CN102859456B - 数控方法及其装置 - Google Patents

Abstract

为了提供无需作业者手动进行干涉退避动作，也可以避免刀具与旋转工作台及加工件的干涉的数控方法及其装置，设置有：退避高度计算部（6），其计算在输入了移动指令的旋转轴的整个可动范围内，刀具与旋转工作台及加工件不会干涉的刀具的干涉退避高度（23）；干涉判定部（7），其通过当前的刀具前端高度（24）与干涉退避高度（23）的比较，判定刀具与旋转工作台及加工件是否会干涉；以及退避动作生成部（9），其生成移动至干涉退避高度（23）为止的刀具轴向的移动指令。

Description

数控方法及其装置

技术领域

本发明涉及对工作机械进行数值控制的数控方法及其装置，特别是涉及设置有旋转轴并可以对刀具的位置和姿态进行控制的多轴工作机械的数控方法及其装置。

背景技术

在搭载有数控装置的工作机械中，通过对各轴进行控制以使得刀具到达指示的位置，从而一边移动可动部一边进行加工，但在设置有旋转轴的工作机械中，有时可以通过使旋转轴旋转而变更刀具相对于加工件的姿态，从而在倾斜面上或加工件的侧表面上进行加工。

在设置有旋转轴的工作机械中，在使旋转轴旋转的情况下，由于刀具与旋转工作台、加工件的位置关系，存在刀具与旋转工作台或刀具与加工件干涉的情况。

图2是表示在旋转工作台上设置有2个旋转轴的工作机械的一个例子的示意图。在图2中，成为控制对象的工作机械的旋转工作台，具有围绕Z轴的工作台旋转轴C轴和围绕X轴的倾斜旋转轴A轴。另外，图6是表示在使旋转轴A轴旋转的情况下，刀具与旋转工作台干涉的一个例子的图，图7是表示在使旋转轴C轴旋转的情况下，刀具与加工件干涉的一个例子的图。

在现有的数控装置中，为了避免刀具与旋转工作台或加工件的干涉，作业者手动使刀具退避，或者通过将以3维形状显示工作机械的部位的机械模型存储在数控装置中，检查是否会干涉，在会干涉的情况下，在干涉之前使轴的动作停止。  （例如，参照专利文献1）

专利文献1：日本特开2005-128686号公报

发明内容

在上述现有的数控装置中，存在下述问题，即，如果作业者忘记使刀具退避，则会发生刀具与旋转工作台或加工件的干涉，或者，在使用机械模型进行的干涉检查中，必须预先针对每一种工作机械类别生成复杂的机械模型。

本发明是为了解决以上问题而提出的，目的在于得到一种数控方法及其装置，其无需作业者手动进行操作，且无需使用复杂的机械模型，也可以在旋转轴旋转时，退避刀具与旋转工作台及加工件的干涉。

为了解决上述现有的多种课题、实现目的，本发明的数控方法用于对多轴工作机械进行控制，该多轴工作机械设置有旋转轴，并可以控制刀具相对于加工件的姿态，该数控方法具有下述步骤：以旋转轴的移动指令开始为触发，计算在输入了移动指令的旋转轴的整个可动范围内，刀具与旋转工作台及加工件不会干涉的刀具的干涉退避高度的步骤；通过当前的刀具前端的Z轴高度与在上述步骤中求出的干涉退避高度的比较，判定刀具与旋转工作台或加工件是否会干涉的步骤；以及在由该步骤判定为会干涉的情况下，生成移动至干涉退避高度为止的刀具轴向的移动指令的步骤。

另外，本发明的数控方法用于对多轴工作机械进行控制，该多轴工作机械设置有旋转轴，并可以控制刀具相对于加工件的姿态，该数控方法具有下述步骤：以旋转轴的移动指令开始为触发，计算在输入了移动指令的旋转轴的整个可动范围内，刀具与旋转工作台及加工件不会干涉的刀具的干涉退避高度的步骤；通过当前的刀具前端的Z轴高度与在上述步骤中求出的干涉退避高度的比较，判定刀具与旋转工作台或加工件是否会干涉的步骤；  在由该步骤判定为会干涉的情况下，不进行输入了移动指令的旋转轴的移动而是进行警告，对移动至干涉退避高度为止的退避动作开始指令的输入进行等待的步骤；以及在输出了上述退避动作开始指令时，生成移动至干涉退避高度为止的刀具轴向的移动指令的步骤。

另外，本发明的数控方法为，在上述计算干涉退避高度的步骤中，在上述旋转轴的移动指令是针对使旋转工作台倾斜的旋转轴的旋转指令的情况下，将以从旋转轴中心至旋转工作台端部为止的距离和从旋转轴中心至加工件端部为止的距离中较长一方的距离为半径的圆，与沿刀具轴向的直线的交点的Z轴坐标值设为干涉退避高度。

另外，本发明的数控方法为，在上述计算干涉退避高度的步骤中，在上述旋转轴的移动指令是针对并非使旋转工作台倾斜而是使旋转工作台旋转的旋转轴的旋转指令的情况下，将预先输入的加工件的最大高度坐标设为干涉退避高度。

另外，本发明的数控方法为，在上述判定是否会干涉的步骤中，可以选择是否进行刀具与旋转工作台或加工件的干涉判定。

另外，本发明的数控方法为，在上述生成移动指令的步骤中，可以选择是否进行移动至由上述计算干涉退避高度的步骤求出的干涉退避高度为止的干涉退避动作。

另外，本发明的数控装置，其对多轴工作机械进行控制，该多轴工作机械设置有旋转轴，并可以控制刀具相对于加工件的姿态，该数控装置具有：退避高度计算部，其以旋转轴的移动指令开始为触发，计算在输入了移动指令的旋转轴的整个可动范围内，刀具与旋转工作台及加工件不会干涉的刀具的干涉退避高度；干涉判定部，其通过当前的刀具前端的Z轴高度与由上述退避高度计算部求出的干涉退避高度的比较，判定刀具与旋转工作台或加工件是否会干涉；以及退避动作生成部，其在由该干涉判定部判定为会干涉的情况下，生成移动至干涉退避高度为止的刀具轴向的移动指令。

另外，本发明的数控装置，其对多轴工作机械进行控制，该多轴工作机械设置有旋转轴，并可以控制刀具相对于加工件的姿态，该数控装置具有：退避高度计算部，其以旋转轴的移动指令开始为触发，计算在输入了移动指令的旋转轴的整个可动范围内，刀具与旋转工作台及加工件不会干涉的刀具的干涉退避高度；干涉判定部，其通过当前的刀具前端的Z轴高度与由上述退避高度计算部求出的干涉退避高度的比较，判定刀具与旋转工作台或加工件是否会干涉；警告部，其在由上述干涉判定部判定为会干涉的情况下，不进行输入了移动指令的旋转轴的移动而是进行警告，针对移动至干涉退避高度为止的退避动作开始指令的输入进行等待；以及退避动作生成部，其在输出了上述退避动作开始指令时，生成移动至干涉退避高度为止的刀具轴向的移动指令。

另外，本发明的数控装置为，在上述旋转轴的移动指令是针对使旋转工作台倾斜的旋转轴的旋转指令的情况下，上述退避高度计算部将以从旋转轴中心至旋转工作台端部为止的距离和从旋转轴中心至加工件端部为止的距离中较长一方的距离为半径的圆，与沿刀具轴向的直线的交点的Z轴坐标值设为干涉退避高度。

另外，本发明的数控装置为，在上述旋转轴的移动指令是针对并非使旋转工作台倾斜而是使旋转工作台旋转的旋转轴的旋转指令的情况下，上述干涉退避高度计算部将预先输入的加工件的最大高度坐标设为干涉退避高度。

另外，本发明的数控装置为，上述干涉判定部可以选择是否进行刀具与旋转工作台或加工件的干涉判定。

另外，本发明的数控装置为，上述退避动作生成部g可以选择是否进行移动至由上述干涉高度计算部求出的干涉退避高度为止的干涉退避动作。

发明的效果

根据本发明，实现下述效果，即，无需作业者手动进行干涉退避动作，且无需使用复杂的机械模型，也可以避免刀具与旋转工作台及加工件的干涉。

另外，可以在判断为刀具与旋转工作台或加工件会干涉的情况下进行警告，在得到来自作业者的干涉退避动作开始指令之前不进行干涉退避动作，进而可以不进行会使作业者未预定移动的轴作出动作的干涉退避动作。

另外，根据本发明，可以使用少量的信息（加工件的尺寸、设置位置、旋转工作台的中心坐标等）计算干涉退避高度。

另外，根据本发明，可以在预先知道不会干涉的情况下，不进行干涉判定。另外，可以仅在手摇进给模式或JOG进给模式等希望进行干涉判定的运转模式时，进行干涉判定。

另外，根据本发明，可以在可能发生干涉的情况下仅显示警告消息，而不进行会使作业者未预定移动的轴作出动作的干涉退避动作。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1涉及的数控装置的结构的框图。

图2是表示本发明的实施方式1中的工作机械的机械结构的示意图。

图3是表示本发明的实施方式1涉及的数控装置的干涉退避动作的步骤的流程图。

图4是本发明的实施方式1中的倾斜旋转轴旋转时的干涉退避高度的说明图。

图5是本发明的实施方式1中的工作台旋转轴旋转时的干涉退避高度的说明图。

图6是表示本发明的实施方式1中的倾斜旋转轴旋转时的干涉例的说明图。

图7是表示本发明的实施方式1中的工作台旋转轴旋转时的干涉例的说明图。

具体实施方式

实施方式1.

下面，使用附图，对本发明的实施例1进行说明。

图1是表示本发明的实施方式1涉及的数控装置的结构的框图。

在图1中，在数控装置4内的退避高度计算部6中，在从移动指令输入单元1输入的移动指令轴21是旋转轴的情况下，使用由设定单元2预先存储在数控装置4内的存储器5中的机械信息22，在输入了移动指令的旋转轴的整个可动范围内，生成刀具30与旋转工台31及加工件32不会干涉的刀具的干涉退避高度23。此外，在机械信息22中包含加工件的尺寸或设置位置、旋转工作台的尺寸或中心坐标。

在干涉判定部7中，通过当前的刀具前端高度24（数控装置4为了进行控制而始终掌握的Z轴坐标值）与由上述退避高度计算部6求出的干涉退避高度23的比较，判定刀具30与旋转工作台31及加工件32是否会干涉，并输出判定结果25。此外，该干涉判定部7在从操作画面（针对是否进行干涉判定执行参数设定的操作画面）或数控装置4具有的未图示的PLC（可编程逻辑控制器）输入干涉判定为“否”的信息（数据）36的情况下，不进行干涉判定。

在通过由上述干涉判定部7得到的判定结果25判定为干涉的情况下，警告显示部8在不进行输入了移动指令的旋转轴的移动的状态下将警告消息26向显示单元3输出，同时等待由作业者作出移动至干涉退避高度23为止的退避动作开始的输入，如果收到退避动作开始的输入，则输出退避动作指令27。此外，如图1所示，显示单元3进行警告消息及是否避免进行干涉退避动作的显示（“是”、“否”），其包含使作业者选择“是”、“否”中的任一个的操作画面。另外，在该实施方式中，显示单元3与警告显示部8一起构成警告部。另外，警告部也可以仅用声音进行警告。

在退避动作生成部9中，通过退避动作指令27生成移动至干涉退避高度23为止的刀具轴向的移动指令，并向可动部1 0输出刀具轴的指令位置28。

此外，该数控装置的硬件结构与由CPU、存储器等构成的一般数控装置的结构相同，另外，退避高度计算部6、干涉判定部7、警告显示部8、退避动作生成部9等由软件构成。

下面，对本实施方式1涉及的数控装置的动作进行说明。

图2是表示在本实施方式1中成为控制对象的工作机械的一个例子的示意图。在图2中，成为控制对象的工作机械的旋转工作台31具有围绕Z轴的工作台旋转轴C轴和围绕X轴的倾斜旋转轴A轴。此外，在下面的说明中，使成为控制对象的工作机械的机械结构为图2所示的结构而进行说明，但只要是设置有旋转轴并可以控制刀具相对于加工件的姿态的工作机械，任何机械结构都可以。

图3是表示本实施方式1涉及的数控装置的处理步骤的一个例子的流程图。下面，根据图3进行说明。

首先，在步骤S1中，由退避高度计算部6判断移动指令轴21是否是旋转轴，在是旋转轴的情况下，进入步骤S2。

接着，在步骤S2中，由退避高度计算部6在输入了移动指令的旋转轴的整个可动范围内，求出刀具30与旋转工作台31或加工件32不会干涉的刀具的干涉退避高度23。

在这里，对于干涉退避高度23的求出方法，使用图4及图5进行说明。

图4是在移动指令轴21为倾斜旋转轴A轴的情况下的求出干涉退避高度23的方法的说明图。此外，图4（a）表示从旋转轴中心33至旋转工作台31的端部为止的距离，比从旋转轴中心3 3至加工件32的端部为止的距离长的情况，图4（b）表示从旋转轴中心33至加工件32的端部为止的距离，比从旋转轴中心33至旋转工作台31的端部为止的距离长的情况。在这里，从旋转轴中心33至旋转工作台31的端部为止的距离，可以根据预先存储在存储器5中的旋转工作台尺寸（直径或半径）求出，从旋转轴中心33至加工件32的端部为止的距离，可以根据预先存储在存储器5中的加工件尺寸和加工件设置位置求出。

在移动指令轴21是倾斜旋转轴A轴的情况下，求出以旋转轴中心33为中心，以旋转轴中心33与从旋转轴中心33至旋转工作台31的端部或至加工件32为止的距离最长的点之间的距离为半径的圆34，将圆34与沿刀具轴向的直线35的交点中Z轴坐标值大的一个设为干涉退避高度23。

另外，图5是在移动指令轴21为工作台旋转轴C轴的情况下的求出干涉退避高度23的方法的说明图。在移动指令轴21是工作台旋转轴C轴的情况下，将根据预先存储在存储器5中的加工件尺寸和加工件设置位置求出的加工件32的最大Z轴坐标值设为干涉退避高度23。

接着，在步骤S3中，由干涉判定部7判断是否进行刀具30与旋转工作台31及加工件32的干涉判定，在进行干涉判定的情况下，进入步骤S4，在不进行干涉判定的情况下，结束处理。此外，是否进行干涉判定可以从操作画面或根据PLC信号设定。

接着，在步骤S4中，由干涉判定部7进行当前的刀具30的前端高度（Z轴坐标值）与干涉退避高度23的比较，在当前的刀具30的前端高度比干涉退避高度23小的情况下，判断为在旋转轴的可动范围内会干涉，进入步骤S5。此外，在当前的刀具30的前端高度与干涉退避高度23的比较中，也可以对当前的刀具30的前端高度与在干涉退避高度中加上容许误差的Z轴坐标值进行比较。由此，可以在干涉与否介于临界状态的情况下，也判断为干涉。

接着，在步骤S5中，不进行输入了移动指令的旋转轴的移动，而是由警告显示部8向显示单元3输出警告消息26，进入步骤S6。

接着，在步骤S6中，由警告显示部8判断作业者是否进行移动至干涉退避高度23为止的刀具30的干涉退避动作，在进行干涉退避动作的情况下，进入步骤S7，在不进行干涉退避动作的情况下，结束处理。此外，在本实施方式中，从操作画面设定是否进行干涉退避动作，但也可以由来自PLC的信号设定。

接着，在步骤S7中，由警告显示部8等待从作业者作出移动至干涉退避高度23为止的刀具30的干涉退避动作开始的输入，在输入了退避动作开始的情况下，进入步骤S8。

然后，在步骤S8中，由退避动作生成部9生成向刀具轴向的移动指令，使可动部10动作至达到干涉退避高度23为止。此外，刀具轴向的移动量可以设为刀具30的前端高度达到干涉退避高度23为止，也可以设为达到在干涉退避高度23中加上容许误差得到的Z轴坐标值为止。

如上所述，根据该实施方式1，在输入了旋转轴的移动指令的情况下，可以在旋转轴移动之前，在旋转轴的整个可动范围内，使刀具在刀具轴向上自动退避至刀具与旋转工作台及加工件不干涉的干涉退避高度为止。因此，无需作业者手动进行干涉退避动作，也可以避免刀具与旋转工作台及加工件的干涉。

另外，根据该实施方式1，在判断为刀具与旋转工作台或加工件在输入了移动指令的旋转轴的可动范围内会干涉的情况下，可以显示警告消息而不进行干涉退避动作，直至作业者发出干涉退避动作开始指令为止。因此，可以提前向作业者告知在干涉退避动作中会使作业者未预定移动的轴进行动作，从而作业者可以安心地进行干涉退避动作。

另外，根据该实施方式1，可以根据旋转工作台的尺寸和旋转中心坐标、加工件的尺寸和设置位置，求出在输入了移动指令的旋转轴的整个可动范围内不会干涉的干涉退避高度。因此，无需针对每一种工作机械类别生成复杂的机械模型，也可以判定刀具与旋转工作台及加工件的干涉。

而且，根据该实施方式1，可以从操作画面或根据PLC信号设定是否进行刀具与旋转工作台或加工件的干涉判定。因此，可以将进行干涉判定的运转模式仅设为手动进给模式（手摇进给模式或JOG进给模式等），而在自动运转模式中不进行干涉判定。

此外，在该实施方式1中，对于在从操作画面（针对是否进行干涉判定执行参数设定的操作画面）或数控装置4具有的未图示的PLC向干涉判定部7输入干涉判定为“否”的信息（数据）36的情况下，干涉判定部7不进行干涉判定的情况进行了说明，但也可以从操作画面或PLC向退避动作生成部9输入不生成退避动作用指令的信息（数据）37。如果按照这种方式构成，则干涉判定部7进行干涉判定，在会干涉的情况下，在显示单元3上显示干涉警告消息，  （即使作业者从显示单元8的操作画面输入执行干涉退避动作的信息）退避动作生成部9不生成用于退避动作的指令，因此，在可能干涉的情况下，可以仅显示警告消息，而不进行会使作业者未预定移动的轴作出动作的干涉退避动作。

工业实用性

本发明涉及的数控方法及其装置适合用于设置有旋转轴并可以对刀具的位置和姿态进行控制的多轴工作机械中的刀具与旋转工作台及加工件的干涉检查。

标号的说明

1移动指令输入单元、2设定单元、3显示单元、4数控装置、5存储器、6退避高度计算部、7干涉判定部、8警告显示部、9退避动作生成部、10可动部、21移动指令轴、22机械信息、23干涉退避高度、24刀具前端高度、25判定结果、26警告消息、27退避动作指令、28指令位置、30刀具、31旋转工作台、32加工件、33旋转轴中心、34退避高度计算用圆、35沿刀具轴向的直线。

Claims (10)

1.一种数控方法，其对多轴工作机械进行控制，该多轴工作机械设置有使搭载加工件的旋转工作台旋转或倾斜的旋转轴，并可以控制刀具相对于加工件的姿态，

该数控方法的特征在于，具有下述步骤：

以所述旋转轴的移动指令开始为触发，计算在所述旋转轴停止的状态下，在输入了移动指令的旋转轴的整个可动范围内，在Z轴方向上移动而相对于所述旋转工作台接近或远离的刀具与旋转工作台及加工件不会干涉的刀具的干涉退避高度的步骤；

通过当前的刀具前端的Z轴高度与在上述步骤中求出的干涉退避高度的比较，判定刀具与旋转工作台或加工件是否会干涉的步骤；

在由该步骤判定为会干涉的情况下，不进行输入了移动指令的旋转轴的移动而是进行警告，对移动至干涉退避高度为止的退避动作开始指令的输入进行等待的步骤；以及

在输出了上述退避动作开始指令时，生成移动至干涉退避高度为止的Z轴方向的移动指令的步骤。

2.根据权利要求1所述的数控方法，其特征在于，

在上述计算干涉退避高度的步骤中，在上述旋转轴的移动指令是针对使旋转工作台倾斜的旋转轴的旋转指令的情况下，将以从旋转轴中心至旋转工作台端部为止的距离和从旋转轴中心至加工件端部为止的距离中较长一方的距离为半径的圆，与沿刀具轴向的直线的交点的Z轴坐标值设为干涉退避高度。

3.根据权利要求1所述的数控方法，其特征在于，

在上述计算干涉退避高度的步骤中，在上述旋转轴的移动指令是针对并非使旋转工作台倾斜而是使旋转工作台旋转的旋转轴的旋转指令的情况下，将预先输入的加工件的最大高度坐标设为干涉退避高度。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的数控方法，其特征在于，

具有在上述判定是否会干涉的步骤之前，选择是否进行刀具与旋转工作台或加工件的干涉判定的步骤。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的数控方法，其特征在于，

具有在上述生成移动指令的步骤之前，选择是否进行移动至由上述计算干涉退避高度的步骤求出的干涉退避高度为止的干涉退避动作的步骤。

6.一种数控装置，其对多轴工作机械进行控制，该多轴工作机械设置有使搭载加工件的旋转工作台旋转或倾斜的旋转轴，并可以控制刀具相对于加工件的姿态，

该数控装置的特征在于，具有：

退避高度计算部，其以所述旋转轴的移动指令开始为触发，计算在所述旋转轴停止的状态下，在输入了移动指令的旋转轴的整个可动范围内，在Z轴方向上移动而相对于所述旋转工作台接近或远离的刀具与旋转工作台及加工件不会干涉的刀具的干涉退避高度；

干涉判定部，其通过当前的刀具前端的Z轴高度与由上述退避高度计算部求出的干涉退避高度的比较，判定刀具与旋转工作台或加工件是否会干涉；

警告部，其在由上述干涉判定部判定为会干涉的情况下，不进行输入了移动指令的旋转轴的移动而是进行警告，针对移动至干涉退避高度为止的退避动作开始指令的输入进行等待；以及

退避动作生成部，其在输出了上述退避动作开始指令时，生成移动至干涉退避高度为止的Z轴方向的移动指令。

7.根据权利要求6所述的数控装置，其特征在于，

在上述旋转轴的移动指令是针对使旋转工作台倾斜的旋转轴的旋转指令的情况下，上述退避高度计算部将以从旋转轴中心至旋转工作台端部为止的距离和从旋转轴中心至加工件端部为止的距离中较长一方的距离为半径的圆，与沿刀具轴向的直线的交点的Z轴坐标值设为干涉退避高度。

8.根据权利要求6所述的数控装置，其特征在于，

在上述旋转轴的移动指令是针对并非使旋转工作台倾斜而是使旋转工作台旋转的旋转轴的旋转指令的情况下，上述干涉退避高度计算部将预先输入的加工件的最大高度坐标设为干涉退避高度。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的数控装置，其特征在于，

上述干涉判定部可以选择是否进行刀具与旋转工作台或加工件的干涉判定。

10.根据权利要求6至8中任一项所述的数控装置，其特征在于，

上述退避动作生成部可以选择是否进行移动至由上述干涉高度计算部求出的干涉退避高度为止的干涉退避动作。