JPH02131835A - 数値制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は数値制御装置に関するものであり、特に、加
工機械の可動部が進入禁止領域へ進入することを防止で
きる数値制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 数値制御による工作機械では、ボールスクリューの長さ
等から工具、加工テーブル等の加工機械の可動部が移動
できる最大移動範囲が定まる。ま７た、この最大移動範
囲内であっても加工対象物であるワーク等を固定するた
めのチャック等の位置によっては、加工機械の可動部が
進入できない進入禁止領域もある。そこで、従来の数値
制御装置ではプログラムミスまたは何等かの障害等によ
り加工機械の可動部が誤って上記の最大移動範囲を越え
て移動したり、或いは、進入禁止領域に進入するのを防
止するために各種の手段が採られている。

第１０図は従来の数値制御装置による進入警告動作を示
すブロック図であり、特開昭５６−２４６０８号公報に
示された進入検出装置と同等の機構を有するものである
。

図において、（１）は工具等の加工機械の可動部の進入
警告領域の座標データを格納するメモリ、（２）は加工
機械の可動部の最大可動範囲を多数の小領域に分割して
進入警告領域を電気的なオン・オフ状態のデータに置換
える変換器、（３）は変換器（２）で変換された小領域
の分割データを記憶するメモリ、（４）は加工機械の可
動部の現在の位置を示す現在位置カウンタ、（５）は現
在位置カウンタ（４）の示す可動部の現在位置を変換器
（２）と同様の小領域からなるパターンに置換える変換
器、（６）は変換器（５）の出力パターンとメモリ（３
）に記憶された進入警告領域のパターンとを照合して可
動部が進入警告領域に進入したか否かを判定する判別器
である。

従来の数値制御装置による進入禁止領域への加工機械の
可動部の進入検出機構は上記のように構成さ゜れており
、可動部が進入禁止領域に進入した場合には、アラーム
信号ＡＬＭを出力し、同時に可動部が停止するようにな
っている。以下、この動作を図を用いて説明する。

第１１図は可動範囲と進入警告領域との関係を示す説明
図、第１２図は多数の少領域に分割した可動範囲に進入
警告データを書込んだ状態を示す説明図、第１３図は第
１２図の小領域の８個を１語としてメモリに記憶する場
合の各小領域とメモリアドレスとの関係を示す説明図で
ある。

メモリ（１）には第１０図のような加工機械の可動部の
可動範囲内に進入警告領域ＥＰＡを決定するための点ｐ
ｔと点Ｐ２のＸＹ座標値が格納されている。この加工機
械の可動部の可動範囲は、第１２図のように演算器（１
２）で複数の小領域に分割され、メモリ（１）の点ＰＩ
と点Ｐ２のＸＹ座標値を基にして進入警告領域内の小領
域を“１”とし、これ以外の小領域を“０”に設定する
。この図では加工機械の可動部の可動範囲をＸ軸方向に
２４分割し、Ｙ軸方向に１６分割している。そして、こ
の“１”または″０”からなる小領域のパターンは、第
１３図のように８個の小領域を１バイトデータを構成す
る８つのビットに対応させて、バイトデータとしてメモ
リ（３）に記憶する。すなわち、ＡＯからＡ４７の４８
個のアドレスにバイトデータを格納する。

一方、現在位置カウンタ（４）では加工機械の可動部の
現在位置のＸＹ座標値が可動状態にあると否とに拘らず
常に指示されている。この加工機械の可動部の現在位置
は変換器（５）で第１２図の小領域に対応させて、第１
３図のように８個の小領域を１つにまとめた形に変換さ
れる。そして、この変換器（５）の出力パターンとメモ
リ（３）に記憶された進入警告領域のパターンとを各々
照合して可動部が進入警告領域に進入したか否かを判定
する。例えば、加工機械の可動部の現在位置が第１２図
のＸ軸方向に１０、Ｙ軸方向に４の位置にある場合、こ
れを当該位置での１バイトのデータのビット配列で示す
とＯＩＯＯＯＣＬＯＯとなる。また、この加工機械の可
動部の現在位置が属するメモリ（３）に記憶されている
バイトデータに該当するアドレスＡＩＯには１１１１０
０００のビット配列となっている。この両ビット配列の
論理積（ＡＮＤ）を判別器（６）で判断して、加工機械
の可動部が進入警告領域に進入しているか否かを判定す
る。すなわち、論理積（ＡＮＤ）が“０”の場合には、
進入警告領域に加工機械の可動部が進入していないので
、そのままの状態で加工を続行できる。しかし、“０”
以外の値の場合には、進入警告領域に進入状態にあるの
で、直ちに判別器（６）からアラーム信号ＡＬＭを出力
し、可動部を停止させる。

つぎに、従来の他の数値制御装置について説明をする。

第１４図及び第１５図は特開昭５９−１６００８号公報
に示されている従来の他の数値制御装置であり、第１４
図は従来の他の数値制御装置による直線移動指令の場合
の進入警告動作を示すブロック図、第１５図は従来の他
の数値制御装置による円弧移動指令の場合の進入警告動
作を示すブロック図である。図中、（１）及び（４）は
上記従来例の構成部分と同一または相当する構成部分で
あるので、ここではその説明を省略する。

第１４図において、（７）は加工機械の可動部の移動量
を増分量で指示する指令装置、（８）は現在位置カウン
タ（４）の示す可動部の現在位置に指令装置（７）の移
動量を加えて移動点のＸＹ座標値を求める演算器、（９
）はメモリ（１）に格納された進入警告領域の座標デー
タと演算器（８）の出力データとを比較して可動部が進
入警告領域に進入する否かを判定する判別器である。

第１５図において、（１０）は加工機械の可動部の現在
位置から移動終点までの増分量の他に円弧指令の回転中
心と回転方向を示すデータを各々出力する指令装置、（
１１）は指令装置（１０）で指令された円弧の半径Ｒを
求める演算器、（１２）は指令された円弧が進入警告領
域に進入するか否かを判定するための円弧上の判定点を
各々計算する演算器、（１３）は演算器（１２）で求め
た各判定点を記憶するメモリ、（１４）はメモリ（１３
）に記憶された各判定点がメモリ（１）の進入警告領域
に進入するか否かを判定する判別器である。

従来の他の数値制御装置による進入禁止領域への加工機
械の可動部の進入検出機構は上記のように構成されてお
り、加工機械の可動部の直線移動指令及び円弧移動指令
により可動部が進入警告領域に進入するか否かを判定し
て、進入する場合にはアラーム信号ＡＬＭを出力し、同
時に可動部が停止するようになっている。以下、この動
作を図を用いて説明する。

第１６図は従来の数値制御装置による進入警告領域の設
定動作を説明する説明図、第１７図は第１４図の数値制
御装置による直線補間指令の場合の判定動作を説明する
説明図、第１８図は第１５図の数値制御装置による円弧
補間指令の場合の各座標位置決定動作を説明する説明図
、第１９図は第１５図の数値制御装置による円弧補間指
令の場合の判定動作を説明する説明図である。

まず、直線移動指令の場合（第１４図）について述べる
。この直線移動指令は通常は直線補間指令である。メモ
リ　（１）には第１６図に示すような進入警告領域ＥＰ
Ａを決定するための点ｐｔと点Ｐ２の座標値（ｘｉ，ｙ
ｌ）と（ｘ２，ｙ２）が格納されている。ただし、ｘｌ
　＞ｘ２、ｙｌ　＞ｙ２とする。一方、現在位置カウン
タ（４）には加工機械の可動部の現在位置の座標データ
Ａｓ（ｘｓ，ｙｓ）が格納されており、指令装置（７）
から出力されるＸ軸及びＹ軸方向の増分移動量ΔＸ及び
Δｙが演算器（８）に入力されると、演算器（８）は現
在位置（ｘｓ，ｙｓ）に増分移動量（ΔＸ，Δｙ）が加
算されて、移動終点Ａｅ（ｘｅ　，　　ｙｅ　）が算出
される。そして、判別器（９）で移動終点Ａｅ　　（ｘ
ｅ．ｙｅ）がメモリ（１）に格納されている進入警告領
域に進入するか否かを下式の（式１）及び（式２）によ
って判定する。

ｘ２　＜　ｘｅ　＜　ｘｌ　・＝　（式１）ｙ２　＜ｙ
ｅ　＜ｙｌ・・・・・・（式２）すなわち、上記（式１
）及び（式２）の両式を共に満足している場合には、加
工機械の可動部は進入警告領域に進入しないので、その
ままの状態で加工を続行する。しかし、上記（式１）ま
たは（式２）のいずれか一方の式または両方の式を満足
しない場合には、第１７図のように加工機械の可動部は
進入警告領域に進入することになるので、判別器（９）
からアラーム信号ＡＬＭを出力し、可動部の停止を促す
。

つぎに、円弧移動指令の場合（第１５図）について述べ
る。

この円弧移動指令は、通常、円弧補間指令である。メモ
リ（１）及び現在位置カウンタ（４）の動作は上記第１
４図の直線移動指令の場合と同一である。演算器（１２
）には指令装置（１０）から回転方向指令（Ｇ０２は時
計回転、ＧＯ３は反時計回転）、円弧始点から円弧終点
までの直線距離（ΔＸ．Δｙ）及び円弧中心までの距離
（Δｉ，Δｊ）が入力される。そして、現在位置カウン
タ（４）の円弧始点Ａｓ　　（ｘｓ，ｙｓ）を読取り、
下式の（弐３）及び（式４）によって円弧終点座標Ａｅ
　　（ｘｅ，ｙｅ）を求める。

ｘｅ　ｗｘｓ＋ΔＸ・・・・・・（弐３）ｙｅ−ｙｓ＋
Δｙ・・・・・・（式４）また、下式の（式５）及び（
式６）によって円弧中心座標Ａｃ　　（ｘｃ，ｙｃ）を
求める。

ｘｃ−ｘｓ＋Δｉ・・・・・・（式５）ｙｃ−ｙｓ＋Δ
ｊ・・・・・・（式６）さらに、演算器（１１・）では
下式の（式７）によって円弧半径Ｒを求める。

Ｒ＝（（Ｊｔ）　　＋（Δｊ）２）ｌ／２・・・（式７
）そして、上記の円弧中心座標Ａｃ　　（ｘｃ，ｙｃ）
及び円弧半径Ｒから演算器（１２）で下式の（式８）か
ら（式１１）によって第１８図に示すような点Ｂｌ，Ｂ
２、Ｂ３、Ｂ４の各座標を求める。

点Ｂｌの座標＝　（ｘｃ　，ｙｃ　＋Ｒ）　・・・（式
８）点Ｂ２の座標＝　（ｘｃ　−Ｒ，　　ｙｃ　）・・
・（式９）点Ｂ３の座標＝　（ｘｃ　，ｙｃ−Ｒ）・・
・（式１０）点Ｂ４の座標＝　（ｘｃ　＋Ｒ，　　ｙＣ
　）　−　（式１１）この各座標点Ｂｌ　　（Ｂｌ，Ｂ
２、Ｂ３、Ｂ４）は円弧始点Ａｓと円弧終点Ａｅが属す
る象限及び回転方向指令（時計回転または反時計回転）
に応じて、円弧補間時に通過する点ＢＩを順次求めなが
ら座標値を計算する。この演算器（１２）で求めた各点
Ｂｌと円弧終点Ａｅの各座標値はメモリ（１３）に格納
される。そして、判別器（１４）でメモリ（１３）に格
納された各点Ｂ１と円弧終点Ａｅの各座標データとメモ
リ（１）に格納されている進入警告領域データとを比較
して、加工機械の可動部が進入警告領域に進入するか否
かを判定する。すなわち、上記各点Ｂｌと円弧終点Ａｅ
の各座標のうちのいずれの座標点も進入警告領域内にな
い場合には、加工機械の可動部は進入警告領域に進入し
ないので、そのままの状態で加工を続行する。しかし、
上記各点Ｂ１と円弧終点Ａｅの各座標のうちの１つでも
進入警告領域内にある場合には、第１９図のように加工
機械の可動部は進入警告領域に進入することになるので
、判別器（９）からアラーム信号ＡＬＭを出力し、可動
部の停止を促す。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の数値制御装置では、通常、加工機械
の可動部が進入警告領域に進入するのを防止するために
何等かの進入検出機構を備えていた。

しかし、第１０図に示したような従来の数値制御装置に
おいては、加工機械の可動部が進入警告領域に実際に進
入することにより、アラーム信号ＡＬＭを出力し、同時
に可動部が停止するようになっていた。すなわち、プロ
グラムミスまたは何等かの障害等により加工機械の可動
部が誤って進入警告領域に進入することにより、はじめ
てアラーム信号ＡＬＭを出力し、可動部を停止していた
。

このために、加工対象物であるワーク等が無駄になって
いた。また、加工機械の可動部が進入警告領域に進入し
たか否かの進入検出動作を常時行なっているために、数
値制御装置内蔵のコンピュータの負荷が増大していた。

さらに、第１４図及び第１５図に示したような従来の他
の数値制御装置においては、上記のような事態の発生は
解消しているものの、加工機械の可動部が進入警告領域
へ進入する場合の検出が限定されていた。すなわち、可
動部の外側に位置する進入警告領域に可動部が進入する
場合しか判定できなかった。また、進入警告領域の設定
をＸ軸及びＹ軸の二輪（二次元）でしかできず、例えば
、マシニングセンタ等で一般的なＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸
の三軸（三次元）で設定することができなかった。

そこで、この発明は加工機械の可動部が進入禁止領域に
進入したか否かの進入検出動作を実際に可動部が進入す
る前に判定でき、しかも、進入警告領域の内側及び外側
のいずれに進入する場合にも対応でき、かつ、進入警告
領域の設定を三次元空間でできる数値制御装置の提供を
課題とするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明にかかる数値制御装置は、加工機械の可動部が
進入禁止領域に進入するのを防止する警告信号を出力す
るための判定用の進入警告領域を三次元座標で設定する
手段と、前記進入警告領域の座標データ及び前記加工機
械の可動部の現在位置を示すデータから前記加工機械の
可動部の現在位置と進入警告領域との位置関係を把握す
る手段と、前記加工機械の可動部と進入警告領域との位
置関係から前記進入警告領域の座標データ及び前記加工
機械の可動部の各移動指令に応じて前記加工機械の可動
部の移動経路が前記進入警告領域と交差するか否かを前
記加工機械の可動部の移動開始前に判定する手段とを具
備するものである。

［作用］ この発明の数値制御装置においては、加工機械の可動部
が進入禁止領域に進入するのを防止する警告信号を出力
するための判定用の進入警告領域を三次元座標で設定し
、この進入警告領域の座標データ及び加工機械の可動部
の現在位置を示すデータから当該可動部の現在位置と進
入警告領域との位置関係を把握し、この位置関係から進
入警告領域の座標データ及び加工機械の可動部の各移動
指令に応じて、当該可動部の移動経路が進入警告領域と
交差するか否かを、当該可動部の移動開始前に判定する
ものであるから、加工機械の可動部が進入禁止領域に実
際に進入する以前に進入するか否かを判定でき、しかも
、加工機械の可動部と進入禁止領域との位置関係に応じ
て当該可動部が進入禁止領域の内側及び外側のいずれの
側に進入する場合にも判定ができ、かつ、三次元空間で
の数値制御にも応用ができる。

［実施例コ 第１図はこの発明の一実施例である数値制御装置による
進入警告領域の設定動作及び直線補間指令の場合の進入
警告動作を示すブロック図、第２図は同じくこの発明の
一実施例である数値制御装置による円弧補間指令の場合
の進入警告動作を示すブロック図、第３図はこの発明の
一実施例の数値制御装置による加工機械の可動部が進入
警告領域の内側または外側に位置するか否かの判定動作
を示すブロック図である。なお、図中、（１）、（４）
、（７）、（８）、及び（１０）は上記従来例の構成部
分と同一または相当する構成部分であるから、ここでは
重複する説明を省略する。

第１図において、（１６）は原点Ｏから加工機械の可動
部の移動始点Ａｓに向うベクトルＡｓ及び原点Ｏから加
工機械の可動部の移動終点Ａｅに向うベク１・ルＡｅと
の交差判定の対象となる境界面の法線ベクトルＦとの内
積を求める内積器、（１７）は内積器（１６）の演算結
果から移動始点Ａｓ及び移動終点Ａｅが境界面を挟んで
両側に各々位置し線分ＡＳ　Ａｅが境界面と交差するか
否かを判定する判別器１、（１８）は線分Ａｓ　Ａｅが
境界面と交差する交点の座標を求める判別器２、（１９
）は演算器（１８）で求めた交点座標がメモリ（１）に
格納されている進入警告領域内か否かを判定する判別器
２である。

第２図において、（２０）はメモリ（１）に格納されて
いる進入警告領域の座標データを読出して、円弧移動指
令と平行な面を構成する４つの線分のデータ（ＰＬ，Ｐ
３）．　　（Ｐ２，Ｐ４），（Ｐ２，Ｐ３），（ＰＬ，
Ｐ４）に分ける読出装置、（２１）は読出装置（２０）
の出力データを記憶するメモリ、（２２）は現在位置カ
ウンタ（４）の加工機械の可動部の円弧移動始点Ａｓと
指令装置（１０）の回転方向指令（Ｇ０２は時計回転と
ＧＯ３は反時計回転）と円弧移動始点Ａｓから円弧移動
終点Ａｅまでの直線距離（ΔＸ，Δｙ，Δ２）と円弧中
心までの距離（，Ｊｉ，Δｊ，Δｋ）から８つの領域分
けを行なう領域分配器（第６図参照）、（２３）は領域
分配器（２２）で行なう領域分けの領域を決定する条件
式が格納されるメモリ、（２４）はメモリ（２１）の各
線分とメモリ（２３）の各条件式とから各線分の端点が
各々どの領域に存在するかを調べる領域判定器、（２５
）は領域判定器（２４）で調べｔ：各線分の両端点が同
じ領域にあるか否かを判定する判別器１、（２６）は線
分に応じて両端点が各々特定の２つの領域（例えば、領
域４と領域５）にあるか否かを判定する判別器２である
。

第３図において、（２７）は加工機械の可動部の現在位
置が進入警告領域の内側にあるか外側にあるかを判定す
る判別器、（２８）は第１図に相当する進入警告領域の
設定動作及び直線補間指令の場合の進入警告動作を行な
う進入検出装置、（２９）は同じく第２図に相当する円
弧補間指令の場合の進入警告動作を行なう進入検出装置
である。

この実施例の数値制御装置による進入禁止領域への加工
機械の可動部の進入検出機構は上記のように構成されて
おり、可動部が進入警告領域に進入する場合には、アラ
ーム信号ＡＬＭを出力し、同時に可動部が停止するよう
になっている。以下、この動作を図を用いて説明する。

第４図及び第５図は第１図の実施例の数値制御装置によ
る直線補間指令の場合の判定動作を説明する説明図、第
６図及び第７図は第２図の実施例の数値制御装置による
円弧補間指令の場合の判定動作を説明する説明図、第８
図はこの発明の実施例の数値制御装置による三次元の進
入警告領域での直線補間指令の場合の判定動作を説明す
る説明図、第９図はこの発明の実施例の数値制御装置に
よる三次元の進入警告領域での円弧補間指令の場合の判
定動作を説明する説明図である。

まず、進入警告領域を設定する位置決指令Ｇ００及び直
線移動指令Ｇ０１の場合（第１図）について述べる。こ
の直線移動指令は通常は直線補間指令である。メモリ（
１）には第８図に示すような三次元の進入警告領域ＥＰ
Ａを設定するための点ｐｔと点Ｐ２の座標値（ｘｉ　，
　ｙｌ　，　　ｚｌ　）と座標値（ｘ２　，　ｙ２　，
　　ｚ２　）が各々格納されている。この２点で設定さ
れる進入警告領域に線分Ａｓ　Ａｅが進入するか否かを
調べるには、進入警告領域を構成する境界面ＰＬＩ−Ｐ
Ｌ６の各面と線分Ａｓ　Ａｅが交差するか否かを調べれ
ばよい。

そこで、下記の手順に従って境界面ＰＬＩ〜ＰＬ６の各
面が線分Ａｓ　Ａｅと交差するか否かを調べる。ここで
は１つの境界面を例に挙げて説明するが、他の５つの境
界面においても同様の判定が行なわれる。

第４図及び第５図は第１図の数値制御装置による直線補
間指令の場合の判定動作を説明する図であり、第４図は
１つの境界面ＰＬと線分Ａｓ　Ａｅとを示した斜視図、
第５図はその正側面図である。

第１図の指令装置（７）からＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の各
軸方向の移動量（ΔＸ．Δｙ．Ｊｚ）が出力されると、
演算器（８）では加工機械の可動部の移動始点Ａｓ　　
（ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ）に移動量（ΔＸ，Δｙ，Δ２）が
加算されて移動終点Ａｅ（ｘｅ　．　　ｙｅ　，　ｚｅ
　）が計算される。そして、この移動終点Ａｅ　　（ｘ
ｅ，ｙｅ，ｚｅ）及び移動始点Ａｓ　　（ｘｓ，ｙｓＳ
ｚｓ）が内積器（１６）に入力される。内積器（１６）
では原点０から移動始点Ａｓに向うベクトルＡｓと交差
判定の対象となる境界面ＰＬの法線ベクトルＦとの内積
Ｓｓ及び原点０から移動終点Ａｅに向うベクトルＡｅと
同じく交差判定の対象となる境界面ＰＬの法線ベクトル
Ｆとの内積Ｓｅを各々求める。この内積Ｓｓ及びＳｅは
判別器１（１７）に入力されて、Ｓｓ及びＳｅの符号判
定により線分Ａｓ’Ａｅと境界面ＰＬとが交差するか否
かを判定する。すなわち、原点０がら空間上の任意の点
に向うベクトル場合に次に示す関係が成立つことから、
Ｓｓ及びＳｅの符号が異なれば、線分Ａｓ　Ａｅと境界
面ＰＬとが交差すると判定できる。

Ｓ−ＡΦＦ（ベクトルＡとＦとの内積）（イ）Ｓ−０の
とき、当該任意点は平面上にある。

（口）Ｓ〉０のとき、当該任意点は平面の表側（法線ベ
クトル側）にある。

（ハ）Ｓく０のとき、当該任意点は平面の裏側（法線ベ
クトルの反対側）にある。

そして、線分と当該平面とが交差しなければ、次の面と
の交差が判定される。このようにして、順次各境界面と
の交差が判定される。

線分Ａｓ　Ａｅと境界面ＰＬとが交差する場合には、演
算器（１８）で線分Ａｓ　Ａｅと境界面ＰＬとの交点Ｂ
の座標が計算される。この交点Ｂの座標計算には下式の
（式１２）が用いられる。

Ｂ　−　　（Ｓｓ　／　（Ｓｓ　　−Ｓｅ　）　）　　
（Ａｅ　−Ａｓ　）＋Ａｓ・・・・・・（式１２） この交点Ｂの座標値は判別器２（１９）に入力され、判
別器２（１９）ではメモリ（１）から進入警告領域の座
標を読取り判定対象となっている境界面ＰＬ内に交点Ｂ
が位置するか否かを判定する。そして、上記交点Ｂが判
定対象となっている境界面ＰＬ内に位置する場合には、
判別器（１９）からアラーム信号ＡＬＭを出力し、指令
装置（７）の移動指令を無効とすることで加工機械の可
動部の停止を促す。また、上記交点Ｂが判定対象となっ
ている境界面ＰＬ内に位置しない場合には、次の境界面
ＰＬとの判定動作に移り、全ての境界面ＰＬとの判定動
作が完了した後に、指令装置（７）の移動指令は補間装
置に（図示せず）に送られて加工機械の可動部の移動を
制御する。

つぎに、円弧移動指令（ＧＯ２／ＧＯ３）の場合（第２
図）について述べる（Ｇ０２は時計回転、ＧＯ３は反時
計回転）。この円弧移動指令は通常は円弧補間指令であ
る。メモリ（１）には第９図に示すような三次元の進入
警告領域ＥＰＡを設定するための点Ｐ１と点Ｐ２の座標
Ｍ（ｘｌ，ｙｌ，ｚｌ）と座標値（ｘ２　，　　ｙ２　
，　　ｚ２　）が格納されている。この２点で設定され
る進入警告領域を、円弧Ａｓ　Ａｅが通るか否かを調べ
るには、円弧Ａｓ　Ａｅを含む平面ＰＬａが点ｐｔと点
Ｐ２の間にあるか否かを調べればよい。例えば、第９図
のように円弧Ａｓ　Ａｅを含む平面ＰＬａのＺ軸座標が
ｚｌとｚ２との間にあるか否かを調べ、その間にある場
合には進入警告領域の境界面ＰＬと円弧とき、平面ＰＬ
ａと平行な境界面ＰＬＩ側から円弧Ａｓ　Ａｅを見ると
、第７図のように、恰も、円弧Ａｓ　Ａｅが長方形の領
域ＰＩ，Ｐ３，Ｐ２，Ｐ４と交差しているように見える
。そこで、このことを利用して円弧が進入警告領域に進
入するか否かを判定する。すなわち、進入警告領域を表
す長方形ＰＩ，Ｐａ，Ｐ２，Ｐ４を、４つの線分Ｐｉ　
Ｐ３　、Ｐ２　Ｐ３　、Ｐ２　Ｐ４　、ＰＩ　Ｐ４に分
けて、各々の線分が円弧Ａｓ　Ａｅと交差するか否かを
判定する。この各線分データは下記の丁順に従ってメモ
リ（２１）に格納される。第２図のメモリ（１）に格納
されている進入警告領域の座標データを読出装置（２０
）により読出し、上述のような進入警告領域を表示する
４つの線分データに変換した後、メモリ（２１）に格納
する。

続いて、この各線分と円弧とが交差するか否かの判定動
作について述べる。各線分と円弧との交差を判定するた
めには、まず、円弧を第６図及び第７図のように判定の
対象となる線分と平行な直線で分割して、下記の８つの
領域に分ける。

領域１：円に接する直線（判定の対象となる線分に平行
な直線）の円の外側に位置す る２つの領域のうちの一方の領域 領域２：同上（ただし、領域１の反対側に位置する領域
） 領域３：円弧始点Ａｓまたは円弧終点Ａｅを通る直線と
上記円に接する直線（いずれ の直線も判定の対象となる線分に平行 な直線）とに挟まれた領域で、円弧 Ａｓ　Ａｅの反回転方向側の領域 領域４：円弧始点Ａｓを通る直線（判定の対象となる線
分に平行な直線）と円とによ り囲まれた領域で、領域３の反対側に 位置する領域 領域５：円弧始点Ａｓ及び円弧終点Ａｅを通る直線（と
もに判定の対象となる線分に 平行な直線）で囲まれた円の外側に位 置する２つの領域のうちの円弧 領域６：円弧始点Ａｓ及び円弧終点Ａｅを通る直線（と
もに判定の対象となる線分に 平行な直線）で囲まれた円の外側に位 置する２つの領域のうちの領域５の反 対側の領域 領域７：領域１〜領域６以外の残りの領域のうち、先に
円弧が接する側の領域 領域８：領域１〜領域７以外の残りの領域この領域分け
は第２図の領域分配器（２２）で行なう。また、この領
域分配器（２２）は現在位置カウンタ（４）及び指令装
置（１０）の各データを基にして円弧の領域分けを行な
う条件をメモリ（２３）にセットする。そして、領域判
定器（２４）はメモリ（２１）の各線分データをメモリ
（２３）の領域条件を基にして領域分けを行なう。例え
ば、第７図のような線分ＰＩ　Ｐａにおいては点ｐｔは
領域６に点Ｐ３は領域４に、線分Ｐ２　Ｐ４においては
点Ｐ２及び点Ｐ４は共に領域２に位置する。したがって
、この第７図から分かるように、線分と円弧が交差しな
いための条件は線分の両端点が同一の領域にある場合、
または、領域４と領域５に跨る場合に限られる。第２図
の判別器１　（２５）では線分の２つの両端点の領域が
同一が否かを判定し、異なる場合には判別器２（２６）
で一方の端点が領域４で他方の端点が領域５にあるか否
かを判定する。そして、上記条件を満足しない場合には
、判別器２　（２６）からアラーム信号ＡＬＭを出力し
、指令装置（１０）の移動指令を無効とすることで加工
機械の可動部の停止を促す。また、上記条件を満足する
場合には、次の境界面ＰＬとの判定動作に移り、全ての
境界面ＰＬとの判定動作が完了した後に、指令装置（７
）の移動指令は補間装置に（図示せず）に送られて加工
機械の可動部の移動を制御する。

なお、判別器２　（２６）で判定の対象となる領域は対
象となる線分と、円弧始点Ａｓ及び円弧終点Ａｅとの位
置関係に応じて異なる。

この実施例の数値制御装置では加工機械の可動部が進入
禁止領域に実際に進入する以前に進入するか否かを判定
できるので、ワーク、切削工具等の損傷が発生しないか
ら経済的な制御が可能になる。しかも、進入警告領域を
三次元空間に設定できるので、三次元空間での数値制御
にも応用ができ、利用範囲が拡大する。

さらに、この数値制御装置による加工機械の可動部が進
入警告領域の内側または外側に位置するか否かの判定動
作（第３図）について述べる。」二記第１図及び第２図
の説明による加工機械の可動部が進入禁止領域に進入す
るか否かを判定する動作は、進入警告領域の内側から外
側へ、或いは、外側から内側へ進入するか否かを判定し
ている。

しかし、予め進入警告領域内に加工機械の可動部が位置
している場合には、゜かかる判定動作を行なう必要性は
ない。そこで、第３図のような機構を用いて、加工機械
の可動部の移動始点が進入警告領域の内側または外側に
位置するか否かを判定する。

まず、判別器（２７）で現在位置カウンタ（４）から加
工機械の可動部の現在位置である移動始点Ａｓの座標値
（ｘｓ　，　　ｙｓ　，　　ｚｓ　）を読込む。そして
、メモリ（１）に格納されている進入警告領域を設定し
ている座標データＰＬ　　（ｘｉ，ｙｌ，ｚｌ）及びＰ
２　　（ｘ２，ｙ２，ｚ２）と、この座標データによっ
て設定される内側または外側のいずれを進入警告領域と
するかを決定するデータを読出す。これらの各データを
基にして下式の（式１３）から（式１５）によって移動
始点Ａｓ（ｘｓ　，　　ｙｓ　，　　ｚｓ　）が進入警
告領域の内側に位置するか、或いは、外側に位置するか
を判定する。

Ｘ２≦ｘｓ≦ｘ　ｌ　・・・・・−　（式１３）ｙ２≦
ｙｓ≦ｙｔ・・・・・・（式１４）ｚ２≦ｚｓ≦ｚ　ｌ
　−・−・−　（式１５）ただし、ｘ２　＜ｘｉ　，　
　ｙ２　＜ｙｌ　，　　ｚ２　＜ｚｓとする。

進入警告領域が内側設定で、且つ、上記（式１３）から
（式１５）の各式を全て満足する場合、及び、進入警告
領域が外側設定で、且つ、上記（式１３）から（式１５
）の各式を満足しない場合には、判別器（２７）からア
ラーム信号ＡＬＭを出力し、次の移動指令を無効にする
ことで加工機械の可動部の停止を促す。一方、進入警告
領域が内側設定で、且つ、上記（式１３）から（式１５
）の各式を満足しない場合、及び、進入警告領域が外側
設定で、且つ、上記（式１３）から（式１５）の各式を
全て満足する場合には、移動指令に応じて進入検出装置
（２８）または進入検出装置（２９）が選択され、上記
第１図及び第２図の説明と同様に加工機械の可動部が進
入警告領域に進入するか否かの判定動作を行なう。

このように、この実施例の数値制御装置では加工機械の
可動部と進入禁止領域との位置関係に応じて当該可動部
が進入禁止領域の内側及び外側のいずれの側に進入する
場合も判定ができる。したがって、効率のよい制御がで
き利用度が増す。

上記のように、本実施例の数値制御装置は、加工機械の
可動部が進入禁止領域に進入するのを防止する警告信号
を出力する判定用の進入警告領域を三次元座標で設定す
る進入警告設定手段と、前記進入警告領域の座標データ
及び前記加工機械の可動部の現在位置を示すデータから
前記加工機械の可動部の現在位置と進入警告領域との位
置関係を把握する位置検出手段と、前記加工機械の可動
部と進入警告領域との位置関係から、前記進入警告領域
の座標データ及び前記加工機械の可動部の各移動指令に
応じて前記加工機械の可動部の移動経路が前記進入警告
領域と交差するか否かを前記加工機械の可動部の移動開
始前に判定する位置予告判別手段とを具備するものであ
るから、この実施例の数値制御装置では加工機械の可動
部が進入禁止領域に実際に進入する以前に進入するか否
かを判定できるので、ワーク等が無駄にならず経済的な
制御が可能になる。しかも、進入警告領域を三次元空間
に設定できるので、三次元空間での数値制御にも応用が
でき、その利用範囲を拡大することができる。

また、この実施例の数値制御装置では、加工機械の可動
部と進入禁止領域との位置関係に応じて当該可動部が進
入禁止領域の内側及び外側のいずれの側に進入する場合
も判定でき、効率のよい制御ができ、その利用範囲を拡
大することができる。

ところで、上記実施例では各機能毎にハードウエアで処
理する場合について説明したが、マイクロプロセッサ等
によりソフト面で処理するように構成してもよい。また
、上記実施例では説明の都合上、進入警告領域を１つ設
定した場合についてのみ説明をしたが、複数の進入警告
領域を設定しても同様の判定動作が可能であり、同一の
効果を奏する。

［発明の効果コ 以上説明したとおり、この発明の数値制御装置は、進入
警告設定手段で加工機械の可動部が進入禁止領域に進入
するのを防止する警告信号を出力するための判定用の進
入警告領域を三次元座標に設定し、この進入警告領域の
座標データ及び加工機械の可動部の現在位置を示すデー
タから当該可動部の現在位置と進入警告領域との位置関
係を位置検出手段で把握し、この位置関係から進入警告
領域の座標データ及び加工機械の可動部の各移動指令に
応じて、当該可動部の移動経路が進入警告領域と交差す
るか否かを、位置予告判別手段で当該可動部の移動開始
前に判定することにより、加工機械の可動部が進入禁止
領域に実際に進入する以前に進入するか否かを判定でき
るので、ワーク等を損傷することなく経済的な制御が可
能になる。

しかも、加工機械の可動部と進入禁止領域との位置関係
に応じて当該可動部が進入禁止領域の内側及び外側のい
ずれの側に進入する場合にも判定ができるので、効率の
よい制御ができる。かつ、三次元空間での数値制御にも
応用ができるので、利用範囲が拡大する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である数値制御装置による
進入警告領域の設定動作及び直腺補間指令の場合の進入
警告動作を示すブロック図、第２図は同じくこの発明の
一実施例である数値制御装置による円弧補間指令の場合
の進入警告動作を示すブロック図、第３図はこの発明の
一実施例である数値制御装置による加工機械の可動部が
進入警告領域の内側または外側に位置するか否かの判定
動作を示すブロック図、第４図及び第５図は第１図の実
施例の数値制御装置による直線補間指令の場合の判定動
作を説明する説明図、第６図及び第７図は第２図の実施
例の数値制御装置による円弧補間指令の場合の判定動作
を説明する説明図、第８図はこの発明の一実施例の数値
制御装置による三次元の進入警告領域での直線補間指令
の場合の判定動作を説明する説明図、第９図はこの発明
のー実施例の数値制御装置による三次元の進入警告領域
での円弧補間指令の場合の判定動作を説明する説明図、
第１０図は従来の数値制御装置による進入警告動作を示
すブロック図、第１１図は可動範囲と進入警告領域との
関係を示す説明図、第１２図は多数の少領域に分割した
可動範囲に進入警告データを書込んだ状態を示す説明図
、第１３図は第１２図の小領域の８個を１語としてメモ
リに記憶する場合の各小領域とメモリアドレスとの関係
を示す説明図、第１４図は従来の他の数値制御装置によ
る直線移動指令の場合の進入警告動作を示すブロック図
、第１５図は従来の他の数値制御装置による円弧移動指
令の場合の進入警告動作を示すブロック図、第１６図は
従来の数値制御装置による進入警告領域の設定動作を説
明する説明図、第１７図は第１４図の数値制御装置によ
る直線補間指令の場合の判定動作を説明する説明図、第
１８図は第１５図の数値制御装置による円弧補間指令の
場合の各座標位置決定動作を説明する説明図、第１９図
は第１５図の数値制御装置による円弧補間指令の場合の
判定動作を説明する説明図である。 図において、 １，２１，２３：メモリ ４：現在位置カウンタ ７．１０：指令装置 ｓ，ｉｓ：演算器 １６：内積器 １７．２５：判別器１ １９，２６：判別器２ ２０：続出装置 ２２：領域分配器 ２４：領域判定器 ２７：判別器 ２８，２９：進入検出装置 である。 なお、図中、同一符号及び同一記号は同一または相当部
分を示すものである。 代理人　弁理士　大岩　増雄　外２名 （フ ■ 第８図 第９図 ＰＬｓ 手 統 補 正 書 （自発） ５．補正の対象 （１）　明細書の発明の詳細な説明の欄２．発明の名称 数値制御装置 ３．補正をする者 代表者 志 岐 守 哉 ６．補正の内容 （１）　明細書第４真下第９行目の 「第１０図」を 「第１１図」と補正する。 （２）　明細書第４頁下第５行目の 「演算器（１２）Ｊを 「変換器（２）」と補正する。 （３）　明細書第８頁下第９行目の ［従来の数値制御装置］を ［従来の他の数値制御装置」と補正する。 （４）　明細書第１７頁下第７行目から同頁下第６行目
の 「座標を求める判別器２、（１９）は」を［座標を求め
る演算器、（１９）は」と補正する。 （５）　明細書第２０買上第５行目の 「位置決指令」を 「位置決め指令」と補正する。 （６）　明細書第２８頁上第３行目の ［補間装置に（図示せず）」を 「補間装置（図示せず）」と補正する。 （７）　明細書第３０頁上第３行目の ｒｚ２　＜ｚｓＪを １”ｚ２　＜ｚｌ　Ｊと補正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）加工機械の可動部が進入禁止領域に進入するのを
   防止する警告信号を出力する判定用の進入警告領域を三
   次元座標で設定する進入警告設定手段と、 前記進入警告領域の座標データ及び前記加工機械の可動
   部の現在位置を示すデータから前記加工機械の可動部の
   現在位置と進入警告領域との位置関係を把握する位置検
   出手段と、 前記加工機械の可動部と進入警告領域との位置関係から
   、前記進入警告領域の座標データ及び前記加工機械の可
   動部の各移動指令に応じて前記加工機械の可動部の移動
   経路が前記進入警告領域と交差するか否かを前記加工機
   械の可動部の移動開始前に判定する位置予告判別手段と を具備することを特徴とする数値制御装置。