JP3945507B2 - 数値制御装置 - Google Patents

Description

この発明はスキップ機能を実行する数値制御装置に関するものである。

数値制御装置は、メモリに登録された加工プログラム、またはテープ、通信、ＦＬＤ等により外部から入力された加工プログラムに基づいて数値制御処理を実行し、該処理結果によって工作機械等を駆動しワークの加工を行うものであるが、この数値制御装置は、スキップ機能を実行できる機能を有している。
このスキップ機能は、加工プログラムより、例えば
Ｇ３１ Ｘｘ Ｙｙ Ｚｚ Ｆｆ；
（但し、Ｘ，Ｙ，Ｚ：軸を表すアドレス、ｘ，ｙ，ｚ：各座標値、Ｆｆ：送り速度指令）のように指令され、Ｇ３１指令による直線補間中、外部からスキップ信号が入力されると、即機械の送りを停止させ、残距離を捨てて次のブロックを実行するものである。
ところで、複数のスキップ信号（外部信号）を有し、スキップ信号が数値制御装置に入力される毎に、速度を段階的に低下させたり、段階的に増減させたりして、最終目的位置に工具等を移動させたい場合、このスキップ機能を利用する。
しかしながら、従来の数値制御装置は、１ブロックで１つのスキップ信号にしか対応できないスキップ指令しかできなかったので、複数のスキップ信号を有し、スキップ信号（外部信号）が数値制御装置に入力される毎に、速度を段階的に低下させたり、段階的に増減させたりしたい場合、スキップ指令を速度変化させたい数だけブロックに分け、各ブロック毎に上述のようなスキップ指令を行う必要があった。
またこの場合、スキップ指令を速度変化させたい数だけブロックに分ける必要に伴い、そのスキップ信号を効かせるため、必ずその信号範囲（スキップ信号間隔）に入るよう、移動距離を事前に計算し、その移動距離を指令する必要があった。
このため、スキップ信号（外部信号）が数値制御装置に入力される毎に、速度を段階的に低下させたり、段階的に増減させたりしたい場合、加工プログラムの作成に相当の手間を要した。
また、スキップ信号が入力されるとそのブロックの残距離がキャンセルされ速度が「０」になる。このため次ブロックの立ち上がりに時間を要し、スキップ信号（外部信号）が数値制御装置に入力される毎に、速度を段階的に低下させたり、段階的に増減させたりして工具等を最終目的位置まで移動させたい場合、時間がかかると言う課題があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためのもので、複数のスキップ信号（外部信号）を有し、スキップ信号が数値制御装置に入力される毎に、速度を段階的に低下させたり、段階的に増減させたりして工具等を最終目的位置まで移動させたい場合等にあっても、加工プログラムの作成が簡単で、しかも動作にかかる時間を短縮できる数値制御装置を提供することを目的とする。
この発明は上記目的を達成させるためになされたもので、数値制御用加工プログラムの１ブロック中に、そのブロックの通常の送り指令による送り速度とは異なる任意の送り速度を指令する任意の送り速度指令を、外部より入力される複数のスキップ信号に対応して複数指令できるスキップ指令を与えられるようにし、且つこのスキップ指令が与えられた場合、前記複数のスキップ信号の入力に応じた加減速制御を行う制御手段を備える構成としたものである。
また、数値制御用加工プログラムの１ブロック中に、通常の送り速度指令と、制御軸の終点座標と、そのブロックの通常の送り速度指令による送り速度とは異なる任意の送り速度を指令する任意の送り速度指令を、外部より入力される複数のスキップ信号に対応して複数指令できるスキップ指令とを与えられるようにし、且つこのスキップ指令が与えられた場合、前記複数のスキップ信号の入力に応じた加減速制御を行う制御手段を備える構成としたものである。
また、前記通常の送り速度指令による送り速度とは異なる任意の送り速度を指令する任意の送り速度指令を、通常の送り速度に対する割合を指令するものとしたものである。
更にまた、前記複数のスキップ信号に対応して任意の加減速パラメータを与えられるようにし、且つ前記制御手段を、この与えられた加減速パラメータを基に、前記複数のスキップ信号に対応して加減速制御を行うものとしたものである。

第１図はこの発明の実施の形態１に係わる数値制御装置を示す要部ブロック図である。
第２図はこの発明の実施の形態１に係わる数値制御装置のスキップ関連処理を示すフローチャートである。
第３図はこの発明の実施の形態１に係わる数値制御装置のスキップ動作時の速度指令波形を示す図である。
第４図はこの発明の実施の形態１に係わる数値制御装置において、時定数一定または傾き一定のスキップ動作をした場合の速度指令波形を示す図である。
第５図はこの発明の実施の形態１に係わる数値制御装置の加減速パラメータの設定状態を示す図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を第１図〜第５図に基づいて説明する。
なお、第１図は要部ブロック図、第２図はスキップ関連処理を示すフローチャート、第３図はスキップ動作時の速度指令波形を示す図、第４図は時定数一定または傾き一定のスキップ動作をした場合の速度指令波形を示す図、第５図は加減速パラメータの設定状態を示す図である。
この数値制御装置は、数値制御装置内部の処理の流れは従来と同様である。即ち、第１図に示すように、表示装置、キーボード等のマンマシンインターフェース（ＭＭＩ）２や、外部入出力機器２３から入力された加工プログラム２４、パラメータ等の設定データは、入出力データ処理部３や通信処理部７を経由してプログラム用メモリ４または設定データ保持メモリ１８に格納される。
プログラム用メモリ４に格納された、または外部入出力機器２３から直接入力される加工プロブラム２４は、従来と同様に加工プログラム解析処理部５により解析される。
補間処理部１２では、加工プログラム解析処理部５により解析されたデータを基に軸の補間データ、移動指令を作成する。その際、解析データが後述するスキップ指令である場合は、補間処理部１２へ軸移動のデータを送付するとともに、軸制御処理部１３にスキップ指令である事を通知する。
軸制御処理部１３では、センサ信号入力インターフェイス２９を通じてセンサ信号（スキップ信号）が入力されたとき、それに応じた処理（残移動距離をキャンセルする処理を行う他、本実施の形態１の特徴である複数のスキップ信号に対応するための移動距離を計算するとともに、軸の移動速度を変化させるための加減速処理）を行い、サーボアンプ１９、主軸アンプ２０に出力し、サーボモータ２１、主軸モータ２２を駆動する。
なお、この補間処理部１２及び軸制御処理部１３の詳細動作については、第２図を用いて後述する。
また、センサ信号（スキップ信号）を出力するセンサ（光センサ、リミットスイッチ等）３０は、必要数に応じて被制御機械の所定の場所に夫々設置されている。また、例えばセンサ信号入力インターフェイス２９の１番ピンに入力されるセンサ信号をスキップ信号１、２番ピンに入力されるセンサ信号をスキップ信号２とする等して、センサ信号をセンサ信号入力インターフェイス２９で割り付け、数値制御装置に入力される複数のセンサ信号（スキップ信号）を区別できるように構成されている。
また、第４図に示すようにスキップ信号毎の加減速（時定数一定の加減速、傾き一定の加減速）を制御するため、第５図に示すように、加減速パターン、時定数、傾きなどの加減速パラメータを保持するメモリ領域を、設定データ保持メモリ１８に確保してある。なお、この加減速パラメータデータの設定手順は、従来の軸制御パラメータと同様な手順に従い、基本的に外部入出力機器２３と通信処理部７を通して、設定データを入力し、最終的に設定データ保持メモリ１８に格納する。
また、加工プログラム解析処理部５で処理されたデータが補助指令（Ｍ指令）である場合には、従来と同様に、機械制御処理部１０にそのデータが渡され、ラダー処理部９、ＰＬＣインターフェイス８及びＤＩ／ＤＯ制御部（デジタル入出力制御部）１１の作用により機械の制御（ＡＴＣの制御、クーラントＯＮ／ＯＦＦなど）を行う。
次に、この実施の形態１で用いられる加工プログラム中に指令されるスキップ指令のフォーマットについて説明する。即ち、このスキップ指令は、基本的に
Ｇｇｇ Ｘｘ Ｙｙ Ｚｚ αａ Ｆｆ Ｆ１＝ｆ１ Ｆ２＝ｆ２ Ｆ３＝ｆ３‥‥‥Ｆｎ＝ｆｎ；
のように指令される。
但し、
Ｇｇｇ：本実施の形態１のスキップ指令コード（例えばＧ３１を用いる）、Ｘ，Ｙ，Ｚ，α：軸を表すアドレス、
ｘ，ｙ，ｚ，ａ：各座標値、
Ｆｆ：切削送り開始時の送り速度指令で、Ｆは切削送り開始時の送り速度を指令するアドレス、ｆは切削送り開始時の送り速度指令値（ｍｍ／分）、
Ｆ１：スキップ信号１に対応する送り速度を指令するアドレス、
ｆ１：スキップ信号１の入力時に指令される送り速度指令値（ｍｍ／分）、
Ｆ２：スキップ信号２に対応する送り速度を指令するアドレス、
ｆ２：スキップ信号２の入力時に指令される送り速度指令値（ｍｍ／分）、
Ｆ３：スキップ信号３に対応する送り速度を指令するアドレス、
Ｆ３：スキップ信号３の入力時に指令される送り速度指令値（ｍｍ／分）、
Ｆｎ：スキップ信号ｎに対応する送り速度を指令するアドレス、
ｆｎ：スキップ信号ｎの入力時に指令される送り速度指令値（ｍｍ／分）、
である。
即ち、この実施の形態１で用いられる加工プログラム中に指令されるスキップ指令は、軸停止まで移動速度をセンサ３０の入力により自由に変化させることができる加工プログラムを、容易に作成することができるよう、１ブロック中に、複数のスキップ信号に対応して速度変更を夫々指令できるフォーマットとなっている。
なお、ｆ１，ｆ２・・・ｆｎに入力される値が「０」の場合、従来のスキップ機能と同様に、即座に軸停止し、残移動距離をキャンセルすることになる。
本実施の形態１に係る前記スキップ指令の一般的な使い方として、例えば第３図（Ａ）に示すように、予想する停止位置から離れた位置からの軸移動を速く、停止位置に近づくほど減速させる制御があり、この場合、次のような指令フォーマットとなる。
Ｇｇｇ Ｘｘ Ｙｙ Ｚｚ Ｆｆ Ｆ４＝ｆ４ Ｆ３＝ｆ３ Ｆ２＝ｆ２ Ｆ１＝ｆ１・・・・・・・・・・（１）
但し、ｆ＞ｆ４＞ｆ３＞ｆ２，ｆ１＝０であり、またＦ１，ｆ２，Ｆ３，Ｆ４はスキップ信号１〜４に対応する。
即ち、前記スキップ指令のように、移動始める時の移動速度をｆで、予想停止位置から離れたところから、停止位置に近づく方向に沿って設置され、且つ停止位置から最も遠い位置からスキップ信号４，３，２，１を数値の大きいほうから順番に出力するように設置されている複数のセンサ３０に対し、それぞれの番号に対応する移動速度（ｆ４，ｆ３，ｆ２，ｆ１）を高い値から低くなるように指定する。また、予想停止位置にあるセンサ３０の番号に対応する移動速度を「０」に設定する。このように指令すると、複数のセンサ３０に対応し、軸の移動速度を変化させながら、停止位置にあるセンサ３０によって、軸移動を即座に停止させ、軸の残移動距離をキャンセルすることが可能になる。
また、例えば第３図（Ｂ）に示すように、停止位置までの途中で、加減速させる場合には、次のような指令フォーマットとなる。
Ｇｇｇ Ｘｘ Ｙｙ Ｚｚ Ｆｆ Ｆ４＝ｆ３ Ｆ３＝ｆ４ Ｆ２＝ｆ２ Ｆ１＝ｆ１・・・・・・・・・・・（２）
但し、ｆ＞ｆ４＞ｆ３＞ｆ２，ｆ１＝０であり、またＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４はスキップ信号１〜４に対応する。
また、本実施の形態１に係るスキップ指令は、下記スキップ指令（３）のように、前記スキップ指令（１）のように必ずセンサ番号順に指定する必要はなく、任意に設定可能である。また、軸移動を停止させるためのスキップ信号も、最後に指定できるほか、任意のセンサ番号に割り付けすることができる。
Ｇｇｇ Ｘｘ Ｙｙ Ｚｚ αａ Ｆｆ Ｆ２＝ｆ２ Ｆ１＝ｆ１ Ｆ３＝ｆ３‥‥‥Ｆｎ＝ｆｎ；・・・・（３）
但し、ｆ１，ｆ２，ｆｎ≠０、ｆ３＝０であり、またＦ１，ｆ２，Ｆ３，Ｆｎはスキップ信号１〜ｎに対応する。
更にまた、本実施の形態１に係るスキップ指令は、下記スキップ指令（４）のように、軸停止スキップ信号を複数に割付することが可能である。この場合、先に入力した軸停止スキップ信号に従い、軸停止になる。
Ｇｇｇ Ｘｘ Ｙｙ Ｚｚ αａ Ｆｆ Ｆ１＝ｆ１ Ｆ２＝ｆ２ Ｆ３＝ｆ３‥‥‥Ｆｎ＝ｆｎ；・・・・（４）
但し、ｆ１，ｆ３≠０、ｆ２，ｆｎ＝０であり、またＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆｎはスキップ信号１〜ｎに対応する。
なお、ｆ１，ｆ２‥‥ｆｎは実際の速度指令値（ｍｍ／分）ではなく、切削送り開始時の送り速度指令Ｆｆに対する増減率の指令、例えば切削送り開始時の送り速度指令Ｆｆに対し速度を何％増減させるかを表す「％」指令値を与えてもよい。
この実施の形態１で用いられる加工プログラム中に指令されるスキップ指令のフォーマットは、以上説明したような構成となっている。
次に前記補間処理部１２と軸制御処理部１３におけるスキップ処理について、主に第２図を用いて説明する。
即ち、前記スキップ指令は加工プログラム解析処理部５により解析され、補間処理部１２へ、通常の軸切削送り指令と同様に、指定された各移動軸の移動速度の合成速度となるｆ、各軸の移動終点（ｘ，ｙ，ｚ，ａ）、スキップ指令制御用のフラッグ及び他の軸移動に必要な条件が、渡される（ステップ１）。
補間処理部１２において、通常の軸切削送り指令と同様に、渡された各移動軸の移動速度の合成速度となるｆ、各軸の移動終点（ｘ，ｙ，ｚ，ａ）、スキップ指令制御用フラッグ及び他の軸移動に必要な条件を基に、軸毎の移動速度を算出する（ステップ２）。
次に、軸毎の現在値を、それぞれの終点座標と比較する（ステップ３）。各軸の移動終点（ｘ，ｙ，ｚ，ａ）に到着した場合、軸の停止処理を行って指令ブロックの実行を完了し（ステップ１０）、次の指令ブロックに移る。
また移動途中の場合、軸毎に、それぞれの移動速度と終点まで残移動距離を計算して軸移動制御する補間データを作成し、そしてスキップ指令制御用フラッグと共に、次の軸制御処理部１３に渡す（ステップ４）。
軸制御処理部１３では、スキップ制御用フラッグを基に、初期値の加減速パターン及びパラメータ、または第５図を用いて上述したように複数のスキップ信号にそれぞれ対応する加減速パラメータ（加減速パターン、時定数等）が設定されている場合、その加減速パラメータを設定パラメータ保持メモリ１８より呼出し、目標速度ｆへ到達のため、軸毎の加減速処理を行う（ステップ５）。
なお、第５図を用いて上述したように複数のスキップ信号にそれぞれ対応する加減速パラメータ（加減速パターン、時定数、傾き等）が設定されている場合の加減速処理は、時定数一定の加減速パラメータが設定されている場合、第４図（Ａ）に示すような速度指令波形となり、また傾き一定の加減速パラメータが設定されている場合、第４図（Ｂ）に示すような速度指令波形となる。
そして加減速処理を行った補間データを、次に軸毎のサーボアンプ１９や主軸アンプ２０へ出力し、サーボモータ２１や主軸モータ２２により軸を移動させる。その間にセンサ３０からの入力信号をチェックする（ステップ６）。センサ３０からの入力信号がなければ、補間処理部１２へ戻し、軸移動後、更新した現在値と終点座標を比較し（ステップ３）、到着した場合、軸の停止処理へ移り（ステップ１０）、移動中である場合、新たに補間データを作成する（ステップ４）。
軸制御処理部１３で、サーボアンプ１９や主軸アンプ２０へ軸移動の出力をしている間、入力信号ｃが入った場合、まず入力のセンサ番号ｃに対応する速度の指定値ｆｃをセットする（ステップ７）。
次に、セットした速度の指定値ｆｃは「０」かどうかをチェックする（ステップ８）。「０」でない場合、軸移動速度を変更するセンサ信号と見なし、軸移動終点までの残移動距離を更新し、補間処理部１２へ戻る。補間処理部１２において、残移動距離と新しい軸移動速度を基に、次の補間データを作成する（ステップ３、４、５）。
軸制御処理部１３において、入力のセンサ番号ｃに対応する速度の指定値ｆｃが「０」である場合、停止するセンサ３０の入力と見なし、従来のスキップ処理と同様に、各軸の残移動距離をキャンセルし、スキップ処理を行う（ステップ９）。
軸が停止した後、スキップ指令のブロックを完了し、次のブロックへ移行する（ステップ１０）。
従って、前記スキップ指令（１）、即ち、
Ｇｇｇ Ｘｘ Ｙｙ Ｚｚ Ｆｆ Ｆ４＝ｆ４ Ｆ３＝ｆ３ Ｆ２＝ｆ２ Ｆ１＝ｆ１・・・・・・・・・・（１）
（但し、ｆ＞ｆ４＞ｆ３＞ｆ２，ｆ１＝０であり、またＦ１，ｆ２，Ｆ３，Ｆ４はスキップ信号１〜４に対応する）
を実行する場合には、第３図（Ａ）に示すような軸の移動速度指令波形となる。
また前記スキップ指令（２）、即ち、
Ｇｇｇ Ｘｘ Ｙｙ Ｚｚ Ｆｆ Ｆ４＝ｆ３ Ｆ３＝ｆ４ Ｆ２＝ｆ２ Ｆ１＝ｆ１・・・・・・・・・・・（２）
（但し、ｆ＞ｆ４＞ｆ３＞ｆ２，ｆ１＝０であり、またＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４はスキップ信号１〜４に対応する）
を実行する場合には、第３図（Ｂ）に示すような軸の移動速度指令波形となる。
なお、スキップ停止センサ信号（スキップ信号１）が入力された場合、軸の停止処理は、従来のスキップ処理と同様に、停止位置を正確にさせるため、ステップ停止に近い、位置ループ時定数にて軸の停止をさせる。
また、前記説明したように、時定数一定の加減速パラメータが、設定データ保持メモリ１８に設定してある場合、第４図（Ａ）に示すような軸の移動速度指令波形となり、また傾き一定の加減速パラメータが、設定データ保持メモリ１８に設定してある場合、第４図（Ｂ）に示すような軸の移動速度指令波形となる。
従ってこの実施の形態１によれば、複数のスキップ信号（外部信号）を有し、スキップ信号が数値制御装置に入力される毎に、速度を段階的に低下させたり、段階的に増減させたりして工具等を最終目的位置まで移動させたい場合等にあっても、加工プログラムの作成が簡単な数値制御装置を得ることができる。
また、加減速制御の際、軸が停止しないため、動作にかかる時間を短縮できる。
また、時定数一定、または傾き一定のような加減速パラメータを、スキップ信号毎に任意に指定ができるため、より高速、かつ滑らかな加減速を実現する最適な加減速方式を提供できる。

以上のようにこの発明に係る数値制御装置は、スキップ機能を実行する数値制御装置として用いられるのに適している。

Claims (4)

1. 数値制御用加工プログラムの１ブロック中に、そのブロックの送り速度とは異なる送り速度を指令する送り速度指令を外部より入力される複数のスキップ信号に対応して複数指令できるスキップ指令を、与えられるようにし、且つこのスキップ指令が与えられた場合、前記複数のスキップ信号の入力に応じた加減速制御を行う制御手段を備えてなる数値制御装置。
2. 数値制御用加工プログラムの１ブロック中に、そのブロックの送り速度指令と、制御軸の終点座標と、そのブロックの前記送り速度指令による送り速度とは異なる送り速度を指令する送り速度指令を、外部より入力される複数のスキップ信号に対応して複数指令できるスキップ指令とを与えられるようにし、且つこのスキップ指令が与えられた場合、前記複数のスキップ信号の入力に応じた加減速制御を行う制御手段を備えてなる数値制御装置。
3. 前記ブロックの送り速度とは異なる送り速度を指令する送り速度指令は、前記ブロックの送り速度指令による送り速度に対する割合を指令するものであることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項記載の数値制御装置。
4. 前記複数のスキップ信号に対応して任意の加減速パラメータを与えられるようにし、且つ前記制御手段は、この与えられた加減速パラメータを基に、前記複数のスキップ信号に対応して加減速制御を行うものであることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項記載の数値制御装置。

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