JP2007249484A - Numerical control device - Google Patents

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JP2007249484A
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Heisuke Iwashita
Hiroyuki Kawamura
Hajime Okita
Junichi Tezuka
平輔 岩下
淳一 手塚
宏之 河村
肇 置田
Original Assignee
Fanuc Ltd
ファナック株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a numerical control device capable of easily and surely retracting a tool from a workpiece at emergency stop.
SOLUTION: At emergency stop, an offset vector Vof for tool diameter correction in a currently executed block is read. Its unit vector is made a retract unit vector v (S3). The retract unit vector v is multiplied by a set retract amount a to find a retract vector. Each feed shaft component of the retract vector is found as a retract moving amount of each shaft (S4). The retract moving amount is output to a servo control section of each feed shaft (S5). The tool is retracted from the workpiece, and by using the offset vector Vof found by the tool diameter correction, the tool can be retracted in a direction normal to the machining surface. Accordingly, the tool can be easily and surely retracted, without causing interference between the tool and the workpiece.
COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、工作機械を制御する数値制御装置に関し、特に、非常停止時に工具を被加工物からリトラクトすることができる数値制御装置に関する。 The present invention relates to a numerical controller for controlling a machine tool, in particular, it relates to a numerical control apparatus capable of retraction of the tool from the workpiece to the emergency stop.

数値制御装置で制御される工作機械において、アラーム発生や停電等における非常停止時に運転を停止するとき、工具と被加工物とが干渉しないように、工具を被加工物からリトラクト(退避)させるようにしたものは公知である。 In machine tool controlled by the numerical controller, when stopping the operation at the time of emergency stop in the alarm or power failure, so that the tool and the workpiece do not interfere, so as to retract (save) the tool from the workpiece what you are known.
例えば、機械の各送り軸に対して所定周期ごとの移動量を記憶しておき、この記憶した移動量に基づいて各送り軸を同期制御する数値制御装置において、非常停止時には、予め指定されている逃げ軸を設定された逃げ量だけ、同期動作に重畳させて指令し、その後、停止するようにした発明が知られている(特許文献1参照)。 For example, stores the movement amount for each predetermined period for each feed shaft of the machine, in the numerical controller for synchronously controlling the feed axis based on the movement amount the storage, the emergency stop, is designated in advance only relief amount set the escape axes are, commanded by superimposing the synchronous operation, then it is known invention be stopped (see Patent Document 1).
又、工具をワークから退避させるための工具退避計算式に基づくデータを記憶しておき、停電時には加工軌跡プロファイルデータに工具退避計算式に基づくデータを加算して退避させるようにした発明も知られている(特許文献2参照)。 Also, stores the data based on the tool retracting formula for retracting the tool from the workpiece, also known inventions at the time of power failure and so as to retract by adding the data based on the tool retracting calculating formula machining path profile data and it has (see Patent Document 2).

特許第3177601号公報 Patent No. 3177601 Publication 特開2002−182714号公報 JP 2002-182714 JP

アラーム発生時や停電等の非常停止時に工具を被加工物からリトラクト(退避)させるには、上述した特許文献1に記載されている発明のように、予め逃げ軸を求めて設定しておき、非常停止時には、この逃げ軸を逃げ量だけ逃がして工具と被加工物の干渉を防止して、工具や被加工物の破損等を防止するとしても、逃げ軸を設定する必要がある。 To retract (retracted) from the workpiece to the tool when the emergency stop when an alarm or power failure, as in the invention disclosed in Patent Document 1 described above, may be set in search of previously escape shaft, the emergency stop, to prevent interference between the tool and the workpiece is relieved by weight escape of escape shaft, even preventing the damage of the tool and the workpiece, it is necessary to set the escape shaft. 工具と被加工物の干渉を避けるように逃がすための送り軸は明確に決まっているものであれば、問題はないが、通常、加工の形状によって、工具と被加工物が干渉する方向の送り軸及び干渉しない方向の送り軸は変わるものであるから、通常の切削加工には、逃げ軸を設定することは難しい。 As long as it feed shaft for releasing manner to avoid interference between the tool and the workpiece is determined clearly, but no problem, usually, by the shape of the machining tool and the workpiece interfere direction of feed since the feed axis of the shaft and will not interfere with the direction in which changes in the normal cutting, it is difficult to set the escape shaft.

又、特許文献2に記載された発明のように、工具退避計算式で退避データを求めて記憶させておく方式においても、この工具退避計算式によるデータを作成する必要があるという問題がある。 Also, as in the invention described in Patent Document 2, even in the method that allowed to store in search of saved data in the tool retraction formula, there is a problem that it is necessary to create data by the tool retracting formula.
そこで、本発明の目的は、非常停止時に簡単でかつ確実に工具を被加工物からリトラクト(退避)できるようにした数値制御装置を提供することにある。 An object of the present invention is an emergency stop simple and reliable tool when to provide a numerical control device which can retract (retracted) from the workpiece.

本発明は、加工プログラムの各ブロックでの指令を実行し工作機械を制御する数値制御装置において、非常停止信号によって、現在実行中のブロックの指令における工具径補正のオフセットベクトルを読み出す手段と、該オフセットベクトルと設定リトラクト量より各送り軸のリトラクト移動量を求める手段と、各送り軸のリトラクト移動量をそれぞれの送り軸へ移動指令として出力する手段とを備え、非常停止時に工具径補正のオフセットベクトル方向に、工具を被加工物からリトラクトさせるようにしたものである。 The present invention provides a numerical controller for controlling a machine tool performs the command in each block of the machining program, the emergency stop signal, and means for reading the offset vector of the cutter compensation in instruction of the currently executing block, the It means for determining a retraction movement of the feed shaft than the amount set retract the offset vector, and means for outputting the retraction movement of the feed axis as movement command to each feed shaft, offset of the tool radius compensation to emergency stop the vector direction is obtained by the tool so as to retract from the workpiece.

工具径補正で求められるオフセットベクトルを用いて、工具を被加工物からリトラクトさせることから、加工面の法線方向に工具をリトラクトさせることができ、工具と被加工物を干渉させることなく、簡単に、かつ確実にリトラクトさせることができる。 Using the offset vector obtained in tool radius compensation, since it is retracted the tool from the workpiece, it is possible to retract the tool in the normal direction of the processing surface, without interfering with the tool and the workpiece, easy to, and can be reliably retracted.

以下、本発明の一実施形態を図面と共に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention in conjunction with the accompanying drawings.
本発明は、工具径補正を利用して、アラーム発生時や停電時等の非常停止時に工具を被加工物からリトラクト(退避)されるものである。 The present invention utilizes a cutter compensation is intended to be retracted (retracted) the tool during an emergency stop, such as during an alarm occurs or power outage from the workpiece.
図1(a)、(b)は、工具径補正の説明図である。 Figure 1 (a), (b) is an explanatory view of the tool radius compensation. 被加工物1が工具2の進行方向に対して右側にある場合、図1(a)に示すように、工具進行方向に対して工具経路4をプログラム経路3より左側に工具2の半径に相当する補正量分オフセットしたものとしている。 If the workpiece 1 is to the right with respect to the traveling direction of the tool 2, as shown in FIG. 1 (a), corresponding to the radius of the tool 2 on the left side of the tool path 4 from the program path 3 with respect to the tool advancing direction it is assumed that the amount of correction offsets. 又、被加工物1が工具2の進行方向に対して左側にある場合は、図1(b)に示すように、工具2の進行方向に対して工具経路4をプログラム経路3より右側に工具半径に相当する補正量分オフセットしたものとしている。 Further, if the workpiece 1 is on the left side with respect to the traveling direction of the tool 2, as shown in FIG. 1 (b), the tool to the right of the program path 3 a tool path 4 with respect to the traveling direction of the tool 2 it is assumed that the correction amount offset corresponds to the radius.

この工具径補正のオフセットは、使用工具の径に応じたオフセット量がセットされ、図1(a)に示す工具進行方向の左側オフセットは、準備機能(Gコード)の「G41」で加工プログラム中に指令される。 Offset of the tool radius compensation is set offset amount corresponding to the diameter of the tool used, the left offset of a tool traveling direction indicated in FIG. 1 (a), in the machining program by "G41" in the preparation function (G code) It is commanded to. 又、図1(b)に示す工具進行方向の右側オフセットは、「G42」の準備機能コードで加工プログラム中に指令される。 Also, the right offset of a tool traveling direction indicated in FIG. 1 (b) is commanded in the machining program in preparation function code "G42".

そして、数値制御装置が加工プログラムを実行する際には、加工プログラムの各ブロックの指令を実行する前に実行される、ブロックで指令された指令を解析し、実行データを作成する前処理段階において、工具径オフセット指令(G41又はG42)と設定オフセット量に基づいて、各ブロックの始点、終点でオフセットベクトルVofが求められる。 Then, when the numerical controller executes a machining program is executed before executing the command in each block of the machining program, analyzes the command instructed by the block, in the pretreatment step of generating an execution data , based on Kogu径 offset command (G41 or G42) and setting the offset amount, the start of each block, the offset vector Vof is determined at the end. 前処理は現在実行中のブロックよりも複数のブロックを先読みして処理するものであるから、複数のブロックの始点、終点でのオフセットベクトルVofが求められ順次書き換えられる。 Pretreatment because those processes by prefetching a plurality of blocks than the block currently being executed, the start point of the plurality of blocks, the offset vector Vof at the end point is being sequentially rewritten determined. そして、このオフセットベクトルVof分、加工プログラムで指令された経路が補正されて実際の工具経路4が実行データとして求められる。 Then, the offset vector Vof fraction, the actual tool path 4 commanded path by the machining program is corrected is obtained as execution data.

本発明は、この工具径補正に伴うオフセットベクトルVofを利用してリトラクト処理を行うものである。 The present invention performs the retracting process using an offset vector Vof with this tool diameter correction. 被加工物1に対して工具2がオフセットした方向に工具2をリトラクトさせれば、工具2と被加工物1に干渉が発生することはなく、安全にリトラクトできるものである。 If caused to retract the tool 2 in a direction in which the tool 2 to the workpiece 1 has been offset, it never interferes with the workpiece 1 and the tool 2 is generated, those that can be safely retract.
図2は、本実施形態における要部機能ブロック図である。 Figure 2 is a principal functional block diagram of this embodiment.
通常の動作時には、スイッチSW1がオンで、スイッチSW2はオフとされ、数値制御部10では、前処理で加工プログラムを複数ブロック先読みし、指令された工具径補正指令(G41又はG42の指令)があれば、設定されたオフセット量のオフセットベクトルVofが求められ、このオフセットベクトルVofだけオフセットした工具経路を求め実行データを作成する。 During normal operation, the switch SW1 is on, the switch SW2 is turned off, the numerical control unit 10, and a plurality of blocks prefetching a machining program in pretreatment (command G41 or G42) tool diameter correction command that is command if, sought offset vector Vof the set offset amount, creates an execution data seek offset by tool path offset vector Vof. 実行処理では、この実行データに基づいて補間分配処理を行い各送り軸への移動指令を求め、各送り軸のサーボ制御部20の位置制御部に出力する。 In execution process obtains the movement command to each feed shaft performs interpolation distribution process based on the execution data, and outputs to the position control section of the servo control unit 20 of the feed axis. なお、図2では1つのサーボ制御部20と1つのサーボモータ11のみ示している。 Also shows one of the servo control unit 20 in FIG. 2 only one servo motor 11.

各送り軸のサーボ制御部20の位置制御部21では、数値制御部10から出力された移動指令よりサーボモータ11に取り付けられた位置・速度検出器12からの位置フィードバック量を減じて位置偏差を求め、この位置偏差にポジションゲインを乗じて速度指令を求める。 The position control unit 21 of the servo control unit 20 of the feed axis, the position deviation is obtained by subtracting the position feedback amount from the position-speed detector 12 attached to the servomotor 11 from the movement command outputted from the numerical control unit 10 sought, it obtains a speed command by multiplying a position gain to the position deviation. 速度/電流制御部22では、この速度指令から位置・速度検出器12からの速度フィードバック値を減じて速度偏差を求め比例積分処理等の速度ループ処理を行い電流指令(トルク指令)を求め、さらに、該電流指令とアンプ23に設けられた電流検出器からの電流フィードバックに基づいてから、電流ループ処理して電圧指令を求める。 In the speed / current controller 22 obtains a current command (torque command) performs speed loop processing of proportional integration processing and the like obtains the speed deviation by subtracting the speed feedback value from the speed command position and speed detector 12, further from based on a current feedback from a current detector provided in said current command and the amplifier 23 obtains a voltage command and current loop processing. この電圧指令をアンプ23に出力し、工作機械の送り軸(テーブルや工具の送り軸)を駆動するサーボモータ11を駆動制御する。 The output voltage command to the amplifier 23, which drives and controls the servo motor 11 for driving the feed axis of the machine tool (feed axis of the table or the tool).
上述した動作は、従来の数値制御装置が工作機械の各送り軸のサーボモータを駆動制御するときと同じ動作である。 Above-described operation is the same operation as when the conventional numerical control device controls driving of the servo motors of the feed axis of the machine tool.

一方、アラームや停電が発生し非常停止するときは、スイッチSW1がオフとされ、スイッチSW2がオンとされる。 Meanwhile, when an alarm or power failure emergency stop occurs, the switch SW1 is turned off, the switch SW2 is turned on. そして、リトラクト移動量生成部10aで生成された各送り軸ごとのリトラクト移動量が移動指令として各送り軸のサーボ制御部20に出力される。 The retraction movement of each feed shaft that is generated by the retraction movement amount generating portion 10a is outputted to the servo control unit 20 of the feed axis as the movement command. このリトラクト移動量が移動指令によるサーボ制御部20の動作は、上述した通常の数値制御部10からの移動指令による動作と変わりはない。 The retraction movement amount operation of the servo control unit 20 according to the movement command, the same as the operation according to the movement command from the ordinary numeric control unit 10 described above is not. リトラクト移動量による移動指令により、工具は被加工物に対して工具オフセットベクトル方向に移動し、工具と被加工物が干渉を生じることはない。 The movement command by retraction movement amount, the tool is the tool offset vector moves in a direction, the tool and the workpiece is not to cause interference to the workpiece.

図3は、この数値制御部10でのリトラクト移動量生成部10aの処理のアルゴリズムを主に示した処理のフローチャートである。 Figure 3 is a flowchart of processing mainly shows the algorithm of the processing of the retraction movement amount generating portion 10a in the numerical control unit 10.
数値制御装置における数値制御部10のプロセッサは、非常停止信号を監視すると共に、通常の加工プログラムの各ブロックで指令された処理を実行する(ステップS1,S2)。 Processor of the numerical control unit 10 in the numerical control device, the emergency stop signal monitors the, executes the processing instructed by the block of ordinary machining program (Step S1, S2). すなわち、非常停止信号が入力されていないか判断し、非常停止信号が入力されていなければ、通常の加工プログラムのブロックでの指令に基づいて補間分配処理を行い各送り軸への移動指令を各軸サーボ制御部20に出力し、各軸サーボ制御部20は、受けた移動指令に基づいて上述したように位置、速度、電流のフィードバック制御を行って、それぞれのサーボモータ11を駆動制御する。 That is, the emergency stop signal is judged not have been entered, unless the emergency stop signal is input, performs interpolation distribution process based on a command in the block of a normal machining program movement command to each feed shaft each output to axis servo control unit 20, the axis servo controller 20, the position as described above based on the motion command received, speed, and performs feedback control of the current, drives and controls the respective servo motor 11. 一方、この処理を行っている間、非常停止信号が入力されたか否かの監視も行っている。 Meanwhile, while performing this process is also carried out monitoring the emergency stop signal is whether or not the input.

一方、非常停止信号が入力されると、プロセッサは、前処理で求められている現在実行中のブロックの工具径のオフセットベクトルVofを読み出し、該オフセットベクトルVofと現在位置に基づいてリトラクト単位ベクトルvを求める。 On the other hand, emergency a stop signal is input, the processor reads the offset vector Vof Cutter currently running blocks are obtained in the pretreatment, the offset vector Vof and retraction unit vector v based on the current position the seek. 現在実行中のブロックの指令が直線移動指令であれば、該ブロックでの指令による移動中では、オフセットベクトルVofに変化がないことから、記憶されているオフセットベクトルVofの単位ベクトルがリトラクト単位ベクトルvとなる。 If an instruction of the currently executing block linear movement command, the in moving by command at block, since there is no change in the offset vector Vof, the stored offset vector Vof unit vector retract unit vector v of to become. 又、当該ブロックの指令が円弧指令であれば、オフセットベクトルVofは半径方向となることから、現在位置、当該ブロックの移動指令における現時点までの移動量(回転角度)に基づいて、オフセットベクトルが求められ、このオフセットベクトルの単位ベクトルがリトラクト単位ベクトルvとして求められる(ステップS3)。 Further, if the command of the block is a circular arc command, since the offset vector Vof becomes radial, the current position, based on the movement amount to date in the movement command of the block (rotation angle), the offset vector is calculated is the unit vector of the offset vector is obtained as the retraction unit vector v (step S3).

こうして求められたリトラクト単位ベクトルvに設定されているリトラクト量aを乗じて、リトラクトベクトルを求め、該リトラクトベクトルの各送り軸の成分を求めて、各送り軸のリトラクト移動量を求める(ステップS4)。 By multiplying the retraction amount a of the retraction unit vector v obtained in this manner is set, it obtains the retract vector, seeking component of the feed axis of the retraction vector, obtaining the retraction movement of the feed shaft (step S4 ).
求めた各送り軸のリトラクト移動量をそれぞれのサーボ制御部20に移動指令として出力する(ステップS5)。 Retraction movement of the feed shaft of obtaining the output as a movement command to each of the servo control unit 20 (step S5). なお、このステップS3からステップS5の処理が数値制御部でのリトラクト移動量生成部を構成する。 The processing in step S5 from the step S3 constitutes a retraction movement amount generating portion in the numerical control unit. そして、前述したように、各送り軸のサーボ制御部20はこのリトラクト移動量の移動指令に基づいて、位置、速度、電流のループ制御を行い各送り軸のサーボモータを駆動制御する。 Then, as described above, the servo control unit 20 of the feed axis on the basis of the movement command of the retraction movement amount, position, speed, controls the driving of the servo motors of the feed shaft performs loop control of current.

その結果、工具は被加工物に対して、工具径補正のオフセットベクトル方向に設定リトラクト量aだけ移動することになる。 As a result, the tool will move to the workpiece, by the set retraction amount a in the offset vector direction of the tool radius compensation. 工具径補正のオフセットベクトル方向は加工面の法線方向であるから、工具は加工面に対して法線方向にリトラクトすることになり、確実に被加工物と工具との干渉を防止できる。 Since the offset vector direction of the tool radius compensation is normal to the direction of the processing surface, the tool will be retracted in the direction normal to the work surface can be reliably prevented from interfering with the workpiece and the tool.

工具径補正の説明図である。 It is an explanatory view of the tool radius compensation. 本発明の一実施形態の機能ブロック図である。 It is a functional block diagram of an embodiment of the present invention. 同実施形態における非常停止時におけるリトラクト処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。 Is a flowchart showing an algorithm of the retraction process when the emergency stop in the same embodiment.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 被加工物 2 工具 3 プログラム経路 4 工具経路 Vof オフセットベクトル 10 数値制御部 10a リトラクト移動量生成部 11 サーボモータ 12 位置・速度検出器 20 サーボ制御部 1 the workpiece 2 the tool 3 program path 4 toolpath Vof offset vector 10 numerical control unit 10a retraction movement amount generating unit 11 servo motor 12 position-speed detector 20 the servo control unit

Claims (1)

  1. 加工プログラムの各ブロックでの指令を実行し工作機械を制御する数値制御装置において、非常停止信号によって、現在実行中のブロックの指令における工具径補正のオフセットベクトルを読み出す手段と、該オフセットベクトルと設定リトラクト量より各送り軸のリトラクト移動量を求める手段と、各送り軸のリトラクト移動量をそれぞれの送り軸へ移動指令として出力する手段とを備え、非常停止時に工具径補正のオフセットベクトル方向に、工具を被加工物からリトラクトさせるようにしたことを特徴とする数値制御装置。 Set in the numerical controller for controlling a machine tool performs the command in each block of the machining program, the emergency stop signal, and means for reading the offset vector of the cutter compensation in instruction of the currently executing block with the offset vector means for determining a retraction movement of the feed shaft from retracting amount, and means for outputting the retraction movement of the feed axis as movement command to each feed shaft, the offset vector direction of the tool radius compensation to emergency stop, numerical control device being characterized in that the tool so as to retract from the workpiece.
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