(57)【要約】  機械制御点を中心とする回転駆動軸の回転駆動を用いて、ワークに対する工具姿勢（１７）を制御可能な工作機械の数値制御装置（１）において、加工プログラム（８）から生成された移動データの補間処理を実施し、補間点ごとの機械制御点の位置を出力する補間部（３）と、機械制御点の位置を工具先端点位置へ変換する座標変換部（５）と、機械制御点の位置および工具先端点位置が可動領域の範囲内であるか否かを判定し、ストロークリミットであることを示すストロークリミット信号（１５）と、工具姿勢（１７）の変更を指示する工具姿勢変更指令（１６）と、を選択して出力するストロークリミット判定部（６）と、工具姿勢変更指令（１６）に応じて工具姿勢（１７）を変更させる工具姿勢変更部（７）と、を有する。
2012101789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械制御点を中心とする回転駆動軸の回転駆動を用いて、ワークに対する工具姿勢を制御可能な工作機械の数値制御装置において、
加工プログラムから生成された移動データの補間処理を実施し、補間点ごとの前記機械制御点の位置を出力する補間部と、
前記機械制御点の位置を工具先端点位置へ変換する座標変換部と、
前記機械制御点の位置および前記工具先端点位置が可動領域の範囲内であるか否かを判定し、ストロークリミットであることを示すストロークリミット信号と、前記工具姿勢の変更を指示する工具姿勢変更指令と、を選択して出力するストロークリミット判定部と、
前記工具姿勢変更指令に応じて前記工具姿勢を変更させる工具姿勢変更部と、
を有することを特徴とする数値制御装置。
【請求項２】
前記ストロークリミット判定部は、前記移動データが前記機械制御点の位置を指令するもの、および前記工具先端点位置を指令するもののいずれであるかを判断し、
前記移動データが前記機械制御点の位置を指令するものであるときは前記工具先端点位置が前記可動領域の範囲外となる場合に、前記移動データが前記工具先端点位置を指令するものであるときは前記機械制御点の位置が前記可動領域の範囲外となる場合に、前記工具姿勢変更指令を出力することを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
【請求項３】
前記工具姿勢変更部は、予め設定された許容範囲において前記工具姿勢を変更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。
【請求項４】
前記工具姿勢変更部は、前記工具姿勢の変化が最小となる前記回転駆動を選択して前記工具姿勢を変更することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の数値制御装置。
【請求項５】
前記工具姿勢変更部は、前記機械制御点を移動可能な方向のうち前記可動領域が最も広く確保されている方向を移動方向として選択して、前記工具姿勢を変更することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の数値制御装置。
【請求項６】
前記工具姿勢変更部は、前記機械制御点を移動可能な方向のうち前記ワークから遠ざかる方向を移動方向として選択して、前記工具姿勢を変更することを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の数値制御装置。
【請求項７】
前記工具姿勢変更部は、前記工具姿勢変更指令に応じて前記工具姿勢を変更した後、前記工具姿勢を変更前の状態へ復帰させることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の数値制御装置。
【請求項８】
前記工具姿勢変更部によって前記工具姿勢が変更されたままである場合に、工具を送る切削送りの指令があったときに、アラームを出力させることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の数値制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械を数値制御（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ；ＮＣ）する数値制御装置に係り、特に、回転駆動軸の回転駆動により工具の位置および姿勢を制御することができる多軸工作機械の数値制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
数値制御装置が搭載された工作機械は、指令された位置へ工具が移動するように各軸を制御し、可動部を移動させて加工を行う。数値制御装置は、可動領域の設定により工具の可動範囲を制御し、工具と工作機械との干渉を回避している。回転駆動軸が設けられた工作機械は、回転駆動軸の回転駆動により工具の位置および姿勢を調整し、加工を行う。従来、数値制御装置は、工具の先端が工作機械と接触しないように、回転駆動軸の回転角を考慮して可動領域を狭める措置が多く採られている。【０００３】
また、従来、機械制御点から工具先端までの長さと工具の回転角とから工具先端点の位置を求め、工具が可動領域の範囲内か否かを判定することで、できるだけ可動領域の範囲を狭めずに干渉を回避する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２８０７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
工具先端点を制御する場合のように回転駆動軸を動作させるような場合、工具を傾けている場合が多くなるため、工具が可動領域の範囲外となる場合が多く生じ得る。このように、従来の数値制御装置では、工作機械の可動範囲を十分に活かすことが困難となることや、ストロークリミットの回避のための修正作業によって作業効率が低下するという問題が生じることとなる。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、工作機械の可動範囲を十分に活用でき、かつ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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、機械制御点を中心とする回転駆動軸の回転駆動を用いて、ワークに対する工具姿勢を制御可能な工作機械の数値制御装置において、加工プログラムから生成された移動データの補間処理を実施し、補間点ごとの前記機械制御点の位置を出力する補間部と、前記機械制御点の位置を工具先端点位置へ変換する座標変換部と、前記機械制御点の位置および前記工具先端点位置が可動領域の範囲内であるか否かを判定し、ストロークリミットであることを示すストロークリミット信号と、前記工具姿勢の変更を指示する工具姿勢変更指令と、を選択して出力するストロークリミット判定部と、前記工具姿勢変更指令に応じて前記工具姿勢を変更させる工具姿勢変更部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかる数値制御装置は、工作機械の可動範囲を十分に活用でき、かつ作業効率を向上できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態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】図２は、数値制御装置によって制御される工作機械の機械構成を示す模式図である。
【図３】図３は、数値制御装置による制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図４は、機械位置制御において工具姿勢の変更は不可であると判定する例を説明する図である。
【図５】図５は、機械位置制御において工具姿勢の変更は可能であると判定する例を説明する図である。
【図６】図６は、工具先端点位置制御において工具姿勢の変更は可能であると判定する例を説明する図である。
【図７】図７は、工具先端点位置制御において工具姿勢の変更は不可であると判断する例を説明する図である。
【図８】図８は、ＸＺ平面において工具姿勢を変更する動作の例を説明する図である。
【図９】図９は、ＸＹ平面において工具姿勢を変更する動作の例を説明する図である。
【図１０】図１０は、可動領域が広い方向へ移動するように工具姿勢を変更する動作の例を説明する図である。
【図１１】図１１は、ワークから遠ざかる方向へ移動するように工具姿勢を変更する動作の例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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の構成を示すブロック図である。数値制御装置１は、加工プログラム８を読み取り、解析処理、補間処理を行い、サーボアンプ９へ位置指令を出力する。数値制御装置１によって制御される工作機械は、機械制御点を中心とする回転駆動軸の回転駆動を用いて、ワークに対する工具姿勢を制御する。
【００１２】
数値制御装置１は、プログラム解析部２、補間部３、移動量出力部４、座標変換部５、ストロークリミット判定部６および工具姿勢変更部７を有する。プログラム解析部２は、加工プログラム８を読み取り、移動データ１１を生成する。移動データ１１とは、移動に関する情報、例えば、位置決めおよび切削送りなどの区別を示す移動モード、工具先端点位置制御等の有効および無効を示す制御モード、ブロックの始点位置や終点位置である移動位置等とする。工具先端点位置制御とは、移動データ１１が工具先端点位置１３を指令するものである場合の制御を指すものとする。これに対して、移動データ１１が機械制御点の位置（適宜「機械位置」と称する）１２を指令するものである場合の制御を、機械位置制御と称する。
【００１３】
補間部３は、プログラム解析部２で生成された移動データ１１の補間処理を実施し、補間点ごとの機械位置１２を出力する。工具先端点位置制御の場合は、補間部３は、補間処理の実施により補間点ごとの工具先端点位置１３を求め、工具先端点位置１３と、回転駆動軸の回転角と、機械制御点から工具先端点までの長さとによる座標変換により、機械位置１２を求める。なお、工具先端点位置１３から機械位置１２への変換を、逆変換と称する。また、機械位置１２から工具先端点位置１３への変換を、順変換と称する。移動量出力部４は、補間部３が出力した機械位置１２から位置指令を求め、サーボアンプ９へ出力する。
【００１４】
座標変換部５は、機械位置１２の順変換によって工具先端点位置１３を求める。ストロークリミット判定部６は、機械位置１２および工具先端点位置１３が、可動領域１４の範囲内であるか否かを判定する。可動領域１４は、パラメータ１０として予め記憶されている。
【００１５】
また、ストロークリミット判定部６は、移動データ１１から、制御モードが機械位置制御および工具先端点位置制御のいずれであるかを判断する。機械位置制御において機械位置１２が可動領域１４の範囲外となる場合、および、工具先端点位置制御において工具先端点位置１３が可動領域１４の範囲外となる場合、ストロークリミット判定部６は、ストロークリミットであることを示すストロークリミット信号１５を補間部３へ出力する。
【００１６】
機械位置制御において工具先端点位置１３が可動領域１４の範囲外となる場合、および、工具先端点位置制御において機械位置１２が可動領域１４の範囲外となる場合、ストロークリミット判定部６は、工具姿勢１７の変更を指示する工具姿勢変更指令１６を出力する。ストロークリミット判定部６は、機械位置１２および工具先端点位置１３が可動領域１４の範囲内であるか否かの判定結果に応じて、ストロークリミット信号１５と工具姿勢変更指令１６とを選択し、出力する。
【００１７】
工具姿勢変更部７は、工具姿勢変更指令１６に応じて工具姿勢１７を変更させる。工具姿勢変更部７は、機械位置１２および工具先端点位置１３が可動領域１４の範囲内となる工具姿勢１７および機械位置１２を求め、出力する。なお、工具姿勢１７とは、ワークを基準とする場合の工具の傾きであって、回転駆動軸の回転によって変更することができるものとする。
【００１８】
なお、図１に示す数値制御装置１の構成は、自動運転を実施する場合を例として示しているが、これに限られない。数値制御装置１は、手動操作を実施するものであっても良い。手動操作の場合も、数値制御装置１は、制御モード、回転駆動軸の回転および移動に関する指令等の移動データ１１を元に、補間部３で補間点毎の機械位置１２を生成する。数値制御装置１は、手動操作の場合も、自動操作の場合と同様に、機械位置１２および工具先端点位置１３が可動領域１４の範囲内であるか否かの判定や、工具姿勢１７の変更を実施できる。
【００１９】
図２は、数値制御装置によって制御される工作機械の機械構成を示す模式図である。ここで例示する工作機械は、互いに垂直な並進３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）に加えて、工具２１側に二つの回転軸（Ｂ軸、Ｃ軸）を備えた、いわゆる工具チルト型５軸加工機である。この例では、工具側第１回転駆動軸２２は、Ｚ軸周りに回転するＣ軸に相当する。工具側第２回転駆動軸２３は、Ｙ軸周りに回転するＢ軸に相当する。機械制御点２４は、機械位置制御の場合における制御点であって、Ｂ軸およびＣ軸の交点に相当する。工具先端点２５は、工具先端点位置制御の場合における制御点であって、工具２１の先端に位置する。
【００２０】
工作機械は、工具側第１回転駆動軸２２および工具側第２回転駆動軸２３を回転させることにより、ワーク２６に対する工具２１の傾きを調整することができる。工具先端点２５の位置は、工具側第１回転駆動軸２２の回転角と工具側第２回転駆動軸２３の回転角とに応じて移動する。なお、工作機械は、回転駆動軸の回転駆動を用いて工具姿勢を調整可能であれば、いずれの構成を採用するものであっても良いものとする。
【００２１】
図３は、数値制御装置による制御の処理手順を示すフローチャートである。補間部３は、補間点ごとの機械制御点２４の位置（機械位置１２）を求める（ステップＳ１）。工具先端点位置制御の場合は、補間部３は、補間処理の実施により補間点ごとの工具先端点位置１３を求め、工具側第１回転駆動軸２２および工具側第２回転駆動軸２３の回転角と、機械制御点２４から工具先端点２５までの長さとを用いた工具先端点位置１３の逆変換により、機械位置１２を求める。
【００２２】
座標変換部５は、ステップＳ１で求めた機械位置１２の順変換により、工具先端点位置１３を求める（ステップＳ２）。ストロークリミット判定部６は、ステップＳ１で求めた機械位置１２と、ステップＳ２で求めた工具先端点位置１３とが、可動領域１４の範囲内か否かを判定する（ステップＳ３）。
【００２３】
機械位置１２および工具先端点位置１３の少なくとも一方が可動領域１４の範囲外である場合（ステップＳ３、Ｎｏ）、ストロークリミット判定部６は、工具姿勢１７の変更が可能か否かを判定する（ステップＳ４）。工具姿勢１７の変更は不可と判定した場合（ステップＳ４、Ｎｏ）、ストロークリミット判定部６は、ストロークリミット信号１５を出力する（ステップＳ５）。ストロークリミット判定部６からのストロークリミット信号１５が補間部３へ入力されると、数値制御装置１は、ストロークリミットの回避のための処理を終了する。工具姿勢１７の変更が可能と判定した場合（ステップＳ４、Ｙｅｓ）、数値制御装置１は、ステップＳ６へと処理を進める。
【００２４】
ここで、工具姿勢１７の変更が可能であるか否かの判定について説明する。図４は、機械位置制御において工具姿勢の変更は不可であると判定する場合の例を説明する図である。図５は、機械位置制御において工具姿勢の変更は可能であると判定する場合の例を説明する図である。ここでは、工具側第２回転駆動軸２３を回転させる工具姿勢１７の変化によってストロークリミットの回避が可能であるかを判断する場合を例とする。また、説明に不要な構成の図示を適宜省略している。
【００２５】
図４に示す工具姿勢１７では、機械制御点２４から見て、可動領域１４の境界２７側とは反対側に工具先端点２５が位置している。このような工具姿勢１７に対して、機械制御点２４が境界２７を越えるような位置指令があったとする。可動領域１４の範囲外となる制御点は、位置指令の対象と同じ機械制御点２４である。工具側第２回転駆動軸２３を回転させる工具姿勢１７の変化によってストロークリミットは回避できないため、ストロークリミット判定部６は、工具姿勢１７の変更は不可と判定する。
【００２６】
図５に示す工具姿勢１７では、機械制御点２４から見て境界２７側に工具先端点２５が位置している。このような工具姿勢１７に対して、工具先端点２５が境界２７を越えるような位置指令があったとする。可動領域１４の範囲外となる制御点は、位置指令の対象とは異なる工具先端点２５である。工具側第２回転駆動軸２３を回転させる工具姿勢１７の変化によってストロークリミットは回避可能であるため、ストロークリミット判定部６は、工具姿勢１７の変更は可能と判定する。
【００２７】
図６は、工具先端点位置制御において工具姿勢の変更は可能であると判定する例を説明する図である。図７は、工具先端点位置制御において工具姿勢の変更は不可であると判断する例を説明する図である。ここでも、工具側第２回転駆動軸２３を回転させる工具姿勢１７の変化によってストロークリミットの回避が可能であるかを判定する場合を例とする。また、説明に不要な構成の図示を適宜省略している。
【００２８】
図６に示す工具姿勢１７では、工具先端点２５から見て境界２７側に機械制御点２４が位置している。このような工具姿勢１７に対して、機械制御点２４が境界２７を越えるような位置指令があったとする。可動領域１４の範囲外となる制御点は、位置指令の対象とは異なる機械制御点２４である。工具側第２回転駆動軸２３を回転させる工具姿勢１７の変化によってストロークリミットは回避可能であるため、ストロークリミット判定部６は、工具姿勢１７の変更は可能と判定する。
【００２９】
図７に示す工具姿勢１７では、工具先端点２５から見て、境界２７側とは反対側に機械制御点２４が位置している。このような工具姿勢１７に対して、工具先端点２５が境界２７を越えるような位置指令があったとする。可動領域１４の範囲外となる制御点は、位置指令の対象と同じ工具先端点２５である。工具側第２回転駆動軸２３を回転させる工具姿勢１７の変化によってストロークリミットは回避できないため、ストロークリミット判定部６は、工具姿勢１７の変更は不可と判定する。
【００３０】
図４から図７を参照して説明するように、ストロークリミット判定部６は、位置指令によって可動領域１４の範囲外となる制御点と位置指令の対象である制御点とが機械制御点２４または工具先端点２５で一致する場合に、工具姿勢１７の変更は不可と判定する。また、ストロークリミット判定部６は、位置指令によって可動領域１４の範囲外となる制御点と位置指令の対象である制御点とが不一致となる場合に、工具姿勢１７の変更は可能と判定する。これにより、数値制御装置１は、工具姿勢１７の変更が可能であることを確認した上で、ストロークリミットの回避のための動作が可能となる。
【００３１】
図３に戻って、工具姿勢変更部７は、工具姿勢１７が記憶されているか否かを判断する（ステップＳ６）。工具姿勢変更部７に工具姿勢１７が記憶されていない場合（ステップＳ６、Ｎｏ）、工具姿勢変更部７は、工具姿勢１７を記憶する（ステップＳ７）。工具姿勢１７を記憶した後、または工具姿勢１７が記憶されている場合（ステップＳ６、Ｙｅｓ）、数値制御装置１は、工具姿勢変更部７によって工具姿勢１７を変更させて（ステップＳ８）、処理を終了する。
【００３２】
ここで、工具姿勢変更部７による工具姿勢１７の変更方法について説明する。工具姿勢変更部７は、制御点を指令どおりに動作させるのと並行して工具姿勢１７を変更させる。機械制御点２４を指令していて工具先端点２５が可動領域１４の範囲外となる場合は、数値制御装置１は、機械制御点２４を指令どおりに動作させながら工具姿勢１７を変更させる。また、工具先端点２５を指令していて機械制御点２４が可動領域１４の範囲外となる場合は、数値制御装置１は、工具先端点２５を指令どおりに動作させながら工具姿勢１７を変更させる。
【００３３】
図８は、ＸＺ平面において工具姿勢を変更する動作の例を説明する図である。ここでは、工具先端点２５の位置をＰ１、Ｐ２、Ｐ３へと順に移動させる工具先端点位置制御の場合を例とする。工具先端点２５がＰ２にあるとき、機械制御点２４は、Ｘ軸について可動領域１４の範囲外となる。数値制御装置１は、Ｐ１からＰ２の区間では、工具姿勢１７を変更すること無く工具先端点２５を移動させる。数値制御装置１は、Ｐ２からＰ３の区間では、工具側第２回転駆動軸２３（Ｂ軸）の回転駆動により工具姿勢１７を変更しながら、工具先端点２５を移動させる。
【００３４】
工具姿勢変更部７は、Ｐ２からＰ３の間におけるＢ軸の回転角を、例えば以下の計算により求める。機械制御点２４の位置を（ＸＭ，ＹＭ，ＺＭ）、工具先端点２５の位置を（ＸＴ，ＹＴ，ＺＴ）、機械制御点２４から工具先端点２５までの長さをＬ、Ｂ軸の回転角をθＢ、Ｃ軸の回転角をθＣとすると、式（１）から（３）が成立する。
ＸＭ＝ＸＴ＋ＬｓｉｎθＢｃｏｓθＣ  …（１）
ＹＭ＝ＹＴ＋ＬｓｉｎθＢｓｉｎθＣ  …（２）
ＺＭ＝ＺＴ＋ＬｃｏｓθＢ  …（３）
【００３５】
Ｐ２からＰ３の区間では、機械制御点２４のＸ座標ＸＭは境界２７上にて一定となる。境界２７のＸ座標をＸｌｉｎとすると、Ｐ２からＰ３の区間においてＸＭ＝Ｘｌｉｎが成り立つ。これにより、θＢは、式（４）により求められる。
【００３６】
【数１】
2012101789.tif 000003
【００３７】
図９は、ＸＹ平面において工具姿勢を変更する動作の例を説明する図である。数値制御装置１は、Ｐ２からＰ３の区間では、工具側第１回転駆動軸２２（Ｃ軸）の回転駆動により工具姿勢１７を変更しながら、工具先端点２５を移動させる。Ｃ軸の回転角θＣは、式（５）により求められる。
【００３８】
【数２】
2012101789.tif 000004
【００３９】
このように、数値制御装置１は、工具姿勢変更部７により工具側第１回転駆動軸２２または工具側第２回転駆動軸２３を回転させて工具姿勢１７を変更させることで、ストロークリミットを回避する。
【００４０】
本実施の形態では、機械制御点２４または工具先端点２５が可動領域１４の範囲外となる場合に、指令された制御点の位置を変化させず、自動的に工具姿勢１７を変更することで、ストロークリミットを回避する。作業者は、加工プログラム８について、ストロークリミットの回避のための修正を低減できる。これにより、工作機械の可動範囲を十分に活用するとともに、作業効率を向上できるという効果を奏する。
【００４１】
数値制御装置１は、工具側第１回転駆動軸２２および工具側第２回転駆動軸２３のうちの一方を回転駆動の対象として工具姿勢１７を変更させる場合に限られず、工具側第１回転駆動軸２２および工具側第２回転駆動軸２３の双方を回転させて工具姿勢１７を変更させることとしても良い。工具姿勢１７を変更する態様は複数存在することとなるため、工具姿勢変更部７は、以下の手法により工具姿勢１７を変更する態様を決定しても良い。
【００４２】
工具姿勢１７を変更する態様を決定する第１の方法は、工具姿勢１７の変化が最小となるように回転駆動軸を回転させる方法である。工具姿勢変更部７は、工具姿勢１７の変化が最小となる回転駆動を選択して工具姿勢１７を変更する。工具姿勢変更部７は、ストロークリミットの回避に要する工具側第１回転駆動軸２２の回転角と工具側第２回転駆動軸２３の回転角とを比較し、回転角が小さいほうを選択する。これにより、工作機械の動作をできるだけ小さく抑え、作業者が安心して作業することができる。
【００４３】
工具姿勢１７を変更する態様を決定する第２の方法は、可動領域１４が広い方向へ移動するように回転駆動軸を回転させる方法である。図１０は、可動領域が広い方向へ移動するように工具姿勢を変更する動作の例を説明する図である。ここでは、ＸＹ平面において、工具側第１回転駆動軸２２（Ｃ軸）の回転駆動により工具姿勢１７を変更する場合を例とする。この場合、Ｃ軸を正方向および負方向のいずれに回転しても、Ｘ軸方向についてのストロークリミットは回避可能である。ただし、Ｃ軸を負方向へ回転させた場合、Ｙ軸についてのストロークリミットが回避できなくなる。
【００４４】
工具姿勢変更部７は、予め設定された境界２７の位置と機械制御点２４の位置とから、境界２７および工具２１の間隔を各軸について求める。工具姿勢変更部７は、機械制御点２４を移動可能な方向のうち工具２１および境界２７の間隔が最も長い方向、すなわち可動領域１４が最も広く確保されている方向を移動方向として選択して、工具姿勢１７を変更する。図１０に示す例では、工具姿勢変更部７は、Ｙ軸の矢印方向とその逆方向とのうち、可動領域１４が大きく確保されているＹ軸矢印方向を移動方向として選択する。これにより、ストロークリミットを確実に回避することが可能となる。
【００４５】
工具姿勢１７を変更する態様を決定する第３の方法は、ワーク２６から遠ざかる方向へ移動するように回転駆動軸を回転させる方法である。図１１は、ワークから遠ざかる方向へ移動するように工具姿勢を変更する動作の例を説明する図である。ここでは、ＸＹ平面において、工具側第１回転駆動軸２２（Ｃ軸）の回転駆動により工具姿勢１７を変更する場合を例とする。この場合、Ｃ軸を正方向および負方向のいずれに回転しても、Ｘ軸方向についてのストロークリミットは回避可能である。ただし、Ｃ軸を正方向へ回転させた場合、工具２１の位置がワーク２６に近くなり、干渉の危険が高くなる。
【００４６】
工具姿勢変更部７は、予め設定されたワーク２６の位置と機械制御点２４の位置とから、ワーク２６および工具２１の間隔を求める。工具姿勢変更部７は、機械制御点２４を移動可能な方向のうち工具２１およびワーク２６の間隔が大きくなる方向、すなわちワーク２６から遠ざかる方向を移動方向として選択して、工具姿勢１７を変更する。図１１に示す例では、工具姿勢変更部７は、Ｙ軸の矢印方向とその逆方向とのうち、ワーク２６から遠ざかるＹ軸矢印逆方向を移動方向として選択する。これにより、工具２１とワーク２６との干渉を抑制させることが可能となる。
【００４７】
数値制御装置１は、工具姿勢１７を変化させるために回転駆動軸を回転させる角度の許容範囲をパラメータ１０として保持することとしても良い。工具姿勢変更部７は、予め設定された許容範囲において工具姿勢１７を変更する。これにより、工作機械の動作をできるだけ小さく抑え、作業者が安心して作業することができる。
【００４８】
数値制御装置１は、工具２１による切削時における許容範囲と、工具２１の位置決め時の許容範囲とをそれぞれ設定することとしても良い。この場合、切削時の許容範囲は位置決め時の許容範囲より小さく設定しておくことで、工具姿勢１７が変更されることによる加工への影響を抑えることが可能となる。
【００４９】
図３に戻って、機械位置１２および工具先端点位置１３が可動領域１４の範囲内である場合（ステップＳ３、Ｙｅｓ）、工具姿勢変更部７は、工具姿勢１７が記憶されているか否かを判断する（ステップＳ９）。工具姿勢変更部７に工具姿勢１７が記憶されていない場合（ステップＳ９、Ｎｏ）、数値制御装置１は、処理を終了する。
【００５０】
工具姿勢変更部７に工具姿勢１７が記憶されている場合（ステップＳ９、Ｙｅｓ）、工具姿勢変更部７は、現在の工具姿勢１７が、工具姿勢変更部７に記憶されている工具姿勢１７と一致するか否かを判断する（ステップＳ１０）。
【００５１】
現在の工具姿勢１７が、工具姿勢変更部７に記憶されている工具姿勢１７と一致しない場合（ステップＳ１０、Ｎｏ）、工具姿勢変更部７が工具姿勢１７を復帰させて（ステップＳ１１）、数値制御装置１は処理を終了する。このように、工具姿勢変更部７は、工具姿勢変更指令１６に応じて工具姿勢１７を変更した後、工具姿勢１７を変更前の状態へ復帰させる。
【００５２】
現在の工具姿勢１７が、工具姿勢変更部７に記憶されている工具姿勢１７と一致する場合（ステップＳ１０、Ｙｅｓ）、工具姿勢変更部７は、記憶している工具姿勢１７を消去する（ステップＳ１２）。これにより、数値制御装置１は処理を終了する。
【００５３】
ここで、工具姿勢１７を復帰させる動作について説明する。数値制御装置１は、工具姿勢変更部７によって工具姿勢１７を変更させる場合と同様、指令どおりに制御点を動作させながら工具姿勢１７を復帰させる。例えば、図８に示す工具先端点位置制御の場合、工具先端点２５の位置をＰ３、Ｐ２、Ｐ１と順に移動させる。
【００５４】
数値制御装置１は、Ｐ３からＰ２の区間では、工具側第２回転駆動軸２３（Ｂ軸）の回転駆動により工具姿勢１７を変更前の状態へ戻しながら、工具先端点２５を移動させる。Ｐ３からＰ２の間におけるＢ軸の回転角θＢは、工具姿勢１７を変更させる場合と同様、上記の式（４）を用いて求められる。
【００５５】
このように、数値制御装置１は、変更した工具姿勢１７を自動的に元の状態へ戻すことで、工具姿勢１７の変更による加工への影響を最小限に抑えることが可能となる。
【００５６】
工具姿勢変更部７によって工具姿勢１７が変更されたままである場合に、数値制御装置１は、工具２１を送る切削送りの指令があったときに、アラームを出力させることとしても良い。アラームの出力に応じて工作機械の動作を停止させることで、工具姿勢１７が変更されたままでの加工を抑制可能とし、工具姿勢１７の変更による加工への影響を低減可能となる。
【符号の説明】
【００５７】
１  数値制御装置
２  プログラム解析部
３  補間部
４  移動量出力部
５  座標変換部
６  ストロークリミット判定部
７  工具姿勢変更部
８  加工プログラム
９  サーボアンプ
１０  パラメータ
１１  移動データ
１２  機械位置
１３  工具先端点位置
１４  可動領域
１５  ストロークリミット信号
１６  工具姿勢変更指令
１７  工具姿勢
２１  工具
２２  工具側第１回転駆動軸
２３  工具側第２回転駆動軸
２４  機械制御点
２５  工具先端点
２６  ワーク
２７  境界
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年9月15日(2011.9.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械制御点を中心とする回転駆動軸の回転駆動を用いて、ワークに対する工具姿勢を制御可能な工作機械の数値制御装置において、
加工プログラムから生成された移動データの補間処理を実施し、補間点ごとの前記機械制御点の位置を出力する補間部と、
前記機械制御点の位置を工具先端点位置へ変換する座標変換部と、
前記機械制御点の位置および前記工具先端点位置が可動領域の範囲内であるか否かを判定し、ストロークリミットであることを示すストロークリミット信号と、前記工具姿勢の変更を指示する工具姿勢変更指令と、を選択して出力するストロークリミット判定部と、
前記工具姿勢変更指令に応じて前記工具姿勢を変更させる工具姿勢変更部と、
を有することを特徴とする数値制御装置。
【請求項２】
前記ストロークリミット判定部は、前記移動データが前記機械制御点の位置を指令するもの、および前記工具先端点位置を指令するもののいずれであるかを判断し、
前記移動データが前記機械制御点の位置を指令するものであるときは前記工具先端点位置が前記可動領域の範囲外となる場合に、前記移動データが前記工具先端点位置を指令するものであるときは前記機械制御点の位置が前記可動領域の範囲外となる場合に、前記工具姿勢変更指令を出力することを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
【請求項３】
前記工具姿勢変更部は、予め設定された許容範囲において前記工具姿勢を変更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。
【請求項４】
前記工具姿勢変更部は、前記工具姿勢の変化が最小となる前記回転駆動を選択して前記工具姿勢を変更することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の数値制御装置。
【請求項５】
前記工具姿勢変更部は、前記機械制御点を移動可能な方向のうち前記可動領域が最も広く確保されている方向を移動方向として選択して、前記工具姿勢を変更することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の数値制御装置。
【請求項６】
前記工具姿勢変更部は、前記機械制御点を移動可能な方向のうち前記ワークから遠ざかる方向を移動方向として選択して、前記工具姿勢を変更することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の数値制御装置。
【請求項７】
前記工具姿勢変更部は、前記工具姿勢変更指令に応じて前記工具姿勢を変更した後、前記工具姿勢を変更前の状態へ復帰させることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の数値制御装置。
【請求項８】
前記工具姿勢変更部によって前記工具姿勢が変更されたままである場合に、工具を送る切削送りの指令があったときに、アラームを出力させることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の数値制御装置。
【国際調査報告】
2012101789.tif 000016
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