(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
座標軸ごとに制御系の本来のデータ形式が直径指定形式であるかそれとも半径指定形式であるかがあらかじめ固有データ形式として設定されている数値制御工作機械において、
所望の座標軸に関する座標データのデータ形式を、直径指定形式とするかそれとも半径指定形式とするかを加工プログラムの命令群により変更して指定データ形式として指定し、
前記命令群は、前記座標軸に関する前記指定データ形式を直径指定形式とする命令と、前記座標軸に関する前記指定データ形式を半径指定形式とする命令と、前記座標軸に関する前記指定データ形式を固有データ形式と同じにする命令とを含むものであり、
前記命令群による指定以後の前記座標軸に関する座標データを指定データ形式と固有データ形式との間で相互に変換処理することを特徴とする数値制御工作機械における座標データ指定形式の切換方法。
【請求項２】
請求項１に記載した数値制御工作機械における座標データ指定形式の切換方法であって、
前記命令群は、それぞれの前記座標軸ごとに指定データ形式を指定することができるものであり、
前記座標データは、加工プログラムの座標指令値と座標表示装置における表示データを含み、
前記変換処理は、前記固有データ形式が直径指定形式であり前記指定データ形式が半径指定形式である場合は、指定データ形式の座標指令値を２倍して固有データ形式の座標指令値として制御系に渡すとともに、制御系の固有データ形式の座標値を１／２倍して表示データとし、
前記固有データ形式が半径指定形式であり前記指定データ形式が直径指定形式である場合は、指定データ形式の座標指令値を１／２倍して固有データ形式の座標指令値として制御系に渡すとともに、制御系の固有データ形式の座標値を２倍して表示データとすることを特徴とする数値制御工作機械における座標データ指定形式の切換方法。
【請求項３】
請求項２に記載した数値制御工作機械における座標データ指定形式の切換方法であって、
前記固有データ形式が半径指定形式であり前記指定データ形式が直径指定形式である場合に、指定データ形式の座標指令値を１／２倍して固有データ形式の座標指令値として変換する際に、最小移動量分の剰余が生じるときにはその剰余を正負を含めて記憶しておき、次の移動時にその剰余を加算することを特徴とする数値制御工作機械における座標データ指定形式の切換方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ターニングセンタ等の数値制御工作機械において、加工プログラムの座標指令値の移動データや座標表示装置への表示データを直径値指令（直径値表示）または半径値指令（半径値表示）に切り換える数値制御工作機械における座標データ指定形式の切換方法に関し、特にＣ軸機能、回転工具取付可能な数値制御（ＮＣ）旋盤やターニングセンタに対して有効な数値制御工作機械における座標データ指定形式の切換方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、工作機械の多機能化が進み、ＮＣ旋盤においても旋削加工だけでなくＣ軸機能、回転工具を使用してフライス加工等が可能なものが増えている。また、ターニングセンタにおいても旋削加工に加えて種々の加工が可能である。
【０００３】
旋盤加工やターニングセンタにおける旋削加工の加工プログラムにおいては、主軸の軸心方向であるＺ軸方向の座標指令値はプログラム原点からのＺ軸方向の距離で指定および表示するが、加工工具のＺ軸方向と直交する相対移動方向であるＸ軸方向の座標指令値は直径値すなわちプログラム原点からのＸ軸方向の距離の２倍の値で指定（直径指定）および表示するのが普通である。これは、加工形状を表す設計図面の寸法表示が直径値表示になっているとともに、旋削加工では加工工具の移動量の２倍の寸法分工作物が削られていくことによる。しかし、旋盤やターニングセンタの旋削以外のフライス加工等の加工においては、加工工具の移動量と工作物の切削された寸法とは同一であるため、同じ工作機械でこれらの加工プログラムを記述する場合は、Ｘ軸方向の座標指令値だけ移動指令値を２倍した移動指令値に換算して加工プログラムを作成していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように旋削加工とそれ以外の加工では、Ｘ軸方向の加工工具の移動量と工作物の切削された寸法との関係が異なるため、複数種類の加工を同一の直径指定の工作機械で行うには、旋削加工以外の加工の場合、Ｘ軸方向の座標指令値を直径指定の数値に換算しなければならず、加工プログラムを作るのが面倒であり、また、プログラムミスが発生する原因ともなっていた。
【０００５】
そこで、本発明は、加工プログラム中で所望の座標軸に関するデータ形式を指定でき、簡単に加工プログラムを作成することができ、プログラムミスを減少させることができる数値制御工作機械における座標データ指定形式の切換方法を提供することを目的とする。
【０００６】
次に、本発明は、指定データ形式と固有データ形式の間で換算を行っても送り誤差が累積せず高精度の加工送りを維持できる数値制御工作機械における座標データ指定形式の切換方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の数値制御工作機械における座標データ指定形式の切換方法は、座標軸ごとに制御系の本来のデータ形式が直径指定形式であるかそれとも半径指定形式であるかがあらかじめ固有データ形式として設定されている数値制御工作機械において、所望の座標軸に関する座標データのデータ形式を、直径指定形式とするかそれとも半径指定形式とするかを加工プログラムの命令群により変更して指定データ形式として指定し、前記命令群は、前記座標軸に関する前記指定データ形式を直径指定形式とする命令と、前記座標軸に関する前記指定データ形式を半径指定形式とする命令と、前記座標軸に関する前記指定データ形式を固有データ形式と同じにする命令とを含むものであり、前記命令群による指定以後の前記座標軸に関する座標データを指定データ形式と固有データ形式との間で相互に変換処理することを特徴とする。
【０００９】
また、上記の数値制御工作機械における座標データ指定形式の切換方法において、前記命令群は、それぞれの前記座標軸ごとに指定データ形式を指定することができるものであり、前記座標データは、加工プログラムの座標指令値と座標表示装置における表示データを含み、前記変換処理は、前記固有データ形式が直径指定形式であり前記指定データ形式が半径指定形式である場合は、指定データ形式の座標指令値を２倍して固有データ形式の座標指令値として制御系に渡すとともに、制御系の固有データ形式の座標値を１／２倍して表示データとし、前記固有データ形式が半径指定形式であり前記指定データ形式が直径指定形式である場合は、指定データ形式の座標指令値を１／２倍して固有データ形式の座標指令値として制御系に渡すとともに、制御系の固有データ形式の座標値を２倍して表示データとすることが好ましい。
【００１０】
また、上記の数値制御工作機械における座標データ指定形式の切換方法において、前記固有データ形式が半径指定形式であり前記指定データ形式が直径指定形式である場合に、指定データ形式の座標指令値を１／２倍して固有データ形式の座標指令値として変換する際に、最小移動量分の剰余が生じるときにはその剰余を正負を含めて記憶しておき、次の移動時にその剰余を加算することが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１に本発明を適用する数値制御旋盤の座標軸の設定の仕方を示す。主軸１にはチャック２が設けられており、チャック２に工作物４を保持し、主軸１を回転させながらバイト３により工作物４に旋削加工を施す。ここで、座標系は、Ｚ軸を主軸１の軸心方向とし、Ｘ軸をバイト３の移動方向すなわちＺ軸方向と直交する方向とする。旋削以外の加工に使用するＹ軸は、Ｘ軸とＺ軸の双方に直交する方向すなわち図１では紙面直角方向であり、紙面手前側がＹ軸プラス方向とする。プログラム原点５すなわち座標原点は、図１のように主軸１の中心線上での工作物４の端面の位置とし、そのプログラム原点５を基準にした位置指令により加工プログラムを作成する。
【００１２】
旋削加工においては、Ｘ軸方向の位置指令は直径値すなわちプログラム原点５からのＸ軸方向の距離の２倍の値で指定するのが普通である。これは、加工形状を表す設計図面の寸法表示が通常は直径値表示になっているとともに、バイト３のＸ軸方向の移動量の２倍の寸法分工作物が削られていくため、オペレータがプログラム容易であるからである。Ｘ軸のような直径値での座標位置指定を直径指定形式と呼ぶ。Ｚ軸方向の座標指令値はプログラム原点５からのＺ軸方向の距離で指定する。便宜的に、Ｚ軸のような通常の座標位置指定を半径指定形式と呼ぶ。
【００１３】
最近、工作機械の多機能化が進み、ターニングセンタのように旋削加工だけでなくフライス加工等が可能なものが増えている。このような場合、旋削以外のフライス加工等の加工においては、工具の移動量と工作物の切削された寸法とは同一であるため、Ｘ軸の位置指令が直径指定形式の工作機械でこれらの加工プログラムを記述する場合は、Ｘ軸方向の座標指令値だけ図面寸法を２倍して直径指定形式に換算して加工プログラムを作成しなければならなかった。
【００１４】
逆に、Ｘ軸の位置指令が半径指定形式の工作機械では、旋削加工を行う場合に、設計図面の直径値表示を１／２倍して半径指定形式の寸法に換算して加工プログラムを作成しなければならなかった。
【００１５】
本発明は、加工プログラム中で位置指令のデータ形式を指定して自由に変更できるようにし、このような、人間による煩わしい換算作業を不要とするものである。加工プログラムの位置指令のデータ形式を、指定、変更するための命令として、「Ｇ１９０：データ形式指定キャンセル」、「Ｇ１９１：直径指定形式指定」、「Ｇ１９２：半径指定形式指定」を設ける。
【００１６】
「Ｇ１９０」は、指定データ形式をキャンセルし、機械本来の固有データ形式に戻すものである。命令の後に「Ｐ１」のようにＰパラメータにより座標軸の指定をすることができる。Ｐパラメータが有る場合は、Ｐパラメータで指定された座標軸のみをキャンセルし、Ｐパラメータが無い場合は全ての座標軸の指定データ形式をキャンセルする。
【００１７】
「Ｇ１９１」は、所望の座標軸の指定データ形式を直径指定形式に設定するものである。上記の「Ｇ１９０」命令と同様にＰパラメータを付けることができ、Ｐパラメータが有る場合は、Ｐパラメータで指定された座標軸のみを設定し、Ｐパラメータが無い場合は、あらかじめデフォルト値として設定してある座標軸を設定する。
【００１８】
「Ｇ１９２」は、所望の座標軸の指定データ形式を半径指定形式に設定するものである。Ｐパラメータについては、上記の「Ｇ１９１」命令と同様である。
【００１９】
図２に、加工プログラムでのこれらの命令の使用例を示す。プログラム開始時には、位置指定のデータ形式はキャンセル状態になっており、その工作機械の固有のデータ形式になっている。工作機械の送り制御系が元々設定されている固有の位置指令データ形式を固有データ形式と呼ぶ。それに対して、上記のようなデータ形式指定命令によって、指定された位置指令データ形式を指定データ形式と呼ぶ。図２の加工プログラムの適用される工作機械は、Ｘ軸の固有データ形式が直径指定形式、Ｙ軸の固有データ形式が半径指定形式である。
【００２０】
プログラムＮ１行で、「Ｇ００」は早送りでの位置決め命令であり、実際の位置はＸ軸方向に＋１０．０ｍｍ、Ｙ軸方向に＋２０．０ｍｍの位置まで早送りされる。このとき、Ｘ軸座標は直径指定形式、Ｙ軸座標は半径指定形式で表されている。数値制御装置の制御盤等に表示される座標値も、固有データ形式で表示され、実際の位置と同じ数値が表示されている。
【００２１】
プログラムＮ２行で、「Ｇ１９１  Ｐ２」によりＹ軸の指定データ形式を直径指定形式に指定する。「Ｐ２」の部分は制御軸を指定するパラメータの部分であり、数値は１〜８が指定でき、Ｘ軸は１、Ｙ軸は２を指定する。これにより、表示座標値のＹ軸の数値が固有データ形式である半径指定形式から、直径指定形式に自動的に換算され、直径指定形式で表示される。したがって、Ｙ軸の座標値が２倍の４０．０ｍｍになっている。ただし、この命令によって実際の位置は変化しない。位置指令と表示におけるデータ形式を指定して値を変換するだけである。また、指定されたデータ形式は、次にデータ形式を変更する命令を実行するまで保持される。
【００２２】
プログラムＮ３行では、再び早送りによる位置決めを行っている。このときは、Ｙ軸が直径指定形式に指定されたままであるので、Ｙ軸指令値の３０．０ｍｍは直径指定形式であると判断され、実際の位置は固有データ形式である半径指定形式に変換されて制御送りが成される。したがって、Ｙ軸の表示座標値は指令値と同じであるが、Ｙ軸の実際の位置は指令値の１／２倍の１５．０ｍｍとなる。Ｘ軸の表示座標値および実際の位置は指令値と同じである。
【００２３】
プログラムＮ４行では、Ｘ軸の指定データ形式を半径指定形式に指定している。「Ｇ１９２」は半径指定形式指定の命令である。パラメータ「Ｐ１」はＸ軸を表している。この命令により、Ｘ軸の表示座標値が半径指定形式に変換され、固有データ形式の直径指定形式の表示値（Ｎ３行）の１／２倍の１０．０ｍｍが表示されている。Ｙ軸の表示座標値は直径指定形式が保持されており表示は変化しない。また、以前にも説明したように、この命令によって実際の位置は変化しない。
【００２４】
プログラムＮ５行で、再度早送りによる位置決めを実行する際、Ｘ軸の指定データ形式は半径指定形式に、Ｙ軸の指定データ形式は直径指定形式になっている。そのため、Ｘ，Ｙ軸の表示座標値はそれぞれの指令値と同一であるが、実際の位置は、指定データ形式から固有データ形式に変換され、それぞれ２倍、１／２倍の座標位置に位置決めされる。
【００２５】
プログラムＮ６行では、「Ｇ１９０」がデータ形式指定キャンセル命令であり、以前に指定された指定データ形式がキャンセルされ、指定データ形式を固有データ形式に一致させる。よって、Ｘ，Ｙ軸の指定データ形式はそれぞれ直径指定形式、半径指定形式になる。これにより、Ｘ，Ｙ軸の表示座標値は、実際の位置と一致した値となる。前述の２つの「Ｇ１９１」、「Ｇ１９２」命令と同様に、この命令によって実際の位置は変化しない。
【００２６】
プログラムＮ７行で、早送りによる位置決めを実行する際、Ｘ，Ｙ軸の指定データ形式は固有データ形式と一致しており、指令値、表示座標値、実際の位置はすべて同じ値となる。
【００２７】
このように、加工プログラム中でデータ形式を指定する命令「Ｇ１９０」、「Ｇ１９１」、「Ｇ１９２」を使用できるようにすることによって、加工プログラム作成者が人手によってデータ形式間の換算をせずに済み、加工プログラムを容易に作成でき、また、計算違いによるプログラムミスを無くすことができる。
【００２８】
図３に、数値制御装置が行うこれらのデータ形式指定命令に関連した処理であるコマンド処理サブルーチンのフローチャートを示す。このサブルーチンは、加工プログラムの各命令を解析し、その処理を行うものである。まず、フロー３１で解析すべき命令がデータ形式を変更する命令であるかどうかを判断する。変更する命令であれば、フロー３２で座標軸フラグを命令に続くパラメータの指定に従って変更し、サブルーチン呼び出し元へ帰る。座標軸フラグとは、各座標軸について１ビットずつ割り当てられている指定データ形式を示すフラグであり、各座標軸に対応するビットが０であれば指定データ形式が半径指定形式であることを示し、ビットが１であれば指定データ形式が直径指定形式であることを示す。指定データ形式を示す座標軸フラグの他に、各座標軸についての固有データ形式を示すフラグが存在し、これを固有座標軸フラグと呼ぶ。固有座標軸フラグのデータ構造も座標軸フラグと同様であり、各座標軸に対応するビットが０であれば固有データ形式が半径指定形式であることを示し、ビットが１であれば固有データ形式が直径指定形式であることを示す。
【００２９】
フロー３１の判断結果が「Ｎｏ」であれば、次にフロー３３で早送り位置決め等の移動コマンドであるかどうかを判断する。移動コマンドであれば、フロー３４で各座標値毎に指定データ形式の位置データを引数として換算サブルーチンを呼び出す。換算サブルーチンについては後に説明する。次に、換算サブルーチンにより指定データ形式から固有データ形式に換算された位置データを戻り値として受け取り、そのデータに従ってフロー３５でパルス分配を行い送り制御を行って、サブルーチン呼び出し元へ帰る。フロー３３での判断結果が「Ｎｏ」であれば、フロー３６でその他のコマンドの処理を行い、サブルーチン呼び出し元へ帰る。
【００３０】
図４に、図３のフロー３４で呼び出される換算サブルーチンの処理を示す。まず、フロー４１で前回の同じ座標軸に対する換算処理における余りデータが０であるかどうかを判断する。余りデータとは、固有データ形式が半径指定形式かつ指定データ形式が直径指定形式の場合に、指定データ形式の数値を１／２倍して固有データ形式の数値に換算するが、その際に発生しうる最小移動量分の余りを表すデータである。余りデータは、移動方向を考慮して、０，±１の値を取り得る。この余りデータを切り捨ててしまうと送り誤差が累積してしまうので、余りデータを記憶しておき、次の換算処理時に指定データ形式の位置データに加算する。このために、フロー４１で余りデータが０でなければ、フロー４２で位置データに余りデータを加算する。
【００３１】
次に、フロー４３で座標軸フラグを参照して、現在処理を行っている座標軸の指定データ形式を取得する。それと、固有座標軸フラグに記憶された固有データ形式とから、フロー４４の判断を行う。固有データ形式が半径指定形式で、指定データ形式が直径指定形式の場合は、フロー４５に進み、指定データ形式の数値を１／２倍して固有データ形式の数値に換算しその値を戻り値とする。その際、最小移動量に相当する±１の剰余が発生する可能性がある。その剰余（０または±１）の値をフロー４６で余りデータとして記憶しておく。そしてサブルーチン呼び出し元へ帰る。
【００３２】
フロー４４の判断結果が「Ｎｏ」であれば、次にフロー４７で、固有データ形式が直径指定形式で、指定データ形式が半径指定形式であるかどうかを判断する。「Ｙｅｓ」の場合は、フロー４８に進み、指定データ形式の数値を２倍して固有データ形式の数値に換算しその値を戻り値とする。そしてサブルーチン呼び出し元へ帰る。フロー４７の判断結果が「Ｎｏ」であれば、指定データ形式の数値をそのまま戻り値としてサブルーチン呼び出し元へ帰る。
【００３３】
図５に、数値制御装置の制御盤等の表示装置に表示を行うためのデータの換算を行う表示換算サブルーチンの処理を示す。フロー５１で座標軸フラグを参照し、これと固有座標軸フラグの値とからフロー５２の判断を行う。固有データ形式が半径指定形式で、指定データ形式が直径指定形式の場合は、フロー５３に進み、固有データ形式の数値を２倍して表示データとして記憶し、サブルーチン呼び出し元へ帰る。
【００３４】
フロー５２の判断結果が「Ｎｏ」であれば、次にフロー５４で、固有データ形式が直径指定形式で、指定データ形式が半径指定形式であるかどうかを判断する。「Ｙｅｓ」の場合は、フロー５５に進み、固有データ形式の数値を１／２倍して表示データとして記憶し、サブルーチン呼び出し元へ帰る。この換算処理では余りを切り捨てても表示データに僅かの誤差が出るだけであり、誤差も累積することはないので余りデータを記憶する必要はない。フロー５４の判断結果が「Ｎｏ」であれば、固有データ形式の数値をそのまま表示データとして記憶し、サブルーチン呼び出し元へ帰る。
【００３５】
工作機械の持つ固有データ形式の位置データを、図５の表示換算サブルーチンによって換算して得た表示データを表示装置に表示するから、表示データは指定データ形式の数値となり、設計図面との対応関係が分かり易い。加工状況を設計図面と見比べて、加工プログラムの確認を行うことも容易になる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下のような効果を奏する。
【００３７】
加工プログラム中で所望の座標軸に関するデータ形式を指定できるため、簡単に加工プログラムを作成することができ、プログラムミスを減少させることができる。
【００３８】
指定データ形式と固有データ形式の間で換算を行う際の剰余を記憶しておき、次の移動時に加算するため、換算を行っても送り誤差が累積せず高精度の加工送りを維持できる。
【００３９】
表示データは指定データ形式の数値となり、設計図面との対応関係が分かり易く、加工状況を設計図面と見比べて、加工プログラムの確認を行うことも容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明を適用する旋盤の座標軸の設定を示す図である。
【図２】図２は、本発明を適用した場合の加工プログラム例を示す図である。
【図３】図３は、コマンド処理サブルーチンのフローチャートを示す図である。
【図４】図４は、換算サブルーチンのフローチャートを示す図である。
【図５】図５は、表示換算サブルーチンのフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
１…主軸
２…チャック
３…バイト
４…工作物
５…プログラム原点
【図１】
0003568173.tif 000002
【図２】
0003568173.tif 000003
【図３】
0003568173.tif 000004
【図４】
0003568173.tif 000005
【図５】
0003568173.tif 000006