JP2003015713A

JP2003015713A - 数値制御装置

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Publication number: JP2003015713A
Application number: JP2001200920A
Authority: JP
Inventors: Shiyouichi Sagazaki; 正一嵯峨崎
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-07-02
Filing date: 2001-07-02
Publication date: 2003-01-17
Anticipated expiration: 2021-07-02
Also published as: JP4770076B2

Abstract

(57)【要約】【課題】仮想機械座標での制御が前提で製作されてい
る機械では、通常、選択されたツールの移動方向をX軸
方向に合わせるため、オペレータが加工プログラムを作
成毎にプログラム座標回転指令を記述しなければなら
ず、煩わしい。【解決手段】実機械座標と仮想機械座標との間の回転
角度、実機械座標と仮想機械座標との間のシフト量及び
実機械座標と仮想機械座標とを切り換えるための条件を
設定保持する仮想座標制御条件設定エリア９０７と、こ
の仮想座標制御条件設定エリアに設定された内容に基づ
いて実機械座標と仮想機械座標との切り換え条件をチェ
ックする仮想座標制御切り換え判定手段９０１と、前記
仮想座標制御条件設定エリアに設定された内容に基づい
て実機械座標と仮想機械座標との間で座標変換する仮想
座標変換手段９０２とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は数値制御装置に係
り、特に仮想機械座標上での制御が前提で製作されてい
る機械の制御に好適な数値制御装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】数値制御装置は紙テープ等から指令され
た加工プログラムに基づいて数値制御処理を実行し、該
処理結果により工作機械を駆動してワークに指令どおり
の加工を施すものである。

【０００３】図１３は従来の数値制御装置を示す要部ブ
ロック図である。１０１は数値制御装置を表しており、
解析処理部１０３と、補間処理部１０４と、機械制御信
号処理部１０６と、ＰＬＣ回路１０５と、ＮＣ軸制御部
１８０と、データ入出力回路１２０と、メモリ１０７
と、パラメータ設定部１０８と、画面処理部１０９とか
ら構成されている。また、数値制御装置１０１は、デー
タ入出力回路１２０を介して、サーボ駆動装置２０１と
結合され、ＮＣ軸２０４を駆動する。

【０００４】１０２は加工プログラムであり、テープリ
ーダ等から読み込まれた加工プログラム１０２はメモリ
１０７に格納される。加工プログラム１０２を実行する
際には、メモリ１０７から１ブロックずつ加工プログラ
ム１０２が読み出され、解析処理部１０３で各々解析さ
れる。１ブロック毎に解析されたコードは、補間処理部
１０４に渡され、該コードに従い、１ブロック毎の補間
制御、主軸制御、補助機能制御等を行う。ＮＣ軸制御部
１８０は、ＮＣ軸に対して、補間データに従った位置決
めや補間送り等を施すための制御を行う。

【０００５】サーボ駆動装置２０１は、サーボモータ２
０２と結合され、検出器２０５からの位置フィードバッ
クによる位置制御により、ギヤ、ボールネジ等を介し
て、ＮＣ軸２０４を駆動する。

【０００６】また一般に数値制御装置では、プログラム
座標回転という機能を持っている。図１４に示すよう
に、ＧコードとしてＧ６８（モーダルデータ、キャンセ
ルはＧ６９）を用い、座標の回転中心の座標（α、β）
と回転角度Ｒを指定することによって、新たな座標系を
構築する。本座標系を繰り返し使うことによって、例え
ば、座標系に対して回転した位置にある複雑な形状を加
工する場合、回転前の座標系で元となる加工形状のプロ
グラムを作成し、本プログラム座標回転指令によって回
転中心・回転角度を指定することにより、任意のパスを
プログラムすることが可能になる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の数値
制御装置においては、図１５に示すような機械（複数の
ツールが、Ｘ軸サーボモータ及びＹ軸サーボモータによ
りＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能なツール取付け台
に、ワークの周囲に放射状に位置するように取付けら
れ、ツールが仮想Ｘ軸上を移動してワークを加工する機
械。即ち、仮想座標系での制御が前提で製作されている
機械）を制御する場合、選択されたツールの移動方向を
仮想Ｘ軸に合わせるために、ツール選択毎に前記プログ
ラム座標回転指令を記述しなければならず、煩わしい。

【０００８】また、オペレータが原点復帰を行う場合は
ＮＣ軸を実機械座標系で移動させ、またツールの工具長
補正等のための測定の場合には、仮想機械座標系でツー
ルを移動させるが、オペレータが機械操作毎に仮想機械
座標系で動作させるか実機械座標系で動作させるかを意
識することは煩わしい。例えば、加工プログラムの指令
で、いちいち、オペレータが仮想機械座標系に切り換え
たり、無効にしたりすることは煩わしい。

【０００９】また、従来のものは、実機械座標から仮想
機械座標に変換後、変換された仮想機械座標値をオペレ
ータが確認する手段がなく、加工プログラムの動作確認
が難しかった。

【００１０】また、サーボモータ２０２の回転速度に限
界があるため、この限界速度を超えてサーボモータ２０
２を回転させないよう、通常、クランプ速度を決める。
これは、パラメータ設定部１０８よりメモリ１０７に設
定される。図１６では、実機械座標上のＡ点、Ｂ点が実
Ｘ軸のクランプ速度を、Ｃ点、Ｄ点が実Ｙ軸のクランプ
速度を示している。即ち、点線で示されたところが、実
Ｘ軸、実Ｙ軸のクランプ速度を示している。従って、Ｅ
方向のＸ軸、Ｙ軸の直線補間を考えた場合、実機械座標
上ではＦ点がクランプ速度となるが、仮想機械座標の場
合には、仮想Ｘ軸の計算上のクランプ速度は座標変換に
よってＨ点になり（実際にクランプされる速度はＪ
点）、また仮想Ｙ軸の計算上のクランプ速度は座標変換
によってＩ点になる。このため、仮想機械座標のＥ方向
の直線補間クランプ速度はＧ点となり、実機械座標のク
ランプ速度より小さくなってしまい、サーボモータ２０
２の性能を充分発揮させることができなかった。

【００１１】また、図１５に示すような仮想機械座標上
での制御が前提で製作されている機械では、仮想機械座
標上でのストアードストロークチェック機能（ＣＮＣに
工具の進入禁止領域を設定し、工具が進入禁止領域に入
る時、工具を減速停止させ、アラームを表示する機能）
が必要になるが、仮想機械座標上でのストアードストロ
ークチェック機能がなかった。

【００１２】更にまた、図１５に示すような仮想機械座
標上での制御が前提で製作されている機械では、例え
ば、仮想機械座標上でＸ軸のみが移動中の場合（オペレ
ータはＸ軸のみを動かしているつもりでいる）でも、実
機械座標上ではＸ軸、Ｙ軸が移動するため、Ｘ軸、Ｙ軸
の軸移動中信号がともにＯＮしてしまう。従って、Ｘ軸
のみの移動、Ｙ軸のみの移動、Ｘ軸、Ｙ軸両方の移動の
各々で軸移動中信号を判定して動作をかえるようなプロ
グラムがＰＬＣ回路１０５に組み込まれていた場合、機
械が正常に動作しないケースがある。

【００１３】本発明は上述のような課題を解決するため
になされたもので、オペレータが加工プログラムを作成
毎にプログラム座標回転指令等を記述する必要がなく、
またオペレータが原点復帰等の機械操作毎に仮想機械座
標系で動作させるか実機械座標系で動作させるかを意識
する必要がない数値制御装置を提供することを目的とす
る。

【００１４】また本発明は、実機械座標から仮想機械座
標に変換後、変換された仮想機械座標値をオペレータが
確認しながら、加工プログラムの動作を確認することが
可能な数値制御装置を提供することを目的とする。

【００１５】また本発明は、仮想機械座標上のクランプ
速度が、実機械座標上のクランプ速度より小さくなって
しまうことがない数値制御装置を提供することを目的と
する。

【００１６】また本発明は、仮想機械座標上でのストア
ードストロークチェック機能を有する数値制御装置を提
供することを目的とする。

【００１７】更にまた、本発明は、仮想機械座標上での
制御が前提で製作されている機械のＰＬＣ回路と、実機
械座標上での制御が前提で製作されている通常の機械の
ＰＬＣ回路との共通化を図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。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る数値制御装
置は、これらの問題点を解決するためになされたもの
で、実機械座標に対する仮想機械座標の回転角度、実機
械座標に対する仮想機械座標のシフト量及び実機械座標
と仮想機械座標とを切り換えるための条件を設定保持す
る仮想座標制御条件設定エリアと、この仮想座標制御条
件設定エリアに設定された内容に基づいて実機械座標と
仮想機械座標との切り換え条件をチェックする仮想座標
制御切り換え判定手段と、前記仮想座標制御条件設定エ
リアに設定された内容に基づいて実機械座標と仮想機械
座標との間で座標変換する仮想座標変換手段とを備える
ものである。

【００１９】また、本発明における数値制御装置は、実
機械座標から仮想機械座標への座標変換時に計算された
仮想機械座標値を書き込むための仮想座標カウンタと、
この仮想座標カウンタに書き込まれた仮想機械座標値を
画面に表示する仮想座標カウンタ表示手段とを備えるも
のである。

【００２０】また、本発明における数値制御装置は、仮
想機械座標上で動作している場合、実機械座標上でのク
ランプ速度を計算し、この計算したクランプ速度に基づ
いて移動軸の速度を制限する仮想座標制御クランプ速度
処理手段を備えるものである。

【００２１】また、本発明における数値制御装置は、仮
想機械座標上の移動軸可動領域を監視する仮想座標制御
稼動領域チェック手段を備えるものである。

【００２２】また、本発明における数値制御装置は、前
記仮想座標制御稼動領域チェック手段を、仮想機械座標
上で指定された移動軸可動領域と実機械座標で指定され
た移動軸可動領域の共通領域または合成領域で移動軸の
移動軸可動領域を監視するものとしたものである。

【００２３】また、本発明における数値制御装置は、移
動軸可動領域を関数で定義する稼動領域関数定義手段を
備えたものである。

【００２４】また、本発明における数値制御装置は、Ｐ
ＬＣ回路から入力またはＰＬＣ回路へ出力する信号を、
実機械座標上の制御軸に対する信号か、仮想機械座標上
の制御軸に対する信号かを判定し、この判定結果に基づ
いて信号の入力または出力処理する仮想座標制御対応入
出力信号処理手段を備えるものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、本発明の実
施の形態１を図１〜図１２に基づいて説明する。図１は
数値制御装置の実施の形態１を示す要部ブロック図であ
る。本発明の実施の形態１は、図１３に示す従来のブロ
ック図と比較して、補間処理部１０４に、仮想座標制御
切り換え判定手段９０１と、仮想座標変換手段９０２
と、仮想座標制御稼動領域チェック手段９０３と、稼動
領域関数定義手段９０４と、仮想座標制御クランプ速度
処理手段９０５とが付加されており、また機械制御信号
処理部１０６に、仮想座標制御情報検出手段９０８と仮
想座標制御対応入出力信号処理手段９０９とが付加され
ており、またメモリ７に、仮想座標制御条件設定エリア
９０７と仮想座標カウンタ９１１とが付加されており、
更にまた画面処理部１０９に、仮想座標カウンタ表示手
段９１２が付加されたことが特徴である。なお、前記各
手段はソフトウエアで構成されており、また従来例と符
号が同じものは従来例で説明したものと同じものを表し
ている。

【００２６】次に仮想座標制御の条件設定処理につい
て、図１のブロック図と、図２の仮想座標制御の運転モ
ードに関する情報と、図３の仮想機械座標と実機械座標
の関係図と、図４の条件設定内容説明図と、図６の仮想
座標制御のストアードストロークリミット説明図と、図
７の動作説明フローチャートとを使って説明する。

【００２７】図７のフローチャートにおいて、ステップ
１では、ＰＬＣ回路１０５と機械制御信号処理部１０６
との共有メモリ９１０に、ＰＬＣ回路１０５が仮想座標
制御の条件を設定する。仮想座標制御の条件は、例えば
図４に示すように、制御信号１、制御信号２、ステータ
ス、エラー要因、仮想座標対象第１軸シフト量、仮想座
標対象第２軸シフト量及び仮想機械座標回転角度があ
る。

【００２８】前記制御信号１は、メモリ運転（メモリ１
０７に記憶された加工プログラムの実行による自動運
転）、原点復帰、ＪＯＧ等の各運転モードで、数値制御
装置を実機械座標か仮想機械座標かの何れで動作させる
かを指定するものである。指定方法は、図２に示すよう
な共有メモリ９１０に設けられたテーブルの各ビットに
運転モードを割り付け、この運転モードが実機械座標で
制御するか仮想機械座標で制御するかを決める。例え
ば、ビット情報が「０」の時は実機械座標、ビット情報
が「１」の時は仮想機械座標とした場合、図２の原点復
帰モードは実機械座標、メモリ運転は仮想機械座標で制
御することを意味する。

【００２９】ここで、ハンドルに関する信号が、ハンド
ル信号１、ハンドル信号２の２種類がある理由は、次の
とおりである。即ち、通常、図１５に示すような仮想機
械座標が前提で製作されている機械では、オペレータが
ハンドルを用いて手動でツールを動かす場合、仮想機械
座標上でＸ軸、Ｙ軸が制御されてなければ、オペレータ
が意図する位置にツールを移動させることができない。
従ってこのときは、オペレータはハンドル１の信号を使
用すれば、機械を仮想機械座標上で動かすことが可能に
なる。また、機械のメンテナンスを行うサービスエンジ
ニア等は機械調整等で機械をハンドルによって実機械座
標上で動かしたいケース（例えば図１５の機械で、ツー
ルが保持されたホルダを、実Ｘ軸、実Ｙ軸方向に動かし
たいケース）がある。従ってこのときは、機械のメンテ
ナンスを行うサービスエンジニア等はハンドル２の信号
を使用すれば、機械を実機械座標上で動かすことが可能
になる。以上の理由によりハンドルに関する信号を２種
類設けている。

【００３０】また、多軸多系統旋盤のようなプログラム
系統が複数ある機械では、仮想機械座標を使用する系統
を指定する必要がある。図４の制御信号２は、前述のプ
ログラム系統番号と仮想機械座標の対象となる２軸を指
定する。ＰＬＣ回路１０５と機械制御信号処理部１０６
の共有メモリ９１０に設定された内容を、ＰＬＣ回路１
０５が機械制御信号処理部１０６に要求信号をオンする
ことによって、機械制御信号処理部１０６に通知する
が、このとき、ステータスには機械制御信号処理部１０
６が通知を正常に受け付けたかどうかをセットする。正
常に受け付けられなかった場合には（エラーであった場
合には）、エラー要因の項目にエラー番号をセットす
る。例えば、制御信号２で存在しない系統番号を通知し
た場合、ステータスにはエラーを意味する「１」を、エ
ラー要因には、系統番号指定不正を意味する「８」がセ
ットされる。なお、エラーとなった場合には、数値制御
装置１０１の表示装置のエラー画面（図示せず）に、そ
の内容を表示することにより、プログラマがそのエラー
を修正する。

【００３１】図３は、図４の仮想座標対象第１軸シフト
量にＸ軸シフト量；１２０．０００ｍｍ、図４の仮想座
標対象第２軸シフト量にＹ軸シフト量；６０．０００ｍ
ｍ、図４の仮想機械座標回転角度に回転角度；時計回り
４５°を設定した場合の仮想機械座標系と実機械座標系
との関係を示している。このように設定された場合、仮
想座標対象第１軸シフト量、仮想座標対象第２軸シフト
量及び仮想機械座標回転角度の情報から、実機械座標を
４５°時計回りに回転させ、回転させたＸ軸方向に１２
０．０００ｍｍ、また、回転させたＹ軸方向に６０．０
００ｍｍシフトしたところに仮想機械座標の原点が設定
される。

【００３２】以上、仮想座標制御情報検出手段９０８
は、ＰＬＣ回路１０５からの上述の情報をメモリ１０７
の仮想座標制御条件設定エリア９０７に書き込む。な
お、例えば図１５に示すような複数のツールが仮想Ｘ座
標上で動作する機械を制御する場合、各工具に対応した
仮想座標対象第１軸シフト量、仮想座標対象第２軸シフ
ト量、仮想機械座標回転角度等が、仮想座標制御条件設
定エリア９０７に予め書き込まれる。

【００３３】次にステップ２では、図６に示すような、
実機械座標上の移動軸可動領域と、仮想機械座標上の
移動軸可動領域を、パラメータとして、パラメータ設
定部１０８よりメモリ１０７の仮想座標制御条件設定エ
リア９０７に予め登録しておく。移動軸可動領域につい
て図６を例に説明すると、実機械座標の移動軸可動領域
は、実Ｘ軸のＢ点の座標値と、実Ｘ軸のＡ点の座標値
と、実Ｙ軸のＣ点の座標値と、実Ｙ軸のＤ点の座標値と
を指定する。

【００３４】また、仮想機械座標の移動軸可動領域
は、仮想機械座標上のＸ軸のａ点の座標値と、仮想機械
座標上のＸ軸のｂ点の座標値と、仮想機械座標上のＹ軸
のｃ点の座標値と、仮想機械座標上のＹ軸のｄ点の座標
値とを指定する。なお図６においては、仮想機械座標の
移動軸可動領域を、実機械座標の移動軸可動領域と
は異なった面積に設定している。これは、機械によっ
て、仮想機械座標の移動軸可動領域と実機械座標の移
動軸可動領域とが異なる場合が往々にしてあるため、
実際の機械に対応して描いてあるからである。

【００３５】仮想座標制御稼動領域チェック手段９０３
は、ステップ１で設定された仮想座標対象第１軸シフト
量、仮想座標対象第２軸シフト量及び仮想機械座標回転
角度から、仮想機械座標上に設定された移動軸可動領
域、即ち図６に示されたＡ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点の座標
値を式（１）によって実機械座標に変換する。なお本デ
ータは、仮想座標制御稼動領域チェック手段９０３が後
述のストアードストロークチェックを行うときに使われ
る。Ｘｒ＝（Ｘｖ−Ｘｓ）×ｃｏｓθ−（Ｙｖ−Ｙｓ）×ｓｉｎθ Ｙｒ＝（Ｘｖ−Ｘｓ）×ｓｉｎθ＋（Ｙｖ−Ｙｓ）×ｃｏｓθ ・・・・・（式１）ここで、Ｘｒ、Ｙｒは実機械座標値を、Ｘｖ、Ｙｖは仮
想機械座標値を、θは仮想機械座標回転角度を示してい
る。また、Ｘｓは仮想座標対象第１軸シフト量、Ｙｓは
仮想座標対象第２軸シフト量を示している。

【００３６】次に図８のフローチャートを使って、実機
械座標から仮想機械座標の切り換え、クランプ速度、仮
想機械座標表示及びストアードストロークチェックにつ
いて説明する。まず、ステップ１１で、ＰＬＣ回路１０
５が機械制御信号処理部１０６に運転モード信号を入力
すると、機械制御信号処理部１０６の仮想座標制御情報
検出手段９０８が仮想座標制御切り換え判定手段９０１
に運転モード信号を通知する。なお、運転モード信号で
ない場合は仮想座標制御切り換え判定手段９０１は何も
せず処理を終了する。

【００３７】次にステップ１２では、仮想座標制御切り
換え判定手段９０１が仮想座標制御条件設定エリア９０
７に設定された運転モード信号に対応するテーブル（図
２のテーブル）を参照し、このテーブルの内容と仮想座
標制御情報検出手段９０８から通知された入力信号とを
比較する。そして例えば、運転モード信号としてメモリ
運転、ＪＯＧ、ハンドル１の何れかの信号が入力されて
いる場合は、図２のテーブルを参照すると、仮想機械座
標を意味する「１」が設定されているため、仮想座標変
換手段９０２に実機械座標から仮想機械座標への変換を
通知する。

【００３８】次にステップ１３で、仮想座標変換手段９
０２が、仮想座標制御切り換え判定手段９０１からの実
機械座標から仮想機械座標への変換要求を受けて仮想座
標制御条件設定エリア９０７の情報に基づき式（２）を
使って座標変換する。Ｘｖ＝Ｘｒ×ｃｏｓθ＋Ｙｒ×ｓｉｎθ＋ＸｓＹｖ＝Ｘｒ×ｓｉｎθ−Ｙｒ×ｃｏｓθ＋Ｙｓ・・・・・・・・・・・（式２）ここで、Ｘｒ、Ｙｒは実機械座標値を、Ｘｖ、Ｙｖは仮
想機械座標値を、θは仮想機械座標回転角度を示してい
る。また、Ｘｓは仮想座標対象第１軸シフト量、Ｙｓは
仮想座標対象第２軸シフト量を示している。そして仮想
座標変換手段９０２は、計算したＸｖ、Ｙｖを仮想座標
カウンタ９１１にセットする。

【００３９】なお、例えば図１５に示すような複数のツ
ールが仮想Ｘ軸座標上で動作する場合、各工具に対応し
た仮想座標対象第１軸シフト量、仮想座標対象第２軸シ
フト量、仮想機械座標回転角度等が、仮想座標制御条件
設定エリア９０７に予め書き込まれているので、解析処
理部１０３が工具交換指令を解析する毎に、前記仮想座
標変換手段９０２は、その交換される工具に対応した仮
想座標対象第１軸シフト量、仮想座標対象第２軸シフト
量、仮想機械座標回転角度等を用いて前記演算を行う。

【００４０】次にステップ１４では、画面処理部１０９
の仮想座標カウンタ表示手段９１２が、仮想座標カウン
タ９１１の仮想機械座標値を数値制御装置１０１の画面
に表示する。即ち、図５（ａ）に示すように、〔カウン
タ表示〕画面が実機械座標値から仮想機械座標値に切り
替わる。例えば、原点復帰モード中（実機械座標値で動
作する）にオペレータがメモリ運転（仮想機械座標値で
動作する）に切り換えると、図５（ｂ）に示すように、
実機械座標がＸｒ：３０．０００ｍｍ、Ｙｒ：３０．０
００ｍｍであって、仮想機械座標がＸ軸シフト量：１２
０．０００ｍｍ、Ｙ軸シフト量：６０．０００ｍｍ、回
転角度：４５°に設定されている場合、前記実機械座標
における仮想機械座標値は、Ｘｖ：１６２．４２６、Ｙ
ｖ：６０．０００となり、図５（Ａ）に示すように、
〔カウンタ表示〕画面にその仮想機械座標値を表示す
る。

【００４１】次にステップ１５では加工プログラム１０
２の指令を解析処理部１０３で解析し、仮想座標制御切
り換え判定手段９０１を介して仮想座標制御クランプ速
度処理手段９０５に通知する。次に、仮想座標制御クラ
ンプ速度処理手段９０５が、解析処理部１０３で解析さ
れた速度を実機械座標上の速度に変換する。例えば図１
６に示すＥ方向の変換を行う場合には、式（３）を使用
する。 VＸｒ＝Ｖｖ×ｓｉｎ（−θ＋γ） VＹｒ＝Ｖｖ×ｃｏｓ（−θ＋γ）・・・・・・・・・・・・・・・・・（式３）ここで、VＸｒ、VＹｒは実機械座標上でのＸ軸、Ｙ軸の
速度を、Ｖｖは仮想機械座標での速度を、θは仮想機械
座標回転角度を示している。また、γは軸の移動方向の
仮想機械座標に対する角度（−側の仮想Ｙ軸を基点とす
るＣＣＷ方向の角度を＋方向の角度とする軸の移動方向
の仮想機械座標に対する角度）を示している。

【００４２】次にステップ１６では、仮想座標制御クラ
ンプ速度処理手段９０５が、ステップ１５で計算された
実機械座標上での速度と、パラメータで設定された実機
械座標上でのクランプ速度（パラメータ設定部１０８よ
り設定されメモリ１０７に記憶されたクランプ速度）と
を比較し、計算された実機械座標上での速度が、パラメ
ータで設定された実機械座標上でのクランプ速度を超え
た場合には、ステップ１７に進む。超えていない場合は
ステップ１８に進む。

【００４３】ステップ１７では、仮想座標制御クランプ
速度処理手段９０５が計算された実機械座標上での速度
をパラメータで設定された実機械座標上でのクランプ速
度に置き換え、また、補間の場合、クランプ速度を超え
た軸以外の軸には、クランプ速度を超えた軸のクランプ
速度／クランプ速度を超えた軸の計算された実機械座標
上での速度の比率を乗ずることによってクランプ速度を
超えた軸以外の軸の速度を計算し、補間処理部１０４に
通知する。

【００４４】この結果、図１６において説明したよう
に、例えば仮想座標上の指令合成移動方向Ｅにおいて、
仮想座標上で計算するとクランプ速度がＧ点となってし
まうが、上述の通り実機械座標上の速度に変換している
ので、クランプ速度をＦ点まで増加させることができる
ようになる。

【００４５】次にステップ１８では、補間処理部１０４
が速度情報をもとに仮想機械座標上の次の移動指令（Ｆ
Δｔ）を作成する。次に仮想座標制御稼動領域チェック
手段９０３が仮想機械座標上の次の移動指令（ＦΔｔ）
を補間処理部１０４から取得し、次の仮想機械座標上の
Ｘ軸、Ｙ軸の機械座標値を計算し、仮想機械座標上で定
義された移動軸可動領域と実機械座標上で定義された移
動軸可動領域をチェックする。まず、実機械座標上の移
動軸可動領域のチェックは次のように行う。仮想座標制
御中は、仮想座標制御稼動領域チェック手段９０３が、
仮想機械座標上のＸ軸、Ｙ軸の機械座標値を実機械座標
上に前述の式（１）を使って、実機械座標値を計算す
る。そしてこの座標値が、まず、実機械座標上で定義さ
れた移動軸可動領域以外のエリアになるかをチェック
し、また、移動軸可動領域以外であればステップ１９に
進み、移動指令を中止してアラーム表示する。

【００４６】また、移動軸可動領域以内であれば、次に
仮想機械座標上で定義された移動軸可動領域をチェック
する。本チェックは次のようにして行う。仮想座標制御
稼動領域チェック手段９０３がステップ２で仮想機械座
標から変換された実機械座標上で定義された移動軸可動
領域のデータをメモリ１０７から読み出し、移動軸可動
領域以外かをチェックし、移動軸可動領域以外であれば
同様にステップ１９に進み、移動指令を中止してアラー
ム表示する。また、範囲以内であれば処理を終了する。

【００４７】以上のチェックによって、図６に示す仮想
機械座標上で定義された移動軸可動領域と、実機械座標
上で定義された移動軸可動領域との共通領域（ＡＮＤ領
域）である網掛けされた移動軸可動領域（仮想機械座標
上で動作している時における機械の実際の移動軸可動領
域）を、チェックすることができる。また、本チェック
は、仮想機械座標上で定義された移動軸可動領域と、実
機械座標上で定義された移動軸可動領域との合成領域
（ＯＲ領域）でも、アルゴリズムをかえることによって
チェック可能である。

【００４８】また、前記については、実Ｘ軸のＢ点の座
標値と、実Ｘ軸のＡ点の座標値と、実Ｙ軸のＣ点の座標
値と、実Ｙ軸のＤ点の座標値とを指定することにより、
実機械座標の移動軸可動領域を設定し、また仮想機械
座標上のＸ軸のａ点の座標値と、仮想機械座標上のＸ軸
のｂ点の座標値と、仮想機械座標上のＹ軸のｃ点の座標
値と、仮想機械座標上のＹ軸のｄ点の座標値とを指定す
ることにより、仮想機械座標の移動軸可動領域を設定
し、そしてこの移動軸可動領域と移動軸可動領域と
のＡＮＤ領域またはＯＲ領域をチェックすることによ
り、仮想機械座標上で動作している時における機械の実
際の移動軸可動領域のチェックを行うものについて説明
したが、このような手段を用いることなく、前記ＡＮＤ領
域の境界を条件式（広義の意味で以下関数と称する）で
定義することも可能である。

【００４９】次に、前記ＡＮＤ領域の境界を関数で定義
した場合の処理について、図９のフローチャートと図１
０のストアードストロークリミット説明図を使って説明
する。なお図１０においても、図６と同様に、仮想機械
座標の移動軸可動領域を、実機械座標の移動軸可動領域
とは異なった面積に設定している。これは、機械によっ
て、仮想機械座標の移動軸可動領域と実機械座標の移動
軸可動領域とが異なる場合が往々にしてあるため、実際
の機械に対応して描いてあるからである。

【００５０】まず、ステップ３は前述のステップ１と同
じ動作であるため説明を省略する。ステップ４では、稼
動領域関数定義手段９０４が前記領域の境界を実Ｘ軸、
実Ｙ軸上の関数で定義する。例えば、図１０に示す網掛
けの移動軸可動領域の場合（仮想座標対象第１軸シフト
量＝０、仮想座標対象第２軸シフト量＝０、仮想機械座
標回転角度＝４５°で、各座標値が図１０に記載の場
合）、以下のように定義する。実Ｙ軸を基準に考えると
実Ｘ軸が０以上の場合は、（a）Ｙ＜（−８）：常時エラー（b）（−８）≦ Ｙ＜：Ｘ＞Ｙ＋
２８．２８４（２０×√２）の時エラー（c） ≦ Ｙ＜：Ｘ＞３５．０
００の時エラー（d） ≦ Ｙ＜（２０）：Ｘ＞ −Ｙ＋
４２．４２６（３０×√２）の時エラー（Ｅ）（２０） ≦ Ｙ：常時エラーと定義し、実Ｘ軸が０未満の場合は（ｆ）Ｙ＜（−８）：常時エラー（ｇ）（−８）≦ Ｙ＜：Ｘ＜ −Ｙ
− １０．０００の時エラー（ｈ） ≦ Ｙ＜：Ｘ＜ −１
０．０００の時エラー（ｉ） ≦ Ｙ＜（２０）：Ｘ＜Ｙ −
２０．０００の時エラー（ｊ）（２０） ≦ Ｙ：常時エラーと定義する。

【００５１】仮想座標制御稼動領域チェック手段９０３
は仮想機械座標上の次の移動指令（ＦΔｔ）を補間処理
部１０４から取得し、次の仮想機械座標上のＸ軸、Ｙ軸
の機械座標値を計算し、該機械座標を上述の式（１）を
使って実機械座標上の値に変換する。変換された値を式
（a）〜（ｊ）に代入して、移動軸可動領域内か移動軸
可動領域外かを判定する。例えば、仮想機械座標上のＸ
軸、Ｙ軸の機械座標値が（２８、０）：e点で次の移動
指令（ＦΔｔ）後の機械座標値が（２９，０）：f点の
場合、この値を実機械座標に変換すると、実Ｘ軸、実Ｙ
軸は各々（２０．５０６、２０．５０６）になる。ま
ず、実Ｘ軸の値が０以上であるから、式（e）にあては
まる。即ち、移動軸可動領域外になるため、次の移動指
令はＮＣ軸制御部１８０に出力せず、アラーム処理す
る。アラーム処理は前述のステップ２０のアラーム処理
と同じである。なお前記説明は実機械座標と仮想機械座
標で定義された移動軸可動領域の共通領域（ＡＮＤ領
域）についてのチェック方法を説明したが、合成領域
（ＯＲ領域）でも関数を定義することによって同様にチ
ェックすることが可能である。

【００５２】次に仮想座標制御中のＰＬＣ信号処理につ
いて図１１及び図１２を用いて説明する。図１１は仮想
座標制御中のＰＬＣ信号の取り扱いについて表にしたも
のである。例えば、軸移動中信号＋または軸移動中信号
−は、仮想座標制御中にＸ軸のみに移動指令が与えられ
たとき、実機械座標上では、Ｘ軸、Ｙ軸の両方の軸が移
動するが、ＰＬＣ回路１０５にはＸ軸のみの軸移動中信
号＋または軸移動中信号−を出力することを意味し、ま
た、ＰＬＣ回路１０５からの入力信号であるサーボオフ
信号の場合は、例え仮想座標制御中であっても、実軸の
サーボ駆動装置２０１に対して数値制御装置１０１がサ
ーボオフ信号を出力することを意味している。

【００５３】次に動作について図１２のフローチャート
を使って説明する。ステップ３１で、仮想座標制御対応
入出力信号処理手段９０９が、仮想座標制御切り換え判
定手段９０１に対して仮想座標制御中かどうかを問い合
わせる。仮想座標制御切り換え判定手段９０１から仮想
座標制御中でないという応答があった場合、ステップ３
４に進む。ステップ３４では仮想座標制御対応入出力信
号処理手段９０９は処理を何もせず、機械制御信号処理
部１０６が通常のＰＬＣ信号処理を行う。仮想座標制御
切り換え判定手段９０１から仮想座標制御中の応答があ
った場合、ステップ３２に進む。

【００５４】ステップ３２では、例えば、加工プログラ
ムを運転することによって、Ｘ軸が移動している場合、
仮想座標制御中であるため、実際にはＸ軸とＹ軸の両方
の軸が移動しているので、仮想座標制御切り換え判定手
段９０１からはＸ軸、Ｙ軸の軸移動情報が仮想座標制御
対応入出力信号処理手段９０９に入力される。次に仮想
座標制御対応入出力信号処理手段９０９は仮想座標制御
条件設定エリア９０７から仮想座標制御関連軸（例えば
実Ｘ軸、実Ｙ軸）を特定し、また、解析処理部１０３の
情報から現在の加工プログラムで指令されている指令移
動軸を特定する。

【００５５】次にステップ３３では、仮想座標制御対応
入出力信号処理手段９０９がステップ３２で、指令移動
軸が例えばＸ軸であり、かつ、仮想座標制御切り換え判
定手段９０１からの軸移動情報が仮想座標制御関連軸
（例えば実Ｘ軸、実Ｙ軸）であった場合、ＰＬＣ回路１
０５に対して、Ｘ軸、Ｙ軸の軸移動中信号＋または軸移
動中信号−をＰＬＣ回路１０５に出力せずＸ軸のみの軸
移動中信号＋または軸移動中信号−（軸移動方向によっ
て＋になるか−になるかが決まる）を出力する。

【００５６】また、例えば軸取り外し信号（軸を制御対
象外とする信号で、例えば主軸を駆動するモータが主軸
駆動用モータと位置決め用モータの２種類のモータがあ
り、このモータを切り換えて使用する場合の信号として
用いられる）については、オペレータの操作によって例
えばＸ軸に対する軸取り外し信号がＰＬＣ回路１０５か
ら入力されると、仮想座標制御中、仮想座標制御中でな
い場合にかかわらず、ステップ３４で、仮想座標制御対
応入出力信号処理手段９０９が実Ｘ軸に対して軸取り外
し信号を仮想座標制御切り換え判定手段９０１、ＮＣ軸
制御部１８０及びデータ入出力回路１２０を介してサー
ボ駆動装置２０１に出力する。

【００５７】

【発明の効果】以上の説明により理解されるように、こ
の発明による数値制御装置によれば、仮想機械座標上で
の制御が前提で製作されている機械で、選択されたツー
ルの刃先方向をつねにＸ軸に合わせることができるので
オペレータが加工プログラムを作成毎にプログラム座標
回転指令等を記述する必要はなくなる。また、オペレー
タが原点復帰等の機械操作毎に仮想機械座標系で動作さ
せるか実機械座標系で動作させるかを意識する必要もな
くなる。

【００５８】また発明によれば、実機械座標から仮想機
械座標に変換後、変換された仮想機械座標値をオペレー
タが確認しながら、加工プログラムの動作を確認するこ
とが可能になった。

【００５９】また発明によれば、仮想機械座標上のクラ
ンプ速度が、実機械座標上のクランプ速度より小さくな
ってしまうことはない。即ち、実機械座標上で計算され
たクランプ速度と同じ速度で制御することができる。

【００６０】また発明によれば、仮想機械座標上でもス
トアードストロークチェックを行うことができる。

【００６１】更にまた、発明によれば、仮想機械座標上
での制御が前提で製作されている機械のＰＬＣ回路と、
実機械座標上での制御が前提で製作されている通常の機
械のＰＬＣ回路との共通化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係わる仮想座標制御
に関する要部ブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態１に係わる仮想座標制御
の運転モードに関する情報を示す図である。

【図３】本発明の実施の形態１に係わる仮想機械座標
と実機械座標の関係を示す図である。

【図４】本発明の実施の形態１に係わる仮想座標制御
設定情報説明図である。

【図５】本発明の実施の形態１に係わる仮想座標制御
へ切り換えたときのカウンタ表示の変化を示す図であ
る。

【図６】本発明の実施の形態１に係わる仮想座標制御
のストアードストロークリミット（稼動領域）説明図で
ある。

【図７】本発明の実施の形態１に係わる仮想座標制御
の稼動領域を含む仮想座標制御の設定動作を説明するフ
ローチャートである。

【図８】本発明の実施の形態１に係わる仮想座標制御
の稼動領域を関数で定義するための処理を説明するフロ
ーチャートである。

【図９】本発明の実施の形態１に係わる仮想座標制御
動作を説明するフローチャートである。

【図１０】本発明の実施の形態１に係わる仮想座標制
御のストアードスロークリミット（稼動領域）を関数で
定義するための説明図である。

【図１１】本発明の実施の形態１に係わる仮想座標制
御時のＰＬＣ回路の入出力信号一覧表である。

【図１２】本発明の実施の形態１に係わる仮想座標制
御時のＰＬＣ回路の信号入出力動作を説明するフローチ
ャートである。

【図１３】従来の数値制御装置の要部ブロック図であ
る。

【図１４】従来のプログラム座標回転説明図である。

【図１５】仮想機械座標制御が前提として作成された
機械の説明図である。

【図１６】座標回転のクランプ速度計算の問題点を示
す説明図である

【符号の説明】

１０１数値制御装置、１０２加工プログラム、１０
３解析処理部、１０４補間処理部、１０５ＰＬＣ
回路、１０６機械制御信号処理部、１０７メモリ、１
０８パラメータ設定部、１０９画面処理部、１２０
データ入出力回路、１８０ＮＣ軸制御部、２０１
サーボ駆動装置、２０２サーボモータ、２０４ＮＣ
軸、２０５検出器、９０１仮想座標制御切り換え判
定手段、９０２仮想座標変換手段、９０３仮想座標
制御稼動領域チェック手段、９０４稼動領域関数定義
手段、９０５仮想座標制御クランプ速度処理手段、９
０７仮想座標制御条件設定エリア、９０８仮想座標
制御情報検出手段、９０９仮想座標制御対応入出力信
号処理手段、９１１仮想座標カウンタ、９１２仮想座
標カウンタ表示手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】実機械座標に対する仮想機械座標の回転
角度、実機械座標に対する仮想機械座標のシフト量及び
実機械座標と仮想機械座標とを切り換えるための条件を
設定保持する仮想座標制御条件設定エリアと、この仮想
座標制御条件設定エリアに設定された内容に基づいて実
機械座標と仮想機械座標との切り換え条件をチェックす
る仮想座標制御切り換え判定手段と、前記仮想座標制御
条件設定エリアに設定された内容に基づいて実機械座標
と仮想機械座標との間で座標変換する仮想座標変換手段
とを備えたことを特徴とする数値制御装置。
【請求項２】実機械座標から仮想機械座標への座標変
換時に計算された仮想機械座標値を書き込むための仮想
座標カウンタと、この仮想座標カウンタに書き込まれた
仮想機械座標値を画面に表示する仮想座標カウンタ表示
手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の数値
制御装置。
【請求項３】仮想機械座標上で動作している場合、実
機械座標上でのクランプ速度を計算し、この計算したク
ランプ速度に基づいて移動軸の速度を制限する仮想座標
制御クランプ速度処理手段を備えたことを特徴とする請
求項１または請求項２に記載の数値制御装置。
【請求項４】仮想機械座標上の移動軸可動領域を監視
する仮想座標制御稼動領域チェック手段を備えたことを
特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の数値制
御装置。
【請求項５】前記仮想座標制御稼動領域チェック手段
は、仮想機械座標上で指定された移動軸可動領域と実機
械座標で指定された移動軸可動領域の共通領域または合
成領域で移動軸の移動軸可動領域を監視するものである
ことを特徴とする請求項４に記載の数値制御装置。
【請求項６】移動軸可動領域を関数で定義する稼動領
域関数定義手段を備えたことを特徴とする請求項４また
は請求項５に記載の数値制御装置。
【請求項７】ＰＬＣ回路から入力またはＰＬＣ回路へ
出力する信号を、実機械座標上の制御軸に対する信号
か、仮想機械座標上の制御軸に対する信号かを判定し、
この判定結果に基づいて信号の入力または出力処理する
仮想座標制御対応入出力信号処理手段を備えたことを特
徴とする請求項１〜６の何れかに記載の数値制御装置。