JP3680064B2 - 数値制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械や各種産業機械を制御する数値制御装置に関し、特に、スレーブ軸の移動指令にマスタ軸の移動指令を重畳して制御することができる数値制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
１つの軸の移動に他の軸の移動を重畳させて制御する方法は、重畳制御として知られている。例えば、２系統制御の工作機械の例において、図１に示すように、主軸台２に取り付けられたワーク１に対して、工具ＴＩと工具ＴIIで加工するとき、主軸台２をＺＩｍ軸方向に移動させると共に工具ＴＩを該ＺＩｍ軸方向と直交するＸＩ軸方向に移動させワーク１に対して加工し、又、工具ＴIIをＺＩｍ軸方向と平行なＺIIｓ軸方向に移動させると共に該ＺIIｓ軸と直交するＸII軸方向に移動させワーク１に対して加工する。ここで、ＸＩ軸、ＺＩｍ軸を第１系統の軸、ＸＩ−ＺＩｍ座標系を第１系統のワーク座標系と言う。又、ＸII軸、ＺIIｓ軸を第２系統の軸、ＸII−ＺIIｓ座標系を第２系統のワーク座標系と言う。
【０００３】
この加工において、ＺＩｍ軸の移動と共にＺIIｓ軸を移動すれば、ＺIIｓ軸のワーク１に対する相対的位置は変化がない。このことから、ワーク１に対する工具ＴIIによる加工は、ワーク１のＺＩｍ軸方向の移動が停止している状態で、加工プログラムを作成しておき、実際の加工時には、ＺＩｍ軸への移動指令をＺIIｓ軸への移動指令に加算する重畳制御を行ってＺIIｓ軸を移動させれば、ワーク１に対して工具ＴIIはプログラム指令どおりに移動し加工することになる。即ち、この重畳制御を実施することによって、ワーク１に対してＸＩ軸，ＺＩｍ軸による加工と、ＸII軸，ＺIIｓ軸による加工を同時に実行することができるものである。なお、この重畳制御において、ＺＩｍ軸をマスタ軸、ＺIIｓ軸をスレーブ軸と言う。
【０００４】
この重畳制御において、プログラムで指令する場合の一実施例を述べる。
例えば、第１系統に対しては、下記のプログラムＯ１０００
Ｏ１０００；
〜
〜
Ｇ０１ Ｘ０ Ｚ０；移動指令
Ｇ０１ Ｘ１００． Ｚ１００．；移動指令
〜
〜
第２系統に対しては、下記のプログラムＯ２０００
Ｏ２０００；
〜
〜
Ｍ８０；ＺＩｍ軸とＺIIｓ軸による重畳制御有効指令
Ｇ０１ Ｘ０ Ｚ０；移動指令
Ｇ０１ Ｘ１００． Ｚ１００．；移動指令
〜
Ｍ８３；ＺＩｍ軸とＺIIｓ軸による重畳制御解除指令
〜
〜
といったプログラムが考えられる。上記例では、第２系統のプログラムＯ２０００で重畳制御有効／重畳制御解除を指令している。
【０００５】
図２は、この重畳制御における位置制御の概要説明図である。重畳制御時（一実施例として、プログラムにより重畳制御有効指令が読み出され、重畳解除指令が読み出されるまで）、数値制御装置で各分配周期毎に求められたマスタ軸であるＺＩｍ軸への移動指令（Ｉ１）による移動量δｚＩｍは、マスタ軸であるＺＩｍ軸の現在値レジスタに加算されて、第１系統のワーク座標系の座標値が更新され（Ｉ２）、第１系統のサーボ処理部（Ｉ３）に出力される。一方、スレーブ軸であるＺIIｓ軸に対して、スレーブ軸であるＺIIｓ軸への移動指令（II１）による移動量δｚIIｓは、 ＺIIｓ軸の現在値レジスタに加算されて、第２系統のワーク座標系の座標値が更新される（II２）。そして、スレーブ軸であるＺIIｓ軸に対して、マスタ軸であるＺＩｍ軸による移動指令の移動量δｚＩｍを、 スレーブ軸のＺIIｓ軸への移動指令による移動量δｚIIｓに加算した移動量（δｚIIｓ＋δｚＩｍ）が、第２系統のサーボ処理部（II３）へ出力される。これによって、上述したような重畳制御がなされることになる。このような重畳制御についてはすでに公知である （例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−２７０１３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した重畳制御がなされているとき、マスタ軸の移動指令がスレーブ軸に加算重畳されることなどが原因でスレーブ軸にオーバートラベルアラームが発生したり、スレーブ軸で移動される工具等が他の部位と干渉したりすることがある。
【０００８】
このような問題の発生を防止するための方策の一つとして、このような問題発生が予想されるときには、事前に重畳制御を解除することが有効であった。しかし、重畳制御を解除すると、スレーブ軸はマスタ軸の移動指令を受けなくなる。その結果、マスタ軸とスレーブ軸の位置関係の認識が失われる。マスタ軸で駆動されるワークとスレーブ軸との位置関係が不明となる。
【０００９】
重畳制御解除後、再び、重畳制御解除以前の位置関係において重畳制御を開始するには、マスタ軸とスレーブ軸の位置関係を再計算し、その結果に基づいてスレーブ軸のワーク座標系を設定し直す必要があった。しかし、重畳制御解除時と再度重畳制御有効時のマスタ軸の機械座標値、ワーク座標値など機械とワークにおける各種データを元にした複雑な計算が必要なため、オペレータにその計算を行わせることは非常に困難であった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、重畳制御中、重畳制御解除することなく、スレーブ軸を停止させて、重畳制御を一時停止状態とし、その後停止を解除して重畳制御の再開を容易にできるようにした数値制御装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一つの軸をマスタ軸として指定し、前記マスタ軸と平行な別の一つの軸をスレーブ軸として指定し、重畳制御指令により前記スレーブ軸の移動指令に前記マスタ軸の移動指令を重畳した移動指令で前記スレーブ軸の軸移動制御を行う数値制御装置において、重畳制御中に、指令プログラムのコマンド又は信号の入力によるスレーブ軸停止指令を受付ける手段と、該スレーブ軸停止指令を受付けると、前記スレーブ軸の移動を停止させると共に、前記マスタ軸の移動指令を反転した値を前記スレーブ軸のワーク座標系における座標値に加える手段と、を備えたことを特徴とするものである。又、指令プログラムのコマンド又は信号の入力によるスレーブ軸停止解除指令を受付ける手段と、該スレーブ軸停止解除指令を受付けると、スレーブ軸の移動を再開して停止していた重畳制御を再開させる手段を備えるようにした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の原理について、図１に示した例に対応した図３、図４に基づいて説明する。図１の場合、重畳される軸はスレーブ軸であるＺIIｓ軸であり、ＸII軸は、重畳制御とは直接関係がないから、マスタ軸であるＺＩｍ軸、スレーブ軸であるＺIIｓ軸について説明する。又、説明を分かり易くするために、マスタ軸に関するものは添え字を「ｍ」、スレーブ軸に関するものは添え字を「ｓ」として区別している。また、第１系統に関するものは添え字を「Ｉ」、第２系統に関するものは添え字を「II」として区別している。
【００１３】
図３は、重畳制御解除することなく、スレーブ軸停止指令後の動作の説明図である。マスタ軸であるＺＩｍ軸がδＺＩｍ移動した後、再度、重畳制御を開始しようとするときの状態を示している。重畳制御停止直前のスレーブ軸であるＺIIｓ軸のワーク座標系での座標位置がｚIIｓであったとする。
【００１４】
スレーブ軸は停止しているしていることから、第２系統のワーク座標系での座標位置ｚIIｓの変化はない。一方、マスタ軸であるＺＩｍ軸がδｚＩｍ移動したことにより、ワーク１はδｚＩｍ移動しており、重畳制御停止直前の工具ＴIIと対向していたワーク１上の位置ａは、図３でａ’の位置に移動している。
【００１５】
そこで、スレーブ軸の移動停止をとき、再度重畳制御を再開する場合、先の重畳制御の一時停止における位置関係に戻すには、工具ＴIIをδｚＩｍ移動させればよく、これにより工具ＴIIとワーク１の位置関係及びマスタ軸とスレーブ軸の位置関係は、重畳制御一時停止直前の位置関係となる。しかし、この場合、第２系統のワーク座標系におけるＺIIｓ軸の座標値はｚIIｓ＋δｚＩｍとなり、重畳制御一時停止直前の位置ｚIIｓとはならない。そのため、本発明では、重畳制御一時停止後のマスタ軸であるＺＩｍ軸の移動量δｚＩｍの符号を逆転してスレーブ軸であるＺIIｓ軸の座標値に加算するようにする。その結果、重畳制御一時停止後のスレーブ軸であるＺIIｓ軸の座標値はｚIIｓ−δｚＩｍとなる。
【００１６】
これは、第２系統のワーク座標系におけるＺIIｓ軸の原点ＺIIsoを＋δｚＩｍだけシフトしてＺIIso’としたことを意味する。 そして、再度重畳制御を開始する際にスレーブ軸の一時停止前の位置ｚIIｓへ位置決めするようにすれば、スレーブ軸はδｚＩｍ移動して工具ＴIIをワーク１のａ’点に対応し、マスタ軸とスレーブ軸、及びワークとスレーブ軸の位置関係が重畳制御の一時停止直前の位置関係に戻すことができる。
【００１７】
図４は、重畳制御時のマスタ軸とスレーブ軸の位置関係を説明する説明図である。マスタ軸であるＺＩｍ軸にδｚＩｍの移動指令が出力され、スレーブ軸であるＺIIｓ軸にδｚIIｓの移動指令が出力されたとする。このとき、図２に示すようにスレーブ軸であるＺIIｓ軸には、スレーブ軸の移動指令δｚIIｓにマスタ軸の移動指令δｚＩｍが加算されて出力され、工具ＴIIは（δｚIIｓ＋δｚＩｍ）移動することになる。又、ワーク１はマスタ軸の移動指令δｚＩｍだけ移動することになる。その結果、工具ＴIIはワーク１に対して相対的にδｚIIｓだけ移動し、スレーブ軸に対して指令された移動量だけ移動して加工がなされることになる。
【００１８】
一方、第２系統のワーク座標系上におけるＺIIｓ軸の座標値は図２に示すように、スレーブ軸の移動指令δｚIIｓの移動指令が加算されるものであるから、座標値はｚIIｓ＋δｚIIｓである。このことは、第２系統のワーク座標系におけるＺIIｓ軸の原点はＺIIsoからδｚＩｍだけシフトしＺIIso’なっていることを意味している。即ち、スレーブ軸であるＺIIｓ軸（工具ＴII）は、移動量（δｚIIｓ＋δｚＩｍ）だけ移動したものであるから、スレーブ軸であるＺIIｓ軸（工具ＴII）の位置は移動開始前の位置ｚIIｓにこの移動量を加算した位置（ｚIIｓ＋δｚIIｓ＋δｚＩｍ）であるはずである。しかし、図２に示されるように、第２系統のワーク座標系には、スレーブ軸への移動指令δｚIIｓしか加算されず、座標値は（ｚIIｓ＋δｚIIｓ）である。これはスレーブ軸については、実際の移動量からマスタ軸の移動量δｚＩｍを減じたものがスレーブ軸の座標値であることを意味する。即ち、
となる。以上のことから、重畳制御時には、スレーブ軸であるＺIIｓ軸の実際の移動量からマスタ軸の移動量を減じた値を移動前の第２系統のワーク座標系におけるスレーブ軸の座標値に加算すればよいことを意味している。又、第２系統のワーク座標系は、マスタ軸の移動量だけ原点がシフトすることを意味している。
【００１９】
よって、重畳制御を一時中断して、スレーブ軸の移動を停止した状態では、スレーブ軸の移動は「δｚIIｓ＋δｚＩｍ＝０」であるから、１式より第２系統のワーク座標系の座標値は、
とすればよい。
【００２０】
図５は、図２に対応したこの重畳制御の一時停止でスレーブ軸の移動を停止したときの位置制御の動作概要を説明する説明図である。
数値制御装置で各分配周期毎に求められたマスタ軸であるＺＩｍ軸への移動指令（Ｉ１＝δｚＩｍ）は、マスタ軸であるＺＩｍ軸の現在値レジスタに加算されて、第１系統のワーク座標系の座標値が更新され（Ｉ２）、第１系統のサーボ処理部（Ｉ３）に出力される。一方、スレーブ軸であるＺIIｓ軸に対して、移動指令（II１）は、第２系統のワーク座標系における座標値の更新処理部（II２）にも第２系統のサーボ処理部（II３）にも出力されない。しかし、このワーク座標系の座標値の更新処理部（II２）には第１系統のワーク座標系における座標値の更新処理部（Ｉ２）から、マスタ軸の移動指令δｚＩｍが入力されており、該移動指令δｚＩｍの符号を反転した値が、スレーブ軸であるＺIIｓ軸のワーク座標値に加算されているものである。
【００２１】
図６は、本発明の一実施形態における数値制御装置１００のブロック図である。この数値制御装置１００は、図１に示すようなＸ軸とＺ軸の２軸で構成れた制御軸系統を２組有し、一方を第１系統（ＸＩ，ＺＩｍ）、他方の系統を第２系統（ＸII，ＺIIｓ）として旋盤工作機械を制御するものである。ＣＰＵ１１は数値制御装置１００を全体的に制御するプロセッサである。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に格納されたシステムプログラムに対してバス１８を介して読み出し、該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。ＲＡＭ１３には一時的な計算データや表示データ及び表示／操作盤２０を介してオペレータが入力した各種データが格納される。ＣＭＯＳメモリ１４は図示しないバッテリでバックアップされ、数値制御装置１００の電源がオフされても記憶状態が保持される不揮発性メモリとして構成される。ＣＭＯＳメモリ１４中には、インターフェイス１５を介して読み込まれた加工プログラムや表示／操作盤２０を介して入力された加工プログラム等が記憶される。
【００２２】
インターフェイス１５は、数値制御装置１００と外部機器との接続を可能とするものである。ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コントローラ）１６は、数値制御装置１００に内蔵されたシーケンスプログラムで工作機械の補助装置にＩ／Ｏユニット１７を介して信号を出力し制御する。また、工作機械の本体に配備された操作盤の各種スイッチ等の信号を受け、必要な信号処理をした後、ＣＰＵ１１に渡す。表示／操作盤２０は、液晶、ＣＲＴ等のディスプレイやキーボード等を備えた手動データ入力装置である。
【００２３】
工具ＴＩ，ＴII及びワーク１を移動させるＸ軸，Ｚ軸の２組の軸制御回路３０〜３３はＣＰＵ１１からの各軸の移動指令量を受けて、各軸の指令をサーボアンプ４０〜４３に出力する。サーボアンプ４０〜４３はこの指令を受けて、各軸のサーボモータ５０〜５３を駆動する。各軸のサーボモータ５０〜５３は位置・速度検出器を内蔵し、この位置・速度検出器からの位置・速度フィードバック信号を軸制御回路３０〜３３にフィードバックし、位置・速度のフィードバック制御を行う。なお、図６では、位置・速度のフィードバックについては省略している。
【００２４】
また、スピンドル制御回路６０はスピンドル速度信号と図示していないポジションコーダからのフィードバック信号により速度制御を行い、スピンドルアンプ６１にスピンドル速度信号を出力し、スピンドルモータ６２を速度制御する。
以上のような数値制御装置の構成はすでに公知のものである。
【００２５】
この実施形態において重畳制御中にスレーブ軸を一時停止して重畳制御を一時中断するような場合、その指令を手動で入力するか、又は、プログラムで指令しておき停止させるようにする。プログラム指令により停止させる場合の一実施例を述べる。
【００２６】
例えば、第１系統に対しては、下記のプログラムＯ１００１
Ｏ１００１；
〜
〜
Ｇ０１ Ｘ０ Ｚ０；移動指令
Ｇ０１ Ｘ１００． Ｚ１００．；移動指令
〜
〜
第２系統に対しては、下記のプログラムＯ２００１
Ｏ２００１；
〜
〜
Ｍ８０；ＺＩｍ軸とＺIIｓ軸による重畳制御有効指令
Ｍ８１；スレーブ軸ＺIIｓ軸停止指令
〜
〜
Ｍ８２；スレーブ軸ＺIIｓ軸停止解除指令
Ｍ８３；ＺＩｍ軸とＺIIｓ軸による重畳制御解除指令
〜
〜
といったプログラムが考えられる。上記例では、第２系統のプログラムＯ２００１でスレーブ軸停止／スレーブ軸停止解除を指令している。
そこで、数値制御装置１００のプロセッサ１１は、上述したような第１系統、第２系統のプログラムを並行して実行する。
第１系統に関しては、従来と同一の処理であり、該処理の説明は省略する。また、第２系統のスレーブ軸でないＸII軸に関しても、従来と同一の処理であり、該処理の説明は省略する。
図７、図８は、第２系統のプログラム処理のフローチャートである。図７は、前処理周期においてプロセッサ１１が実行する処理で、図８は、分配周期毎の処理である。
【００２７】
まず、図７に示す前処理について説明する。
プロセッサ１１は、第２系統のプログラムより１ブロックを読み込み（ステップＡ１）、該ブロックの指令が重畳制御有効指令か（ステップＡ２）、重畳制御解除指令か（ステップＡ３）、スレーブ軸停止指令か（ステップＡ４）、スレーブ軸停止解除指令か判断し（ステップＡ５）、これらの指令ではないときは、ステップＡ１で読み込んだブロックでの指令による通常の前処理を実行する（ステップＡ６）。
【００２８】
重畳制御有効指令と判断されたときにはステップＡ２からステップＡ７に移行し、フラグＦ１を「１」にセットする。 又、重畳制御解除指令と判断されたときにはステップＡ３からステップＡ８に移行し、フラグＦ１を「０」にセットする。スレーブ軸停止指令と判断されたときにはステップＡ４からステップＡ９に移行し、フラグＦ２を「１」にセットする。スレーブ軸停止解除指令と判断されたときにはステップＡ５からステップＡ１０に移行し、フラグＦ２を「０」にセットする。以上の処理を前処理周期で実行する。
【００２９】
なお、スレーブ軸停止指令、スレーブ軸停止解除指令を表示／操作盤２０のキーボード等から手動入力する場合には、スレーブ軸停止指令でフラグＦ２を「１」に、スレーブ軸停止解除指令でフラグＦ２を「０」にセットするようにするものである。
【００３０】
一方、補間周期においては、図８に示す処理を補間周期毎実行する。
プロセッサ１１は、フラグＦ１が「１」にセットされているか判断し（ステップＢ１）、重畳制御有効指令が読み込まれず、該フラグＦ１が「１」にセットされていなければ、通常の補間処理であり、ステップＡ６の通常の前処理によって得られている移動指令に基づいて補間処理を行い、スレーブ軸であるＺIIｓ軸の移動量δｚIIｓを求める（ステップＢ２）。そして、Ｚ軸の現在値レジスタＲ（ｚIIｓ）にＺIIｓ軸への移動指令δｚIIｓを加算して第２系統のワーク座標系の座標値を求め更新する（ステップＢ３）。又、ステップＢ２で求めた移動量δｚIIｓをスレーブ軸であるＺIIｓ軸の軸制御回路３３に出力する（ステップＢ４）。各軸制御回路３３は、この移動量と図示しない位置・速度検出器からのフィードバック信号に基づいて、位置、速度のフィードバック制御を実行し、サーボアンプ４３を介してスレーブ軸のサーボモータ５３を駆動制御する。 フラグＦ１が「１」にセットされない限り、上述したステップＢ１からステップＢ４の処理を補間周期毎実行する。
【００３１】
一方、重畳制御有効指令が読み込まれ前処理のステップＡ７でフラグＦ１が「１」にセットされていると、ステップＢ１からステップＢ５に移行し、フラグＦ２が「１」か判断する。該フラグＦ２が「１」にセットされておらず、スレーブ軸停止指令が入力されていなければ、重畳制御を行う。即ち、まず、ステップＢ２と同様にスレーブ軸であるＺIIｓ軸に対する分配処理を行い移動量δｚIIｓを求める（ステップＢ６）。そして、ステップＢ３の処理と同様に、Ｚ軸の現在値レジスタＲ（ｚIIｓ）にＺIIｓ軸への移動指令δｚIIｓを加算して第２系統のワーク座標系の座標値を求め更新する（ステップＢ７）。
【００３２】
次に、当該補間周期におけるマスタ軸の重畳制御の対象軸であるＺＩｍ軸の移動量δｚＩｍを読み取り（ステップＢ８）、スレーブ軸のＺIIｓ軸に対しては、ステップＢ６で求めた移動量δｚIIｓにステップＢ８で読み込んだマスタ軸であるＺＩｍ軸の移動量δｚＩｍを加算した移動量（δｚIIｓ＋δｚＩｍ）を軸制御回路３１に出力する（ステップＢ９）。 軸制御回路３３はこの移動量を受けて、前述したように位置・速度のフィードバック制御を行いサーボアンプ４３を介してサーボモータ５３を駆動制御する。これによって、スレーブ軸であるＺIIｓ軸は、自己の移動量δｚIIｓにマスタであるＺＩｍ軸の移動量δｚＩmが重畳されて駆動制御されることになる。
以下、重畳制御解除指令が入力されてフラグＦ１が「０」になるか、スレーブ軸停止指令が入力されてフラグＦ２が「１」にセットされるまで、上述したステップＢ１，ステップＢ５〜Ｂ９の処理を分配周期毎実行する。
【００３３】
次に、 スレーブ軸停止指令が入力されてフラグＦ２が「１」にセットされると、ステップＢ５からステップＢ１０に移行し、まず、マスタ軸であるＺＩｍ軸の当該分配周期の移動量δｚＩｍを読み込み、スレーブ軸であるＺIIｓ軸の現在位置を記憶するレジスタＲ（ｚIIｓ）に該マスタ軸であるＺＩｍ軸の移動量δｚＩｍの符号を逆転した値を加算する（ステップＢ１１）。以下、スレーブ軸停止指令が入力されてフラグＦ２が「１」にセットされた後は、スレーブ軸については分配周期毎ステップＢ１，Ｂ５，Ｂ１０，Ｂ１１の処理を実行することになる。そして、スレーブ軸停止解除指令が入力されてフラグＦ２が「０」にセットされると、前述したステップＢ１，Ｂ５〜Ｂ９の処理を分配周期毎実行する。さらに、重畳制御解除指令にが入力され、フラグＦ１が「０」にセットされると、ステップＢ１，Ｂ２〜Ｂ４の処理が実行されることになる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明においては重畳制御中においてスレーブ軸の移動を停止し重畳制御を一時中断した後、再びスレーブ軸の移動を開始し、重畳制御を再開する際には、マスタ軸とスレーブ軸の位置関係をスレーブ軸一時停止前の状態に簡単に戻すことができ、重畳状態を解除せずに、スレーブ軸を自由に停止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】重畳制御が適用される工作機械の１例の説明図である。
【図２】同１例における重畳制御の動作説明図である。
【図３】本発明の原理説明図で、重畳制御中スレーブ軸の移動を停止したときのマスタ軸とスレーブ軸、ワークとの関係を説明する説明図である。
【図４】重畳制御中におけるマスタ軸とスレーブ軸、ワークとの関係を説明する説明図である。
【図５】本発明における重畳制御中にスレーブ軸の移動を停止したときの動作説明図である。
【図６】本発明の一実施形態における数値制御装置の要部ブロック図である。
【図７】同実施形態におけるスレーブ軸に対する前処理のフローチャートである。
【図８】同実施形態におけるスレーブ軸に対する分配周期での処理フローチャートである。
【符号の説明】
１ ワーク
２ 主軸台
ＴＩ，ＴII 工具
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械や各種産業機械を制御する数値制御装置に関し、特に、スレーブ軸の移動指令にマスタ軸の移動指令を重畳して制御することができる数値制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
１つの軸の移動に他の軸の移動を重畳させて制御する方法は、重畳制御として知られている。例えば、２系統制御の工作機械の例において、図１に示すように、主軸台２に取り付けられたワーク１に対して、工具ＴＩと工具ＴIIで加工するとき、主軸台２をＺＩｍ軸方向に移動させると共に工具ＴＩを該ＺＩｍ軸方向と直交するＸＩ軸方向に移動させワーク１に対して加工し、又、工具ＴIIをＺＩｍ軸方向と平行なＺIIｓ軸方向に移動させると共に該ＺIIｓ軸と直交するＸII軸方向に移動させワーク１に対して加工する。ここで、ＸＩ軸、ＺＩｍ軸を第１系統の軸、ＸＩ−ＺＩｍ座標系を第１系統のワーク座標系と言う。又、ＸII軸、ＺIIｓ軸を第２系統の軸、ＸII−ＺIIｓ座標系を第２系統のワーク座標系と言う。
【０００３】
この加工において、ＺＩｍ軸の移動と共にＺIIｓ軸を移動すれば、ＺIIｓ軸のワーク１に対する相対的位置は変化がない。このことから、ワーク１に対する工具ＴIIによる加工は、ワーク１のＺＩｍ軸方向の移動が停止している状態で、加工プログラムを作成しておき、実際の加工時には、ＺＩｍ軸への移動指令をＺIIｓ軸への移動指令に加算する重畳制御を行ってＺIIｓ軸を移動させれば、ワーク１に対して工具ＴIIはプログラム指令どおりに移動し加工することになる。即ち、この重畳制御を実施することによって、ワーク１に対してＸＩ軸，ＺＩｍ軸による加工と、ＸII軸，ＺIIｓ軸による加工を同時に実行することができるものである。なお、この重畳制御において、ＺＩｍ軸をマスタ軸、ＺIIｓ軸をスレーブ軸と言う。
【０００４】
この重畳制御において、プログラムで指令する場合の一実施例を述べる。
例えば、第１系統に対しては、下記のプログラムＯ１０００
Ｏ１０００；
〜
〜
Ｇ０１ Ｘ０ Ｚ０；移動指令
Ｇ０１ Ｘ１００． Ｚ１００．；移動指令
〜
〜
第２系統に対しては、下記のプログラムＯ２０００
Ｏ２０００；
〜
〜
Ｍ８０；ＺＩｍ軸とＺIIｓ軸による重畳制御有効指令
Ｇ０１ Ｘ０ Ｚ０；移動指令
Ｇ０１ Ｘ１００． Ｚ１００．；移動指令
〜
Ｍ８３；ＺＩｍ軸とＺIIｓ軸による重畳制御解除指令
〜
〜
といったプログラムが考えられる。上記例では、第２系統のプログラムＯ２０００で重畳制御有効／重畳制御解除を指令している。
【０００５】
図２は、この重畳制御における位置制御の概要説明図である。重畳制御時（一実施例として、プログラムにより重畳制御有効指令が読み出され、重畳解除指令が読み出されるまで）、数値制御装置で各分配周期毎に求められたマスタ軸であるＺＩｍ軸への移動指令（Ｉ１）による移動量δｚＩｍは、マスタ軸であるＺＩｍ軸の現在値レジスタに加算されて、第１系統のワーク座標系の座標値が更新され（Ｉ２）、第１系統のサーボ処理部（Ｉ３）に出力される。一方、スレーブ軸であるＺIIｓ軸に対して、スレーブ軸であるＺIIｓ軸への移動指令（II１）による移動量δｚIIｓは、 ＺIIｓ軸の現在値レジスタに加算されて、第２系統のワーク座標系の座標値が更新される（II２）。そして、スレーブ軸であるＺIIｓ軸に対して、マスタ軸であるＺＩｍ軸による移動指令の移動量δｚＩｍを、 スレーブ軸のＺIIｓ軸への移動指令による移動量δｚIIｓに加算した移動量（δｚIIｓ＋δｚＩｍ）が、第２系統のサーボ処理部（II３）へ出力される。これによって、上述したような重畳制御がなされることになる。このような重畳制御についてはすでに公知である （例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−２７０１３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した重畳制御がなされているとき、マスタ軸の移動指令がスレーブ軸に加算重畳されることなどが原因でスレーブ軸にオーバートラベルアラームが発生したり、スレーブ軸で移動される工具等が他の部位と干渉したりすることがある。
【０００８】
このような問題の発生を防止するための方策の一つとして、このような問題発生が予想されるときには、事前に重畳制御を解除することが有効であった。しかし、重畳制御を解除すると、スレーブ軸はマスタ軸の移動指令を受けなくなる。その結果、マスタ軸とスレーブ軸の位置関係の認識が失われる。マスタ軸で駆動されるワークとスレーブ軸との位置関係が不明となる。
【０００９】
重畳制御解除後、再び、重畳制御解除以前の位置関係において重畳制御を開始するには、マスタ軸とスレーブ軸の位置関係を再計算し、その結果に基づいてスレーブ軸のワーク座標系を設定し直す必要があった。しかし、重畳制御解除時と再度重畳制御有効時のマスタ軸の機械座標値、ワーク座標値など機械とワークにおける各種データを元にした複雑な計算が必要なため、オペレータにその計算を行わせることは非常に困難であった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、重畳制御中、重畳制御解除することなく、スレーブ軸を停止させて、重畳制御を一時停止状態とし、その後停止を解除して重畳制御の再開を容易にできるようにした数値制御装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一つの軸をマスタ軸として指定し、前記マスタ軸と平行な別の一つの軸をスレーブ軸として指定し、重畳制御指令により前記スレーブ軸の移動指令に前記マスタ軸の移動指令を重畳した移動指令で前記スレーブ軸の軸移動制御を行う数値制御装置において、重畳制御中に、指令プログラムのコマンド又は信号の入力によるスレーブ軸停止指令を受付ける手段と、該スレーブ軸停止指令を受付けると、前記スレーブ軸の移動を停止させると共に、前記マスタ軸の移動指令を反転した値を前記スレーブ軸のワーク座標系における座標値に加える手段と、を備えたことを特徴とするものである。又、指令プログラムのコマンド又は信号の入力によるスレーブ軸停止解除指令を受付ける手段と、該スレーブ軸停止解除指令を受付けると、スレーブ軸の移動を再開して停止していた重畳制御を再開させる手段を備えるようにした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の原理について、図１に示した例に対応した図３、図４に基づいて説明する。図１の場合、重畳される軸はスレーブ軸であるＺIIｓ軸であり、ＸII軸は、重畳制御とは直接関係がないから、マスタ軸であるＺＩｍ軸、スレーブ軸であるＺIIｓ軸について説明する。又、説明を分かり易くするために、マスタ軸に関するものは添え字を「ｍ」、スレーブ軸に関するものは添え字を「ｓ」として区別している。また、第１系統に関するものは添え字を「Ｉ」、第２系統に関するものは添え字を「II」として区別している。
【００１３】
図３は、重畳制御解除することなく、スレーブ軸停止指令後の動作の説明図である。マスタ軸であるＺＩｍ軸がδＺＩｍ移動した後、再度、重畳制御を開始しようとするときの状態を示している。重畳制御停止直前のスレーブ軸であるＺIIｓ軸のワーク座標系での座標位置がｚIIｓであったとする。
【００１４】
スレーブ軸は停止しているしていることから、第２系統のワーク座標系での座標位置ｚIIｓの変化はない。一方、マスタ軸であるＺＩｍ軸がδｚＩｍ移動したことにより、ワーク１はδｚＩｍ移動しており、重畳制御停止直前の工具ＴIIと対向していたワーク１上の位置ａは、図３でａ’の位置に移動している。
【００１５】
そこで、スレーブ軸の移動停止をとき、再度重畳制御を再開する場合、先の重畳制御の一時停止における位置関係に戻すには、工具ＴIIをδｚＩｍ移動させればよく、これにより工具ＴIIとワーク１の位置関係及びマスタ軸とスレーブ軸の位置関係は、重畳制御一時停止直前の位置関係となる。しかし、この場合、第２系統のワーク座標系におけるＺIIｓ軸の座標値はｚIIｓ＋δｚＩｍとなり、重畳制御一時停止直前の位置ｚIIｓとはならない。そのため、本発明では、重畳制御一時停止後のマスタ軸であるＺＩｍ軸の移動量δｚＩｍの符号を逆転してスレーブ軸であるＺIIｓ軸の座標値に加算するようにする。その結果、重畳制御一時停止後のスレーブ軸であるＺIIｓ軸の座標値はｚIIｓ−δｚＩｍとなる。
【００１６】
これは、第２系統のワーク座標系におけるＺIIｓ軸の原点ＺIIsoを＋δｚＩｍだけシフトしてＺIIso’としたことを意味する。 そして、再度重畳制御を開始する際にスレーブ軸の一時停止前の位置ｚIIｓへ位置決めするようにすれば、スレーブ軸はδｚＩｍ移動して工具ＴIIをワーク１のａ’点に対応し、マスタ軸とスレーブ軸、及びワークとスレーブ軸の位置関係が重畳制御の一時停止直前の位置関係に戻すことができる。
【００１７】
図４は、重畳制御時のマスタ軸とスレーブ軸の位置関係を説明する説明図である。マスタ軸であるＺＩｍ軸にδｚＩｍの移動指令が出力され、スレーブ軸であるＺIIｓ軸にδｚIIｓの移動指令が出力されたとする。このとき、図２に示すようにスレーブ軸であるＺIIｓ軸には、スレーブ軸の移動指令δｚIIｓにマスタ軸の移動指令δｚＩｍが加算されて出力され、工具ＴIIは（δｚIIｓ＋δｚＩｍ）移動することになる。又、ワーク１はマスタ軸の移動指令δｚＩｍだけ移動することになる。その結果、工具ＴIIはワーク１に対して相対的にδｚIIｓだけ移動し、スレーブ軸に対して指令された移動量だけ移動して加工がなされることになる。
【００１８】
一方、第２系統のワーク座標系上におけるＺIIｓ軸の座標値は図２に示すように、スレーブ軸の移動指令δｚIIｓの移動指令が加算されるものであるから、座標値はｚIIｓ＋δｚIIｓである。このことは、第２系統のワーク座標系におけるＺIIｓ軸の原点はＺIIsoからδｚＩｍだけシフトしＺIIso’なっていることを意味している。即ち、スレーブ軸であるＺIIｓ軸（工具ＴII）は、移動量（δｚIIｓ＋δｚＩｍ）だけ移動したものであるから、スレーブ軸であるＺIIｓ軸（工具ＴII）の位置は移動開始前の位置ｚIIｓにこの移動量を加算した位置（ｚIIｓ＋δｚIIｓ＋δｚＩｍ）であるはずである。しかし、図２に示されるように、第２系統のワーク座標系には、スレーブ軸への移動指令δｚIIｓしか加算されず、座標値は（ｚIIｓ＋δｚIIｓ）である。これはスレーブ軸については、実際の移動量からマスタ軸の移動量δｚＩｍを減じたものがスレーブ軸の座標値であることを意味する。即ち、
【００１９】
よって、重畳制御を一時中断して、スレーブ軸の移動を停止した状態では、スレーブ軸の移動は「δｚIIｓ＋δｚＩｍ＝０」であるから、１式より第２系統のワーク座標系の座標値は、
【００２０】
図５は、図２に対応したこの重畳制御の一時停止でスレーブ軸の移動を停止したときの位置制御の動作概要を説明する説明図である。
数値制御装置で各分配周期毎に求められたマスタ軸であるＺＩｍ軸への移動指令（Ｉ１＝δｚＩｍ）は、マスタ軸であるＺＩｍ軸の現在値レジスタに加算されて、第１系統のワーク座標系の座標値が更新され（Ｉ２）、第１系統のサーボ処理部（Ｉ３）に出力される。一方、スレーブ軸であるＺIIｓ軸に対して、移動指令（II１）は、第２系統のワーク座標系における座標値の更新処理部（II２）にも第２系統のサーボ処理部（II３）にも出力されない。しかし、このワーク座標系の座標値の更新処理部（II２）には第１系統のワーク座標系における座標値の更新処理部（Ｉ２）から、マスタ軸の移動指令δｚＩｍが入力されており、該移動指令δｚＩｍの符号を反転した値が、スレーブ軸であるＺIIｓ軸のワーク座標値に加算されているものである。
【００２１】
図６は、本発明の一実施形態における数値制御装置１００のブロック図である。この数値制御装置１００は、図１に示すようなＸ軸とＺ軸の２軸で構成れた制御軸系統を２組有し、一方を第１系統（ＸＩ，ＺＩｍ）、他方の系統を第２系統（ＸII，ＺIIｓ）として旋盤工作機械を制御するものである。ＣＰＵ１１は数値制御装置１００を全体的に制御するプロセッサである。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に格納されたシステムプログラムに対してバス１８を介して読み出し、該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。ＲＡＭ１３には一時的な計算データや表示データ及び表示／操作盤２０を介してオペレータが入力した各種データが格納される。ＣＭＯＳメモリ１４は図示しないバッテリでバックアップされ、数値制御装置１００の電源がオフされても記憶状態が保持される不揮発性メモリとして構成される。ＣＭＯＳメモリ１４中には、インターフェイス１５を介して読み込まれた加工プログラムや表示／操作盤２０を介して入力された加工プログラム等が記憶される。
【００２２】
インターフェイス１５は、数値制御装置１００と外部機器との接続を可能とするものである。ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コントローラ）１６は、数値制御装置１００に内蔵されたシーケンスプログラムで工作機械の補助装置にＩ／Ｏユニット１７を介して信号を出力し制御する。また、工作機械の本体に配備された操作盤の各種スイッチ等の信号を受け、必要な信号処理をした後、ＣＰＵ１１に渡す。表示／操作盤２０は、液晶、ＣＲＴ等のディスプレイやキーボード等を備えた手動データ入力装置である。
【００２３】
工具ＴＩ，ＴII及びワーク１を移動させるＸ軸，Ｚ軸の２組の軸制御回路３０〜３３はＣＰＵ１１からの各軸の移動指令量を受けて、各軸の指令をサーボアンプ４０〜４３に出力する。サーボアンプ４０〜４３はこの指令を受けて、各軸のサーボモータ５０〜５３を駆動する。各軸のサーボモータ５０〜５３は位置・速度検出器を内蔵し、この位置・速度検出器からの位置・速度フィードバック信号を軸制御回路３０〜３３にフィードバックし、位置・速度のフィードバック制御を行う。なお、図６では、位置・速度のフィードバックについては省略している。
【００２４】
また、スピンドル制御回路６０はスピンドル速度信号と図示していないポジションコーダからのフィードバック信号により速度制御を行い、スピンドルアンプ６１にスピンドル速度信号を出力し、スピンドルモータ６２を速度制御する。
以上のような数値制御装置の構成はすでに公知のものである。
【００２５】
この実施形態において重畳制御中にスレーブ軸を一時停止して重畳制御を一時中断するような場合、その指令を手動で入力するか、又は、プログラムで指令しておき停止させるようにする。プログラム指令により停止させる場合の一実施例を述べる。
【００２６】
例えば、第１系統に対しては、下記のプログラムＯ１００１
Ｏ１００１；
〜
〜
Ｇ０１ Ｘ０ Ｚ０；移動指令
Ｇ０１ Ｘ１００． Ｚ１００．；移動指令
〜
〜
第２系統に対しては、下記のプログラムＯ２００１
Ｏ２００１；
〜
〜
Ｍ８０；ＺＩｍ軸とＺIIｓ軸による重畳制御有効指令
Ｍ８１；スレーブ軸ＺIIｓ軸停止指令
〜
〜
Ｍ８２；スレーブ軸ＺIIｓ軸停止解除指令
Ｍ８３；ＺＩｍ軸とＺIIｓ軸による重畳制御解除指令
〜
〜
といったプログラムが考えられる。上記例では、第２系統のプログラムＯ２００１でスレーブ軸停止／スレーブ軸停止解除を指令している。
そこで、数値制御装置１００のプロセッサ１１は、上述したような第１系統、第２系統のプログラムを並行して実行する。
第１系統に関しては、従来と同一の処理であり、該処理の説明は省略する。また、第２系統のスレーブ軸でないＸII軸に関しても、従来と同一の処理であり、該処理の説明は省略する。
図７、図８は、第２系統のプログラム処理のフローチャートである。図７は、前処理周期においてプロセッサ１１が実行する処理で、図８は、分配周期毎の処理である。
【００２７】
まず、図７に示す前処理について説明する。
プロセッサ１１は、第２系統のプログラムより１ブロックを読み込み（ステップＡ１）、該ブロックの指令が重畳制御有効指令か（ステップＡ２）、重畳制御解除指令か（ステップＡ３）、スレーブ軸停止指令か（ステップＡ４）、スレーブ軸停止解除指令か判断し（ステップＡ５）、これらの指令ではないときは、ステップＡ１で読み込んだブロックでの指令による通常の前処理を実行する（ステップＡ６）。
【００２８】
重畳制御有効指令と判断されたときにはステップＡ２からステップＡ７に移行し、フラグＦ１を「１」にセットする。 又、重畳制御解除指令と判断されたときにはステップＡ３からステップＡ８に移行し、フラグＦ１を「０」にセットする。スレーブ軸停止指令と判断されたときにはステップＡ４からステップＡ９に移行し、フラグＦ２を「１」にセットする。スレーブ軸停止解除指令と判断されたときにはステップＡ５からステップＡ１０に移行し、フラグＦ２を「０」にセットする。以上の処理を前処理周期で実行する。
【００２９】
なお、スレーブ軸停止指令、スレーブ軸停止解除指令を表示／操作盤２０のキーボード等から手動入力する場合には、スレーブ軸停止指令でフラグＦ２を「１」に、スレーブ軸停止解除指令でフラグＦ２を「０」にセットするようにするものである。
【００３０】
一方、補間周期においては、図８に示す処理を補間周期毎実行する。
プロセッサ１１は、フラグＦ１が「１」にセットされているか判断し（ステップＢ１）、重畳制御有効指令が読み込まれず、該フラグＦ１が「１」にセットされていなければ、通常の補間処理であり、ステップＡ６の通常の前処理によって得られている移動指令に基づいて補間処理を行い、スレーブ軸であるＺIIｓ軸の移動量δｚIIｓを求める（ステップＢ２）。そして、Ｚ軸の現在値レジスタＲ（ｚIIｓ）にＺIIｓ軸への移動指令δｚIIｓを加算して第２系統のワーク座標系の座標値を求め更新する（ステップＢ３）。又、ステップＢ２で求めた移動量δｚIIｓをスレーブ軸であるＺIIｓ軸の軸制御回路３３に出力する（ステップＢ４）。各軸制御回路３３は、この移動量と図示しない位置・速度検出器からのフィードバック信号に基づいて、位置、速度のフィードバック制御を実行し、サーボアンプ４３を介してスレーブ軸のサーボモータ５３を駆動制御する。 フラグＦ１が「１」にセットされない限り、上述したステップＢ１からステップＢ４の処理を補間周期毎実行する。
【００３１】
一方、重畳制御有効指令が読み込まれ前処理のステップＡ７でフラグＦ１が「１」にセットされていると、ステップＢ１からステップＢ５に移行し、フラグＦ２が「１」か判断する。該フラグＦ２が「１」にセットされておらず、スレーブ軸停止指令が入力されていなければ、重畳制御を行う。即ち、まず、ステップＢ２と同様にスレーブ軸であるＺIIｓ軸に対する分配処理を行い移動量δｚIIｓを求める（ステップＢ６）。そして、ステップＢ３の処理と同様に、Ｚ軸の現在値レジスタＲ（ｚIIｓ）にＺIIｓ軸への移動指令δｚIIｓを加算して第２系統のワーク座標系の座標値を求め更新する（ステップＢ７）。
【００３２】
次に、当該補間周期におけるマスタ軸の重畳制御の対象軸であるＺＩｍ軸の移動量δｚＩｍを読み取り（ステップＢ８）、スレーブ軸のＺIIｓ軸に対しては、ステップＢ６で求めた移動量δｚIIｓにステップＢ８で読み込んだマスタ軸であるＺＩｍ軸の移動量δｚＩｍを加算した移動量（δｚIIｓ＋δｚＩｍ）を軸制御回路３１に出力する（ステップＢ９）。 軸制御回路３３はこの移動量を受けて、前述したように位置・速度のフィードバック制御を行いサーボアンプ４３を介してサーボモータ５３を駆動制御する。これによって、スレーブ軸であるＺIIｓ軸は、自己の移動量δｚIIｓにマスタであるＺＩｍ軸の移動量δｚＩmが重畳されて駆動制御されることになる。
以下、重畳制御解除指令が入力されてフラグＦ１が「０」になるか、スレーブ軸停止指令が入力されてフラグＦ２が「１」にセットされるまで、上述したステップＢ１，ステップＢ５〜Ｂ９の処理を分配周期毎実行する。
【００３３】
次に、 スレーブ軸停止指令が入力されてフラグＦ２が「１」にセットされると、ステップＢ５からステップＢ１０に移行し、まず、マスタ軸であるＺＩｍ軸の当該分配周期の移動量δｚＩｍを読み込み、スレーブ軸であるＺIIｓ軸の現在位置を記憶するレジスタＲ（ｚIIｓ）に該マスタ軸であるＺＩｍ軸の移動量δｚＩｍの符号を逆転した値を加算する（ステップＢ１１）。以下、スレーブ軸停止指令が入力されてフラグＦ２が「１」にセットされた後は、スレーブ軸については分配周期毎ステップＢ１，Ｂ５，Ｂ１０，Ｂ１１の処理を実行することになる。そして、スレーブ軸停止解除指令が入力されてフラグＦ２が「０」にセットされると、前述したステップＢ１，Ｂ５〜Ｂ９の処理を分配周期毎実行する。さらに、重畳制御解除指令にが入力され、フラグＦ１が「０」にセットされると、ステップＢ１，Ｂ２〜Ｂ４の処理が実行されることになる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明においては重畳制御中においてスレーブ軸の移動を停止し重畳制御を一時中断した後、再びスレーブ軸の移動を開始し、重畳制御を再開する際には、マスタ軸とスレーブ軸の位置関係をスレーブ軸一時停止前の状態に簡単に戻すことができ、重畳状態を解除せずに、スレーブ軸を自由に停止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】重畳制御が適用される工作機械の１例の説明図である。
【図２】同１例における重畳制御の動作説明図である。
【図３】本発明の原理説明図で、重畳制御中スレーブ軸の移動を停止したときのマスタ軸とスレーブ軸、ワークとの関係を説明する説明図である。
【図４】重畳制御中におけるマスタ軸とスレーブ軸、ワークとの関係を説明する説明図である。
【図５】本発明における重畳制御中にスレーブ軸の移動を停止したときの動作説明図である。
【図６】本発明の一実施形態における数値制御装置の要部ブロック図である。
【図７】同実施形態におけるスレーブ軸に対する前処理のフローチャートである。
【図８】同実施形態におけるスレーブ軸に対する分配周期での処理フローチャートである。
【符号の説明】
１ ワーク
２ 主軸台
ＴＩ，ＴII 工具
Claims (2)
- 一つの軸をマスタ軸として指定し、前記マスタ軸と平行な別の一つの軸をスレーブ軸として指定し、重畳制御指令により前記スレーブ軸の移動指令に前記マスタ軸の移動指令を重畳した移動指令で前記スレーブ軸の軸移動制御を行う数値制御装置において、
重畳制御中に、指令プログラムのコマンド又は信号の入力によるスレーブ軸停止指令を受付ける手段と、
該スレーブ軸停止指令を受付けると、 前記スレーブ軸の移動を停止させると共に、前記マスタ軸の移動指令を反転した値を前記スレーブ軸のワーク座標系における座標値に加える手段と、
を備えたことを特徴とする数値制御装置。 - 指令プログラムのコマンド又は信号の入力によるスレーブ軸停止解除指令を受付ける手段と、
該スレーブ軸停止解除指令を受付けると、スレーブ軸の移動を再開して停止していた重畳制御を再開させる手段を備えた請求項１に記載の数値制御装置。
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