JPS63293609A - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、二次元加工機械に加工ヘッドとして回転ヘ
ッドを装着する事により、三次元加工を可能にした三次
元加工機械を制御する数値制御装置に関するものである
。

［従来の技術］ 以下、三次元加工機械として三次元レーザ加工機を例に
とって説明する。

第３図は三次元レーザ加工機のシステム構成図である。

図において、（１）は加工テーブルの基台であり、（２
）はこの基台（１）の上を図示しないモータにより、Ｙ
方向に移動可能な移動体、（３）はこの移動体（２）の
上を図示しないモータにより、Ｘ方向に移動可能なワー
ク取付台、（４）は図示しないモータにより、Ｚ方向に
昇降可能な昇降体、（５）は図示しないモータにより、
垂直軸まわり、すなわち図示のＣ方向に旋回可能な旋回
体、（６）は図示しないモータにより、前記垂直軸とは
直交する軸まわり、すなわち図示のＡ方向に回転可能な
回転体、（７）は周知のＣＯ２ガスレーザ発振器、（８
）は数値制御（以下、ＮＣと略記する。）装置である。

なお、直交直線３軸からなる上記Ｘ、Ｙ、Ｚを総称して
基本直線軸と称し、回転軸Ｃ，Ａを総称して補助軸と称
することにする。

第４図は加工ヘッドつまり回転ヘッドを示す詳細図であ
る。第４図において、（１１）は旋回体（５）の旋回中
心軸（Ｃ軸）と回転体（６）の回転中心軸（Ａ軸）との
交点で、以下この交点（１１）を説明の便宜上、根元と
称する。（１２）は実際にレーザ光がトーチ（Ｔ）によ
り照射される加工位置（つまり、レーザ光の焦点位置）
で、以下、先端と称する。

Ｌｌは旋回体（５）の旋回半径を示し、Ｌ２は回転体（
６）の回転半径、つまり回転中心軸であるＡ軸から先端
（１２）迄での長さを示している。

また、ＮＣ装置（８）は、先に発明者等が特願昭８２−
８８８８１号で提案したものである。このＮＣ装置（８
）は、座標変換時に必要な補助軸の軸データを入力する
ためのキーボード、表示装置等の補助軸データ入力手段
を有し、また、装置内のメモリには、軸データＬｌ、Ｌ
２及び回転軸Ｃ，Ａの回転角度から、ＮＣプログラムで
示す直線軸Ｘ、Ｙ。

Ｚの移動経路が第４図に示す先端（１２）を通る様に、
実際の移動元となる根元（１１）の移動量を求める軸座
標変換プログラム、軸座標変換プログラムで変換された
新しい根元座標と旧根元座標から、各直線軸ｘ、ｙ、ｘ
の実移動量を求める実移動量算出プログラム、その他Ｎ
Ｃ装置（８）に必要なプログラムが登録されている。

次に、動作を説明する。

予め、直線軸ｘ、ｙ、ｚの実移動量を求めるための重要
な要素となる軸データＬｌ、Ｌ２を上記補助軸データ人
力手段から入力しておく。そして、機械の使用者（ユー
ザ）が作成したＮＣプログラムを、ＮＣ装置（８）が１
ブロツクずつ読み出し、各軸Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｃ，Ａの移動
量を求め、このＸ。

Ｙ、Ｚの移動量から、先端の移動終点を算出し、この時
の根元移動終点をトーチ（Ｔ）の姿勢と軸データＬｌ、
Ｌ２から変換する事により求める。次に、１ブロツク前
の根元移動終点を移動の始点とし、直線軸ｘ、ｙ、ｚの
実際の移動量（根元の移動量）を算出する。この実際の
移動量をＸ、Ｙ。

Ｚの駆動モータ（図示せず）へ出力する事により、あた
かも先端が指令された座標まで移動したかの様な根元の
移動を行う。

以上の動作を要約すると、以下のようになる。

すなわち、ユーザが作成したＮＣプログラムをＮＣ装置
（８）が解析し、軸アドレスｘ、ｙ、ｚで示される位置
が加工ヘッドの傾きに関係なく、常に先端（１２）の位
置になる様な根元（１１）の位置を座標変換により求め
、この位置まで基台（１）の上に取り付けられた移動体
（２）、ワーク取付は台（３）、昇降体（４）を各々移
動させる。又、軸アドレスＣ９Ａか指令された時は、旋
回体（５）、回転体（６）を各々、旋回２回転させる。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来のＮＣ装置は、以上のように座標変換をする事によ
り制御を行っているため、ＮＣプログラムにより指令さ
れた移動速度は先端（１２）の移動速度（以下、指令速
度と称す）とし、実際の移動を行う根元の移動速度（以
下、実効速度と称す）とは異なる。このため、移動の仕
方によっては、根元の移動速度が、機械の移動可能な最
大速度（以下、最大速度と略す）をオーバーする。この
場合、機械は移動を停止（アラーム状態）させ、加工の
やり直しを行っていた。又、この様な事が起きない速度
を見つけるために、ＮＣプログラムを何度も空運転して
チェックする等という問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、実効速度が最大速度をオーバーするようなと
きであっても、機械を停止させる事なく加工を続ける事
ができるとともに、空運転によるＮＣプログラムのチェ
ックも、本来の目的である加工形状のチェックだけを行
えばよい、三次元加工機械を制御するＮＣ装置を得るこ
とを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係るＮＣ装置は、被加工物の加工位置の移動
量に基づいて、加工ヘッドの根元の移動速度である実効
速度を演算し、この実効速度があらかじめ設定してある
機械の最大速度を越えた場合に、実効速度を最大速度で
クランプするものである。

［作用］ この発明におけるＮＣ装置は、実効速度が機械の最大速
度を越えたときでも、自動的に速度のクランプが行なわ
れるから、ワークの加工ミスも少なく、またＮＣプログ
ラムをチェックする時間も短縮され、生産性の向上が得
られ、コストの安い製品が得られる。

［発明の実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、（８）はＮＣ装置であり、（９）はこのＮ
Ｃ装置（８）が機械を制御する為の情報源となるＮＣプ
ログラム、（１０）はＮＣ装置（８）に最大速度及びそ
の他のパラメータや、その他の情報等を入力するキーボ
ード、（８ａ）はＮＣ装置（８）の中枢的役割りを果た
すオペレーション・システム（以下、０．Ｓ、と記す）
　、（８ｂ）は座標変換、速度クランプ等を含む各軸の
移動を制御するモーションコントローラ、（８ｃ）はＮ
Ｃプログラム（９）を解析して、各軸の先端移動量や指
令速度をモーションコントローラ（８ｂ）に伝えるブリ
プロセッサ、（８ｄ）はキーボード（１０）からパラメ
ータ等を登録したり、画面の切り換え等を制御するオペ
レーションコントローラである。

なお、Ｏ，Ｓ、（８ａ）、モーションコントローラ（８
ｂ）、ブリプロセッサ（８Ｃ）、オペレーションコント
ローラ（８ｄ）はＮＣ装置内のメモリに登録されている
。

次に、第２図に示すフローチャートに基づいて動作説明
を行う。ＮＣプログラム（９）をＮＣ装置（８）内のブ
リプロセッサ（８ｃ）が入力、解析を行い（ステップ２
１．２２）、１ブロツク毎の先端移動量や指令速度等を
抽出しくステップ２３．２４）、これらをモーションコ
ントローラ（８ｂ）へ引き渡す。モーションコントロー
ラ（８ｂ）では、これらを基に、単位時間当りの先端移
動量（以下、先端ＦΔＴと称す）を計算しくステップ２
５．２Ｂ）、これを座標変換する（ステップ２７）事に
より、根元の単位時間当りの移動ｆｆ１（以下、根元Ｆ
ΔＴと称す）を算出（ステップ２８）する。算出した根
元ＦΔＴを実効速度に逆換算しくステップ２９）、これ
と最大速度を比較して、最大速度を越える場合（ステッ
プ３０）はクランプ率を求め（ステップ３１）、指令速
度に乗算する事により速度クランプを行い（ステップ３
２）、ステップ２６に戻り再度先端ＦΔＴから求め直す
。

なお、ステップ３０で最大速度を越えていなければ、ス
テップ３３で移動量を出力し、ステップ２５へ移り、移
動量ならばステップ２２へ戻り、移動量でなければ、ス
テップ２６以降の動作を行なう。

以上の動作をＮＣプログラムが終了するまで行う。以上
述べたように、実効速度が最大速度をオーバーする場合
に、実効速度を最大速度まで、自動的に減速させること
により、つまり実効速度を最大速度でクランプすること
により、実効速度が最大速度を越えないようにするもの
であり、これにともない、指令速度がクランプしたのと
同様の効果が得られる。

なお、上記実施例では、ＮＣ装置（８）が行う制御方法
として、ＮＣプログラム（９）による自動運転時につい
て述べたが、マニュアル操作による手動運転時であって
もよい。

また、上記実施例では、制御装置として、ＮＣ装置（８
）について説明したが、これはロボット・コントローラ
ーでもよく、又加工機械も、レーザ加工機の他に、加工
手段として水を噴射する事によりスポンジ等を加工する
ジェット水断加工機、溶接ロボット、汎用ロボット等で
もよい。

また、補助軸としてはＣ軸、Ａ軸の２軸のものについて
述べたが、第６軸目として第５図に示すように直線軸を
含む場合及び第６図に示すように第３の回転軸を含む場
合も同様に実施できる。なお、第５図、第６図では第６
軸をαで示してある。

第６軸目が直線軸の場合は、軸データＬｌ、Ｌ２の他に
Ｌ３として、６軸目のストローク距離を入力し、第６軸
目が回転軸の場合は、軸データＬｌ。

Ｌ２の他にＬ３として第６軸目により回転するアームの
回転半径を入力する。

［発明の効果］ この発明は以上説明したとおり、加工ヘッドの根元の速
度である実効速度が機械の最大速度を越えたときでも、
自動的に速度クランプが行なわれるから、ワークの加工
ミスも少なく、またＮＣプログラムをチェックする時間
も短縮され、生産性の向上が得られ、コストの安い製品
が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図は第
１図の動作を示すフローチャート、第３図は三次元レー
ザ加工機のシステム構成図、第４図は加工ヘッドを示す
詳細図、第５図は加工ヘッドの他の例を示す詳細図、第
６図は加工ヘッドの更に他の例を示す詳細図である。 図において、（１）は基台、（２）は移動体、（３）は
取付台、（４）は昇降体、（５）は旋回体、（８）は回
転体、（７）は発振器、（８）はＮＣ装置、（８ａ）は
０、Ｓ　、　（８ｂ）はモーションコントローラ、（８
ｃ）はブリプロセッサ、（８ｄ）はオペレーションコン
トローラ、（９）はＮＣプログラム、（工０）はキーボ
ードである。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被加工物を加工する加工ヘッドとして、少なくとも２つ
   の回転軸を含む補助軸を有する回転ヘッドを備えた三次
   元加工機械を制御する数値制御装置であって、数値制御
   プログラム中直交直線３軸からなる基本直線軸で示され
   た被加工物の加工位置の座標値を回転ヘッドの２つの回
   転軸交点である根元の位置の座標値に変換することによ
   り三次元加工を制御するようにしたものにおいて、被加
   工物の加工位置の移動量に基づいて前記根元の移動速度
   である実効速度を演算し、この実効速度があらかじめ設
   定してある機械の最大適度を越えた場合に、実効速度を
   最大速度でクランプする事を特徴とした数値制御装置。