JP4428260B2 - 数値制御装置及び数値制御工作機械 - Google Patents

Description

この発明は、数値制御装置、及びこの数値制御装置で制御される数値制御工作機械に係り、特に複数の制御軸又は複数の主軸の組合せをそれぞれ独立した系統とし、各系統に対応する加工プログラムを同時に多重的に処理する数値制御装置、及び数値制御工作機械に関するものである。

一般に、複数系統をもつ数値制御装置２００は、図６に示す手順で、加工プログラム解析部２１２、２２２が加工プログラム２１１、２２１を解析して解析情報２１３，２２３を生成し、各軸のモータアンプに位置データを渡す。この例では第１系統２１０、第２系統２２０が存在し、それぞれの系統はＸ、Ｚの２軸を持っている。各系統の各軸が実際のモータアンプのどの軸と対応しているかは、位置指令生成部２１４、２２４のテーブル２１５、２２５に登録されており、第１系統２１０のＸ軸はモータアンプ第１軸に、Ｚ軸はモータアンプ第２軸に、第２系統２２０のＸ軸はモータアンプ第３軸に、Ｚ軸はモータアンプ第４軸に夫々対応している。なお、図７は図６の状態にあるときの実際の軸構成である。

そしてこのような数値制御装置は、各系統の軸の対応を管理するテーブル２１５、２２５を書き換えることで、通常とは異なる軸構成で加工を行うことができる。これをクロス加工制御（または軸混合制御）と呼んでいる。図８は第１系統２１０のＺ軸と第２系統２２０のＺ軸がクロス状態にあるときの位置データの流れである。位置指令生成部２１４、２２４のテーブル２１５、２２５のＺ軸が変更されており、第１系統２１０のＺ軸はモータアンプ第４軸に、第２系統２２０のＺ軸は第２軸に対応している。その結果、各系統の実際の軸構成は、図９に示すようにＺ軸が入れ替わることになる。

ところで、図６、図７の軸構成で、第１系統２１０から第２系統２２０のＺ軸を使用したいという場合、使用形態には最低でも２通りが考えられる。一つは図８、図９のように自系統のＺ軸と交換し、クロス状態に入ったときもＺ軸として加工プログラムを組みたいという形態であり、もう一つは、図１０、図１１のように、相手系統のＺ軸を一方的に奪ってきて、借りてきた軸に新たな軸名称(例えばＷ)をつけて、自系統のＺ軸と同時に使うという形態である。さらに３つめの使用形態を考えることもできる、例えば自系統のＺ軸と交換し、クロス状態に入ったときには、Ｚ以外の軸名称(例えばＢ)をつけて使うという形態である。

また、前記クロスを実現する方法には、機械入力（外部信号）を使うものや、加工プログラムで指令するもの（例えば特許文献１参照）がある。

特開平３−３６６０６号公報（第３−４頁、第１図〜第６図）

ところで、機械入力でクロスを指令する方法は次の問題を持っている。
即ち、この方法は予めクロス状態に入ったときの軸名称を、予めパラメータ登録しておかなければならない。なおこのパラメータ登録は、例えば第１系統にＸ軸、Ｚ軸の２軸、第２系統にＸ軸、Ｚ軸の２軸を有する２系統の場合、各外部信号（例えばＹ００１、Ｙ００２、Ｙ００３・・・）に、第１系統のＸ軸と第２系統のＸ軸とを交換する場合の各系統で使用する軸名称の設定、第１系統のＸ軸と第２系統のＺ軸を交換する場合の各系統で使用する軸名称の設定、第１系統のＺ軸と第２系統のＺ軸を交換する場合の各系統で使用する軸名称の設定、第１系統に第２系統のＺ軸を奪取してきた場合の軸名称の設定などを割り付けるために登録するもので、外部信号の入力に応じて対応する前記設定が読み出されるものである。
このため、登録しなければいけないパラメータの数は、交換対象となる軸の系統番号、軸名の各2点、と対応する外部信号名の計5点が一組の交換に対して必要になる。軸交換の組み合わせが増えるとパラメータは５×組み合わせ数個に増える。例えば、もし２つの系統において、各系統内の軸の内3軸が互いに交換する組み合わせがあるとすれば、交換の組み合わせ数は9組となり、45個のパラメータが必要となる。このように系統数、軸数が増え、軸交換の組み合わせが増えるとユーザのパラメータ設定の負担が増大する。

また、特開平３−３６６０６号公報に開示の加工プログラムでクロスを指令する方法は、前記のようなパラメータ設定を行う必要がない反面、次の問題を持っている。
即ち、系統と軸の組合わせを指定する命令（例えばＧ３００ Ｘ２ Ｙ２）を各系統の加工プログラムに指定することによりクロスを実現できるが、この指令は対応する各系統の加工プログラムに指定する必要があり、また交換する軸の名称にはお互いの系統に存在する軸名称を指定しなければならず、更にまたその軸名称をクロス後も使う必要がある。なおまた、図１０、図１１に示すような一方的に軸を奪ってくるクロス状態を実現することができない。

この発明は、前記パラメータ登録を無くしユーザの負担を減らすため、機械入力でクロスを実現する方法を用いることなく、加工プログラムでクロスを実現する方法を採用したとしても、クロス指令を対応する各系統の加工プログラムに指定する必要がない数値制御装置及び数値制御工作機械を得ることを目的としている。

この発明に係る数値制御装置は、前記課題を解決するため、クロス加工制御を行う場合に、相手の系統から軸を奪ってくるのか、相手の系統と自系統の軸を交換するのかを、加工プログラムで指定された軸名称から判別する手段を備えるものである。

またこの発明に係る数値制御装置は、クロス宣言、借りてきた軸に付ける名称及び借りてくる軸の指定がされたＮＣ加工指令を解析し、借りてきた軸に付ける名称が自系統に存在する軸名称の場合は、自系統の軸と交換を行い、借りてきた軸に付ける名称が自系統に存在しない軸名称の場合は、相手系統から一方的に軸を奪ってくる判断を行う加工プログラム解析部と、この加工プログラム解析部の出力に基づいて、各系統の軸構成を編成する軸構成編成部とを備えるものである。

またこの発明に係る数値制御装置は、クロス宣言、借りてきた軸に付ける名称及び借りてくる軸の指定がされたＮＣ加工指令を解析し、借りてきた軸に付ける名称が自系統に存在する軸名称の場合は、自系統の軸と交換を行い、借りてきた軸に付ける名称が自系統に存在しない軸名称の場合は、相手系統から一方的に軸を奪ってくる判断を行う加工プログラム解析部と、この加工プログラム解析部の出力に基づいて、各系統の軸構成を編成する軸構成編成部とを備え、前記加工プログラム解析部が、前記軸構成編成部からの新しい軸構成情報に基づいて自系統の軸名称を再設定するものである。

また、この発明に係る数値制御装置の前記軸構成編成部が、クロス対象系統の軸が使用中か否かを判断し、クロス対象系統の軸が使用中でない場合、各系統の軸構成を編成するものである。

また、この発明に係る数値制御装置の前記軸構成編成部が、前記ＮＣ加工指令にてクロスが許されない軸が指定されていないかかどうかを判断し、クロスが許されない軸が指定されていない場合、各系統の軸構成を編成するものである。

また、この発明に係る数値制御装置の前記軸構成編成部が、各系統で共通して使用されるものである。

また、この発明に係る数値制御装置は、前記クロス宣言、借りてきた軸に付ける名称及び借りてくる軸の指定がされたＮＣ加工指令は、１ブロックで記述されているものである。

また、この発明に係る数値制御工作機械は、前記数値制御装置にて制御されるものである。

この発明によれば、前記のように多数のパラメータ登録を無くしユーザの負担を減らすため、機械入力でクロスを実現する方法を用いることなく、加工プログラムでクロスを実現する方法を採用したとしても、一方の加工プログラムのみにクロス指令（自系統の軸と交換したり、相手系統から一方的に軸を奪ってきたりするクロス指令）を指定するだけで足りるようになり、前記クロス指令を対応する各系統の加工プログラムに指定する必要がなくなる。

またこの発明によれば、前記のように多数のパラメータ登録を無くしユーザの負担を減らすため、機械入力でクロスを実現する方法を用いることなく、加工プログラムでクロスを実現する方法を採用したとしても、一方の加工プログラムのみにクロス指令（自系統の軸と交換したり、相手系統から一方的に軸を奪ってきたりするクロス指令）を指定するだけで足りるようになり、前記クロス指令を対応する各系統の加工プログラムに指定する必要がなくなる。
また、パラメータ登録を無くしユーザの負担を減らすため、機械入力でクロスを実現する方法を用いることなく、加工プログラムでクロスを実現する方法を採用したとしても、クロス後に使用する軸名称を任意に設定できる。

またこの発明によれば、前記軸構成編成部が、クロス対象系統の軸が使用中か否かを判断し、クロス対象系統の軸が使用中でない場合、各系統の軸構成を編成するので、安全且つ確実にクロス制御を行うことができる。

またこの発明によれば、前記軸構成編成部が、前記ＮＣ加工指令にてクロスが許されない軸が指定されていないかかどうかを判断し、クロスが許されない軸が指定されていない場合、各系統の軸構成を編成するので、安全かつ確実にクロス制御を行うことができる。

またこの発明によれば、クロス宣言、借りてきた軸に付ける名称及び借りてくる軸の指定を１ブロックで指令しているので、軸の交換を行うときも、軸を一方的に奪ってくるときも、１回の指令でクロスを実行することができる。

以下この発明の実施の形態を図１〜図５を用いて説明する。
ここでは、図３に示すように、（１）第１系統Ｘ軸と第１系統Ｚ軸でワーク右側の加工を行った後、（２）第１系統Ｚ軸と第２系統Ｚ軸を用いてワークを持ち替え、（３）第１系統Ｘ軸と第２系統Ｚ軸でワーク左側の加工（ワーク右側における加工のミラーイメージ）を行うという流れにおいて、クロスが必要となる（２）と（３）の場面をそれぞれ実施の形態１と実施の形態２で説明する。なお、（３）において第２系統のＸ軸ではなく、第１系統のＸ軸を使うという場面は、第１系統にしか存在しない刃物で加工を行いたい場合などに発生する。また、（１）でワーク右側の加工を行うためのプログラムはサブプロ化しておき、（３）でも流用することを想定している。

実施の形態１．
実施の形態１では図３の（２）のクロス状態（軸奪取）を実現する例を説明する。
図１はこの発明の実施の形態１に係る数値制御装置及び数値制御工作機械の構成を示すものである。数値制御装置１００は、第１系統１１０と第２系統１２０とからなり、各系統には、加工プログラミング解析部１１２、１２２、系統にまたがって作業する軸構成編成部１０１、及び位置指令生成部１１５、１２５を有する。なおこの位置指令生成部１１５、１２５は、補間部に内在するものである。また、それぞれの系統には加工プログラム１１１、１２１が存在する。本実施の形態１では、第１系統のプログラムにクロスの指令が記述されており、第２系統のプログラムはクロスに関する指令は何も記述されていない。クロスの指令は「Ｇ１１０」が［クロス宣言］を意味し、「Ｚ」が［借りてきた軸につける名称］を表している。また「［Ｚ］２」は［借りてくる軸の指定］である。
なお、この実施の形態では、加工プログラム作成の容易化などを狙って、クロス宣言、借りてきた軸につける名称及び借りてくる軸の指定を、１回の指令で行えるよう１ブロックで記述しているが、３つのブロックに分けて指令することも可能である。

入力された加工プログラムは加工プログラム解析部１１２、１２２に渡る（図１のステップ（１））。今回の場合、第１系統の解析部１１２だけに解析処理が発生する。解析部１１２は［借りてきた軸につける名称］の「Ｗ」が自系統の軸構成１１３に存在するか否かを調査し、本実施の形態の場合、［借りてきた軸につける名称］の「Ｗ」が自系統の軸構成１１３に存在しないので、クロス形態が「軸奪取（相手系統から一方的に軸を奪ってくる形態）」であると判断する。また、解析部１１２は「Ｚ２」から［借りてくる軸の指定］が「第２系統」の「Ｚ軸」であると判断する。
前記の解析から、解析部１１２はクロス情報１１４、即ち、軸交換／軸奪取種別を「２」（「１」は軸交換）、借りてくる軸につける名称を「Ｗ」、クロス相手の系統番号を第２系統、借りてくる軸の名称を「Ｚ」とするクロス情報１１４を作り（図１のステップ（２））、この情報を軸構成編成部１０１に渡す（図１のステップ（３））。

次に図２を用いて軸構成編成部１０１の動作について説明をする。
図２は図１の軸構成編成部１０１の内部における処理フローである。まず、クロス情報１１４で指定された対象軸の状態調査を行う（ステップ１００１）。必要となる状態調査には２種類がある。ひとつはクロス対象に指定された軸が、そもそもクロスが許されない軸を指定してしまっていないかということを調べるもの（ステップ１００２）であり、もう一つは、クロス対象に指定された軸が、軸入替え作業に入れるかどうかということを調べるもの（ステップ１００３）である。

そもそもクロスが許されない軸の例としては、例えば、［借りてくる軸の指定］で存在しない軸を指定してしまった場合などが挙げられる。図３の軸構成で第２系統のＹ軸を奪ってくるようなクロス指令を行った場合がこれに該当する。このようなエラーチェックは上流の解析系（加工プログラム解析部１１２）に行わせることもできるが、一般に解析系は系統毎に別々に存在しており、自系統以外のことは調べないように作られていることが多いので、本実施の形態では系統間にまたがって作業する軸構成編成部１０１でエラーチェックを行うことにしている。
そして、クロスが許されない軸を指定していないかどうかのエラーチェックを行い（ステップ１００２）、クロスが許されない軸を指定している場合には、処理を中止するとともにその旨通知し、またクロスが許されない軸を指定していない場合には、軸入替え作業に入れるかどうかの状態調査を行う（ステップ１００３）。

また、軸入替え作業に入れるかどうかの状態調査では、クロス対象の軸が相手系統で使用中か否かを調べる。例えば、クロス対象の軸（本実施の形態では第２系統のＺ軸）が相手系統（第２系統）の加工プログラムによって、まだ移動中の状態にある場合などは、その移動指令が完了するまでの間、軸の入替えを待たなければいけない。このようにクロス対象の軸が相手系統で使用中の場合は、ステップ１００４の待機ループでクロス対象軸の使用が完了するまで待ち合わせる（本実施の形態では、第１系統が待機ループに入る）。

クロス対象の軸が入れ替え作業に入れると判断された場合は、系統間の軸入替え処理（ステップ１０１０）に移る。この処理の目的は図１の位置指令生成部１１５、１２５の軸情報登録テーブル１１６、１２６を書き換えることである。まず、第１系統の軸情報登録テーブル１１６には新たにＷ軸を追加し、モータアンプの第４軸に対応させる。次に、第２系統のテーブル１２６にあるＺ軸を削除する（図１のステップ（４））。

位置指令生成部１１５、１２５の軸情報登録テーブル１１６，１２６の書換えが完了すると、各系統の解析部１１２、１２２に通知する軸構成情報１０２１、１０２２を作成する（ステップ１０２０）。なおどのモータアンプに接続されているかという情報は解析には不要なので、どの軸が存在しているかという情報だけを軸構成情報１０２１、１０２２に載せる。ここまでで軸構成編成部１０１の処理は完了する。

再び図１の説明に戻る。軸構成編成部１０１からの軸構成情報の通知（ステップ（５））を受けて、各系統の解析部１１２、１２２は自系統の軸構成（軸名称）を、１１３→１１７、１２３→１２７に切り替える（ステップ（６））。ここまででクロスの処理は完了し、以後はクロス後の軸構成（図３の（２））でワーク受け渡し動作を実行することができる。なお、この後の第１系統１１０の加工プログラム１１１には、第２系統１２０のＺ軸を第１系統１２０で使用するため、軸名称として「Ｗ」が使用される。

実施の形態２．
実施の形態２では図３の（３）のクロス状態（軸交換）を実現する例を説明する。
図４はこの発明の実施の形態２に係る数値制御装置及び数値制御工作機械の構成を示すものである。数値制御装置１００は、第１系統１１０と第２系統１２０とからなり、各系統は、加工プログラミング解析部１１２、１２２、系統にまたがって作業する軸構成編成部１０１、及び位置指令生成部１１５、１２５を有する。なおこの位置指令生成部１１５、１２５は、補間部に内在するものである。また、それぞれの系統には加工プログラム１１１、１２１が存在する。本実施の形態では、第１系統のプログラムにクロスの指令が記述されており、第２系統のプログラムはクロスに関する指令は何も記述されていない。クロスの指令は「Ｇ１１０」が［クロス宣言］を意味し、「Ｚ」が［借りてきた軸につける名称］を表している。また「［Ｚ］２」は［借りてくる軸の指定］である。

入力された加工プログラムは加工プログラム解析部１１２、１２２に渡る（図４のステップ（１））。今回の場合、第１系統の解析部１１２だけに解析処理が発生する。解析部１１２は［借りてきた軸につける名称］の「Ｚ」が自系統の軸構成１１３に存在するか否かを調査し、本実施の形態の場合、［借りてきた軸につける名称］の「Ｚ」が自系統の軸構成１１３に存在するので、クロス形態が「軸交換（相手系統と自系統の軸を交換する形態）」であると判断する。また、解析部１１２は「Ｚ２」から［借りてくる軸の指定］が「第２系統」の「Ｚ軸」であると判断する。
前記の解析から、解析部１１２はクロス情報１１４、即ち、軸交換／軸奪取種別を「１」（「２」は軸奪取）、借りてくる軸につける名称を「Ｚ」、クロス相手の系統番号を第２系統、借りてくる軸の名称を「Ｚ」とするクロス情報１１４を作り（図４のステップ（２））、この情報を軸構成編成部１０１に渡す（図４のステップ（３））。

次に図５を用いて軸構成編成部１０１の動作について説明をする。
図５は図４の軸構成編成部１０１の内部における処理フローである。まず、クロス情報１１４で指定された対象軸の状態調査を行う（ステップ１００１）。この必要となる状態調査は、実施の形態１と同じように、２種類（クロスが許されない軸を指定していないかどうかを調査するエラーチェックと、軸入替え作業に入れるかどうかの状態調査）である。

そして実施の形態１と同じように、クロスが許されない軸を指定していないかどうかのエラーチェックを行い（ステップ１００２）、クロスが許されない軸を指定している場合には、処理を中止するとともにその旨通知し、またクロスが許されない軸を指定していない場合には、軸入替え作業に入れるかどうかの状態調査を行う（ステップ１００３）。そしてクロス対象の軸が相手系統で使用中の場合は、ステップ１００４の待機ループでクロス対象軸の使用が完了するまで待ち合わせる（本実施例では、第１系統が待機ループに入る）。

クロス対象の軸が入れ替え作業に入れると判断された場合は、系統間の軸入替え処理（ステップ１０１０）に移る。この処理の目的も、実施の形態１と同様に、図１の位置指令生成部１１５、１２５の軸情報登録テーブル１１６、１２６を書き換えることである。まず、第１系統の軸情報登録テーブル１１６におけるＺ軸のモータアンプの対応軸を第２軸から第４軸に対応させる。次に第２系統のテーブル１２６におけるＺ軸のモータアンプの対応軸を４軸から第２軸に対応させる。

位置指令生成部の軸情報登録テーブル１１６、１２６の書換えが完了すると、各系統の解析部１１２，１２２に通知する軸構成情報１２２１、１２２２を作成する（ステップ１０２０）。なお、この情報も、実施の形態１と同様に、どのモータアンプに接続されているかという情報は解析には不要なので、どの軸が存在しているかという情報だけである。ここまでで軸構成編成部１０１の処理は完了する。

再び図４の説明に戻る。軸構成編成部からの軸構成情報の通知（ステップ（５））を受けて、各系統の解析部１１２、１２２は自系統の軸構成を、１１３→１１１７、１２３→１１２７に切り替える（ステップ（６））。なお本実施の形態の場合、解析部１１１、１２２の軸構成は変化しない。ここまででクロスの処理は完了し、以後はクロス後の軸構成（図３の（３））で加工を実行することができる。

この発明に係る数値制御装置及び数値制御工作機械は、複数系統と複数の制御軸、複数の主軸を持ち、系統間で軸の入替え（クロス加工制御または混合制御）を行う数値制御装置及び数値制御工作機械として用いられるのに適している。

この発明の実施の形態１に係る数値制御装置及び数値制御工作機械の構成、処理を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る軸構成編成部の処理を説明するための図である。 ワークを持ち替えてワークの両面を加工するの一連の流れを説明するための図である。 この発明の実施の形態２に係る数値制御装置及び数値制御工作機械の構成、動作を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２に係る軸構成編成部の処理を説明するための図である。 複数系統を持つ数値制御装置において、加工プログラムからモータアンプに渡す指令位置を作るまでの手順を示すブロック図である。 図６に示す数値制御装置の実際の軸構成を示す図である。 図６に示す数値制御装置で、Ｚ軸どうしを交換する形態のクロスを行った場合において、加工プログラムからモータアンプに渡す指令位置を作るまでの手順を示すブロック図である。 図８の数値制御装置の実際の軸構成を示す図である。 図６に示す数値制御装置で、第２系統のＺ軸を一方的に奪ってきて、Ｗ軸という名前で使用する形態のクロスを行った場合において、加工プログラムからモータアンプに渡す指令位置を作るまでの手順を示すブロック図である。 図１０の数値制御装置の実際の軸構成を表す図である。

符号の説明

１１２、１２２ 加工プログラム解析部、１１４ クロス情報、１０１ 軸構成編成部、１１５、１２５ 位置指令生成部、１１６、１２６ 軸情報登録テーブル。

Claims (8)

1. 複数の系統を制御する数値制御装置において、クロス加工制御を行う場合に、相手の系統から軸を奪ってくるのか、相手の系統と自系統の軸を交換するのかを、加工プログラムで指定された軸名称から判別する手段を備えることを特徴とする数値制御装置。
2. 複数の系統を制御する数値制御装置において、クロス宣言、借りてきた軸に付ける名称及び借りてくる軸の指定がされたＮＣ加工指令を解析し、借りてきた軸に付ける名称が自系統に存在する軸名称の場合は、自系統の軸と交換を行い、借りてきた軸に付ける名称が自系統に存在しない軸名称の場合は、相手系統から一方的に軸を奪ってくる判断を行う加工プログラム解析部と、この加工プログラム解析部の出力に基づいて、各系統の軸構成を編成する軸構成編成部とを備えてなる数値制御装置。
3. 複数の系統を制御する数値制御装置において、クロス宣言、借りてきた軸に付ける名称及び借りてくる軸の指定がされたＮＣ加工指令を解析し、借りてきた軸に付ける名称が自系統に存在する軸名称の場合は、自系統の軸と交換を行い、借りてきた軸に付ける名称が自系統に存在しない軸名称の場合は、相手系統から一方的に軸を奪ってくる判断を行う加工プログラム解析部と、この加工プログラム解析部の出力に基づいて、各系統の軸構成を編成する軸構成編成部とを備え、前記加工プログラム解析部が、前記軸構成編成部からの新しい軸構成情報に基づいて自系統の軸名称を再設定することを特徴とする数値制御装置。
4. 前記軸構成編成部は、クロス対象系統の軸が使用中か否かを判断し、クロス対象系統の軸が使用中でない場合、各系統の軸構成を編成するものであることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の数値制御装置。
5. 前記軸構成編成部は、前記ＮＣ加工指令にてクロスが許されない軸が指定されていないかかどうかを判断し、クロスが許されない軸が指定されていない場合、各系統の軸構成を編成するものであることを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載の数値制御装置。
6. 前記軸構成編成部は、各系統で共通して使用されるものであることを特徴とする請求項２〜５の何れかに記載の数値制御装置。
7. 前記クロス宣言、借りてきた軸に付ける名称及び借りてくる軸の指定がされたＮＣ加工指令は、１ブロックで記述されていることを特徴とする請求項２〜６の何れかに記載の数値制御装置。
8. 前記請求項１〜請求項７の何れかに記載の数値制御装置にて制御されることを特徴とする数値制御工作機械。

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