WO2014188567A1 - 数値制御装置 - Google Patents

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Inventor
佑哉 前木
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三菱電機株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/406—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
    • G05B19/4067—Restoring data or position after power failure or other interruption

Definitions

  • the present invention relates to a numerical control device that performs numerical control (NC: Numerical Control) of a machine tool, and particularly relates to a numerical control device having a tool retracting function.
  • NC numerical Control
  • Machine tools need to temporarily suspend the operation according to the machining program and evacuate the tool when an abnormality is detected during workpiece machining or when the workpiece is checked.
  • Some numerical control devices have a tool retracting (tool retract) function as means for performing this operation.
  • As a tool evacuation function of the numerical control device one in which the direction and movement amount for evacuating a tool is set in advance by a machining program is known. When a retract signal is input from the ladder, the machine tool retracts the tool based on the direction and the movement amount specified by the machining program.
  • the numerical control device needs to set a path for evacuating the tool in advance, which increases the creation time of the machining program.
  • Patent Document 1 discloses a method of automatically determining a direction in which a tool is retracted based on input data such as a finished shape and dimensions of a workpiece, tool data, and cutting conditions. A command for retreating the tool is added to the machining command. According to this technique, it is possible to avoid damage due to an error in a program created by a user and to shorten the time for creating a machining program.
  • the direction in which the tool is retracted is determined from data obtained in automatic programming. For this reason, it is problematic that the direction in which the tool is retracted can be automatically determined only when a machining program is created by automatic programming.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a numerical control device that enables control to retract a tool in an appropriate direction regardless of the setting of a machining program.
  • the present invention is a numerical control device that controls driving of a motor that moves a tool, and a position command generation unit that generates a position command to the motor;
  • a retraction command generation unit that generates a retraction command for an operation of retreating the tool selected at the time of machining from the position at the time of machining, the retraction command generation unit, the cutting edge direction of the tool, Based on the moving direction of the tool at the time of machining, the direction for retracting the tool is determined, the retraction command is generated according to the retraction direction, and the position command generation unit is responsive to the retraction command.
  • the position command is generated.
  • the retreat command generation unit can automatically determine the direction in which the tool is retreated. As a result of determination by the retraction command generation unit, the numerical control device does not need to set in advance a command for retreating the tool in the machining program.
  • the retraction command generation unit can obtain an appropriate direction as a direction in which the tool is retreated by referring to the cutting edge direction and the moving direction of the tool as needed. Thereby, the numerical control device has an effect that the control of retracting the tool in an appropriate direction can be performed regardless of the setting of the machining program.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a partial configuration of a numerical control device according to an embodiment of the present invention and a machine tool including the numerical control device.
  • FIG. 2 is a flowchart showing an operation procedure of the save command generation unit.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the cutting edge direction.
  • FIG. 4 is a diagram showing the cutting edge points in the cutting edge directions “1” to “4”.
  • FIG. 5 is a diagram showing the cutting edge points in the cutting edge directions “5” to “8”.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which the outer diameter side surface of the workpiece is machined using a tool whose cutting edge direction is “3”.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which the outer diameter end face of the workpiece is being processed using a tool whose cutting edge direction is “3”.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a state in which the inner diameter side surface of the workpiece is machined using a tool whose cutting edge direction is “2”.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a partial configuration of a numerical control device according to an embodiment of the present invention and a machine tool including the numerical control device.
  • the numerical controller 10 controls driving of a servo motor 16 that is a motor for moving a tool.
  • the numerical controller 10 outputs a position command 27 to the servo controller 15 so that the machine tool performs an operation according to the machining program 11.
  • the servo control unit 15 outputs a voltage command 28 to the servo motor 16 based on the position command 27 from the numerical controller 10 and the detected position information 29 output from the position detector 17.
  • the position detector 17 detects the position of the servo motor 16 and outputs the detected position as detected position information 29.
  • the servo control unit 15 performs feedback control and feedforward control of the servomotor 16 so that the position indicated by the detected position information 29 follows the position commanded by the position command 27.
  • Servo motor 16 is driven in accordance with voltage command 28 from servo controller 15.
  • the sensor 18 is attached to the servo motor 16.
  • the sensor 18 detects the machining state and outputs a detection signal 19.
  • the detection signal 19 indicates whether or not an abnormality has occurred in the operation or state of the machine tool.
  • the operation switch 14 connected to the numerical controller 10 is a switch for operating the machine tool.
  • the operation switch 14 includes various switches such as a cycle start button and an emergency stop switch.
  • the cycle start button is a switch for starting an operation described in the machining program 11.
  • the emergency stop switch is a switch for forcibly stopping the operation of the machine tool.
  • the machining program 11 is, for example, an NC program or a motion program.
  • the machining program 11 is a program described by combining command codes called G code, M code, and T code.
  • the parameter 12 includes a set value of the amount of movement of the tool in the retracting operation.
  • the tool data 13 includes, for example, information on the cutting edge direction of the tool.
  • the numerical control device 10 includes a program analysis unit 20, a retraction determination unit 21, a retraction command generation unit 22, and a position command generation unit 23.
  • the program analysis unit 20 analyzes the machining program 11 input to the numerical control device 10.
  • the program analysis unit 20 sequentially reads the commands described in the machining program 11 line by line and outputs analysis data 24.
  • the analysis data 24 includes, for example, information related to movement such as a start point position, an end point position, and a feed speed for each block, and information such as a number representing a tool to be used.
  • the position command generator 23 generates a position command 27 based on the analysis data 24 from the program analyzer 20.
  • the retraction determination unit 21 determines whether or not an operation for retreating the tool from the position at the time of machining is necessary.
  • the retraction determining unit 21 determines whether or not retraction is necessary according to the detection signal 19 from the sensor 18 and the operation by the operation switch 14.
  • the retraction determining unit 21 determines that retraction is required when the detection signal 19 indicating the occurrence of abnormality is input or when an operation switch 14 is operated to stop the machining. When it is determined that evacuation is required, the evacuation determination unit 21 outputs an evacuation signal 25.
  • the sensor 18 for obtaining the detection signal 19 is not limited to being attached to the servo motor 16.
  • the sensor 18 may be attached to any configuration or position as long as the operation and state of the machine tool can be detected.
  • the sensor 18 may be attached to the servo control unit 15 or the position detector 17.
  • the save command generation unit 22 When the save signal 25 from the save determination unit 21 is input, the save command generation unit 22 generates a save command 26 for the save operation.
  • the retraction command generation unit 22 acquires information on the cutting edge direction of the tool selected at the time of machining from the tool data 13.
  • the evacuation command generation unit 22 acquires from the parameter 12 a setting value for the amount of movement of the tool in the evacuation operation.
  • the retraction command generation unit 22 acquires information on the moving direction of the tool at the time of machining from the analysis data 24 from the program analysis unit 20.
  • the retraction command generation unit 22 determines that the direction that is perpendicular to the moving direction of the tool during machining and that is opposite to the component in the cutting edge direction is the direction in which the tool is retreated.
  • the evacuation command generator 22 generates an evacuation command 26 corresponding to the direction and amount of movement of the tool.
  • the save command generation unit 22 outputs the generated save command 26.
  • the position command generating unit 23 When the retract command 26 from the retract command generating unit 22 is input, the position command generating unit 23 generates a position command 27 corresponding to the retract command 26. The position command generator 23 outputs the generated position command 27.
  • the numerical controller 10 outputs a position command 27 reflecting the save command 26 to the servo control unit 15 when the save determination unit 21 determines execution of the save.
  • the servo motor 16 performs driving for retraction of the tool.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the operation procedure of the save command generation unit.
  • the save command generation unit 22 determines whether there is an input of the save signal 25 from the save determination unit 21. When there is no input of the save signal 25 (step S1, No), the save command generation unit 22 ends the operation.
  • step S2 the retract command generation unit 22 acquires information on the cutting edge direction of the tool from the tool data 13 with the input of the retract signal 25 as a trigger.
  • FIG. 3 to 5 are diagrams for explaining the cutting edge direction.
  • the cutting edge direction represents the direction of the cutting edge point with reference to the center of the tool by the numbers “0” to “9”.
  • the cutting edge direction is set for each tool in the tool data 13.
  • FIG. 4 shows the respective cutting edge points P in the cutting edge directions “1” to “4” in the XZ plane.
  • FIG. 5 shows the respective cutting edge points P in the cutting edge directions “5” to “8” in the XZ plane.
  • the cutting edge directions “0” and “9” indicate that the cutting edge point is in the Y-axis direction perpendicular to the XZ plane.
  • cutting edge direction data on the cutting edge direction is used in cutting edge R correction.
  • this cutting edge direction data is used in the generation of the evacuation command 26.
  • step S3 the evacuation command generation unit 22 determines the cutting edge direction of the currently selected tool from the information acquired in step S2.
  • the cutting edge direction is “0” or “9” (No at Step S3), the retraction command generation unit 22 ends the operation.
  • step S4 the retraction command generation unit 22 calculates the movement vector of the tool in the current machining.
  • the save command generation unit 22 obtains a movement vector based on the analysis data 24 from the program analysis unit 20.
  • step S5 the retraction command generation unit 22 determines the direction in which the tool is retreated based on the information on the cutting edge direction acquired in step S2 and the movement vector obtained in step S4.
  • the retraction command generation unit 22 determines a direction reverse to the component in the cutting edge direction and perpendicular to the movement vector as a direction for retreating the tool.
  • step S ⁇ b> 6 the retraction command generation unit 22 reads the setting value of the tool movement amount in the retraction operation from the parameter 12.
  • step S7 the save command generation unit 22 generates a save command 26 according to the direction determined in step S5 and the set value read in step S6.
  • the save command generation unit 22 outputs the generated save command 26. Thereby, the evacuation command generation unit 22 ends the operation.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which the outer diameter side surface of the workpiece is machined using a tool whose cutting edge direction is “3”.
  • the machine tool performs an outer diameter turning process using the tool 32 on the outer diameter side surface of the workpiece 31.
  • the cutting edge direction “3” of the tool 32 is registered.
  • the retraction determining unit 21 determines retraction of the tool 32 when the cutting edge of the tool 32 moves from the position 33 to the position 34.
  • the evacuation command generation unit 22 acquires the cutting edge direction “3” from the tool data 13 for the currently selected tool 32 in response to the evacuation signal 25 from the evacuation determination unit 21.
  • the evacuation command generator 22 obtains a movement vector V XZ from the position 33 to the position 34 based on the analysis data 24.
  • the direction of the movement vector V XZ is the minus Z direction.
  • the plus X direction vector A 1 and the minus X direction vector A 2 are both perpendicular to the movement vector V XZ .
  • the cutting edge direction “3” includes a component in the minus X direction and a component in the minus Z direction from the center of the tool in the XZ plane.
  • the evacuation command generation unit 22 sets the direction of the vector A 1 in the direction opposite to the minus X direction, which is a component of the cutting edge direction “3”, of the vector A 1 and the vector A 2 perpendicular to the movement vector V XZ. It is determined that the direction is to be evacuated. As a result, the retraction command generation unit 22 generates a retraction command 26 that retreats the tool 32 in the plus X direction, which is the direction in which the tool 32 moves away from the workpiece 31.
  • FIG. 7 is a diagram showing a state where the outer diameter end face of the workpiece is machined using a tool whose cutting edge direction is “3”.
  • the machine tool performs an outer diameter turning process using the tool 36 on the outer diameter end face of the workpiece 35.
  • the cutting edge direction “3” of the tool 36 is registered.
  • the retraction determining unit 21 determines retraction of the tool 36 when the cutting edge of the tool 36 moves from the position 38 to the position 37.
  • the evacuation command generation unit 22 acquires the cutting edge direction “3” from the tool data 13 for the currently selected tool 36 in response to the evacuation signal 25 from the evacuation determination unit 21.
  • the evacuation command generation unit 22 obtains a movement vector V XZ2 from the position 38 to the position 37 based on the analysis data 24.
  • the direction of the movement vector V XZ2 is the minus X direction.
  • the plus-Z direction vector A 12 and the minus Z-direction vector A 22 are both perpendicular to the movement vector V XZ2 .
  • the retraction command generation unit 22 sets the direction of the vector A 12 in the direction opposite to the minus Z direction, which is a component of the blade edge direction “3”, of the vector A 12 and the vector A 22 perpendicular to the movement vector V XZ2. It is determined that the direction is to be evacuated. As a result, the retraction command generation unit 22 generates a retraction command 26 that causes the tool 36 to retreat in the plus Z direction, which is the direction in which the tool 36 moves away from the workpiece 35.
  • FIG. 8 is a diagram showing a state in which the inner diameter side surface of the workpiece is machined using a tool whose cutting edge direction is “2”.
  • the machine tool performs an inner diameter turning process using the tool 41 on the inner diameter side surface of the workpiece 40.
  • the cutting edge direction “2” of the tool 41 is registered.
  • the retraction determining unit 21 determines retraction of the tool 41 when the cutting edge of the tool 41 moves from the position 42 to the position 43.
  • the evacuation command generation unit 22 acquires the cutting edge direction “2” from the tool data 13 for the currently selected tool 41 in response to the evacuation signal 25 from the evacuation determination unit 21.
  • the evacuation command generation unit 22 obtains a movement vector V XZ3 from the position 42 to the position 43 based on the analysis data 24.
  • the direction of the movement vector V XZ3 is the minus Z direction.
  • the plus X direction vector A 23 and the minus X direction vector A 13 are both perpendicular to the movement vector V XZ3 .
  • the cutting edge direction “2” includes a component in the plus X direction and a component in the minus Z direction from the center of the tool in the XZ plane.
  • the retraction command generation unit 22 sets the direction of the vector A 13 in the direction opposite to the plus X direction, which is a component of the blade edge direction “2”, of the vector A 13 and the vector A 23 perpendicular to the movement vector V XZ3. It is determined that the direction is to be evacuated. As a result, the retraction command generation unit 22 generates a retraction command 26 that causes the tool 41 to retreat in the minus X direction, which is the direction in which the tool 41 moves away from the workpiece 40.
  • the numerical control apparatus 10 performs the tool retraction operation in the outer diameter turning using the tools 32 and 38 in the cutting edge direction “3” and the inner diameter turning using the tool 41 in the cutting edge direction “2”. It can also be applied to cutting. Basically, since the machining surface of the workpiece is at a position in the cutting edge direction from the tool, the numerical controller 10 uniquely obtains an appropriate direction for retracting the tool by a similar algorithm for any tool in the cutting edge direction. Can do.
  • the numerical control device 10 can uniquely determine an appropriate direction for retracting the tool by the same algorithm for any cutting such as inner diameter turning processing and taper processing of the inner diameter end face.
  • the numerical control device 10 can automatically determine the direction in which the tool is retracted without being instructed by the machining program 11.
  • the numerical control device 10 can obtain an appropriate direction as a direction for retracting the tool by referring to the cutting edge direction and the moving direction of the tool when the tool needs to be retracted. Further, the numerical control device 10 can designate the movement amount of the tool by the parameter 12.
  • the numerical control device 10 has an effect that the control for retracting the tool in an appropriate direction can be performed regardless of the setting of the machining program 11. Since the information on the cutting edge direction used for determining the retreat direction is information that has been registered as the tool data 13 in the past, the numerical controller 10 does not add new information for determining the retreat direction. However, the tool can be retracted in an appropriate direction.
  • the numerical control apparatus 10 can perform an appropriate retreat operation for any machining program 11 regardless of the machining program 11 by the automatic program.
  • the user can shorten the time for creating the machining program 11 and avoid damage to the tool or workpiece due to an error in the machining program 11. Is possible.

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Abstract

　工具を移動させるモータの駆動を制御する数値制御装置（１０）であって、モータへの位置指令（２７）を生成する位置指令生成部（２３）と、加工時に選択されている工具を加工時の位置から退避させる動作のための退避指令（２６）を生成する退避指令生成部（２２）と、を有し、退避指令生成部（２２）は、工具の刃先方向と、加工時における工具の移動方向とに基づいて、工具を退避させる方向を判定し、退避させる方向に応じた退避指令を生成し、位置指令生成部は、退避指令に応じた位置指令を生成する。

Description

数値制御装置
　本発明は、工作機械を数値制御（ＮＣ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）する数値制御装置に関し、特に、工具退避機能を有する数値制御装置に関する。
　工作機械は、ワークの加工中に異常を検知した場合やワークのチェックを行う場合などに、加工プログラムに応じた動作を一時的に中断し、工具を退避させる必要が生じる。数値制御装置には、この動作を行う手段としての工具退避（工具レトラクト）機能を備えるものがある。数値制御装置の工具退避機能としては、工具を退避させる方向および移動量をあらかじめ加工プログラムにて設定しておくものが知られている。工作機械は、ラダーから退避信号が入力されたときに、加工プログラムで指定された方向および移動量に基づいて、工具を退避させる。
　従来の工具退避機能によると、数値制御装置は、あらかじめ工具を退避させる経路の設定を要することで、加工プログラムの作成時間が増大することとなる。また、工具の退避動作を開始させる際に、指令が実行される以外には、駆動の対象となる移動軸が所望の退避方向に整合しているか否かの確認がなされないことになる。このため、指令に誤りがあった場合には、工具あるいはワークの破損につながる可能性もある。
　このような問題に関して、例えば特許文献１には、ワークの仕上がり形状および寸法、工具データ、切削条件等の入力データを基に、工具を退避させる方向を自動で決定する方法が開示されている。工具を退避させる方向の指令は、加工指令に付加される。この技術によると、ユーザが作成するプログラムの誤りによる破損の回避や、加工プログラムを作成する時間の短縮が図られる。
特開平２－２５７３０６号公報
　特許文献１の技術によると、自動プログラミングにおいて得られるデータから、工具を退避させる方向が決定される。このため、工具を退避させる方向を自動で決定可能であるのは、自動プログラミングにより加工プログラムを作成する場合に限られ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、加工プログラムの設定によらず、適切な方向へ工具を退避させる制御を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、工具を移動させるモータの駆動を制御する数値制御装置であって、前記モータへの位置指令を生成する位置指令生成部と、加工時に選択されている前記工具を前記加工時の位置から退避させる動作のための退避指令を生成する退避指令生成部と、を有し、前記退避指令生成部は、前記工具の刃先方向と、前記加工時における前記工具の移動方向とに基づいて、前記工具を退避させる方向を判定し、前記退避させる方向に応じた前記退避指令を生成し、前記位置指令生成部は、前記退避指令に応じた前記位置指令を生成することを特徴とする。
　本発明にかかる数値制御装置は、退避指令生成部において、工具を退避させる方向を自動で判定可能とする。退避指令生成部での判定によって、数値制御装置は、工具を退避させる方向の指令を加工プログラムにあらかじめ設定することが不要となる。退避指令生成部は、工具の刃先方向と移動方向を随時参照することで、工具を退避させる方向として適切な方向を求めることができる。これにより、数値制御装置は、加工プログラムの設定によらず、適切な方向へ工具を退避させる制御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にかかる数値制御装置と、数値制御装置を備える工作機械の一部構成を示すブロック図である。 図２は、退避指令生成部の動作の手順を示すフローチャートである。 図３は、刃先方向について説明する図である。 図４は、刃先方向「１」から「４」の各刃先点を示す図である。 図５は、刃先方向「５」から「８」の各刃先点を示す図である。 図６は、刃先方向が「３」である工具を使用して、ワークの外径側面を加工している状態を示す図である。 図７は、刃先方向が「３」である工具を使用して、ワークの外径端面を加工している状態を示す図である。 図８は、刃先方向が「２」である工具を使用して、ワークの内径側面を加工している状態を示す図である。
　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．
　図１は、本発明の実施の形態にかかる数値制御装置と、数値制御装置を備える工作機械の一部構成を示すブロック図である。数値制御装置１０は、工具を移動させるモータであるサーボモータ１６の駆動を制御する。数値制御装置１０は、加工プログラム１１に応じた動作を工作機械に行わせるように、サーボ制御部１５へ位置指令２７を出力する。
　サーボ制御部１５は、数値制御装置１０からの位置指令２７と、位置検出器１７から出力される検出位置情報２９とを基に、サーボモータ１６へ電圧指令２８を出力する。位置検出器１７は、サーボモータ１６の位置を検出し、検出された位置を検出位置情報２９として出力する。サーボ制御部１５は、位置指令２７によって指令される位置に、検出位置情報２９が示す位置が追従するように、サーボモータ１６のフィードバック制御およびフィードフォワード制御を実施する。
　サーボモータ１６は、サーボ制御部１５からの電圧指令２８に応じて駆動する。センサ１８は、サーボモータ１６に取り付けられている。センサ１８は、加工の状態を検出し、検出信号１９を出力する。検出信号１９は、工作機械の動作や状態に異常が発生しているか否かを表す。
　数値制御装置１０に接続されている操作スイッチ１４は、工作機械を操作するためのスイッチである。操作スイッチ１４は、例えば、サイクルスタートボタン、非常停止スイッチなどの、種々のスイッチを備える。サイクルスタートボタンは、加工プログラム１１に記述されている動作を開始させるためのスイッチである。非常停止スイッチは、工作機械の動作を強制的に停止させるためのスイッチである。
　加工プログラム１１は、例えば、ＮＣプログラムやモーションプログラムである。加工プログラム１１は、Ｇコード、Ｍコード、Ｔコードと呼ばれる指令コードを組み合わせて記述されたプログラムである。パラメータ１２は、退避の動作における工具の移動量の設定値を含む。工具データ１３は、例えば、工具の刃先方向の情報を含む。
　数値制御装置１０は、プログラム解析部２０、退避判定部２１、退避指令生成部２２および位置指令生成部２３を備える。
　プログラム解析部２０は、数値制御装置１０へ入力される加工プログラム１１を解析する。プログラム解析部２０は、加工プログラム１１に記述されている指令を一行ずつ順次読み込み、解析データ２４を出力する。解析データ２４は、例えば、ブロックごとの始点位置、終点位置、送り速度などの移動に関する情報や、使用する工具を表す番号などの情報を含む。
　位置指令生成部２３は、プログラム解析部２０からの解析データ２４を基に、位置指令２７を生成する。退避判定部２１は、工具を加工時の位置から退避させる動作の要否を判定する。退避判定部２１は、センサ１８からの検出信号１９と、操作スイッチ１４による操作とに応じて、退避の要否を判定する。
　退避判定部２１は、異常の発生を示す検出信号１９が入力された場合や、加工を停止させる操作が操作スイッチ１４にてなされた場合に、退避を要すると判定する。退避を要すると判定した場合、退避判定部２１は、退避信号２５を出力する。
　なお、検出信号１９を得るためのセンサ１８は、サーボモータ１６に取り付けられる場合に限られない。センサ１８は、工作機械の動作や状態を検出可能であれば、いずれの構成あるいは位置に取り付けられたものであっても良い。センサ１８は、例えば、サーボ制御部１５や位置検出器１７に取り付けられることとしても良い。
　退避指令生成部２２は、退避判定部２１からの退避信号２５が入力されると、退避の動作のための退避指令２６を生成する。退避指令生成部２２は、加工時に選択されている工具の刃先方向の情報を、工具データ１３から取得する。退避指令生成部２２は、退避の動作における工具の移動量の設定値を、パラメータ１２から取得する。退避指令生成部２２は、加工時における工具の移動方向の情報を、プログラム解析部２０からの解析データ２４によって取得する。
　退避指令生成部２２は、加工時における工具の移動方向に垂直な方向であり、かつ刃先方向の成分に対し逆の方向を、工具を退避させる方向と判定する。退避指令生成部２２は、工具を退避させる方向および移動量に応じた退避指令２６を生成する。退避指令生成部２２は、生成した退避指令２６を出力する。
　位置指令生成部２３は、退避指令生成部２２からの退避指令２６が入力されると、退避指令２６に応じた位置指令２７を生成する。位置指令生成部２３は、生成した位置指令２７を出力する。
　数値制御装置１０は、退避の実行を退避判定部２１が判定した場合に、退避指令２６が反映された位置指令２７をサーボ制御部１５へ出力する。退避指令２６が反映された位置指令２７がサーボ制御部１５へ入力されることで、サーボモータ１６は、工具の退避のための駆動を行う。
　図２は、退避指令生成部の動作の手順を示すフローチャートである。ステップＳ１において、退避指令生成部２２は、退避判定部２１からの退避信号２５の入力があるか否かを判断する。退避信号２５の入力が無い場合（ステップＳ１、Ｎｏ）、退避指令生成部２２は、動作を終了する。
　退避信号２５の入力があった場合、ステップＳ２において、退避指令生成部２２は、退避信号２５の入力をトリガとして、工具の刃先方向の情報を工具データ１３から取得する。
　図３から図５は、刃先方向について説明する図である。刃先方向は、図３に示すように、工具の中心を基準とする刃先点の方角を「０」から「９」の番号によって表したものである。刃先方向は、工具データ１３において、工具ごとに設定されている。図４には、ＸＺ平面内における、刃先方向「１」から「４」の各刃先点Ｐを示している。図５には、ＸＺ平面内における、刃先方向「５」から「８」の各刃先点Ｐを示している。なお、刃先方向「０」および「９」は、刃先点がＸＺ平面に垂直なＹ軸方向にあることを示している。
　一般に、刃先方向のデータは、刃先Ｒ補正において用いられる。本実施の形態では、この刃先方向のデータを、退避指令２６の生成において使用する。
　ステップＳ３において、退避指令生成部２２は、ステップＳ２で取得した情報から、現在選択されている工具の刃先方向を判断する。刃先方向が「０」または「９」であった場合（ステップＳ３、Ｎｏ）、退避指令生成部２２は、動作を終了する。
　刃先方向が「０」および「９」以外であった場合（ステップＳ３、Ｙｅｓ）、ステップＳ４において、退避指令生成部２２は、現在の加工における工具の移動ベクトルを算出する。退避指令生成部２２は、プログラム解析部２０からの解析データ２４を基に、移動ベクトルを求める。
　ステップＳ５において、退避指令生成部２２は、ステップＳ２において取得された刃先方向の情報と、ステップＳ４にて求めた移動ベクトルとを基に、工具を退避させる方向を判定する。退避指令生成部２２は、刃先方向の成分に対して逆、かつ移動ベクトルに垂直な方向を、工具を退避させる方向と判定する。
　ステップＳ６において、退避指令生成部２２は、退避の動作における工具の移動量の設定値を、パラメータ１２から読み出す。次に、ステップＳ７において、退避指令生成部２２は、ステップＳ５において判定された方向、およびステップＳ６において読み出された設定値に応じた退避指令２６を生成する。退避指令生成部２２は、生成した退避指令２６を出力する。これにより、退避指令生成部２２は、動作を終了する。
　次に、工具を退避させる方向の判定についての具体例を説明する。図６は、刃先方向が「３」である工具を使用して、ワークの外径側面を加工している状態を示す図である。この例では、工作機械は、ワーク３１の外径側面に対し、工具３２を使用する外径旋削加工を実施している。工具データ１３において、工具３２の刃先方向「３」が登録されている。
　例えば、工具３２の刃先が位置３３から位置３４へ移動したときに、退避判定部２１が工具３２の退避を決定したとする。退避指令生成部２２は、退避判定部２１からの退避信号２５に応じて、現在選択されている工具３２について、刃先方向「３」を、工具データ１３から取得する。
　退避指令生成部２２は、解析データ２４を基に、位置３３から位置３４への移動ベクトルＶＸＺを求める。この例において、移動ベクトルＶＸＺの方向は、マイナスＺ方向である。この移動ベクトルＶＸＺに対し、プラスＸ方向のベクトルＡ１とマイナスＸ方向のベクトルＡ２とは、いずれも垂直となる。
　図３および図４に示すように、刃先方向「３」は、ＸＺ平面の中で、工具の中心からマイナスＸ方向の成分とマイナスＺ方向の成分とを含む。退避指令生成部２２は、移動ベクトルＶＸＺに垂直なベクトルＡ１およびベクトルＡ２のうち、刃先方向「３」の成分であるマイナスＸ方向とは逆方向のベクトルＡ１の方向を、工具を退避させる方向と判定する。これにより、退避指令生成部２２は、工具３２がワーク３１から離れる方向であるプラスＸ方向へ工具３２を退避させる退避指令２６を生成する。
　図７は、刃先方向が「３」である工具を使用して、ワークの外径端面を加工している状態を示す図である。この例では、工作機械は、ワーク３５の外径端面に対し、工具３６を使用する外径旋削加工を実施している。工具データ１３において、工具３６の刃先方向「３」が登録されている。
　例えば、工具３６の刃先が位置３８から位置３７へ移動したときに、退避判定部２１が工具３６の退避を決定したとする。退避指令生成部２２は、退避判定部２１からの退避信号２５に応じて、現在選択されている工具３６について、刃先方向「３」を、工具データ１３から取得する。
　退避指令生成部２２は、解析データ２４を基に、位置３８から位置３７への移動ベクトルＶＸＺ２を求める。この例において、移動ベクトルＶＸＺ２の方向は、マイナスＸ方向である。この移動ベクトルＶＸＺ２に対し、プラスＺ方向のベクトルＡ１２とマイナスＺ方向のベクトルＡ２２とは、いずれも垂直となる。
　退避指令生成部２２は、移動ベクトルＶＸＺ２に垂直なベクトルＡ１２およびベクトルＡ２２のうち、刃先方向「３」の成分であるマイナスＺ方向とは逆方向のベクトルＡ１２の方向を、工具を退避させる方向と判定する。これにより、退避指令生成部２２は、工具３６がワーク３５から離れる方向であるプラスＺ方向へ工具３６を退避させる退避指令２６を生成する。
　図８は、刃先方向が「２」である工具を使用して、ワークの内径側面を加工している状態を示す図である。この例では、工作機械は、ワーク４０の内径側面に対し、工具４１を使用する内径旋削加工を実施している。工具データ１３において、工具４１の刃先方向「２」が登録されている。
　例えば、工具４１の刃先が位置４２から位置４３へ移動したときに、退避判定部２１が工具４１の退避を決定したとする。退避指令生成部２２は、退避判定部２１からの退避信号２５に応じて、現在選択されている工具４１について、刃先方向「２」を、工具データ１３から取得する。
　退避指令生成部２２は、解析データ２４を基に、位置４２から位置４３への移動ベクトルＶＸＺ３を求める。この例において、移動ベクトルＶＸＺ３の方向は、マイナスＺ方向である。この移動ベクトルＶＸＺ３に対し、プラスＸ方向のベクトルＡ２３とマイナスＸ方向のベクトルＡ１３とは、いずれも垂直となる。
　図３および図４に示すように、刃先方向「２」は、ＸＺ平面の中で、工具の中心からプラスＸ方向の成分とマイナスＺ方向の成分とを含む。退避指令生成部２２は、移動ベクトルＶＸＺ３に垂直なベクトルＡ１３およびベクトルＡ２３のうち、刃先方向「２」の成分であるプラスＸ方向とは逆方向のベクトルＡ１３の方向を、工具を退避させる方向と判定する。これにより、退避指令生成部２２は、工具４１がワーク４０から離れる方向であるマイナスＸ方向へ工具４１を退避させる退避指令２６を生成する。
　数値制御装置１０は、刃先方向「３」の工具３２，３８を使用する外径旋削加工、刃先方向「２」の工具４１を使用する内径旋削加工における工具退避の動作を、いずれの刃先方向および切削加工にも適用することができる。基本的に、ワークの加工面は工具から刃先方向の位置にあるため、数値制御装置１０は、いずれの刃先方向の工具についても同様のアルゴリズムによって、工具を退避させる適切な方向を一意に求めることができる。
　また、数値制御装置１０は、内径端面の内径旋削加工やテーパ加工などのいずれの切削加工についても、同様のアルゴリズムによって、工具を退避させる適切な方向を一意に求めることができる。
　数値制御装置１０は、加工プログラム１１による指令によらずに、工具を退避させる方向を自動で判定可能とする。数値制御装置１０は、工具の退避を要するときに工具の刃先方向と移動方向を参照することで、工具を退避させる方向として適切な方向を求めることができる。また数値制御装置１０は、パラメータ１２によって工具の移動量を指定することができる。
　これにより、数値制御装置１０は、加工プログラム１１の設定によらず、適切な方向へ工具を退避させる制御が可能となるという効果を奏する。退避の方向の判定に使用される刃先方向の情報は従来も工具データ１３として登録されている情報であるため、数値制御装置１０は、退避の方向の判定のための新たな情報を付加しなくても、適切な方向へ工具を退避させることができる。
　加工プログラム１１による退避指令を不要とすることで、数値制御装置１０は、自動プログラムによる加工プログラム１１によらず、いずれの加工プログラム１１である場合も、適切な退避動作を実施させることができる。
　工具を退避させる方向の指令を加工プログラム１１にあらかじめ設定しなくても良いため、ユーザは、加工プログラム１１を作成する時間の短縮や、加工プログラム１１の誤りによる工具やワークの破損を回避することが可能となる。
　１０　数値制御装置、１１　加工プログラム、１２　パラメータ、１３　工具データ、１４　操作スイッチ、１５　サーボ制御部、１６　サーボモータ、１７　位置検出器、１８　センサ、１９　検出信号、２０　プログラム解析部、２１　退避判定部、２２　退避指令生成部、２３　位置指令生成部、２４　解析データ、２５　退避信号、２６　退避指令、２７　位置指令、２８　電圧指令、２９　検出位置情報、３１，３５，４０　ワーク、３２，３６，４１　工具、３３，３４，３７，３８，４２，４３　位置、Ｐ　刃先点、ＶＸＺ，ＶＸＺ２，ＶＸＺ３　移動ベクトル。

Claims (3)

  1. 　工具を移動させるモータの駆動を制御する数値制御装置であって、
    　前記モータへの位置指令を生成する位置指令生成部と、
    　加工時に選択されている前記工具を前記加工時の位置から退避させる動作のための退避指令を生成する退避指令生成部と、を有し、
    　前記退避指令生成部は、前記工具の刃先方向と、前記加工時における前記工具の移動方向とに基づいて、前記工具を退避させる方向を判定し、前記退避させる方向に応じた前記退避指令を生成し、
    　前記位置指令生成部は、前記退避指令に応じた前記位置指令を生成することを特徴とする数値制御装置。
  2. 　前記退避指令生成部は、前記移動方向に垂直、かつ前記刃先方向の成分とは逆の方向を、前記退避させる方向と判定することを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
  3. 　前記退避指令生成部は、前記退避させる動作における前記工具の移動量の設定値を取得し、前記設定値に応じた前記退避指令を生成す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。
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