WO1999040493A1 - Procede permettant de regler le mouvement d'avance d'une machine a commande numerique et machine a commande numerique - Google Patents

Description

明 細 数値制御装置のハンドル送り制御方法および数値制御装置 技術分野

この発明は、 手動パルス発生器 （M G P ) を有する数値制御装置のハン ドル送 り制御方法および数値制御装置に関し、 さらに詳細には、 手動ハンドルの回転量 に応じてパルス信号を発生する手動パルス発生器の出力パルス信号に応じて制御 軸を制御してハンドル送りを行うことができる数値制御装置のハンドル送り制御 方法および数値制御装置に関する。 背景技術

一般に、 数値制御装置は、 切削工具等の移動を行う制御軸を手動操作で移動さ せるための手動パルス発生器を操作盤に有している。 手動パルス発生器は、 手動 ハンドルの回転量に応じてパルス信号を発生し、 数値制御装置は手動パルス発生 器が出力する出力パルス信号に応じて制御軸を制御してハンドル送りを行うこと ができる。

ハンドル送りでは、 手動パルス発生器の 1パルス出力毎に所定量 （たとえば、 0 . 0 0 1 mm) の送り移動が行われる。

数値制御装置には、 ハンドル送りに関して倍率選択スィツチ （手動ハンドル送 り量設定スィッチ） が設けられており、 倍率選択スィッチにより、 1パルス当た りの移動量の倍率を 1 0倍、 2 0倍、 ■ · ■、 1 0 0倍のように変えることがで きる。

工作機械のオペレータは、 倍率選択スィッチの倍率を設定し、 手動パルス発生 器の手動ハンドルを回して切削工具等の送り量を微調整し、 目標座標位置に対し て位置決め等の作業を行うことができる。

この種の手動パルス発生器を具備した数値制御装置は、 日本国特許庁公開特許 公報 （特開平 9— 1 6 2 6 3号、 特開平 8 - 3 3 9 2 2 8号、 特開平 6 - 2 2 6 5 8 6号） に開示されている。

しかし、 従来の数値制御装置では、 手動パルス発生器の手動ハンドルを回して 切削工具等を所定の位置に正確に移動させようとした場合、 操作盤に設けられて I、る現在位置力ゥン夕の値や切削工具の実際の位置などを目視で確認しながら、 手動パルス発生器のハンドル操作を慎重に行う必要があり、 オペレータにとって 煩わしい点が多い。

また、 切削工具等を速く移動させようとして、 倍率選択スィッチの設定倍率を 上げ、 手動パルス発生器の手動ハンドルを速く回すと、 設定倍率が高いことと単 位時間当たり （補間周期 = I T P ) のパルス数 （このことをパルス速度と云うこ とがある） が多いことが相まって極めて速い倍増パルス速度になり、 非常に大き いサーボモータ速度となり、 送り速度の限界値である早送り速度を超えてしまう 場合がある。 従つて早送り速度を超えてしまうような速し、送り速度指令を軸制御 回路に出力させないために、 倍増パルス速度 （パルス速度 X設定倍率） を早送り 速度に対応する早送りパルス速度 （パルス数 Z補間周期） でクランプすることが 行われる。

早送りパルス速度は早送り速度を補間周期当たりのパルス速度に変換して算出 した値であり、 倍増パルス速度が早送りパルス速度を超えて設定された場合は、 送り速度は早送りパルス速度でクランプされるのである力 切り捨てられた速度 分に相当するパルス数だけ、 実際に手動パルス発生器の手動ハンドルを回した量 と制御軸の実際の移動量とが異なり、 切削工具等の正確な位置を把握しにくいと 云う問題がある。

また、 手動パルス発生器の手動ハンドルを急速に速く回した場合や、 速く回し ていた状態から急激にハンドル回転を停止させたような場合には、 制御軸に大き な加減速度が加わり、 機械に多大な衝撃を与えることになる。 このため、 ォペレ —夕は、 機械にショックを与えない様に、 手動パルス発生器のハンドル操作には 十分な注意が必要であり、 煩わしい点が多かつた。 この発明は、 上述の如き問題点を解消するためになされたもので、 手動パルス 発生器を使用しての位置決め、 すなわち、 ハンドル送りによる位置決めを煩わし い操作を伴うことなく簡便、 簡潔に行え、 また、 ハンドル送りでの送り速度制御 に関する加減速処理を的確に行い、 手動パルス発生器の手動ハンドルを急激に速 く回しても、 あるいは速く回していた状態から急激にハンドル回転を停止させて も、 機械に大きいショックを与えることのないよう改善された数値制御装置のハ ンドル送り制御方法、 およびそのハンドル送り制御方法を実施時に使用する数値 制御装置を提供することを目的としている。 発明の開示

この発明は、 手動ハンドルの回転量に応じてパルス信号を発生する手動パルス 発生器のパルス信号に応じて制御軸を制御し、 ハンドル送りを行うことができる 数値制御装置のハンドル送り制御方法において、 前記制御軸の移動量、 目標位置 、 移動範囲の少なくとも一つを設定記憶し、 ハンドル送り時の前記制御軸の移動 量あるいは位置を監視し、 ハンドル送り時の前記制御軸の移動量あるいは位置が 設定記憶された移動量、 目標位置あるいは移動範囲の限界位置に達すれば、 それ 以上の前記手動パルス発生器のパルス信号を無効にし、 ハンドル送り時の前記制 御軸の移動量あるレ、は位置が設定記憶された移動量、 目標位置あるレ、は移動範囲 を超えないようにする数値制御装置のハンドル送り制御方法を提供することがで きる。

従って、 ハンドル送り時の制御軸の移動量あるいは位置が設定記憶された移動 量、 目標位置あるいは移動範囲の限界位置に達すれば、 それ以上の手動パルス発 生器のパルス信号は無効になり、 それ以上にハンドル送りが行われても制御軸は 移動せず、 制御軸の移動量あるいは位置が設定記憶された移動量、 目標位置ある いは移動範囲を超えることがない。

また、 この発明は、 ハンドル送り時の前記制御軸の移動量あるいは位置が設定 記憶された移動量、 目標位置あるいは移動範囲の限界位置に達した状態下でハン ドル送りが行われた場合には、 表示装置上にクランプ中であることを示す表示を 行う数値制御装置のハンドル送り制御方法を提供することができる。

従って、 ハンドル送り時の制御軸の移動量あるいは位置が設定記憶された移動 量、 目標位置あるいは移動範囲の限界位置に達した状態下でハンドル送りが行わ れると、 表示装置上にクランプ中であることを示す表示をし、 オペレータに知ら せることができる。

また、 この発明は、 手動パルス発生器が出力するパルス信号の単位時間当たり のパルス数であるパルス速度が予め規定された早送りパルスを超えれば、 軸制御 の実効ノ、。ルス速度を早送りパルスにクランプし、 速度クランプしたことにより生 じる移動不足分の総量を記憶し、 記憶した移動不足分の総量分だけ移動可能とし た数値制御装置のハンドル送り制御方法を提供することができる。

従って、 速度クランプが生じ、 これによつて移動不足が発生すると、 それの総 量を記憶し、 記憶した移動不足分の総量分だけ後から移動可能になる。

また、 この発明は、 手動ハンドルの回転量に応じてパルス信号を発生する手動 パルス発生器のパルス信号に応じて制御軸を制御し、 ハンドル送りを行うことが できる数値制御装置において、 前記制御軸の移動量、 目標位置、 移動範囲の少な くとも一つを設定記憶する記憶手段と、 ハンドル送り時の前記制御軸の移動量あ るいは位置を監視し、 ハンドル送り時の前記制御軸の移動量あるいは位置が設定 記憶された移動量、 目標位置あるいは移動範囲の限界位置に達すれば、 それ以上 の前記手動パルス発生器のパルス信号を無効にし、 ハンドル送り時の前記制御軸 の移動量あるいは位置が前記記憶手段に設定記憶された移動量、 目標位置あるし、 は移動範囲を超えないようにする移動量計算手段とを有している数値制御装置を 提供することができる。

従って、 ハンドル送り時の制御軸の移動量あるいは位置が記憶手段に設定記憶 された移動量、 目標位置あるいは移動範囲の限界位置に達すれば、 移動量計算手 段がそれ以上の手動パルス発生器のパルス信号を無効にし、 それ以上にハンドル 送りが行われても制御軸が移動せず、 制御軸の移動量あるいは位置が設定記憶さ れた移動量、 目標位置あるいは移動範囲を超えることがない。

また、 この発明は、 ハンドル送り時の前記制御軸の移動量あるいは位置が前記 記憶手段に設定記憶された移動量、 目標位置あるいは移動範囲の限界位置に達し た状態下でハンドル送りが行われた場合には、 表示装置上にクランプ中であるこ とを示す表示を行う数値制御装置を提供することができる。

従って、 ハンドル送り時の制御軸の移動量あるいは位置が設定記憶された移動 量、 目標位置あるいは移動範囲の限界位置に達した状態下でハンドル送りが行わ れると、 表示装置上にクランプ中であることを示す表示が行われ、 オペレータに 知らせることができる。

また、 この発明は、 前記移動量計算手段が、 前記手動パルス発生器が出力する パルス信号の単位時間当たりのパルス数であるパルス速度が予め規定された早送 りパルスを超えれば、 軸制御の実効パルス速度を早送りパルスにクランプし、 速 度クランプしたことにより生じる移動不足分の総量を記憶手段に書き込み、 前記 記憶手段に記憶されている移動不足分の総量分だけ移動可能とした数値制御装置 を提供することができる。

従って、 速度クランプが生じ、 これによつて移動不足が発生すると、 それの総 量を記憶手段に記憶し、 記憶手段に記憶した移動不足分の総量分だけ後から移動 可能になる。

また、 -この発明は、 手動ハンドルの回転量に応じてパルス信号を発生する手動 パルス発生器のパルス信号に応じて制御軸を制御し、 ハンドル送りを行うことが できる数値制御装置のハンドル送り制御方法において、 前記手動パルス発生器が 出力するパルス信号の 1補間周期当たりのパルス数を補間周期毎に n ( nは 2以 上の整数値） 等分し、 等分したパルス数をパルス信号入力時の補間周期およびこ れより連続する （n— 1 ) 回の補間周期に分配して出力し、 ハンドル送りに加減 速特性を与える数値制御装置のハンドル送り制御方法を提供することができる。 従って、 手動パルス発生器が出力するパルス信号の 1補間周期当たりのパルス 数を補間周期毎に n等分し、 等分したパルス数をパルス信号入力時の補間周期お よびこれより連続する （n— 1 ) 回の補間周期に分配して出力することで、 ハン ドル送りに加減速特性を与えることができる。

また、 この発明は、 1補間周期当たりのパルス数の n等分により生じる端数 m (mは n未満の整数値） を n回中の m回の補間周期に分配して出力する数値制御 装置のハンドル送り制御方法を提供することができる。

従って、 1補間周期当たりのパルス数の n等分により端数 mが生じても、 ハン ドル送りに加減速特性を与えることができる。

また、 この発明は、 パルス数の分割数 nの値をオペレータが任意に可変設定で きる数値制御装置のハンドル送り制御方法を提供することができる。

従って、 パルス数の分割数 nの値をオペレータが工作機械に応じて任意に可変

¾.¾!し 5 。

また、 この発明は、 パルス数の分割数 nの値はクランプパルス速度を許容最大 加減速値で割つた値から求めた整数値である数値制御装置のノ、ンドル送り制御方 法を提供することができる。

従って、 パルス数の分割数 nの値を、 クランプパルス速度を許容最大加減速値 で割った値から求めた整数値にデフォルト値として設定することができる。 図面の簡単な説明

第 1図は、 この発明による数値制御装置の一つの実施の形態を示すプロック線 図であり、 第 2図は、 この発明によるハンドル送り制御方法を実施する数値制御 装置の要部 （ハンドル送り系） の一実施の形態を示すブロック線図であり、 第 3 図は、 この発明による数値制御装置の移動量設定画面を示す表示画面図であり、 第 4図は、 この発明による数値制御装置の移動量設定時の移動量計算処理手順を 示すフローチャートであり、 第 5図は、 この発明による数値制御装置の目標位置 設定画面を示す図であり、 第 6図は、 この発明による数値制御装置の移動範囲設 定画面を示す図であり、 第 7図は、 この発明によるハンドル送り制御方法を実施 する数値制御装置の要部 （ハンドル送り系） の他の実施の形態を示すブロック線 図であり、 第 8図は、 この発明による数値制御装置の移動範囲設定時の移動量計 算処理手順を示すフローチャートであり、 第 9図は、 この発明による数値制御装 置の移動不足量表示画面を示す図であり、 第 1 0図は、 この発明による数値制御 装置の加減速制御の分割数設定画面を示す図であり、 第 1 1図は、 この発明によ る数値制御装置の加減速制御のイニシャライズ処理を示すフローチャートであり 、 第 1 2図は、 この発明による数値制御装置の加減速制御処理を示すフローチヤ ートであり、 第 1 3図は、 加減速制御処理により行われる入力パルス速度と出力 パルス速度との変換計算例を示す数値グラフであり、 第 1 4図は、 加減速制御処 理により行われる入力パルス速度と出力パルス速度との関係を示す棒グラフであ り、 第 1 5図は、 加減速制御処理により行われる入力パルス速度と出力パルス速 度との変換計算の他の例を示す数値グラフであり、 第 1 6図は、 加減速制御処理 により行われる入力パルス速度と出力パルス速度との関係を示す棒グラフであり 、 第 1 7図は、 加減速制御処理により行われる入力パルス速度と出力パルス速度 との変換計算の他の例を示す数値グラフであり、 第 1 8図は、 加減速制御処理に より行われる入力パルス速度と出力パルス速度との関係を示す棒グラフである。 発明を実施するための最良の形態

本発明をより詳細に説述するために、 添付の図面に従ってこれを説明する。 第 1図は、 この発明による数値制御装置 （N C装置） を示している。 数値制御 装置 1 0 0は、 コンピュータ式のものであり、 バス 1 0、 プロセッサ （C P U) 1 1、 R O M 1 2、 R AM I 3、 C M O Sメモリ 1 4、 外部機器接続用のイン夕 フヱ一ス 1 5、 数値制御工作機械用のインタフヱース 1 7、 1 8、 1 9、 軸制御 回路 2 0、 スピンドル制御回路 2 1、 P M C (プログマブル ·マシン ' コント口 —ラ） 2 2および I ZOユニット 2 3を有している。

R O M 1 2には加工プログラムの作成および編集のために必要とされる編集モ

―ドの処理や自動運転のための処理を実施するための各種のシステムプログラム が予め書き込まれており、 プロセッサ 1 1は、 R O M 1 2に格納されたシステム プログラムをバス 1 0を介して読み出し、 このシステムプログラムに従って、 数 値制御装置 1 00を全体的に制御する。

RAM 1 3は一時的な計算データや表示データ等を格納するメモリである。 C MOSメモリ 1 4は、 図示しないバッテリでバックアップされ、 数値制御装置 1 00の電源がオフにされても記憶状態が保持される不揮発性メモリとして構成さ れている。 CMOSメモリ 1 4は、 外部機器接続用のインタフヱース 1 5を介し て読み込まれた加工プログラム、 工具オフセッ ト量、 パラメ一夕やマン ·マシン I_ Fユニッ ト 30を介して入力される加工プログラム、 工具オフセッ ト量、 ノ、。 ラメ一夕等を記憶する。

インタフェースお 5は、 数値制御装置 1 0 0に接続可能な外部機器のためのィ ンタフヱ一スであり、 フロッピーカセッ トアダプタ等の外部機器 （FCA) 1 6 が接続される。 外部機器 1 6からは加工プログラム、 工具オフセッ ト量、 パラメ —夕等が読み込まれ、 また、 数値制御装置 1 00内で編集された加工プログラム 、 工具オフセッ ト量、 パラメータ等を外部機器 1 6を介してフロッピーカセッ ト 等に記憶させることができる。

PMC 22は、 数値制御装置 1 00に内蔵されたシーケンスコントローラであ り、 数値制御工作機械 1 1 0の補助装置、 たとえば、 クーラント、 主軸、 工具自 動交換装置 （ATC) などのァクチユエ一夕を制御する。 PMC 22は、 加工プ 口グラ にて指合された M機能、 S機能および T機能に従ってこれらを補助装置 側で必要な信号に変換し、 I/Oユニッ ト 23から数値制御工作機械 1 1 0の補 助装置側に出力する。 この出力信号により各種ァクチユエ一夕等の補助装置が作 動する。 また、 PMC 22は、 数値制御工作機械 1 1 0に配備された操作盤の各 種スィッチ等の信号を IZ〇ュニッ ト 23を介して受け取り、 必要な処理をして プロセッサ 1 1に渡す。

数値制御工作機械 1 1 0の各軸の現在位置、 アラーム、 パラメータ、 画像デー 夕等の画像データが、 マン 'マシン I /Fユニッ ト 30に送られ、 ディスプレイ 3 1に表示される。 マン ·マシン I ZFユニッ ト 3 0は、 数値制御工作機械 1 1 0の操作盤 5 0に 設けられており、 C R T、 液晶ディスプレイ等のディスプレイ （表示装置） 3 1 、 キーボード 3 2、 ソゥトウエアキー 3 3等を備えた手動データ入力装置であり 、 インタフェース 1 7は、 マン 'マシン I Fュニッ ト 3 0のキ一ボー ド 3 2、 ソゥトウエアキー 3 3からのデータを受けてプロセッサ 1 1に渡す。

キーボード 3 2は、 デ一夕入力に使用される操作キ一や、 ファンクションキー などを備えている。 フフトウヱアキ一 3 3は、 オペレータによる画面選択に合わ せてキーの意味が変わり、 その内容が画面上に表示される。

インタフェース 1 8は、 数値制御工作機械 1 1 0の手動パルス発生器 3 4に接 続され、 手動パルス発生器 3 4からのパルス信号を受ける。 手動パルス発生器 3 4は、 数値制御工作機械 1 1 0の操作盤 5 0に実装され、 数値制御工作機械 i 1 0の各軸を精密に位置決めするために使用されるものであり、 手動ハンドル 3 5 の回転量に応じてパルス信号を発生し、 このパルス信号に応じて各軸の移動を行 う。

数値制御工作機械 1 1 0の操作盤 5 0には倍率選択スィッチ （手動ハンドル送 り量設定スィッチ） 3 6が設けられている。 倍率選択スィッチ 3 6は、 手動パル ス発生器 3 4によるハンドル送りの倍率を選択設定するものであり、 イ ン夕フエ ース 1 9に接続されている。 インタフェース 1 9は、 倍率選択スィッチ 3 6より の倍率設定信号をプロセッサ 1 1に渡す。

数値制御工作機械 1 1 0が有している各制御軸のサーボモータ 3 7は、 位置 · 速度検出器 （図示せず） を内蔵しており、 サーボモータ内蔵の位置 ·速度検出器 からの位置、 速度フィードバック信号はサーボアンプ 3 8を介して軸制御回路 2 0にフィ一ドバックされる。

軸制御回路 2 0は、 プロセッサ 1 1からの各制御軸の移動指令とフィ一ドバッ ク信号に基いて、 位置、 速度の制御を行い、 数値制御工作機械 1 1 0の各軸のサ ーボアンプ 3 8に駆動信号を出力する。 サ一ボアンプ 3 8は、 この指令を受けて 、 数値制御工作機械 1 1 0の各軸のサーボモータ 3 7を駆動する。 数値制御工作機械 1 1 0が有しているスピンドルモータ 4 1にはポジションコ —ダ （図示せず） が結合されており、 このポジションコーダが主軸 （図示せず） の回転に同期して帰還パルスを出力する。 この帰還パルスはスピンドル制御回路 2 1に帰還され、 スピンドル制御回路 2 1は、 プロセッサ 1 1から送られた主軸 回転速度指令と帰還パルスにより速度の制御を行い、 スピンドルアンプ 4 0にス ピンドル速度信号を出力する。 スピン ドルアンプ 4 0は、 このスピン ドル速度信 号を受けてスピンドルモータ 4 1を指令された回転速度で回転させ、 主軸に装着 された工具あるいはワーク （図示せず） を回転駆動する。

第 2図は、 この発明によるハンドル送り制御方法を実施する数値制御装置の要 部 （ハンドル送り系） を示している。 ハンドル送り系は、 手動パルス発生器 3 4 、 倍率選択スィッチ 3 6、 移動量計算手段 6 0、 移動量設定テーブル 6 1、 残距 離カウンタ 6 2、 移動不足量格納テーブル 6 3、 加減速制御手段 6 4、 分割数設 定テ一ブル 6 5、 軸制御回路 2 6、 サーボアンプ 3 8、 サーボモータ 3 9から構 成される。

移動量計算手段 6 0、 加減速制御手段 6 4はプロセッサ 1 1がシステムプログ ラムを実行することにより具現される。

移動量設定テーブル 6 K 移動不足量格納テーブル 6 3、 残距離カウンタ 6 2 はそれぞれ R AM I 3に割り付けられ、 分割数設定テーブル 6 5は C M O S 1 4 に割り付けられる。

移動量計算手段 6 0は倍率選択スィッチ 3 6により設定される倍率と手動パル ス発生器 3 4が単位時間当たりに発生するパルス数、 すなわち、 補間周期 （ I T P ) 毎のパルス数より倍増パルス速度を計算する。 倍率選択スィッチ 3 6を 1 0 0倍に設定し、 手動パルス発生器 3 4の手動ハンドル 3 5を回転させて単位時間 当たり （補間周期 = 1 T P ) に 1 0 0パルス発生させたとすると、 倍増パルス速 度は、 移動量計算手段 6 0において、 1 0 0 0 0 ( 1 0 0 X 1 0 0 ) パルス速度 、 すなわち、 1 0 0 0 0パルス/ I T Pと計算される。

つぎに、 移動量計算手段 6 0は早送りパルス速度を計算する。 早送りパルス速 度は、 早送り速度を補間周期当たりのノ、°ルス速度に変換して算出した値であるか ら、 たとえば、 機械毎の規定値である早送り速度を 1 0 0 0 OmmZm i n、 補 間周期 （ I TP) を 8ms e c、 補間単位を 0. 0 0 1 mmとすると、 早送りパ ルス速度は、 （ 1 0 0 0 0 X 8 X 1 0 ³) Z (6 0 X 0. 00 1 ) = 1 333ノ ルス/ I TPと計算され、 これをクランプパルス速度とする。

移動量計算手段 60は、 補間周期毎に、 クランプパルス速度と倍増パルス速度 とを比較し、 倍増パルス速度が、 クランプパルス速度に等しいか、 それ以下であ れば、 倍増パルス速度を加減速制御手段 64に出力し、 これに対し倍増パルス速 度がクランプパルス速度を超えていれば、 クランプパルス速度を加減速制御手段 64に出力する。

加減速制御手段 64は、 移動量計算手段 60よりのパルス速度 （倍増パルス速 度あるいはクランプパルス速度に適当な加減速特性を与えて軸移動指令を生成し 、 これを軸制御回路 26へ出力する。

移動量設定テーブル 6 1はキー入力による移動量を記憶する。 この移動量の設 定は、 第 3図に示されているようなディスプレイ 3 1の移動量設定画面において 、 設定手段であるキーボード 32より、 移動量設定テーブル 6 1の内容を示す領 域に、 ハンドル送りで移動させたい相対移動量 （現在の位置からどれだけ移動し た位置まで移動可能とするか） を入力することにより行われる。 移動量設定領域 に移動量を設定すると、 この値が移動量設定テーブル 6 1に設定される。

移動量設定画面で画面表示されているフフトウエアキー 33の 「移動量設定」 キーを押すと、 移動量設定テーブル 6 1の設定された移動量と同じ値が残距離力 ゥンタ 62に初期設定され、 残距離カウンタ 62の値が表示画面の残距離カウン タ領域に表示される。

残距離カウンタ 62は、 補間周期毎に、 軸制御回路 20へ出力する軸移動指令 による移動量分を現在値より減算し、 残距離をカウントする。

移動量計算手段 6 0は、 残距離カウンタ 62の値が "0" になると、 手動パル ス発生器 34よりパルス信号を無効、 すなわち、 強制的に "0" にする。 これにより、 残距離カウンタ 6 2の値が " 0 " になれば、 換言すれば、 移動量 設定テーブル 6 1に設定された移動量だけ制御軸が移動すれば、 これ以上に手動 パルス発生器 3 4が操作されても、 軸移動は行われず、 軸移動のクランプが行わ れ、 設定された移動量を超えて制御軸が移動することが禁止される。

このようにして、 軸移動がクランプされた場合には、 クランプ中であることを オペレータに知らせるべく、 第 3図に示されているように、 ディスプレイ 3 1に クランプ中であることを示すメッセージが表示される。

なお、 再度、 移動量設定テーブル 6 1に設定されている移動量だけ移動させた い場合には、 ソフ トゥヱアキ一 3 3による 「移動量設定」 キーを押せばよい。 ま た、 別の移動量を設定したい場合には、 移動量設定領域に新たな移動量を設定し てソフ トウェアキ一 3 3による 「移動量設定」 キ一を押せばよい。

つぎに、 第 4図を参照して移動量計算手段 6 0の処理手順を説明する。 第 4図 に示されている移動量計算手段 6 0の処理ルーチンは補間周期毎に繰り返し実行 される。

まず、 手動パルス発生器 3 4が出力するパルス数を読み取り、 パルス速度 （パ ルス数 Z I T P ) を取得する （ステップ S 1 ) 。 なお、 手動パルス発生器 3 4の 手動ハンドル 3 5を+方向 （時計廻り方向） に回せば十の値が出力され、 一方向 (反時計廻り方向） に回せば -の値が出力される。

つぎに、 倍率選択スィッチ 3 6の設定倍率 Xパルス速度より倍増パルス速度を 算出する （ステップ S 2 ) 。 たとえば、 手動パルス発生器 3 4が出力するパルス 数として 1 0 0パルスを読み取ったとし、 倍率選択スィッチ 3 6の設定倍率を 1 0 0とした場合には、 倍増パルス速度は 1 0 0 0 0パルス/ I T Pとなる。 つぎに、 倍増パルス速度の絶対値が予め計算されている早送りパルス速度 （ク ランプパルス速度） の絶対値より大きいか否かの判別を行う （ステップ S 3 ) 。 I倍増パルス速度 i > I早送りパルス速度 Iでない場合には （ステップ S 3否定 ) 、 実効パルス速度を示す変数 Pに倍増パルス速度を設定する （ステップ S 4 ) 。 これに対し、 I倍増パルス速度 I > I早送りパルス速度 Iである場合には テツプ S 3肯定） 、 実効パルス速度を示す変数 Pに早送りパルス速度を設定する (ステップ S 5) 。 この場合には、 本来、 倍増パルス速度を出力すべきところを 、 予め計算されたクランプパルス速度でクランプしてしまったため、 実際に手動 パルス発生器 34の手動ハンドル 3 5を回すことによって指定された移動量が不 足することになる。

このため、 I倍増パルス速度 I一 I クランプパルス速度 Iの減算を行い、 この 減算により得られるパルス速度 （パルス数） を移動不足量格納テーブル 63に加 算して記憶する （ステップ S 6) 。

つぎに、 変数 APに残距離カウンタ 6 2の値から変数 Pが示すパルス数を減算 した値を設定する （ステップ S 7) 。 変数 Pが示すパルス数は軸制御回路 2 0へ 出力する軸移動指令による補間周期毎の移動量に相当する。

つぎに、 設定移動量が正の値であるかをチヱックする （ステップ S 8) 。 正の 値でない場合には （ステップ S 8否定） 、 設定移動量が負の値であるかをチエツ クする （ステップ S 9) 。 設定移動量が負の値でもない場合には （ステップ S 9 否定） 、 変数 Pを "0" とし （ステップ S 1 0) 、 ステップ S 1 6へジャンプす る。

設定移動量が正の値である場合には （ステップ S 8肯定） 、 変数 APの値が正 の値であるか否かを判別する （ステップ S 1 1 ) 。 変数 A Pの値が正の値であれ ば （ステップ S 1 1肯定） 、 残距離カウンタ 6 2に変数 A Pの値を設定し （ステ ップ S 1 3) 、 変数 Pの値に対して加減速制御処理を行い （ステップ S 1 7) 、 加減速制御処理後の変数 Pによる軸移動指令を軸制御回路 2 6に出力する （ステ ップ S 1 8) 。

また、 設定移動量が負の値である場合には （ステップ S 9肯定） 、 変数 APの 値が負の値であるか否かを判別する （ステップ S 1 2) 。 変数 A Pの値が負の値 であれば （ステップ S 1 2肯定） 、 残距離カウンタ 62に変数 A Pの値を設定し て残距離カウン夕 6 2を更新し （ステップ S 1 3) 、 変数 Pの値に対して加減速 制御処理を行い （ステップ S 1 7) 、 加減速制御処理後の変数 Pによる軸移動指 合を軸制御回路 2 6に出力する （ステップ S 1 8 ) 。

これに対し、 設定移動量が正の値で、 変数 A Pの値が正の値でない場合 （ステ ップ S 1 1否定） 、 あるいは設定移動量が負の値で、 変数 A Pの値が負の値でな い場合 （ステップ S 1 2否定） は、 残距離移動のために、 変数 Pに残距離カウン 夕 6 2の値を設定し （ステップ S 1 4 ) 、 この後に残距離カウンタ 6 2に " 0 " を設定し （ステップ S 1 5 ) 、 クランプ中であることを示すメッセージを画面表 示する （ステップ S 1 6 ) 。

これにより、 軸移動量が設定移動量に到達すれば、 これ以上に手動パルス発生 器 3 4が操作されても、 変数 Pが " 0 " に設定され、 軸移動は行われず、 軸移動 のクランプが行われ、 設定された移動量を超えて制御軸が移動することが禁止さ れ

上述の実施の形態では、 移動量設定テーブル 6 1に相対移動量 （現在の位置か らどれだけ移動した位置まで移動可能とするか） を設定させていたが、 第 5図に 示されているように、 「移動量」 に代えて 「目標値」 を絶対位置 （座標値） 設定 させてもよレ、。

この場合には、 目標値設定領域に目標位置を設定すると、 この値が移動量設定 テーブル 6 1に設定される。 ソフ トゥヱアキ一 3 3の 「移動量設定」 キーを押す と、 移動量設定テーブル 6 1の値から制御軸の現在位置の値を減算した値を残距 離カウンタ 6 2に設定し、 この残距離カウンタ 6 2の値を残距離カウンタ領域に 表示すればよい。

また、 第 6図に示されているように、 ある一つの制御軸において、 +方向と— 方向のクランプ値をそれぞれ設定し、 ハンドル送りによる移動可能範囲を設定す ることもできる。 この場合には、 設定範囲内でのみハンドル送りによる軸移動が 行われることになり、 手動パルス発生器 3 4によるハンドル送りの際に、 特定の 範囲内でのみ軸移動を行わせたい場合に活用することができる。

この場合には、 第 7図に示されているように、 残距離カウンタ 6 2に代えて現 在位置カウンタ 6 6が使用される。 なお、 第 7図において、 第 2図に対応する部 分は、 第 2図に付した符号と同一の符号を付けて、 その説明を省略する。

つぎに、 第 8図を参照して移動量計算手段 6 0の処理手順を説明する。 第 4図 に示されている移動量計算手段 6 1の処理ルーチンは補間周期毎に繰り返し実行 される。

まず、 手動パルス発生器 3 4が出力するパルス数を読み取り、 パルス速度 （パ ルス数/ I T P ) を取得する （ステップ S 2 1 ) 。

つぎに、 倍率選択スィツチ 3 6の設定倍率 Xパルス速度より倍増パルス速度を 算出する （ステップ S 2 2 )。

つぎに、 倍増パルス速度の絶対値が予め計算されている早送りパルス速度 （ク ランプパルス速度） の絶対値より大きいか否かの判別を行う （ステップ S 2 3 ) 。 I倍増パルス速度 I > I早送りパルス速度 Iでない場合には （ステップ S 2 3 否定） 、 実効パルス速度を示す変数 Pに倍増パルス速度を設定する （ステップ S 2 4 ) o

これに対し、 I倍増パルス速度 I > I早送りパルス速度 Iである場合には （ス テツプ S 2 3肯定） 、 実効パルス速度を示す変数 Pに早送りパルス速度を設定し (ステップ S 2 5 ) 、 I倍増パルス速度 I― I クランプパルス速度 I の減算を行 い、 この減算により得られるパルス速度 （パルス数） を移動不足量格納テーブル 6 3に加算して記憶させる （ステップ S 2 6 )。

つぎに、 変数 A Pに、 現在位置カウンタ 6 6の値に変数 Pが示すパルス数を加 算した値を設定する （ステップ S 2 7 ) 。 変数 Pが示すパルス数は軸制御回路 2 0へ出力する軸移動指令による補間周期毎の移動量に相当する。

つぎに、 変数 A Pの値が—方向のクランプ値以上であるか否かを判別する （ス テツプ S 2 8 ) 。 変数 A Pの値が一方向のクランプ値以上であれば （ステップ S 2 8肯定）、 つぎに、 変数 A Pの値が十方向のクランプ値以下であるか否かを判 別する （ステップ S 2 9 )

変数 A Pの値が +方向のクランプ値以下であれば （ステップ S 2 9肯定） 、 現 在位置カウンタ 6 6に変数 A Pを設定して現在位置カウンタ 6 6を更新する （ス テツプ S 3 0 ) 。 この後に、 変数 Pの値に対して加減速制御処理を行い （ステツ プ S 3 7 ) 、 加減速制御処理後の変数 Pによる軸移動指令を軸制御回路 2 6に出 力する （ステップ S 3 8 ) 。

これに対し、 変数 A Pの値が一方向のクランプ値以上でない場合 （ステップ S 2 8否定） には、 残距離移動のために、 変数 Pに一方向のクランプ値から現在位 置カウンタ 6 6の値を減算した値を設定する （ステップ S 3 1 ) 。 そして、 現在 位置カウンタ 6 6の値を—方向のクランプ値に設定し （ステップ S 3 2 ) 、 クラ ンプ中であることを示すメッセージを画面表示する （ステップ S 3 6 ) 。

また、 変数 A Pの値が +方向のクランプ値以下でない場合 （ステップ S 2 9否 定） には、 残距離移動のために、 変数 Pに +方向のクランプ値から現在位置カウ ン夕 6 6の値を減算した値を設定する （ステップ S 3 4 ) 。 そして、 現在位置力 ゥン夕 6 6の値を+方向のクランプ値に設定し （ステップ S 3 5 ) 、 クランプ中 であることを示すメッセージを画面表示する （ステップ S 3 6 ) 。

これにより、 軸移動量が一方向のクランプ値あるいは十方向のクランプ値に到 達すれば、 これ以上に手動パルス発生器 3 4が操作されても、 変数 Pが " 0 " に 設定され、 軸移動は行われず、 軸移動のクランプが行われ、 設定された移動範囲 (領域） を超えて制御軸が移動することが禁止される。

上述のいずれの実施の形態においても、 手動パルス発生器 3 4の手動ハンドル 3 5を速く回し過ぎたために、 I倍増パルス速度 I > I早送りパルス速度 I にな り、 実効パルス速度が早送り速度にクランプされた場合には、 第 9図に示されて いるように、 クランプパルス速度で速度クランプされたことを画面表示すること ができる。

送り速度がクランプされたことで発生する、 実際に手動パルス発生器 3 4の手 動ハンドル 3 5を回すことによつて指定された移動量と実移動量との差の総量は 移動不足量として移動不足量格納テーブル 6 3に格納されており、 この移動不足 量格納テーブル 6 3の内容を、 第 9図に示されているように、 移動不足量として 画面表示することができる。 この移動不足量が必要なければ、 ソフ トウェアキー 33の 「移動不足量クリア 」 キーを押せばよい。 このキーを押すことにより、 移動不足量格納テーブル 6 3 に累積された移動量の不足分の記録が消去される。 これに対し、 移動不足量だけ 改めて移動させたい場合には、 ソフトウヱアキ一 3 3の 「移動量に加算」 キーを 押せばよい。 このキーを押すことにより、 移動不足量格納テーブル 6 3に格納さ れている移動不足量だけ手動ノ ルス発生器 34によるハンドル送りが許容される よつになる。

つぎに、 加減速制御手段 64について説明する。 加減速制御手段 64は、 手動 パルス発生器 34が出力するパルス信号の 1補間周期当たりのパルス数を補間周 期毎に n (nは 2以上の整数値） 等分し、 等分したパルス数をパルス信号入力時 の補間周期およびこれより連続する （n— 1) 回の補間周期に分配して出力し、 ハンドル送りに加減速特性を与えるものであり、 1補間周期当たりのパルス数の n等分により端数 m (mは n未満の整数値） が生じた場合には、 n回中の m回の 補間周期に分配して出力する。

たとえば、 分割数 nとして "5" が指定され、 入力された 1補間周期当たりの パルス数が "98" であったとすると、 "98" を 5分割して軸制御回路 26に 出力する。 この場合、 「 98 ÷ 5 = 1 9余り 3」 となるので、 「 " 1 9+ 1 " 、 " 1 9 + 1 " 、 " 1 9 + ' 、 " 1 9 "、 " 1 9 " 」 のように、 分割すればよい 。 すなわち、 1回で "98" のパルス速度を出力する代わりに、 「 "20" 、 " 20 " 、 "20" 、 " 1 9" 、 " 1 9" 」 の 5回に分けたパルス速度による軸移 動指令を軸制御回路 26に出力する。

第 1 0図は、 ディスプレイ 3 1の分割数設定画面を示している。 この画面で、 分割数設定テープ 65の内容を示す分割数設定領域に手動パルス発生器 34の 1 補間周期当たりのパルスを何分割して出力するかを指定する分割数 （2以上の整 数値） を設定することができる。 分割数設定領域に分割数を設定し、 ソフ トゥ アキ一 33の 「分割数設定」 キーを押すと、 分割数設定領域の値が分割数設定テ —ブル 65に設定される。 このように分割数 nの値はオペレータが任意に設定可 能である。 また、 この分割数 nはクランプパルス速度を許容最大加減速値で割つ た値から求めた整数値をデフオルト値とすることができる。

つぎに、 第 1 1図、 第 1 2図を参照して加減速制御手段 6 4による加減速制処 理の手順を説明する。

第 1 1図は、 C N Cの電源投入時に実行されるイニシャライズ処理ルーチンを 示しており、 最大分割数分のリングバッファ A 1〜 A nの値を " 0 " にクリアし (ステップ S 4 1 ) 、 つぎに、 リングバッファ A 1〜A nの出力ポインタである 変数 kの値を " 1 " にイニシャライズする （ステップ S 4 2 ) 。 変数 kは 1〜n の整数値を取る。

なお、 ここでは、 移動量計算手段 6 0より加減速制御手段 6 4に入力されるパ ルス速度を入力パルス速度 P i、 加減速調整後のパルス速度を出力パルス速度 P 0と表現する。 また、 nは分割数設定テーブル 3 7に指定されている分割数 （整 数値） 、 m (整数値） は入力パルス速度 P iを分割数 nで割った際に生じる余り である。 変数 iはリングバッファ A 1〜A nの入力ポインタであり、 1〜nの整 数値を取る。

第 1 2図は、 加減速制御処理ルーチンを示している。 まず、 入力パルス速度 （ 1補間周期の入力パルス数） P iを予め設定されている分割数 nで割り、 その値 を変数 dに代入する。 また、 その際に生じる余りを変数 mに代入する （ステップ S 5 1 ) 。 ここで d、 mは整数値を取り、 常に P i = d x n +mの関係を満足す るものとする。

つぎに、 変数 iに変数 kの値を代入する （ステップ S 5 2 ) 。

つぎに、 リングバッファ A iに変数 dの値を加算する （ステップ S 5 3 ) 。 つぎに、 変数 mの値が " 0 " であるか否か、 すなわち余りがあるか否かを判別 する （ステップ S 5 4 ) 。 変数 m = 0であれば、 ステップ S 5 7へジャンプする 。 余りがある場合には、 リンクバッファ A iに " 1 " を加算し （ステップ S 5 5 ) 、 変数 mの値を " 1 " だけ減算する （ステップ S 5 6 ) 。

ステップ S 5 4〜ステップ S 5 6の処理は余り分 mを n回のうちのはじめの m 回分に分割して出力させるための処理である。

余り分 mの分散処理が完了すれば、 変数 iの値を " 1 " だけ増加し （ステップ S 5 7 ) 、 変数 iの値が変数 kの値と等しいか判別する （ステップ S 5 8 ) 。 変 数 i =変数 kは加算が終了したことを意味し、 この場合にはステップ S 6 2へジ ヤンプし、 そうでなければ、 ステップ S 5 9へ進む。

つぎに、 変数 iの値が分割数 nの値より大きいか否かを判別する （ステップ S

5 9 ) 。 変数 iの値が分割数 nより小さい場合には、 ステップ S 5 3に戻り、 i > nであれば、 変数 iの値を " 1 " に戻し （ステツプ S 6 0 ) 、 変数 iの値が変 数 kの値と等しいか否かを判別する （ステップ S 6 1 ) 。 この場合も、 変数 i = 変数 kは加算が終了したことを意味し、 変数 i =変数 kであれば、 ステップ S 6 2へ進み、 そうでなければ、 ステップ S 5 3に戻る。

ステップ S 6 2では、 変数 P oにリングバッファ A kの値を設定する。 これが 出力パルス速度となる。 つぎに、 リングバッファ A kの値を " 0 " にクリアし （ ステップ S 6 3 ) 、 変数 kの値を 1だけ増加させる （ステップ S 6 4 ) 。

つぎに、 変数 kの値が分割数 nの値より大きいか否かを判別する （ステップ S

6 5 ) 。 k > nでない場合には直ぐに終了し、 大きければ、 変数 kの値を " 1 " に戻して終了する。

第 1 3図は、 上述のような加減速制御処理により行われる入力パルス速度と出 力パルス速度との変換計算例を示しており、 第 1 4図はそれを棒グラフで示した ものである。 上述のように、 入力パルス速度を加減速処理することで、 出力パル ス速度は入力パルス速度の急激な増減に対して滑らかに増加、 減少する。 これに より、 ハンドル送りが滑らかな送り速度の増減パターンで行われ、 機械にショッ クを与えることなくハンドル操作が可能となる。

第 1 5図、 第 1 6図は、 手動パルス発生器 3 4の手動ハンドル 3 5によるハン ドル送りの送り速度が人為的操作のために、 ばらついた場合の入力パルス速度と 出力パルス速度との加減速制御処理による変換計算例と、 それを棒グラフ化した ものを示している。 上述のように、 入力パルス速度がばらついていても （波打ちがあっても） 、 加 減速制御処理により出力パルス速度は平滑化され、 滑らかな送り速度を得ること ができる。

第 1 7図、 第 1 8図は、 第 1 3図、 第 1 4図に示したものと全く同一のパルス 速度の入力パターンを、 分割数 3で加減速制御処理した場合の変換計算例と、 そ れを棒グラフ化したものを示している。 分割数 nは工作機械の特性や加工に応じ て最適な値を設定して加減速制御を行うことが可能である。 産業上の利用の可能性

各種の数値制御工作機械のハンドル送りに利用することができる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 手動ハンドルの回転量に応じてパルス信号を発生する手動パルス発生器のパ ルス信号に応じて制御軸を制御し、 ハンドル送りを行うことができる数値制御装 置のハンドル送り制御方法において、

前記制御軸の移動量、 目標位置、 移動範囲の少なくとも一つを設定記憶し、 ハ ンドル送り時の前記制御軸の移動量あるいは位置を監視し、 ハンドル送り時の前 記制御軸の移動量あるいは位置が設定記憶された移動量、 目標位置あるいは移動 範囲の限界位置に達すれば、 それ以上の前記手動パルス発生器のパルス信号を無 効にし、 ハンドル送り時の前記制御軸の移動量あるいは位置が設定記憶された移 動量、 目標位置あるいは移動範囲を超えないようにすることを特徴とする数値制 御装置のハンドル送り制御方法。

2 . ハンドル送り時の前記制御軸の移動量あるいは位置が設定記憶された移動量 、 目標位置あるいは移動範囲の限界位置に達した状態下でハンドル送りが行われ た場合には、 表示装置上にクランプ中であることを示す表示を行うことを特徴と する請求の範囲第 1項に記載の数値制御装置のハンドル送り制御方法。

3 . 前記手動パルス発生器が出力するパルス信号の単位時間当たりのパルス数で あるパルス速度が予め規定された早送りパルスを超えれば、 軸制御の実効パルス 速度を早送りパルスにクランプし、 速度クランプしたことにより生じる移動不足 分の総量を記憶し、 記憶した移動不足分の総量分だけ後から移動可能としたこと を特徴とする請求の範囲第 1項に記載の数値制御装置のハンドル送り制御方法。

4 . 手動ハンドルの回転量に応じてパルス信号を発生する手動パルス発生器のパ ルス信号に応じて制御軸を制御し、 ハンドル送りを行うことができる数値制御装 置において、

前記制御軸の移動量、 目標位置、 移動範囲の少なくとも一つを設定記憶する記 憶手段と、

ハンドル送り時の前記制御軸の移動量あるいは位置を監視し、 ハン ドル送り時 の前記制御軸の移動量あるいは位置が設定記憶された移動量、 目標位置あるいは 移動範囲の限界位置に達すれば、 それ以上の前記手動パルス発生器のパルス信号 を無効にし、 ハンドル送り時の前記制御軸の移動量あるいは位置が前記記憶手段 に設定記憶された移動量、 目標位置あるいは移動範囲を超えないようにする移動 量計算手段と、

を有していることを特徴とする数値制御装置。

5 . ハンドル送り時の前記制御軸の移動量あるいは位置が前記記憶手段に設定記 憶された移動量、 目標位置あるいは移動範囲の限界位置に達した状態下でハンド ル送りが行われた場合には、 表示装置上にクランプ中であることを示す表示を行 うことを特徴とする請求の範囲第 4項に記載の数値制御装置。

6 . 前記移動量計算手段は、 前記手動パルス発生器が出力するパルス信号の単位 時間当たりのパルス数であるパルス速度が予め規定された早送りパルスを超えれ ば、 軸制御の実効パルス速度を早送りパルスにクランプし、 速度クランプしたこ とにより生じる移動不足分の総量を記憶手段に書き込み、 前記記憶手段に記憶さ れている移動不足分の総量分だけ後から移動可能としたことを特徴とする請求の 範囲第 4項に記載の数値制御装置。

7 . 手動ハンドルの回転量に応じてパルス信号を発生する手動パルス発生器のパ ルス信号に応じて制御軸を制御し、 ハンドル送りを行うことができる数値制御装 置のハンドル送り制御方法において、

前記手動パルス発生器が出力するパルス信号の 1補間周期当たりのパルス数を 補間周期毎に n ( nは 2以上の整数値） 等分し、 等分したパルス数をノ 入力時の補間周期およびこれより連続する （n— 1 ) 回の補間周期に分配して出 力し、 ハンドル送りに加減速特性を与えることを特徴とする数値制御装置のハン z送り制御方法。

8 . 1補間周期当たりのパルス数の n等分により生じる端数 m (mは n未満の整 数値） を n回中の m回の補間周期に分配して出力することを特徴とする請求の範 囲第 7項に記載の数値制御装置のハンドル送り制御方法。

9 . ノ、'ルス数の分割数 nの値をオペレー夕が任意に可変設定できることを特徴と する請求の範囲第 7項に記載の数値制御装置のハンドル送り制御方法。

1 0 . パルス数の分割数 nの値はクランプパルス速度を許容最大加減速値で割つ た値から求めた整数値であることを特徴とする請求の範囲第 7項に記載の数値制 御装置のハンドル送り制御方法。

1 1 . 手動ハンドルの回転量に応じてパルス信号を発生する手動パルス発生器の パルス信号に応じて制御軸を制御し、 ハンドル送りを行うことができる数値制御 装置において、

前記手動パルス発生器が出力するパルス信号の 1補間周期当たりのパルス数を 補間周期毎に n ( nは 2以上の整数値） 等分し、 等分したパルス数をパルス信号 入力時の補間周期およびこれより連続する （n— 1 ) 回の補間周期に分配して出 力し、 ハンドル送りに加減速特性を与える加減速制御手段を有していることを特 徵とする数値制御装置。

1 2 . 前記加減速制御手段は 1補間周期当たりのパルス数の n等分により生じる 端数 m (mは n未満の整数値） を n回中の m回の補間周期に分配して出力するこ とを特徴とする請求の範囲第 1 1項に記載の数値制御装置。

1 3 . パルス数の分割数 nの値を任意に可変設定できることを特徴とする請求の 範囲第 1 1項に記載の数値制御装置。

1 4 . パルス数の分割数 nの値はクランプパルス速度を許容最大加減速値で割つ た値から求めた整数値であることを特徴とする請求の範囲第 1 1項に記載の数値 制御装置。