JP7331596B2 - 数値制御装置と制御方法 - Google Patents
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Description
図1、図2を参照し、本発明に係る工作機械1について説明する。図1の上側、下側、左側、右側、手前側、奥側を、夫々、工作機械1の上側、下側、左側、右側、前側、後側と定義する。工作機械1の左右方向、前後方向、上下方向は、夫々、工作機械1のX軸方向、Y軸方向、Z軸方向である。
図3(a)を参照して、加工プログラムで定義する円弧指令について説明する。加工プログラムは、主軸を円弧の軌道で移動させる為の円弧指令を含む場合がある。加工プログラム中で一行の命令に円弧指令が定義されている場合、主軸は円弧軌道A1上を移動する。例えば、円弧指令は『G02X27.992Z-15.98R3.3F1』等で定義する。円弧指令は、始点D1、終点E1、中心点C1、円弧半径R1等の位置情報、及び移動速度等を有する。上記円弧指令は現在の位置を始点、X座標が27.992、Z座標が-15.98を終点、半径が3.3の円弧であり、速度が1であることを示す。尚、始点D1の位置情報は、加工プログラム中の一行前の移動指示における終点の位置情報と対応する。
図3(b)を参照して、ドライランを実行した場合について説明する。ドライランとは、加工プログラムに基づいて移動する主軸の軌跡に対して、Z軸方向の上方側にオフセット量だけ離間した位置で主軸を移動することをいう。
図4を参照して、Z軸座標にオフセット量を加えた場合の始点が限界位置R455を超える場合について説明する。尚、Z軸方向における主軸が移動可能な限界の位置は、例えば限界位置R455とする。主軸の移動可能な範囲をストローク範囲ともいう。例えば、ユーザは、受け付けたオフセット量が70cmを超えて入力する。該時、始点D1(図3(a)参照)からZ軸方向の正側に離間した位置が、移動可能な限界の位置である限界位置R455を超える。該時、ドライラン実行時の始点は限界位置R455に設定する。以下、主軸のZ軸方向の位置を限界位置R455に設定した始点を、クランプ始点L3という。尚、オフセット終点E3のZ軸方向における位置は、限界位置R455を超える場合には、Z軸座標を455に設定する。オフセット中心点C3のZ軸座標は、中心点C1のZ軸座標に対してオフセット量を加えた位置に設定する。
第二軌道である直線軌道B1、円弧軌道B2、円弧‐直線軌道B3について説明する。直線軌道B1、円弧軌道B2、円弧-直線軌道B3のうち何れの軌道で主軸を移動するかは、ユーザの操作部24の操作により条件設定する。
図4に示す如く、直線軌道B1は、クランプ始点L3からオフセット終点E3迄の間を直線的に結んだ直線状の軌道である。主軸は、クランプ始点L3からオフセット終点E3迄の間、直線軌道B1上を移動する。図4においては、主軸はZ軸方向において限界位置R455上を移動する。直線軌道B1は、限界位置R455を超えない範囲の軌道である。
図5に示す如く、円弧軌道B2は、中心点C4を中心として、クランプ始点L3からオフセット終点E3までを円弧で繋ぐ軌道である。円弧軌道B2の円弧半径R4は、円弧軌道Or1の円弧半径R3よりも小さい。円弧軌道B2は、限界位置R455を超えない範囲の軌道である。数値制御装置29は、クランプ始点L3とオフセット終点E3に対して、適切な中心点C4を適用する。これにより、数値制御装置29は、限界位置R455を超えない円弧軌道B2を特定する。
図6に示す如く、円弧-直線軌道B3は、クランプ始点L3から所定点P迄の間、円弧軌道Or1と同一の軌道である。円弧-直線軌道B3は、所定点Pからオフセット終点E3迄の間を直線的に結んだ直線状の軌道を含む。即ち、主軸は、クランプ始点L3から所定点迄の間を円弧軌道Or1に沿って移動し、且つ、所定点Pからオフセット終点E3迄の間を直線状に移動する。円弧-直線軌道B3は、限界位置R455を超えない範囲で移動する軌道である。
移動時間補正について説明する。数値制御装置29は、生成する第二軌道に沿って主軸を移動する。つまり、主軸が直線軌道B1、円弧軌道B2、円弧-直線軌道B3の何れかの軌道に沿ってクランプ始点L3からオフセット終点E3迄移動する。第二軌道を主軸が移動する距離は、第一軌道である円弧軌道Or1を主軸が移動する距離よりも短い。該時、主軸の移動速度が同じ速度の場合、直線軌道B1、円弧軌道B2、円弧-直線軌道B3で主軸が移動するのに要する時間は、円弧軌道Or1で移動する場合よりも短い。数値制御装置29は、第二軌道(直線軌道B1、円弧軌道B2、円弧-直線軌道B3)で主軸が移動するのに要する時間を、主軸が円弧軌道A1に沿って始点D1から終点E1迄移動するのに要する時間と一致するように調整する。該時、数値制御装置29は、第二軌道におけるクランプ始点L3とオフセット終点E3までの移動距離に対して、移動速度を定義し直すことで時間補正を実行する。
図7を参照し、主処理について説明する。工作機械1に電源を投入すると、CPU31はROM32に記憶したプログラムを読み出し、主処理を実行する。主処理を実行すると、CPU31は、加工プログラムを受け付けたか否か判断する(S1)。ユーザの操作部24の操作により加工プログラムを入力していない場合、即ち加工プログラムを受け付けていない時(S1:NO)、CPU31は、処理をS1に戻し、加工プログラムを受け付けるまで待機する。
以上説明の如く、数値制御装置29は、ドライランの実行時において、円弧軌道Or1を移動する主軸がZ軸方向において限界位置R455を超えて移動するか否か判断する(S17)。数値制御装置29は、限界位置R455を超えると判断した場合(S17:NO)、クランプ始点L3と、オフセット終点E3との間において、限界位置R455を超えない第二軌道を決定し、第二軌道を主軸が移動する移動指示を生成する(S19)。故に、数値制御装置29は、ドライランの実行時において主軸がストローク範囲を超えて移動することを防止できる。
本発明は上記実施形態に限らない。上記実施形態の工作機械1は、主軸がZ軸方向に延びる縦型工作機械であるが、本発明は主軸が水平方向に延びる横型工作機械にも適用できる。上記実施形態では、第二軌道は、直線軌道B1、円弧軌道B2、円弧-直線軌道B3であったがこれに限らない。主軸のストローク範囲を超えない範囲での軌道であれば、他の軌道を設定してもよい。上記実施形態では、加工プログラムの円弧指令はX-Z平面における移動指示であったがこれに限らない。例えばY-Z平面における円弧指示に対して上記加工プログラムの更新を実行してもよい。ドライランを実行する前に、移動指示を生成し加工プログラムの更新を行ったがこれに限らない。例えば、数値制御装置29は主軸の移動と共に加工プログラムを更新しながら主軸を移動してもよい。Z軸方向において主軸が移動可能な限界の位置は限界位置R455に設定したがこれに限らず、工作機械ごとに適宜設定すればよい。
上下方向、Z軸方向は本発明の延伸方向の一例である。上方は、本発明の一方側の一例である。S3処理を実行するCPU31は本発明の受付部の一例である。S15の処理を実行するCPU31は本発明のクランプ制御部の一例である。S17の処理を行うCPU31は本発明の判断部の一例である。S19の処理を行うCPU31は本発明の移動指示生成部の一例である。S7の処理を行うCPU31は本発明の実行部の一例である。S27の処理を行うCPU31は本発明の調整部の一例である。
29 :数値制御装置
31 :CPU
32 :ROM
D1、D2、L3 :始点
E1、E2、E3 :終点
R1、R2、R3、R4 :円弧半径
A1、A2、B2、Or1 :円弧軌道
B1 :直線軌道
B3 :円弧-直線軌道
Claims (6)
- 加工プログラムに基づいて移動する工作機械の主軸の軌跡に対して前記主軸が延びる延伸方向の一方側にオフセット量だけ離間した位置で前記主軸を移動するドライランを実行する数値制御装置において、
前記加工プログラムは、
中心点の位置情報を有し、且つ前記中心点を中心とする弧状の軌道である円弧軌道に沿って前記主軸を移動させる為の円弧指令を少なくとも含み、
前記円弧軌道のうち前記延伸方向の一方側の端部が、前記円弧軌道の始点に対応し、
前記円弧軌道のうち前記延伸方向の他方側の端部が、前記円弧軌道の終点に対応し、
前記オフセット量を受け付ける受付部と、
前記受付部が受け付けた前記オフセット量だけ前記始点から前記延伸方向の一方側に離間したオフセット始点が、前記主軸の前記延伸方向の一方側へ移動可能な限界の位置である限界位置を超える場合、前記始点の前記延伸方向の位置を、前記限界位置に設定するクランプ制御部と、
前記クランプ制御部により前記延伸方向の位置を前記限界位置に設定した前記始点であるクランプ始点から前記オフセット量だけ前記延伸方向の一方側に離間したオフセット終点迄を通り、前記位置情報が示す前記中心点を、前記オフセット量だけ前記延伸方向の一方側に移動したオフセット中心点を中心とする弧状の軌道である第一軌道が、前記延伸方向において前記限界位置を超えて移動するか否か判断する判断部と、
前記判断部が前記限界位置を超えると判断した場合、前記クランプ始点と、前記第一軌道の前記オフセット終点との間において、前記限界位置を超えない第二軌道を決定し、前記第二軌道を前記主軸が移動する移動指示を生成する移動指示生成部と、
前記移動指示生成部が生成した前記移動指示に基づき、前記主軸を移動する実行部と
を備え、
前記クランプ制御部は、
前記オフセット終点の前記延伸方向の位置が前記限界位置を超える場合に、前記オフセット終点の前記延伸方向の位置を、前記限界位置に設定する
ことを特徴とする数値制御装置。 - 前記移動指示生成部は、
前記クランプ始点から前記オフセット終点迄の間を直線的に結んだ直線状の軌道を、前記第二軌道として決定する
ことを特徴とする請求項1に記載の数値制御装置。 - 前記移動指示生成部は、
前記限界位置を超えない範囲であって、前記第一軌道よりも弧の半径が小さい弧状の軌道を、前記第二軌道として決定する
ことを特徴とする請求項1に記載の数値制御装置。 - 前記第一軌道は、前記クランプ始点から所定点迄の間、前記限界位置を超えず、前記所定点から前記オフセット終点迄の間、前記限界位置を超え、
前記移動指示生成部は、
前記クランプ始点から前記所定点迄の間を前記第一軌道に沿って移動し、且つ、前記所定点から前記オフセット終点迄の間を直線状に移動する軌道を、前記第二軌道として決定する
ことを特徴とする請求項1に記載の数値制御装置。 - 前記移動指示生成部が生成した前記移動指示に基づき、前記主軸が前記第二軌道に沿って前記クランプ始点から前記オフセット終点迄移動するのに要する時間を、前記主軸が前記円弧軌道に沿って前記始点から前記終点迄移動するのに要する時間と一致するように調整する調整部
を備えたことを特徴とする請求項1~4の何れかに記載の数値制御装置。 - 加工プログラムに基づいて移動する工作機械の主軸の軌跡に対して前記主軸が延びる延伸方向の一方側にオフセット量だけ離間した位置で前記主軸を移動するドライランを実行する数値制御装置の制御方法において、
前記加工プログラムは、
中心点の位置情報を有し、且つ前記中心点を中心とする弧状の軌道である円弧軌道に沿って前記主軸を移動させる為の円弧指令を少なくとも含み、
前記円弧軌道のうち前記延伸方向の一方側の端部が、前記円弧軌道の始点に対応し、
前記円弧軌道のうち前記延伸方向の他方側の端部が、前記円弧軌道の終点に対応し、
前記オフセット量を受け付ける受付ステップと、
前記受付ステップが受け付けた前記オフセット量だけ前記始点から前記延伸方向の一方側に離間したオフセット始点が、前記主軸の前記延伸方向の一方側へ移動可能な限界の位置である限界位置を超える場合、前記始点の前記延伸方向の位置を、前記限界位置に設定するクランプ制御ステップと、
前記クランプ制御ステップにより前記延伸方向の位置を前記限界位置に設定した前記始点であるクランプ始点から前記オフセット量だけ前記延伸方向の一方側に離間したオフセット終点迄を通り、前記位置情報が示す前記中心点を、前記オフセット量だけ前記延伸方向の一方側に移動したオフセット中心点を中心とする弧状の軌道である第一軌道が、前記延伸方向において前記限界位置を超えて移動するか否か判断する判断ステップと、
前記判断ステップが前記限界位置を超えると判断した場合、前記クランプ始点と、前記第一軌道の前記オフセット終点との間において、前記限界位置を超えない第二軌道を決定し、前記第二軌道を前記主軸が移動する移動指示を生成する移動指示生成ステップと、
前記移動指示生成ステップが生成した前記移動指示に基づき、前記主軸を移動する実行ステップと
を備え、
前記クランプ制御ステップは、
前記オフセット終点の前記延伸方向の位置が前記限界位置を超える場合に、前記オフセット終点の前記延伸方向の位置を、前記限界位置に設定する
ことを特徴とする制御方法。
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