JP2021056770A - 数値制御装置と制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ドライランの実行時において主軸が移動可能なストローク範囲を超えて移動することを防止できる数値制御装置と制御方法を提供する。【解決手段】工作機械のＣＰＵは受け付けたオフセット量だけ始点から離間したオフセット始点が、限界位置を超える場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、始点の位置を限界位置に設定する（Ｓ１５）。ＣＰＵは限界位置に設定したクランプ始点を通り、位置情報が示す中心点を、オフセット量だけ一方側に移動したオフセット中心点を中心とする円弧状の軌道である第一軌道が、上下方向において限界位置を超えて移動するか否か判断する（Ｓ１７）。ＣＰＵは限界位置を超えると判断した場合（Ｓ１７：ＮＯ）、オフセット始点と、第一軌道のオフセット終点との間において、限界位置を超えない第二軌道を決定し、第二軌道を主軸が移動する移動指示を生成する（Ｓ１９）。ＣＰＵは生成した移動指示に基づき、主軸を移動する（Ｓ７）。【選択図】図７

Description

本発明は、数値制御装置と制御方法に関する。

特許文献１は、ドライランを実行する工作機械を開示する。工作機械は、ユーザの操作により、Ｚ軸方向への移動量をオフセット量として受け付ける。工作機械は、ユーザが入力したオフセット量を記憶する。工作機械は、主軸をＺ軸方向にオフセット量の分だけ移動する。主軸は、工具と被削物との距離を、加工プログラムの指定する距離よりもオフセット量だけ離間した状態で、加工プログラムに基づいて工具を動作する。これにより、工作機械は、加工プログラムに基づいて、オフセット量の分だけＺ軸方向に移動した状態で、主軸を移動開始位置である始点から移動停止位置である終点迄移動する。

加工プログラムで定義した始点、終点、及び、始点からの相対位置で定義した中心点に基づき、主軸を移動する時がある。該時、主軸は、始点と終点とを通り且つ中心点を中心とした円弧軌道に沿って移動する。ユーザは、ドライランを実行することで、被削材から離間した位置で、加工プログラムにおける主軸の動作を確認できる。

特開２００９−０８０６２１号公報

上記工作機械では、所定量を超えたオフセット量が入力されると、主軸は、上方に移動可能な範囲の上限の位置（限界位置と称す）でクランプした状態となる。該時、限界位置でクランプした主軸の実際の始点と、オフセット量に基づき移動した中心点とオフセット量に基づき移動した終点との位置関係は変化する。これにより、主軸の移動軌跡は、加工プログラムの想定する円弧軌道と異なる。この場合、主軸は、移動可能なストローク範囲を超えて移動する可能性がある。

本発明の目的は、ドライランの実行時において主軸が移動可能なストローク範囲を超えて移動することを防止できる数値制御装置と制御方法を提供することである。

請求項１の数値制御装置は、加工プログラムに基づいて移動する工作機械の主軸の軌跡に対して前記主軸が延びる延伸方向の一方側にオフセット量だけ離間した位置で前記主軸を移動するドライランを実行する数値制御装置において、前記加工プログラムは、中心点の位置情報を有し、且つ前記中心点を中心とする円弧状の軌道である円弧軌道に沿って前記主軸を移動させる為の円弧指令を少なくとも含み、前記円弧軌道のうち前記延伸方向の一方側の端部が、前記円弧軌道の始点に対応し、前記円弧軌道のうち前記延伸方向の他方側の端部が、前記円弧軌道の終点に対応し、前記オフセット量を受け付ける受付部と、前記受付部が受け付けた前記オフセット量だけ前記始点から前記延伸方向の一方側に離間したオフセット始点が、前記主軸の前記延伸方向の一方側へ移動可能な限界の位置である限界位置を超える場合、前記始点の前記延伸方向の位置を、前記限界位置に設定するクランプ制御部と、前記クランプ制御部により前記延伸方向の位置を前記限界位置に設定した前記始点であるクランプ始点から前記オフセット量だけ前記延伸方向の一方側に離間したオフセット終点迄を通り、前記位置情報が示す前記中心点を、前記オフセット量だけ前記延伸方向の一方側に移動したオフセット中心点を中心とする円弧状の軌道である第一軌道が、前記延伸方向において前記限界位置を超えて移動するか否か判断する判断部と、前記判断部が前記限界位置を超えると判断した場合、前記オフセット始点と、前記第一軌道の前記オフセット終点との間において、前記限界位置を超えない第二軌道を決定し、前記第二軌道を前記主軸が移動する移動指示を生成する移動指示生成部と、前記移動指示生成部が生成した前記移動指示に基づき、前記主軸を移動する実行部とを備えたことを特徴とする。

数値制御装置は、ドライランの実行時において、延伸方向の位置を限界位置に設定した始点であるクランプ始点を通り、オフセット中心点を中心とする第一軌道が、延伸方向において限界位置を超えて移動するか否か判断する。数値制御装置は、限界位置を超えると判断した場合、オフセット始点と、第一軌道のオフセット終点との間において、限界位置を超えない第二軌道を決定し、第二軌道を主軸が移動する移動指示を生成する。故に、数値制御装置は、ドライランの実行時において主軸が移動可能なストローク範囲を超えて移動することを防止できる。

請求項２の数値制御装置の前記第一記憶部は、前記移動指示生成部は、前記クランプ始点から前記オフセット終点迄の間を直線的に結んだ直線状の軌道を、前記第二軌道として決定してもよい。従って、数値制御装置は、主軸がストローク範囲を超えて移動することなくクランプ始点から終点迄の間を最短距離で移動できる。故に、数値制御装置は、ドライランの実行時において主軸が移動可能なストローク範囲を超えて移動することを防止できる。

請求項３の数値制御装置の前記決定部は、前記移動指示生成部は、前記限界位置を超えない範囲であって、前記第一軌道よりも円弧半径が小さい円弧状の軌道を、前記第二軌道として決定してもよい。従って、数値制御装置は、限界位置を超えることなく第二軌道のクランプ始点からオフセット終点迄の間を、主軸が移動できる。故に、数値制御装置は、ドライランの実行時において主軸が移動可能なストローク範囲を超えて移動することを防止できる。

請求項４の数値制御装置の前記第一軌道は、前記クランプ始点から所定点迄の間、前記限界位置を超えず、前記所定点から前記オフセット終点迄の間、前記限界位置を超え、前記移動指示生成部は、前記クランプ始点から前記所定点迄の間を前記第一軌道に沿って移動し、且つ、前記所定点から前記オフセット終点迄の間を直線状に移動する軌道を、前記第二軌道として決定してもよい。故に、数値制御装置は、ドライランの実行時において主軸が移動可能なストローク範囲を超えて移動することを防止できる。

請求項５の数値制御装置は、前記移動指示生成部が生成した前記移動指示に基づき、前記主軸が前記第二軌道に沿って前記クランプ始点から前記オフセット終点迄移動するのに要する時間を、前記主軸が前記円弧軌道に沿って前記始点から前記終点迄移動するのに要する時間と一致するように調整する調整部を備えてもよい。故に、数値制御装置は、ドライランの実行時において主軸が移動可能なストローク範囲を超えて移動することを防止しつつ、且つ加工に必要な時間を正確に取得できる。

請求項６の制御方法は、加工プログラムに基づいて移動する工作機械の主軸の軌跡に対して前記主軸が延びる延伸方向の一方側にオフセット量だけ離間した位置で前記主軸を移動するドライランを実行する数値制御装置の制御方法において、前記加工プログラムは、中心点の位置情報を有し、且つ前記中心点を中心とする円弧状の軌道である円弧軌道に沿って前記主軸を移動させる為の円弧指令を少なくとも含み、前記円弧軌道のうち前記延伸方向の一方側の端部が、前記円弧軌道の始点に対応し、前記円弧軌道のうち前記延伸方向の他方側の端部が、前記円弧軌道の終点に対応し、前記オフセット量を受け付ける受付ステップと、前記受付ステップが受け付けた前記オフセット量だけ前記始点から前記延伸方向の一方側に離間したオフセット始点が、前記主軸の前記延伸方向の一方側へ移動可能な限界の位置である限界位置を超える場合、前記始点の前記延伸方向の位置を、前記限界位置に設定するクランプ制御ステップと、前記クランプ制御ステップにより前記延伸方向の位置を前記限界位置に設定した前記始点であるクランプ始点から前記オフセット量だけ前記延伸方向の一方側に離間したオフセット終点迄を通り、前記位置情報が示す前記中心点を、前記オフセット量だけ前記延伸方向の一方側に移動したオフセット中心点を中心とする円弧状の軌道である第一軌道が、前記延伸方向において前記限界位置を超えて移動するか否か判断する判断ステップと、前記判断ステップが前記限界位置を超えると判断した場合、前記オフセット始点と、前記第一軌道の前記オフセット終点との間において、前記限界位置を超えない第二軌道を決定し、前記第二軌道を前記主軸が移動する移動指示を生成する移動指示生成ステップと、前記移動指示生成ステップが生成した前記移動指示に基づき、前記主軸を移動する実行ステップとを備えたことを特徴とする。数値制御装置は上記ステップを実行することにより、請求項１に記載の数値制御装置と同じ効果を得ることができる。

工作機械１の正面図。 工作機械１の電気的構成を表すブロック図。 加工プログラム実行時における主軸の移動経路を示す図。 Ｘ−Ｚ平面における主軸の直線軌道Ｂ１を示す図。 Ｘ−Ｚ平面における主軸の円弧軌道Ｂ２を示す図。 Ｘ−Ｚ平面における円弧−直線軌道Ｂ３を示す図。 主処理の流れ図。

＜工作機械１の概要＞
図１、図２を参照し、本発明に係る工作機械１について説明する。図１の上側、下側、左側、右側、手前側、奥側を、夫々、工作機械１の上側、下側、左側、右側、前側、後側と定義する。工作機械１の左右方向、前後方向、上下方向は、夫々、工作機械１のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向である。

工作機械１は、主軸（図示略）がＺ軸方向に延びる縦型工作機械である。工作機械１は、基台部２、機械本体３、カバー５を備える。基台部２は鉄製土台である。機械本体３は基台部２上部に設ける。機械本体３は、工作台（図示略）上面に固定する被削材（図示略）の切削加工等を行う。工作台は基台部２上面に設置する。カバー５は基台部２上部に固定し、機械本体３の周囲を取り囲む。

工作機械１は図示しない主軸機構、主軸移動機構、工具交換装置等を備える。主軸機構は主軸モータ５４を備え、工具を装着した主軸を回転する。主軸移動機構は、Ｚ軸モータ５３、Ｘ軸モータ５１、Ｙ軸モータ５２を備え、テーブル上面に支持したワークに対し相対的に主軸をＸＹＺの各軸方向に夫々移動する。工具交換装置は、マガジンモータ５５により主軸の工具交換を行う。工作機械１の動作は、数値制御装置２９（図２参照）で制御する。

工作機械１は、更に操作盤１３を備える。操作盤１３はカバー５の前面５Ｂ右部に設ける。操作盤１３は、表示部１５と操作部２４を備える。表示部１５は、加工プログラムの選択、加工プログラムの加工条件の設定等を行う為の各種設定画面を表示する。操作部２４は各種動作の設定等を工作機械１に入力する為に、作業者が使用する。作業者は表示部１５を確認しながら操作部２４を操作することで、工作機械１の各種動作、被削材の加工条件等を設定する。

図２を参照し、工作機械１の電気的構成を説明する。図２に示す如く、工作機械１は数値制御装置２９、表示部１５、操作部２４、駆動回路２０１〜２０５、Ｘ軸モータ５１、Ｙ軸モータ５２、Ｚ軸モータ５３、主軸モータ５４、マガジンモータ５５等を備える。数値制御装置２９はＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、記憶装置３９、インタフェイス３４、３５を備える。ＣＰＵ３１は工作機械１の制御を司る。ＲＯＭ３２は後述の主処理を行うプログラムを記憶する。ＲＡＭ３３は被削材の加工を行う加工プログラム、種々のデータ等を一時的に記憶する。記憶装置３９は、加工プログラム等を記憶する。

表示部１５、操作部２４はインタフェイス３４を介してＣＰＵ３１に接続する。ＣＰＵ３１はインタフェイス３５を介して駆動回路２０１〜２０５に接続する。駆動回路２０１〜２０５は制御対象であるＸ軸モータ５１、Ｙ軸モータ５２、Ｚ軸モータ５３、主軸モータ５４、マガジンモータ５５に接続する。Ｘ軸モータ５１、Ｙ軸モータ５２、Ｚ軸モータ５３、主軸モータ５４、マガジンモータ５５はエンコーダ５１ａ〜５５ａを備える。

エンコーダ５１ａ〜５５ａはＸ軸モータ５１、Ｙ軸モータ５２、Ｚ軸モータ５３、主軸モータ５４、マガジンモータ５５の駆動軸の回転位置等を検出し、検出結果を駆動回路２０１〜２０５に出力する。ＣＰＵ３１は駆動回路２０１〜２０３によるエンコーダ５１ａ〜５３ａの回転位置等の検出結果に基づきＸ軸モータ５１、Ｙ軸モータ５２、Ｚ軸モータ５３のＸ、Ｙ、Ｚ軸の座標値を検出可能である。Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の座標値は、主軸の位置情報である。ＣＰＵ３１は駆動回路２０４によるエンコーダ５４ａの回転位置等の検出結果に基づき主軸モータ５４の回転位置を検出可能である。

＜円弧軌道Ａ１＞
図３（ａ）を参照して、加工プログラムで定義する円弧指令について説明する。加工プログラムは、主軸を円弧の軌道で移動させる為の円弧指令を含む場合がある。加工プログラム中で一行の命令に円弧指令が定義されている場合、主軸は円弧軌道Ａ１上を移動する。例えば、円弧指令は『Ｇ０２Ｘ２７．９９２Ｚ−１５．９８Ｒ３．３Ｆ１』等で定義する。円弧指令は、始点Ｄ１、終点Ｅ１、中心点Ｃ１、円弧半径Ｒ１等の位置情報、及び移動速度等を有する。上記円弧指令は現在の位置を始点、Ｘ座標が２７．９９２、Ｚ座標が−１５．９８を終点、半径が３．３の円弧であり、速度が１であることを示す。尚、始点Ｄ１の位置情報は、加工プログラム中の一行前の移動指示における終点の位置情報と対応する。

円弧軌道Ａ１のうちＺ軸方向の正側の端部が、円弧軌道Ａ１の始点Ｄ１に対応する。円弧軌道Ａ１のうちＺ軸方向の下方側の端部が、円弧軌道Ａ１の終点Ｅ１に対応する。中心点Ｃ１が円弧の中心位置に対応する。円弧指令に基づき、主軸は、始点Ｄ１から終点Ｅ１までの間を、中心点Ｃ１を中心として円弧状の軌道である円弧軌道Ａ１に沿って移動する（図３（ａ）参照）。

＜ドライラン＞
図３（ｂ）を参照して、ドライランを実行した場合について説明する。ドライランとは、加工プログラムに基づいて移動する主軸の軌跡に対して、Ｚ軸方向の上方側にオフセット量だけ離間した位置で主軸を移動することをいう。

図３（ｂ）に示す如く、オフセット始点Ｄ２は、始点Ｄ１のＺ軸座標に対してオフセット量を加えた位置にある。オフセット量は、例えば７０ｃｍに設定する。オフセット終点Ｅ２は、終点Ｅ１（図３（ａ）参照）のＺ軸座標に対してオフセット量を加えた位置にある。オフセット中心点Ｃ２は、中心点Ｃ１（図３（ａ）参照）のＺ軸座標に対してオフセット量を加えた位置にある。主軸のオフセット始点Ｄ２、オフセット終点Ｅ２、オフセット中心点Ｃ２との相対的な位置関係は、ドライラン実行時でない場合と同じである。従って、ドライラン実行時、主軸は、円弧軌道Ａ１に対して、オフセット量の分だけ上方側で円弧軌道Ａ２を移動する。尚、円弧軌道Ａ２の軌道の形状は、円弧軌道Ａ１の軌道の形状と同じである。即ち、円弧軌道Ａ２の円弧半径Ｒ２は、円弧軌道Ａ１の円弧半径Ｒ１と等しい。

＜異常な円弧軌道＞
図４を参照して、Ｚ軸座標にオフセット量を加えた場合の始点が限界位置Ｒ４５５を超える場合について説明する。尚、Ｚ軸方向における主軸が移動可能な限界の位置は、例えば限界位置Ｒ４５５とする。主軸の移動可能な範囲をストローク範囲ともいう。例えば、ユーザは、受け付けたオフセット量が７０ｃｍを超えて入力する。該時、始点Ｄ１（図３（ａ）参照）からＺ軸方向の正側に離間した位置が、移動可能な限界の位置である限界位置Ｒ４５５を超える。該時、ドライラン実行時の始点は限界位置Ｒ４５５に設定する。以下、主軸のＺ軸方向の位置を限界位置Ｒ４５５に設定した始点を、クランプ始点Ｌ３という。尚、オフセット終点Ｅ３のＺ軸方向における位置は、限界位置Ｒ４５５を超える場合には、Ｚ軸座標を４５５に設定する。オフセット中心点Ｃ３のＺ軸座標は、中心点Ｃ１のＺ軸座標に対してオフセット量を加えた位置に設定する。

図４に示す如く、クランプ始点Ｌ３とオフセット中心点Ｃ３とオフセット終点Ｅ３のＺ−Ｘ平面における相対位置と、オフセット量を適用する前の始点Ｄ１と中心点Ｃ１と、終点Ｅ１の相対位置関係（図３（ａ）参照）は異なる。故に、主軸は、オフセット量を適用した加工プログラムで定義した円弧軌道Ａ２とは異なる軌道を移動する。例えば、主軸は第一軌道である円弧軌道Ｏｒ１に沿って移動する（図４参照）。

図４に示す如く、円弧軌道Ｏｒ１は、円弧指令が示す中心点Ｃ１のＺ軸座標を、オフセット量だけ正側に移動したオフセット中心点Ｃ３を中心とする円弧状の軌道である。円弧軌道Ｏｒ１は、クランプ始点Ｌ３から所定点Ｐ迄の間、Ｚ軸方向において限界位置Ｒ４５５を超えない。一方、円弧軌道Ｏｒ１は、所定点Ｐからオフセット終点Ｅ３迄の間、Ｚ軸方向において限界位置Ｒ４５５を超える。円弧軌道Ｏｒ１の軌道は、クランプ始点Ｌ３、オフセット中心点Ｃ３、オフセット終点Ｅ３の座標値から数値制御装置２９上で特定可能である。ドライラン実行時に、数値制御装置２９は、主軸のＺ軸方向の位置が限界位置Ｒ４５５を超えて移動しようとすると、ドライランを強制停止する。

数値制御装置２９は、特定した円弧軌道Ｏｒ１が、Ｚ軸方向において限界位置Ｒ４５５を超えて移動するかを判断する。主軸は、円弧軌道Ｏｒ１のようにＺ軸方向において限界位置Ｒ４５５を超える場合がある。該時、数値制御装置２９は、クランプ始点Ｌ３と、オフセット終点Ｅ３との間において、第二軌道である直線軌道Ｂ１、円弧軌道Ｂ２、円弧−直線軌道Ｂ３の何れかを決定する。

＜第二軌道＞
第二軌道である直線軌道Ｂ１、円弧軌道Ｂ２、円弧‐直線軌道Ｂ３について説明する。直線軌道Ｂ１、円弧軌道Ｂ２、円弧−直線軌道Ｂ３のうち何れの軌道で主軸を移動するかは、ユーザの操作部２４の操作により条件設定する。

＜直線軌道＞
図４に示す如く、直線軌道Ｂ１は、クランプ始点Ｌ３からオフセット終点Ｅ３迄の間を直線的に結んだ直線状の軌道である。主軸は、クランプ始点Ｌ３からオフセット終点Ｅ３迄の間、直線軌道Ｂ１上を移動する。図４においては、主軸はＺ軸方向において限界位置Ｒ４５５上を移動する。直線軌道Ｂ１は、限界位置Ｒ４５５を超えない範囲の軌道である。

＜円弧軌道＞
図５に示す如く、円弧軌道Ｂ２は、中心点Ｃ４を中心として、クランプ始点Ｌ３からオフセット終点Ｅ３までを円弧で繋ぐ軌道である。円弧軌道Ｂ２の円弧半径Ｒ４は、円弧軌道Ｏｒ１の円弧半径Ｒ３よりも小さい。円弧軌道Ｂ２は、限界位置Ｒ４５５を超えない範囲の軌道である。数値制御装置２９は、クランプ始点Ｌ３とオフセット終点Ｅ３に対して、適切な中心点Ｃ４を適用する。これにより、数値制御装置２９は、限界位置Ｒ４５５を超えない円弧軌道Ｂ２を特定する。

＜円弧−直線軌道＞
図６に示す如く、円弧−直線軌道Ｂ３は、クランプ始点Ｌ３から所定点Ｐ迄の間、円弧軌道Ｏｒ１と同一の軌道である。円弧−直線軌道Ｂ３は、所定点Ｐからオフセット終点Ｅ３迄の間を直線的に結んだ直線状の軌道を含む。即ち、主軸は、クランプ始点Ｌ３から所定点迄の間を円弧軌道Ｏｒ１に沿って移動し、且つ、所定点Ｐからオフセット終点Ｅ３迄の間を直線状に移動する。円弧−直線軌道Ｂ３は、限界位置Ｒ４５５を超えない範囲で移動する軌道である。

＜移動時間補正＞
移動時間補正について説明する。数値制御装置２９は、生成する第二軌道に沿って主軸を移動する。つまり、主軸が直線軌道Ｂ１、円弧軌道Ｂ２、円弧−直線軌道Ｂ３の何れかの軌道に沿ってクランプ始点Ｌ３からオフセット終点Ｅ３迄移動する。第二軌道を主軸が移動する距離は、第一軌道である円弧軌道Ｏｒ１を主軸が移動する距離よりも短い。該時、主軸の移動速度が同じ速度の場合、直線軌道Ｂ１、円弧軌道Ｂ２、円弧−直線軌道Ｂ３で主軸が移動するのに要する時間は、円弧軌道Ｏｒ１で移動する場合よりも短い。数値制御装置２９は、第二軌道（直線軌道Ｂ１、円弧軌道Ｂ２、円弧−直線軌道Ｂ３）で主軸が移動するのに要する時間を、主軸が円弧軌道Ａ１に沿って始点Ｄ１から終点Ｅ１迄移動するのに要する時間と一致するように調整する。該時、数値制御装置２９は、第二軌道におけるクランプ始点Ｌ３とオフセット終点Ｅ３までの移動距離に対して、移動速度を定義し直すことで時間補正を実行する。

＜主処理＞
図７を参照し、主処理について説明する。工作機械１に電源を投入すると、ＣＰＵ３１はＲＯＭ３２に記憶したプログラムを読み出し、主処理を実行する。主処理を実行すると、ＣＰＵ３１は、加工プログラムを受け付けたか否か判断する（Ｓ１）。ユーザの操作部２４の操作により加工プログラムを入力していない場合、即ち加工プログラムを受け付けていない時（Ｓ１：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、処理をＳ１に戻し、加工プログラムを受け付けるまで待機する。

操作部２４の操作によりユーザが加工プログラムを入力すると（Ｓ１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、受け付けた加工プログラム実行時の条件を受け付ける（Ｓ３）。ユーザは、操作部２４の操作によりドライランの設定のＯＮ・ＯＦＦ、オフセット量、ドライラン実行時の軌道補正時に直線軌道Ｂ１、円弧軌道Ｂ２、円弧−直線軌道Ｂ３の軌道のうちどの軌道で円弧指令を更新するか、及び移動時間補正の有無等について設定する。

次いでＣＰＵ３１は、ドライラン設定がＯＮになっているか否かを判断する（Ｓ５）。ユーザによるドライラン設定がＯＦＦであると判断した場合（Ｓ５：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、加工プログラムを一行毎に解釈し、加工プログラムを実行する（Ｓ７）。該時、ＣＰＵ３１は、一行毎の加工プログラムの指令に基づき主軸を移動して、被削材の加工を実行する。ＣＰＵ３１は処理をＳ１に戻す。

一方、ドライラン設定がＯＮの時（Ｓ５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、操作部２４の操作によりユーザが設定したオフセット量を、加工プログラムの一行分の位置情報のＺ軸座標に加える（Ｓ９）。ＣＰＵ３１は、オフセット量をＺ軸座標に加えた加工プログラムを一行分解釈する（Ｓ１１）。次いで、ＣＰＵ３１は、オフセット量を加えた場合の主軸の始点のＺ軸座標の位置が限界位置Ｒ４５５を超えたか否か判断する（Ｓ１３）。該時、ＣＰＵ３１は、加工プログラム中の一行前の移動指示におけるオフセット終点が、限界位置Ｒ４５５にクランプしているか否かを特定する。ここで、クランプとは、Ｓ１１の処理で解釈した加工プログラムの一行前の移動指示におけるオフセット終点が限界位置Ｒ４５５に設定していることをいう。

主軸のオフセット始点のＺ軸座標の位置が限界位置Ｒ４５５を超えていない、即ち一行前の加工プログラムのオフセット終点がクランプしていないと判断した時（Ｓ１３：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、Ｓ１７に処理を進める。ＣＰＵ３１は、移動指示に従って主軸が移動する際に、主軸の移動範囲がストローク範囲を超えるか否か判断する（Ｓ１７）。一方、主軸のオフセット始点のＺ軸座標の位置が限界位置Ｒ４５５を超えている、即ち一行前の加工プログラムのオフセット終点が限界位置Ｒ４５５にクランプすると判断した時（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１はクランプ制御を実行する（Ｓ１５）。尚、クランプ制御とは、主軸の始点、即ち一行前の加工プログラムのオフセット終点を限界位置Ｒ４５５に設定することをいう。これにより、例えばＣＰＵ３１は、主軸の始点をクランプ始点Ｌ３に設定する。ＣＰＵ３１は処理をＳ１７に進め、主軸の移動範囲がストローク範囲を超えるか否か判断する（Ｓ１７）。該時、ＣＰＵ３１は、例えば限界位置Ｒ４５５にクランプしたクランプ始点Ｌ３からオフセット終点Ｅ３までの主軸の移動に依り、主軸のストローク範囲を超えるか否か判断する。

一方、Ｓ１７の処理において主軸の移動範囲がストローク範囲を超えないと判断した時（Ｓ１７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は処理をＳ２９に進め、加工プログラムが最終行であるか否か判断する（Ｓ２９）。

一方、主軸の移動範囲がストローク範囲を超えると判断した時（Ｓ１７：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、加工プログラムの一行分の定義について、第二軌道による移動指示を生成する（Ｓ１９）。ＣＰＵ３１は生成した移動指示に基づき加工プログラムを更新する（Ｓ２１）。これにより、ＣＰＵ３１は、例えば第一軌道を第二軌道に更新する。加工プログラムの更新において、第二軌道として直線軌道Ｂ１、円弧軌道Ｂ２、円弧−直線軌道Ｂ３の何れかを行うかは、Ｓ３の処理においてユーザが予め設定している。尚、Ｓ３の処理において第二軌道として直線軌道Ｂ１又は円弧軌道Ｂ２を指定している場合、例えばＣＰＵ３１は、加工プログラムの円弧指令の情報を直線軌道Ｂ１又は円弧軌道Ｂ２の情報に更新する。一方、第二軌道として円弧−直線軌道Ｂ３を指定している場合、ＣＰＵ３１は、円弧軌道については、クランプ始点Ｌ３から所定点Ｐ迄の円弧軌道Ｏｒ１の情報に更新し、且つ、直線軌道については、所定点Ｐからオフセット終点Ｅ３迄の直線軌道での移動指示を新たに加工プログラムに追加する。

次いで、ＣＰＵ３１は、更新された加工プログラムの円弧指令における移動時間を補正するか否か判断する（Ｓ２３）。移動時間の補正を行うかは、Ｓ３の処理においてユーザにより予め設定している。移動時間の補正を行わない場合（Ｓ２３：ＮＯ）、主軸の移動速度は元のままとして移動時間の補正を行わない（Ｓ２５）。ＣＰＵ３１は処理をＳ２９に進め、加工プログラムが最終行であるか否か判断する（Ｓ２９）。

一方、移動時間の補正を行う場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、更新した直線軌道Ｂ１、円弧軌道Ｂ２、円弧−直線軌道Ｂ３の何れかのクランプ始点Ｌ３とオフセット終点Ｅ３迄の移動距離に応じて速度を補正する（Ｓ２７）。これより、主軸はドライランを実行しない場合における始点Ｄ１から終点Ｅ１までの移動時間と同じ時間で、第二軌道に沿って主軸が移動可能となる。尚、例えば第二軌道として直線軌道Ｂ１、円弧軌道Ｂ２を指定している場合、ＣＰＵ３１は直線軌道Ｂ１又は円弧軌道Ｂ２の移動距離から移動速度を決定する。一方、第二軌道として円弧−直線軌道Ｂ３を指定している場合、ＣＰＵ３１は、例えばクランプ始点Ｌ３から所定点Ｐ迄の円弧軌道Ｏｒ１の移動距離と、所定点Ｐからオフセット終点Ｅ３迄の移動距離との合計の移動距離から移動速度を決定する。ＣＰＵ３１は処理をＳ２９に進め、加工プログラムが最終行であるか否か判断する（Ｓ２９）。

Ｓ２９の処理において最終行でないと判断した場合（Ｓ２９：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、処理をＳ１１に戻し、加工プログラムの次の一行に対して、オフセット量を、一行分の位置情報のＺ軸座標に加える（Ｓ９）。ＣＰＵ３１は、加工プログラムの最終行になるまで、一行毎にＳ９〜Ｓ２９の処理を繰り返す。一方、加工プログラムが最終行であると判断した場合（Ｓ２９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、更新した加工プログラムに基づき、ドライランを実行する（Ｓ７）。

＜作用効果＞
以上説明の如く、数値制御装置２９は、ドライランの実行時において、円弧軌道Ｏｒ１を移動する主軸がＺ軸方向において限界位置Ｒ４５５を超えて移動するか否か判断する（Ｓ１７）。数値制御装置２９は、限界位置Ｒ４５５を超えると判断した場合（Ｓ１７：ＮＯ）、クランプ始点Ｌ３と、オフセット終点Ｅ３との間において、限界位置Ｒ４５５を超えない第二軌道を決定し、第二軌道を主軸が移動する移動指示を生成する（Ｓ１９）。故に、数値制御装置２９は、ドライランの実行時において主軸がストローク範囲を超えて移動することを防止できる。

ＣＰＵ３１は、クランプ始点Ｌ３からオフセット終点Ｅ３迄の間を直線的に結んだ直線状の直線軌道Ｂ１を、第二軌道として決定する（Ｓ１９）。該時、数値制御装置２９は、主軸がストローク範囲を超えて移動することなくクランプ始点Ｌ３からオフセット終点Ｅ３迄の間を最短距離で移動できる。故に、数値制御装置２９は、ドライランの実行時において主軸がストローク範囲を超えて移動することを防止できる。

ＣＰＵ３１は、限界位置Ｒ４５５を超えない範囲であって、円弧軌道Ｏｒ１よりも円弧半径Ｒ４が小さい円弧状の円弧軌道Ｂ２を、第二軌道として決定する（Ｓ１９）。該時、数値制御装置２９は、限界位置Ｒ４５５を超えることなく第二軌道のクランプ始点Ｌ３からオフセット終点Ｅ３迄の間を、主軸が移動できる。故に、数値制御装置２９は、ドライランの実行時において主軸がストローク範囲を超えて移動することを防止できる。

クランプ始点Ｌ３から所定点Ｐ迄の間、限界位置Ｒ４５５を超えず、所定点Ｐからオフセット終点Ｅ３迄の間、限界位置Ｒ４５５を超える時、ＣＰＵ３１は、クランプ始点Ｌ３から所定点Ｐ迄の間を円弧軌道Ｏｒ１に沿って移動し、且つ、所定点Ｐからオフセット終点Ｅ３迄の間を直線状に移動する円弧−直線軌道Ｂ３を、第二軌道として決定する（Ｓ１９）。故に、数値制御装置２９は、ドライランの実行時において主軸が移動可能なストローク範囲を超えて移動することを防止できる。

ＣＰＵ３１は、生成した移動指示に基づき、主軸が第二軌道に沿ってクランプ始点Ｌ３からオフセット終点Ｅ３迄移動するのに要する時間を、主軸が円弧軌道Ａ１に沿って始点からオフセット終点Ｅ３迄移動するのに要する時間と一致するように調整する（Ｓ２７）。故に、数値制御装置２９は、ドライランの実行時において主軸が移動可能なストローク範囲を超えて移動することを防止しつつ、且つ加工に必要な時間を正確に取得できる。

＜変形例＞
本発明は上記実施形態に限らない。上記実施形態の工作機械１は、主軸がＺ軸方向に延びる縦型工作機械であるが、本発明は主軸が水平方向に延びる横型工作機械にも適用できる。上記実施形態では、第二軌道は、直線軌道Ｂ１、円弧軌道Ｂ２、円弧−直線軌道Ｂ３であったがこれに限らない。主軸のストローク範囲を超えない範囲での軌道であれば、他の軌道を設定してもよい。上記実施形態では、加工プログラムの円弧指令はＸ−Ｚ平面における移動指示であったがこれに限らない。例えばＹ−Ｚ平面における円弧指示に対して上記加工プログラムの更新を実行してもよい。ドライランを実行する前に、移動指示を生成し加工プログラムの更新を行ったがこれに限らない。例えば、数値制御装置２９は主軸の移動と共に加工プログラムを更新しながら主軸を移動してもよい。Ｚ軸方向において主軸が移動可能な限界の位置は限界位置Ｒ４５５に設定したがこれに限らず、工作機械ごとに適宜設定すればよい。

＜その他＞
上下方向、Ｚ軸方向は本発明の延伸方向の一例である。上方は、本発明の一方側の一例である。Ｓ３処理を実行するＣＰＵ３１は本発明の受付部の一例である。Ｓ１５の処理を実行するＣＰＵ３１は本発明のクランプ制御部の一例である。Ｓ１７の処理を行うＣＰＵ３１は本発明の判断部の一例である。Ｓ１９の処理を行うＣＰＵ３１は本発明の移動指示生成部の一例である。Ｓ７の処理を行うＣＰＵ３１は本発明の実行部の一例である。Ｓ２７の処理を行うＣＰＵ３１は本発明の調整部の一例である。

１ ：工作機械
２９ ：数値制御装置
３１ ：ＣＰＵ
３２ ：ＲＯＭ
Ｄ１、Ｄ２、Ｌ３ ：始点
Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３ ：終点
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ ：円弧半径
Ａ１、Ａ２、Ｂ２、Ｏｒ１ ：円弧軌道
Ｂ１ ：直線軌道
Ｂ３ ：円弧−直線軌道

Claims (6)

1. 加工プログラムに基づいて移動する工作機械の主軸の軌跡に対して前記主軸が延びる延伸方向の一方側にオフセット量だけ離間した位置で前記主軸を移動するドライランを実行する数値制御装置において、
   前記加工プログラムは、
   中心点の位置情報を有し、且つ前記中心点を中心とする円弧状の軌道である円弧軌道に沿って前記主軸を移動させる為の円弧指令を少なくとも含み、
   前記円弧軌道のうち前記延伸方向の一方側の端部が、前記円弧軌道の始点に対応し、
   前記円弧軌道のうち前記延伸方向の他方側の端部が、前記円弧軌道の終点に対応し、
   前記オフセット量を受け付ける受付部と、
   前記受付部が受け付けた前記オフセット量だけ前記始点から前記延伸方向の一方側に離間したオフセット始点が、前記主軸の前記延伸方向の一方側へ移動可能な限界の位置である限界位置を超える場合、前記始点の前記延伸方向の位置を、前記限界位置に設定するクランプ制御部と、
   前記クランプ制御部により前記延伸方向の位置を前記限界位置に設定した前記始点であるクランプ始点から前記オフセット量だけ前記延伸方向の一方側に離間したオフセット終点迄を通り、前記位置情報が示す前記中心点を、前記オフセット量だけ前記延伸方向の一方側に移動したオフセット中心点を中心とする円弧状の軌道である第一軌道が、前記延伸方向において前記限界位置を超えて移動するか否か判断する判断部と、
   前記判断部が前記限界位置を超えると判断した場合、前記オフセット始点と、前記第一軌道の前記オフセット終点との間において、前記限界位置を超えない第二軌道を決定し、前記第二軌道を前記主軸が移動する移動指示を生成する移動指示生成部と、
   前記移動指示生成部が生成した前記移動指示に基づき、前記主軸を移動する実行部と
   を備えたことを特徴とする数値制御装置。
2. 前記移動指示生成部は、
   前記クランプ始点から前記オフセット終点迄の間を直線的に結んだ直線状の軌道を、前記第二軌道として決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
3. 前記移動指示生成部は、
   前記限界位置を超えない範囲であって、前記第一軌道よりも円弧半径が小さい円弧状の軌道を、前記第二軌道として決定する
   こ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。
4. 前記第一軌道は、前記クランプ始点から所定点迄の間、前記限界位置を超えず、前記所定点から前記オフセット終点迄の間、前記限界位置を超え、
   前記移動指示生成部は、
   前記クランプ始点から前記所定点迄の間を前記第一軌道に沿って移動し、且つ、前記所定点から前記オフセット終点迄の間を直線状に移動する軌道を、前記第二軌道として決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
5. 前記移動指示生成部が生成した前記移動指示に基づき、前記主軸が前記第二軌道に沿って前記クランプ始点から前記オフセット終点迄移動するのに要する時間を、前記主軸が前記円弧軌道に沿って前記始点から前記終点迄移動するのに要する時間と一致するように調整する調整部
   を備えたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の数値制御装置。
6. 加工プログラムに基づいて移動する工作機械の主軸の軌跡に対して前記主軸が延びる延伸方向の一方側にオフセット量だけ離間した位置で前記主軸を移動するドライランを実行する数値制御装置の制御方法において、
   前記加工プログラムは、
   中心点の位置情報を有し、且つ前記中心点を中心とする円弧状の軌道である円弧軌道に沿って前記主軸を移動させる為の円弧指令を少なくとも含み、
   前記円弧軌道のうち前記延伸方向の一方側の端部が、前記円弧軌道の始点に対応し、
   前記円弧軌道のうち前記延伸方向の他方側の端部が、前記円弧軌道の終点に対応し、
   前記オフセット量を受け付ける受付ステップと、
   前記受付ステップが受け付けた前記オフセット量だけ前記始点から前記延伸方向の一方側に離間したオフセット始点が、前記主軸の前記延伸方向の一方側へ移動可能な限界の位置である限界位置を超える場合、前記始点の前記延伸方向の位置を、前記限界位置に設定するクランプ制御ステップと、
   前記クランプ制御ステップにより前記延伸方向の位置を前記限界位置に設定した前記始点であるクランプ始点から前記オフセット量だけ前記延伸方向の一方側に離間したオフセット終点迄を通り、前記位置情報が示す前記中心点を、前記オフセット量だけ前記延伸方向の一方側に移動したオフセット中心点を中心とする円弧状の軌道である第一軌道が、前記延伸方向において前記限界位置を超えて移動するか否か判断する判断ステップと、
   前記判断ステップが前記限界位置を超えると判断した場合、前記オフセット始点と、前記第一軌道の前記オフセット終点との間において、前記限界位置を超えない第二軌道を決定し、前記第二軌道を前記主軸が移動する移動指示を生成する移動指示生成ステップと、
   前記移動指示生成ステップが生成した前記移動指示に基づき、前記主軸を移動する実行ステップと
   を備えたことを特徴とする制御方法。

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