JP3301494B2 - 数値制御工作機械の操作方法及びその方法を実施する工作機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作物を加工する為の
工具を有する数値制御工作機械を操作する方法に関す
る。それらの工具は複数の軸運動と主軸運動を有し、そ
れらの運動は工具を制御するために互いに独立して計算
され、工作機械の操作はさらに他の操作、補助及び制御
の各指令（コマンド）により制御される。本発明はまた
その方法を実施する工作機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のような工作機械を操作する周知の
方法では、個々の工具軸を制御する集中機械プログラム
が使われるのが普通である。従って、対応するプログラ
ム集合がコアメモリにロードされ、翻訳され、実施され
る。しかしその方法は、プログラム工程ごとに新しい計
算が実行されなければならないので、かなり複雑で時間
がかかる。

【０００３】従来のプログラム集合は、例えばある工具
のＸ軸及びＹ軸をある範囲まで進ませる指令から成って
おり、その進行経路の速度はそのプログラム集合に含ま
れている。それぞれの工程ごとにメモリにロードされる
プログラム集合には、加工が例えば穴あけ、フライス削
り又は旋削によって実施される方法もまた含まれてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、各プログラム
集合では、該当する工具のＸ軸、Ｙ軸及びもし当てはま
るならＺ軸そしてまた他の変量も毎回再計算しなければ
ならない。また、対応する信号は、その対応するプログ
ラム工程が終了したかあるいは修正しなければならない
偏差、例えば工具経路制御偏差が生じたかのいずれかを
知らせるために制御ユニットに戻らなければならない。
この為、そのようなプログラム工程の実施は費用がかか
り且つ複雑である。

【０００５】また、それぞれ異なったプログラム工程を
実施することはハードウエア及びソフトウエアに望まし
くない多額の出費をすることになる。

【０００６】従って、本発明は、上述した種類の工作機
械をより簡単に及びより経済的に制御する数値制御工作
機械及びその操作方法を提案するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、工具を制御す
るために互いに独立に計算される複数の軸運動と主軸運
動を有し、そしてさらに他の操作、補助及び制御指令で
も、その工作機械の操作を制御している工作物を加工す
る数値制御工作機械を操作する方法を提供し、その方法
では全ての工具軸制御のために計算される工具軸経路は
工作物の製作時にリアルタイムに計算されず、その工作
物の製作前にプログラミング装置によって事前に計算さ
れ、そしてコンパイラによって、各々、制御する各軸用
の目的ファイルに記憶される。そしてその全ての目的フ
ァイルは、その工作物の製作に同期して中央クロック
（主クロック）のタイミングに基づいて動作する。この
とき、０％〜１００％の範囲内で手動調整可能な周波数
発生器の関数として主クロックを駆動させる自動モード
と、手動操作制御部の動作に対応して主クロックを高速
または低速に若しくは正方向または逆方向に駆動させる
手動モードとのうちから一つを選択することができる。
また、各軸の運動は、固有値の関数として計算され、そ
して軸ごとに少なくとも一つの過渡現象を含み、その速
度及び加速度値が一定処理速度を有する各々のセグメン
トとして記憶され、そして各セグメントがその速度値、
開始時間及び軸運動の時間を含む。

【０００８】

【作用】従って、上述した個々のプログラム工程は工作
機械自身においては計算されず、工作物の加工前に外部
のホストコンピュータにおいて計算される。ホストコン
ピュータは、テーブル（表）例えばテーブル形式データ
を種々の異なるプログラム工程の機能として供給するこ
とができる。それらのテーブルは相関表であり、そのテ
ーブルでは例えば時間ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４及びｔ５
という時間シーケンスが各工具軸のために与えられ、そ
してこの時点での工具のＸ軸、Ｙ軸及びもし当てはまる
ならＺ軸に対してそれぞれ要求された位置をそれらの時
間段階の関数として計算し、そして制御する個々の各工
具軸のために目的ファイルに記憶する。

【０００９】工作機械はさらに他の工具軸を有するの
で、制御するそれらの工具軸は工具軸Ｘ、Ｙ及びＺだけ
である必要はない。例えばいくつかのＸ軸及びＹ軸があ
り、そして、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸以外の他の軸、例えば
別々に制御される独立回転主軸の軸がある。従って、工
作機械の如何なる軸も本発明の適用により制御すること
ができる。

【００１０】本発明によって、かなり高価なインテリジ
ェント工作機械が省略され、そしてその代わり、上記の
ような工作機械により計算されるデータはホストコンピ
ュータによって計算され、ホストコンピュータはその工
作機械あるいは実際には複数の工作機械のためにそのデ
ータを要求されたデジタル形式で記憶する。データを計
算する仕事（task）は、このように工作機械あるいは工
具からホストコンピュータに移る。

【００１１】本発明は、その遂行中に機械的に走査され
るカムディスク（cam discs）を機械的に使うことによ
る工作機械制御の周知の原理と類似している。また、上
記のようなカムディスク制御工作機械において、工具軸
の経路は前もって計算され、記憶され（つまり、カムデ
ィスクのかたちで）、そしてそれらのカムディスクの始
動（走査）は同期して行なわれ、全てのカムディスクが
一つの制御軸によって制御される。

【００１２】原則として、本発明によると、各工具軸の
ための“カムディスク”が、別々に数値形式で記憶され
従って、走査されず、則ち中央制御軸によって回転され
ずに中央クロック信号（主クロック）を使うことにより
遂行される。

【００１３】従って、機械的制御の長所である実行速度
及び使用の簡易さが数値制御の長所である融通性、複雑
なＣＩＭ（マイクロフィルムからのコンピュータインプ
ット）への採用の可能性と組み合わされる。

【００１４】数値形式で事前設定される指令構造は次の
条件、その指令構造が多数の主軸を有する工作機械を制
御できなければならないこと、種々の軸が全体的に同期
して制御されなければならないこと、軸あるいは軸群の
運動を一つの主軸と同期させることができなければなら
ないこと、及びそれらの軸の運動が、要求速度で前ある
いは後に実施され得なければならないこと、を満たさな
ければならない。

【００１５】本発明の教えるところによると、従来の数
値制御方法とは対照的に、軸の経路、プログラムの補助
機能及び監視機能はリアルタイムでは計算されない。そ
の代わり、工作物の実際の加工前に全ての軸のために計
算された経路は中央計算機に送られ、次にこの中央計算
機は個々の軸チャート（axis charts）、則ち制御する
各軸のための構成ユニットを制御し、そして中央クロッ
クの管理下でそれぞれの軸プログラムを実行する。

【００１６】残りの機械制御指令、則ち操作指令、特に
工作機械の補助機能及び監視機能のために準備がなされ
てもよい。同様に計算されそしてメモリプログラマブル
制御装置へ供給されるように準備がなされてもよい。そ
のメモリプログラマブル制御装置はその工作機械の種々
の補助機能及び監視機能を中央クロック信号に従属して
制御する。

【００１７】本発明の長所は、異なる軸運動の同期が中
央サイクル信号によってもたらされることであり、その
同期は機械的に走査されたカムディスク制御装置の中央
制御軸と類似している。同様に、例えばねじ切りのため
の回転主軸との相対運動の同期は、他のクロック信号に
よりもたらされ、その同期は主軸の回転により同期せし
められる。

【００１８】各軸の個別制御用のプログラムを処理する
ために、その軸運動は標準工作物プログラムによってＩ
ＳＯコードで定義され得る。他のいくつかの機能を備え
ている補間回路（interpolator）あるいはコンパイラ
は、各軸の経路の経過、則ち速度ー時間を計算し、そし
てそれら値を各軸用の目的ファイルに書き込む。一実施
例によると、その補間回路あるいはコンパイラの機能は
プログラミング装置内に配される。他の実施例による
と、その補間回路あるいはコンパイラは中央制御装置内
に配置される。さらに他の実施例によると、その補間回
路あるいはコンパイラは、制御することになる個々の軸
に関係する構成装置チャート（charts）内に配置され
る。

【００１９】従って、テーブルは、制御することになる
各工具軸のためにあるいは制御することになる各主軸の
ためにつくられ、そのテーブルのテーブル工程は時間に
従属して遂行せしめられる。従って、特定の工具軸が所
定の進行経過をクロック信号毎に実行するように準備が
なされる。

【００２０】あるいは、軸の進行の長さの代わりにその
進行時間が指示されてもよい。何故なら、それらの二つ
の量はお互いに直接に関連している為である。

【００２１】そのテーブルは上から下へばかりでなく、
下から上へも遂行される必要があるので、常備されたシ
ステムサイクルがあるばかりでなく変更することもでき
なければならない。

【００２２】従って、その進行の速度は、軸がその進行
の特定のインクリメントを運動するために待たされてい
るクロック信号の数（クロック数）である。それらのイ
ンクリメントは常に等しい。例えば、１マイクロメータ
ーの進行長が１システムサイクル信号と関係しているよ
うに配分される。従ってここで、もしもそれが２システ
ムサイクル信号を受け取るなら、それに伴って２マイク
ロメーターの進行を受け取る準備がなされてもよい。

【００２３】しかしその代わり、進行の速度は遅くなり
そして２システムサイクルの出現の後にだけ一つ、イン
クリメントされるように設定されてもよい。この場合、
種々の軸のタイミングは一定ではなく、広い範囲で可変
できる。また軸の運動指令は定速度のセグメント形態で
与えられ、上記各セグメントには上記速度値の他に運動
開始時間及び運動の期間が固定値として含まれる。した
がって、各軸の運動が過渡現象を含む運動である場合に
は、各セグメントがその速度値、開始時間、及び軸運動
の持続期間を含む関数として計算されるようにしたの
で、過渡現象の制御を行うと同時に単一の主クロックに
同期させて工作物の加工を行うことにより不要な待ち時
間をなくすことができる。

【００２４】

【実施例】図１は、工作物の加工をする複数の工具を有
する数値制御工作機械の制御システムの単純化した形を
示す。外部のプログラミング装置１は工作物のソフトウ
エアプログラムを含む。このプログラミング装置１ある
いはホストコンピュータ（図３、４の１３）は複数の工
具に対して対応する制御指令を供給する。各ソフトウエ
アプログラムはプログラミング装置１から接続線２７を
介し中央制御装置２の形態のコンピュータに転送され
る。図２を参照しながら中央制御装置２を以下詳細に説
明する。

【００２５】プログラミング装置１のソフトウエアの指
令はテーブルの形式に変換（展開）され、異なる目的プ
ログラム２４（図２）が各工具軸制御装置４（図１）ご
とにつくられる。それらの目的プログラム２４はバス６
を経てそれぞれの工具軸制御装置４に供給される。個々
の目的プログラム２４の遂行は、中央クロック（主クロ
ック）装置３によるタイムサイクルが機能して各工具軸
制御装置４｛(１)、(２)、〜(Ｎ)｝ごとに別々になさ
れ、これにより全ての軸の運動の管理｛(１)、(２)、〜
(Ｎ)｝に関する全てのソフトウエア指令を全く同時に遂
行することができる。中央クロック装置３によるタイム
サイクルはバス７を経て全ての工具軸制御装置４に供給
される。

【００２６】さらに、制御装置２はバス６を経て好まし
くはメモリプログラマブル制御の論理演算装置５に作用
する。論理演算装置５は工作機械の補助機能及び監視機
能をつくるために働く。従って、工作機械の個々の補助
機能は出力バス１０を経て制御され、論理演算装置５へ
の機械の機能のアンサーバック（返答）が入力バス１１
を経て行なわれる。

【００２７】同様に、各工具軸制御装置４はその出力８
によって工作機械の対応する軸モーターを制御し、それ
によって工具軸の進行運動をもたらす。制御したその軸
モーターからその対応するアンサーバック（返答）を工
具軸制御装置４の入力９から受ける。

【００２８】図２を参照しながら、図１による工具軸制
御装置４の構成をさらに詳細に説明する。

【００２９】上述したように、制御装置２（あるいは図
３の１２）には、以下図８を参照しながらより詳細に説
明するように独立した個々の目的プログラムが各工具軸
制御装置４と関係しているテーブル状の目的プログラム
２４を有する。

【００３０】各目的プログラム２４は基本的に、工具軸
を制御する為の経路あるいは進行距離Ｌが各軸速度Ｖと
関連されているテーブルから成っている。目的プログラ
ム２４の位置監視装置（位置決め装置）２１は上向・下
向用カウンタ（アップ／ダウンカウンタ）２０の管理下
にある。そのカウンタ２０は、目的プログラム２４の記
憶したテーブルを中央クロック装置３によるタイムサイ
クルに従う工程で処理する位置監視装置２１を調整す
る。それによって、機械位置装置２２はある特定した時
点での機械位置計算値を生成する。さらに、上記機械位
置計算値からプログラム位置装置２５の値（プログラム
位置）が計算される。その値の計算には工具移動計測装
置２３（ゼロ点移動、ツール）により計測された種々の
工具の変位がふくまれる。

【００３１】レギュレータ２６では、プログラム位置装
置２５によって計算されたプログラム位置と工具移動計
測装置２３によって計測された実際の軸位置との偏差を
比較して、工具軸制御装置４から対応する制御信号を出
力８として出力する。工具軸制御装置４はその入力９よ
り実際の軸位置信号を授受する。

【００３２】図２に基づく上述した軸制御の平易な原理
によれば、テーブル形式の目的プログラム２４は中央ク
ロック装置３によるタイムサイクルの動作に従って主軸
（及び工具軸）の進行を制御する、と要約することがで
きる。

【００３３】さて、図２の上記平易な原理が、互いに独
立して動作するいくつかの軸の制御にどのように適用さ
れるのかを、図３及び図４を参照しながら説明する。

【００３４】図３及び図４の１２はこの工作機械の中央
制御装置を示す。最も単純な場合の中央制御装置１２は
トランスピュータ（transputer）あるいはリスク プロ
セッサ（Risc processor）であり、それらは構造が単純
でしかもそのため低コストの装置である。中央制御装置
１２は、接続線２７を介し外部のプログラミングコンピ
ュータ装置１３によってプログラムされる。プログラミ
ングコンピュータ装置１３と中央制御装置１２を直接接
続する代わりに、プログラミングコンピュータ装置１３
からのデジタルデータを中間入力装置を経て中央制御装
置１２に供給してもよい。この場合には工作機械にデジ
タルデータの読み取り装置を設置することで充分であ
る。

【００３５】中央制御装置１２のプログラム状況は、接
続線２９を介してコンソール２８を使って変更できるよ
うに構成されている。中央制御装置１２のプログラム状
況を表示するには、例えばコンソール２８をデジタルデ
ィスプレイ（発光ダイオード等）だけで構成することが
できる。単純なコンソール２８を採用することで、ソフ
トウエア及びハードウエアにそれ相応の出費を伴う高価
なスクリーンを省略することができる。

【００３６】各軸の制御のための目的プログラム２４は
中央制御装置１２内に記憶され、進行指令内容は、ある
特定の時間単位で各々の軸と関連する。

【００３７】中央制御装置１２のメモリは、対応するイ
ンタープリタを必要とする高級プログラミング言語では
動作しない単純なＲＡＭでよく、デジタルデータは上記
接続線２７を介してそのＲＡＭに直接記憶される。

【００３８】制御装置１２はそのデータを伝送するバス
３１に多ビット接続線３０を介して作用する。一連の軸
モジュールは対応する接続線３２〜３６を介しバス３１
に接続される。個別の主軸制御がさらに軸制御にも関係
する出力３８によって、例えば軸モジュール３７を介
し、軸モジュール３７に関連する一連の軸が制御される
ことが必要である。

【００３９】従って、公称値がそれらの軸に与えられ、
相応に制御される軸からのアンサーバック（返答）が、
対応する入力装置３９によってその入力４０を介して実
行される。実際の値は接続線３２を経て制御バス３１に
与えられる。それらの実際の値は、接続線３０を介して
中央制御装置１２へ再び伝えられ、実際の値と公称値と
の間で起こりうる偏差の関数として軸モジュール３７が
接続線３０、バス３１、接続線３４を介して制御されて
出力３８で軸をさらに確実に制御する。

【００４０】図４を参照しながら、本発明の他の実施例
を説明する。

【００４１】この実施例では、中央制御装置１２はメモ
リ領域を有しているが、各軸あるいは主軸のための上述
した制御テーブルは、バス３１に接続されている構成グ
ループ４１〜４４に記憶される。従って、それらの構成
グループ４１〜４４は、追加インテリジェンスカード
（additional intelligence card）を有しており、その
カードに従って制御テーブルが記憶される。

【００４２】それらが関連したインテリジェンスを有す
るカードはデータ交換のボリュームを減らすことになる
ので、接続線３０、バス３１及び対応する接続線３２〜
３６を介してのデータ交換も少なくする必要がある。

【００４３】それらの構成グループ４１〜４４は独立し
たインテリジェンスを有するので、プログラムを工作機
械にロードする時、制御テーブルは個々の構成グループ
４１〜４４と通信する。

【００４４】図３及び４による実施例では、まだメモリ
プログラムされ得る制御は、一般的機械機能例えば冷却
水を接続する及び切り離す、その冷却水を通水する、ク
ランプバイトを制御する、等を制御するために必要な数
値入力構成グループ４５及び出力構成グループ４６を介
してデータバス３１に作用する。数値入力４７は構成グ
ループ４５を介してプログラム可能である。例えば、工
作機械を監視する安全対策上で、もしも動作中にドアが
開かれた場合にはその工作機械が停止せしめられる。

【００４５】構成グループ４６は、冷却水、クランプバ
イト及び工作機械のその他の同様な要素を制御するため
の数値出力４８を有する。構成グループ４５及び４６は
それぞれ５ＶＤＣ／２４ＶＤＣのいずれかに変換して、
中央制御装置１２へ向けバス３１を通じてデータを送り
あるいはそこからデータを受け取る。

【００４６】中央制御装置１２には、ＰＬＣマネージャ
ー（PLC manager：図５）として工作機械の操作シーケ
ンスを全体として監視し制御する他のメモリプログラム
制御を有してもよい。

【００４７】図６によると、クロック信号（マシンサイ
クル：machine cycle）は自動的に発生せしめられるば
かりでなく、ハンドルを有するはずみ車によって発生す
るようにも置換することができる。工作機械はそれによ
って、速くも、遅くも、又前後にも動くように手動で制
御され得る。

【００４８】要約すると、カムディスクによって制御さ
れ且つ高生産的である工作機械が提供されていると言う
ことができる。但し、そのカムディスクは、ハードウエ
ア（走査可能な制御部）としてではなく、ソフトウエア
の形態でのみ存在している。それによって、生産速度及
びカム制御工作機械の精度が得られ、そして如何なる要
求のカムディスクでもソフトウエアとして製作できる点
で柔軟性がある。言いかえれば、カムディスクがソフト
ウエアの点でエミュレートされあるいは模倣され、カム
ディスク制御工作機械がこの文中に説明されている方法
を使ってシミュレートされる。

【００４９】図６を参照して記載したように、クロック
１９のタイムサイクル（hour）は、上記はずみ車により
手動で変えられることができるばかりでなく、内部のク
ロック信号によっても変えることができる。

【００５０】自動モードでは、クロック１９は機能的に
は周波数発生器として動作し、オーバーライド制御スイ
ッチを介して０％〜１００％まで可変できる。

【００５１】手動操作では、クロック１９ははずみ車を
回転させることにより制御され、また図２で示されてい
るように、そのはずみ車の回転方向に従ってカウンタ２
０によって時間を進行させたりあるいは逆行させたりす
ることができる。

【００５２】そのクロック信号の各変更は、パルス形成
回路により監視される。そのパルス形成回路は対応する
時間単位変換器（time hour conversion）に信号を供給
し、その時間単位変換器はクロック１９の中央クロック
信号を発生する。

【００５３】また、角度で表わされている主軸の計測信
号は、それぞれの主軸の運動の関数として絶対角度位置
に変換され、そしてセントラルアングルサイクル（cent
ralangle cycle）５２はここから形成される。

【００５４】構成グループ３７〜３９あるいは構成グル
ープ４１〜４４のそれぞれ一つを制御するための軸制御
指令の発生を、図７を参照してさらに説明する。

【００５５】監視装置が、まず動作状態を監視し、そし
て次にプログラム回路が軸制御指令を与える場合、それ
から先の経路を開放する。

【００５６】上述した方法によって計算される目的（運
動）プログラム２４は、機械が到達する位置を結果とし
て得るために経路計算を行う。

【００５７】機械が到達する位置の計算においては、例
えばゼロ位置変位及び工具変位等のような固定値がさら
に考慮に入れられる。この計算の結果、遅れ誤差及び運
転開始の外乱を考慮に入れて修正信号が計算される。レ
ギュレータ（ＰＥＤ）への位置制御信号はレギュレータ
自身から発生し、固定値により次々に影響を受ける。

【００５８】次に、レギュレータ（ＰＥＤ）の出力信号
は、軸駆動機構を制御し、そして対応する実際値のアン
サーバック（返答）をそこから受ける。

【００５９】“機械位置”計算器は待機中の次の所定機
械位置及び実際の機械位置への次の運動の追加を計算
し、そしてまた装置４９により供給されたゼロ点移動の
追加と工具長さ補正の追加を計算をする。

【００６０】機能ブロック（直線性補正）は、軸の機械
的誤差及び遊びや直線性を補償する。

【００６１】図２を参照して上述した目的プログラム２
４が、プログラミング装置１３と中央制御装置１２との
間の相互作用において、どのように計算されるかを図８
を参照しながら説明する。

【００６２】個々の機械部品の軸の運動は、工作物プロ
グラムにＩＳＯコードとして定義されている。その工作
物プログラムは、各々が別々の工具軸及び主軸群のため
の部分ソフトウエアプログラム５１である。

【００６３】部分ソフトウエアプログラム５１の全ては
コンパイラ１４に適用され、またコンパイラ１４は、あ
る特定の機械機能に関して固定値メモリ４９’により供
給された固定値を考慮する。さらに、ある特定の軸パラ
メータに関して他の固定値を固定値メモリ５０から受け
取る。

【００６４】コンパイラ１４は、固定値メモリ４９’お
よび５０から受け取った固定値に基づいて上記部分ソフ
トウエアプログラム５１を処理し、そして各軸の経路速
度時間の経過を別々に計算し、目的ファイル１５〜１８
にその値を書き込む。その目的ファイル１５は例えば軸
１に、目的ファイル１６は軸２に、目的ファイル１７は
軸３に、というように目的ファイルと軸が相互に関連し
ている。

【００６５】図８の例によると、コンパイラ１４は、６
つの軸を有する工作機械をプログラミングするために３
つの工作物プログラム５１ａ〜５１ｃを処理するよう配
置されている。各軸の経路を計算するために、コンパイ
ラ１４は、シーケンス制御ポイント（この例では、工作
物プログラム５１ａと５１ｂと５１ｃとが相互に同期す
るポイント）に到達するまで第１の工作物プログラム５
１ａを読み込む。コンパイラ１４は、プログラムされた
２つの軸のために、速度値を時間の関数として計算し、
そしてそれらの値を軸１及び軸２のために目的ファイル
１５及び１６に書き込む。このシーケンスの最初の軸指
令が時間Ｈ０で実施され、最後は時間Ｈ１ａで終了する
ことが明かであろう。

【００６６】同様に、軸３及び軸４に関する第２の工作
物プログラム５１ｂの場合、このシーケンスの最初の軸
指令は時間Ｈ０で実施され、最後は時間Ｈ１ｂで終了す
る。

【００６７】同様に、軸５及び軸６に関する第３の工作
物プログラム５１ｃの場合、このシーケンスの最初の軸
指令は時間Ｈ０で実施され、最後は時間Ｈ１ｃで終了す
る。

【００６８】全ての工作物プログラム５１ａ〜５１ｃの
内容が最初の同期ポイントまで解釈された時で、最長の
運動時間を有しない軸に対しては待ち時間を含む必要が
ある。

【００６９】この例では、Ｈ１ｂが最長時間である。従
って、軸１、２、５及び６は、時間Ｈ１ｂまで、速度ゼ
ロを持った指令を受ける。

【００７０】コンパイラ１４は、さらに次のシーケンス
制御ポイント（この例では、第１と第２のプログラムと
の間の同期）まで工作物プログラムを操作し続ける。コ
ンパイラ１４は、プログラムされた２つの軸のために、
速度値を時間の関数として計算し、そして現存のデータ
に続くそれらの値を軸１及び軸２の目的ファイルに書き
込む。最後の軸指令は時間Ｈ２ａで終了する。同様に、
軸３及び軸４に関する第２の工作物プログラム５１ｂの
場合、最後の軸指令は時間Ｈ２ｂで終了する。軸３及び
軸４のための待ち時間は、時間Ｈ２ａまで速度ゼロを持
った指令でプログラムされる。

【００７１】工作物プログラムの処理は、次のシーケン
ス制御ポイント（この例では、図８のソフトウェアプロ
グラム５１に示すように第１、第２及び第３のプログラ
ム間のプログラム飛越し同期後のシーケンス制御ポイン
ト）までさらに実施される。プログラムされた６つの軸
に関係する３つのプログラムのために、速度値が時間の
関数として計算され、そして現存のデータに続く値がそ
れぞれの軸の目的ファイルに書き込まれる。それらの軸
の最後の軸指令は時間Ｈ３ｃで終了する。

【００７２】工作物プログラムがループを有しているの
で、可能ならば同じ作業がなされる。そのブランチ（分
岐）はクロックにより制御され、この例では時間Ｈ３ｃ
から時間Ｈ１ｃに切替えられる。

【００７３】しかしながら、目的コードは異なる長さの
待ち時間をさらに含んでいなければならない。従って、
軸１〜４のプログラムはそれぞれ時間Ｈ３ａあるいはＨ
３ｂから時間Ｈ３ｃまでの待ち時間を含む必要がある。

【００７４】運動指令は定速度のセグメントの形態で定
義される。各セグメントは、開始時間、速度値及び運動
の期間を含まなければならない。この運動指令の定義
は、精度のため及び目的プログラム２４を形成するのに
必要なブロック数を減らすために選ばれている。過渡的
現象と非線形補間に加え、軸は常に定速度、従って、上
記の運動指令の定義を有する。

【００７５】速度値の走査（切り替え）は、種々の方法
で実現され得る。本システムが保証する解決方法によれ
ば、走査は位置の変化に基づいており、それは非常に遅
い速度の場合に於ける迅速な運動の再生のための満足な
解決を確実に得る唯一の方法である。

【００７６】しかしながら上記のような走査方式により
つくられる上記ブロック数は、運動する距離に依存す
る。最大距離は主として高速度で運動するので、プログ
ラムの大部分は、そのような迅速な運動を定義し且つ高
水準の解決方法を必要としないブロックから成るだろ
う。従って、コンパイラ１４により与えられる経路は、
単位時間当りのある増加分のかたちで、そして結果的に
は一定速度で記憶される。単位時間当りのそのような一
定の位置変化は、反復回数の指示と共に１つのブロック
内に記憶される。

【００７７】この型の記憶装置は、過渡的な現象（加
速、減速）が、最多のブロックを必要とする経路の一部
であり、そしてそれらのブロックが反復されるという欠
点を持つ。

【００７８】冗長情報の実際的でない量で目的ファイル
が一杯になるのを防ぐために、各過渡的現象は１度記憶
され、軸制御は各タイプの過渡的現象のためにテーブル
からこの値を取り出し、そしてさらにこの値を処理す
る。

【００７９】要約すると、ここに述べられた工作機械制
御システムは、カム制御を使う周知の機械システムの特
性と長所を有しており、それによって、迅速な動作処理
が可能な工作機械をより経済的に製造できるということ
が言える。従来の数値制御手段とは対照的に、軸の経
路、プログラムの補助及び制御機能はリアルタイムでは
計算されない。その代わり、必要な軸制御及び主軸制御
は工作物の処理前及び処理中に計算される。テーブル方
式で計算されたそれらの目的ファイル１５〜１８は、ク
ロック１９の中央クロック信号に基づいて処理される。
同様に、補助機能及び制御機能は、メモリプログラマブ
ル制御装置によって同じクロックサイクルに基づいて処
理される。

【００８０】従って、運動制御の迅速な実行が得られ、
そしてクロック１９の切替えによれば、全ての機能（目
的ファイル）を再計算する必要もなしに軸の運動の方向
が逆転もできる。種々の軸と主軸との間の同期はクロッ
ク１９の中央タイムサイクルにより実施される。従って
また、最小限の装備のオペレータインタフェースの必要
だけが供給され、その単純さは従来の機械的カムディス
ク工作機械の単純さに相当し、主軸の起動／停止釦、プ
ログラムの起動／停止釦及びプログラムのシーケンス制
御用クランク（はずみ車）だけが必要とされる。オペレ
ータは、（電子的にシミュレートされた）マイクロメー
タねじ（工具位置オフセット）を使って各軸の位置を調
整することができる。

【００８１】オペレータインタフェースは診断設備を有
することもできる。

【００８２】上述したように、多くの工作機械制御シス
テムが接続されるネットワークの通信インタフェースを
介して、中央制御装置１２はホストコンピュータとして
動作することが可能である。

【００８３】

【発明の効果】本発明による工作機械は、カム制御のパ
ラメータを１対１の比で再生しあるいは実施する。従っ
て、その工作機械の制御は、対応する工具軸の特定経路
への特定システムサイクル信号の一つの配分を経験する
だけである。従って、その工作機械はマン−マシーンイ
ンターフェース、則ちディスプレイ及び端末装置を必要
とせず、工作機械の製造コストは十分に軽減せしめられ
る。従って、例えば発光ダイオードあるいは相応の数値
表示装置の簡易な表示をその工作機械に関連させること
で十分であり、従って高価な入力装置及び出力装置を必
要としない。また本発明によれば各軸の運動が過渡現象
を含む運動である場合には、その単位時間ごとの速度及
び加速度が一定処理速度を有する各々のセグメントとし
て記憶されると共に、各セグメントがその速度値、開始
時間、及び軸運動の持続期間を含む関数として計算され
るようにしたので、過渡現象の制御を行うと同時に単一
の主クロックに同期させて工作物の加工を行うことによ
り不要な待ち時間をなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】工作物の加工をする複数の工具を有する工作機
械のための本発明の一実施例による制御システムを単純
化したブロック略図である。

【図２】工作機械の工具軸を制御する手段のブロック略
図である。

【図３】図１の制御システムを伸長化したブロック略図
である。

【図４】図１に対応するも、他の実施例を示す伸長化し
たブロック略図である。

【図５】その制御システムのメモリプログラマブル制御
装置の機能上の回路図である。

【図６】その制御システムの中央クロック信号を発生す
るための手段の機能上の回路図である。

【図７】工具軸制御テーブルに従って工具軸制御指令を
発生するための手段の機能上の回路図である。

【図８】対応する工作物プログラムからの、各工具軸の
ための目的プログラムの発生を示す機能上の図である。

【符号の説明】

１ プログラミング装置 ２,１２ 中央制御装置 ３ 中央クロック装置 ４ 工具軸制御装置 ５ 論理演算装置 １３ プログラミング（ホスト）コンピュータ装置 １４ コンパイラ １５〜１８ 目的ファイル １９ クロック ２０ カウンタ ２１ 位置監視制御装置（位置制御装置） ２２ 機械位置装置 ２３ 工具移動計測装置 ２４ 目的プログラム ２５ プログラム位置装置 ２６ コントローラ ２８ コンソール ３７ 軸モジュール ３９ 入力装置 ４１〜４４ 構成グループ ４５ 数値入力構成グループ ４６ 数値出力構成グループ ４９ 装置 ４９’ 機械機能固定値メモリ ５０ 軸固定値メモリ ５１ ソフトウエアプログラム ５１ａ〜５１ｃ 第１〜第３工作物プログラム ５２ セントラルアングルサイクル

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作物を加工する為の複数の工具を有す
   る数値制御工作機械を操作する方法であって、その複数
   の工具が複数の軸運動と主軸運動を行い、それらの運動
   が前記複数の工具を制御するために互いに独立して計算
   され、前記操作が、他の操作、補助及び制御の各指令に
   より制御される方法において、 主クロックのタイミングを発生させるために、０％〜１
   ００％の範囲内で可変である周波数発生器の関数として
   主クロックを駆動させる自動モード、又は、手動操作制
   御装置の動作に対応して主クロックの速度を可変しなが
   ら若しくは正方向又は逆方向に駆動する手動モードのう
   ちの何れかを選択するステップと、 それぞれの工具軸の経路を計算するために、工作物の加
   工前にプログラミング装置が各工具軸の速度値を時間の
   関数として計算するステップと、 該計算値を制御すべき工具軸に関係する目的ファイルに
   コンパイラによって記憶するステップと、更に、 前記工具を制御するために、主クロックのタイミングに
   基づいて前記工作物の加工に同期させて各目的ファイル
   を実施するステップを具備し、 前記工具軸の運動指令が定速度のセグメント形態で与え
   られ、上記各セグメントには運動開始時間及び運動の期
   間が含まれるようになされており、前記工具軸の運動指
   令が一定速度値と反復回数の指示によって与えるものを
   含むことを特徴とする工作物を加工する為の複数の工具
   を有する数値制御工作機械を操作する方法。
2. 【請求項２】 主クロックのタイミングに基づいてメモ
   リプログラミング制御により工作機械の操作を指令し、
   そして、監視するために、工作物の加工に必要な前記操
   作指令、補助指令及び制御指令を実施するステップを有
   する請求項１記載の数値制御工作機械を操作する方法。
3. 【請求項３】 ０％〜１００％の範囲内で手動調整可能
   な周波数発生器の出力の機能として主クロックを自動モ
   ードにおいて動作させるステップを有する請求項１記載
   の数値制御工作機械を操作する方法。
4. 【請求項４】 工具軸の方向を逆転させるために、上向
   きあるいは下向きにカウントするように手動で主クロッ
   クを操作するステップを有する請求項１記載の数値制御
   工作機械を操作する方法。
5. 【請求項５】 主軸運動と複数の工具軸運動を有し、工
   作物を加工する為の複数の工具と、 主クロックのタイミングを発生させるために、０％〜１
   ００％の範囲内で可変である周波数発生器の関数として
   主クロックを駆動させる自動モード、又は、手動操作制
   御装置の動作に対応して主クロックの速度を可変しなが
   ら若しくは正方向又は逆方向に駆動する手動モードのう
   ちの何れかを選択する手段と、 それぞれの工具軸の経路を計算するために、工作物の加
   工前に、前記工具軸の速度値を時間の関数として計算す
   る手段と、 工作機械の操作を制御するために、さらに他の操作、補
   助及び制御の各指令を発生する手段と、 時間の関数として及び工作物の加工前に、制御されるべ
   き各工具軸と主軸に関係する目的ファイルに前記計算値
   を別々に記憶するための中央装置と、 前記工具を制御するために、主クロックのタイミングに
   基づいて前記工作物の加工に同期させて前記各目的ファ
   イルを実施する手段とを備え、 前記工具軸の運動指令が定速度のセグメント形態で与え
   られ、前記各セグメントには運動開始時間及び運動の期
   間が含まれており、前記工具軸の運動指令が一定速度値
   と反復回数の指示によって与えるものを含むことを特徴
   とする数値制御工作機械。