１に記載された数値制御装置。
補助機能を指令する複数のテーブル形式データを解析し、それぞれのテーブル形式データで指定される基準に基づいて指令された補助機能を通知する補助機能制御部と、
前記補助機能制御部から通知された補助機能を外部機器へ出力する補助機能出力部と、を更に備える、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の数値制御装置。