(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線軸ごとに直径指定または半径指定を設定可能な工作機械の数値制御装置において、
前記工作機械が備えている工具に対して、入力される指令で指定される前記直線軸に対応する値が直径指定または半径指定なのかを示す工具指定情報を記憶する工具指定情報記憶部と、
工具選択指令が入力されると、前記工具選択指令で選択された工具に対応する工具指定情報を前記工具指定情報記憶部から読み取り、有効指定情報として出力する有効指定情報決定部と、
移動指令が入力されると、前記有効指定情報にしたがって前記移動指令の変換を行った変換後移動指令を出力する移動指令変換部と、
前記変換後移動指令から制御周期毎の移動量を生成し、サーボアンプに出力する移動量生成部と、
を備えることを特徴とする数値制御装置。
【請求項２】
前記指令で指定される前記直線軸に対応する値が直径指定または半径指定なのかを示すパラメータを記憶するパラメータ記憶部をさらに備え、
前記有効指定情報決定部は、前記工具選択指令で選択された前記工具に対応する工具指定情報が前記工具指定情報記憶部にない場合には、前記パラメータ記憶部に記憶されている前記パラメータを前記有効指定情報として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】
前記有効指定情報決定部は、前記工具選択指令で選択された工具に対応する前記工具指定情報の読み取りの可否を示す工具指定情報有効信号の入力を受け付け、前記工具指定情報の読み取りが不可を示す前記工具指定情報有効信号が入力された場合に、前記パラメータ記憶部に記憶されている前記パラメータを前記有効指定情報として出力することを特徴とする請求項２に記載の数値制御装置。
【請求項４】
前記移動指令変換部は、直径指定に設定されている前記直線軸に対しては、入力された移動指令の値を１／２にしたものを前記変換後移動指令として出力し、半径指定に設定されている前記直線軸に対しては、入力された移動指令の値をそのままとしたものを前記変換後移動指令として出力することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の数値制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工作機械を制御する数値制御（Numerical Control：ＮＣ）装置に関するものであり、特に複合加工機を制御する数値制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
数値制御装置で制御する工作機械の多機能化、複雑化に伴い、同一機械での旋削加工（ワークを回転させ、固定工具で加工）およびミーリング加工（ワークを固定し、回転工具で加工）の両加工が行える複合加工機が増えている。一般に、旋削加工を行う場合には旋削加工用の工具を用い、ミーリング加工を行う場合にはミーリング加工用の工具を用いる。また、旋削加工を行う場合、ワークの回転軸に直交する軸に対する座標位置、寸法、指令を直径値で指定する。これは、図面上の数値をそのまま加工プログラムに記述できるためである。このように任意の軸に対する座標位置、寸法、指令を直径値で指定することを、直径指定という。これに対して、任意の軸に対する座標位置、寸法、指令を半径値で指定することを、半径指定という。直径指定の軸の座標位置、寸法、指令は半径指定の軸と比較して、２倍の値で表される。
【０００３】
一般に、各軸に対して直径指定とするか、半径指定とするかはパラメータにより一意に決まっている。このため、直径指定で作成された加工プログラムと半径指定で作成された加工プログラムを１つの加工プログラムとして合成する場合、あるいはパラメータで設定された指定が直径指定の数値制御装置に対して半径指定で作成された加工プログラムを実行する場合に加工プログラムを書き換える必要があり、大変手間であった。
【０００４】
このような問題を解決する手段として、各軸の指定をＧコードで切替える方法が提案されている（たとえば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−２４７７０２号公報
【特許文献２】特開平９−８１２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術では、加工プログラム中で直径指定および半径指定を切替えるＧコードを指令する必要があり、加工プログラムを変更する手間があることに変わりはない。
【０００７】
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、加工プログラムを変更する手間無しに、直径指定と半径指定のどちらで作成されているのかを意識すること無く容易に所望形状の加工を行うことができ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】
【０００８】
上記目的を達成するため、この発明にかかる数値制御装置は、直線軸ごとに直径指定または半径指定を設定可能な工作機械の数値制御装置において、前記工作機械が備えている工具に対して、入力される指令で指定される前記直線軸に対応する値が直径指定または半径指定なのかを示す工具指定情報を記憶する工具指定情報記憶部と、工具選択指令が入力されると、前記工具選択指令で選択された工具に対応する工具指定情報を前記工具指定情報記憶部から読み取り、有効指定情報として出力する有効指定情報決定部と、移動指令が入力されると、前記有効指定情報にしたがって前記移動指令の変換を行った変換後移動指令を出力する移動指令変換部と、前記変換後移動指令から制御周期毎の移動量を生成し、サーボアンプに出力する移動量生成部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、加工プログラムまたは手動操作による工具選択時に工具選択指令にしたがって選択工具指定情報が選択され、移動指令中の直線軸に設定されている値が直径指定か半径指定かを自動で切替えられるので、直径指定および半径指定のどちらか一方、あるいは両方が混在する加工プログラムを変更することなく実行することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態１による工作機械の座標軸の設定の仕方の一例を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１による数値制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図３】図３は、工具情報設定画面の一例を示す図である。
【図４】図４は、数値制御装置で実行される加工プログラムの一例を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態１による有効指定情報決定部での処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、実施の形態１による移動指令変換部での処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、実施の形態２による数値制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図８】図８は、実施の形態２による有効指定情報決定部での処理手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照して、この発明の実施の形態にかかる数値制御装置を詳細に説明する。なお、これら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。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１による工作機械の座標軸の設定の仕方の一例を示す図である。主軸２１には、チャック２２が設けられており、チャック２２に加工対象であるワーク２３が保持される。旋削加工は、主軸２１を回転させながら旋削工具２６をワーク２３に接触させることで行われる。また、ミーリング加工は、Ｃ軸を任意の角度で固定し、ミーリング工具２５を回転させながらワーク２３に接触させることで行われる。
【００１３】
ワーク２３に対して加工を行う際のプログラム座標系２４は、主軸２１の軸心方向をＺ軸とし、ワーク２３に関してチャック２２により保持されている端面とは反対側の端面において、Ｚ軸に垂直かつ旋削工具２６（の取り付け方向）に並行となる方向をＸ軸とする。また、Ｚ軸に平行な回転軸をＣ軸とする。Ｘ軸はＺ軸に関して旋削工具２６がある方向をプラスとし、Ｚ軸は主軸２１よりワーク２３のある方向をプラスとし、Ｃ軸はＺ軸プラス方向に対して右ねじの方向をプラスとする。
【００１４】
図２は、実施の形態１による数値制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。数値制御装置１０は、工具指定情報記憶部１１と、設定部１２と、パラメータ記憶部１３と、有効指定情報決定部１４と、移動指令変換部１５と、移動量生成部１６と、を備える。
【００１５】
工具指定情報記憶部１１は、工作機械で使用される工具（ミーリング工具２５または旋削工具２６など）ごとに各軸が直径指定なのか半径指定なのかを指定する工具指定情報を記憶している。たとえば、加工プログラム中の指令に含まれる各軸の値が、直径指定なのかまたは半径指定なのかを示す工具指定情報が記憶される。
【００１６】
設定部１２は、ユーザによって入力された工具ごとの工具指定情報を工具指定情報記憶部１１に設定（記憶）する機能を有する。図３は、工具情報設定画面の一例を示す図である。工具情報設定画面１００には、登録する工具を識別する工具番号、登録する工具名、Ｘ軸とＺ軸について直径指定か半径指定かを示す項目と、を有する。この例では、工具番号（１）にミーリング工具２５についての情報が登録され、工具番号（２）に旋削工具２６についての情報が登録された場合が示されている。工具番号（１）のミーリング工具２５には、工具指定情報として、Ｘ軸、Ｚ軸ともに［半径指定］が登録されているものとする。また、工具番号（２）の旋削工具２６には、工具指定情報として、Ｘ軸に［直径指定］が登録され、Ｚ軸に［半径指定］が登録されているものとする。なお、Ｃ軸は直線軸ではなく、回転軸であるため、工具指定情報の登録を行わない。  
【００１７】
パラメータ記憶部１３は、使用される工具についての工具指定情報が工具指定情報記憶部１１に記憶されていない場合に、各軸が直径指定なのか半径指定なのかを示すパラメータが記憶される。たとえば、パラメータとしてＸ軸に［直径指定］が設定され、Ｚ軸に［半径指定］が設定されているものとする。
【００１８】
有効指定情報決定部１４は、工具選択指令に基づいて、移動指令として入力される各直線軸の値が直径指定であるのかまたは半径指定であるのかを示す有効指定情報を決定し、移動指令変換部１５に出力する。具体的には、加工プログラムからのまたは手動操作によって入力される工具選択指令で選択された工具に対応する工具指定情報（以下、選択工具指定情報という）が工具指定情報記憶部１１にあるかを判定し、ある場合にはその選択工具指定情報を有効指定情報として移動指令変換部１５に渡す。また、選択工具指定情報が工具指定情報記憶部１１にない場合には、パラメータ記憶部１３中に設定されているパラメータを有効指定情報として移動指令変換部１５に渡す。
【００１９】
移動指令変換部１５は、有効指定情報決定部１４から受け取った有効指定情報にしたがって、加工プログラム中の移動指令の値を変換し、変換後移動指令を生成する。移動指令変換部１５は、移動指令中の直線軸に関する値について、直径指定と半径指定の変換を行う。
【００２０】
移動量生成部１６は、変換後移動指令から制御周期毎の移動量を算出し、サーボアンプ２０に出力する。
【００２１】
このように、実施の形態１では、予め使用される工具ごとに、各軸（直線軸）について直径指定であるのか半径指定であるのかを示す工具指定情報を記憶させ、加工プログラム中の工具選択指令に対応する選択工具指定情報を抽出し、その工具指定情報を有効指定情報とするようにした。そして、有効指定情報にしたがって、加工プログラム中の半径と直径の値を処理するようにした。これによって、加工プログラム中に直径指定なのか半径指定なのかを示すＧコードを付加する必要がなくなる。
【００２２】
つぎに、実施の形態１の数値制御装置による動作について説明する。図４は、数値制御装置で実行される加工プログラムの一例を示す図である。この図に示されるように、加工プログラム１１０には、工具選択指令と、移動指令と、が含まれる。加工プログラム１１０の指令Ｎ１は、ミーリング工具２５への工具交換を行う工具選択指令である。指令Ｎ２は、Ｘ：４５、Ｚ：−４０への移動指令である。指令Ｎ３は、Ｘ：６０、Ｚ：１００への移動指令である。指令Ｎ４は、旋削工具２６への工具交換を行う工具選択指令である。指令Ｎ５、Ｘ：６０、Ｚ：５０への移動指令である。
【００２３】
以下では、図４に示した加工プログラム１１０に基づいて加工する場合を説明する。ここで、前提条件として、本加工プログラム１１０中での移動指令はいずれもプログラム座標系２４における絶対値指令とする。絶対値指令とは、現在の位置に関係なく、移動指令により指令された位置に移動を行うことである。また、パラメータとしてＸ軸に［直径指定］が設定され、Ｚ軸に［半径指定］が設定されているものとする。
【００２４】
図４に示されるように、加工プログラム１１０は、工具選択指令と移動指令との組み合わせである。まず、数値制御装置１０が加工プログラム１１０の工具選択指令を読み込み、実行する。このとき、工具選択指令の内容が有効指定情報決定部１４に入力される。そして、有効指定情報決定部１４で移動指令中での数値を直径値として用いるかまたは半径値として用いるかの決定処理が行われる。
【００２５】
図５は、実施の形態１による有効指定情報決定部での処理手順の一例を示すフローチャートである。上記したように、有効指定情報決定部１４は、工具選択指令を受信すると、工具選択指令で選択した工具に対応する選択工具指定情報が工具指定情報記憶部１１にあるかを判定する（ステップＳ１１）。選択した工具の選択工具指定情報が工具指定情報記憶部１１にある場合（ステップＳ１１でＹｅｓの場合）には、選択工具指定情報を工具指定情報記憶部１１から読み取り（ステップＳ１２）、有効指定情報を読み取った選択工具指定情報とする（ステップＳ１３）。
【００２６】
一方、ステップＳ１１で選択した工具の選択工具指定情報が工具指定情報記憶部１１にない場合（ステップＳ１１でＮｏの場合）には、パラメータをパラメータ記憶部１３から読み取り（ステップＳ１４）、有効指定情報を読み取ったパラメータとする（ステップＳ１５）。
【００２７】
その後またはステップＳ１３の後、有効指定情報を移動指令変換部１５に出力し（ステップＳ１６）、処理を終了する。
【００２８】
工具選択指令が実行された後、数値制御装置１０は加工プログラム１１０中のつぎの移動指令を読み込み、実行する。このとき、移動指令の内容が移動指令変換部１５に入力され、有効指定情報にしたがって各軸の変換処理が行われる。
【００２９】
図６は、実施の形態１による移動指令変換部での処理手順の一例を示すフローチャートである。まず、移動指令変換部１５は、有効指定情報決定部１４より有効指定情報の入力があったかを判定する（ステップＳ３１）。有効指定情報の入力があった場合（ステップＳ３１でＹｅｓの場合）には、入力された有効指定情報を用いて、有効指定情報を更新する（ステップＳ３２）。
【００３０】
その後またはステップＳ３１で有効指定情報の入力がなかった場合（ステップＳ３１でＮｏの場合）には、移動指令の軸ごとの変更処理を行う。ここで、有効指定情報決定部１４より有効指定情報の入力が無い間は、最後に入力された有効指定情報を用いて変換処理が行われ、有効指定情報決定部１４より有効指定情報の入力があった場合には、入力された有効指定情報を用いて変換処理が行われる。
【００３１】
移動指令の軸ごとの変更処理では、入力された移動指令が直線軸についてのものであるかを判定する（ステップＳ３３）。入力された移動指令が直線軸についてのものである場合（ステップＳ３３でＹｅｓの場合）には、該当軸の有効指定情報が［半径指定］であるかを判定する（ステップＳ３４）。該当軸の有効指定情報が［半径指定］である場合（ステップＳ３４でＹｅｓの場合）には、入力された移動指令をそのまま変換後移動指令とする（ステップＳ３５）。また、該当軸の有効指定情報が［半径指定］でない場合、すなわち［直径指定］の場合（ステップＳ３４でＮｏの場合）には、入力された移動指令を１／２倍したものを変換後移動指令とする（ステップＳ３６）。その後またはステップＳ３５の後、変換後移動指令を移動量生成部１６に出力する（ステップＳ３７）。
【００３２】
また、ステップＳ３３で、入力された移動指令が直線軸についてのものでない場合（ステップＳ３３でＮｏの場合）には、入力された移動指令を変換後移動指令として移動量生成部１６に出力する（ステップＳ３８）。
【００３３】
以上のステップＳ３３〜Ｓ３８の処理は、各軸について行われ、すべての軸について処理が終了すると、移動指令変換部１５での処理が終了する。
【００３４】
以上のように、数値制御装置１０の有効指定情報決定部１４と移動指令変換部１５は動作することになる。そこで、以下では、図４に示される加工プログラムを実行した場合の動作について説明する。
【００３５】
まず、数値制御装置１０が加工プログラム１１０の指令Ｎ１を読み込み、実行する。指令Ｎ１を実行すると、有効指定情報決定部１４は、予め工具指定情報記憶部１１に設定されていた工具指定情報から、ミーリング工具２５の選択工具指定情報を読み取る。図３に示されるように、ミーリング工具２５の選択工具指定情報は、Ｘ軸、Ｚ軸ともに［半径指定］となる。そして、移動指令変換部１５は、この選択工具指定情報で有効指定情報を更新する。
【００３６】
つぎに、指令Ｎ２を実行すると、ミーリング工具２５をＸ：４５、Ｚ：−４０へ移動する移動指令が移動指令変換部１５に入力されると、有効指定情報がＸ軸、Ｚ軸ともに［半径指定］であるため、Ｘ：４５、Ｚ：−４０の移動指令がそのまま変換後移動指令として移動量生成部１６に出力される。そして、移動量生成部１６において、変換後移動指令から制御周期毎の移動量が算出され、移動量がサーボアンプ２０に出力される。これによって、ミーリング工具２５はＸ：４５、Ｚ：−４０の位置へ移動する。
【００３７】
その後、指令Ｎ３を実行すると、ミーリング工具２５をＸ：６０、Ｚ：１００へ移動する移動指令が移動指令変換部１５に入力されると、指令Ｎ２の場合と同様に処理され、ミーリング工具２５はＸ：６０、Ｚ：１００の位置へ移動する。
【００３８】
ついで、指令Ｎ４を実行すると、旋削工具２６への工具選択指令が有効指定情報決定部１４に入力される。有効指定情報決定部１４から旋削工具２６の選択工具指定情報が有効指定情報として移動指令変換部１５に出力される。すなわち、この時の有効指定情報はＸ軸が［直径指定］、Ｚ軸が［半径指定］となる。移動指令変換部１５では、有効指定情報決定部１４より有効指定情報の入力があったため、有効指定情報の更新が行われる。
【００３９】
その後、指令Ｎ５を実行すると、移動指令変換部１５において、有効指定情報はＸ軸が［直径指定］、Ｚ軸が［半径指定］であるため、Ｘ：６０、Ｚ：５０の移動指令に対して、Ｘ：３０、Ｚ：５０の変換後移動指令を移動量生成部１６に出力する。以後、指令Ｎ２の場合と同様にして、旋削工具２６はＸ：３０、Ｚ：５０の位置へと移動する。
【００４０】
以上のように、この実施の形態１では、予め工具ごとに工具指定情報を工具指定情報記憶部１１に設定しておき、工具選択指令が入力された場合に、選択された工具に対応する選択工具指定情報を工具指定情報記憶部１１から読込み、有効指定情報として移動指令変換部１５に出力するようにした。これによって、移動指令変換部１５では、入力される移動指令中の直線軸に関する値について、有効指定情報にしたがって変換を行うことができる。その結果、目的とする加工に合わせて各軸の指定が自動的に切替えられるため、異なる指定で作成された加工プログラムを書き換えることなく、加工プログラムにしたがった加工を実行することができるという効果を有する。
【００４１】
実施の形態２．
図７は、実施の形態２による数値制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。この数値制御装置１０では、実施の形態１の数値制御装置１０の有効指定情報決定部１４が、工具選択指令のほかに工具指定情報有効信号を受け付け、工具指定情報有効信号がＯＮのときには実施の形態１と同様の動作をし、工具指定情報有効信号がＯＦＦのときにはパラメータ記憶部１３に設定されているパラメータを有効指定情報として移動指令変換部１５に出力する機能を有する。つまり、工具指定情報有効信号がＯＦＦの場合には、工具選択指令が入力され、その工具に対応する工具指定情報が工具指定情報記憶部１１に記憶されている場合でも、常にパラメータ記憶部１３に記憶されているパラメータを有効指定情報に設定する。なお、実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。
【００４２】
図８は、実施の形態２による有効指定情報決定部での処理手順の一例を示すフローチャートである。まず、有効指定情報決定部１４は、工具指定情報有効信号がＯＮであるか否かを判定する（ステップＳ５１）。工具指定情報有効信号がＯＮの場合（ステップＳ５１でＹｅｓの場合）には、実施の形態１の図５のステップＳ１１〜Ｓ１６で説明したように、受信した工具選択指令に対応する選択工具指定情報が工具指定情報記憶部１１に記憶されている場合には、選択工具指定情報を有効指定情報とし、選択工具指定情報が記憶されていない場合には、パラメータ記憶部１３中のパラメータを有効指定情報とし、有効指定情報を移動指令変換部１５に出力する処理を行う（ステップＳ５２〜Ｓ５７）。
【００４３】
また、工具指定情報有効信号がＯＦＦの場合（ステップＳ５１でＮｏの場合）には、有効指定情報決定部１４は、パラメータをパラメータ記憶部１３から読み取り（ステップＳ５５）、パラメータを有効指定情報とし（ステップＳ５６）、有効指定情報を移動指令変換部１５に出力する（ステップＳ５７）。以上によって、処理が終了する。
【００４４】
なお、移動指令変換部１５での処理は、実施の形態１で説明したものと同様であるので、説明を省略する。
【００４５】
以上のように、この実施の形態２では、工具指定情報有効信号がＯＦＦの場合に、有効指定情報決定部１４においてパラメータ記憶部１３に設定されているパラメータを有効指定情報として移動指令変換部１５に出力するようにした。これによって、従来通りパラメータ記憶部１３に設定されている指定が有効となり、機械メーカが作成したマクロ等を実行するのに機械出荷時のパラメータの指定のままで加工を行いたい場合などに有効である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上のように、この発明にかかる数値制御装置は、旋削加工とミーリング加工の両方を行うことができる複合加工機に有用である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  数値制御装置、１１  工具指定情報記憶部、１２  設定部、１３  パラメータ記憶部、１４  有効指定情報決定部、１５  移動指令変換部、１６  移動量生成部、２０  サーボアンプ、２１  主軸、２２  チャック、２３  ワーク、２４  プログラム座標系、２５  ミーリング工具、２６  旋削工具、１００  工具情報設定画面、１１０  加工プログラム。
【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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