JP3491913B2

JP3491913B2 - 数値制御装置

Info

Publication number: JP3491913B2
Application number: JP27289092A
Authority: JP
Inventors: 真樹関; 雅子須藤
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 1992-10-12
Filing date: 1992-10-12
Publication date: 2004-02-03
Anticipated expiration: 2019-02-03
Also published as: JPH06114681A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は工作機械を制御する数値
制御装置に関し、特に試作品等を加工するための工作機
械を制御するための数値制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】数値制御工作機械の技術的な進展は目覚
ましく、複雑な形状のワークを高速で、精度良く加工で
きる。また、現在では複雑な形状のワークは数値制御工
作機械なくしては加工できない。

【０００３】また、加工のための加工プログラムを作成
するために、数値制御装置に対話形プログラム作成機能
を付加した対話形数値制御装置や、複雑な加工プログラ
ムを簡単に作成するための自動プログラミング装置等が
広く使用されている。

【０００４】勿論、これらの数値制御装置を使用するに
は、機械座標、機械原点、プログラム座標、加工原点等
を正確に定義して、厳密な加工プログラムを作成する必
要がある。そして、多数のワークを加工する場合はこれ
らの対話形数値制御装置、自動プログラミング装置を使
用できる。

【０００５】一方、試作品あるいは型を作成するための
一部の加工では、ワークの着脱や工具の取り付け等の段
取りに要する時間が少なくてすみ、加工プログラム作成
も不要となる汎用のフライス盤や汎用の旋盤等を使用す
るようにしている。その場合の加工は、もっぱらオペレ
ータの判断によって行われている。

【０００６】ところが、これらの汎用の工作機械を使用
できるオペレータは、数が少なくなりつつある。また、
直線加工等は問題ないが、斜め直線加工、円弧加工等に
なるとこれらの汎用の工作機械では加工が困難である。

【０００７】逆に、一般の数値制御工作機械を使用する
と、機械座標、機械原点、プログラム座標、加工原点等
を正確に定義する必要があり、それは不可能ではない
が、１個だけのワークの一部を加工するにはあまりにも
プログラミングの手間が大きい。

【０００８】こうした問題を解決するために、本出願人
は汎用の工作機械を使用して、試作品等の簡単な加工を
行うことができる数値制御装置を特願平４−２３１８３
６号として出願している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このような工作機械で
試作を行う場合に、頻繁に行われる加工の一つに穴開け
加工がある。その穴開け加工に、ワークの所定経路に沿
って設けられた点群に穴を開ける作業がある。この作業
では、例えばボール盤を用いてある一点で穴を開ける
と、次の穴にドリルを設定して位置決めする必要があ
る。このため、作業内容が煩雑となり、多くの点群に穴
を開けるのに時間を要していた。また、そのドリルの位
置決めも目測で行うために必ずしも正確ではなかった。
このような背景の下に、工作機械に組み込まれた数値制
御装置の機能を用いてこの点群に対する穴開け加工を簡
単に、かつ精度良く行うことが要請されていた。

【００１０】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、工作機械に組み込まれた数値制御装置の機能
を用いて、点群に対する穴開け加工を簡単に、かつ精度
良く行うことができるようにすることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、少なくとも２軸以上の工作機械を制御す
る数値制御装置において、入力された複数の位置データ
を記憶する記憶手段と、工具の移動を指令するパルス列
を出力するために、オペレータが手動操作することによ
りパルス信号を発生する手動パルス発生器、若しくは、
工具の移動を指令するジョグ送り釦が操作されることに
より、手動送り速度を設定する設定手段で設定された速
度のパルス列を出力するパルス発生手段を備え、一つの
前記位置データが表す点から次の位置データが表す点へ
前記工具を移動させるために、該次の位置データおよび
手動パルス発生器又はジョグ送り釦の操作により発生す
るパルス列とに基づいて補間を行って次の点の位置まで
補間パルスを出力する補間手段と、を有することを特徴
とする数値制御装置が、提供される。

【００１２】

【作用】オペレータは予め複数の位置データを入力し記
憶手段に記憶させておく。

【００１３】オペレータは、手動パルス発生器又はジ
ョグ送り釦を手動操作して、工具を移動させるパルス列
を出力させる。

【００１４】複数の位置データの一点での加工が終了
し、手動パルス発生器又はジョグ送り釦の手動操作でパ
ルス列を出力させると、補間手段は、次の点の位置まで
パルス列を補間して補間パルスを出力する。

【００１５】このため、位置データのある点での加工
が終了すると、オペレータの操作に応じて工具は次の点
の位置に移動して停止する。この点での加工が終了する
と、再びオペレータの操作に応じて工具は次の点の位置
に移動して停止する。この動作を繰り返すことにより、
複数の位置データのすべての点に対して加工が行われ
る。すなわち、複数の位置データの点に対する加工を行
う場合、加工プログラムを作成しなくても、各位置デー
タの点に対する移動を簡単に、かつ精度良く行うことが
できるものである。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明の数値制御装置の概要を示す図で
ある。点群データ記憶手段１は、ガイダンス情報をグラ
フィック制御回路１５を介して表示装置１６に表示する
と共に、オペレータがキーボード１７を操作し、ガイダ
ンス情報に従って対話的に入力した点群データを記憶す
る。なお、記憶された点群データは必要に応じてグラフ
ィック制御回路１５を介して表示装置１６に表示され
る。この点群データ作成手順の詳細は後述する。

【００１７】変換手段２は、その点群データをＮＣ指令
に変換し、そのＮＣ指令はＮＣ指令記憶手段３に記憶さ
れる。一方、選択手段６が、工具の移動速度を指令する
パルス信号を選択するために設けられている。この選択
手段６には、手動パルス発生器４１からのパルス信号Ｈ
Ｐ、機械操作盤４０に設けられたジョグ送り釦４２（図
５）のオン操作に対応したパルス信号ＧＪ、または送り
指令パルス信号ｆが入力される。この送り指令パルス信
号ｆは、ガイダンス情報に従って点群データと共に予め
設定されている送り速度指令Ｆに応じたパルス信号であ
り、ここでは図示されていないクロック回路からのクロ
ック信号ＣＬＤを送り速度指令Ｆに応じて分周して生成
されたものである。

【００１８】また、上記のジョグ送り釦４２をオンした
ときのパルス信号ＧＪは、次のようにして生成される。
すなわち、分周手段５には、クロック信号ＣＬＤと、機
械操作盤４０に設けられた設定スイッチ４２ａ（図５）
からの設定信号ＳＳが送られる。分周手段５は、そのク
ロック信号ＣＬＤを設定信号ＳＳで分周することにより
パルス信号ＧＪを生成する。このパルス信号ＧＪは、ジ
ョグ送り釦４２のオン信号に応じて選択手段６に送られ
る。なお、この場合のジョグ送り釦４２は指定された経
路に沿って工具を送る送り釦である「＋ＧＪ」の釦（図
５）である。

【００１９】さらに、上記の各パルス信号の他に、選択
手段６には、機械操作盤４０に設けられた操作切換スイ
ッチ４４（図５）で選択された「手動」か「自動」かの
切り換え信号が入力される。

【００２０】選択手段６は、操作切換スイッチ４４から
の切り換え信号が「手動」であれば、手動操作で送られ
てきたパルス信号、すなわち手動パルス発生器４１から
のパルス信号ＨＰか、ジョグ送り釦４２によるパルス信
号ＧＪかのいずれかのパルス信号を補間手段４に送る。
また、操作切換スイッチ４４からの切り換え信号が「自
動」であれば、同じく機械操作盤４０に設けられている
サイクルスタート釦４５（図５）が押されたことを確認
した上で、送り速度指令Ｆによる送り指令パルス信号ｆ
を補間手段４に送る。

【００２１】補間手段４は、上記の選択手段６から送ら
れてきたパルス信号を補間して補間パルス信号を出力す
る。すなわち、点群データの一点での加工が完了したと
きに工具がＮＣ指令で指定された次の点に順次移動する
ように補間パルス信号を生成し、その補間パルス信号を
軸制御回路１８に出力する。軸制御回路１８は実際には
３軸分を有する。軸制御回路１８は補間手段４から出力
された補間パルス信号を受けて各軸の速度指令を生成
し、サーボアンプ１９に送る。サーボアンプ１９は工作
機械２０に取り付けられたサーボモータを駆動し、工作
機械２０を制御する。

【００２２】次に、上記の点群データを作成する手順を
図２及び図３を用いて説明する。図２は点群パタン選択
のためのガイダンス選択画面を示す図である。このガイ
ダンス選択画面１６ａは、表示装置１６に表示される。
ガイダンス選択画面１６ａには、図に示すように、先ず
４つの点群パタンが示される。その４つの点群パタン
は、円周上の点群パタン、円弧上の点群パタン、四角形
上の点群パタン、及び格子上の点群パタンである。ま
た、ここでは図示されていないソフトキーを押すことに
より、次のガイダンス選択画面１６ｂが表示され、任意
点による点群パタンが示される。オペレータは、これら
の合計５つの点群パタンから必要な点群パタンを選択す
る。

【００２３】図３は点群パタン作成ためのガイダンス画
面である。図２のガイダンス選択画面で円周上の点群パ
タンを選択すると、この図３のガイダンス画面１６ｃが
表示される。

【００２４】表示画面１６ｃの画面左上部には工具の現
在位置を表示する現在位置表示欄５１が、画面右上部に
は工具の現在の状態等を表示するための工具状態表示欄
５２が、画面下部には点群データを入力するためのデー
タ入力画面５３がそれぞれ表示されている。現在位置表
示欄５１には、工具の現在位置としてＸ座標欄、Ｙ座標
欄、およびＺ座標欄が設けられている。また、工具状態
表示欄５２には、工具と指定形状との間の距離（Ｄ）を
表示する距離表示欄、工具径（φ）を表示する工具径表
示欄（φ）が設けられている。

【００２５】データ入力画面５３の右側には、円周上の
点群パタン状態図５３ａが表示されている。円周上の点
群パタンは、円の中心点（Ｘ，Ｙ）、半径Ｒ、始点角度
Ａ、及び穴個数Ｐの各要素によって決定される。ここ
で、始点角度Ａは、第１個目の穴開け加工位置の円周上
での角度であり、その角度はＸ軸平行を０°として指定
される。また、Ｐ個の穴の位置は、１周円上に等間隔に
並べられる。

【００２６】この点群パタン決定のための各要素に対応
して、データ入力画面５３の左側には、中心点Ｘ、Ｙ入
力欄５３ｂ、半径Ｒ入力欄５３ｃ、始点角度Ａ入力欄５
３ｄ、及び穴個数Ｐ入力欄５３ｅが設けられている。ま
た、上記のデータ入力欄の他に、ソフトキーメニュー欄
５３ｆが設けられている。各入力欄のデータが入力され
ると、点群データが生成され、点群データ記憶手段１に
記憶される。

【００２７】ソフトキーメニュー欄５３ｆの「開始」に
対応するキーボード１７上のファンクションキーを押す
ことにより、工具は穴開け加工開始位置に移動する。こ
の移動は、オペレータによる手動パルス発生器４１、ジ
ョグ送り釦４２またはサイクルスタート釦４５の操作に
対応して行われる。工具が加工開始位置に達すると停止
し、オペレータは、その位置で、例えばボール盤を手動
操作して穴開け加工を行う。その位置での穴開け加工が
終了すると、オペレータは再び手動パルス発生器４１、
ジョグ送り釦４２またはサイクルスタート釦４５を操作
し、その操作に応じて工具が次の加工位置に移動し、そ
の位置に達すると停止する。この動作を点群データの各
位置で順次繰り返し行うことで、点群パタンに対する穴
開け加工が完了する。

【００２８】このように、ガイダンス画面で作成した点
群データに従って、工具が順次、次の穴開け加工位置に
移動していく。このため、汎用の工作機械を用いて点群
に対する穴開け加工を行う場合でも、各点に対する移動
を簡単に、かつ精度良く行うことができるようになる。

【００２９】なお、上記の説明では、円周上の点群パタ
ン作成について説明したが、他の点群パタン作成につい
ても同様にして行うことができる。図４は本発明の数値
制御装置のハードウェアの構成を示すブロック図であ
る。プロセッサ１１はＲＯＭ１２に格納されたシステム
プログラムに従って数値制御装置全体を制御する。図１
の点群データ記憶手段１、変換手段２、ＮＣ指令記憶手
段３、補間手段４、分周手段５、及び選択手段６は、プ
ロセッサ１１がＲＯＭ１２のシステムプログラムによっ
て実行するソフトウェアによる機能である。このＲＯＭ
１２にはＥＰＲＯＭあるいはＥＥＰＲＯＭが使用され
る。ＲＡＭ１３にはＳＲＡＭ等が使用され、入出力信号
等の一時的なデータが格納される。不揮発性メモリ１４
には図示されていないバッテリによってバックアップさ
れたＣＭＯＳが使用される。また、不揮発性メモリ１４
には電源切断後も保持すべきパラメータ、加工プログラ
ム等の各種データ等が格納される。

【００３０】グラフィック制御回路１５はガイダンス情
報や入力された点群データ等を表示可能な信号に変換
し、表示装置１６に与える。表示装置１６にはＣＲＴあ
るいは液晶表示装置が使用される。軸制御回路１８（３
軸分）はプロセッサ１１からの補間パルス信号ＣＰを含
む軸の移動指令を受けて、軸の移動指令をサーボアンプ
１９（３軸分）に出力制御する。サーボアンプ１９はこ
の移動指令を受けて、工作機械２０の図示されていない
サーボモータを駆動する。なお、工作機械２０はこのサ
ーボモータの他に、移動指令を行うために操作する機械
操作盤４０を備えており、その詳細は後述する。これら
の構成要素はバス３０によって互いに結合されている。

【００３１】ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コント
ローラ）２２は加工プログラムの実行時に、バス３０経
由でＴ機能信号（工具選択指令）等を受け取る。そし
て、この信号をシーケンス・プログラムで処理して、動
作指令として信号を出力し、工作機械２０を制御する。
また、対話形数値制御装置では工作機械２０から状態信
号を受けて、シーケンス処理を行い、バス３０を経由し
てプロセッサ１１に必要な入力信号を転送する。

【００３２】なお、バス３０には更に、システムプログ
ラム等によって機能が変化するソフトウェアキー２３が
接続されている。このソフトウェアキー２３は、上記表
示装置１６、キーボード１７とともに、ＣＲＴ／ＭＤＩ
パネル２５に設けられる。

【００３３】図５は工作機械に備えられた機械操作盤の
一例を示す図である。図に示す機械操作盤４０には、手
動パルス発生器４１、選択スイッチ４１ｂ、ジョグ送り
釦４２、設定スイッチ４２ａ、方向切換スイッチ４３、
操作切換スイッチ４４、及びサイクルスタート釦４５が
設けられている。

【００３４】手動パルス発生器４１はハンドル４１ａを
左又は右に回転させると、その回転に応じてパルス信号
を発生させる。このパルス信号は回転方向判別のために
二相のパルスから成り、バス３０を介してプロセッサ１
１に送られ、工具を移動させる。

【００３５】選択スイッチ４１ｂは手動パルス発生器４
１において発生させるパルス信号が、Ｘ軸方向（Ｘ）、
Ｙ軸方向（Ｙ）、Ｚ軸方向（Ｚ）及び点群データでの経
路に対応した方向（Ｇ）のうち、いずれの方向のパルス
信号かを選択するためのスイッチである。なお、上記の
工具移動を手動パルス発生器４１を操作して行うとき
は、選択スイッチ４１ｂは、「Ｇ」に設定される。

【００３６】ジョグ送り釦４２には「＋Ｘ」，「−
Ｘ」，「＋Ｙ」，「−Ｙ」，「＋Ｚ」，「−Ｚ」の各軸
についてプラス及びマイナス方向の送り釦と、「＋Ｇ
Ｊ」，「−ＧＪ」の点群データでの経路に対応してプラ
ス及びマイナス方向の送り釦との、全部で８つの釦が設
けられている。上記の工具移動をこのジョグ送り釦４２
を操作して行うときは、上述したように、「＋ＧＪ」の
送り釦が使用される。このジョグ送り釦４２を押したと
きのオン信号は、ＰＭＣ２２及びバス３０を経由してプ
ロセッサ１１に送られ、所定の処理が行われる。

【００３７】設定スイッチ４２ａは、ジョグ送り釦４２
をオペレータが押した際に発生する一定時間内のパルス
数を設定し、その設定信号ＳＳは、ジョグ送り釦４２の
オン信号と同様に、ＰＭＣ２２、バス３０を経由してプ
ロセッサ１１に送られ、上記の分周手段５で処理され
る。

【００３８】方向切換スイッチ４３は、選択スイッチ４
１ｂで「Ｇ」を選択し手動パルス発生器４１を操作した
ときに、工具に予めガイダンス情報に従って作成された
指定形状に沿った並行移動をさせるか、あるいは指定形
状に対して垂直移動させるかのいずれかの移動を選択し
切り換えるためのスイッチである。この方向切換スイッ
チ４３をＨ側にすると工具は並行移動を行い、Ｖ側にす
ると垂直移動を行う。

【００３９】操作切換スイッチ４４は、上述したよう
に、点群データに基づく工具移動を手動で行うか、自動
で行うかを選択し切り換えるためのスイッチである。こ
の操作切換スイッチ４４をＭ側にすると手動で工具が移
動し、Ａｕ側にすると送り速度指令Ａに従って自動で工
具が移動する。

【００４０】サイクルスタート釦４５は、操作切換スイ
ッチ４４がＡｕ側に切り換えられているときに、その自
動送りの起動をかけるためのスイッチである。すなわ
ち、工具を次の加工位置に移動させようとするとき、こ
のサイクルスタート釦４５を押すと、工具は自動的に次
の加工位置に移動し停止する。

【００４１】このように、本実施例では、点群データの
一点での加工が終了したときに、オペレータの操作によ
って工具が次の点に移動して停止するようにした。この
動作を順次繰り返すことにより、点群データのすべての
点に対して加工を行うことができる。したがって、汎用
の工作機械を用いて点群に対する加工を行う場合でも、
各点に対する移動を簡単に、かつ精度良く行うことがで
きるようになる。

【００４２】上記の説明では、穴開け加工を行う場合に
ついて説明したが、他の加工、例えば切削加工を行う場
合でも同様に適用することができる。その場合は、各加
工位置毎に切削加工が終了すると、工具は次の加工位置
に移動して停止する。

【００４３】また、上記の説明ではボール盤を想定して
説明したが、他の工作機械、例えば旋盤等でも同様に適
用することができる。また、このようなガイダンス機能
は、通常の数値制御装置に組み込むことができるし、特
別安価な数値制御装置として構成することもできる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、点群デ
ータの一点での加工が終了したときに、オペレータの操
作によって工具が次の点に移動して停止するようにし
た。この動作を順次繰り返すことにより、点群データの
すべての点に対して加工を行うことができる。したがっ
て、汎用の工作機械を用いて点群に対する加工を行う場
合でも、各点に対する移動を簡単にかつ精度良く行うこ
とができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の数値制御装置の概要を示す図である。

【図２】点群パタン選択のためのガイダンス選択画面を
示す図である。

【図３】点群パタン作成ためのガイダンス画面である。

【図４】本発明の数値制御装置のハードウェアの構成を
示すブロック図である。

【図５】機械操作盤の一例を示す図である。

【符号の説明】

１点群データ記憶手段２変換手段３ＮＣ指令記憶手段４補間手段５分周手段６選択手段１２ＲＯＭ１３ＲＡＭ１４不揮発性メモリ１５グラフィック制御回路１６表示装置１７キーボード１８軸制御回路１９サーボアンプ２０工作機械４０機械操作盤４１手動パルス発生器４１ｂ選択スイッチ４２ジョグ送り釦４２ａ設定スイッチ４３方向切換スイッチ４４操作切換スイッチ４５サイクルスタート釦

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−49206（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−181006（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−221405（ＪＰ，Ａ) 特公昭51−15186（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23Q 15/00 G05B 19/4093,19/4097 G05B 19/4103

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも２軸以上の工作機械を制御す
る数値制御装置において、入力された複数の位置データを記憶する記憶手段と、工具の移動を指令するパルス列を出力するために、オペ
レータが手動操作することによりパルス信号を発生する
手動パルス発生器と、一つの前記位置データが表す点から次の位置データが表
す点へ前記工具を移動させるために、該次の位置データ
および前記パルス発生器が発生するパルス列とに基づい
て補間を行って次の点の位置まで補間パルスを出力する
補間手段と、を有することを特徴とする数値制御装置。
【請求項２】少なくとも２軸以上の工作機械を制御す
る数値制御装置において、入力された複数の位置データを記憶する記憶手段と、手動送り速度を設定する設定手段と工具の移動を指令するジョグ送り釦が操作されることに
より前記設定手段で設定速度のパルス列を出力するパル
ス発生手段と、一つの前記位置データが表す点から次の位置データが表
す点へ前記工具を移動させるために、該次の位置データ
および前記パルス発生手段が発生するパルス列とに基づ
いて補間を行って次の点の位置まで補間パルスを出力す
る補間手段と、を有することを特徴とする数値制御装
置。
【請求項３】前記位置データを記憶する手段は、ガイ
ダンス情報に従って対話的に入力された点群データを記
憶する点群データ記憶手段と、前記点群データをＮＣ指
令に変換して記憶するＮＣ指令記憶手段と、を備えるこ
とを特徴とする請求項１又は請求項２記載の数値制御装
置。
【請求項４】前記補間信号に応じて移動する軸は、少
なくとも２軸であることを特徴とする請求項１、請求項
２又は請求項３記載の数値制御装置。