JPH0969003A - Ｃｎｃの工具径補正方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 補正ベクトルを使用して工具径補正を行うＣ
ＮＣの工具径補正方式において、干渉の判断がなされた
場合でも加工を停止することなく切り込みを防止できる
ようにする。 【解決手段】 前処理手段２は、指令プログラム１内の
移動指令のなされた指令ブロック１ａを複数ブロック先
読みする。補正ベクトル演算手段３は、先読みされたす
べての指令ブロック１ａについて工具８の工具径の補正
ベクトルを演算する。干渉判断手段４は、演算された補
正ベクトルに基づいて工具８のワーク９に対する干渉を
判断する。干渉すると判断された場合、干渉回避ベクト
ル演算手段５は、干渉を回避するための新たな補正ベク
トルとして干渉回避ベクトルを演算する。移動制御手段
６は、演算された干渉回避ベクトルに従ってサーボモー
タ７を駆動し、工具８の移動制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は工具径補正を行うＣ
ＮＣの工具径補正方式に関し、特に補正ベクトルを使用
して工具径補正を行うＣＮＣの工具径補正方式に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、工作機械を制御するＣＮＣ（数値
制御装置）では、工具径補正方式として、指令プログラ
ムで指令された形状に対して、予め設定されている工具
の半径分のオフセット量を補正した経路で工具を移動さ
せるようにしたものがある。

【０００３】図５は補正ベクトルによる工具径補正方式
の一例を示す図である。ここでは、例えば指令ブロック
Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ１３，Ｎ１４，Ｎ１５によって指令
加工経路Ｌ１１が指令されているとする。ＣＮＣ側で
は、指令ブロックを読み込んだときに、各指令ブロック
の終点での補正ベクトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３，Ｖ１
４を、工具半径値Ｄ１１に基づいて演算し、その補正ベ
クトルＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３，Ｖ１４を結んだ工具経
路Ｌ１１ａに従って工具を移動させる。これにより、オ
ペレータは、工具の半径値を意識することなく、ＣＮＣ
パートプログラムを作成することができる。

【０００４】しかし、工具半径よりも小さいポケット加
工の指令がなされた場合には、工具半径分のオフセット
を行うとワークと工具が干渉し、切り込み過ぎを生じる
恐れがある。

【０００５】図６は工具半径よりも小さいポケット加工
の指令がなされたときの指令形状と補正ベクトルとの関
係の一例を示す図である。図６のように、指令ブロック
Ｎ２１，Ｎ２２，Ｎ２３，Ｎ２４，Ｎ２５によって指令
加工経路Ｌ２１が指令されると、図５と同様に補正ベク
トルＶ２１，Ｖ２２，Ｖ２３，Ｖ２４が工具半径Ｄ２１
に基づいて演算され、工具経路Ｌ２１ａが生成される。
このとき、工具半径値Ｄ２１よりポケット形状が小さい
と、補正ベクトルＶ２２とＶ２３が交差した形で算出さ
れる。この補正ベクトルＶ２２とＶ２３に従って工具を
移動させると、ワークと工具が干渉して、図７に示すよ
うに、実際の加工形状Ｌ２２は、指令加工経路Ｌ２１よ
りも切り込み過ぎた形になってしまう。

【０００６】そこで、従来の工具径補正方式では、図６
のように補正ベクトルが交差した形で演算されたとき
に、指令加工経路とオフセット処理後の工具経路の移動
方向が９０°以上２７０°以下の範囲で相違する場合に
は、工具がワークと干渉すると判断し、Ｎ２１の終点、
すなわちＮ２２の移動を開始する直前でアラームとして
加工を停止するようにしていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、実際の加工現
場においては、荒加工段階において実際の工具半径より
も大きい値の工具補正量を選択して荒削りを行い、徐々
に工具補正量を実際のものに近づけることにより仕上げ
ていく方法がある。この方法では、荒加工での補正量に
対して実際の工具半径は小さいため、工具干渉と判断さ
れても実害のない場合がある。この場合に工具干渉と判
断されて加工が停止されるのは、作業効率上問題があっ
た。

【０００８】そこで、従来は、アラーム停止させる設定
のほかに、パラメータ等によって加工をそのまま続行さ
せるように設定できるようにしている。しかし、実際に
工具が干渉するか否かをオペレータが判断するのは困難
であり、最良の設定を行うことは難しかった。

【０００９】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、干渉の判断がなされた場合でも加工を停止す
ることなく切り込みを防止することのできるＣＮＣの工
具径補正方式を提供することを目的とする。

【００１０】

【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、補正ベクトルを使用して工具径補正を行
うＣＮＣの工具径補正方式において、指令プログラムの
指令ブロックを複数ブロック先読みする前処理手段と、
前記先読みされたすべての指令ブロックについて工具径
の補正ベクトルを演算する補正ベクトル演算手段と、前
記演算された補正ベクトルに基づいて工具のワークに対
する干渉を判断する干渉判断手段と、前記干渉すると判
断された場合に前記干渉を回避するための新たな補正ベ
クトルとして干渉回避ベクトルを演算する干渉回避ベク
トル演算手段と、前記演算された干渉回避ベクトルに従
って工具の移動制御を行う移動制御手段と、を有するこ
とを特徴とするＣＮＣの工具径補正方式が提供される。

【００１１】このようなＣＮＣの工具径補正方式では、
前処理手段が指令プログラムの指令ブロックを複数ブロ
ック先読みし、先読みされたすべての指令ブロックにつ
いて工具径の補正ベクトルを補正ベクトル演算手段が演
算する。そして、干渉判断手段が、演算された補正ベク
トルに基づいて工具のワークに対する干渉を判断し、干
渉すると判断された場合、干渉回避ベクトル演算手段
は、干渉を回避するための新たな補正ベクトルとして干
渉回避ベクトルを演算する。移動制御手段は、演算され
た干渉回避ベクトルに従って工具の移動制御を行う。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一形態を図面に基
づいて説明する。図１は本形態の機能の概念を示す図で
ある。前処理手段２は、指令プログラム１内の移動指令
のなされた指令ブロック１ａを複数ブロック先読みす
る。補正ベクトル演算手段３は、先読みされたすべての
指令ブロック１ａについて工具８の工具径の補正ベクト
ルを演算する。干渉判断手段４は、演算された補正ベク
トルに基づいて工具８のワーク９に対する干渉を判断す
る。干渉すると判断された場合、干渉回避ベクトル演算
手段５は、干渉を回避するための新たな補正ベクトルと
して干渉回避ベクトルを演算する。移動制御手段６は、
演算された干渉回避ベクトルに従ってサーボモータ７を
駆動し、工具８の移動制御を行う。

【００１３】図２は本形態のＣＮＣ（数値制御装置）の
ハードウェアの概略構成を示すブロック図である。ＣＮ
Ｃは、プロセッサ１１を中心に構成されている。プロセ
ッサ１１は、ＲＯＭ１２に格納されたシステムプログラ
ムに従ってＣＮＣ全体を制御する。このＲＯＭ１２に
は、ＥＰＲＯＭあるいはＥＥＰＲＯＭが使用される。

【００１４】ＲＡＭ１３には、ＳＲＡＭ等が使用され、
一時的な計算データ、表示データ、入出力信号等が格納
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、電源切断後も保持すべきパラメータ、指令プログラ
ム、工具径補正データ、ピッチ誤差補正データ等が記憶
される。

【００１５】ＣＲＴ／ＭＤＩユニット２０は、ＣＮＣの
前面あるいは機械操作盤と同じ位置に配置され、データ
および図形の表示、データ入力、ＣＮＣの運転に使用さ
れる。グラフィック制御回路２１は、数値データおよび
図形データ等のディジタル信号を表示用のラスタ信号に
変換し、表示装置２２に送り、表示装置２２はこれらの
数値および図形を表示する。表示装置２２には、ＣＲＴ
あるいは液晶表示装置が使用される。

【００１６】キーボード２３は、数値キー、シンボリッ
クキー、文字キーおよび機能キーから構成され、加工プ
ログラムの作成、編集およびＣＮＣの運転に使用され
る。ソフトウェアキー２４は、表示装置２２の下部に設
けられ、その機能は表示装置に表示される。表示装置の
画面が変化すれば、表示される機能に対応して、ソフト
ウェアキーの機能も変化する。

【００１７】軸制御回路１５は、プロセッサ１１からの
軸の移動指令を受けて、軸の移動指令をサーボアンプ１
６に出力する。サーボアンプ１６は、この移動指令を増
幅し、工作機械３０に結合されたサーボモータを駆動
し、工作機械３０の工具とワークの相対運動を制御す
る。なお、軸制御回路１５およびサーボアンプ１６は、
サーボモータの軸数に対応した数だけ設けられる。

【００１８】ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コント
ローラ）１８は、プロセッサ１１からバス１９経由でＭ
（補助）機能信号、Ｓ（スピンドル速度制御）機能信
号、Ｔ（工具選択）機能信号等を受け取る。そして、こ
れらの信号をシーケンス・プログラムで処理して、出力
信号を出力し、工作機械３０内の空圧機器、油圧機器、
電磁アクチュエイタ等を制御する。また、工作機械３０
内の機械操作盤のボタン信号、スイッチ信号およびリミ
ットスイッチ等の信号を受けて、シーケンス処理を行
い、バス１９を経由してプロセッサ１１に必要な入力信
号を転送する。

【００１９】なお、図２ではスピンドルモータ制御回路
およびスピンドルモータ用アンプ等は省略してある。ま
た、上記の例ではプロセッサ１１は１個で説明したが、
複数のプロセッサを使用してマルチプロセッサ構成にす
ることもできる。

【００２０】次に、本形態の工具径補正方式の具体的な
処理について説明する。図３は本形態の工具径補正方式
を説明するための加工形状および補正ベクトルの一例を
示す図である。本形態では、図のように加工形状が指令
プログラムにより与えられると、プロセッサ１１の処理
能力、メモリ容量に応じて可能な限り先の指令ブロック
まで読み込んで解読する。ここでは、指令ブロックＮ１
の実行時に指令ブロックＮ８まで読み込んだ場合を示
す。

【００２１】指令ブロックＮ１〜Ｎ８の指令形状を解読
すると、各ブロック終点での補正ベクトルＶ１，Ｖ２
ａ，Ｖ２ｂ，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６ａ，Ｖ６ｂ，Ｖ７
等をパラメータ設定された工具半径に基づいて演算す
る。ここで、指令ブロックＮ２およびＮ６の終点は、鋭
角形状のため補正ベクトルはそれぞれ２個生成されてい
る。

【００２２】こうして複数個先の指令ブロックの補正ベ
クトルが演算されると、全ての補正経路Ｌ１，Ｌ２ａ，
Ｌ２ｂ，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６ａ，Ｌ６ｂ，Ｌ７，Ｌ
８の干渉をチェックする。このためには、例えば指令ブ
ロックＮ１で言えば、その終点の補正ベクトルＶ１が、
その他の指令ブロックの補正ベクトルＶ２ａ，Ｖ２ｂ，
Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６ａ，Ｖ６ｂ，Ｖ７と交差するか
否かを判断する。

【００２３】全てのパターンについて干渉チェックを行
った結果、図の補正ベクトルＶ２ａ，Ｖ２ｂ，Ｖ６ａ，
Ｖ６ｂのように交差している補正ベクトルがあると、予
めパラメータ設定により、アラーム停止設定か干渉回避
制御設定かを判断し、アラーム停止設定になっていれば
アラーム停止する。一方、干渉回避制御設定になってい
れば、以下の手順により、干渉回避ベクトルを演算して
干渉回避経路を求める。

【００２４】干渉回避ベクトルを演算するためには、ま
ず、補正経路が干渉している指令ブロック範囲（指令ブ
ロックＮ２〜Ｎ７）の先頭の指令ブロックＮ２と最後の
指令ブロックＮ７の補正経路Ｌ２ａとＬ７との交点Ｐａ
を求める。交点Ｐａが求められると、補正ベクトルＶ２
ａ〜Ｖ６ｂ間の全ての補正ベクトルをキャンセルして、
図４に示すように、指令ブロックＮ２〜Ｎ６の各補正ベ
クトルとして、交点Ｐａに向く干渉回避ベクトルＶＣ
２，ＶＣ３，ＶＣ４，ＶＣ５，ＶＣ６を生成する。これ
を干渉回避ベクトルと呼ぶ。

【００２５】このように新たに生成した干渉回避ベクト
ルに従って指令ブロックＮ１〜Ｎ８までの加工を実行す
ると、指令ブロックＮ３〜Ｎ６では移動なしのブロック
と判断されるので、実際の工具は、経路Ｌ１，ＬＣ２，
ＬＣ７，Ｌ８に従って移動する。

【００２６】このように、本形態では、補正経路が干渉
する場合には、干渉する範囲の経路を回避する干渉回避
ベクトルを演算して、その干渉回避ベクトルを新たな補
正ベクトルとするようにしたので、アラーム停止して作
業が中断されたり、反対に干渉に気づかずにワークを切
り込み過ぎてしまうことがない。特に荒加工時には有効
である。

【００２７】また、本形態では、干渉回避ベクトルの目
標点として、補正経路が干渉している指令ブロック範囲
の先頭の指令ブロックＮ２と最後の指令ブロックＮ７の
補正経路Ｌ２ａとＬ７との交点Ｐａとするようにしたの
で、干渉を回避しながらも指令形状により近い経路上で
工具移動を行うことができる。

【００２８】また、本形態では、ＣＮＣの能力の許す範
囲で実行中の指令ブロックよりもできるだけ先の指令ブ
ロックまで読み込んで干渉判断を行うようにしたので、
より正確な干渉判断を行うことができる。

【００２９】さらに、本形態では、干渉と判断された場
合に、アラーム停止にするか干渉回避制御を行うかをパ
ラメータ等で設定できるようにしたので、加工状況に応
じたフレキシブルな対応が可能となる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、指令プ
ログラムの指令ブロックを複数ブロック先読みし、先読
みされたすべての指令ブロックについて工具径の補正ベ
クトルを演算し、演算された補正ベクトルに基づいて工
具のワークに対する干渉を判断し、干渉すると判断され
た場合、干渉を回避するための新たな補正ベクトルとし
て干渉回避ベクトルを演算し、演算された干渉回避ベク
トルに従って工具の移動制御を行うようにしたので、干
渉の判断がなされた場合でも加工を停止することなく切
り込みを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本形態の機能の概念を示す図である。

【図２】本形態のＣＮＣ（数値制御装置）のハードウェ
アの概略構成を示すブロック図である。

【図３】本形態の工具径補正方式を説明するための加工
形状および補正ベクトルの一例を示す図である。

【図４】干渉回避経路演算後の一例を示す図である。

【図５】補正ベクトルによる工具径補正方式の一例を示
す図である。

【図６】工具半径よりも小さいポケット加工の指令がな
されたときの指令形状と補正ベクトルとの関係の一例を
示す図である。

【図７】切り込み過ぎた状態の一例を示す図である。

【符号の説明】

１ 指令プログラム １ａ 指令ブロック ２ 前処理手段 ３ 補正ベクトル演算手段 ４ 干渉判断手段 ５ 干渉回避ベクトル演算手段 ６ 移動制御手段 ７ サーボモータ ８ 工具 ９ ワーク １１ プロセッサ １２ ＲＯＭ １３ ＲＡＭ １５ 軸制御回路 １６ サーボアンプ ３０ 工作機械

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 補正ベクトルを使用して工具径補正を行
   うＣＮＣの工具径補正方式において、 指令プログラムの指令ブロックを複数ブロック先読みす
   る前処理手段と、 前記先読みされたすべての指令ブロックについて工具径
   の補正ベクトルを演算する補正ベクトル演算手段と、 前記演算された補正ベクトルに基づいて工具のワークに
   対する干渉を判断する干渉判断手段と、 前記干渉すると判断された場合に前記干渉を回避するた
   めの新たな補正ベクトルとして干渉回避ベクトルを演算
   する干渉回避ベクトル演算手段と、 前記演算された干渉回避ベクトルに従って工具の移動制
   御を行う移動制御手段と、 を有することを特徴とするＣＮＣの工具径補正方式。
2. 【請求項２】 前記干渉回避ベクトル演算手段は、干渉
   している補正経路内の先頭の指令ブロックと最後の指令
   ブロックの補正経路の交点を目標点とし、前記干渉して
   いる補正経路内の各指令ブロックの補正ベクトルを前記
   目標点を向くように生成し、前記生成した補正ベクトル
   を前記干渉回避ベクトルとするように構成されているこ
   とを特徴とする請求項１記載のＣＮＣの工具径補正方
   式。
3. 【請求項３】 前記前処理手段は、処理可能な範囲内で
   最大限の数の指令ブロックを読み込むように構成されて
   いることを特徴とする請求項１記載のＣＮＣの工具径補
   正方式。
4. 【請求項４】 アラーム停止または干渉回避制御の何れ
   を実行するかを設定する実行設定手段と、前記アラーム
   停止の設定時には、前記干渉判断手段が干渉と判断した
   場合に、前記干渉回避ベクトル演算手段および前記移動
   制御手段の実行を回避して、アラーム停止を行うアラー
   ム停止手段と、を有することを特徴とする請求項１記載
   のＣＮＣの工具径補正方式。