JPH06124109A - 数値制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 数値制御装置に関し、汎用の工作機械を使用
して試作品等の簡単な加工を容易に行うために、複数個
の手動パルス発生器を設けて、操作性を向上させる。 【構成】 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に表示するとともに、オペレータ
がキーボード１７を操作して対話的に入力された斜め直
線及び円弧等の指定形状を、図形記憶手段１が記憶す
る。信号選択手段２は、複数個の手動パルス発生器４１
のうちの一つからのパルス信号ＨＰを検知すると、切換
手段からの加工軸信号、並行移動信号あるいは垂直移動
信号のいずれかの信号であることを示す切換信号Ｚ／Ｈ
／Ｖを入力する。そして、信号選択手段２は切換信号Ｚ
／Ｈ／Ｖに応じて必要なパルス信号ＨＰを選択し、パル
ス信号ＰＳとして出力する。補間手段３は、上記指定形
状及びパルス信号ＰＳに従って補間パルスＣＰを出力
し、軸制御回路１８に送る。

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
用できるが、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、工具の取り付け及び加工プロ
グラムの作成等の段取りに要する時間が少ない汎用のフ
ライス盤、汎用の旋盤等が使用されている。

【０００５】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、斜め直線加工及び円弧加工等
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。

【０００６】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。

【０００７】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。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、試作品等の簡
単な加工を行う場合、一般に手動パルス発生器やジョグ
送り釦を操作して、加工過程を順に確認しながら加工を
行う。

【０００９】このために、１個の手動パルス発生器を切
り換えて各軸を制御するように使用することも可能であ
るが、切り換え操作が増えて操作性が悪くなる。逆に、
Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の加工軸用のハンドルとともに、斜
め直線や円弧等の指定形状に対応して移動させるハンド
ルを独立して設けると、コストが高くなる。

【００１０】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、汎用の工作機械を使用して、試作品等の簡単
な加工を容易に行うために、操作性を高め、コストの低
減を図った数値制御装置を、提供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、ガイダンス情報により対話的
に入力された斜め直線及び円弧等の指定形状を記憶する
図形記憶手段と、工具の移動を指令する複数の手動パル
ス発生器と、前記手動パルス発生器のうちの少なくとも
一つのパルス信号が、工作機械を制御する加工軸信号、
工具の現在位置と前記指定形状との距離を保持しつつ移
動する並行移動信号、あるいは工具の現在位置から前記
指定形状への法線線分で示される方向の前後へ移動する
垂直移動信号のいずれかの信号であることを示す切換信
号を出力する切換手段と、前記パルス信号及び前記切換
信号を受けて、必要なパルス信号を選択して出力する信
号選択手段と、前記指定形状に従って、前記信号選択手
段からのパルス信号を受けて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】表示装置に表示されたガイダンス情報に従って
斜め直線及び円弧等の指定形状をキーボード等から対話
的に入力されると、図形記憶手段はこの指定形状を記憶
する。オペレータは複数の手動パルス発生器の一個を操
作して工具の移動を指令する少なくとも一つのパルス信
号を出力する。また、切換手段は移動指令手段から出力
されるパルス信号のうちの少なくとも一つのパルス信号
が、加工軸信号、並行移動信号あるいは垂直移動信号の
いずれかの信号であることを示す切換信号を出力する。
さらに、信号選択手段が上記パルス信号及び切換信号を
受けて、必要なパルス信号を選択して出力する。そし
て、補間手段は図形記憶手段で記憶された指定形状に従
って、信号選択手段からのパルス信号を受けて補間パル
スを出力する。

【００１３】複数の手動パルス発生器数によって操作性
を向上させる。

【００１４】

【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。ここで、手動パルス発生器４１は工具の移動を指
令するパルス信号ＨＰを出力する。また、切換手段は上
記移動指令手段から出力されるパルス信号ＨＰのうちの
少なくとも一つのパルス信号が、加工軸信号、並行移動
信号あるいは垂直移動信号のいずれかの信号であること
を示す切換信号Ｚ／Ｈ／Ｖを出力する手段であって、機
械操作盤４０に設けられたスイッチ等に相当する。

【００１５】なお、「加工軸信号」とは工作機械を制御
するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸等の加工軸の信号を意味する。
また、「並行移動信号」とは工具の現在位置と指定形状
との距離を保持しつつ移動する並行移動の信号を意味す
る。さらに、「垂直移動信号」とは工具の現在位置から
指定形状への法線線分で示される方向の前後へ移動する
垂直移動の信号を意味する。

【００１６】図形記憶手段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。
また、図形記憶手段１は、オペレータがキーボード１７
を操作して、対話的に入力された斜め直線及び円弧等の
指定形状を記憶する。なお、記憶された指定形状は必要
に応じてグラフィック制御回路１５を介して表示装置１
６に表示される。

【００１７】信号選択手段２は、手動パルス発生器４１
等の移動指令手段からの少なくとも一つのパルス信号Ｈ
Ｐを検知すると、切換手段からの加工軸信号、並行移動
信号あるいは垂直移動信号のいずれかの信号であること
を示す切換信号Ｚ／Ｈ／Ｖを入力する。そして、信号選
択手段２は切換信号Ｚ／Ｈ／Ｖに応じて必要なパルス信
号ＨＰを選択し、パルス信号ＰＳとして出力する。例え
ば、移動指令手段からのパルス信号ＨＰとしてＸ軸信
号、Ｙ軸信号及び切換による信号の３つのパルス信号が
入力され、切換手段からの切換信号Ｚ／Ｈ／Ｖとして
「Ｈ（並行移動信号）」を示す信号が入力された場合に
は、パルス信号ＰＳとしてＸ軸信号、Ｙ軸信号及び並行
移動信号を出力する。

【００１８】補間手段３は、図形記憶手段１に記憶され
た指定形状及び信号選択手段２からのパルス信号ＰＳに
従って補間パルスＣＰを出力し、軸制御回路１８に送
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３から出力された補間パルスＣＰ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。

【００１９】したがって、上記切換手段からの切換信号
Ｚ／Ｈ／Ｖによって、移動指令手段としての手動パルス
発生器のハンドル数を減らすことができ、コストを抑え
ることができる。なお、上記図形記憶手段１、信号選択
手段２及び補間手段３は、後述するようにソフトウェア
によって実行される。

【００２０】図２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Ｒ
ＯＭ１２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の図形記憶手段１、信号
選択手段２及び補間手段３は、プロセッサ１１がＲＯＭ
１２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ＲＯＭ１２にはＥＰＲＯＭあ
るいはＥＥＰＲＯＭが使用される。ＲＡＭ１３にはＳＲ
ＡＭ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。

【００２１】グラフィック制御回路１５はガイダンス情
報や入力された指定形状等を表示用可能な信号に変換
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、これは後述する。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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】図３は、工作機械２０に備えられた機械操
作盤４０の一例を示す図である。図に示す機械操作盤４
０には、手動パルス発生器４１、選択スイッチ４１ｄ、
ジョグ送り釦４２、設定スイッチ４２ａ及び切換スイッ
チ４２ｂが設けられている。

【００２５】手動パルス発生器４１にはＸ軸用の手動パ
ルス発生器４１ａ、Ｙ軸用の手動パルス発生器４１ｂ、
Ｚ軸及び指定形状に対応した方向に移動する汎用の手動
パルス発生器４１ｃが設けられている。Ｘ軸用の手動パ
ルス発生器４１ａのハンドル４１ａａを左又は右に回転
させると、その回転に応じてＸ軸のパルス信号ＨＰを発
生させる。同様に、Ｙ軸用の手動パルス発生器４１ｂの
ハンドル４１ｂａからはＹ軸のパルス信号ＨＰを、汎用
の手動パルス発生器４１ｃのハンドル４１ｃａからは後
述する選択スイッチ４１ｄに応じたパルス信号ＨＰをそ
れぞれ出力する。これらのパルス信号ＨＰは回転方向を
判別するための二相のパルスであって、バス３０を介し
てプロセッサ１１に送られ、工具を移動させる。選択ス
イッチ４１ｄは汎用の手動パルス発生器４１ｃにおいて
発生させるパルス信号ＨＰが、Ｚ軸方向の移動（Ｚ）、
工具の現在位置と指定形状との距離を保持しつつ移動す
る並行移動（Ｈ）、あるいは工具の現在位置から指定形
状への法線線分で示される方向の前後へ移動する垂直移
動（Ｖ）のうち、いずれの移動方向のパルス信号かを選
択するためのスイッチであり、オペレータによって切り
換えられた側に応じた切換信号Ｚ／Ｈ／Ｖを出力する。

【００２６】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」の指定形状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。

【００２７】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
数を設定する。具体的には、設定スイッチ４２ａは図示
されていない水晶発振器からのパルスを分周したパルス
を入力して、オペレータによって設定された目盛りに応
じた分周比でパルスを出力する。

【００２８】切換スイッチ４２ｂはジョグ送り釦４２に
対応するスイッチであって、工具の現在位置と前記指定
形状との距離を保持しつつ移動する並行移動（Ｈ）、又
は工具の現在位置から前記指定形状への法線線分で示さ
れる方向の前後へ移動する垂直移動（Ｖ）を切り換え、
オペレータによって切り換えられた側に応じた切換信号
Ｚ／Ｈ／Ｖを出力する。

【００２９】したがって、オペレータは、手動で工具を
移動させる場合には、まず選択スイッチ４１ｄを所望の
移動方向になるように設定した後、ハンドル４１ａａ，
４１ｂａ，４１ｃａを回転させることによって行える。
また、ジョグ送りで工具を移動させる場合には、設定ス
イッチ４２ａで送り速度を設定するとともに、「＋Ｇ
Ｊ」及び「−ＧＪ」を押す場合には切換スイッチ４２ｂ
を設定した後、ジョグ送り釦４２のうち所望の移動方向
の釦を押すことによって行える。

【００３０】次に、上記機械操作盤４０において、選択
スイッチ４１ｄを指定形状に対応した方向（Ｈ又はＶ）
に設定してハンドル４１ｃａを回転させた場合と、又は
ジョグ送り釦４２のうち指定形状に対応してプラス及び
マイナス方向の送り釦である「＋ＧＪ」，「−ＧＪ」を
押した場合の、工具の移動方向について説明する。以
下、ハンドル４１ｃａを回転させた場合とジョグ送り釦
４２を押した場合とでは同一の動作をするので、ここで
はハンドル４１ｃａを回転させた場合について説明す
る。

【００３１】図４は工具の移動方向を示す図であって、
図４は指定形状として直線が定義された場合を示す。図
において、ＸＹ座標軸平面上には、指定形状として直線
１１０が定義されている。この直線１１０は、図１に示
す図形記憶手段１によって入力され、記憶された図形
（指定形状）である。また、工具１１１はその中心が位
置Ｐ１にあり、工具１１３はその中心が位置Ｐ３にあ
る。

【００３２】このとき、図３の選択スイッチ４１ｄを
「Ｈ（並行移動）」側に設定し、ハンドル４１ｃａを左
側へ回転させると、工具はその回転角に応じて直線１１
０と平行に方向１１１ａへ移動する。逆に、ハンドル４
１ｃａを右側へ回転させると、工具はその回転角に応じ
て直線１１０と平行に方向１１１ｂへ移動する。

【００３３】また、選択スイッチ４１ｄを「Ｖ（垂直移
動）」側に設定し、ハンドル４１ｃａを左側へ回転させ
ると、工具はその回転角に応じて直線１１０に対して法
線方向に方向１１３ａへ移動する。逆に、ハンドル４１
ｃａを右側へ回転させると、工具はその回転角に応じて
直線１１０に対して法線方向に方向１１３ｂへ移動す
る。

【００３４】ハンドル４１ｃａの右回転又は左回転の回
転方向に伴う工具の移動方向は、オペレータがパラメー
タ又はガイダンス情報に従って入力することによりいず
れかの方向に指定することができる。例えば、工具の垂
直移動において、ハンドル４１ｃａを右側に回転させた
場合に、方向１１３ａへ移動するか又は方向１１３ｂへ
移動するかをパラメータ又はガイダンス情報に従って指
定することができる。これによって、操作性が向上す
る。

【００３５】なお、ハンドル４１ｃａを使用した工具の
移動は、所定の座標値に達したとき図１に示す補間手段
３からの補間パルスの出力を停止するように構成するこ
ともできる。例えば、所定の座標値をＸ座標の「０」と
設定すれば、ハンドル４１ｃａを左側へ回転させても、
工具１１２が位置する位置Ｐ２で停止し、これ以上方向
１１１ａへ移動しない。ここで、図から明らかなよう
に、工具１１２が位置する位置Ｐ２はＸ座標が「０」で
はなく、工具径（半径）だけＸ軸プラス方向に補間され
た位置である。

【００３６】同様に、所定の座標値をＹ座標の「０」と
設定すれば、ハンドル４１ｃａを右側へ回転させても、
工具１１４が位置する位置Ｐ４で停止し、これ以上方向
１１３ｂへ移動しない。また、工具１１４が位置する位
置Ｐ４もＹ座標が「０」ではなく、工具径（半径）だけ
Ｙ軸プラス方向に補間された位置である。

【００３７】こうした上記所定の座標値で示される限界
座標値を設けることによって、オペレータが機械操作盤
４０で適切でない操作を行なった場合でも、工具を不適
切な位置まで移動させるのを防止できる。

【００３８】上記の説明では、送り速度については説明
を省略したが、図形記憶手段１による指定形状の入力の
際に、各加工ガイダンス画面に送り速度Ｆの項を設けて
指定するようにすることができる。あるいは、数値制御
装置のオーバライドスイッチを使用するようにすること
もできる。

【００３９】また、上記の説明では３つの手動パルス発
生器を備えた移動指令手段からのパルス信号ＨＰと、切
換手段からの切換信号Ｚ／Ｈ／Ｖとを信号選択手段２が
受けてパルス信号ＰＳを出力するように構成したが、少
なくとも一つの手動パルス発生器を備えた移動指令手段
からのパルス信号ＨＰと、切換手段からの切換信号Ｚ／
Ｈ／Ｖとを信号選択手段２が受けてパルス信号ＰＳを出
力するように構成してもよい。例えば、４つの手動パル
ス発生器を備えた移動指令手段の場合、３つの手動パル
ス発生器はそれぞれの加工軸信号を出力し、残りの手動
パルス発生器は指定形状に対応した並行移動を指令する
並行移動信号又は垂直移動を指令する垂直移動信号を出
力するように構成することもできる。こうすることによ
って、３軸の加工軸を頻繁に使用して加工を行う場合に
操作性が向上する。

【００４０】さらに、上記の説明では一部の加工ガイダ
ンス機能についてのみ説明したが、他の加工ガイダンス
機能についても同様に実現することができることは容易
に理解できるであろう。

【００４１】このようにして、ガイダンス画面により指
定形状を入力して、オペレータは機械操作盤４０を操作
すれば、斜め直線や円弧等のように同時に２軸以上の移
動をさせて、試作品の一部の加工等を簡単に実現するこ
とができる。

【００４２】なお、上記の説明ではフライス盤を想定し
て説明したが、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。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、複数の
手動パルス発生器を設けたので、操作性が向上する。

【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】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３】機械操作盤の一例を示す図である。

【図４】工具の移動方向を示す図である。

【符号の説明】

１ 図形記憶手段 ２ 信号選択手段 ３ 補間手段 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

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【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、 ガイダンス情報により対話的に入力された斜め直線及び
   円弧等の指定形状を記憶する図形記憶手段と、 工具の移動を指令する複数の手動パルス発生器と、 前記手動パルス発生器のうちの少なくとも一つのパルス
   信号が、工作機械を制御する加工軸信号、工具の現在位
   置と前記指定形状との距離を保持しつつ移動する並行移
   動信号、あるいは工具の現在位置から前記指定形状への
   法線線分で示される方向の前後へ移動する垂直移動信号
   のいずれかの信号であることを示す切換信号を出力する
   切換手段と、 前記パルス信号及び前記切換信号を受けて、必要なパル
   ス信号を選択して出力する信号選択手段と、 前記指定形状に従って、前記信号選択手段からのパルス
   信号を受けて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。
2. 【請求項２】 前記手動パルス発生器はＸ軸用に１個、
   Ｙ軸用に１個、Ｚ軸、並行移動信号、垂直移動信号用に
   １個設けたことを特徴とする請求項１記載の数値制御装
   置。