(57)【要約】【課題】工具交換用タレットの回転による干渉を回避できる数値制御装置を提供する。【解決手段】数値制御装置１００は、外周部に複数の工具を保持するタレットを回転させることで、複数の工具のうち、指令により選択された選択工具を所定の選択位置に移動させる。数値制御装置１００は、タレットの外周部の一部の領域を、選択位置を通過してはならない通過禁止領域として保持する通過禁止領域保持部１１０、選択工具が通過禁止領域内に存在するか否か、及び選択工具を選択位置に移動する際に通過禁止領域が選択位置を通過するか否かのうち、少なくともいずれか一方の判定を行う通過禁止領域チェック部１２０を有する。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部に複数の工具を保持するタレットを回転させることで、前記複数の工具のうち、指令により選択された選択工具を所定の選択位置に移動させる数値制御装置において、
前記タレットの前記外周部の一部の領域を、前記選択位置を通過してはならない通過禁止領域として保持する通過禁止領域保持部と、
前記選択工具が前記通過禁止領域内に存在するか否か、及び前記選択工具を前記選択位置に移動する際に前記通過禁止領域が前記選択位置を通過するか否かのうち、少なくともいずれか一方の判定を行う通過禁止領域チェック部と、を有することを特徴とする
数値制御装置。
【請求項２】
前記選択工具が前記通過禁止領域内に存在する場合にアラームを発生させるアラーム発生部をさらに有することを特徴とする
請求項１記載の数値制御装置。
【請求項３】
前記通過禁止領域チェック部は、前記選択工具が前記通過禁止領域内に存在する場合、前記通過禁止領域外の前記工具を新たに選択し、
前記新たに選択された前記工具を前記選択位置に移動させるタレット回転制御部をさらに有することを特徴とする
請求項１記載の数値制御装置。
【請求項４】
前記通過禁止領域チェック部は、前記選択工具を前記選択位置に移動する際に前記通過禁止領域が前記選択位置を通過する場合、前記指令とは逆方向に前記タレットを回転させる新たな指令を生成し、
前記新たな指令に従って、前記選択工具を前記選択位置に移動させるタレット回転制御部をさらに有することを特徴とする
請求項１記載の数値制御装置。
【請求項５】
前記選択工具は工具番号で指定されることを特徴とする
請求項１記載の数値制御装置。
【請求項６】
前記選択工具は移動すべき工具数で指定されることを特徴とする
請求項１項記載の数値制御装置。
【請求項７】
前記通過禁止領域は工具番号により特定されることを特徴とする
請求項１記載の数値制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は数値制御装置に関し、特に工具交換用タレットの回転による干渉を回避できる数値制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
切削加工機等には、複数の工具を保持するためのタレットを備えるものがある。数値制御装置が工具交換指令を行うと、タレットが回転することより、ワークを加工するための工具が交換される。図１にタレットの例を示す。この例では、１番から８番まで８種類の工具をタレットに装着可能である。図１では、タレットに装着された１番の工具を用いてワークを加工することが可能な状態となっている。このような状態にある工具を、以下、選択工具という。また、この状態における選択工具の位置を選択位置という。
【０００３】
図２乃至図４は、典型的なタレットの動きを示す図である。タレットは、加工プログラムに含まれるアブソリュート指令及びインクレメンタル指令、並びに手動操作による指令に応じて回転する。図２は、指定された番号の工具を近回りで選択する動作である（アブソリュート）。例えば、１番の工具が選択されている状態で、６番の工具を新たな選択工具として指定すると、数値制御装置はタレットを近回り、すなわち正方向又は逆方向のうち指定された工具により早く到達する回転方向に回転させ、６番の工具を選択工具とする。図３は、正方向又は逆方向のうち予め定められた一方向に、指定された番号数の分だけタレットを回転させることで、指定された番号の工具を選択する動作である（インクレメンタル）。図４は、切削加工機等に備えられた工具交換ボタンが手動操作された際の動作である。数値制御装置は、ボタン操作に応じて、タレットを正方向又は逆方向のうち予め定められた一方向に１番号分ずつ回転させることで、現在選択中の工具に隣接する番号の工具を新たな選択工具とする。
【０００４】
アブソリュートでは、タレットの回転方向は新たに選択した工具に応じて一方向（近回り）に限定される。この場合、図５に示すように、工具交換のための回転過程で長い工具等が機械等に干渉する場合に、それを回避できないという問題がある。また、同一方向への複数周回転が行われると、図６に示すように、エアースピンドル等のケーブル付き工具のケーブルが絡まってしまうという問題がある。一方、インクレメンタルや手動操作においては、指令又は操作ごとに回転方向を指定することで上述の問題は回避できる。しかしながら、このような指令を行うためには工具の位置を予め把握しつつ、工具選択の度に最適な回転方法を指定する必要があり、煩雑である。
【０００５】
この点、特許文献１には、図７に示すように、タレット自体を退避させることにより、工具と機械等との干渉を回避する構成が記載されている。また、特許文献２には、図８に示すように、加工ワークを保持する回転テーブルを回転させる場合において、加工ワークが機械等と干渉し得る干渉領域を予め位置情報（座標値）を用いて設定しておき、回転方向を決定する際には、上記干渉領域を通過せず、かつ早く目的の位置に到達できる回転方向を選択する構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２３７８８０号公報
【特許文献２】特許第２５７６４２３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１記載の構成はタレット自体を動かすことのできる機械構造でなければ採用できないという問題がある。また、特許文献２記載の構成をタレットに応用することも考えられるが、この場合、タレットを回転させる回転軸が位置情報（座標値）を管理している必要がある。だが、タレットの回転をスピンドルモータのように位置情報（座標値）を管理していないモータで行う場合、１番号分の回転を行うために必要なパルス数を保持しており、単にこれに基づいて回転を制御しているだけであって、位置情報に基づく制御を行うことは容易ではない。また、特許文献２は、干渉領域内にある工具が選択された場合にどのような制御を行うべきかについては何ら開示していない。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、工具交換用タレットの回転による干渉を回避できる数値制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施の形態にかかる数値制御装置は、外周部に複数の工具を保持するタレットを回転させることで、前記複数の工具のうち、指令により選択された選択工具を所定の選択位置に移動させる数値制御装置において、前記タレットの前記外周部の一部の領域を、前記選択位置を通過してはならない通過禁止領域として保持する通過禁止領域保持部と、前記選択工具が前記通過禁止領域内に存在するか否か、及び前記選択工具を前記選択位置に移動する際に前記通過禁止領域が前記選択位置を通過するか否かのうち、少なくともいずれか一方の判定を行う通過禁止領域チェック部と、を有することを特徴とする。
【００１０】
他の実施の形態にかかる数値制御装置では、前記選択工具が前記通過禁止領域内に存在する場合にアラームを発生させるアラーム発生部をさらに有することを特徴とする。
【００１１】
他の実施の形態にかかる数値制御装置では、前記通過禁止領域チェック部は、前記選択工具が前記通過禁止領域内に存在する場合、前記通過禁止領域外の前記工具を新たに選択し、前記新たに選択された前記工具を前記選択位置に移動させるタレット回転制御部をさらに有することを特徴とする。
【００１２】
他の実施の形態にかかる数値制御装置では、前記通過禁止領域チェック部は、前記選択工具を前記選択位置に移動する際に前記通過禁止領域が前記選択位置を通過する場合、前記指令とは逆方向に前記タレットを回転させる新たな指令を生成し、前記新たな指令に従って、前記選択工具を前記選択位置に移動させるタレット回転制御部をさらに有することを特徴とする。
【００１３】
他の実施の形態にかかる数値制御装置では、前記選択工具は工具番号で指定されることを特徴とする。
【００１４】
他の実施の形態にかかる数値制御装置では、前記選択工具は移動すべき工具数で指定されることを特徴とする。
【００１５】
他の実施の形態にかかる数値制御装置では、前記通過禁止領域は工具番号により特定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、工具交換用タレットの回転による干渉やケーブル付き工具のケーブル絡まり等を回避できる数値制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来のタレットの一例を示す図である。
【図２】典型的なタレットの動きを示す図である。
【図３】典型的なタレットの動きを示す図である。
【図４】典型的なタレットの動きを示す図である。
【図５】従来のタレットの問題点を示す図である。
【図６】従来のタレットの問題点を示す図である。
【図７】先行技術の一例を示す図である。
【図８】先行技術の一例を示す図である。
【図９】数値制御装置１００の構成を示すブロック図である。
【図１０】通過禁止領域の特定方法の一例を示す図である。
【図１１】通過禁止領域チェック部１２０の動作の一例を示す図である。
【図１２】通過禁止領域チェック部１２０の動作の一例を示す図である。
【図１３】通過禁止領域チェック部１２０の動作の一例を示す図である。
【図１４】通過禁止領域チェック部１２０の動作の一例を示す図である。
【図１５Ａ】数値制御装置１００の動作を示すフローチャート図である。
【図１５Ｂ】数値制御装置１００の動作を示すフローチャート図である。
【図１５Ｃ】数値制御装置１００の動作を示すフローチャート図である。
【図１５Ｄ】数値制御装置１００の動作を示すフローチャート図である。
【図１５Ｅ】数値制御装置１００の動作を示すフローチャート図である。
【図１６】通過禁止領域の特定方法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。
図９は、本発明の実施の形態にかかる数値制御装置１００の構成を示すブロック図である。数値制御装置１００は、通過禁止領域保持部１１０、通過禁止領域チェック部１２０、アラーム発生部１３０、タレット回転制御部１４０を有する点に特徴を有する。その他の構成は、従来のタレット制御用の数値制御装置と同様である。数値制御装置１００は、典型的には中央処理装置（ＣＰＵ）、記憶装置及び入出力装置を備えた情報処理装置であり、ＣＰＵが所定のプログラムを実行することにより通過禁止領域保持部１１０、通過禁止領域チェック部１２０、アラーム発生部１３０、タレット回転制御部１４０を論理的に実現する。
【００１９】
通過禁止領域保持部１１０は、選択位置を通過することを禁止するタレットの領域（以下、通過禁止領域という）を予め保持する。図１０に、通過禁止領域の特定方法の一例を示す。この例では、通過禁止領域開始工具番号（以下、ＳＴ）と通過禁止領域終了工具番号（以下、ＥＤ）とを指定することにより通過禁止領域を指定する。例えば、ＳＴ＝５、ＥＤ＝７を指定した場合、通過禁止領域は図１０で示した領域、すなわち工具５と工具７との間の領域となる。この場合、工具５と工具７とに挟まれた領域は、選択位置を通過することができないことになる。なお、工具５と工具７自体は、通過禁止領域には含まれない。すなわち工具５及び工具７は選択位置に停止することが可能である。
【００２０】
例えば、通過禁止領域保持部１１０は、図示しない入力部を備え、入力部からのキー入力等により、ＳＴ及びＥＤの設定値の入力を受け付けることができる。あるいは、通過禁止領域保持部１１０は、通過禁止領域設定モードを有し、当該モードにおいてユーザにタレットを回転させ、例えば選択位置に停止した工具番号をＳＴ及びＥＤとして設定することとしても良い。より具体的には、図１６に示すように、干渉直前の位置までタレットを正方向、逆方向に回転させ、この際の工具番号をＳＴ、ＥＤとすることができる。
【００２１】
通過禁止領域チェック部１２０は、工具交換指令において指定された工具番号が、通過禁止領域内に存在するか否か、及び指定された工具を選択するためタレットが回転する際に通過禁止領域を通過するか否かを判定する。通過禁止領域チェック部１２０は、指定された工具番号が通過禁止領域内に存在する場合、アラーム発生部１３０にアラームを発生させる（図１１）。また、アブソリュート、インクレメンタル又は手動操作に従ってタレットを回転させると選択位置上を通過禁止領域が通過してしまう場合は、通過禁止領域チェック部１２０は、タレットを通常とは逆回転させて指定工具を選択する（図１２及び図１）。あるいは、通過禁止領域チェック部１２０は、インクレメンタル又は手動操作により工具番号が指定された場合であって、指定された工具が通過禁止領域内に存在する場合には、アラームを発生させる代わりに、通過禁止領域外の工具番号を自動的に選択することとしても良い（図１４）。この際も、通常の回転方向にタレットを回転させると選択位置上を通過禁止領域が通過してしまう場合には、タレットを通常とは逆回転させて目的の工具を選択する。
【００２２】
アラーム発生部１３０は、通過禁止領域チェック部１２０の要求に応じてアラームを発生する。例えば、警告音の発生、警告ランプの点灯、画面上への警告メッセージの表示等の手段によりアラームを発生できる。
【００２３】
タレット回転制御部１４０は、通過禁止領域チェック部１２０が要求する回転方向及び回転量に応じて、タレットを回転させる制御を行う。ここで、回転量は典型的には番号数により指定される。すなわち、タレット回転制御部１４０は、例えば正方向に２番号分、逆方向に３番号分といった指令を受け取る。タレット回転制御部１４０は、１番号分の回転に必要なパルス数を予め保持しているため、通過禁止領域チェック部１２０が指令する番号数に上記パルス数を乗じたパルスを発生させることで、タレットを指令通りに回転させることができる。
【００２４】
図１５のフローチャートを用いて、数値制御装置１００の動作についてさらに詳細に説明する。
Ｓ１：数値制御装置１００が工具交換指令を受け取る。
Ｓ２：通過禁止領域チェック部１２０が、工具交換指令の指令値Ｔを受け取る。アブソリュート指令により工具番号が指定された場合には当該工具番号が指令値Ｔとして通過禁止領域チェック部１２０に渡される。例えば、５番の工具を指定した工具交換指令「Ｍ６Ｔ５」における指令値Ｔは「５」である。インクレメンタル指令により番号数が指定された場合には当該番号数が指令値Ｔとして通過禁止領域チェック部１２０に渡される。例えば、工具交換指令「Ｍ６Ｐ５」における指令値Ｔは「５」である。手動操作の場合は指令値Ｔとして「１」が通過禁止領域チェック部１２０に渡される。通過禁止領域チェック部１２０は、指令値ＴをＣＭＤとして保持する。
Ｓ３：通過禁止領域チェック部１２０は、通過禁止領域保持部１１０から、通過禁止領域開始番号ＳＴ、通過禁止領域終了番号ＥＤを取得する。また、通過禁止領域チェック部１２０は、現在選択中の工具番号ＰＲ＿Ｔ、タレットが保持可能な総工具本数ＭＸ＿Ｔ、１番号隣の工具番号までタレットを回転させるために必要なパルス数ＰＬＳを取得する。ＰＲ＿Ｔ、ＭＸ＿Ｔ、ＰＬＳは、通過禁止領域チェック部１２０の内部又は外部の所定の記憶領域に予め格納されているものとする。
Ｓ４：通過禁止領域チェック部１２０は、工具交換指令を解析する。アブソリュート指令である場合はＳ５に遷移する。インクレメンタル指令及び手動操作である場合はＳ６に遷移する。
Ｓ５：通過禁止領域チェック部１２０は、指定された工具番号ＣＭＤを、次に選択すべき工具番号ＮＸ＿Ｔとする。
Ｓ６：通過禁止領域チェック部１２０は、現在の工具番号ＰＲ＿Ｔに指令値ＣＭＤを加算し、次に選択すべき工具番号ＮＸ＿Ｔとする。
Ｓ７：通過禁止領域チェック部１２０は、１≦ＮＸ＿Ｔ≦ＭＸ＿ＴとなるようＮＸ＿Ｔを正規化する。
Ｓ８：通過禁止領域チェック部１２０は、ＳＴ＜ＥＤとなるようＳＴ、ＥＤを正規化する。
Ｓ９：通過禁止領域チェック部１２０は、現在選択中の工具番号が禁止領域外であるかを確認する。禁止領域内であれば、アラーム発生部１３０にアラームを発生させて処理を終了する。
Ｓ１０：通過禁止領域チェック部１２０は、仮の移動工具数ΔＴｔｍｐを算出する。インクレメンタル指令の場合、通過禁止領域チェック部１２０は、指令値ＣＭＤをΔＴｔｍｐとする。アブソリュート指令の場合、現在の選択工具から次の選択工具にいたる近回り方向の移動工具数をΔＴｔｍｐとする。
Ｓ１１：通過禁止領域チェック部１２０は、通過禁止領域をタレットの回転方向に合わせた範囲に変更する。
Ｓ１２：通過禁止領域チェック部１２０は、次の選択工具ＮＸ＿Ｔが、通過禁止領域内に存在するか否かを判定する。通過禁止領域内であって、アブソリュート指令である場合は、アラーム発生部１３０にアラームを発生させて処理を終了する。通過禁止領域内であって、インクレメンタル指令又は手動操作である場合は、Ｓ１６に遷移する。
Ｓ１３：通過禁止領域チェック部１２０は、次の選択工具ＮＸ＿Ｔにタレットを回転させる際に、通過禁止領域を通過するか否かを判定する。通過しない場合は、移動工具数ΔＴをΔＴｔｍｐのままとする。通過する場合は、逆回転で次の選択工具ＮＸ＿Ｔに至るための移動工具数を計算しΔＴとする。
Ｓ１４：通過禁止領域チェック部１２０は、現在工具番号をＰＲ＿＋ΔＴに更新する。
Ｓ１５：通過禁止領域チェック部１２０は、ΔＴ×ＰＬＳを、タレットを回転させるための移動パルスＯＵＴＰＵＴとしてタレット回転制御部１４０に出力する。あるいは、通過禁止領域チェック部１２０は、ΔＴをタレット回転制御部１４０に出力し、タレット回転制御部１４０が予め保持しているＰＬＳを用いてＯＵＴＰＵＴを算出しても良い。タレット回転制御部１４０は、ＯＵＴＰＵＴに応じてタレットを回転させる。
Ｓ１６：通過禁止領域チェック部１２０は、インクレメンタル指令時、次の選択工具番号を、選択禁止領域外の工具番号へと自動的に変更する処理を行う。本実施の形態では、変更後の工具番号も通過禁止領域内に存在する場合には、アラーム発生部１３０にアラームを発生させて処理を終了する（Ｓ１６＿１）。なお、変更後の工具番号も通過禁止領域内に存在する場合に、変更後の選択工具番号が通過禁止領域外となるまでＳ１６にかかる処理を再実行しても良い。この場合、最大再計算回数を設け、Ｓ１６にかかる処理の再実行回数を当該最大再計算回数に限定することとしても良い。
【００２５】
本実施の形態による数値制御装置１００の動作例を幾つか示す。
＜実施例１＞
図１１は、アブソリュート指令、インクレメンタル指令又は手動操作において、通過禁止領域内（ＳＴ＝５、ＥＤ＝７）にある工具（６番）が次の選択工具として指定された場合の数値制御装置１００の動作である。この場合、通過禁止領域チェック部１２０は、アラーム発生部１３０にアラームを発生させる。
【００２６】
＜実施例２＞
図１２は、アブソリュート指令において指定された次の選択工具（７番）を近回りで選択すると、通過禁止領域（ＳＴ＝５、ＥＤ＝７）を通過してしまう場合の数値制御装置１００の動作である。インクレメンタル指令において正方向への移動番号数として３が指定された場合も、同様の動作となる。この場合、通過禁止領域チェック部１２０は、通過禁止位置を通過しないよう、タレットを通常とは逆回転させて、次の選択工具を選択位置まで移動させる。
【００２７】
＜実施例３＞
図１３は、ケーブル付き工具のケーブル絡まりを防止するための設定例である。タレットを１周以上回転させないため、任意の狭い領域（この例ではＳＴ＝２、ＥＤ＝３）に通過禁止領域を設定する。好ましくは、ケーブル付き工具の対角に当たる位置に通過禁止領域を設定できる。これにより、例えば複数の連続する指令（Ｍ６Ｔ２、・・・、Ｍ６Ｔ１など）によりタレットが同一方向への複数周回転を行うような場合であっても、通過禁止領域チェック部１２０が適宜指令を逆回転に変換するため、タレットは１周以上回転することはない。
【００２８】
本実施の形態によれば、通過禁止領域チェック部１２０が、次の選択工具が通過禁止領域内にあるか、及び次の選択工具に至る経路が通過禁止領域を通過する場合、アラームの発生、タレットの回転方向の反転、又は通過禁止領域外の工具の自動選択といった制御を実行する。これにより、タレットの移動機構を持たず、タレットの回転軸の位置情報（座標値）の管理機構が存在しない場合であっても、工具交換時のタレット回転方向を意識することなく、容易に工具交換指令を加工プログラムに組み込んだり、手動操作で工具交換を行ったりすることができる。
【００２９】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。本発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。例えば、上述の実施の形態では、タレットに選択位置上を通過できない通過禁止領域を設けたが、選択位置上を通過しても良い通過可能領域を設定することによっても、同様の機能を達成することができる。この場合、通過可能領域は、例えば機械等と干渉する工具の番号を含むように設定される。
【符号の説明】
【００３０】
１００  数値制御装置
１１０  通過禁止領域保持部
１２０  通過禁止領域チェック部
１３０  アラーム発生部
１４０  タレット回転制御部
【図１】
2018097653.tif 000003
【図２】
2018097653.tif 000004
【図３】
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【図４】
2018097653.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2018097653.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2018097653.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2018097653.tif 000015
【図１４】
2018097653.tif 000016
【図１５Ａ】
2018097653.tif 000017
【図１５Ｂ】
2018097653.tif 000018
【図１５Ｃ】
2018097653.tif 000019
【図１５Ｄ】
2018097653.tif 000020
【図１５Ｅ】
2018097653.tif 000021
【図１６】
2018097653.tif 000022