JPWO2002027417A1 - 数値制御方法及びその装置 - Google Patents
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Abstract
可動方向が直交しない２軸を設定するとともに、いずれか一方の軸を傾斜基準軸として設定し、且つ可動方向が直交しない２軸がなす角度に基づく情報を設定し、前記傾斜基準軸の可動方向がプログラム直交座標系の指令軸方向と一致するように構成される第１のプログラム直交座標系、及び傾斜基準軸でないもう一方の軸の可動方向がプログラム直交座標系の指令軸方向と一致するように構成される第２のプログラム直交座標系を設定し、前記第１、第２のプログラム直交座標系のいずれかを選択するようにすることにより、加工パターンに合わせて最適な工具を選択し、また、最適な軸の送りによる加工を行うことができ、加工精度を向上できるようになる。
Description
技術分野
この発明は、直交しない送り軸を有する工作機械等を制御する数値制御方法及びその装置（以下ＮＣ装置と称する）に係り、特に直交座標系で指令されるＮＣプログラムの指令軸に対し、機械に取り付けられた送り軸の可動方向に合せて、各軸の指令位置に変換して制御を行う座標系制御に関するものである。
背景技術
第１０図は、従来のＮＣ装置における要部ブロック図である。図中、１はＣＰＵ、２はメモリ、３は外部入出力部、６は設定・表示制御部、９は演算・解析部、１０は補間処理部、１１は加減速処理部、１２は駆動ユニットＩ／Ｆ部、１５はＰＬＣ処理部、２１、２２はサーボアンプで、ＮＣ装置が発生した指令パルスに従った位置に、サーボモータ３１、３２を駆動制御させ、指令位置に軸を移動させる。
ＮＣ装置は、周知のとおり、メモリ２等に書き込まれたＮＣプログラムを解析し、指令された位置への各軸の移動指令パルスを発生させ、工具等を駆動させるものである。サーボアンプに対する指令パルスは、一般には、例えば１パルスが０．１μｍのように物理的な長さの単位であり、直交座標系で指令されるＮＣプログラムの送りについては、指令された各軸方向に軸を送る駆動ユニットに対して、移動量分の補間パルスを発生させる。
また、特開平５−３４１８２３号公報に開示されるように、工具台等を駆動する送り軸を、機械の小型化等を目的として、９０°以外の角度で傾斜して設置する場合があり、直交座標系で指令するＮＣプログラムに対して、傾斜して設置された軸方向の移動量に換算して指令パルスを出力し、ＮＣプログラムで指令された直交座標系の指令軸方向に移動させる傾斜軸制御という技術がある。
第１１図は、傾斜軸制御における一例である。ＮＣプログラムは、直交座標系Ｘｐ−Ｚｐで指令を行うが、実際に設置された軸の可動方向は、Ｘｍ軸方向及びＺｍ軸方向になっている。Ｚｍ軸方向は、Ｚｐ軸方向に対して角度θの傾斜で設置されており、プログラム指令により、ＺａからＺｂへの移動指令を行った場合、ＮＣ装置は、Ｚｍ軸のサーボ制御部に対し、Ｌｚの移動量の指令パルスを発生する。この時、Ｘｐ軸方向に工具位置がずれるため、同時に、Ｘｍ軸のサーボ制御部に対し、Ｌｘの長さの移動量の指令パルスを発生することで、Ｘｐ軸方向の刃先のずれを補正する。このときの移動指令パルスは、
Ｌｚ＝（Ｚｂ−Ｚａ）＊（１／ｃｏｓθ）
Ｌｘ＝Ｌｚ＊ｓｉｎθ
で計算される。
上記のような従来のＮＣ装置において、ＮＣプログラムで指令する直交座標系の指令軸方向と、実際に指令パルスを出力する送り軸方向が異なる場合、例えば、第１１図の例において、直交座標系Ｘｐ−Ｚｐ上の指令に対して、Ｚｐ軸方向の送りに対しては、実際の送り軸（Ｚｍ軸）方向が、角度θ傾けているため、Ｚｐ軸方向の指令に対しては、実際の送りは、Ｘｍ軸方向の移動と、Ｚｍ軸方向の移動との合成の送りになる。
従って、従来のＮＣ装置は、Ｚｍ軸がＸｍ軸に対し角度θだけ傾斜している送り軸を有する工作機械等を制御する場合、直交座標系上の送り指令に対して、Ｚｍ軸（Ｘｍ軸に対し角度θだけ傾斜している送り軸）のみの移動指令はできない。
即ち、Ｘｍ軸を動作させず、Ｚｍ軸のみを動作させることができないという問題があった。
因みに、上述の機械の場合、Ｘｍ軸を動作させずＺｍ軸のみを動作させることができないと、例えばＺｍ軸方向のタップ加工（回転する主軸にタッピング工具を取り付けるとともに、この主軸を、この主軸の回転に同期してＺｍ軸方向に送ることにより加工を行う）のように、主軸の回転に同期して送り軸の移動を制御する必要がある加工等を行うことができない。
なお、上述のような不都合な点を考慮して、プログラム直交座標系を、直交座標系でなく、Ｚｍ軸及びＸｍ軸に合致した座標系にすることも理論上考えられる。ところが、加工図面は一般的に三角法で記載されているため、前記のように、プログラム直交座標系を、直交座標系でなく、機械の送り軸方向に全て合致した座標系にすると、プログラム作成時に、図面に記載のデータを指令値としてそのまま用いることができない場合が往々にしてあり、図面に記載のデータより指令値を計算する必要がある等の不都合が生じ現実的でない。
発明の開示
本発明は上述の問題点を解決するためになされたもので、直交しない送り軸を有する工作機械等を制御する場合であっても、一方の軸を、他方の軸を動作させることなく移動させることができる数値制御方法及びその装置を提供することを目的とするものである。
そしてこの発明に係る数値制御方法は、可動方向が直交しない送り軸を少なくとも２軸有する工作機械等を、プログラム直交座標系で指令して制御する数値制御方法において、可動方向が直交しない２軸を設定するとともに、いずれか一方の軸を傾斜基準軸として設定し、且つ可動方向が直交しない２軸がなす角度に基づく情報を設定し、前記傾斜基準軸の可動方向がプログラム直交座標系の指令軸方向と一致するように構成される第１のプログラム直交座標系、及び傾斜基準軸でないもう一方の軸の可動方向がプログラム直交座標系の指令軸方向と一致するように構成される第２のプログラム直交座標系を設定する段階と、前記第１、第２のプログラム直交座標系のいずれかを選択する段階とを有するものである。
またこの発明に係る数値制御装置は、可動方向が直交しない送り軸を少なくとも２軸有する工作機械等を、プログラム直交座標系で指令して制御する数値制御装置において、可動方向が直交しない２軸を設定するとともに、いずれか一方の軸を傾斜基準軸として設定する第１の設定手段と、可動方向が直交しない２軸がなす角度に基づく情報を設定する傾斜角設定手段と、前記設定手段及び傾斜角設定手段にて設定される、前記傾斜基準軸の可動方向がプログラム直交座標系の指令軸方向と一致するように構成される第１のプログラム直交座標系、及び傾斜基準軸でないもう一方の軸の可動方向がプログラム直交座標系の指令軸方向と一致するように構成される第２のプログラム直交座標系の、いずれかのプログラム直交座標系を選択する座標系選択手段とを備えてなるものである。
このため、加工パターンに合わせて最適な工具を選択し、また、最適な軸の送りによる加工を行うことができ、加工精度を向上できるようになる。
またこの発明に係る数値制御装置は、前記プログラム直交座標系のうち、いずれか１つを、初期状態におけるプログラム直交座標系として選択する初期座標系設定手段を備えたものである。
このため、加工パターンに応じて、初期に選択しておく工具に合わせて座標系選択指令をすることなくプログラム直交座標系を選択でき、プログラム長を節約できる。
またこの発明に係る数値制御装置は、前記傾斜角設定手段を、可動方向が直交しない２軸がなす角度に基づく三角形の３辺の長さの比を直接に設定するものとしたものである。
このため、機械の取付け寸法から、容易に傾斜比率の値を設定できるばかりでなく、三角関数のように複雑な計算を行うことなく、四則演算のみで直交座標系での指令値から実際の軸の指令値に変換でき、よって演算負荷を減らす事ができ、ＮＣ装置の性能が改善される。
またこの発明に係る数値制御装置は、前記傾斜角設定手段を、入力された可動方向が直交しない２軸がなす角度に基づいて、この角度に基づく三角形の３辺の長さの比を演算し、この演算した三角形の３辺の長さの比を設定するものとしたものである。
このため、オペレータは傾斜角度を設定するのみでよくなり、設定の手間を省くことができる。
また、ＮＣ装置内部には、演算した三角形の３辺の長さの比が設定されるので、四則演算のみで直交座標系での指令値から実際の軸の指令値に変換でき、よって演算負荷を減らす事ができ、ＮＣ装置の性能が改善される。
発明を実施するための最良の形態
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１を第１図〜第９図を用いて説明する。
なお、この実施の形態１は、本発明に係るＮＣ装置をＮＣ旋盤に適用した場合の例である。
第１図は本発明の実施の形態１に係るＮＣ装置の構成を示すブロック図であり、１はＣＰＵ、２はメモリー（ＲＡＭ）、３は外部入出力部、６は設定・表示制御部、９は演算・解析部、１０は補間処理部、１１は加減速処理部、１２は駆動ユニットＩ／Ｆ部、１５はＰＬＣ処理部、１８は傾斜軸制御部で、その詳細については第２図〜第７図を用いて後述する。また２１、２２はサーボアンプ、３１、３２はサーボモータで、サーボモータ３１で送り軸Ａｘ２軸に対し所定角度だけ傾斜した送り軸Ａｘ１軸を駆動し、またサーボモータ３２で送り軸Ａｘ２軸を駆動する。
本実施の形態の数値制御装置は、例えば第８図に示すようなＮＣ旋盤に適用されるものであって、送り軸Ａｘ２の軸方向が直交プログラム直交座標系のａｘ２軸方向と一致するように構成される直交座標系ａｘ１’−ａｘ２（プログラム直交座標系Ａ）と、送り軸Ａｘ１の軸方向が直交プログラム直交座標系のａｘ１軸方向と一致するように構成される直交座標系ａｘ１−ａｘ２‘（プログラム直交座標系Ｂ）を有し、加工パターンに応じて上記プログラム座標系を任意に選択して最適な加工を行うものである。
なお、第８図に示すＮＣ旋盤は次のように構成されている。即ち、旋削加工やタップ加工を行う工具１ １１１、ミル加工を行う工具２ １１２等が取付けられるタレット１０１が、Ｘｍ軸（第１図の送り軸Ａｘ１に相当、送り方向がプログラム直交座標系Ｂのａｘ１軸方向に一致）、Ｙｍ軸（第１図の送り軸Ａｘ２に相当、送り方向がプログラム直交座標系Ａのａｘ２軸方向に一致）及びＺｍ軸により駆動される。またＸｍ軸が、Ｙｍ軸に対して、角度θで傾斜して駆動するように設置されており、またＹｍ軸が、水平方向に駆動するように設置されている。またＺｍ軸が、水平方向の、ワーク長手方向に駆動される。更にまたチャック１０３に保持されるワーク１０２が、主軸により回転させられ、Ｘｍ軸、Ｙｍ及びＺｍ軸を駆動することで、タレット１０１に取り付けられた工具により加工される。
第８図に示すＮＣ旋盤は以上のように構成されており、プログラム直交座標系Ｂ（Ｙｍ軸には一致しないが、Ｘｍ軸に一致するプログラム直交座標系）を選択するとともに、工具１ １１１として、タレット１０１に内蔵されているモータ（図示せず）により回転させられるタップ工具を選択し、そしてＸｍ軸のみを移動させる指令がなされると、Ｙｍ軸が移動することなくＸｍ軸のみが移動し、ワーク１０２にタップ加工を施すことができる。
またプログラム直交座標系Ａ（Ｘｍ軸には一致しないが、Ｙｍ軸に一致するプログラム直交座標系）を選択するとともに、工具２ １１２としてミル工具を選択し、そしてＹｍ軸のみを移動させる指令がなされると、Ｘｍ軸が移動することなくＹｍ軸のみが移動し、ワーク１０２にミル加工を施すことができる。
本実施の形態の数値制御装置は、以上のような機能を有するものであり、その詳細について以下説明する。
第２図は、傾斜軸制御部１８に係わる処理ブロック図を示す。図において、２０１はＮＣプログラムより指令される直交座標系指令値、２０２は実際の送り軸（第１図に示す送り軸Ａｘ１、送り軸Ａｘ２）を駆動するための指令値である実軸指令値、２０３は直交座標系指令値２０１より実軸指令値２０２へ座標変換を行う指令値変換部で、その詳細は第４図及び第５図を用いて後述する。２０４はＮＣプログラムまたは初期座標系設定手段２０８より指令される座標系を選択する座標系選択手段で、第１図に示すプログラム直交座標系Ａ（ａｘ１’軸が実際の機械の送り軸Ａｘ１の軸方向と一致しないが、ａｘ２軸が実際の機械の送り軸Ａｘ２と一致する座標系）と、第１図に示すプログラム直交座標系Ｂ（ａｘ２‘軸が実際の機械の送り軸Ａｘ２の軸方向と一致しないが、ａｘ１軸が実際の機械の送り軸Ａｘ１の軸方向と一致する座標系）との何れかを選択する。２０５は座標系選択手段２０４によりもう一方の直交座標系が選択された時に、新たに選択された直交座標系上の現在位置として、実軸指令値から再計算処理を行う座標系再構築処理部で、その詳細は第６図及び第７図を用いて後述する。２０６はキーボード等より入力された、傾斜角度α（送り軸Ａｘ１が送り軸Ａｘ２に対し傾斜している角度）を有する三角形の各辺の比率ａ、ｂ、ｃ（以下傾斜比率と称する）を、傾斜比率メモリ２１１〜２１３に格納する傾斜角設定手段で、その詳細については第３図を用いて後述する。２０７は傾斜軸設定手段で、互いに傾斜した軸（第１図に示す送り軸Ａｘ１、送り軸Ａｘ２）の軸番号を、傾斜軸１カウンタ２２１、傾斜軸２カウンタ２２２に設定する。なお、この時、ＮＣ内部では傾斜軸２カウンタ２２２に設定された軸（送り軸Ａｘ２）を傾斜基準軸（プログラム直交座標系の軸方向と一致する送り軸）と認識し、基準軸カウンタ２３１にそのデータを設定する。また、２０８はＮＣ装置立上げ時の初期プログラム直交座標系として、デフォルトのプログラム直交座標系を、必要に応じてオペレータがＮＣ装置のパラメータ設定画面よりパラメータ設定することにより変更し、座標系選択手段２０４に入力する初期座標系設定手段で、例えば、デフォルトのプログラム直交座標系がプログラム直交座標系Ａである場合（本実施の形態の場合）、プログラム直交座標系Ｂに変更し、またデフォルトのプログラム直交座標系がプログラム直交座標系Ｂである場合、プログラム直交座標系Ａに変更することにより、その変更したプログラム直交座標系を初期プログラム直交座標系とする。
第３図は、傾斜角設定手段２０６による、傾斜して設置された軸に対する傾斜比率の設定に関する説明図である。
第３図に示すように、送り軸Ａｘ１と送り軸Ａｘ２が傾斜角度α角度で設置されている場合、送り軸Ａｘ１と送り軸Ａｘ２を、傾斜軸設定手段２０７より、傾斜軸１及び傾斜軸２として傾斜軸１カウンタ２２１、傾斜軸２カウンタ２２２に設定する。この時、本実施の形態１では、ＮＣ内部で傾斜軸２カウンタ２２２に設定された軸を傾斜基準軸と認識させ、基準軸カウンタ２３１にそのデータを設定するようにしているので、座標系再構築処理部２０５にて基準軸カウンタ２３１の内容が変更されるまで、送り軸Ａｘ２を傾斜基準軸として扱う。この時、初期座標系としてプログラム直交座標系Ａが選択されることになり、このプログラム直交座標系Ａがデフォルト値となるが、初期座標系としてプログラム直交座標系Ｂを設定したい場合には、初期座標系設定手段２０８にてプログラム直交座標系Ｂを設定する。
なお、ＮＣ内部で傾斜軸１カウンタ２２１に設定された軸を傾斜基準軸と認識させるようにした場合、初期座標系としてプログラム直交座標系Ｂが選択されることになり、このプログラム直交座標系Ｂがデフォルト値となる。この場合にあっても、初期座標系としてプログラム直交座標系Ａを設定したい場合には、初期座標系設定手段２０８にてプログラム直交座標系Ａを設定する。
また傾斜角設定手段２０６によって、初期のプログラム直交座標系（プログラム直交座標系Ａ）の軸方向であるａｘ１‘軸方向とａｘ２軸方向、及び実際に駆動する送り軸方向のａｘ１軸方向とａｘ２軸方向に対し、ａｘ１軸方向とａｘ２軸方向とａｘ１‘軸方向の各辺で構成される傾斜角度αの直角三角形の各辺の比を、傾斜比率ａ、傾斜比率ｂ、傾斜比率ｃとして、傾斜比率ａメモリ２１１、傾斜比率ｂメモリ２１２、傾斜比率ｃメモリ２１３に夫々セットする。例えば、傾斜角度αが６０°の直角三角形の場合、ａ：√３、ｂ：１、ｃ：２とセットする。
そして、座標系選択手段２０４により、ａｘ１‘軸方向とａｘ２軸方向で構成されるプログラム直交座標系（プログラム直交座標系Ａ）を選択した場合、傾斜基準軸が送り軸Ａｘ２（プログラム直交座標系のａｘ２軸方向と一致）となるため、ａｘ１’軸方向のプログラム指令に対し（ａの移動量に対し）、送り軸Ａｘ１が、ａｘ１’軸方向のプログラム指令に対する比率ｃ分だけ移動し、また送り軸Ａｘ２が、送り軸Ａｘ１の移動と同時に、ａｘ１’軸方向のプログラム指令に対する比率ｂ分だけ移動する。また、この座標系選択のとき、ａｘ２軸方向のみプログラム指令に対しては、送り軸Ａｘ１は移動せず、送り軸Ａｘ２のみがプログラム指令された移動量のみ移動する。
また、座標系選択手段２０４により、ａｘ１軸方向とａｘ２’軸方向で構成されるプログラム直交座標系（プログラム直交座標系Ｂ）を選択した場合は、傾斜基準軸が送り軸Ａｘ１（プログラム直交座標系のａｘ１軸方向と一致）となるため、ａｘ２’軸方向のプログラム指令に対し（ａの移動量に対し）、送り軸Ａｘ１が、ａｘ２’軸方向のプログラム指令に対する比率ｂ分だけ移動し、また送り軸Ａｘ２が、送り軸Ａｘ１の移動と同時に、ａｘ２’軸方向のプログラム指令に対する比率ｃ分だけ移動する。また、この座標系選択のとき、ａｘ１軸方向のみのプログラム指令に対しては、送り軸Ａｘ２は移動せず、送り軸Ａｘ１のみがプログラム指令された移動量のみ移動する。
つまりこのことは、傾斜比率ａ、傾斜比率ｂ、傾斜比率ｃの３つのデータを有し、且つ傾斜基準軸の扱いを、傾斜軸１カウンタ２２１で設定された軸と、傾斜軸２カウンタ２２２で設定された軸のいずれかを切り替えることで、プログラム直交座標系Ａの制御と、プログラム直交座標系Ｂの制御を容易に扱うことが可能であることを意味する。
第４図及び第５図はＮＣ装置の指令値変換部２０３の処理例を示すフローチャートであり、第４図はプログラム直交座標系Ａが選択されている場合の処理例を、また第５図はプログラム直交座標系Ｂが選択されている場合の処理例を示す。
また、該処理の入力として有する各軸のプログラム直交座標系の移動量（指令値）をＰ（ａｘｎ）で示している。即ち、Ｐ（ａｘ１）はａｘ１‘軸方向（プログラム直交座標系Ａが選択されている場合）、またはａｘ１軸方向（プログラム直交座標系Ｂが選択されている場合）のプログラム指令値を、またＰ（ａｘ２）はａｘ２軸方向（プログラム直交座標系Ａが選択されている場合）、またはａｘ２’軸方向（プログラム直交座標系Ｂが選択されている場合）のプログラム指令値を示している。
また、該処理によって出力される実軸指令値をＭ（ａｘｎ）で示している。即ち、Ｍ（ａｘ１）はａｘ１軸方向（第１図の送り軸Ａｘ１の移動方向）の実軸指令値を、またＭ（ａｘ２）はａｘ２軸方向（第１図の送り軸Ａｘ２の移動方向）の実軸指令値を示している。
また、互いに傾斜して構成される傾斜軸１（第１図の送り軸Ａｘ１）及び傾斜軸２（第１図の送り軸Ａｘ２）の制御軸番号が、傾斜軸設定手段２０１により、傾斜軸１カウンタ２２１、傾斜軸２カウンタ２２２に格納されている。なおこの時、初期座標系設定手段２０８にて、初期座標系が変更されていない場合、本実施の形態では初期座標系としてデフォルト値であるプログラム直交座標系Ａが選択されている。
第４図（ａｘ１’軸が実際の機械の送り軸Ａｘ１の軸方向と一致しないが、ａｘ２軸が実際の機械の送り軸Ａｘ２と一致する座標系である、プログラム直交座標系Ａが選択されている場合の指令値変換部の処理例）において、ｓｔｅｐ１１で傾斜軸１カウンタ２２１及び基準軸カウンタ２３１より傾斜軸（Ａｘ１）かどうかを判断し、傾斜軸（Ａｘ１）である場合、ｓｔｅｐ１２で実軸指令値Ｍ（ａｘ１）を、該軸の直交座標系指令値Ｐ（ａｘ１）と、前記傾斜比率ａ及び傾斜比率ｃより、図に記載の式、即ち、Ｍ（ａｘ１）＝Ｐ（ａｘ１）×（ｃ／ａ）に従い算出する。ｓｔｅｐ１１で、傾斜軸（Ａｘ１）でない場合、ｓｔｅｐ１３で、傾斜軸２カウンタ２２２及び基準軸カウンタ２３１より傾斜基準軸（Ａｘ２）かどうかを判断する。傾斜基準軸（Ａｘ２）である場合、ｓｔｅｐ１４にて、実軸指令値Ｍ（ａｘ２）を、該軸の直交座標系指令値Ｐ（ａｘ２）と、傾斜軸（Ａｘ１）の直交座標系指令値Ｐ（ａｘ１）と、前記傾斜比率ａ及び傾斜比率ｂより、図に記載の式、即ち、Ｍ（ａｘ２）＝Ｐ（ａｘ２）−Ｐ（ａｘ１）×（ｂ／ａ）に従い算出する。ｓｔｅｐ１３で、傾斜基準軸（Ａｘ２）でもない場合は、通常の直交軸として扱い、実軸指令値は、直交座標系指令値とする（ｓｔｅｐ１５）。
また第５図（ａｘ２’軸が実際の機械の送り軸Ａｘ２の軸方向と一致しないが、ａｘ１軸が実際の機械の送り軸Ａｘ１と一致する座標系である、プログラム直交座標系Ｂが選択された場合の指令値変換部の処理例）において、ｓｔｅｐ１１Ａで傾斜軸２カウンタ２２２及び基準軸カウンタ２３１より傾斜軸（Ａｘ２）かどうかを判断し、傾斜軸（Ａｘ２）である場合、ｓｔｅｐ１２Ａで実軸指令値Ｍ（ａｘ２）を、該軸の直交座標系指令値Ｐ（ａｘ２）と、前記傾斜比率ａ及び傾斜比率ｃより、図に記載の式、即ち、Ｍ（ａｘ２）＝Ｐ（ａｘ２）×（ｃ／ａ）に従い算出する。ｓｔｅｐ１１Ａで、傾斜軸（Ａｘ２）でない場合、ｓｔｅｐ１３Ａで、傾斜軸１カウンタ２２１及び基準軸カウンタ２３１より傾斜基準軸（Ａｘ１）かどうかを判断する。傾斜基準軸（Ａｘ１）である場合、ｓｔｅｐ１４Ａにて、実軸指令値Ｍ（ａｘ１）を、該軸の直交座標系指令値Ｐ（ａｘ１）と、傾斜軸（Ａｘ２）の直交座標系指令値Ｐ（ａｘ２）と、前記傾斜比率ａ及び傾斜比率ｂより、図に記載の式、即ち、Ｍ（ａｘ１）＝Ｐ（ａｘ１）−Ｐ（ａｘ２）×（ｂ／ａ）に従い算出する。ｓｔｅｐ１３Ａで、傾斜基準軸（Ａｘ１）でもない場合は、通常の直交軸として扱い、実軸指令値は、直交座標系指令値とする（ｓｔｅｐ１５Ａ）。
第６図及び第７図は、座標系選択手段２０４によりもう一方の直交座標系が選択された時に、新たに選択された直交座標系上の現在位置として、実軸指令値から再計算処理を行う座標系再構築処理部２０５の処理例を示すフローチャートであり、第６図はプログラム直交座標系Ｂからプログラム直交座標系Ａが選択された場合の処理例を、また第７図はプログラム直交座標系Ａからプログラム直交座標系Ｂが選択された場合の処理例を示す。
なお図中、該処理の入力として有する各軸の実軸指令値をＭ（ａｘｎ）で示している。即ち、Ｍ（ａｘ１）をａｘ１軸方向（第１図の送り軸Ａｘ１の移動方向）の実軸指令値を、またＭ（ａｘ２）をａｘ２軸方向（第１図の送り軸Ａｘ２の移動方向）の実軸指令値を示している。
また、該処理によって出力される直交座標系指令値をＰ（ａｘｎ）で示している。即ち、Ｐ（ａｘ１）をａｘ１‘軸方向（プログラム直交座標系Ａが選択されている場合）、またはａｘ１軸方向（プログラム直交座標系Ｂが選択されている場合）のプログラム指令値を、またＰ（ａｘ２）をａｘ２軸方向（プログラム直交座標系Ａが選択されている場合）、またはａｘ２’軸方向（プログラム直交座標系Ｂが選択されている場合）のプログラム指令値を示している。
また、互いに傾斜して構成される傾斜軸１（第１図の送り軸Ａｘ１）及び傾斜軸２（第１図の送り軸Ａｘ２）の制御軸番号が、傾斜軸設定手段２０１により、傾斜軸１カウンタ２２１、傾斜軸２カウンタ２２２に格納されている。
第６図（プログラム直交座標系Ｂからプログラム直交座標系Ａが選択された場合の処理例）において、ｓｔｅｐ２１で制御軸１カウンタ２２１及び基準軸カウンタ２３１より傾斜軸（Ａｘ１）かどうかを判断し、傾斜軸（Ａｘ１）である場合、ｓｔｅｐ２２で直交座標系指令値Ｐ（ａｘ１）を、該軸の実軸指令値Ｍ（ａｘ１）と、前記傾斜比率ａ及び傾斜比率ｃより、図に記載の式、即ち、Ｐ（ａｘ１）＝Ｍ（ａｘ１）×（ａ／ｃ）に従い算出する。ｓｔｅｐ２１で、傾斜軸（Ａｘ１）でない場合、ｓｔｅｐ２３で、制御軸２カウンタ２２２及び基準軸カウンタ２３１より傾斜基準軸（Ａｘ２）かどうかを判断する。傾斜基準軸（Ａｘ２）である場合、ｓｔｅｐ２４にて、直交座標系指令値Ｐ（ａｘ２）を、該軸の実軸指令値Ｍ（ａｘ２）と、傾斜軸（Ａｘ１）の実軸指令値Ｐ（ａｘ１）と、前記傾斜比率ｂ及び傾斜比率ｃより、図に記載の式、即ち、Ｐ（ａｘ２）＝Ｍ（ａｘ２）＋Ｍ（ａｘ１）×（ｂ／ｃ）に従い算出する。ｓｔｅｐ２３で、傾斜基準軸（Ａｘ２）でもない場合は、通常の直交軸として扱い、直交座標系指令値は、実軸指令値とする（ｓｔｅｐ２５）。
また第７図（プログラム直交座標系Ａからプログラム直交座標系Ｂが選択された場合の処理例）において、ｓｔｅｐ２１Ａで制御軸２カウンタ２２２及び基準軸カウンタ２３１より傾斜軸（Ａｘ２）かどうかを判断し、傾斜軸（Ａｘ２）である場合、ｓｔｅｐ２２Ａで直交座標系指令値Ｐ（ａｘ２）を、該軸の実軸指令値Ｍ（ａｘ２）と、前記傾斜比率ａ及び傾斜比率ｃより、図に記載の式、即ち、Ｐ（ａｘ２）＝Ｍ（ａｘ２）×（ａ／ｃ）に従い算出する。ｓｔｅｐ２１Ａで、傾斜軸（Ａｘ２）でない場合、ｓｔｅｐ２３Ａで、制御軸１カウンタ２２１及び基準軸カウンタ２３１より傾斜基準軸（Ａｘ１）かどうかを判断する。傾斜基準軸（Ａｘ１）である場合、ｓｔｅｐ２４Ａにて、直交座標系指令値Ｐ（ａｘ１）を、該軸の実軸指令値Ｍ（ａｘ１）と、傾斜軸（Ａｘ２）の実軸指令値Ｐ（ａｘ２）と、前記傾斜比率ｂ及び傾斜比率ｃより、図に記載の式、即ち、Ｐ（ａｘ１）＝Ｍ（ａｘ１）＋Ｍ（ａｘ２）×（ｂ／ｃ）に従い算出する。ｓｔｅｐ２３Ａで、傾斜基準軸（Ａｘ１）でもない場合は、通常の直交軸として扱い、直交座標系指令値は、実軸指令値とする（ｓｔｅｐ２５Ａ）。
第８図は、本発明によるＮＣ装置により制御されるＮＣ旋盤の概略構成図である。１０１はタレット、１０２はワーク、１０３は該ワークを保持するチャックを表す。また、１１１は旋削加工やタップ加工を行う工具１、１１２はミル加工を行う工具２を表し、各々、タレット１０１に取り付けられている。
タレット１０１は、Ｘｍ軸（第１図の送り軸Ａｘ１に相当、送り方向がプログラム直交座標系Ｂのａｘ１軸方向に一致）、Ｙｍ軸（第１図の送り軸Ａｘ２に相当、送り方向がプログラム直交座標系Ａのａｘ２軸方向に一致）及びＺｍ軸により駆動される。Ｘｍ軸は、Ｙｍ軸に対して、角度θで傾斜して駆動するように設置されており、Ｙｍ軸は、水平方向に駆動するように設置されている。Ｚｍ軸は、水平方向の、ワーク長手方向に駆動される。ワーク１０２は、主軸により回転させられ、Ｘｍ軸、Ｙｍ及びＺｍ軸を駆動することで、タレット１０１に取り付けられた工具により加工を行う。
第８図の例の場合、傾斜軸設定手段２０７により、Ｘｍ軸とＹｍ軸が互いに傾斜しているため、Ｘｍ軸とＹｍ軸を傾斜軸１、２として傾斜軸カウンタ２２１、２２２に設定する。
なお、このように傾斜軸１、２を傾斜軸カウンタ２２１、２２２に設定したとき、本実施の形態では、上述したように傾斜軸カウンタ２２２に設定された傾斜軸が傾斜基準軸となり、Ｘｍ軸と送り軸方向が一致しないプログラム直交座標系Ａ（ａｘ１‘−ａｘ２）がデフォルト値として設定されるため、工具１ １１１としてバイトを用いる通常の旋削加工を、他の加工に先駆けて行う場合においては、先ずＸｍ軸のみを移動させた後、Ｘｍ軸及びＺｍ軸の補間により加工を行う関係上、初期座標設定手段２０８によりＸｍ軸が傾斜基準軸となるよう、即ちプログラム直交座標系Ｂ（ａｘ１−ａｘ２’）を設定しておく。
また、工具２ １１２としてミル工具を用いる平面加工（円柱状のワークの外周部に平面部を形成する加工）を、他の加工に先駆けて行う場合においては、Ｙｍ軸のみを移動させて加工を行う必要があるため、初期座標設定手段２０８を用いることなく、デフォルト値であるプログラム直交座標系Ａ（ａｘ１‘−ａｘ２）のままとしておく。
更に、傾斜角設定手段２０６により、Ｘｍ軸とＹｍ軸の傾斜角度αに対応する傾斜比率ａ，ｂ，ｃを傾斜比率カウンタａ２１１，傾斜比率カウンタｂ２１２，傾斜比率カウンタ２１３ｃに夫々設定する。これにより、Ｘｍ軸方向とプログラム直交座標系におけるａｘ１軸方向が一致するａｘ１−ａｘ２‘で構成されるプログラム直交座標系Ｂが選択されると同時に、Ｙｍ軸方向とプログラム直交座標系におけるａｘ２軸方向が一致するａｘ１’−ａｘ２で構成されるプログラム直交座標系Ａが構築される。
第９図は、前記第８図に記載のＮＣ旋盤におけるＮＣプログラム例で、プログラム直交座標系Ａは、Ｇ１７１指令で選択され、プログラム直交座標系Ｂは、Ｇ１７０指令で選択される。
このＮＣプログラム例の場合、先ずＧ１７０指令によりプログラム直交座標系Ｂを選択し、Ｔ０１０１により工具１ １１１（通常の旋削加工用のバイト）を選択する。次にＧ０Ｘ１０．Ｚ０指令によりＸｍ軸のみが早送りで１０ｍｍ移動し、しかる後、Ｇ１Ｘ８．Ｚ５．Ｆ１００指令により、Ｆ１００の送りでＸｍ軸が８ｍｍ、Ｚｍ軸が５ｍｍ同時に移動することにより、Ｘｍ軸とＹｍ軸のみの、通常のＺＸ平面での旋削加工が行われる。
なお、工具１ １１１として、タップ工具を用い、このタップ工具をタレット１０１に内蔵されているモータ（図示せず）により回転させるとともに、Ｘｍ軸のみを移動させれば、タップ加工を行うことができる。
次に、Ｇ１７１指令により、プログラム直交座標系Ａを選択し、Ｔ０２０２指令で工具２（ミル工具）１１２を選択する。次にＧ０Ｘ１０．Ｙ１０．Ｚ０指令によりＸｍ軸、Ｙｍ軸が同時に早送りで夫々１０ｍｍ移動し、しかる後、Ｇ１Ｙ−１０．Ｆ２００指令により、Ｆ２００の送りでＹｍ軸のみが−１０ｍｍ移動することにより、平面加工（円柱状のワークの外周部に平面部を形成する加工）を行うことができる。なおこのとき、Ｚｍ軸の指令を行えば、ＹＺ平面での加工を、Ｙｍ軸方向とＺｍ軸方向の送りで行うことができる。
また第９図に示すＮＣプログラム例において、最初のブロックにプログラム直交座標系Ｂ選択のＧ１７０指令が指令されているが、これは第９図がＮＣプログラムの途中の個所（プログラム直交座標系Ａからプログラム直交座標系Ｂへ切換えるブロック、プログラム直交座標系Ｂからプログラム直交座標系Ａへ切換えるブロック等）を抜粋したものであるためであり、上述したように、ＮＣ装置の立上げ時には、デフォルト値として設定されるプログラム直交座標系Ａ、初期座標系設定手段２０８にて設定されるプログラム直交座標系Ｂの何れかが初期座標として設定されるので、ＮＣプログラムの最初のブロックにはＧ１７０やＧ１７１の指令は不要である。
上記のようにして、第９図に記載のＮＣ旋盤において、工具１（バイト）１１１を使用し、通常の旋削加工を行う場合は、Ｇ１７０平面を選択することで、Ｘ指令がａｘ１軸方向への指令となるため、Ｘ指令でＸｍ軸のみ送ることができるようになり、よってＹｍ軸の移動に依存せずに、Ｘｍ軸及びＺｍ軸の補間による旋削加工を、直交座標系での指令で行える。なお、このとき、Ｙ指令を行うことで、ａｘ２‘軸方向へ工具が送られる。
また、工具２（ミル工具）１１２を使用し、Ｙｍ軸方向にミル加工を行う場合、Ｇ１７１平面を選択することで、Ｙ指令がａｘ２軸方向への指令となるため、Ｙ指令でＹｍ軸のみ送ることができるようになり、よってＸｍ軸の移動に依存せずに、Ｙ軸方向の加工を直交座標系での指令で行える。なお、このとき、Ｘ指令を行うことで、Ｘｐ２軸方向へ工具が送られる。
従って、第９図に示すＮＣ旋盤に本発明のＮＣ装置を用いた場合、一つのタレット位置に対して、工具の切削方向を変えて取り付け、タレット位置を変えることなく、加工パターンに合った座標系を選択することで、別の加工を行うことができるため、タレットの割出し時間を短縮でき、生産効率が向上する。
実施の形態２．
なお、実施の形態１において、傾斜角設定手段２０６として、キーボード等より入力された、傾斜角度θを有する三角形の各辺の比率ａ、ｂ、ｃを、傾斜比率メモリ２１１〜２１３に格納するものについて説明したが、キーボード等より入力された三角形の傾斜角度θに基づいて三角形の各辺の比率ａ、ｂ、ｃを演算し、この演算した三角形の各辺の比率ａ、ｂ、ｃを傾斜比率メモリ２１１〜２１３に格納するように構成してもよいことは言うまでもない。
以上説明したように、この発明によれば、可動方向が直交しない２軸を設定するとともに、いずれか一方の軸を傾斜基準軸として設定し、且つ可動方向が直交しない２軸がなす角度に基づく情報を設定し、前記傾斜基準軸の可動方向がプログラム直交座標系の指令軸方向と一致するように構成される第１のプログラム直交座標系、及び傾斜基準軸でないもう一方の軸の可動方向がプログラム直交座標系の指令軸方向と一致するように構成される第２のプログラム直交座標系を設定し、前記第１、第２のプログラム直交座標系のいずれかを選択するようにしたので、第８図に示す例のように、Ｘｍ軸方向に取り付けた工具１（タップ工具）でタップ加工したい場合、Ｘ指令の軸方向がＸｍ軸可動方向と一致したプログラム直交座標系を選択することによって、Ｘｍ軸方向のみに工具１を動かしてタップ加工ができるようになり、またＹｍ軸方向に取り付けた工具２（ミル工具）で平面加工したい場合に、Ｙ指令の軸方向がＹｍ軸可動方向と一致したプログラム直交座標系を選択することによって、Ｙｍ軸方向のみに工具を動かして平面加工ができるようになる。
従って、加工パターンに合わせて最適な工具を選択し、また、最適な軸の送りによる加工を行うことができ、加工精度を向上できるようになる。
また、プログラム直交座標系を切り替えることによって、例えば第９図におけるＸｍ軸のみの移動指令、または、Ｙｍ軸のみの移動指令が、座標系を切り替えることで、Ｘ軸またはＹ軸移動指令のみで行えるため、実際の送り軸方向に沿った送りをしたい場合に、複雑なプログラム指令を行う必要がなく、プログラム長を節約できるという効果もある。
またこの発明によれば、初期の直交座標系を作業者が任意に設定できるので、加工パターンに応じて、初期に選択しておく工具に合わせて座標系選択指令をすることなくプログラム直交座標系を選択でき、プログラム長を節約できるという効果がある。
またこの発明によれば、可動方向が直交しない２軸がなす角度に基づく三角形の３辺の長さの比を直接に設定するように構成したので、機械の取付け寸法から、容易に傾斜比率の値を設定できるばかりでなく、三角関数のように複雑な計算を行うことなく、四則演算のみで直交座標系での指令値から実際の軸の指令値に変換でき、よって演算負荷を減らす事ができ、ＮＣ装置の性能が改善されるという効果がある。
またこの発明によれば、入力された可動方向が直交しない２軸がなす角度に基づいて、この角度に基づく三角形の３辺の長さの比を演算し、この演算した三角形の３辺の長さの比を設定するように構成したので、オペレータは傾斜角度を設定するのみでよくなり、設定の手間を省くことができる。
また、ＮＣ装置内部には、演算した三角形の３辺の長さの比が設定されるので、四則演算のみで直交座標系での指令値から実際の軸の指令値に変換でき、よって演算負荷を減らす事ができ、ＮＣ装置の性能が改善されるという効果がある。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明にかかる数値制御方法及びその装置は、直交しない送り軸を有する工作機械等を制御するのに適している。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施の形態１に係る数値制御装置の構成及びプログラム直交座標系を示す図である。
第２図は本発明の実施の形態１に係る数値制御装置の傾斜軸制御部を示すブロック図である。
第３図は本発明の実施の形態１に係る数値制御装置の傾斜比率設定の仕方を説明するため図である。
第４図は本発明の実施の形態１に係る数値制御装置の指令値変換部の動作（プログラム直交座標系Ａを選択した場合）を説明するためのフローチャートである。
第５図は本発明の実施の形態１に係る数値制御装置の指令値変換部の動作（プログラム直交座標系Ｂを選択した場合）を説明するためのフローチャートである。
第６図は本発明の実施の形態１に係る数値制御装置の座標系再構築処理部の動作（プログラム直交座標系Ｂからプログラム直交座標系Ａに切換えた場合）を説明するためのフローチャートである。
第７図は本発明の実施の形態１に係る数値制御装置の座標系再構築処理部の動作（プログラム直交座標系Ａからプログラム直交座標系Ｂに切換えた場合）を説明するためのフローチャートである。
第８図は本発明の実施の形態１に係る数値制御装置により制御されるＮＣ工作機械の概略構成図である。
第９図は本発明の実施の形態１に係る数値制御装置により制御されるＮＣ工作機械のプログラム例を示す図である。
第１０図は従来の数値制御装置の要部を示すブロック図である。
第１１図は従来の数値制御装置の傾斜軸制御を説明するための図である。
この発明は、直交しない送り軸を有する工作機械等を制御する数値制御方法及びその装置（以下ＮＣ装置と称する）に係り、特に直交座標系で指令されるＮＣプログラムの指令軸に対し、機械に取り付けられた送り軸の可動方向に合せて、各軸の指令位置に変換して制御を行う座標系制御に関するものである。
背景技術
第１０図は、従来のＮＣ装置における要部ブロック図である。図中、１はＣＰＵ、２はメモリ、３は外部入出力部、６は設定・表示制御部、９は演算・解析部、１０は補間処理部、１１は加減速処理部、１２は駆動ユニットＩ／Ｆ部、１５はＰＬＣ処理部、２１、２２はサーボアンプで、ＮＣ装置が発生した指令パルスに従った位置に、サーボモータ３１、３２を駆動制御させ、指令位置に軸を移動させる。
ＮＣ装置は、周知のとおり、メモリ２等に書き込まれたＮＣプログラムを解析し、指令された位置への各軸の移動指令パルスを発生させ、工具等を駆動させるものである。サーボアンプに対する指令パルスは、一般には、例えば１パルスが０．１μｍのように物理的な長さの単位であり、直交座標系で指令されるＮＣプログラムの送りについては、指令された各軸方向に軸を送る駆動ユニットに対して、移動量分の補間パルスを発生させる。
また、特開平５−３４１８２３号公報に開示されるように、工具台等を駆動する送り軸を、機械の小型化等を目的として、９０°以外の角度で傾斜して設置する場合があり、直交座標系で指令するＮＣプログラムに対して、傾斜して設置された軸方向の移動量に換算して指令パルスを出力し、ＮＣプログラムで指令された直交座標系の指令軸方向に移動させる傾斜軸制御という技術がある。
第１１図は、傾斜軸制御における一例である。ＮＣプログラムは、直交座標系Ｘｐ−Ｚｐで指令を行うが、実際に設置された軸の可動方向は、Ｘｍ軸方向及びＺｍ軸方向になっている。Ｚｍ軸方向は、Ｚｐ軸方向に対して角度θの傾斜で設置されており、プログラム指令により、ＺａからＺｂへの移動指令を行った場合、ＮＣ装置は、Ｚｍ軸のサーボ制御部に対し、Ｌｚの移動量の指令パルスを発生する。この時、Ｘｐ軸方向に工具位置がずれるため、同時に、Ｘｍ軸のサーボ制御部に対し、Ｌｘの長さの移動量の指令パルスを発生することで、Ｘｐ軸方向の刃先のずれを補正する。このときの移動指令パルスは、
Ｌｚ＝（Ｚｂ−Ｚａ）＊（１／ｃｏｓθ）
Ｌｘ＝Ｌｚ＊ｓｉｎθ
で計算される。
上記のような従来のＮＣ装置において、ＮＣプログラムで指令する直交座標系の指令軸方向と、実際に指令パルスを出力する送り軸方向が異なる場合、例えば、第１１図の例において、直交座標系Ｘｐ−Ｚｐ上の指令に対して、Ｚｐ軸方向の送りに対しては、実際の送り軸（Ｚｍ軸）方向が、角度θ傾けているため、Ｚｐ軸方向の指令に対しては、実際の送りは、Ｘｍ軸方向の移動と、Ｚｍ軸方向の移動との合成の送りになる。
従って、従来のＮＣ装置は、Ｚｍ軸がＸｍ軸に対し角度θだけ傾斜している送り軸を有する工作機械等を制御する場合、直交座標系上の送り指令に対して、Ｚｍ軸（Ｘｍ軸に対し角度θだけ傾斜している送り軸）のみの移動指令はできない。
即ち、Ｘｍ軸を動作させず、Ｚｍ軸のみを動作させることができないという問題があった。
因みに、上述の機械の場合、Ｘｍ軸を動作させずＺｍ軸のみを動作させることができないと、例えばＺｍ軸方向のタップ加工（回転する主軸にタッピング工具を取り付けるとともに、この主軸を、この主軸の回転に同期してＺｍ軸方向に送ることにより加工を行う）のように、主軸の回転に同期して送り軸の移動を制御する必要がある加工等を行うことができない。
なお、上述のような不都合な点を考慮して、プログラム直交座標系を、直交座標系でなく、Ｚｍ軸及びＸｍ軸に合致した座標系にすることも理論上考えられる。ところが、加工図面は一般的に三角法で記載されているため、前記のように、プログラム直交座標系を、直交座標系でなく、機械の送り軸方向に全て合致した座標系にすると、プログラム作成時に、図面に記載のデータを指令値としてそのまま用いることができない場合が往々にしてあり、図面に記載のデータより指令値を計算する必要がある等の不都合が生じ現実的でない。
発明の開示
本発明は上述の問題点を解決するためになされたもので、直交しない送り軸を有する工作機械等を制御する場合であっても、一方の軸を、他方の軸を動作させることなく移動させることができる数値制御方法及びその装置を提供することを目的とするものである。
そしてこの発明に係る数値制御方法は、可動方向が直交しない送り軸を少なくとも２軸有する工作機械等を、プログラム直交座標系で指令して制御する数値制御方法において、可動方向が直交しない２軸を設定するとともに、いずれか一方の軸を傾斜基準軸として設定し、且つ可動方向が直交しない２軸がなす角度に基づく情報を設定し、前記傾斜基準軸の可動方向がプログラム直交座標系の指令軸方向と一致するように構成される第１のプログラム直交座標系、及び傾斜基準軸でないもう一方の軸の可動方向がプログラム直交座標系の指令軸方向と一致するように構成される第２のプログラム直交座標系を設定する段階と、前記第１、第２のプログラム直交座標系のいずれかを選択する段階とを有するものである。
またこの発明に係る数値制御装置は、可動方向が直交しない送り軸を少なくとも２軸有する工作機械等を、プログラム直交座標系で指令して制御する数値制御装置において、可動方向が直交しない２軸を設定するとともに、いずれか一方の軸を傾斜基準軸として設定する第１の設定手段と、可動方向が直交しない２軸がなす角度に基づく情報を設定する傾斜角設定手段と、前記設定手段及び傾斜角設定手段にて設定される、前記傾斜基準軸の可動方向がプログラム直交座標系の指令軸方向と一致するように構成される第１のプログラム直交座標系、及び傾斜基準軸でないもう一方の軸の可動方向がプログラム直交座標系の指令軸方向と一致するように構成される第２のプログラム直交座標系の、いずれかのプログラム直交座標系を選択する座標系選択手段とを備えてなるものである。
このため、加工パターンに合わせて最適な工具を選択し、また、最適な軸の送りによる加工を行うことができ、加工精度を向上できるようになる。
またこの発明に係る数値制御装置は、前記プログラム直交座標系のうち、いずれか１つを、初期状態におけるプログラム直交座標系として選択する初期座標系設定手段を備えたものである。
このため、加工パターンに応じて、初期に選択しておく工具に合わせて座標系選択指令をすることなくプログラム直交座標系を選択でき、プログラム長を節約できる。
またこの発明に係る数値制御装置は、前記傾斜角設定手段を、可動方向が直交しない２軸がなす角度に基づく三角形の３辺の長さの比を直接に設定するものとしたものである。
このため、機械の取付け寸法から、容易に傾斜比率の値を設定できるばかりでなく、三角関数のように複雑な計算を行うことなく、四則演算のみで直交座標系での指令値から実際の軸の指令値に変換でき、よって演算負荷を減らす事ができ、ＮＣ装置の性能が改善される。
またこの発明に係る数値制御装置は、前記傾斜角設定手段を、入力された可動方向が直交しない２軸がなす角度に基づいて、この角度に基づく三角形の３辺の長さの比を演算し、この演算した三角形の３辺の長さの比を設定するものとしたものである。
このため、オペレータは傾斜角度を設定するのみでよくなり、設定の手間を省くことができる。
また、ＮＣ装置内部には、演算した三角形の３辺の長さの比が設定されるので、四則演算のみで直交座標系での指令値から実際の軸の指令値に変換でき、よって演算負荷を減らす事ができ、ＮＣ装置の性能が改善される。
発明を実施するための最良の形態
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１を第１図〜第９図を用いて説明する。
なお、この実施の形態１は、本発明に係るＮＣ装置をＮＣ旋盤に適用した場合の例である。
第１図は本発明の実施の形態１に係るＮＣ装置の構成を示すブロック図であり、１はＣＰＵ、２はメモリー（ＲＡＭ）、３は外部入出力部、６は設定・表示制御部、９は演算・解析部、１０は補間処理部、１１は加減速処理部、１２は駆動ユニットＩ／Ｆ部、１５はＰＬＣ処理部、１８は傾斜軸制御部で、その詳細については第２図〜第７図を用いて後述する。また２１、２２はサーボアンプ、３１、３２はサーボモータで、サーボモータ３１で送り軸Ａｘ２軸に対し所定角度だけ傾斜した送り軸Ａｘ１軸を駆動し、またサーボモータ３２で送り軸Ａｘ２軸を駆動する。
本実施の形態の数値制御装置は、例えば第８図に示すようなＮＣ旋盤に適用されるものであって、送り軸Ａｘ２の軸方向が直交プログラム直交座標系のａｘ２軸方向と一致するように構成される直交座標系ａｘ１’−ａｘ２（プログラム直交座標系Ａ）と、送り軸Ａｘ１の軸方向が直交プログラム直交座標系のａｘ１軸方向と一致するように構成される直交座標系ａｘ１−ａｘ２‘（プログラム直交座標系Ｂ）を有し、加工パターンに応じて上記プログラム座標系を任意に選択して最適な加工を行うものである。
なお、第８図に示すＮＣ旋盤は次のように構成されている。即ち、旋削加工やタップ加工を行う工具１ １１１、ミル加工を行う工具２ １１２等が取付けられるタレット１０１が、Ｘｍ軸（第１図の送り軸Ａｘ１に相当、送り方向がプログラム直交座標系Ｂのａｘ１軸方向に一致）、Ｙｍ軸（第１図の送り軸Ａｘ２に相当、送り方向がプログラム直交座標系Ａのａｘ２軸方向に一致）及びＺｍ軸により駆動される。またＸｍ軸が、Ｙｍ軸に対して、角度θで傾斜して駆動するように設置されており、またＹｍ軸が、水平方向に駆動するように設置されている。またＺｍ軸が、水平方向の、ワーク長手方向に駆動される。更にまたチャック１０３に保持されるワーク１０２が、主軸により回転させられ、Ｘｍ軸、Ｙｍ及びＺｍ軸を駆動することで、タレット１０１に取り付けられた工具により加工される。
第８図に示すＮＣ旋盤は以上のように構成されており、プログラム直交座標系Ｂ（Ｙｍ軸には一致しないが、Ｘｍ軸に一致するプログラム直交座標系）を選択するとともに、工具１ １１１として、タレット１０１に内蔵されているモータ（図示せず）により回転させられるタップ工具を選択し、そしてＸｍ軸のみを移動させる指令がなされると、Ｙｍ軸が移動することなくＸｍ軸のみが移動し、ワーク１０２にタップ加工を施すことができる。
またプログラム直交座標系Ａ（Ｘｍ軸には一致しないが、Ｙｍ軸に一致するプログラム直交座標系）を選択するとともに、工具２ １１２としてミル工具を選択し、そしてＹｍ軸のみを移動させる指令がなされると、Ｘｍ軸が移動することなくＹｍ軸のみが移動し、ワーク１０２にミル加工を施すことができる。
本実施の形態の数値制御装置は、以上のような機能を有するものであり、その詳細について以下説明する。
第２図は、傾斜軸制御部１８に係わる処理ブロック図を示す。図において、２０１はＮＣプログラムより指令される直交座標系指令値、２０２は実際の送り軸（第１図に示す送り軸Ａｘ１、送り軸Ａｘ２）を駆動するための指令値である実軸指令値、２０３は直交座標系指令値２０１より実軸指令値２０２へ座標変換を行う指令値変換部で、その詳細は第４図及び第５図を用いて後述する。２０４はＮＣプログラムまたは初期座標系設定手段２０８より指令される座標系を選択する座標系選択手段で、第１図に示すプログラム直交座標系Ａ（ａｘ１’軸が実際の機械の送り軸Ａｘ１の軸方向と一致しないが、ａｘ２軸が実際の機械の送り軸Ａｘ２と一致する座標系）と、第１図に示すプログラム直交座標系Ｂ（ａｘ２‘軸が実際の機械の送り軸Ａｘ２の軸方向と一致しないが、ａｘ１軸が実際の機械の送り軸Ａｘ１の軸方向と一致する座標系）との何れかを選択する。２０５は座標系選択手段２０４によりもう一方の直交座標系が選択された時に、新たに選択された直交座標系上の現在位置として、実軸指令値から再計算処理を行う座標系再構築処理部で、その詳細は第６図及び第７図を用いて後述する。２０６はキーボード等より入力された、傾斜角度α（送り軸Ａｘ１が送り軸Ａｘ２に対し傾斜している角度）を有する三角形の各辺の比率ａ、ｂ、ｃ（以下傾斜比率と称する）を、傾斜比率メモリ２１１〜２１３に格納する傾斜角設定手段で、その詳細については第３図を用いて後述する。２０７は傾斜軸設定手段で、互いに傾斜した軸（第１図に示す送り軸Ａｘ１、送り軸Ａｘ２）の軸番号を、傾斜軸１カウンタ２２１、傾斜軸２カウンタ２２２に設定する。なお、この時、ＮＣ内部では傾斜軸２カウンタ２２２に設定された軸（送り軸Ａｘ２）を傾斜基準軸（プログラム直交座標系の軸方向と一致する送り軸）と認識し、基準軸カウンタ２３１にそのデータを設定する。また、２０８はＮＣ装置立上げ時の初期プログラム直交座標系として、デフォルトのプログラム直交座標系を、必要に応じてオペレータがＮＣ装置のパラメータ設定画面よりパラメータ設定することにより変更し、座標系選択手段２０４に入力する初期座標系設定手段で、例えば、デフォルトのプログラム直交座標系がプログラム直交座標系Ａである場合（本実施の形態の場合）、プログラム直交座標系Ｂに変更し、またデフォルトのプログラム直交座標系がプログラム直交座標系Ｂである場合、プログラム直交座標系Ａに変更することにより、その変更したプログラム直交座標系を初期プログラム直交座標系とする。
第３図は、傾斜角設定手段２０６による、傾斜して設置された軸に対する傾斜比率の設定に関する説明図である。
第３図に示すように、送り軸Ａｘ１と送り軸Ａｘ２が傾斜角度α角度で設置されている場合、送り軸Ａｘ１と送り軸Ａｘ２を、傾斜軸設定手段２０７より、傾斜軸１及び傾斜軸２として傾斜軸１カウンタ２２１、傾斜軸２カウンタ２２２に設定する。この時、本実施の形態１では、ＮＣ内部で傾斜軸２カウンタ２２２に設定された軸を傾斜基準軸と認識させ、基準軸カウンタ２３１にそのデータを設定するようにしているので、座標系再構築処理部２０５にて基準軸カウンタ２３１の内容が変更されるまで、送り軸Ａｘ２を傾斜基準軸として扱う。この時、初期座標系としてプログラム直交座標系Ａが選択されることになり、このプログラム直交座標系Ａがデフォルト値となるが、初期座標系としてプログラム直交座標系Ｂを設定したい場合には、初期座標系設定手段２０８にてプログラム直交座標系Ｂを設定する。
なお、ＮＣ内部で傾斜軸１カウンタ２２１に設定された軸を傾斜基準軸と認識させるようにした場合、初期座標系としてプログラム直交座標系Ｂが選択されることになり、このプログラム直交座標系Ｂがデフォルト値となる。この場合にあっても、初期座標系としてプログラム直交座標系Ａを設定したい場合には、初期座標系設定手段２０８にてプログラム直交座標系Ａを設定する。
また傾斜角設定手段２０６によって、初期のプログラム直交座標系（プログラム直交座標系Ａ）の軸方向であるａｘ１‘軸方向とａｘ２軸方向、及び実際に駆動する送り軸方向のａｘ１軸方向とａｘ２軸方向に対し、ａｘ１軸方向とａｘ２軸方向とａｘ１‘軸方向の各辺で構成される傾斜角度αの直角三角形の各辺の比を、傾斜比率ａ、傾斜比率ｂ、傾斜比率ｃとして、傾斜比率ａメモリ２１１、傾斜比率ｂメモリ２１２、傾斜比率ｃメモリ２１３に夫々セットする。例えば、傾斜角度αが６０°の直角三角形の場合、ａ：√３、ｂ：１、ｃ：２とセットする。
そして、座標系選択手段２０４により、ａｘ１‘軸方向とａｘ２軸方向で構成されるプログラム直交座標系（プログラム直交座標系Ａ）を選択した場合、傾斜基準軸が送り軸Ａｘ２（プログラム直交座標系のａｘ２軸方向と一致）となるため、ａｘ１’軸方向のプログラム指令に対し（ａの移動量に対し）、送り軸Ａｘ１が、ａｘ１’軸方向のプログラム指令に対する比率ｃ分だけ移動し、また送り軸Ａｘ２が、送り軸Ａｘ１の移動と同時に、ａｘ１’軸方向のプログラム指令に対する比率ｂ分だけ移動する。また、この座標系選択のとき、ａｘ２軸方向のみプログラム指令に対しては、送り軸Ａｘ１は移動せず、送り軸Ａｘ２のみがプログラム指令された移動量のみ移動する。
また、座標系選択手段２０４により、ａｘ１軸方向とａｘ２’軸方向で構成されるプログラム直交座標系（プログラム直交座標系Ｂ）を選択した場合は、傾斜基準軸が送り軸Ａｘ１（プログラム直交座標系のａｘ１軸方向と一致）となるため、ａｘ２’軸方向のプログラム指令に対し（ａの移動量に対し）、送り軸Ａｘ１が、ａｘ２’軸方向のプログラム指令に対する比率ｂ分だけ移動し、また送り軸Ａｘ２が、送り軸Ａｘ１の移動と同時に、ａｘ２’軸方向のプログラム指令に対する比率ｃ分だけ移動する。また、この座標系選択のとき、ａｘ１軸方向のみのプログラム指令に対しては、送り軸Ａｘ２は移動せず、送り軸Ａｘ１のみがプログラム指令された移動量のみ移動する。
つまりこのことは、傾斜比率ａ、傾斜比率ｂ、傾斜比率ｃの３つのデータを有し、且つ傾斜基準軸の扱いを、傾斜軸１カウンタ２２１で設定された軸と、傾斜軸２カウンタ２２２で設定された軸のいずれかを切り替えることで、プログラム直交座標系Ａの制御と、プログラム直交座標系Ｂの制御を容易に扱うことが可能であることを意味する。
第４図及び第５図はＮＣ装置の指令値変換部２０３の処理例を示すフローチャートであり、第４図はプログラム直交座標系Ａが選択されている場合の処理例を、また第５図はプログラム直交座標系Ｂが選択されている場合の処理例を示す。
また、該処理の入力として有する各軸のプログラム直交座標系の移動量（指令値）をＰ（ａｘｎ）で示している。即ち、Ｐ（ａｘ１）はａｘ１‘軸方向（プログラム直交座標系Ａが選択されている場合）、またはａｘ１軸方向（プログラム直交座標系Ｂが選択されている場合）のプログラム指令値を、またＰ（ａｘ２）はａｘ２軸方向（プログラム直交座標系Ａが選択されている場合）、またはａｘ２’軸方向（プログラム直交座標系Ｂが選択されている場合）のプログラム指令値を示している。
また、該処理によって出力される実軸指令値をＭ（ａｘｎ）で示している。即ち、Ｍ（ａｘ１）はａｘ１軸方向（第１図の送り軸Ａｘ１の移動方向）の実軸指令値を、またＭ（ａｘ２）はａｘ２軸方向（第１図の送り軸Ａｘ２の移動方向）の実軸指令値を示している。
また、互いに傾斜して構成される傾斜軸１（第１図の送り軸Ａｘ１）及び傾斜軸２（第１図の送り軸Ａｘ２）の制御軸番号が、傾斜軸設定手段２０１により、傾斜軸１カウンタ２２１、傾斜軸２カウンタ２２２に格納されている。なおこの時、初期座標系設定手段２０８にて、初期座標系が変更されていない場合、本実施の形態では初期座標系としてデフォルト値であるプログラム直交座標系Ａが選択されている。
第４図（ａｘ１’軸が実際の機械の送り軸Ａｘ１の軸方向と一致しないが、ａｘ２軸が実際の機械の送り軸Ａｘ２と一致する座標系である、プログラム直交座標系Ａが選択されている場合の指令値変換部の処理例）において、ｓｔｅｐ１１で傾斜軸１カウンタ２２１及び基準軸カウンタ２３１より傾斜軸（Ａｘ１）かどうかを判断し、傾斜軸（Ａｘ１）である場合、ｓｔｅｐ１２で実軸指令値Ｍ（ａｘ１）を、該軸の直交座標系指令値Ｐ（ａｘ１）と、前記傾斜比率ａ及び傾斜比率ｃより、図に記載の式、即ち、Ｍ（ａｘ１）＝Ｐ（ａｘ１）×（ｃ／ａ）に従い算出する。ｓｔｅｐ１１で、傾斜軸（Ａｘ１）でない場合、ｓｔｅｐ１３で、傾斜軸２カウンタ２２２及び基準軸カウンタ２３１より傾斜基準軸（Ａｘ２）かどうかを判断する。傾斜基準軸（Ａｘ２）である場合、ｓｔｅｐ１４にて、実軸指令値Ｍ（ａｘ２）を、該軸の直交座標系指令値Ｐ（ａｘ２）と、傾斜軸（Ａｘ１）の直交座標系指令値Ｐ（ａｘ１）と、前記傾斜比率ａ及び傾斜比率ｂより、図に記載の式、即ち、Ｍ（ａｘ２）＝Ｐ（ａｘ２）−Ｐ（ａｘ１）×（ｂ／ａ）に従い算出する。ｓｔｅｐ１３で、傾斜基準軸（Ａｘ２）でもない場合は、通常の直交軸として扱い、実軸指令値は、直交座標系指令値とする（ｓｔｅｐ１５）。
また第５図（ａｘ２’軸が実際の機械の送り軸Ａｘ２の軸方向と一致しないが、ａｘ１軸が実際の機械の送り軸Ａｘ１と一致する座標系である、プログラム直交座標系Ｂが選択された場合の指令値変換部の処理例）において、ｓｔｅｐ１１Ａで傾斜軸２カウンタ２２２及び基準軸カウンタ２３１より傾斜軸（Ａｘ２）かどうかを判断し、傾斜軸（Ａｘ２）である場合、ｓｔｅｐ１２Ａで実軸指令値Ｍ（ａｘ２）を、該軸の直交座標系指令値Ｐ（ａｘ２）と、前記傾斜比率ａ及び傾斜比率ｃより、図に記載の式、即ち、Ｍ（ａｘ２）＝Ｐ（ａｘ２）×（ｃ／ａ）に従い算出する。ｓｔｅｐ１１Ａで、傾斜軸（Ａｘ２）でない場合、ｓｔｅｐ１３Ａで、傾斜軸１カウンタ２２１及び基準軸カウンタ２３１より傾斜基準軸（Ａｘ１）かどうかを判断する。傾斜基準軸（Ａｘ１）である場合、ｓｔｅｐ１４Ａにて、実軸指令値Ｍ（ａｘ１）を、該軸の直交座標系指令値Ｐ（ａｘ１）と、傾斜軸（Ａｘ２）の直交座標系指令値Ｐ（ａｘ２）と、前記傾斜比率ａ及び傾斜比率ｂより、図に記載の式、即ち、Ｍ（ａｘ１）＝Ｐ（ａｘ１）−Ｐ（ａｘ２）×（ｂ／ａ）に従い算出する。ｓｔｅｐ１３Ａで、傾斜基準軸（Ａｘ１）でもない場合は、通常の直交軸として扱い、実軸指令値は、直交座標系指令値とする（ｓｔｅｐ１５Ａ）。
第６図及び第７図は、座標系選択手段２０４によりもう一方の直交座標系が選択された時に、新たに選択された直交座標系上の現在位置として、実軸指令値から再計算処理を行う座標系再構築処理部２０５の処理例を示すフローチャートであり、第６図はプログラム直交座標系Ｂからプログラム直交座標系Ａが選択された場合の処理例を、また第７図はプログラム直交座標系Ａからプログラム直交座標系Ｂが選択された場合の処理例を示す。
なお図中、該処理の入力として有する各軸の実軸指令値をＭ（ａｘｎ）で示している。即ち、Ｍ（ａｘ１）をａｘ１軸方向（第１図の送り軸Ａｘ１の移動方向）の実軸指令値を、またＭ（ａｘ２）をａｘ２軸方向（第１図の送り軸Ａｘ２の移動方向）の実軸指令値を示している。
また、該処理によって出力される直交座標系指令値をＰ（ａｘｎ）で示している。即ち、Ｐ（ａｘ１）をａｘ１‘軸方向（プログラム直交座標系Ａが選択されている場合）、またはａｘ１軸方向（プログラム直交座標系Ｂが選択されている場合）のプログラム指令値を、またＰ（ａｘ２）をａｘ２軸方向（プログラム直交座標系Ａが選択されている場合）、またはａｘ２’軸方向（プログラム直交座標系Ｂが選択されている場合）のプログラム指令値を示している。
また、互いに傾斜して構成される傾斜軸１（第１図の送り軸Ａｘ１）及び傾斜軸２（第１図の送り軸Ａｘ２）の制御軸番号が、傾斜軸設定手段２０１により、傾斜軸１カウンタ２２１、傾斜軸２カウンタ２２２に格納されている。
第６図（プログラム直交座標系Ｂからプログラム直交座標系Ａが選択された場合の処理例）において、ｓｔｅｐ２１で制御軸１カウンタ２２１及び基準軸カウンタ２３１より傾斜軸（Ａｘ１）かどうかを判断し、傾斜軸（Ａｘ１）である場合、ｓｔｅｐ２２で直交座標系指令値Ｐ（ａｘ１）を、該軸の実軸指令値Ｍ（ａｘ１）と、前記傾斜比率ａ及び傾斜比率ｃより、図に記載の式、即ち、Ｐ（ａｘ１）＝Ｍ（ａｘ１）×（ａ／ｃ）に従い算出する。ｓｔｅｐ２１で、傾斜軸（Ａｘ１）でない場合、ｓｔｅｐ２３で、制御軸２カウンタ２２２及び基準軸カウンタ２３１より傾斜基準軸（Ａｘ２）かどうかを判断する。傾斜基準軸（Ａｘ２）である場合、ｓｔｅｐ２４にて、直交座標系指令値Ｐ（ａｘ２）を、該軸の実軸指令値Ｍ（ａｘ２）と、傾斜軸（Ａｘ１）の実軸指令値Ｐ（ａｘ１）と、前記傾斜比率ｂ及び傾斜比率ｃより、図に記載の式、即ち、Ｐ（ａｘ２）＝Ｍ（ａｘ２）＋Ｍ（ａｘ１）×（ｂ／ｃ）に従い算出する。ｓｔｅｐ２３で、傾斜基準軸（Ａｘ２）でもない場合は、通常の直交軸として扱い、直交座標系指令値は、実軸指令値とする（ｓｔｅｐ２５）。
また第７図（プログラム直交座標系Ａからプログラム直交座標系Ｂが選択された場合の処理例）において、ｓｔｅｐ２１Ａで制御軸２カウンタ２２２及び基準軸カウンタ２３１より傾斜軸（Ａｘ２）かどうかを判断し、傾斜軸（Ａｘ２）である場合、ｓｔｅｐ２２Ａで直交座標系指令値Ｐ（ａｘ２）を、該軸の実軸指令値Ｍ（ａｘ２）と、前記傾斜比率ａ及び傾斜比率ｃより、図に記載の式、即ち、Ｐ（ａｘ２）＝Ｍ（ａｘ２）×（ａ／ｃ）に従い算出する。ｓｔｅｐ２１Ａで、傾斜軸（Ａｘ２）でない場合、ｓｔｅｐ２３Ａで、制御軸１カウンタ２２１及び基準軸カウンタ２３１より傾斜基準軸（Ａｘ１）かどうかを判断する。傾斜基準軸（Ａｘ１）である場合、ｓｔｅｐ２４Ａにて、直交座標系指令値Ｐ（ａｘ１）を、該軸の実軸指令値Ｍ（ａｘ１）と、傾斜軸（Ａｘ２）の実軸指令値Ｐ（ａｘ２）と、前記傾斜比率ｂ及び傾斜比率ｃより、図に記載の式、即ち、Ｐ（ａｘ１）＝Ｍ（ａｘ１）＋Ｍ（ａｘ２）×（ｂ／ｃ）に従い算出する。ｓｔｅｐ２３Ａで、傾斜基準軸（Ａｘ１）でもない場合は、通常の直交軸として扱い、直交座標系指令値は、実軸指令値とする（ｓｔｅｐ２５Ａ）。
第８図は、本発明によるＮＣ装置により制御されるＮＣ旋盤の概略構成図である。１０１はタレット、１０２はワーク、１０３は該ワークを保持するチャックを表す。また、１１１は旋削加工やタップ加工を行う工具１、１１２はミル加工を行う工具２を表し、各々、タレット１０１に取り付けられている。
タレット１０１は、Ｘｍ軸（第１図の送り軸Ａｘ１に相当、送り方向がプログラム直交座標系Ｂのａｘ１軸方向に一致）、Ｙｍ軸（第１図の送り軸Ａｘ２に相当、送り方向がプログラム直交座標系Ａのａｘ２軸方向に一致）及びＺｍ軸により駆動される。Ｘｍ軸は、Ｙｍ軸に対して、角度θで傾斜して駆動するように設置されており、Ｙｍ軸は、水平方向に駆動するように設置されている。Ｚｍ軸は、水平方向の、ワーク長手方向に駆動される。ワーク１０２は、主軸により回転させられ、Ｘｍ軸、Ｙｍ及びＺｍ軸を駆動することで、タレット１０１に取り付けられた工具により加工を行う。
第８図の例の場合、傾斜軸設定手段２０７により、Ｘｍ軸とＹｍ軸が互いに傾斜しているため、Ｘｍ軸とＹｍ軸を傾斜軸１、２として傾斜軸カウンタ２２１、２２２に設定する。
なお、このように傾斜軸１、２を傾斜軸カウンタ２２１、２２２に設定したとき、本実施の形態では、上述したように傾斜軸カウンタ２２２に設定された傾斜軸が傾斜基準軸となり、Ｘｍ軸と送り軸方向が一致しないプログラム直交座標系Ａ（ａｘ１‘−ａｘ２）がデフォルト値として設定されるため、工具１ １１１としてバイトを用いる通常の旋削加工を、他の加工に先駆けて行う場合においては、先ずＸｍ軸のみを移動させた後、Ｘｍ軸及びＺｍ軸の補間により加工を行う関係上、初期座標設定手段２０８によりＸｍ軸が傾斜基準軸となるよう、即ちプログラム直交座標系Ｂ（ａｘ１−ａｘ２’）を設定しておく。
また、工具２ １１２としてミル工具を用いる平面加工（円柱状のワークの外周部に平面部を形成する加工）を、他の加工に先駆けて行う場合においては、Ｙｍ軸のみを移動させて加工を行う必要があるため、初期座標設定手段２０８を用いることなく、デフォルト値であるプログラム直交座標系Ａ（ａｘ１‘−ａｘ２）のままとしておく。
更に、傾斜角設定手段２０６により、Ｘｍ軸とＹｍ軸の傾斜角度αに対応する傾斜比率ａ，ｂ，ｃを傾斜比率カウンタａ２１１，傾斜比率カウンタｂ２１２，傾斜比率カウンタ２１３ｃに夫々設定する。これにより、Ｘｍ軸方向とプログラム直交座標系におけるａｘ１軸方向が一致するａｘ１−ａｘ２‘で構成されるプログラム直交座標系Ｂが選択されると同時に、Ｙｍ軸方向とプログラム直交座標系におけるａｘ２軸方向が一致するａｘ１’−ａｘ２で構成されるプログラム直交座標系Ａが構築される。
第９図は、前記第８図に記載のＮＣ旋盤におけるＮＣプログラム例で、プログラム直交座標系Ａは、Ｇ１７１指令で選択され、プログラム直交座標系Ｂは、Ｇ１７０指令で選択される。
このＮＣプログラム例の場合、先ずＧ１７０指令によりプログラム直交座標系Ｂを選択し、Ｔ０１０１により工具１ １１１（通常の旋削加工用のバイト）を選択する。次にＧ０Ｘ１０．Ｚ０指令によりＸｍ軸のみが早送りで１０ｍｍ移動し、しかる後、Ｇ１Ｘ８．Ｚ５．Ｆ１００指令により、Ｆ１００の送りでＸｍ軸が８ｍｍ、Ｚｍ軸が５ｍｍ同時に移動することにより、Ｘｍ軸とＹｍ軸のみの、通常のＺＸ平面での旋削加工が行われる。
なお、工具１ １１１として、タップ工具を用い、このタップ工具をタレット１０１に内蔵されているモータ（図示せず）により回転させるとともに、Ｘｍ軸のみを移動させれば、タップ加工を行うことができる。
次に、Ｇ１７１指令により、プログラム直交座標系Ａを選択し、Ｔ０２０２指令で工具２（ミル工具）１１２を選択する。次にＧ０Ｘ１０．Ｙ１０．Ｚ０指令によりＸｍ軸、Ｙｍ軸が同時に早送りで夫々１０ｍｍ移動し、しかる後、Ｇ１Ｙ−１０．Ｆ２００指令により、Ｆ２００の送りでＹｍ軸のみが−１０ｍｍ移動することにより、平面加工（円柱状のワークの外周部に平面部を形成する加工）を行うことができる。なおこのとき、Ｚｍ軸の指令を行えば、ＹＺ平面での加工を、Ｙｍ軸方向とＺｍ軸方向の送りで行うことができる。
また第９図に示すＮＣプログラム例において、最初のブロックにプログラム直交座標系Ｂ選択のＧ１７０指令が指令されているが、これは第９図がＮＣプログラムの途中の個所（プログラム直交座標系Ａからプログラム直交座標系Ｂへ切換えるブロック、プログラム直交座標系Ｂからプログラム直交座標系Ａへ切換えるブロック等）を抜粋したものであるためであり、上述したように、ＮＣ装置の立上げ時には、デフォルト値として設定されるプログラム直交座標系Ａ、初期座標系設定手段２０８にて設定されるプログラム直交座標系Ｂの何れかが初期座標として設定されるので、ＮＣプログラムの最初のブロックにはＧ１７０やＧ１７１の指令は不要である。
上記のようにして、第９図に記載のＮＣ旋盤において、工具１（バイト）１１１を使用し、通常の旋削加工を行う場合は、Ｇ１７０平面を選択することで、Ｘ指令がａｘ１軸方向への指令となるため、Ｘ指令でＸｍ軸のみ送ることができるようになり、よってＹｍ軸の移動に依存せずに、Ｘｍ軸及びＺｍ軸の補間による旋削加工を、直交座標系での指令で行える。なお、このとき、Ｙ指令を行うことで、ａｘ２‘軸方向へ工具が送られる。
また、工具２（ミル工具）１１２を使用し、Ｙｍ軸方向にミル加工を行う場合、Ｇ１７１平面を選択することで、Ｙ指令がａｘ２軸方向への指令となるため、Ｙ指令でＹｍ軸のみ送ることができるようになり、よってＸｍ軸の移動に依存せずに、Ｙ軸方向の加工を直交座標系での指令で行える。なお、このとき、Ｘ指令を行うことで、Ｘｐ２軸方向へ工具が送られる。
従って、第９図に示すＮＣ旋盤に本発明のＮＣ装置を用いた場合、一つのタレット位置に対して、工具の切削方向を変えて取り付け、タレット位置を変えることなく、加工パターンに合った座標系を選択することで、別の加工を行うことができるため、タレットの割出し時間を短縮でき、生産効率が向上する。
実施の形態２．
なお、実施の形態１において、傾斜角設定手段２０６として、キーボード等より入力された、傾斜角度θを有する三角形の各辺の比率ａ、ｂ、ｃを、傾斜比率メモリ２１１〜２１３に格納するものについて説明したが、キーボード等より入力された三角形の傾斜角度θに基づいて三角形の各辺の比率ａ、ｂ、ｃを演算し、この演算した三角形の各辺の比率ａ、ｂ、ｃを傾斜比率メモリ２１１〜２１３に格納するように構成してもよいことは言うまでもない。
以上説明したように、この発明によれば、可動方向が直交しない２軸を設定するとともに、いずれか一方の軸を傾斜基準軸として設定し、且つ可動方向が直交しない２軸がなす角度に基づく情報を設定し、前記傾斜基準軸の可動方向がプログラム直交座標系の指令軸方向と一致するように構成される第１のプログラム直交座標系、及び傾斜基準軸でないもう一方の軸の可動方向がプログラム直交座標系の指令軸方向と一致するように構成される第２のプログラム直交座標系を設定し、前記第１、第２のプログラム直交座標系のいずれかを選択するようにしたので、第８図に示す例のように、Ｘｍ軸方向に取り付けた工具１（タップ工具）でタップ加工したい場合、Ｘ指令の軸方向がＸｍ軸可動方向と一致したプログラム直交座標系を選択することによって、Ｘｍ軸方向のみに工具１を動かしてタップ加工ができるようになり、またＹｍ軸方向に取り付けた工具２（ミル工具）で平面加工したい場合に、Ｙ指令の軸方向がＹｍ軸可動方向と一致したプログラム直交座標系を選択することによって、Ｙｍ軸方向のみに工具を動かして平面加工ができるようになる。
従って、加工パターンに合わせて最適な工具を選択し、また、最適な軸の送りによる加工を行うことができ、加工精度を向上できるようになる。
また、プログラム直交座標系を切り替えることによって、例えば第９図におけるＸｍ軸のみの移動指令、または、Ｙｍ軸のみの移動指令が、座標系を切り替えることで、Ｘ軸またはＹ軸移動指令のみで行えるため、実際の送り軸方向に沿った送りをしたい場合に、複雑なプログラム指令を行う必要がなく、プログラム長を節約できるという効果もある。
またこの発明によれば、初期の直交座標系を作業者が任意に設定できるので、加工パターンに応じて、初期に選択しておく工具に合わせて座標系選択指令をすることなくプログラム直交座標系を選択でき、プログラム長を節約できるという効果がある。
またこの発明によれば、可動方向が直交しない２軸がなす角度に基づく三角形の３辺の長さの比を直接に設定するように構成したので、機械の取付け寸法から、容易に傾斜比率の値を設定できるばかりでなく、三角関数のように複雑な計算を行うことなく、四則演算のみで直交座標系での指令値から実際の軸の指令値に変換でき、よって演算負荷を減らす事ができ、ＮＣ装置の性能が改善されるという効果がある。
またこの発明によれば、入力された可動方向が直交しない２軸がなす角度に基づいて、この角度に基づく三角形の３辺の長さの比を演算し、この演算した三角形の３辺の長さの比を設定するように構成したので、オペレータは傾斜角度を設定するのみでよくなり、設定の手間を省くことができる。
また、ＮＣ装置内部には、演算した三角形の３辺の長さの比が設定されるので、四則演算のみで直交座標系での指令値から実際の軸の指令値に変換でき、よって演算負荷を減らす事ができ、ＮＣ装置の性能が改善されるという効果がある。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明にかかる数値制御方法及びその装置は、直交しない送り軸を有する工作機械等を制御するのに適している。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施の形態１に係る数値制御装置の構成及びプログラム直交座標系を示す図である。
第２図は本発明の実施の形態１に係る数値制御装置の傾斜軸制御部を示すブロック図である。
第３図は本発明の実施の形態１に係る数値制御装置の傾斜比率設定の仕方を説明するため図である。
第４図は本発明の実施の形態１に係る数値制御装置の指令値変換部の動作（プログラム直交座標系Ａを選択した場合）を説明するためのフローチャートである。
第５図は本発明の実施の形態１に係る数値制御装置の指令値変換部の動作（プログラム直交座標系Ｂを選択した場合）を説明するためのフローチャートである。
第６図は本発明の実施の形態１に係る数値制御装置の座標系再構築処理部の動作（プログラム直交座標系Ｂからプログラム直交座標系Ａに切換えた場合）を説明するためのフローチャートである。
第７図は本発明の実施の形態１に係る数値制御装置の座標系再構築処理部の動作（プログラム直交座標系Ａからプログラム直交座標系Ｂに切換えた場合）を説明するためのフローチャートである。
第８図は本発明の実施の形態１に係る数値制御装置により制御されるＮＣ工作機械の概略構成図である。
第９図は本発明の実施の形態１に係る数値制御装置により制御されるＮＣ工作機械のプログラム例を示す図である。
第１０図は従来の数値制御装置の要部を示すブロック図である。
第１１図は従来の数値制御装置の傾斜軸制御を説明するための図である。
Claims (5)
- 可動方向が直交しない送り軸を少なくとも２軸有する工作機械等を、プログラム直交座標系で指令して制御する数値制御方法において、可動方向が直交しない２軸を設定するとともに、いずれか一方の軸を傾斜基準軸として設定し、且つ可動方向が直交しない２軸がなす角度に基づく情報を設定し、前記傾斜基準軸の可動方向がプログラム直交座標系の指令軸方向と一致するように構成される第１のプログラム直交座標系、及び傾斜基準軸でないもう一方の軸の可動方向がプログラム直交座標系の指令軸方向と一致するように構成される第２のプログラム直交座標系を設定する段階と、前記第１、第２のプログラム直交座標系のいずれかを選択する段階とを有することを特徴とする数値制御方法。
- 可動方向が直交しない送り軸を少なくとも２軸有する工作機械等を、プログラム直交座標系で指令して制御する数値制御装置において、可動方向が直交しない２軸を設定するとともに、いずれか一方の軸を傾斜基準軸として設定する第１の設定手段と、可動方向が直交しない２軸がなす角度に基づく情報を設定する傾斜角設定手段と、前記設定手段及び傾斜角設定手段にて設定される、前記傾斜基準軸の可動方向がプログラム直交座標系の指令軸方向と一致するように構成される第１のプログラム直交座標系、及び傾斜基準軸でないもう一方の軸の可動方向がプログラム直交座標系の指令軸方向と一致するように構成される第２のプログラム直交座標系の、いずれかのプログラム直交座標系を選択する座標系選択手段とを備えてなる数値制御装置。
- 前記プログラム直交座標系のうち、いずれか１つを、初期状態におけるプログラム直交座標系として選択する初期座標系設定手段を備えたことを特徴とする請求の範囲２に記載の数値制御装置。
- 前記傾斜角設定手段は、可動方向が直交しない２軸がなす角度に基づく三角形の３辺の長さの比を直接に設定するものであることを特徴とする請求の範囲２または３に記載の数値制御装置。
- 前記傾斜角設定手段は、入力された可動方向が直交しない２軸がなす角度に基づいて、この角度に基づく三角形の３辺の長さの比を演算し、この演算した三角形の３辺の長さの比を設定するものであることを特徴とする請求の範囲２または３に記載の数値制御装置。
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