TWI517932B - Control device and operation control method of machine tool - Google Patents

Description

工具機之控制裝置及運轉控制方法

本發明係有關於一種工具機之控制裝置及運轉控制方法，尤其有關於一種適合用於具備用以手動運轉之手動脈衝發生器之工具機者。

先前，作為工具機之數值控制方式之一，存在有使用NC程式之NC控制方式。NC程式，係具備表現主軸或刀具台等之移動指令之G編碼、表現所用工具之調用指令之T編碼、表現輔助功能指令之M編碼等編碼體系之程式。NC控制方式，係工具機之數值控制裝置(NC裝置)一面逐一單節(列)地讀入NC程式，並對該指令(NC編碼)進行譯碼，一面依次執行複數個指令。

NC控制方式之工具機中通常準備有多種運轉模式。例如，存在有基於NC程式自動運轉之「自動運轉模式」、僅執行1單節之NC程式便使NC裝置之動作停止之「1單節停止模式」、藉由操縱員旋轉手動脈衝發生器之把手而與該把手之旋轉聯動執行NC程式之「手動脈衝模式」等。一般而言，手動脈衝發生器之把手係設置於工具機之操作面板上(例如，參照專利文獻1)。再者，亦存在經由電纜自操作面板中拉出把手，使操縱員能夠在手邊操作把手之工具機。

1單節停止模式係於自動運轉模式下使NC裝置自動運轉之前之停機時，需要逐一單節確認NC程式之動作時使用之運轉模式。若選擇1單節停止模式運轉，則NC程式執行1單節之後NC裝置之動作便自動停止，主軸或刀具台止動。因此，操縱員可以特定之單節使NC程式停止，對被加工物(工件)之加工狀態、工具之狀態、切削油之相關情況等進行確認。

手動脈衝模式，基本而言亦係使NC裝置自動運轉之前之停機時使用之運轉模式。於選擇手動脈衝模式之情形時，首先，操縱員藉由對操作面板進行操作，而選擇作為移動對象之主軸或刀具台，並選擇表現把手之每一單位旋轉量之主軸等之移動量之倍率。其後，若操縱員以預期之速度使手動脈衝發生器之把手正轉或者反轉，則根據把手之旋轉方向以及旋轉速度，順向或逆向執行NC程式，使所選擇之主軸或刀具台結合NC程式之動作進行移動(例如，參照專利文獻2)。

專利文獻2揭示之技術，係於選擇自動運轉開始‧停用模式之情況下，當偵測到手動脈衝發生器之把手開始旋轉時，使NC裝置開始自動運轉，而於偵測到把手停止旋轉時，則使NC裝置停止自動運轉。

手動脈衝模式(亦與專利文獻2之自動運轉開始‧停用模式相同)係具有如下優點，即，於無需詳細之確認時，使把手高速旋轉，從而使主軸等快速移動，另一方面，於需要詳細確認工件與工具之干擾等時，可藉由緩慢轉動把手，而一面使主軸等緩慢移動一面確認運行情況。又，若使把手之旋轉停止，則NC程式之動作亦停止，從而亦可使主軸等之移動停止。然而，操縱員使把手停止之位置，大多為NC程式之1單節中之中途位置，且難以於1單節正好執行結束處準確地停止。

因此，大多數工具機，係亦可組合選擇手動脈衝模式與1單節停止模式。於選擇手動脈衝模式與1單節停止模式之兩模式之情形時，NC程式將根據手動脈衝發生器之把手之旋轉而順向或逆向執行，並自動停止於單節之結束位置。因此，操縱員可於停機時有效地進行NC程式之檢查作業。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2002-49413號公報

[專利文獻2]日本專利特開平8-1482號公報

然而，上述先前之技術係存在如下問題，即，於選擇手動脈衝模式與1單節停止模式之兩模式，運轉NC裝置之情形時，NC程式於單節之結束位置自動停止之後，用以使運轉再啟動之操作較為繁瑣。亦即，為使自動停止狀態下之NC裝置成為起動狀態，而必需實施按下操作面板之起動按鈕，其後轉動手動脈衝發生器之把手之兩個操作。於起動按鈕與把手設置於分離之位置之情形時、或經由電纜自操作面板拉出把手使用之情形時等，尤其存在用以運轉再啟動之操作性欠佳之問題。

本發明係為解決如此之問題研製而成者，其目的在於當選擇手動脈衝模式與1單節停止模式之兩模式，運轉NC裝置之情形時，可使NC程式之動作在單節結束位置自動停止後之用以運轉再啟動之操作性提昇，從而進一步提昇停機之作業效率。

為解決上述課題，本發明，係於選擇手動脈衝模式及1單節停止模式，使NC裝置運轉時，當檢測到NC程式停止於單節結束位置之後，若檢測到手動脈衝發生器之把手之旋轉停止以及該旋轉停止後之旋轉開始，則開始執行NC程式之下一單節。

根據以上述方式構成之本發明，於根據手動脈衝發生器之把手之旋轉而動作之NC程式藉由1單節停止模式之功能而自動停止於單節結束位置之後，若使把手之旋轉暫時停止後再次旋轉，則NC程式之動作將與把手之旋轉開始聯動而自動地再啟動。因此，操縱員，於選擇手動脈衝模式與1單節停止模式之兩模式，使NC裝置運轉之情形時，可僅以使手動脈衝發生器之把手旋轉之1個操作，使NC程式之動作再啟動。藉此，可使用以運轉再啟動之操作性提昇，且提昇停機之作業效率。

以下，基於圖式說明本發明之一實施形態。圖1，係表示包含本實施形態之控制裝置之工具機之主要硬體構成例之圖。如圖1所示，本實施形態之工具機100，係包括操作面板10、手動脈衝發生器20、I/O(input-output，輸入輸出)埠30、PLC(Programmable Logic Controller，可程式邏輯控制器)部40、CNC(Computed Numeric Controller，電腦數值控制器)部50、驅動控制裝置60以及活動部70。此處，CNC部50係相當於NC裝置。

操作面板10，係包括用於操縱員對工具機100進行各種操作之操作組件。操作組件中，具有用以進行運轉模式之選擇之模式選擇開關11、用以使NC裝置之運轉(NC程式之動作)起動之起動開關12、用以使NC裝置之運轉停止之停止開關13、手動脈衝發生器20之把手14、用以選擇藉由把手14之旋轉而移動之主軸或刀具台之對象選擇開關15、用以選擇表現把手14之每一單位旋轉量之主軸等之移動量之倍率之倍率選擇開關16等。操作面板10，係使來自上述各種操作組件之操作信號，經由I/O埠30輸出至PLC部40。

手動脈衝發生器20，係根據把手14之旋轉操作而產生脈衝信號。由手動脈衝發生器20產生之脈衝信號，係經由I/O埠30而輸出至PLC部40以及CNC部50。再者，圖1係表示手動脈衝發生器20之把手14設置於操作面板10上之例，但亦可經由電纜自操作面板10抽出把手14而在操縱員之手邊進行使用。

PLC部40係具備CPU(Central processing unit，中央處理單元)41以及RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)42。CPU41係按照儲存於RAM42中之順序‧階梯‧程式執行特定之處理。具體而言，CPU41係經由I/O埠30輸入自操作面板10輸出之操作信號，並基於輸入之操作信號控制CNC部50。

例如，若按下操作面板10之起動開關12，則PLC部40將根據自操作面板10經由I/O埠30輸入之操作信號，將用以使NC裝置之運轉起動之起動指令輸出至CNC部50。又，若按下停止開關13，則PLC部40將根據自操作面板10經由I/O埠30輸入之操作信號，將用以使NC裝置之運轉停止之停止指令輸出至CNC部50。

又，若藉由模式選擇開關11之操作而選擇自動運轉模式、1單節停止模式、及手動脈衝模式中之任一模式，則PLC部40將根據自操作面板10經由I/O埠30輸入之操作信號，將用以設定為所選擇之運轉模式之模式設定指令輸出至CNC部50。又，若操作對象選擇開關15，則PLC部40將根據自操作面板10經由I/O埠30輸入之操作信號，將用以選擇作為移動對象之主軸或刀具台之對象選擇指令輸出至CNC部50。進而，若操作倍率選擇開關16，則PLC部40將根據自操作面板10經由I/O埠30輸入之操作信號，將用以選擇倍率之倍率選擇指令輸出至CNC部50。

PLC部40係相當於本發明之控制裝置，且控制手動脈衝模式以及1單節停止模式之兩模式經選擇後之動作。具體而言，PLC部40係於手動脈衝模式以及1單節停止模式之選擇中，檢測到NC程式於單節結束位置停止之後，若檢測到手動脈衝發生器20之把手14之旋轉停止以及該旋轉停止後之旋轉開始，則以藉由對CNC部50輸出再起動指令，而使NC程式之下一單節之執行自動開始之方式進行控制。再者，該控制內容之詳細情況，將使用圖2隨後進行說明。

CNC部50係具備CPU51、ROM(Read only memory，唯讀記憶體)52以及RAM53。CPU51係按照儲存於ROM52及RAM53中之各種程式執行特定之處理。RAM53係記憶有NC程式。NC程式係包括表現活動部70之主軸或刀具台等之移動指令之G編碼、表現使用之工具之調用指令之T編碼、以及表現輔助功能指令之M編碼等之編碼體系的程式。

CPU51係自RAM53逐一單節(行)地讀入NC程式，並將該指令(NC編碼)譯碼，參照指令執行所需之資料，同時依次執行複數個指令，藉此，控制驅動控制裝置60。驅動控制裝置60，係按照由CNC部50提供之動作指令，對活動部70中之主軸及刀具台之驅動進行控制。

具體而言，CNC部50，係於藉由自PLC部40輸入之模式設定指令而設定自動運轉模式之情形時，根據自PLC部40輸入之起動指令，開始執行NC程式，一面逐一單節地自RAM53中讀入NC程式之編碼，一面依次執行複數個指令。於如此之自動運轉中，若自PLC部40輸入停止指令，則CNC部50將停止NC程式之執行。

又，CNC部50，係於藉由自PLC部40輸入之模式設定指令而設定手動脈衝模式之情形時，按照自手動脈衝發生器20經由I/O埠30輸入之脈衝信號，一面順向或逆向執行NC程式，一面依次執行複數個指令。

又，CNC部50，係於藉由自PLC部40輸入之模式設定指令而設定1單節停止模式之情形時，根據自PLC部40輸入之起動指令，開始執行NC程式，且於執行1單節之NC程式之後自動停止動作。CNC部50，係於1單節停止模式之選擇時若NC程式於單節結束位置停止，則將表示該情形之單節停止信號輸出至PLC部40。

又，CNC部50，係於設定有手動脈衝模式及1單節停止模式之兩模式之情形時，按照自手動脈衝發生器20經由I/O埠30輸入之脈衝信號，一面順向或逆向執行NC程式一面依次執行複數個指令。因此，於NC程式到達單節結束位置之後使動作自動停止。此時，CNC部50，將單節停止信號輸出至PLC部40。又，CNC部50，係於輸出單節停止信號後，若自PLC部40輸入再起動指令，則從自動停止之單節之下一單節使NC程式之執行自動再啟動。

再者，CNC部50，係於以自動運轉模式進行自動運轉之時、以及以手動脈衝模式進行手動運轉時(實際上與把手14是否轉動並無關係)，將RAM53所保持之運轉中旗標設定為開啟。另一方面，於在自動運轉模式下停止NC程式之執行時、以及在1單節停止模式下NC程式停止於單節結束位置時，將RAM53所保持之運轉中旗標設定為關閉。

圖2，係表示本實施形態之PLC部40之主要功能構成例之圖。如圖2所示，本實施形態之PLC部40，係作為按照儲存於RAM42中之順序‧階梯‧程式藉由CPU41而實現之功能構成，包含單節停止檢測部101、旋轉檢測部102以及控制部103。

單節停止檢測部101，係於手動脈衝模式以及1單節停止模式之兩模式選擇中，對NC程式停止於單節結束位置之情況進行檢測。具體而言，單節停止檢測部101，係於自CNC部50輸入單節停止信號時，判斷NC程式停止於單節結束位置。再者，亦可取代監視有無輸入單節停止信號，而藉由監視1單節停止模式之選擇中由CNC部50之RAM53所保持之運轉中旗標是否變為關閉，而檢測出NC程式是否停止於單節結束位置。

旋轉檢測部102，係於藉由單節停止檢測部101而檢測出NC程式停止於單節結束位置之後，檢測手動脈衝發生器20之把手14之旋轉停止以及該旋轉停止後之旋轉開始。具體而言，旋轉檢測部102，係於自手動脈衝發生器20經由I/O埠30輸入之脈衝信號消失時(例如，500 msec之期間內未輸入下一脈衝信號時)，判斷把手14之旋轉停止。又，旋轉檢測部102，係於自手動脈衝發生器20經由I/O埠30重新開始脈衝信號之輸入時，判斷把手14之旋轉再啟動。

控制部103，係於藉由單節停止檢測部101而檢測出NC程式停止於單節結束位置，且，藉由旋轉檢測部102而檢測出把手14之旋轉停止以及其後之旋轉開始之情形時，以開始執行NC程式之下一單節之方式進行控制。具體而言，控制部103，係以藉由對CNC部50輸出再起動指令，而使NC程式之下一單節之執行自動開始之方式進行控制。

圖3，係表示圖2所示之PLC部40之各功能單節101～103之動作例之流程圖。圖3所示之流程圖，係於選擇手動脈衝模式以及1單節停止模式之兩模式進行NC裝置之運轉時開始。首先，單節停止檢測部101判定NC程式是否停止於單節結束位置(步驟S1)。此處，於判斷NC程式並未停止於單節結束位置之情形時，單節停止檢測部101繼續進行步驟S1之判定。

另一方面，於由單節停止檢測部101判斷出NC程式停止於單節結束位置之情形時，接著，旋轉檢測部102判定手動脈衝發生器20之把手14之旋轉是否停止(步驟S2)。此處，於判斷把手14之旋轉並未停止之情形時，旋轉檢測部102繼續進行步驟S2之判定。

另一方面，於判斷把手14之旋轉停止之情形時，接著，旋轉檢測部102判定把手14之旋轉是否開始(步驟S3)。此處，於判斷把手14之旋轉並未開始之情形時，旋轉檢測部102繼續進行步驟S3之判定。另一方面，於由旋轉檢測部102判斷把手14之旋轉開始之情形時，接著，控制部103以藉由將再起動指令輸出至PLC部40，而開始執行NC程式之下一單節之方式進行控制(步驟S4)。

圖4係表示本實施形態之工具機100之動作例之時序圖。於圖4中，(a)係表示自手動脈衝發生器20輸出之脈衝信號，且表示僅於把手14旋轉時輸出脈衝信號之情況。(b)係表示NC程式之各單節，且假設單節A與單節B為連續之2單節。(c)係表示1單節停止模式之設定狀態，且設定1單節停止模式時為開啟，未設定1單節停止模式時為關閉。(d)係表示運轉中旗標，NC程式執行中時為開啟，NC程式停止中時為關閉。

圖4所示之例，係表示於藉由選擇手動脈衝模式，使手動脈衝發生器20之把手14旋轉，而執行NC程式之單節A之中途之時序T₁中，進而設定1單節停止模式之狀態。此時，運轉中旗標變為開啟。若進而使把手14持續旋轉，則將根據自手動脈衝發生器20輸出之脈衝信號，繼續執行NC程式。繼而，於到達單節A之結束位置之時序T₂中，NC程式自動停止，RAM53之運轉中旗標變為關閉。

其後，若於任意之時序T₃中使把手14之旋轉停止，且於其後之任意之時序T₄中使把手14之旋轉再啟動，則根據自PLC部40輸出至CNC部50之再起動信號，自單節A之下一單節B自動執行NC程式。此時，RAM53之運轉中旗標再次變為開啟。

再者，以上之動作，係假設於NC程式自動停止於單節A之結束位置之後，使把手14沿著與直至NC程式自動停止為止相同之方向進行正轉之情形。該情形，係以如上方式自單節B之前部起順時針執行NC程式。與此相反，若NC程式自動停止於單節A之結束位置之後，使把手14反轉，則自單節A之結束位置起逆時針執行NC程式。

如同以上詳細說明，本實施形態，係於選擇手動脈衝模式及1單節停止模式，使NC裝置運轉時，當NC程式停止於單節結束位置後，使手動脈衝發生器20之把手14之旋轉再啟動時，則將與該把手14之旋轉之再啟動同步地自動開始執行NC程式。

根據以此方式構成之本實施形態，即便NC程式停止於單節結束位置之後，亦可與把手14之旋轉開始聯動地使NC程式之動作自動再啟動。因此，操縱員於選擇手動脈衝模式與1單節停止模式之兩模式使NC裝置運轉之情形時，可僅以使手動脈衝發生器20之把手14旋轉之1個操作，使NC裝置之動作再啟動。藉此，便可使用以運轉再啟動之操作性提昇，從而提昇停機之作業效率。

再者，上述實施形態，係對PLC部40具備單節停止檢測部101、旋轉檢測部102及控制部103之功能之例進行了說明，但亦可使CNC部50具備該等之功能。

又，上述實施形態，係對藉由模式選擇開關11來選擇手動脈衝模式之例進行了說明，但本發明並非限定於此。例如，亦可於自動運轉之停止中使手動脈衝發生器20之把手14旋轉，而自動成為手動脈衝模式。

就其他方面而言，上述實施形態，係僅表示實施本發明時之具體化一例，而並非藉此對本發明之技術性範圍進行限定性解釋。亦即，本發明只要不脫離其精神或者其主要之特徵，便可以各種形態實施。

10．．．操作面板

11．．．模式選擇開關

12．．．起動開關

13．．．停止開關

14．．．把手

15．．．對象選擇開關

16．．．倍率選擇開關

20．．．手動脈衝發生器

30．．．I/O埠

40．．．PLC部

41、51．．．CPU

42、53．．．RAM

50．．．CNC部

52．．．ROM

60．．．驅動控制裝置

70．．．活動部

100．．．工具機

101．．．單節停止檢測部

102．．．旋轉檢測部

103．．．控制部

T₁、T₂、T₃、T₄．．．時序

圖1係表示包含本實施形態之控制裝置之工具機之主要硬體構成例之圖。

圖2係表示本實施形態之PLC部之主要功能構成例之圖。

圖3係表示本實施形態之PLC部之動作例之流程圖。

圖4係表示本實施形態之工具機之動作例之時序圖。

10．．．操作面板

11．．．模式選擇開關

12．．．起動開關

13．．．停止開關

14．．．把手

15．．．對象選擇開關

16．．．倍率選擇開關

20．．．手動脈衝發生器

30．．．I/O埠

40．．．PLC部

41、51．．．CPU

42、53．．．RAM

50．．．CNC部

52．．．ROM

60．．．驅動控制裝置

70．．．活動部

100．．．工具機

Claims (2)

1. 一種工具機之控制裝置，其特徵在於：其係具備藉由手動脈衝模式以及1單節停止模式來控制動作之功能，其中，上述手動脈衝模式係基於由手動脈衝發生器根據把手操作而產生之脈衝信號來執行NC程式，上述1單節停止模式係使上述NC程式執行1單節便停止，且上述工具機之控制裝置係包括：單節停止檢測部，其係於上述手動脈衝模式以及上述1單節停止模式之選擇中，檢測上述NC程式是否停止於單節結束位置；旋轉檢測部，其係於藉由上述單節停止檢測部檢測出上述NC程式停止之後，檢測上述手動脈衝發生器之把手之旋轉停止以及該旋轉停止後之旋轉開始；以及控制部，其係於藉由上述旋轉檢測部而檢測出上述把手之旋轉停止以及旋轉開始時，以藉由上述手動脈衝模式以及上述1單節停止模式而使上述NC程式之下一單節之執行開始之方式進行控制。
2. 一種工具機之運轉控制方法，其特徵在於：其係手動脈衝模式以及1單節停止模式之選擇中之工具機之運轉控制方法，其中，該手動脈衝模式係基於由手動脈衝發生器根據把手操作而產生之脈衝信號來執行NC程式，該1單節停止模式係使上述NC程式執行1單節便停止，且上述工具機之運轉控制方法係包括：第1步驟，判定上述NC程式是否停止於單節結束位 置；第2步驟，於判斷上述NC程式停止於上述單節結束位置之後，判定上述手動脈衝發生器之把手之旋轉是否已經停止；第3步驟，於判斷上述把手之旋轉已經停止之後，判定上述把手之旋轉是否已經開始；以及第4步驟，於判斷上述把手之旋轉已經開始時，以使上述NC程式之下一單節之執行開始之方式進行控制。