JPH06124108A - 数値制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 数値制御装置に関し、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
状に沿って加工開始点へ工具を移動させることができる
ようにする。 【構成】 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を操作して対話的
に入力した指定形状を、図形記憶手段１が記憶する。現
在位置記憶手段３は移動指令手段から出力されるパルス
信号ＨＰと切換手段から出力される切換信号ＳＳとを受
けて、工具（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸等の加工軸）の現在位
置を更新して、記憶する。交点判別手段２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３に記憶
された現在位置との交点を判別し、判別信号を出力す
る。補間手段４は、交点判別手段２からの判別信号を受
けて補間パルスＣＰを出力し、軸制御回路１８に送る。

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の
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、斜め直線加工及び円弧加工等
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。このため、手動パルス発生器やジョグ送り釦を操
作してＸ軸、Ｙ軸又はＺ軸のうちいずれか１軸と平行な
方向に対して移動させることはできても、斜め直線や円
弧等の指定形状に沿う同時２軸以上の移動により、加工
開始点へ工具を移動させることは困難であった。

【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、指定形状に沿って加工開始
点へ工具を移動させることができる数値制御装置を、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、ガイダンス情報により対話的
に入力された指定形状を記憶する図形記憶手段と、工具
の移動を指令するパルス信号を出力する移動指令手段
と、前記パルス信号が工作機械を制御するいずれの軸の
移動を指令する信号かを示す切換信号を出力する切換手
段と、前記パルス信号と前記切換信号とを受けて、工具
の現在位置を更新し、記憶する現在位置記憶手段と、前
記指定形状と前記現在位置との交点を判別し、判別信号
を出力する交点判別手段と、前記判別信号を受けて補間
パルスを出力する補間手段と、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】表示装置に表示されたガイダンス情報に従って
指定形状を入力されると、図形記憶手段はこの指定形状
を記憶する。移動指令手段はパルス信号を出力し、切換
手段は上記パルス信号がいずれの軸の移動を指令する信
号かを示す切換信号を出力する。現在位置記憶手段は移
動指令手段から出力されるパルス信号と切換手段から出
力される切換信号とを受けて、工具の現在位置を更新
し、記憶する。

【００１２】また、交点判別手段は図形記憶手段に記憶
された指定形状と現在位置記憶手段に記憶された現在位
置との交点を判別し、判別信号を出力する。そして、補
間手段は交点判別手段から出力される判別信号を受けて
補間パルスを出力する。

【００１３】これによって、試作品等の簡単な加工を容
易に行うために、指定形状に沿って加工開始点へ工具を
移動させることが可能になる。

【００１４】

【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ＨＰを出力する手段であって、手動パルス発生器
４１に相当する。また、切換手段は工作機械を制御する
いずれの軸の移動を指令する信号かを示す切換信号ＳＳ
を出力する手段であって、機械操作盤４０に設けられた
スイッチ等に相当する。

【００１５】図形記憶手段１はガイダンス情報をグラフ
ィック制御回路１５を介して表示装置１６に表示する。
また、図形記憶手段１は、オペレータがキーボード１７
を操作して、対話的に入力された指定形状を記憶する。
この指定形状には、直線、斜め直線、円及び円弧等の単
位形状と、この単位形状を少なくとも２つ組み合わせた
合成形状、又はスプライン曲線等の曲線形状がある。な
お、記憶された指定形状は必要に応じてグラフィック制
御回路１５を介して表示装置１６に表示される。

【００１６】現在位置記憶手段３は移動指令手段から出
力されるパルス信号ＨＰと切換手段から出力される切換
信号ＳＳとを受けて、工具（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸等の加
工軸）の現在位置を更新して、記憶する。

【００１７】交点判別手段２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３に記憶された現在位
置との交点を判別し、判別信号を出力する。具体的に
は、上記現在位置が指定形状との交点に達するまではパ
ルス信号ＨＰを判別信号として出力し、現在位置が指定
形状との交点に達した後は指定形状に沿った位置信号を
判別信号として出力する。このとき、現在位置が指定形
状との交点に達した後、パルス信号の単位ベクトルと位
置信号の単位ベクトルとが同一になるような位置信号を
判別信号として出力する。

【００１８】補間手段４は、交点判別手段２からの判別
信号を受けて補間パルスＣＰを出力し、軸制御回路１８
に送る。軸制御回路１８は実際には３軸分を有する。軸
制御回路１８は補間手段４から出力された補間パルスＣ
Ｐを受けて各軸の速度指令を生成し、サーボアンプ１９
に送る。サーボアンプ１９は工作機械２０に取りつけら
れたサーボモータを駆動し、工作機械２０を制御する。

【００１９】なお、上記図形記憶手段１、交点判別手段
２、現在位置記憶手段３及び補間手段４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。

【００２０】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、交点判別手段２、現在位置
記憶手段３及び補間手段４は、プロセッサ１１がＲＯＭ
１２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ＥＥＰＲＯＭが使用される。ＲＡＭ１３にはＳＲ
ＡＭ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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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
り、切り換えた側に応じた切換信号ＳＳを出力する。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】切換スイッチ４３は、工具の現在位置と指
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ＳＳを出力する。

【００２９】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。

【００３０】次に、上記機械操作盤４０において、選択
スイッチ４１ｂをＸ軸（Ｘ）に設定してハンドル４１ａ
を左側に回転させた場合と、又はジョグ送り釦４２のう
ちＸ軸に対してマイナス方向の送り釦である「−Ｘ」を
押した場合との、工具の移動方向について説明する。な
お、ハンドル４１ａを回転させた場合とジョグ送り釦４
２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。

【００３１】図４は工具の移動方向を示す図であって、
指定形状として直線１００が定義された場合を示す。図
において直線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１０１はその中心が位置Ｐ１１にあり、工具１
０２はその中心が位置Ｐ２１にある。

【００３２】このとき、ハンドル４１ａを左側へ回転さ
せると、工具１０１は位置Ｐ１１から、その回転角に応
じてＸ軸に対して平行に方向１０１ａへ移動する。その
後、そのままハンドル４１ａを左側へ回転させ続ける
と、工具１０１が直線１００と接する位置Ｐ１２で移動
方向を変え、直線１００に沿って方向１０１ｂへ移動す
る。そして、最終的に加工開始点である位置Ｐ１３まで
ハンドル４１ａを左側へ回転させ続け、工具１０１を移
動させる。

【００３３】次に、選択スイッチ４１ｂをＹ軸（Ｙ）に
設定してハンドル４１ａを右側に回転させた場合と、又
はジョグ送り釦４２のうちＹ軸に対してプラス方向の送
り釦である「＋Ｙ」を押した場合との、工具の移動方向
について説明する。なお、上記のＸ軸の移動と同様に、
ハンドル４１ａを回転させた場合について説明する。

【００３４】図４において、ハンドル４１ａを右側へ回
転させると、工具１０２は位置Ｐ２１から、その回転角
に応じてＹ軸に対して平行に方向１０２ａへ移動する。
その後、そのままハンドル４１ａを右側へ回転させ続け
ると、工具１０２が直線１００と接する位置Ｐ２２で移
動方向を変え、直線１００に沿って方向１０２ｂへ移動
する。そして、最終的に加工開始点である位置Ｐ２３ま
でハンドル４１ａを左側へ回転させ続け、工具１０２を
移動させる。

【００３５】このように、工具１０１，１０２の現在位
置が指定形状としての直線１００との交点に達するまで
は選択スイッチ４１ｂで選択した加工軸と平行に移動
し、工具１０１，１０２の現在位置が直線１００との交
点に達した後は直線１００に沿って移動するので、指定
形状に沿った加工開始点への工具の移動が容易に行え
る。なお、直線１００に沿った移動の方向がオペレータ
の意図と異なる場合には、ハンドル４１ａを逆方向に回
転させることにより逆方向に移動させることができる。
また、移動方向を変えるのは工具１０１，１０２が直線
１００と接する位置Ｐ１２，Ｐ２２としたが、工具１０
１，１０２の中心が直線１００上に達したときに移動方
向を変えるようにすることもできる。

【００３６】この場合、工具１０１，１０２の現在位置
が指定形状としての直線１００との交点に達した後は、
選択スイッチ４１ｂで選択した加工軸と平行に移動させ
る方向の単位ベクトルと、直線１００に沿って移動する
方向の単位ベクトルとを同一にしたので、加工軸から指
定形状への移動が選択スイッチ４１ｂ等のスイッチの切
り換え操作を行うことなく実現できる。

【００３７】なお、ハンドル４１ａの右回転又は左回転
の回転方向に伴う工具の移動方向は、オペレータがパラ
メータ又はガイダンス情報に従って入力することにより
いずれかの方向に指定することができる。例えば、工具
１０１の移動において、ハンドル４１ａを左側に回転さ
せた場合に、方向１０１ａへ移動するか又は方向１０１
ａとは逆の方向に移動するかをパラメータ又はガイダン
ス情報に従って指定することができる。これによって、
操作性が向上する。

【００３８】こうして、手動パルス発生器４１やジョグ
送り釦４２を操作して、加工軸と平行な移動及び斜め直
線や円弧等の指定形状に沿う同時２軸以上の移動によ
り、加工開始点へ工具を容易に移動させることができ
る。

【００３９】次に、オペレータが手動パルス発生器４１
を操作して工具を移動させる場合の処理手順について述
べる。図５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、交点判別手段２、現在位置記憶手段３及び補間手段
４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，Ｓ３を現在位置記憶
手段３が実行し、ステップＳ４を交点判別手段２が実行
し、他のステップは補間手段４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〕入力された図形の記憶を行う。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、オペ
レータがキーボード１７を操作して、対話的に入力した
指定形状を記憶する。この指定形状には、直線、斜め直
線、円及び円弧等の単位形状と、この単位形状を少なく
とも２つ組み合わせた合成形状、又はスプライン曲線等
の曲線形状がある。 〔Ｓ２〕手動パルスを入力する。すなわち、図１の手動
パルス発生器４１からのパルス信号ＨＰを入力する。 〔Ｓ３〕切換信号を入力する。具体的には、図１の機械
操作盤４０に設けられたスイッチ等からの切換信号ＳＳ
を入力するとともに、この切換信号ＳＳ及びステップＳ
２で入力されたパルス信号ＨＰに従って工具の現在位置
を更新し、記憶する。 〔Ｓ４〕ステップＳ１で記憶された指定形状に、ステッ
プＳ３で更新された工具の現在位置が指定形状との交点
に達したか否かを工具径を補間して判別する。もし、工
具の現在位置が指定形状との交点に達した（ＹＥＳ）な
らばステップＳ６に進み、達しない（ＮＯ）ならばステ
ップＳ５に進む。 〔Ｓ５〕加工軸移動の補間処理を行う。具体的には、ス
テップＳ３で入力された切換信号ＳＳに従って、かつ、
ステップＳ２で入力されたパルス信号ＨＰに応じて、補
間パルスＣＰとして出力する。 〔Ｓ６〕指定形状移動の補間処理を行う。具体的には、
ステップＳ２で入力された手動パルスのパルス数と回転
方向に応じて、ステップＳ１で入力された指定形状に沿
った工具の位置を補間し、補間パルスＣＰとして出力す
る。この場合、パルス信号ＨＰの移動方向の単位ベクト
ルと、指定形状に沿った移動方向の単位ベクトルとが同
一になるように、移動方向を決定する。 〔Ｓ７〕移動処理が終了したか否かを判別する。具体的
には、ステップＳ２で手動パルスの入力があったか否か
を判別する。もし、手動パルスの入力があった（ＹＥ
Ｓ）ならばステップＳ２に戻り、手動パルスの入力がな
い（ＮＯ）ならば本処理手順を終了する。

【００４０】なお、上記の説明では送り速度については
説明を省略したが、図形記憶手段１による指定形状の入
力の際に、各加工ガイダンス画面に送り速度Ｆの項を設
けて指定するようにすることができる。あるいは、数値
制御装置のオーバライドスイッチを使用するようにする
こともできる。

【００４１】また、上記の説明では交点判別手段２は移
動指令手段から出力されたパルス信号ＨＰの移動方向の
単位ベクトルと指定形状に沿った移動方向の単位ベクト
ルとを同一にするように構成したが、パラメータ又はガ
イダンス情報に従って入力することによりいずれかの方
向に指定することができる。これによって、オペレータ
が意図する方向に工具を移動させることができ、操作性
が向上する。

【００４２】さらに、上記の説明では一部の加工ガイダ
ンス機能についてのみ説明したが、他の加工ガイダンス
機能についても同様に実現することができることは容易
に理解できるであろう。

【００４３】このようにして、ガイダンス画面により指
定形状を入力して、オペレータは機械操作盤４０を操作
すれば、斜め直線や円弧等のように同時に２軸以上の移
動をさせて加工開始点へ工具を移動させることができる
ので、試作品の一部の加工等を簡単に実現することがで
きる。

【００４４】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。

【００４５】

【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及び切換手段からの切換信号を
受けて工具の現在位置を更新して記憶し、交点判別手段
が上記指定形状と工具の現在位置とから交点を判別して
判別信号を出力し、補間手段が判別信号に応じた補間パ
ルスを出力するするように構成したので、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際に、
斜め直線や円弧等のように同時に２軸以上の移動をさせ
て加工開始点へ工具を移動させることができる。

【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】工具の移動方向を示す図である。

【図５】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 交点判別手段 ３ 現在位置記憶手段 ４ 補間手段 １５ グラフィック制御回路 １６ 表示装置 １７ キーボード １８ 軸制御回路 １９ サーボアンプ ２０ 工作機械 ４０ 機械操作盤 ４１ 手動パルス発生器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【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、 ガイダンス情報により対話的に入力された指定形状を記
   憶する図形記憶手段と、 工具の移動を指令するパルス信号を出力する移動指令手
   段と、 前記パルス信号が工作機械を制御するいずれの軸の移動
   を指令する信号かを示す切換信号を出力する切換手段
   と、 前記パルス信号と前記切換信号とを受けて、工具の現在
   位置を更新し、記憶する現在位置記憶手段と、 前記指定形状と前記現在位置との交点を判別し、判別信
   号を出力する交点判別手段と、 前記判別信号を受けて補間パルスを出力する補間手段
   と、 を有することを特徴とする数値制御装置。
2. 【請求項２】 前記指定形状は、直線、斜め直線、円及
   び円弧等の単位形状と、前記単位形状を少なくとも２つ
   組み合わせた合成形状、又はスプライン曲線等の曲線形
   状であるように構成したことを特徴とする請求項１記載
   の数値制御装置。
3. 【請求項３】 前記交点判別手段は、前記現在位置が前
   記指定形状との交点に達するまでは前記パルス信号を前
   記判別信号として出力し、前記現在位置が前記指定形状
   との交点に達した後は前記指定形状に沿った位置信号を
   前記判別信号として出力するように構成したことを特徴
   とする請求項１記載の数値制御装置。
4. 【請求項４】 前記交点判別手段は、前記現在位置が前
   記指定形状との交点に達した後、前記パルス信号の単位
   ベクトルと前記位置信号の単位ベクトルとを同一に構成
   したことを特徴とする請求項３記載の数値制御装置。