JPWO2014196066A1 - 数値制御装置 - Google Patents

Abstract

加工プログラム（２）を読み取るプログラム読取部（３）と、傾斜面についての傾斜面座標系（１４）を設定する傾斜面設定部（４）と、傾斜面の加工に使用される工具が傾斜面に対し垂直となる割り出し角度を求め、移動指令（１５）を生成する割り出し角度生成部（５）と、を有し、プログラム読取部は、傾斜面座標系の設定を指示する傾斜面設定指令（１１）と、割り出し角度の算出を指示する傾斜面割り出し指令（１２）と、取り付け角度が互いに異なる工具のうちのいずれかの選択を指示する工具選択指令（１３）と、を出力し、傾斜面設定部は、傾斜面設定指令に応じて傾斜面座標系を設定し、割り出し角度生成部は、工具選択指令に応じて選択された工具についての割り出し角度を、傾斜面割り出し指令に応じて求める。

Description

本発明は、回転軸が設けられた多軸工作機械の数値制御（ＮＣ：Numerical Control）を実施する数値制御装置に関する。

数値制御装置が搭載された工作機械は、数値制御装置によって指令された位置へ工具を移動させるように各軸を駆動する。回転軸が設けられた多軸工作機械を制御する従来の数値制御装置は、一般的に、工具が加工面に対して垂直でないとき、回転軸を回転させることにより工具が加工面に対して垂直となるように工具姿勢を制御する。

傾きをなす加工面に対して工具が垂直となるように工具姿勢を制御する方法としては、例えば特許文献１に提案されているものがある。特許文献１には、回転軸を動作させる方法と、回転軸および直線軸を動作させることでワークに対する工具の先端位置を保持させる方法とのいずれかを決定することが開示されている。また、特許文献２および３には、タレット旋盤を備える工作機械において、タレット旋盤に装着されている工具の選択に応じて割り出し角度を自動で計算する方式が示されている。

特許第５０７９１６５号公報 特開２００４−３０４２２号公報 特開平１０−６１７８号公報

特許文献１の方法は、所定の一方向へ工具が向けられている場合における工具姿勢の制御を可能としている。複数の方向へ工具が向けられたタレット旋盤の場合には、特許文献１の方法では、傾きをなす加工面に対して工具が垂直となるような割り出し角度を工具ごとに計算することとなる。このため、工具姿勢の制御における作業効率が低下することが問題となる。特許文献２および３の技術によると、タレット旋盤に取り付けられた工具ごとに、割り出し角度を自動で計算することが可能である。この場合、工具の取り付け角度を加工プログラムによって指令することとなるため、加工プログラムが煩雑になることが問題となる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、互いに異なる方向へ向けられた複数の工具に対し、加工プログラムを煩雑にさせることなく割り出し角度を算出可能とし、工具姿勢の制御における作業効率を向上可能とする数値制御装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ワークに対する工具の位置および姿勢を制御する数値制御装置であって、前記ワークの加工のための加工プログラムを読み取るプログラム読取部と、前記ワークのうち、位置制御の基準とする機械座標系に対して傾きを持つ加工面である傾斜面についての傾斜面座標系を設定する傾斜面設定部と、前記傾斜面設定部で設定された前記傾斜面座標系が入力され、前記傾斜面の加工に使用される前記工具が前記傾斜面に対し垂直となるときの、回転軸の回転角を割り出し角度として求め、求めた前記割り出し角度の前記姿勢をとるまでの、前記回転軸の移動を指示する移動指令を生成する割り出し角度生成部と、前記移動指令に応じて、制御周期ごとの移動量を算出する移動量算出部と、を有し、前記プログラム読取部は、前記傾斜面座標系の設定を指示する傾斜面設定指令と、前記割り出し角度の算出を指示する傾斜面割り出し指令と、取り付け角度が互いに異なる前記工具のうちのいずれかの選択を指示する工具選択指令とを、前記加工プログラムの内容に応じて出力し、前記傾斜面設定部は、前記プログラム読取部からの前記傾斜面設定指令に応じて前記傾斜面座標系を設定し、前記割り出し角度生成部は、前記プログラム読取部からの前記工具選択指令に応じて選択された前記工具についての前記割り出し角度を、前記プログラム読取部からの前記傾斜面割り出し指令に応じて求めることを特徴とする。

本発明にかかる数値制御装置は、傾斜面の加工に使用されるいずれの工具についても、同様の指令によって割り出し角度を算出することが可能となる。数値制御装置は、加工プログラムを煩雑にさせることなく、取り付け角度によらず各工具について割り出し角度を自動計算することができる。数値制御装置は、回転軸への指令の基となる割り出し角度を、使用する工具に応じた個別の演算によらず求めることができることから、工具姿勢の制御のための作業効率を向上させることができる。これにより、数値制御装置は、互いに異なる方向へ向けられた複数の工具に対し、加工プログラムを煩雑にさせることなく割り出し角度を算出可能とし、工具姿勢の制御における作業効率の向上が可能となるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる数値制御装置の構成を示すブロック図である。 図２は、工作機械の構成を示す模式図である。 図３は、割り出し角度生成部の動作を説明するフローチャートである。 図４は、工具と取り付け角度との対応について説明する図である。 図５は、ＮＣ画面における工具と取り付け角度との対応の設定例を示す図である。 図６は、取り付け角度の指令を含む加工プログラムの例を示す図である。 図７は、本発明の実施の形態２にかかる数値制御装置が備える割り出し角度生成部の動作を説明するフローチャートである。 図８は、工作機械の動作例を説明する図である。 図９は、直線軸方向における工具の移動についての要否の判定について説明する図である。 図１０は、工具退避必要領域に基づく工具の移動の要否の判定について説明する図である。 図１１は、ワークへ近づく方向への工具の移動について説明する図である。

以下に、本発明にかかる数値制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる数値制御装置の構成を示すブロック図である。数値制御装置１は、ワークに対する工具の位置および姿勢を制御する。

数値制御装置１は、ワークの加工のための加工プログラム２の解析処理および補間処理を実行する。数値制御装置１は、解析処理および補間処理によって求めた移動量１６をサーボアンプ７へ出力する。サーボアンプ７には、制御対象とするモータが接続されている。各種モータは、工作機械の各軸を駆動する。

数値制御装置１は、プログラム読取部３、傾斜面設定部４、割り出し角度生成部５および移動量算出部６を有する。プログラム読取部３は、加工プログラム２を読み取る。プログラム読取部３は、読み取った加工プログラム２の解析処理を実施する。プログラム読取部３は、加工プログラム２の内容に応じて、傾斜面設定指令１１、傾斜面割り出し指令１２および工具選択指令１３を含む各種指令を出力する。

プログラム読取部３は、傾斜面設定指令１１を傾斜面設定部４へ出力する。傾斜面設定指令１１は、傾斜面座標系１４の設定を指示する指令である。傾斜面設定部４は、プログラム読取部３からの傾斜面設定指令１１に応じて傾斜面座標系１４を設定する。傾斜面設定部４は、従来知られるいずれの方法によって傾斜面座標系１４を設定することとしても良い。

傾斜面座標系１４は、傾斜面について設定される座標系とする。傾斜面は、ワークのうち、機械座標系に対して傾きを持つ加工面である。機械座標系は、工作機械における位置制御の基準として、工作機械にあらかじめ設定されている座標系とする。傾斜面設定部４は、傾斜面設定指令１１に応じて設定した傾斜面座標系１４を、割り出し角度生成部５へ出力する。

プログラム読取部３は、傾斜面割り出し指令１２と工具選択指令１３を、割り出し角度生成部５へ出力する。傾斜面割り出し指令１２は、割り出し角度の算出を指示する指令である。割り出し角度は、使用される工具が傾斜面に対し垂直となるときの、回転軸の回転角である。

工具選択指令１３は、取り付け角度が互いに異なる工具のうちのいずれかの選択を指示する指令である。割り出し角度生成部５は、プログラム読取部３からの工具選択指令１３に応じて、傾斜面の加工に使用される工具を選択する。

割り出し角度生成部５には、傾斜面設定部４で設定された傾斜面座標系１４が入力される。割り出し角度生成部５は、工具選択指令１３に応じて選択された工具についての割り出し角度を、プログラム読取部３からの傾斜面割り出し指令１２に応じて求める。割り出し角度生成部５は、割り出し角度の算出において、傾斜面座標系１４を参照する。

割り出し角度生成部５は、移動指令１５を生成する。移動指令１５は、求めた割り出し角度の姿勢をとるまでの、回転軸の移動を指示する指令である。割り出し角度生成部５は、傾斜面の加工に使用される工具について生成された移動指令１５を、移動量算出部６へ出力する。

移動量算出部６は、割り出し角度生成部５からの移動指令１５に応じて、制御周期ごとの移動量１６を算出する。移動量算出部６は、移動指令１５に応じた補間処理によって移動量１６を求める。数値制御装置１は、移動量算出部６で算出された移動量１６をサーボアンプ７へ出力する。

図２は、工作機械の構成を示す模式図である。工作機械は、タレット旋盤２５を備える。タレット旋盤２５には、取り付け角度が互いに異なる４つの工具２４が取り付けられている。取り付け角度は、基本姿勢における工具２４の向きを、回転軸２６を中心とする角度として表したものとする。本実施の形態では、取り付け角度とは、回転軸２６周りにおけるタレット旋盤２５の回転角が０度である基本姿勢のときの、工具軸方向ベクトル２８の向きとＺ軸のプラス方向との間の角度とする。取り付け角度が０度であるとき、工具軸方向ベクトル２８の向きとＺ軸のプラス方向とは一致する。

タレット旋盤２５は、機械座標軸２０のＸ，ＹおよびＺの各軸の方向へ移動可能であるとともに、回転軸２６を中心として回転可能に取り付けられている。Ｘ，ＹおよびＺの各軸は、互いに直交する。回転軸２６は、Ｙ軸周りに回転するＢ軸である。回転軸２６は、タレット旋盤２５とともに工具２４を回転移動させる。

ワーク２１は、回転軸２３を中心として回転可能に載置されている。回転軸２３は、Ｚ軸周りに回転するＣ軸である。傾斜面２２は、ワーク２１のうち、Ｘ，ＹおよびＺの各軸に対して傾きを持つ加工面である。傾斜面座標系１４は、傾斜面２２に対して定義された座標系である。傾斜面座標系１４は、互いに直交するＸｆ，ＹｆおよびＺｆの各軸からなる。傾斜面座標系１４の原点は、傾斜面２２の所定位置に定義される。Ｘｆ軸およびＹｆ軸は、傾斜面２２に平行な向きに定義される。Ｚｆ軸は、傾斜面２２に垂直な向きに定義される。Ｚｆ軸のプラス方向は、ワーク２１から離れる向きとする。

傾斜面設定部４は、傾斜面設定指令１１に応じて、傾斜面２２に対し傾斜面座標系１４を設定する。４つの工具２４のうちの１つが、傾斜面２２の加工に使用される工具２４として、工具選択指令１３によって選択される。傾斜面座標系１４が設定されてから、割り出し角度生成部５は、選択された工具２４についての割り出し角度を、傾斜面割り出し指令１２に応じて求める。

割り出し角度生成部５は、工具２４の工具軸方向ベクトル２８の向きがＺｆ軸のプラス方向と一致するときの、回転軸２３および回転軸２６の回転角を算出し、算出した回転角を、当該工具２４についての割り出し角度とする。工具軸方向ベクトル２８は、工具軸に沿うベクトルであって、工具２４の先端２７から、工具２４の根元へ向かう向きのベクトルとする。工具軸方向ベクトル２８と回転軸２６とは、互いに垂直となる。

工具２４は、工具軸方向ベクトル２８の向きがＺｆ軸のプラス方向と一致するとき、工具２４が傾斜面２２に対し垂直となる。割り出し角度生成部５は、求めた割り出し角度の姿勢をとるまでの、回転軸２３および回転軸２６の回転を指示する移動指令１５を生成する。移動量算出部６は、移動指令１５に応じて、制御周期ごとの移動量１６を算出する。これにより、数値制御装置１は、傾斜面２２の加工に使用される工具２４が傾斜面２２に垂直となるように、工作機械を動作させることができる。

ここで、割り出し角度生成部による割り出し角度の算出について説明する。図３は、割り出し角度生成部の動作を説明するフローチャートである。割り出し角度生成部５は、傾斜面割り出し指令１２が入力されると、割り出し角度の算出を開始する。

ステップＳ１１において、割り出し角度生成部５は、傾斜面２２に対し、傾斜面設定部４にて傾斜面座標系１４が設定されているか否かを判定する。傾斜面設定部４にて傾斜面座標系１４が設定されていないと判定した場合（ステップＳ１１、Ｎｏ）、割り出し角度生成部５は、処理を終了する。

傾斜面設定部４にて傾斜面座標系１４が設定されていると判定した場合（ステップＳ１１、Ｙｅｓ）、割り出し角度生成部５は、ステップＳ１２において、仮の割り出し角度を算出する。仮の割り出し角度とは、タレット旋盤２５が回転軸２６周りの回転角が０度である基本姿勢のときに工具軸方向ベクトル２８の向きがＺ軸のプラス方向と一致している工具２４に対して仮に算出された割り出し角度とする。

次に、割り出し角度生成部５は、工具選択指令１３によって選択された工具２４に取り付け角度が設定されているか否かを判定する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３において、取り付け角度が設定されているとは、取り付け角度として０度以外の角度が設定されていることをいうものとする。

選択された工具２４に取り付け角度が設定されている場合（ステップＳ１３、Ｙｅｓ）、すなわち取り付け角度が０度以外である場合、割り出し角度生成部５は、選択された工具２４に設定されている取り付け角度を取得する（ステップＳ１４）。取り付け角度の取得の例については、後述する。

取り付け角度を取得すると、割り出し角度生成部５は、取得した取り付け角度を仮の割り出し角度から減算することにより、選択された工具２４についての割り出し角度を算出する（ステップＳ１５）。割り出し角度生成部５は、ステップＳ１５で求めた割り出し角度の姿勢をとるまで回転軸２６を回転させる移動指令１５を生成する。

一方、選択された工具２４に取り付け角度が設定されていない場合（ステップＳ１３、Ｎｏ）、すなわち取り付け角度が０度である場合、割り出し角度生成部５は、ステップ１２で生成した仮の割り出し角度を、選択された工具２４についての割り出し角度として使用して、移動指令１５を生成する。

割り出し角度生成部５は、以上の手順によって生成した移動指令１５を出力する（ステップＳ１６）。割り出し角度生成部５は、移動指令１５を出力することで、処理を終了する。

図４は、工具と取り付け角度との対応について説明する図である。工具２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄの取り付け角度は、それぞれ０度、９０度、１８０度および２７０度であるものとする。工具２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄと取り付け角度との対応は、例えば、作業者によるＮＣ画面上での入力操作によって、あらかじめ設定される。この場合、割り出し角度生成部５は、工具２４ごとにあらかじめ設定された取り付け角度を用いて割り出し角度を求める。

図５は、ＮＣ画面における工具と取り付け角度との対応の設定例を示す図である。図５中「工具」の列に示す「Ａ」，「Ｂ」，「Ｃ」，「Ｄ」は、それぞれ図４に示す工具２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄを指すものとする。ステップＳ１４において、割り出し角度生成部５は、あらかじめ設定されている工具２４Ａ〜２４Ｄと取り付け角度との対応を参照することにより、加工に使用される工具２４についての取り付け角度を取得する。

割り出し角度生成部５は、作業者によって設定された工具２４と取り付け角度との対応を参照する以外に、いずれの手法により工具２４の取り付け角度を取得することとしても良い。割り出し角度生成部５は、例えば、取り付け角度の指令を含めて用意された加工プログラム２から、取り付け角度を取得することとしても良い。

図６は、取り付け角度の指令を含む加工プログラムの例を示す図である。加工プログラム２には、例えば、工具２４の取り付け角度が、当該工具２４の選択を指示する工具選択指令１３、あるいは傾斜面割り出し指令１２に合わせて記述されている。

図６に示す加工プログラム２の例のうち、工具選択指令１３の１つに付された「ＴＲ１８０．」は、工具２４Ｃについて、取り付け角度を１８０度とする指令を表している。傾斜面割り出し指令１２の１つに付された「ＴＲ９０．」は、工具２４Ｂについて、取り付け角度を９０度とする指令を表している。

プログラム読取部３は、傾斜面割り出し指令１２あるいは工具選択指令１３とともに、取り付け角度の指令を割り出し角度生成部５へ出力する。割り出し角度生成部５は、取り付け角度の指令から、取り付け角度を取得する。このようにして、割り出し角度生成部５は、傾斜面割り出し指令１２および工具選択指令１３のいずれかに付加されている取り付け角度の情報を用いて割り出し角度を求める。

実施の形態１によると、数値制御装置１は、傾斜面２２の加工に使用されるいずれの工具２４についても、取り付け角度に関わらず、同様の指令によって割り出し角度を算出することが可能となる。数値制御装置１は、取り付け角度が異なるいずれの工具２４に対しても、加工プログラム２を煩雑にさせることなく、割り出し角度を自動計算することができる。

数値制御装置１は、移動指令１５を生成するための割り出し角度を、使用する工具２４に応じた個別の演算によらず求めることができることから、工具姿勢の制御のための作業効率を向上させることができる。これにより、数値制御装置１は、互いに異なる方向へ向けられた複数の工具２４に対し、加工プログラム２を煩雑にさせることなく割り出し角度を算出可能とし、工具姿勢の制御における作業効率の向上が可能となるという効果を奏する。

実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２にかかる数値制御装置が備える割り出し角度生成部の動作を説明するフローチャートである。本実施の形態にかかる数値制御装置は、実施の形態１にかかる数値制御装置１（図１参照）と同様の構成を備える。実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

本実施の形態における割り出し角度生成部５の動作は、図３に示す実施の形態１の場合の動作にステップＳ２１からＳ２６を追加したものである。ステップＳ１１において、割り出し角度生成部５は、傾斜面２２に対し、傾斜面設定部４にて傾斜面座標系１４が設定されているか否かを判定する。傾斜面設定部４にて傾斜面座標系１４が設定されていないと判定した場合（ステップＳ１１、Ｎｏ）、割り出し角度生成部５は、処理を終了する。

傾斜面設定部４にて傾斜面座標系１４が設定されていると判定した場合（ステップＳ１１、Ｙｅｓ）、割り出し角度生成部５は、現在使用されている工具２４についての傾斜面割り出し指令１２の後に、新たな工具選択指令１３があったか否かを判定する（ステップＳ２１）。新たな工具選択指令１３がないと判定した場合（ステップＳ２１、Ｎｏ）、割り出し角度生成部５は、ステップＳ１２の動作へ進む。

新たな工具選択指令１３があったと判定した場合（ステップＳ２１、Ｙｅｓ）、割り出し角度生成部５は、現在使用している工具２４の、工具軸方向における長さＬ１を取得する（ステップＳ２２）。次に、割り出し角度生成部５は、新たな工具選択指令１３によって選択された工具２４の、工具軸方向における長さＬ２を取得する（ステップＳ２３）。

割り出し角度生成部５は、ステップＳ２２で取得したＬ１とステップＳ２３で取得したＬ２とを比較する（ステップＳ２４）。Ｌ１＜Ｌ２が成り立つ場合（ステップＳ２４、Ｙｅｓ）、すなわち、新たな工具選択指令１３によって選択された工具２４が現在使用している工具２４より長い場合、割り出し角度生成部５は、Ｌ１およびＬ２の差分ΔＬ＝（Ｌ２−Ｌ１）を求める。

割り出し角度生成部５は、ΔＬを求めると、Ｚｆ軸のプラス方向へΔＬに相当する距離の移動（退避）を指示する移動指令１５を生成する（ステップＳ２５）。Ｚｆ軸は、傾斜面座標系１４のうち傾斜面２２に垂直な直線軸である。割り出し角度生成部５は、生成した移動指令１５を出力する。一方、Ｌ１＜Ｌ２が成り立たない場合（ステップＳ２４、Ｎｏ）、すなわち、新たな工具選択指令１３によって選択された工具２４が現在使用している工具２４より短いか同じ長さである場合、割り出し角度生成部５は、ステップＳ１２の動作へ進む。

割り出し角度生成部５からの移動指令１５を受けて、移動量算出部６は、Ｚｆ軸方向についての移動量１６を算出する。数値制御装置１は、Ｚｆ軸プラス方向へΔＬの距離分、タレット旋盤２５ごと工具２４を移動させる。

ステップＳ２６において、割り出し角度生成部５は、タレット旋盤２５のＺｆ軸方向への移動が完了したか否かを判定する。タレット旋盤２５のＺｆ軸方向への移動が完了していない場合（ステップＳ２６、Ｎｏ）、割り出し角度生成部５は、ステップＳ２６に戻り、タレット旋盤２５の移動が完了するまで待機する。

タレット旋盤２５のＺｆ軸方向への移動が完了している場合（ステップＳ２６、Ｙｅｓ）、割り出し角度生成部５は、ステップＳ１２の動作へ進む。ステップＳ１２以降については、割り出し角度生成部５は、実施の形態１におけるステップＳ１２以降と同様に動作する。割り出し角度生成部５は、新たな工具選択指令１３によって選択された工具２４について、割り出し角度の算出（ステップＳ１５）および回転軸の移動指令１５の出力（ステップＳ１６）を行う。

図８は、工作機械の動作例を説明する図である。ここでは、傾斜面２２の加工に使用される工具２４が、工具２４Ａから工具２４Ｂへ交換されるときの工作機械の動作を例として説明する。工具２４Ｂの工具軸方向の長さＴｂは、工具２４Ａの工具軸方向の長さＴａより長いものとする（Ｔａ＜Ｔｂ）。工具２４Ａ，２４ｂの長さＴａ，Ｔｂは、それぞれ回転軸２６の回転中心から先端２７までの長さとする。

割り出し角度生成部５は、新たに工具２４Ｂの選択を指示する工具選択指令１３が入力されると、現在使用している工具２４Ａの長さＴａと、新たな工具選択指令１３によって選択された工具２４Ｂの長さＴｂとを取得する。割り出し角度生成部５は、実施の形態１における取り付け角度と同様に、いずれの手法により長さＴａ，Ｔｂを取得することとしても良い。

数値制御装置１は、例えば、各工具２４の長さのデータをあらかじめ保持する。割り出し角度生成部５は、かかるデータを参照することにより、長さＴａ，Ｔｂを取得する。このほか、割り出し角度生成部５は、工具２４の長さの情報を含めて用意された加工プログラム２から、長さＴａ，Ｔｂを取得することとしても良い。

Ｔａ＜Ｔｂが成り立つことから、割り出し角度生成部５は、ＴａおよびＴｂの差分ΔＴ＝（Ｔｂ−Ｔａ）を求める。割り出し角度生成部５は、ΔＴを求めると、直線軸であるＺｆ軸のプラス方向へΔＴに相当する距離の移動（退避）を指示する移動指令１５を生成する。かかる移動指令１５を基に、工作機械は、傾斜面２２に垂直かつ傾斜面２２から離れる向きへΔＴだけ、タレット旋盤２５ごと工具２４Ａを移動させる。

Ｚｆ軸方向へのタレット旋盤２５の移動を終えてから、割り出し角度生成部５は、工具２４Ｂについての割り出し角度を求める。工作機械は、割り出し角度生成部５で求められた割り出し角度の姿勢をとるまで、回転軸２６を回転させる。

実施の形態２によると、数値制御装置１は、新たに選択された工具２４について、実施の形態１と同様に加工プログラム２を煩雑にさせることなく割り出し角度を算出可能とし、工具姿勢の制御における作業効率の向上が可能となる。また、実施の形態２によると、数値制御装置１は、傾斜面２２の加工に使用する工具２４を変更する際、工具２４の移動を最小限に抑えることが可能となる。これにより、数値制御装置１は、工作機械による加工時間の短縮を図れるという効果を奏する。

本実施の形態において、数値制御装置１は、工具選択指令１３によって選択された工具２４が現在使用されている工具２４より長い場合であれば常に直線軸方向へ工具２４を移動させるものに限られない。数値制御装置１は、工具２４がワーク２１から十分離れている場合には、直線軸方向への工具２４の移動を行わないこととしても良い。

図９は、直線軸方向における工具の移動についての要否の判定について説明する図である。割り出し角度生成部５は、傾斜面座標系１４の原点と回転軸２６との間のＺｆ軸方向における長さＴｚと、新たな工具選択指令１３によって選択された工具２４Ｂの長さＴｂとを比較する。

Ｔｚ＞Ｔｂが成り立つ場合、割り出し角度生成部５は、工具２４Ｂがワーク２１から十分離れているものとして、直線軸方向への工具２４の移動は不要であるものと判定する。この場合、割り出し角度生成部５は、直線軸方向への移動指令１５を生成しない。Ｔｚ＞Ｔｂが成り立たない場合、割り出し角度生成部５は、直線軸方向への工具２４の移動は必要であるものと判定する。この場合、割り出し角度生成部５は、直線軸方向への移動指令１５を生成する。

数値制御装置１は、工具２４がワーク２１から十分離れていると判定した場合に、直線軸方向への工具２４の移動を省略することで、工具２４の不要な退避動作を低減させることができる。これにより、数値制御装置１は、工作機械の加工時間をさらに短縮させることができる。

このほか、割り出し角度生成部５は、あらかじめ設定された工具退避必要領域を基に、直線軸方向への工具２４の移動の要否を判定することとしても良い。図１０は、工具退避必要領域に基づく工具の移動の要否の判定について説明する図である。

工具退避必要領域２９は、例えば、ＸＺ平面方向について設定されている。工具退避必要領域２９は、ワーク２１に対しＸ軸のプラスおよびマイナス方向と、Ｚ軸プラス方向とへの、ワーク２１の周辺領域に設定されている。工具退避必要領域２９は、例えば、各工具２４のうち最も長い工具２４の長さに応じて設定されるものとしても良い。

回転軸２６の回転中心が工具退避必要領域２９の範囲外である場合、割り出し角度生成部５は、工具２４がワーク２１から十分離れているものとして、直線軸方向への工具２４の移動は不要であるものと判定する。回転軸２６の回転中心が工具退避必要領域２９の範囲内である場合、直線軸方向への工具２４の移動は必要であるものと判定する。

この場合も、数値制御装置１は、工具２４の不要な退避動作を低減させることで、工作機械の加工時間を短縮させることができる。割り出し角度生成部５は、あらかじめ工具退避必要領域２９を設定しておくことで、簡易な処理によって、工具２４の移動の要否を判定することができる。

本実施の形態において、数値制御装置１は、工具２４がワーク２１から十分離れていると判定した場合であって、工具選択指令１３によって選択された工具２４が現在使用されている工具２４より短い場合に、ワーク２１へ近づく方向へ工具２４を移動させることとしても良い。

図１１は、ワークへ近づく方向への工具の移動について説明する図である。割り出し角度生成部５は、新たに工具２４Ｃの選択を指示する工具選択指令１３が入力されると、現在使用している工具２４Ｂの長さＴｂと、新たな工具選択指令１３によって選択された工具２４Ｃの長さＴｃとを取得する。

工具２４Ｃの工具軸方向長さＴｃは、工具２４Ｂの工具軸方向長さＴｂより短いものとする（Ｔｂ＞Ｔｃ）。割り出し角度生成部５は、ＴｂおよびＴｃの差分ΔＴ＝（Ｔｂ−Ｔｃ）を求める。割り出し角度生成部５は、ΔＴを求めると、直線軸であるＺｆ軸のマイナス方向へΔＴに相当する距離の移動（接近）を指示する移動指令１５を生成する。かかる移動指令１５を基に、工作機械は、傾斜面２２に垂直かつ傾斜面２２に近づく向きへΔＴだけタレット旋盤２５ごと工具２４Ｂを移動させる。

新たに工具２４の選択を指示する工具選択指令１３が入力されたときに、割り出し角度生成部５は、さらに、Ｘｆ軸方向への移動指令１５を生成することとしても良い。Ｘｆ軸は、傾斜面座標系１４のうち傾斜面２２に平行な直線軸である。Ｘｆ軸方向は、現在使用している工具２４の工具軸に垂直な幅方向に一致する。なお、以下の説明において、幅とは、工具２４の工具軸と回転軸２６の中心位置との間隔をいうものとする。

この場合において、割り出し角度生成部５は、現在使用している工具２４Ｂの工具軸の位置から回転軸２６の回転中心までの幅Ｗｂを取得する。割り出し角度生成部５は、新たに選択された工具２４Ｃの工具軸の位置から回転軸２６の回転中心までの幅Ｗｃを取得する。割り出し角度生成部５は、工具２４の工具軸方向の長さを取得する場合と同様に、いずれの手法により幅Ｗｂ，Ｗｃを取得することとしても良い。

数値制御装置１は、例えば、各工具２４の幅のデータをあらかじめ保持する。割り出し角度生成部５は、かかるデータを参照することにより、幅Ｗｂ，Ｗｃを取得する。このほか、割り出し角度生成部５は、工具２４の幅の情報を含めて用意された加工プログラム２から、幅Ｗｂ，Ｗｃを取得することとしても良い。

割り出し角度生成部５は、ＷｂおよびＷｃの差分ΔＷ＝（Ｗｂ−Ｗｃ）を求める。割り出し角度生成部５は、ΔＷを求めると、直線軸であるＸｆ軸の例えばプラス方向へΔＷに相当する距離の移動を指示する移動指令１５を生成する。かかる移動指令１５を基に、工作機械は、工具２４の幅方向のうち傾斜面座標系１４の原点に近づく向きへΔＷだけ、タレット旋盤２５ごと工具２４Ｂを移動させる。

なお、割り出し角度生成部５は、Ｘｆ軸のプラス方向およびマイナス方向のいずれへの移動とするかを、現在使用している工具２４の幅と、工具選択指令１３によって選択された工具２４の幅との大小関係に応じて決定するものとする。例えば、現在使用している工具２４の幅が、工具選択指令１３によって選択された工具２４の幅より大きい場合、割り出し角度生成部５は、Ｘｆ軸プラス方向への移動指令１５を生成する。現在使用している工具２４の幅が、工具選択指令１３によって選択された工具２４の幅より小さい場合、割り出し角度生成部５は、Ｘｆ軸マイナス方向への移動指令１５を生成する。

数値制御装置１は、新たな工具選択指令１３によって工具２４が選択されたときに、互いに垂直な２方向であるＺｆ軸方向およびＸｆ軸方向へ工具２４を移動させることで、現在使用している工具２４の先端２７の位置に、次に使用する工具２４の先端２７の位置を一致させることができる。これにより、数値制御装置１は、工具２４の変更に伴う位置決め指令を削減することができ、工作機械の加工時間をさらに短縮させることができる。

なお、割り出し角度生成部５は、工具選択指令１３によって選択された工具２４が現在使用されている工具２４より長い場合においても、Ｚｆ軸方向の移動指令１５とともに、Ｘｆ軸方向の移動指令１５を生成することとしても良い。この場合も、数値制御装置１は、工具２４の変更に伴う位置決め指令を削減することができ、工作機械の加工時間をさらに短縮させることができる。

１ 数値制御装置、２ 加工プログラム、３ プログラム読取部、４ 傾斜面設定部、５ 割り出し角度生成部、６ 移動量算出部、７ サーボアンプ、１１ 傾斜面設定指令、１２ 傾斜面割り出し指令、１３ 工具選択指令、１４ 傾斜面座標系、１５ 移動指令、１６ 移動量、２０ 機械座標軸、２１ ワーク、２２ 傾斜面、２３ 回転軸、２４，２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄ 工具、２５ タレット旋盤、２６ 回転軸、２７ 先端、２８ 工具軸方向ベクトル、２９ 工具退避必要領域。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、タレット旋盤に取り付けられている工具の、ワークに対する位置および姿勢を制御する数値制御装置であって、前記ワークの加工のための加工プログラムを読み取るプログラム読取部と、前記ワークのうち、位置制御の基準とする機械座標系に対して傾きを持つ加工面である傾斜面についての傾斜面座標系を設定する傾斜面設定部と、前記傾斜面設定部で設定された前記傾斜面座標系が入力され、前記傾斜面の加工に使用される前記工具が前記傾斜面に対し垂直となるときの、前記タレット旋盤の旋回中心となる回転軸である工具側回転軸および前記ワークの回転中心となる回転軸であるワーク側回転軸のそれぞれの回転角を割り出し角度として求め、求めた前記割り出し角度の前記姿勢をとるまでの、前記工具側回転軸および前記ワーク側回転軸の回転を指示する移動指令を生成する割り出し角度生成部と、前記移動指令に応じて、制御周期ごとの移動量を算出する移動量算出部と、を有し、前記プログラム読取部は、前記傾斜面座標系の設定を指示する傾斜面設定指令と、前記割り出し角度の算出を指示する傾斜面割り出し指令と、取り付け角度が互いに異なる前記工具のうちのいずれかの選択を指示する工具選択指令とを、前記加工プログラムの内容に応じて出力し、前記傾斜面設定部は、前記プログラム読取部からの前記傾斜面設定指令に応じて前記傾斜面座標系を設定し、前記割り出し角度生成部は、前記プログラム読取部からの前記工具選択指令に応じて選択された前記工具についての前記割り出し角度を、前記プログラム読取部からの前記傾斜面割り出し指令に応じて求めることを特徴とする。

Claims (8)

1. ワークに対する工具の位置および姿勢を制御する数値制御装置であって、
   前記ワークの加工のための加工プログラムを読み取るプログラム読取部と、
   前記ワークのうち、位置制御の基準とする機械座標系に対して傾きを持つ加工面である傾斜面についての傾斜面座標系を設定する傾斜面設定部と、
   前記傾斜面設定部で設定された前記傾斜面座標系が入力され、前記傾斜面の加工に使用される前記工具が前記傾斜面に対し垂直となるときの、回転軸の回転角を割り出し角度として求め、求めた前記割り出し角度の前記姿勢をとるまでの、前記回転軸の移動を指示する移動指令を生成する割り出し角度生成部と、
   前記移動指令に応じて、制御周期ごとの移動量を算出する移動量算出部と、を有し、
   前記プログラム読取部は、前記傾斜面座標系の設定を指示する傾斜面設定指令と、前記割り出し角度の算出を指示する傾斜面割り出し指令と、取り付け角度が互いに異なる前記工具のうちのいずれかの選択を指示する工具選択指令とを、前記加工プログラムの内容に応じて出力し、
   前記傾斜面設定部は、前記プログラム読取部からの前記傾斜面設定指令に応じて前記傾斜面座標系を設定し、
   前記割り出し角度生成部は、前記プログラム読取部からの前記工具選択指令に応じて選択された前記工具についての前記割り出し角度を、前記プログラム読取部からの前記傾斜面割り出し指令に応じて求めることを特徴とする数値制御装置。
2. 現在使用されている前記工具についての前記傾斜面割り出し指令の後に、新たな工具選択指令があった場合に、前記割り出し角度生成部は、前記新たな工具選択指令によって選択された前記工具についての前記割り出し角度を求めることを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
3. 前記割り出し角度生成部は、前記工具ごとにあらかじめ設定された前記取り付け角度を用いて前記割り出し角度を求めることを特徴とする請求項１または２に記載の数値制御装置。
4. 前記割り出し角度生成部は、前記傾斜面割り出し指令および前記工具選択指令のいずれかに付加されている前記取り付け角度の情報を用いて前記割り出し角度を求めることを特徴とする請求項１または２に記載の数値制御装置。
5. 前記新たな工具選択指令によって選択された前記工具の工具軸方向における長さが、前記現在使用されている前記工具の工具軸方向における長さより長い場合、前記割り出し角度生成部は、前記傾斜面座標系のうち前記傾斜面に垂直な直線軸の方向への前記工具の移動を指示する移動指令を生成することを特徴とする請求項２に記載の数値制御装置。
6. 前記傾斜面座標系の原点と前記回転軸との間の長さが、前記新たな工具選択指令によって選択された前記工具の前記工具軸方向における長さより長い場合、前記割り出し角度生成部は、前記直線軸の方向への前記工具の移動は不要と判定することを特徴とする請求項５に記載の数値制御装置。
7. 前記新たな工具選択指令によって選択された前記工具の工具軸方向における長さが、前記現在使用されている前記工具の工具軸方向における長さより短い場合、前記割り出し角度生成部は、前記傾斜面座標系のうち前記傾斜面に垂直な直線軸の方向への前記工具の移動を指示する移動指令を生成することを特徴とする請求項２に記載の数値制御装置。
8. 前記割り出し角度生成部は、さらに、前記傾斜面座標系のうち前記傾斜面に平行な直線軸の方向への前記工具の移動を指示する移動指令を生成することを特徴とする請求項５から７のいずれか一つに記載の数値制御装置。

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