JPH0228703A - 数値制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は数値制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 数値制御装置、例えはＮＣ工作機械等においては、ＮＣ
プログラムにより自動運転される。一般にＮＣプログラ
ム作成においては熟練度を必要とし、しかも熟練したプ
ログラマが作成したプログラムであっても、ワークと工
具の干渉を未然に防止するために必す実際に動作テスト
を行ねなけれはならない。

確実にしかも早くプログラミングする方法として、自動
プロゲラミンク装置の活用や、ＣＲＴ画面上でグラフィ
ックシュミレーション可能な対話形自動プログラミング
機能付きＮＣ装置（以下、対話形ＮＣ装置）が活用され
ている。旋盤などのような２次元的な動作を行うＮＣ装
置においては、グラフィックシュミレーションによりほ
ぼ確実に動作チエツクが可能である。ところが、３次元
的な動作を主体とするマシニングセンタにおいては動作
が複雑であり、しかも使用する工具が多いことからグラ
フィックシュミレーションでは充分なチエツクが困難で
ある。また、工具とオフセット番号の対応を間違えたり
、オフセット量の設定を間違えるとワークと工具の干渉
を生じる。

そこで、実機にてプログラムチエツクを行いやすくする
ため、例えば、特開昭６０−１４１５９号公報に記載さ
れたように、工具が目標位置に向かって接近しつつある
のかあるいは目標位置から遠ざかりつつあるのかをＣＲ
Ｔ画面上に表示するもの、あるいは、特開昭６１−２２
０００４号公報に記載されたようにＣＲＴ画面上を２分
割し、２分割された画面の一方に指令プログラムを表示
し、他方にオフセットデータ等を表示させるものなどが
提案されている。

第１０図に従来のＮＣ工作機械のＣＲＴ表示装置を示す
。図において、ＣＲＴ画面１００は実行中のプログラム
の指令を表示するプログラム表示部５２と、現在位置情
報として、工具の刃先位置を表示するワーク座標値や、
プログラム１ステツプ文の残り移動量を表示するＮＣデ
ータ表示部５１とで構成されている。

作業者はこの画面を見なから１ステツプずつプログラム
を進めて作業をチエツクする。残移動量の表示部分には
、プログラム１ステツプごとに対する残移動量が表示さ
れ、作業者はＣＲＴに表示された数値と実際の工具位置
を見比べながらチエツクする。

現在の工具の位置がワーク座標系でＺ＝５０の位置にあ
り、プログラム指令でＺＯを実行すると残移動量はＺ　
＝−５０，０００となり、工具がワーク座標のＺ−０ま
で移動する。Ｚ−０まで達すると残移動量はＯとなる。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の数値制御装置は以上のように構成されているため
、現在実行中のプログラムがＣＲＴ画面上に表示されて
いても、それらが特定のプログラミング言語で表示され
ているので、プログラムの内容を理解していなければ作
業者にとって全く意味をなさないばかりでなく、また現
在の工具位置を数値を用いてＣＲＴ画面上に表示しても
、その表示値が時々刻々変化するため視覚でとらえ難く
、工具干渉等の緊急の事態に対処することは事実上大変
困難であった。

この発明は、以上のような問題点を解決するためになさ
れたものであり、現在の工具位置を視覚的に表示し、作
業者がプログラム言語等を理解していない場合でも容易
に取り扱うことができる数値制御装置を提供することを
目的としている。

［課題を解決するための手段］ 第１の発明に係る数値制御装置は、 工具のＹ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の少なくとも一方向の移動量を
検出する工具移動量検出手段と、工具移動量検出手段に
より検出された工具の移動量から現在の工具位置および
工具の移動すべき目標値との差すなわち工具の残移動量
を演算する残移動量演算手段と、 工具の移動すべき目標値、工具の移動すべき全行程およ
び工具の移動すべき全行程に対する残移動量の割合をそ
れぞれグラフィック表示するために所定のビデオ信号に
変換するグラフィック信号変換手段と、 現在実行中のプログラムの内容、工具の現在位置および
移動すべき目標値の座標、グラフィック信号変換手段に
より変換された工具の移動すべき全行程および工具の移
動すべき全行程に対する残移動量の割合を視覚表示する
表示手段とを具備している。

第２の発明に係る数値制御装置は、 工具のＹ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の少なくとも一方向の移動量を
検出する工具移動量検出手段と、工具移動量検出手段に
より検出された工具の移動量から現在の工具位置および
工具の移動すべき目標値との差すなわち工具の残移動量
を演算する残移動量演算手段と、 工具の移動すべき目標値、工具の移動すべき全行程およ
び工具の移動すべき全行程に対する残移動量の割合をそ
れぞれグラフィック表示するために所定のビデオ信号に
変換するグラフィック信号変換手段と、 工具の種類、工具径等の工具情報、ＮＣプログラムおよ
び対話パートプログラムを記憶する記憶手段と、 対話パートプログラムの実行において工具、工作方法お
よび工具の移動目標値などの指定等を入力する入力手段
と、 現在使用されているまたは入力手段により指定された工
具の種類、工作方法およびプログラムの指令の種類を判
別する動作判別手段と、動作判別手段により判別された
工具の種類、工作方法、プロクラムの指令の種類を文字
、図形、記号、もしくはこれらの結合からなるシンボル
に変換するシンボル信号変換手段と、 現在実行中のプログラムの内容、工具の現在位置および
移動すべき目標値の座標、グラフィック信号変換手段に
より変換された工具の移動すべき全行程および工具の移
動すべき全行程に対する残移動量の割合およびシンボル
信号変換手段により変換された工具の種類、工作方法お
よびプログラムの指令の種類を視覚表示する表示手段と
を具備している。

［作用］ 第１の発明においては、 工具移動量検出手段は例えば、数値制御装置、例えばＮ
Ｃ工作機械に装着されたエンコーダ等の位置検出手段で
あり、ＮＣ工作機械に装着された工具のＹ軸、Ｙ軸（水
平方向）およびＺ軸方向（垂直方向）の少なくとも一方
向の移動量を検出する。

残移動量演算手段は例えば、マイクロプロセッサであり
、工具移動量検出手段により検出された時々刻々の工具
の移動量を積算し、現在の工具位置、工具の移動すべき
目標値との差すなわち工具の残移動量を演算する。

グラフィック信号変換手段は例えば、マイクロプロセッ
サおよびビデオプロッタ等であり、工具の移動すべき目
標値、工具の移動すべき全行程および工具の移動すべき
全行程に対する残移動量の割合をそれぞれＣＲＴ画面上
にグラフィックに表示するために所定のビデオ信号に変
換する。

表示手段は例えば、ＣＲＴ表示装置、液晶表示装置等で
あり、現在実行中のプログラムの内容、工具の現在位置
および移動すべき目標値の座標を文字情報として、また
、ビデオ信号に変換された工具の移動すべき目標値、工
具の移動すべき全行程および工具の移動すべき全行程に
対する残移動量の割合をグラフとして視覚表示する。

第２の発明は、第１の発明の作用にさらに以下の作用を
有する。すなわち、 記憶手段は例えは、Ｃ−ＭＯＳメモリあるいはバフルメ
モリ等であり、ＮＣ工作機械において使用される工具の
種類、工具径等の工具情報、ＮＣプログラムおよび対話
パートプログラムを記憶する。

入力手段は例えはキーホード等の入力装置であり、工具
情報等は対話パートプログラム中にこの入力装置から入
力されてもよいが、プログラミング時すでに入力されて
いてもよい。

動作判別手段は例えば、マイクロプロセッサであり、現
在使用されている工具、実行中の工作方法およびプログ
ラムの指令の種類を判別する。

シンボル信号変換手段は例えば、マイクロプロセッサお
よびＡ／Ｄコンバータてあり、動作判別手段により判別
された工具、工作方法、プログラムの指令の種類を文字
、図形、記号、もしくはこれらの結合からなるシンボル
に変換する。

表示手段は第１の発明における作用にざらに、シンボル
信号変換手段により変換されたシンボルを視覚表示する
。

［実施例］ 第１の発明に係る数値制御装置を第１の実施例を示す第
１図、第２図、第３図、第４図（Ａ）、（Ｂ）および（
Ｃ）を用いて説明する。

第１図は第１の発明に係る数値制御装置の構成を示す図
である。図において、ＮＣ工作機械１は、少なくともＺ
軸に移動可能な主軸へラド２と、主軸ヘット２に設けら
れた工具３と、主軸ヘッド２あるいは工具３の移動量を
検出する工具移動量検出手段として作用する例えばエン
コーダ等の位置検出器６と、工具あるいは主軸ヘッド２
を駆動するモータ５とを具備し、テーブル７上にワーク
（被加工物）４が固定されている。

制御部１０は、現在の位置検出器６の出力を直前のＮＣ
プログラムのステップにおける位置検出器６の出力と比
較して、その差を検出する移動量検出部２０と、移動量
検出部２０からの信号を所定の数値制御（以下ＮＣと略
称する）プログラムにおいて用いられるＮＣデータに変
換するＮＣデータ変換部２１と、ＮＣプログラムや工具
の移動すべき目標値および移動すべき全行程等を記憶す
る例えはＲＡＭからなるＮＣプロクラム記憶部２３と、
ＮＣプログラムを実行し、残移動量演算手段として作用
する例えはＣＰＵからなるＮＣプログラム実行部２２と
、ＮＣプログラム実行部２２において演算された工具の
移動すべき全行程に対する残移動量の割合をグラフィッ
ク表示するための所定のビデオ信号に変換する例えはビ
デオプロッタ等からなるグラフィック信号変換部として
作用するＮＣデータグラフィック変換部２４を具備して
いる。

また、表示手段として作用する表示装置５ｏは、例えは
ＣＲ７表示装置あるいは液晶表示装置であり、ＮＣデー
タ変換部２１により変換された工具先端の座標等を文字
情報として表示するＮＣデータ表示部５１と、実行中の
ＮＣプログラムの現在のステップの前後数ステップを表
示するＮＣプログラム表示部５２と、ＮＣデータグラフ
ィック変換部２４により変換された工具の移動すべき全
行程に対する残移動量の割合をグラフ表示するグラフィ
ック表示部５３からなる。

第２図は機械座標系、ワーク座標系、工具の残移動量及
び工具刃先の現在位置の関係を示す。

機械座標系とは、ＮＣ工作機械固有の任意の位置を原点
（座標０）とした座標系であり、Ｚ軸（すなわち垂直方
向）における主軸の最上位点を原点復帰点（以下ＺＲＮ
）とし、工具の下降方向をマイナスとしている。

ワーク座標系とは、ワークの基準面をＺ−０とする座標
系であり、プログラムにおける指令値をボす。

工具の残移動量とは、プログラムの１ステツプごとにお
ける工具の最終的に移動すべき目標値に対する現在の工
具の位置を差しひきした残りの移動量を表示するもので
あり、Ｘ、　　Ｙ、　　Ｚの各軸側に表示される。

例えは第２図において、工具長さ（工具オフセラ）　）
　Ｉ　＝　２００ｍｍ、　　機械座標系の原点とワーク
座標系の原点との差（ワークオフセット）をｍ＝５００
ｍｍとする。この時点において、工具の先端はワークの
基準面の上方３００ｍｍにある。

例えはここで以下のプログラムを実行する。

第１ステップ：　Ｇ９０　ＧＯＯＧ５４　ＸＯＹＯ第２
ステップ：　Ｇ４３　ＨＩ　Ｚ５０゜第３ステップ：　
ＧＯｌ　２０　Ｆ２００ここで、工具オフセットとして
、工具長さ旧＝２００．０００、およびワークオフセッ
トとして、機械座標系の原点からワーク基準点までの距
離Ｇ５４−Ｚ−５００，０００を設定する。

まず、プログラムの第１ステツプを実行すれば、当該ワ
ークを切削するためのワーク座標系が確定する。

次に、第２ステツプを実行する。工具先端をＺ５０．０
００に達するまで下降させる、すなわち、工具がＺ軸方
向に２５０ｍｍ下降したとすると、工具の残移動量はＺ
　＝−２５０，０００となる。

このとき表示装置５０の画面上ではワーク座標系で、Ｚ
　＝　５０．０００、残移動量Ｚ　＝−５０，０００が
表示されている。

さらに第３ステツプを実行する。工具先端をＺ＝０に達
するまで下降させる。すなわち、工具の先端がワーク基
準面に到達すると、工具の残移動量はＺ−０となり、次
のプログラムステップに移行する。

ワーク座標系の表示はワーク基準点を０とした座標位置
を表示するとともに、残移動量には位置決めまたは補間
完了するまでの距離を表示し、完了点で次のプログラム
指令における移動量を表示する。

第３図に表示装置５０の画面１００における表示の一例
を示す。

表示装置５０の画面１００は、実行中のプログラムの内
容を表示するＮＣプログラム表示部５２と、現在の工具
の先端の座標などのＮＣデータを文字および数値などて
表示するＮＣデータ表示部５１と、ＮＯデータグラフィ
ック変換部２４により変換された工具の移動すべき全行
程に対する残移動量の割合をグラフ表示するグラフィッ
ク表示部５３からなる。

さらに、画面１００の下方にはプログラムチエツクや、
工具設定などの各種の補助機能を選択指定するためのフ
ァンクション機能設定キー５４が設けられている。

グラフィック表示部５３において、Ｗはワーク座標系Ｚ
Ｏを基準とした工具の移動すべき全行程に対する工具先
端の現在位置（又は累積した移動量）を表し、■は工具
の残移動量を表す。グラフィック表示部５３におけるス
ケールは、周知の入力手段例えは、キーボードあるいは
電荷蓄積型ＣＲＴ表示装置による画面上の表示の指定に
より任意に変更が可能である。

このグラフィック表示部５３におけるグラフ表示はＮＣ
データ表示部５１における残移動量表示やワーク座標系
のデジタル表示と同様に工具３（又は主軸ヘッド２）の
動きに同期してリアルタイムに変化する。

第４図（ハ）、（Ｂ）および（Ｃ）に、前述のプログラ
ムを実行した場合における表示装置５０のグラフィック
表示部５３の表示状態を示す。

第４図（Ａ）はプログラムの第１ステツプを実行したと
きの状態を示す。第１ステツプにおいては、ワーク座標
系が設定されただけであり、工具はまだ移動していない
からＷのスケールは何も表示しない。工具の残移動量を
示す■スケールは次のステップでＺ＝５０まで移動すべ
きことを表している。

第４図（Ｂ）はプログラムの第２ステツプを実行したと
きの状態を示す。第２ステツプにおいては、工具がｚ＝
５０まで移動する。Ｗスケールは工具がＺ＝５０まで移
動したことを示している。■スケールは次のステップで
Ｚ＝０まで移動すべきことを表している。

第４図（Ｃ）はプログラムの第３ステツプを実行したと
きの状態を示す。第３ステツプにおいては、工具がＺ二
〇まで移動する。Ｗスケールは工具がＺ＝０まで移動し
たことを示している。■スケールは工具が目標の位置に
到達したこと、すなわち、残移動量が０であることを示
している。

なお、上記実施例において、表示装置５０としてカラー
ＣＲＴ装置を用いれば、ＷスケールおよびＩスケール等
の表示を異なった色を用いて表示することができ、作業
者に対しより判りやすい表示が可能である。

例えは、ＧＯＯ（甲送り）は赤色表示、ＧＯＩ（送り）
は青色とすることもできる。

次に、第２の発明に係る数値制御装置を一実施例を示す
第５図、第６図、第７図、第８図および第９図を用いて
説明する。なお、第１の発明の実施例と同一の番号を付
した要素は同一とする。

第５図において第２の発明に係る数値制御装置は、制御
部１０が、現在の位置検出器６の出力を直前のＮＣプロ
グラムのステップにおける位置検出器６の出力と比較し
て、その差を検出する移動量検出部２０と、移動量検出
部２０からの信号を所定のＮＣプログラムにおいて用い
られるＮＣデータに変換するＮＣデータ変換部２１と、
工具の種類、工具径等の工具情報、ＮＣプログラム、対
話パートプログラムや工具の移動すべき目標値および移
動すべき全行程等を記憶する例えばＲＡＭ（Ｃ−ＭＯＳ
メモリやバブルメモリ等）からなる記憶部３１と、ＮＣ
プログラムを実行し、残移動量演算手段として作用する
例えばＣＰＵからなる演算部３０と、演算部３０におい
て演算された結果に基づいて主軸ヘット２やモータ５を
制御するための機械制御部２６および軸制御部２５と、
演算部３０において演算された工具の移動すべき全行程
に対する残移動量の割合をグラフィック表示するための
所定のビデオ信号に変換する例えばビデオプロッタ等か
らなるグラフィック信号変換部として作用するＮＣデー
タグラフィック変換部２４と、入力手段として作用する
キーボード等からなる入力部３２と、動作判別手段とし
て作用する、主軸ヘッド制御部８からの信号あるいは入
力部３２により入力された信号に基づいて工具の種類、
工作方法、プログラムの指令の種類を文字、図形、記号
、もしくはこれらの結合からなるシンボルに変換する制
御データシンボル変換手段３３を具備している。

また、表示手段として作用する表示装置５０は、例えば
ＣＲＴ表示装置あるいは液晶表示装置であり、ＮＣデー
タ変換部２１により変換された工具先端の座標等を文字
情報として表示するＮＣデータ表示部５１と、実行中の
ＮＣプログラムの現在ステップの前後数ステップを表示
するＮＣプログラム２〇− 表示部５２と、ＮＣデータグラフィック変換部２４によ
り変換された工具の移動すべき全行程に対する残移動量
の割合をグラフ表示するグラフィック表示部５３と、制
御データシンボル変換部３３により変換されたシンボル
を表示するシンボル表示部５５からなる。

対話パートプログラムには、通電のＮＣプログラムと異
なり、工具の種類や工具径等の工具情報がすべて含まれ
ており、表示装置５０のシンボル表示部５５に表示され
る。第６図に対話パートプログラム実行中の表示装置５
０の画面１００の状態を示す。

第３図に示した実施例と比較して工具およびプログラム
の指令を示すＭコードがシンボル表示部５５に表示され
ている。それ以外の構成は第３図と同様であるため説明
を省略する。

第７図に工具の種類を示すシンボルを例示する。

工具としては、−船釣なセンタドリル、ドリル、タップ
、リーマ、ポーリング、面取り、エンドミル、ポールエ
ンドミル、フェイスミル、シェルカッタ、サイドカッタ
、Ｔスロット、アンギュラ、バックボアおよび裏座ぐり
等が記憶部３１（第５図）に記憶されている。

また第８図にＮＣ工作機械の制御のためプログラムの指
令（Ｍコード）を示すシンボルを例示する。Ｍコードと
しては、オプショナルストップ、プログラム停止、プロ
グラム終了、主軸正転、主軸逆転、主軸停止および工具
交換等が同様に記憶部３１に記憶されている。

オプショナルストップ（Ｍｏｌ）、プログラム停止（Ｍ
ＯＯ）、プログラム終了（Ｍ２Ｏ）等の場合には作業者
に注意を法えるため、オプショナルストップ（Ｍｏｌ）
およびプログラム停止（ＭＯＯ）の場合には黄色の点滅
を、またプログラム終了（Ｍ２Ｏ）の場合には青色の点
滅とすれば効果的である。

第９図はプログラム終了時の表示装置５０の画面１００
における表示を示している。

［発明の効果コ 以上のように第１の発明に係る数値制御装置は、工具の
現在位置をグラフ表示し、また第２の発明に係る数値制
御装置は、工具の現在位置をグラフ表示し、工具の種類
、プログラムの指令の種類等をシンボル化して表示する
ため、工具干渉等の事故に容易に対処することができ、
さらに作業者がＮＣプログラムに精通していない場合で
も容易に数値制御装置を使用することができるという効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明に係る数値制御装置の一実施例の構
成を示す図、第２図は機械座標系、ワーク座標系、工具
の残移動量および工具刃先の位置関係を示す図、第３図
は第１の発明における表示装置の画面における表示を示
す図、第４図（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は表示装置の
グラフィック表示部の表示状態を示す図、第５図は第２
の発明に係る数値制御装置の一実施例の構成を示す図、
第６図は第２の発明における表示装置の画面における表
示を示す図、第７図は工具の種類を示すシンボルを例示
する図、第８図はプログラムの指令を例示する図、第９
図はプログラム終了時における表示装置の画面における
表示を示す図、第１０図は従来の数値制御装置の表示装
置を示す図である。 ｌ・・ＮＣ工作機械　２・・主軸ヘッド３・・工具　４
・・ワーク　５・・モータ６・・変位検出器　７・・テ
ーブル ８・・主軸ヘッド制御部 出願人　　株式会社　森精機製作所 代理人　　弁理士　　松１）正道 】 〉 〉

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）工具のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の少なくとも一方向の移
   動量を検出する工具移動量検出手段と、工具移動量検出
   手段により検出された工具の移動量から現在の工具位置
   および工具の移動すべき目標値との差すなわち工具の残
   移動量を演算する残移動量演算手段と、 工具の移動すべき目標値、工具の移動すべき全行程およ
   び工具の移動すべき全行程に対する残移動量の割合をそ
   れぞれグラフィック表示するために所定のビデオ信号に
   変換するグラフィック信号変換手段と、 現在実行中のプログラムの内容、工具の現在位置および
   移動すべき目標値の座標、グラフィック信号変換手段に
   より変換された工具の移動すべき全行程および工具の移
   動すべき全行程に対する残移動量の割合を視覚表示する
   表示手段と、 を具備したことを特徴とする数値制御装置。
2. （２）工具のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の少なくとも一方向の移
   動量を検出する工具移動量検出手段と、工具移動量検出
   手段により検出された工具の移動量から現在の工具位置
   および工具の移動すべき目標値との差すなわち工具の残
   移動量を演算する残移動量演算手段と、 工具の移動すべき目標値、工具の移動すべき全行程およ
   び工具の移動すべき全行程に対する残移動量の割合をそ
   れぞれグラフィック表示するために所定のビデオ信号に
   変換するグラフィック信号変換手段と、 工具の種類、工具径等の工具情報、ＮＣプログラムおよ
   び対話パートプログラムを記憶する記憶手段と、 所定情報を入力する入力手段と、 現在使用されているまたは入力手段により指定された工
   具の種類、工作方法およびプログラムの指令の種類を判
   別する動作判別手段と、 動作判別手段により判別された工具の種類、工作方法、
   プログラムの指令の種類を文字、図形、記号、もしくは
   これらの結合からなるシンボルに変換するシンボル信号
   変換手段と、 現在実行中のプログラムの内容、工具の現在位置および
   移動すべき目標値の座標、グラフィック信号変換手段に
   より変換された工具の移動すべき全行程および工具の移
   動すべき全行程に対する残移動量の割合およびシンボル
   信号変換手段により変換された工具の種類、工作方法お
   よびプログラムの指令の種類を視覚表示する表示手段と
   を具備したことを特徴とする数値制御装置。