JP3464894B2 - 工作機械の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】ＮＣ工作機械、特にマシニン
グセンタにてワークを切削加工するに際し、テーブル上
に加工可能範囲を越える大きなワークを取り付けた場
合、加工可能範囲外の部分に対しても単一の加工プログ
ラムにて切削加工を行わせる制御方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】マシニングセンタにおいてＸ，Ｙ，Ｚ各
制御軸には位置検出装置が装備されていて、通常機械の
可動範囲としてストロークリミットを設定することによ
り、ストローク以上の移動指令値に対してはアラームを
発して機械を停止させるようになされている。制御軸移
動端となるこのストロークリミットの位置は機械の仕様
として示されている各制御軸の移動ストロークの範囲内
にてＮＣ装置内に数値にて任意に設定出来るものであっ
て、ソフトリミットと言われている。そこでソフトリミ
ットを設定しておくと、例えばワークの加工プログラム
を１ブロックずつ順次読み込み実行をしている途中で、
プログラム中にソフトリミットを越える指令値が存在し
ていたときには、ＮＣ装置は実行不可能と判定して、ス
トロークオーバーによるアラーム信号を発し、プログラ
ムを実行せず機械を停止させる。従ってたとえその後に
プログラムとして実行可能な部分が存在しても、この判
定以降のプログラムは全く実行されることがないもので
ある。この不都合を解消するために従来では１回の取り
付けにては加工可能範囲を越えていて全加工を完了する
ことが不可能な場合に、ワークを加工可能な部分と加工
不可能な部分とに分割して、各分割部分に対しそれぞれ
別々のプログラミングを行っていた。或いは現在よりも
大型で加工可能範囲の大きなマシニングセンタを用いる
ようになす場合もあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術で述べた制
御方法のうち、１回の取り付けで加工可能な部分と加工
不可能な部分とに対しそれぞれ別々のプログラムを作成
するものにあっては、加工に用いるマシニングセンタを
想定してワークを加工可能部分と加工不可能部分とに分
割せねばならず、プログラミングに手間がかかり繁雑に
なるという問題を有していた。また大型のマシニングセ
ンタを用いるものにあっては、工場の設備機械として予
め設置しておかねばならず投資金額が増大して簡単には
実現させることが出来ないという問題を有していた。本
発明は従来の技術の有するこのような問題に鑑みなされ
たものであって、その目的とするところは、既設備のマ
シニングセンタにおいて１回の取り付けにて加工出来る
加工可能範囲よりも大きなワークに対して、加工プログ
ラムを分割することなく一連のものとしてプログラミン
グを行い、既設備のマシニングセンタにて全加工を実現
させる制御方法を提供しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項１に記載された方法は、加工プログラ
ムに従ってワークを加工する工作機械の制御方法であっ
て、前記工作機械の加工可能範囲のストローク限界位置
にソフトリミットを設定し、前記加工プログラムの指令
の内、何れかの制御軸の指令値が前記ソフトリミットを
越える場合に前記制御軸を前記ソフトリミットに達した
位置にて移動を停止させ前記加工プログラムの読み込み
及び演算のみを実行し、前記ソフトリミットを越えた制
御軸の指令値が前記ソフトリミット内となったときに前
記制御軸を前記ソフトリミット内となった指令値の位置
に移動させ、加工を再開するものである。

【０００５】また請求項２に記載された方法は、前記ソ
フトリミットを越える直前の位置から前記ソフトリミッ
ト内となった位置への制御軸の動作を予め設定し、設定
された移動経路に従って前記ソフトリミット内となった
制御軸の指令値の位置に移動させ加工を再開するもので
ある。

【０００６】また請求項３に記載された方法は、前記何
れかの制御軸の指令値が前記ソフトリミットを越えると
き、前記制御軸が前記ソフトリミットに達した時点で工
具軸方向の制御軸を反ワーク側に退避させ前記加工プロ
グラムの読み込み及び演算は続行させ工具軸方向の制御
軸を除き移動可能な制御軸を加工プログラムにもとづい
て引続き軸移動させ、前記加工プログラムの読み込みに
より前記ソフトリミットを越えた制御軸の指令値が加工
可能範囲内に戻ったとき全制御軸の軸移動を再開してこ
の指令値の位置より加工を再開するものである。

【０００７】上述の請求項１，２，３の方法によればワ
ークが１回の取り付けでは加工可能範囲を越えている場
合でもワーク全体の加工プログラムを作成し、加工可能
範囲のストローク限界位置にソフトリミットを設定す
る。そして制御軸の指令値がストロークリミット外とな
った時点で工具をワークから退避させ、プログラムの読
み込みを行わせ、ストロークリミット外となった制御軸
の指令値がストロークリミット内に戻った時点で加工を
再開させるようになしたので、加工可能部分については
機械を停止させることなく全て加工を実施することが出
来て、加工効率が向上する。またプログラムを分割して
作成する必要がなくなる。

【０００８】また請求項４に記載された方法は、ワーク
をテーブルに取り付けて加工を行った後ワークのテーブ
ルへの取付位置を変更し、先の加工時に用いたと同一の
加工プログラムに対して既加工部分と未加工部分の継ぎ
目にソフトリミットを設定し、未加工部分の加工を行わ
せることによりワークの全加工を完了させるようになし
たものである。上述の方法によればワークの取り付け位
置を変更して、先のワーク取り付け時と同一の加工プロ
グラムにソフトリミットを再設定して、先のワークの取
付け時に未加工となっていた部分に対し加工を行うよう
になしたので、先のワーク取り付け時と取り付け位置変
更後とにおいて加工プログラムを分ける必要がなく、プ
ログラムが簡単になり作成が容易になる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
にもとづき説明する。尚以下の説明においてはＸ軸，Ｙ
軸，Ｚ軸の３制御軸のうちＸ軸方向に対して加工可能範
囲を越えてのびている大きなワークを加工する場合を例
にとって説明する。

【００１０】図１はワークに走査線加工を施す場合の状
態説明図である。テーブル１上にワークＷ１が載置され
ていてＸ軸方向の加工開始端部位置をイ、Ｘ軸方向の加
工終了端部位置をハとする。位置イからＸ軸方向に加工
可能範囲の限界点ストロークリミット位置をロとし、こ
の位置ロにソフトリミットが設けられているものとす
る。尚本発明においてはストロークリミットは移動範囲
の限界点を示す場合に用い、ソフトリミットはこの限界
点位置に設けられていて、ポイント位置を示す場合に用
いるものとする。従って位置イから位置ロまでがストロ
ークリミット内で加工可能範囲であり、位置ロから位置
ハまでがストロークリミット外で加工不可能範囲であ
る。そして加工に際してはプログラムに従ってテーブル
１と工具２とが相対的に水平Ｘ軸方向に移動し、工具２
が垂直Ｚ軸方向に移動して加工を行い、水平Ｙ軸方向の
移動は工具のピック移動に用いるものとする。

【００１１】今実加工を行う場合を考えると、テーブル
１上のワークＷ１に対して工具２が加工プログラムに従
って加工を開始し、工具２がＸ軸移動・Ｚ軸移動にて加
工を行いながら位置イからソフトリミットの設けられて
いる位置ロに相当するワークＷ１加工面上の点ニに達し
たとする。工具２はソフトリミットに制限されてワーク
Ｗ１の位置ロから位置ハの範囲には移動出来ない。そこ
で工具２をＺ軸方向垂直上方の位置ホまで所定量退避移
動させてから、加工プログラムを１ブロックずつ順次読
み込み加工プログラムの指示に従ってＸ軸，Ｚ軸指令以
外のプログラムを実行させる。これにより工具２はＹ軸
方向の位置ヘにピック移動を行う。その後Ｘ軸指令値が
ストロークリミット内に戻った時点で工具２をＹ軸，Ｚ
軸の指令位置に移動させる。このときＹ軸方向はすでに
ピック移動により位置ヘに移動しているため、Ｚ軸方向
のみ位置トに移動させることになる。以降はプログラム
を実行して加工を続行する。

【００１２】以上の操作を繰り返してワークＷ１の位置
イから位置ロの範囲について全加工を完了する。テーブ
ル１に対するワークＷ１の取付位置を変更してストロー
クリミット外であったワークＷ１の位置ロから位置ハの
範囲の未加工部分をテーブル１上の加工可能範囲に位置
決めする。その後ワークＷ１の測定をして加工原点合わ
せを行う。そしてワークＷ１の位置ロから位置ハまでを
加工可能範囲とし、位置イから位置ロまでを加工不可能
範囲として、位置ロにソフトリミットを設定する。次い
で上記と同一のプログラムを読み込み実行することによ
りワークＷ１の上記において未加工であった部分に対し
て加工が実施され、上記において加工済の部分に対して
はストロークリミット外として加工が実施されないもの
である。

【００１３】図２は上記図１に示す本発明の加工方法を
実施する場合のブロック線図である。２１はワークＷ１
の加工プログラムを記憶しているフロッピィディスク、
２２は該フロッピィディスク２１から送り込まれた加工
プログラムの内容を解釈するプログラム解釈回路、２３
は該プログラム解釈回路２２で解釈された加工プログラ
ムの内容のうちＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各制御軸に関する位
置指令についてのプログラムを受けてテーブル１及び工
具２等の位置座標を解釈する指令位置解釈回路である。
２４は該指令位置解釈回路２３から送られてきたＸ軸に
関する指令位置データと前記プログラム解釈回路２２か
ら出力されるＸ軸ソフトリミットの位置データとの比較
を行う比較回路である。

【００１４】２５はＸ軸の指令位置がソフトリミットを
越えているか否かを判定する判定回路である。２６は該
判定回路２５の判定結果がソフトリミットを越えている
場合に加工プログラムの読み込みと演算を行う読み込み
演算回路、２７は前記判定回路２５の判定結果がソフト
リミットを越えていない場合に加工プログラムの実行を
行わせてワークに加工を施す実行回路であり、前記判定
回路２５の判定結果がソフトリミットを越えていて前記
読み込み演算回路２６にて加工プログラムを１ブロック
ずつ順次読み込みを行った結果、加工プログラムのＸ軸
指令位置がソフトリミットを越えない位置に戻った時点
でこの実行回路２７は作動する。２８は前記プログラム
解釈回路２２で解釈された加工プログラムの内容のうち
主軸機能Ｓ，工具機能Ｔ，補助機能Ｍに関するプログラ
ムを受けて更に内容の解釈を行うＳＴＭ指令解釈回路、
２９は該ＳＴＭ指令解釈回路２８から送られたプログラ
ムデータにもとづいて指示通りに主軸の回転方向を決
め、主軸を指定速度にて回転させ、工具選択を行わせる
等機械に実際の加工を行わせるＳＴＭ指令実行回路であ
る。

【００１５】上述のような構成における動作を図３のフ
ローチャートにより説明する。ステップＳ１にてフロッ
ピィディスク２１等から送られたワーク加工用プログラ
ムの読み込みを行う。ステップＳ２にてプログラム解釈
回路２２より読み込まれたプログラムが如何なる内容で
あるかの解釈を行う。ステップＳ３にて判定回路２５に
より工具２のＸ軸方向の指令値がソフトリミットを越え
ているか否かを判断する。ＹＥＳの場合にはステップＳ
４に移行する。ステップＳ４にて工具２がＹ軸方向の指
令位置に達しているか否か判断する。ＮＯの場合にはス
テップＳ５に移行する。ステップＳ５にて工具２をＹ軸
方向の指令位置まで移動させてステップＳ６に移行す
る。

【００１６】またステップＳ４にてＹＥＳの場合にもス
テップＳ６に移行する。ステップＳ６にて工具２がＺ軸
方向の指令位置に達しているか否か判断する。ＮＯの場
合にはステップＳ７に移行する。ステップＳ７にて工具
２をＺ軸方向の指令位置まで移動させてステップＳ８に
移行する。またステップＳ６にてＹＥＳの場合にもステ
ップＳ８に移行する。ステップＳ８にて工具２がＸ軸方
向ソフトリミットを越えていなくて、Ｙ軸方向，Ｚ軸方
向共に指令位置にあるため、実行回路２７及びＳＴＭ指
令実行回路２９によりプログラムを実行し、ワークＷ１
の加工を行う。ステップＳ８におけるプログラム実行
後、ステップＳ１１に移行する。ステップＳ３における
判断にてＮＯの場合にはステップＳ９に移行する。ステ
ップＳ９にて工具２をＺ軸方向垂直上方の軸移動を退避
側に切り換えて所定量退避移動させる。

【００１７】ステップＳ１０にてＸ軸，Ｚ軸指令を除く
プログラムを実行する。すなわち読込み演算回路２６に
よりプログラムの読込み演算を行わせることにより工具
２をＹ軸方向にプログラム指示に従って移動させ、ＳＴ
Ｍ指令実行回路２９により主軸の回転，停止，回転方
向，回転数及び工具関係等を実行させる。その後ステッ
プＳ１１に移行する。ステップＳ１１にて次に読み込む
べきプログラムが有りか否か判断する。ＹＥＳの場合は
ステップＳ１に戻り上述の動作を繰り返す。即ちステッ
プＳ３にてＮＯの場合に加工を行わずプログラムを１ブ
ロックずつ順次読み込み、Ｘ軸指令値がソフトリミット
を越えない位置に戻った時点でＹＥＳの判断となってス
テップＳ８にて加工が実施され、ステップＳ１１の判断
がＮＯとなるまでにワークＷ１の加工可能範囲は全て加
工が完了することになる。

【００１８】ステップＳ１１にてＮＯの場合にはプログ
ラム中で加工を行うべき部分がないことを示していて、
ステップＳ１２に移行する。ステップＳ１２にてテーブ
ル１に対するワークＷ１の取付位置を変更し、ソフトリ
ミットによりワークＷ１の未加工となっていた部分をテ
ーブル１上の加工可能範囲に位置決めする。ステップＳ
１３にて取付変更後のワークＷ１を計測して加工原点合
わせてを行う。またワークＷ１の未加工部分を加工し、
加工済部分を再加工しないようにＸ軸方向のストローク
リミットを決定してストローク限界位置にソフトリミッ
トを再設定する。ステップＳ１４にてソフトリミット再
設定済の上記と同一プログラムの読み込みを開始する。
ステップＳ１５にて上記ステップＳ２からステップＳ１
０と同一の動作を実行する。ステップＳ１６にて次に読
み込むべきプログラムが有りか否か判断し、ＹＥＳの場
合にはステップＳ１４に戻り同じ動作を繰り返す。ＮＯ
の場合にはワークＷ１の全加工が完了したことを示して
いて、この動作は終了する。

【００１９】図４は他の実施例であってワークに対し等
高線加工または螺旋加工を施す場合の状態説明図であ
る。先ず等高線加工について説明する。テーブル１上に
ワークＷ２が載置されていてＸ軸方向の加工開始端部位
置をチ、Ｘ軸方向の加工終了端部位置をヌとする。位置
チからＸ軸方向に加工可能範囲の限界点ストロークリミ
ット位置をリとし、この位置リにソフトリミットを設け
る。従って位置チから位置リまでがストロークリミット
内で加工可能範囲であり、位置リから位置ヌまでがスト
ロークリミット外で加工不可能範囲である。そして加工
に際してはプログラムに従ってテーブル１と工具２とが
相対的に水平Ｘ軸方向移動と水平Ｙ軸方向移動の合成移
動によって円運動を行いながら加工を行う。尚螺旋加工
の場合には更に工具２に垂直Ｚ軸方向の移動も合わせて
行わせる。

【００２０】実加工においては図１の場合と同様、工具
２がソフトリミットの設けられている位置リに相当する
ワークＷ２加工面上の点ルに達したとき、工具２はソフ
トリミットに制限されてワークＷ２の位置リから位置ヌ
の範囲には移動できない。そこで工具２を図１の場合と
同様Ｚ軸方向垂直上方の位置ヲに退避移動させてから、
加工プログラムを１ブロックずつ読み込みプログラムの
指示に従ってＸ軸，Ｚ軸指令以外のプログラムを実行さ
せる。これにより工具２はＹ軸方向の位置ワにプログラ
ムの１ブロック分ずつ徐々に移動を行う。プログラムの
Ｘ軸指令値がソフトリミットを越えない位置となった時
点で工具２はＹ軸方向の位置ワに到達しているので、こ
のとき工具２をＺ軸の指令位置カに移動させる。以降は
プログラムを実行して加工を続行する。尚上記説明では
Ｘ軸方向について加工可能範囲を越えた大きなワークを
対象として述べたが、他の軸方向について加工可能範囲
を越えたワークに対しても同様の制御方法を行うことが
出来る。

【００２１】また、上記説明ではＸ軸がソフトリミット
を越えた場合にＺ軸方向に退避させたうえ、Ｙ軸はプロ
グラム通りに動作させているが、Ｘ軸の指令値がソフト
リミット内に戻るまで全ての軸動作を停止してプログラ
ムの読み込み及び演算のみを実行し、Ｘ軸の指令値がソ
フトリミット内に戻った時点で、その指令値に予め記憶
したパターンの移動経路に沿って工具を移動させ、加工
を再開するようにしても良い。さらに、ソフトリミット
の設定位置は必ずしも加工可能範囲のストローク限界に
限定されるものではなく、その近傍など作業に応じて適
宜設定すればよい。また、ソフトリミットに達した時点
でその軸の動作を停止するのではなく、直前の値であっ
てもよい。

【００２２】

【発明の効果】本発明の方法は上述のとおり構成されて
いるので、次に記載する効果を奏する。本発明はワーク
が加工可能範囲を越える場合にもワーク全体を加工する
プログラムを作成し、加工可能範囲のストローク限界位
置にソフトリミットを設定する。そして制御軸の指令値
がソフトリミットを越えた時点で工具をワークから退避
させ、プログラムの読み込みを行わせ、ソフトリミット
を越えた制御軸の指令値がソフトリミットを越えない位
置に戻った時点で加工を再開させるようになしたので、
プログラム中に１回の取り付けで加工不可能部分が存在
していても、加工可能部分については機械を停止させる
ことなく、加工を実施することが出来て、加工効率が向
上する。また加工不可能部分についてもワークの取付位
置を変更して加工原点合わせを行いソフトリミットの再
設定を行うことにより全ての加工を完了させることが出
来るので、プログラムの作成にあたりプログラムを一度
の取り付けにて加工可能な部分と加工不可能な部分とに
分割してプログラミングを行う必要がなく、手間が省け
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の制御方法によりワークに対し走査線加
工を行う場合の状態説明図である。

【図２】本発明の制御方法を実施する場合のブロック線
図である。

【図３】本発明の動作順序を示すフローチャート図であ
る。

【図４】本発明の他の実施例を示すものであって、等高
線加工または螺旋加工を行う場合の状態説明図である。

【符号の説明】

１ テーブル ２ 工具 ２５ 判定回路 ２６ 読込み演算回路 ２７ 実行回路 ２９ ＳＴＭ指令実行回路 Ｗ１，Ｗ２ ワーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−160620（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−1480（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−18104（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23Q 15/00 - 15/28 G05B 19/18 - 19/46

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工プログラムに従ってワークを加工す
   る工作機械の制御方法であって、前記工作機械の加工可
   能範囲のストローク限界位置にソフトリミットを設定
   し、前記加工プログラムの指令の内、何れかの制御軸の
   指令値が前記ソフトリミットを越える場合に前記制御軸
   を前記ソフトリミットに達した位置にて移動を停止させ
   前記加工プログラムの読み込み及び演算のみを実行し、
   前記ソフトリミットを越えた制御軸の指令値が前記ソフ
   トリミット内となったときに前記制御軸を前記ソフトリ
   ミット内となった指令値の位置に移動させ、加工を再開
   することを特徴とする工作機械の制御方法。
2. 【請求項２】 前記ソフトリミットを越える直前の位置
   から前記ソフトリミット内となった位置への制御軸の動
   作を予め設定し、設定された移動経路に従って前記ソフ
   トリミット内となった制御軸の指令値の位置に移動させ
   加工を再開することを特徴とする請求項１に記載の工作
   機械の制御方法。
3. 【請求項３】 前記何れかの制御軸の指令値が前記ソフ
   トリミットを越えるとき、前記制御軸が前記ソフトリミ
   ットに達した時点で工具軸方向の制御軸を反ワーク側に
   退避させ前記加工プログラムの読み込み及び演算は続行
   させ工具軸方向の制御軸を除き移動可能な制御軸を加工
   プログラムにもとづいて引続き軸移動させ、前記加工プ
   ログラムの読み込みにより前記ソフトリミットを越えた
   制御軸の指令値が加工可能範囲内に戻ったとき全制御軸
   の軸移動を再開してこの指令値の位置より加工を再開す
   ることを特徴とする請求項１又は２に記載の工作機械の
   制御方法。
4. 【請求項４】 ワークをテーブルに取り付けて加工を行
   った後ワークのテーブルへの取付位置を変更し、先の加
   工時に用いたと同一の加工プログラムに対して既加工部
   分と未加工部分の継ぎ目にソフトリミットを設定し、未
   加工部分の加工を行わせることによりワークの全加工を
   完了させるようになした請求項１又は２又は３の何れか
   １項に記載の工作機械の制御方法。