JPH06124111A

JPH06124111A - 数値制御装置

Info

Publication number: JPH06124111A
Application number: JP4272889A
Authority: JP
Inventors: Maki Seki; 真樹関; Masako Sudo; 雅子須藤
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1992-10-12
Filing date: 1992-10-12
Publication date: 1994-05-06

Abstract

(57)【要約】【目的】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おいて、サイクル加工を簡単
に、かつ精度良く行えるようにする。【構成】オペレータは表示装置１６に表示されたガイ
ダンス情報に従って円周や四角形状の図形データをキー
ボード等から対話的に入力すると、図形データ記憶手段
１がその入力された図形データを記憶する。変換手段２
は、図形データをサイクル加工するための加工経路を計
算しＮＣ指令に変換し、ＮＣ指令記憶手段３はそのＮＣ
指令を記憶する。また、補間手段４は、機械操作盤４０
上の手動パルス発生器やジョグ送り釦等からのパルス信
号の出力に応じてサイクル加工の加工経路に沿って工具
を移動するように補間パルス信号を出力する。したがっ
て、オペレータが自由に機械操作盤４０を操作すること
により、加工状態を確認しながら容易にかつ正確にサイ
クル加工を行うことができる。

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。

【０００５】一方、試作品あるいは型を作成するための
一部の加工では、ワークの着脱や工具の取り付け等の段
取りに要する時間が少なくてすみ、加工プログラム作成
も不要となる汎用のフライス盤や汎用の旋盤等を使用す
るようにしている。その場合の加工は、もっぱらオペレ
ータの判断によって行われている。

【０００６】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。

【０００７】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。

【０００８】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。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このような工作機械
は、ワークの一部加工を行う場合に多く使用されるが、
加工形状が比較的簡単なものでは最終形状まで加工して
しまいたい場合がある。しかし、このような工作機械で
は、オペレータ自身が全ての加工サイクルを計算しかつ
工具を操作する必要があり、作業が面倒であった。

【００１０】逆に、一般の数値制御装置を使用すると、
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、１個だけのワークを加工する
にはあまりにも手間がかかる。

【００１１】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、工作機械に組み込まれた数値制御装置の機能
を用いて、サイクル加工を簡単に、かつ精度良く行うこ
とができるようにすることを目的とする。

【００１２】

【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、ガイダンス情報に従って対話
的に入力されたサイクル加工用の図形データを記憶する
図形データ記憶手段と、前記図形データをサイクル加工
するための加工経路を計算しＮＣ指令に変換する変換手
段と、前記ＮＣ指令を記憶するＮＣ指令記憶手段と、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、前記移動指令手段からのパルス信号の出力に応じて
前記サイクル加工の加工経路に沿って前記工具を移動す
るように補間パルス信号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。

【００１３】

【作用】オペレータは表示装置に表示されたガイダンス
情報に従って円周や四角形状の図形データをキーボード
等から対話的に入力すると、図形データ記憶手段はその
入力された図形データを記憶する。

【００１４】変換手段は、図形データをサイクル加工す
るための加工経路を計算しＮＣ指令に変換し、ＮＣ指令
記憶手段はそのＮＣ指令を記憶する。また、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。こ
のパルス信号は、オペレータの操作に応じて出力され
る。

【００１５】補間手段は、移動指令手段からのパルス信
号の出力に応じてサイクル加工の加工経路に沿って工具
を移動するように補間パルス信号を出力する。したがっ
て、オペレータが自由に移動指令手段を操作することに
より、加工状態を確認しながら容易にかつ正確にサイク
ル加工を行うことができる。

【００１６】

【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。図形データ記憶手段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
と共に、オペレータがキーボード１７を操作し、ガイダ
ンス情報に従って対話的に入力した図形データを記憶す
る。この図形データには、送り速度Ｆなどの指令データ
も含まれている。なお、記憶された図形データは必要に
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。この図形データ作成手順の詳細は後述す
る。

【００１７】変換手段２は、その図形データをサイクル
加工するための加工経路を計算しＮＣ指令に変換し、そ
のＮＣ指令はＮＣ指令記憶手段３に記憶される。一方、
選択手段６が、工具の移動速度を指令するパルス信号を
選択するために設けられている。この選択手段６には、
手動パルス発生器４１からのパルス信号ＨＰ、機械操作
盤４０に設けられたジョグ送り釦のオン操作に対応した
パルス信号ＧＪ、または送り指令パルス信号ｆが入力さ
れる。この送り指令パルス信号ｆは、ガイダンス情報に
従って図形データと共に予め設定されている送り速度指
令Ｆに応じたパルス信号であり、ここでは図示されてい
ないクロック回路からのクロック信号ＣＬＤを送り速度
指令Ｆに応じて分周して生成されたものである。

【００１８】また、上記のジョグ送り釦をオンしたとき
のパルス信号ＧＪは、次のようにして生成される。すな
わち、分周手段５には、クロック信号ＣＬＤと、機械操
作盤４０に設けられた設定スイッチからの設定信号ＳＳ
が送られる。分周手段５は、そのクロック信号ＣＬＤを
設定信号ＳＳで分周することによりパルス信号ＧＪを生
成する。このパルス信号ＧＪは、ジョグ送り釦のオン信
号に応じて選択手段６に送られる。

【００１９】さらに、上記の各パルス信号の他に、選択
手段６には、機械操作盤４０に設けられた操作切換スイ
ッチで選択された「手動」か「自動」かの切り換え信号
が入力される。

【００２０】選択手段６は、操作切換スイッチ４４から
の切り換え信号が「手動」であれば、手動操作で送られ
てきたパルス信号、すなわち手動パルス発生器４１から
のパルス信号ＨＰか、ジョグ送り釦４２によるパルス信
号ＧＪかのいずれかのパルス信号を補間手段４に送る。
また、操作切換スイッチからの切り換え信号が「自動」
であれば、同じく機械操作盤４０に設けられているサイ
クルスタート釦が押されたことを確認した上で、送り速
度指令Ｆによる送り指令パルス信号ｆを補間手段４に送
る。

【００２１】補間手段４は、上記の選択手段６から送ら
れてきたパルス信号を補間して補間パルス信号を出力す
る。すなわち、サイクル加工の加工経路に沿って工具を
移動するように補間パルス信号を生成し、その補間パル
ス信号を軸制御回路１８に出力する。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信号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に取り付けられたサーボモータを駆動
し、工作機械２０を制御する。

【００２２】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。プロセッサ１１はＲ
ＯＭ１２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の図形データ記憶手段
１、変換手段２、ＮＣ指令記憶手段３、補間手段４、分
周手段５、及び選択手段６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。

【００２３】グラフィック制御回路１５はガイダンス情
報や入力された図形データおよび加工サイクル等を表示
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
ルス信号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、その詳細は後述
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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】図３は工作機械に備えられた機械操作盤の
一例を示す図である。図に示す機械操作盤４０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、方向切換スイッチ４３、
操作切換スイッチ４４、及びサイクルスタート釦４５が
設けられている。

【００２７】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判別のために
二相のパルスから成り、バス３０を介してプロセッサ１
１に送られ、工具を移動させる。

【００２８】選択スイッチ４１ｂは手動パルス発生器４
１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）、及び図形データでの
サイクル加工経路に対応した方向（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。

【００２９】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」の図形データでのサイクル加工経路に
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。上記の工具移動をこのジョ
グ送り釦４２を操作して行うときは、「＋ＧＪ」の送り
釦が使用される。このジョグ送り釦４２を押したときの
オン信号は、ＰＭＣ２２及びバス３０を経由してプロセ
ッサ１１に送られ、所定の処理が行われる。

【００３０】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
数を設定し、その設定信号ＳＳは、ジョグ送り釦４２の
オン信号と同様に、ＰＭＣ２２、バス３０を経由してプ
ロセッサ１１に送られ、上記の分周手段５で処理され
る。

【００３１】方向切換スイッチ４３は、選択スイッチ４
１ｂで「Ｇ」を選択し手動パルス発生器４１を操作した
ときに、工具に予めガイダンス情報に従って作成された
指定形状に沿った並行移動をさせるか、あるいは指定形
状に対して垂直移動させるかのいずれかの移動を選択し
切り換えるためのスイッチである。この方向切換スイッ
チ４３を「Ｈ」にすると、工具は並行移動を行い、一方
「Ｖ」にすると垂直移動を行う。

【００３２】操作切換スイッチ４４は、上述したよう
に、図形データに基づく工具移動を手動で行うか、自動
で行うかを選択し切り換えるためのスイッチである。こ
の操作切換スイッチ４４を「Ｍ」にすると手動で工具が
移動し、「Ａｕ」にすると送り速度指令Ｆに従って自動
で工具が移動する。

【００３３】サイクルスタート釦４５は、操作切換スイ
ッチ４４が「Ａｕ」に切り換えられているときに、その
自動送りの起動をかけるためのスイッチである。すなわ
ち、工具を次の加工位置に移動させようとするとき、こ
のサイクルスタート釦４５を押すと、工具は自動的にサ
イクル加工を行う。

【００３４】次に、ガイダンス機能によってサイクル加
工を行うための手順を説明する。図４は円ポケットをサ
イクル加工するための図形データ入力画面を示す図であ
る。この円ポケットサイクル加工用の図形データ入力画
面は、表示装置１６の表示画面上に表示されている。図
形データ入力画面左上部には工具の現在位置を表示する
現在位置表示欄５１が、画面右上部には工具の現在の状
態等を表示するための工具状態表示欄５２が、画面下部
には図形データを入力するためのデータ入力画面５３が
それぞれ表示されている。

【００３５】現在位置表示欄５１には、工具の現在位置
としてＸ座標欄、Ｙ座標欄、およびＺ座標欄が設けられ
ている。また、工具状態表示欄５２には、工具と指定形
状との間の距離（Ｄ）を表示する距離表示欄、工具径
（φ）を表示する工具径表示欄（φ）が設けられてい
る。

【００３６】データ入力画面５３の右側には、円ポケッ
トサイクル加工の仕上げ状態図５３ａが表示されてい
る。この仕上げ状態図５３ａは、円の中心点（Ｘ，
Ｙ）、半径Ｒ、仕上げ代Ｖ、工具径φ、および送り速度
Ｆの各要素によって決定される。この仕上げ状態決定の
ための各要素に対応して、データ入力画面５３の左側に
は、中心点Ｘ、Ｙ入力欄５３ｂ、半径入力欄５３ｃ、仕
上げ代入力欄５３ｄ、工具径入力欄５３ｅ、および送り
速度入力欄５３ｆが設けられている。

【００３７】ここで、半径Ｒはその入力値が正の値であ
れば時計廻り、負の値であれば反時計廻りに工具が移動
する。仕上げ代Ｖは、仕上げ切削する場合の仕上げ用切
り込み量であり、この値が設定されていないか０のとき
には、仕上げ切削を行わない。また、正の値であれば指
定形状に仕上げ代を残して荒加工を行い、負の値であれ
ば指定形状に仕上げ代を切り込んで荒加工を行う。

【００３８】また、上記のデータ入力欄の他に、メッセ
ージ表示欄５３ｇおよびソフトキーメニュー欄５３ｈが
設けられている。各入力欄のデータが入力されると、円
ポケットサイクル加工の図形データが生成され、図形デ
ータ記憶手段１に記憶される。そして、メッセージ表示
欄５３ｇには、「〔開始〕を押す」というメッセージが
点滅表示される。このメッセージに従ってソフトキーメ
ニュー欄５３ｆの〔開始〕に対応するキーボード１７上
のファンクションキーを押すことにより、工具がポケッ
ト中心位置に自動的に移動し、ガイダンス機能によるサ
イクル加工が開始される。

【００３９】図５は円ポケットのサイクル加工の具体的
な手順を示す図である。ここでは、最初に工具６１が点
Ｐの位置にあり、ポケット中心位置Ｑの指定形状６０の
サイクル加工を行うものとする。また、ポケット中心位
置Ｑでの下穴はすでに開けてあるものとする。オペレー
タがソフトキーメニュー欄５３ｆの〔開始〕を押すと、
工具６１は点Ｐの位置からポケット中心位置Ｑまで自動
的に移動する。

【００４０】この移動が完了したら、オペレータは、ハ
ンドル４１ａ、ジョグ送りボタン（ＧＪ）４２を操作し
てポケット加工を開始する。工具６１は、先ずポケット
中心位置ＱからＸ軸方向に切削幅だけ切削する。そし
て、円ｒ１に沿って切削を行う。円ｒ１に沿う切削が終
了すると、同様に円ｒ２，ｒ３，・・・ｒｎというよう
に切削して行き、指定形状６０まで切削が終了したら、
工具６１がポケット中心位置Ｑまで自動的に移動して停
止する。

【００４１】このサイクル加工では、ハンドル４１ａを
使用するときには、機械操作盤４０の選択スイッチ４１
ｂを「Ｇ」、操作切換スイッチ４４を「Ｍ」、さらに方
向切換スイッチ４３を「Ｈ」にし、ハンドル４１ａを右
方向に回す。工具６１の移動速度は、ハンドル４１ａの
回転速度に比例する。ハンドル４１ａを左方向に回せ
ば、工具６１は切削経路を逆戻りする。

【００４２】一方、ジョグ送り釦４２を使用するときに
は、同様に選択スイッチ４１ｂを「Ｇ」、操作切換スイ
ッチ４４を「Ｍ」、さらに方向切換スイッチ４３を
「Ｈ」にし、ジョグ送り釦４２の「＋ＧＪ」を押す。ジ
ョグ送り釦４２を押している間は、工具６１は、設定ス
イッチ４２ａで設定された送り速度によって移動する。
また、ジョグ送り釦４２の「−ＧＪ」を押すと、工具６
１は切削経路を逆戻りする。

【００４３】また、本実施例では、ハンドル４１ａおよ
びジョグ送り釦４２を使用する他に、自動送りを行うこ
とができる。この自動送りを行うときには、操作切換ス
イッチ４４を「Ａｕ」、方向切換スイッチ４３を「Ｈ」
にし、サイクルスタート釦４５を押す。これにより、工
具６１は、図４の画面で入力された送り速度Ｆによって
移動し、自動的にサイクル加工を行う。

【００４４】工具６１の移動を、ハンドル４１ａまたは
ジョグ送り釦４２による手動で行うか、自動送りで行う
かの選択は、工具６１の移動中でも行うことができる。
例えば、ハンドル４１ａによって工具６１を移動させて
いるときに自動送りに切り換えたい場合には、操作切換
スイッチ４４を「Ｍ」から「Ａｕ」に切り換えれば、直
ちに自動送りに切り換わる。同様に、ジョグ送り釦４２
から自動送り、またはこれらの逆の操作も、操作切換ス
イッチ４４の切り換え操作だけで全て行うことができ
る。

【００４５】このように、本実施例では、指定形状６０
を入力し、希望する送り操作により工具６１をサイクル
加工できるようにしたので、加工状態を確認しながら容
易にかつ正確にサイクル加工を行うことができる。

【００４６】なお、上記の説明では、円ポケットを行う
場合について説明したが、他の加工、例えば四角形ポケ
ットやトラックポケット等の他のポケット加工、さらに
は、平面加工や側面加工等の他の形状加工を行う場合で
も同様に適用することができる。

【００４７】また、上記の説明ではフライス盤を想定し
て説明したが、他の工作機械、例えば旋盤等でも同様に
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。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、移動指
令手段からのパルス信号の出力に応じてサイクル加工の
加工経路に沿って工具を移動するようにしたので、オペ
レータが自由に移動指令手段を操作することにより、加
工状態を確認しながら容易にかつ正確にサイクル加工を
行うことができる。

【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】円ポケットをサイクル加工するための図形デー
タ入力画面を示す図である。

【図５】円ポケットのサイクル加工の具体的な手順を示
す図である。

【符号の説明】

１図形データ記憶手段２変換手段３ＮＣ指令記憶手段４補間手段５分周手段６選択手段１２ＲＯＭ１３ＲＡＭ１４不揮発性メモリ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４１ｂ選択スイッチ４２ジョグ送り釦４２ａ設定スイッチ４３切換スイッチ４４操作切換スイッチ４５サイクルスタート釦

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 9064−3ＨＧ０５Ｂ 19/403 Ｓ

Claims

【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、ガイダンス情報に従って対話的に入力されたサイクル加
工用の図形データを記憶する図形データ記憶手段と、前記図形データをサイクル加工するための加工経路を計
算しＮＣ指令に変換する変換手段と、前記ＮＣ指令を記憶するＮＣ指令記憶手段と、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、前記移動指令手段からのパルス信号の出力に応じて前記
サイクル加工の加工経路に沿って前記工具を移動するよ
うに補間パルス信号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。
【請求項２】前記移動指令手段は、手動パルス発生
器、ジョグ送り釦、および前記図形データと共に予め設
定されている自動送り速度指令であり、前記手動パルス
発生器からのパルス信号、前記ジョグ送り釦によるパル
ス信号および前記自動送り速度指令による送り速度指令
パルス信号のうちいずれか一つを選択する選択手段を設
けたことを特徴とする請求項１記載の数値制御装置。
【請求項３】前記補間パルス信号に応じて移動する軸
は、Ｘ、Ｙの２軸であることを特徴とする請求項１記載
の数値制御装置。