(57)【要約】【課題】非常停止時に簡単でかつ確実に工具を被加工物からリトラクト（退避）できるようにした数値制御装置を得る。【解決手段】非常停止になると、現在実行中のブロックにおける工具径補正のオフセットベクトルＶofを読み出す。その単位ベクトルをリトラクト単位ベクトルｖとする（Ｓ３）。リトラクト単位ベクトルｖに設定されたリトラクト量ａを乗じてリトラクトベクトルを求める。リトラクトベクトルの各送り軸成分を各軸のリトラクト移動量として求める（Ｓ４）。各送り軸のサーボ制御部にリトラクト移動量を出力する（Ｓ５）。工具径補正で求められるオフセットベクトルＶofを用いて、工具を被加工物からリトラクトさせることから、加工面の法線方向に工具をリトラクトさせることができる。そのため、工具と被加工物を干渉させることなく、簡単に、かつ確実にリトラクトさせることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工プログラムの各ブロックでの指令を実行し工作機械を制御する数値制御装置において、非常停止信号によって、現在実行中のブロックの指令における工具径補正のオフセットベクトルを読み出す手段と、該オフセットベクトルと設定リトラクト量より各送り軸のリトラクト移動量を求める手段と、各送り軸のリトラクト移動量をそれぞれの送り軸へ移動指令として出力する手段とを備え、非常停止時に工具径補正のオフセットベクトル方向に、工具を被加工物からリトラクトさせるようにしたことを特徴とする数値制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械を制御する数値制御装置に関し、特に、非常停止時に工具を被加工物からリトラクトすることができる数値制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
数値制御装置で制御される工作機械において、アラーム発生や停電等における非常停止時に運転を停止するとき、工具と被加工物とが干渉しないように、工具を被加工物からリトラクト（退避）させるようにしたものは公知である。  
例えば、機械の各送り軸に対して所定周期ごとの移動量を記憶しておき、この記憶した移動量に基づいて各送り軸を同期制御する数値制御装置において、非常停止時には、予め指定されている逃げ軸を設定された逃げ量だけ、同期動作に重畳させて指令し、その後、停止するようにした発明が知られている（特許文献１参照）。
又、工具をワークから退避させるための工具退避計算式に基づくデータを記憶しておき、停電時には加工軌跡プロファイルデータに工具退避計算式に基づくデータを加算して退避させるようにした発明も知られている（特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特許第３１７７６０１号公報
【特許文献２】特開２００２−１８２７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アラーム発生時や停電等の非常停止時に工具を被加工物からリトラクト（退避）させるには、上述した特許文献１に記載されている発明のように、予め逃げ軸を求めて設定しておき、非常停止時には、この逃げ軸を逃げ量だけ逃がして工具と被加工物の干渉を防止して、工具や被加工物の破損等を防止するとしても、逃げ軸を設定する必要がある。工具と被加工物の干渉を避けるように逃がすための送り軸は明確に決まっているものであれば、問題はないが、通常、加工の形状によって、工具と被加工物が干渉する方向の送り軸及び干渉しない方向の送り軸は変わるものであるから、通常の切削加工には、逃げ軸を設定することは難しい。
【０００５】
又、特許文献２に記載された発明のように、工具退避計算式で退避データを求めて記憶させておく方式においても、この工具退避計算式によるデータを作成する必要があるという問題がある。
そこで、本発明の目的は、非常停止時に簡単でかつ確実に工具を被加工物からリトラクト（退避）できるようにした数値制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、加工プログラムの各ブロックでの指令を実行し工作機械を制御する数値制御装置において、非常停止信号によって、現在実行中のブロックの指令における工具径補正のオフセットベクトルを読み出す手段と、該オフセットベクトルと設定リトラクト量より各送り軸のリトラクト移動量を求める手段と、各送り軸のリトラクト移動量をそれぞれの送り軸へ移動指令として出力する手段とを備え、非常停止時に工具径補正のオフセットベクトル方向に、工具を被加工物からリトラクトさせるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
工具径補正で求められるオフセットベクトルを用いて、工具を被加工物からリトラクトさせることから、加工面の法線方向に工具をリトラクトさせることができ、工具と被加工物を干渉させることなく、簡単に、かつ確実にリトラクトさせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施形態を図面と共に説明する。  
本発明は、工具径補正を利用して、アラーム発生時や停電時等の非常停止時に工具を被加工物からリトラクト（退避）されるものである。  
図１（ａ）、（ｂ）は、工具径補正の説明図である。被加工物１が工具２の進行方向に対して右側にある場合、図１（ａ）に示すように、工具進行方向に対して工具経路４をプログラム経路３より左側に工具２の半径に相当する補正量分オフセットしたものとしている。又、被加工物１が工具２の進行方向に対して左側にある場合は、図１（ｂ）に示すように、工具２の進行方向に対して工具経路４をプログラム経路３より右側に工具半径に相当する補正量分オフセットしたものとしている。
【０００９】
この工具径補正のオフセットは、使用工具の径に応じたオフセット量がセットされ、図１（ａ）に示す工具進行方向の左側オフセットは、準備機能（Ｇコード）の「Ｇ４１」で加工プログラム中に指令される。又、図１（ｂ）に示す工具進行方向の右側オフセットは、「Ｇ４２」の準備機能コードで加工プログラム中に指令される。
【００１０】
そして、数値制御装置が加工プログラムを実行する際には、加工プログラムの各ブロックの指令を実行する前に実行される、ブロックで指令された指令を解析し、実行データを作成する前処理段階において、工具径オフセット指令（Ｇ４１又はＧ４２）と設定オフセット量に基づいて、各ブロックの始点、終点でオフセットベクトルＶofが求められる。前処理は現在実行中のブロックよりも複数のブロックを先読みして処理するものであるから、複数のブロックの始点、終点でのオフセットベクトルＶofが求められ順次書き換えられる。そして、このオフセットベクトルＶof分、加工プログラムで指令された経路が補正されて実際の工具経路４が実行データとして求められる。
【００１１】
本発明は、この工具径補正に伴うオフセットベクトルＶofを利用してリトラクト処理を行うものである。被加工物１に対して工具２がオフセットした方向に工具２をリトラクトさせれば、工具２と被加工物１に干渉が発生することはなく、安全にリトラクトできるものである。  
図２は、本実施形態における要部機能ブロック図である。  
通常の動作時には、スイッチＳＷ１がオンで、スイッチＳＷ２はオフとされ、数値制御部１０では、前処理で加工プログラムを複数ブロック先読みし、指令された工具径補正指令（Ｇ４１又はＧ４２の指令）があれば、設定されたオフセット量のオフセットベクトルＶofが求められ、このオフセットベクトルＶofだけオフセットした工具経路を求め実行データを作成する。実行処理では、この実行データに基づいて補間分配処理を行い各送り軸への移動指令を求め、各送り軸のサーボ制御部２０の位置制御部に出力する。なお、図２では１つのサーボ制御部２０と１つのサーボモータ１１のみ示している。
【００１２】
各送り軸のサーボ制御部２０の位置制御部２１では、数値制御部１０から出力された移動指令よりサーボモータ１１に取り付けられた位置・速度検出器１２からの位置フィードバック量を減じて位置偏差を求め、この位置偏差にポジションゲインを乗じて速度指令を求める。速度／電流制御部２２では、この速度指令から位置・速度検出器１２からの速度フィードバック値を減じて速度偏差を求め比例積分処理等の速度ループ処理を行い電流指令（トルク指令）を求め、さらに、該電流指令とアンプ２３に設けられた電流検出器からの電流フィードバックに基づいてから、電流ループ処理して電圧指令を求める。この電圧指令をアンプ２３に出力し、工作機械の送り軸（テーブルや工具の送り軸）を駆動するサーボモータ１１を駆動制御する。  
上述した動作は、従来の数値制御装置が工作機械の各送り軸のサーボモータを駆動制御するときと同じ動作である。
【００１３】
一方、アラームや停電が発生し非常停止するときは、スイッチＳＷ１がオフとされ、スイッチＳＷ２がオンとされる。そして、リトラクト移動量生成部１０ａで生成された各送り軸ごとのリトラクト移動量が移動指令として各送り軸のサーボ制御部２０に出力される。このリトラクト移動量が移動指令によるサーボ制御部２０の動作は、上述した通常の数値制御部１０からの移動指令による動作と変わりはない。リトラクト移動量による移動指令により、工具は被加工物に対して工具オフセットベクトル方向に移動し、工具と被加工物が干渉を生じることはない。
【００１４】
図３は、この数値制御部１０でのリトラクト移動量生成部１０ａの処理のアルゴリズムを主に示した処理のフローチャートである。  
数値制御装置における数値制御部１０のプロセッサは、非常停止信号を監視すると共に、通常の加工プログラムの各ブロックで指令された処理を実行する（ステップＳ１，Ｓ２）。すなわち、非常停止信号が入力されていないか判断し、非常停止信号が入力されていなければ、通常の加工プログラムのブロックでの指令に基づいて補間分配処理を行い各送り軸への移動指令を各軸サーボ制御部２０に出力し、各軸サーボ制御部２０は、受けた移動指令に基づいて上述したように位置、速度、電流のフィードバック制御を行って、それぞれのサーボモータ１１を駆動制御する。一方、この処理を行っている間、非常停止信号が入力されたか否かの監視も行っている。
【００１５】
一方、非常停止信号が入力されると、プロセッサは、前処理で求められている現在実行中のブロックの工具径のオフセットベクトルＶofを読み出し、該オフセットベクトルＶofと現在位置に基づいてリトラクト単位ベクトルｖを求める。現在実行中のブロックの指令が直線移動指令であれば、該ブロックでの指令による移動中では、オフセットベクトルＶofに変化がないことから、記憶されているオフセットベクトルＶofの単位ベクトルがリトラクト単位ベクトルｖとなる。又、当該ブロックの指令が円弧指令であれば、オフセットベクトルＶofは半径方向となることから、現在位置、当該ブロックの移動指令における現時点までの移動量（回転角度）に基づいて、オフセットベクトルが求められ、このオフセットベクトルの単位ベクトルがリトラクト単位ベクトルｖとして求められる（ステップＳ３）。
【００１６】
こうして求められたリトラクト単位ベクトルｖに設定されているリトラクト量ａを乗じて、リトラクトベクトルを求め、該リトラクトベクトルの各送り軸の成分を求めて、各送り軸のリトラクト移動量を求める（ステップＳ４）。  
求めた各送り軸のリトラクト移動量をそれぞれのサーボ制御部２０に移動指令として出力する（ステップＳ５）。なお、このステップＳ３からステップＳ５の処理が数値制御部でのリトラクト移動量生成部を構成する。そして、前述したように、各送り軸のサーボ制御部２０はこのリトラクト移動量の移動指令に基づいて、位置、速度、電流のループ制御を行い各送り軸のサーボモータを駆動制御する。
【００１７】
その結果、工具は被加工物に対して、工具径補正のオフセットベクトル方向に設定リトラクト量ａだけ移動することになる。工具径補正のオフセットベクトル方向は加工面の法線方向であるから、工具は加工面に対して法線方向にリトラクトすることになり、確実に被加工物と工具との干渉を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】工具径補正の説明図である。
【図２】本発明の一実施形態の機能ブロック図である。
【図３】同実施形態における非常停止時におけるリトラクト処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００１９】
１  被加工物
２  工具
３  プログラム経路
４  工具経路
Ｖof  オフセットベクトル
１０  数値制御部
１０ａ  リトラクト移動量生成部
１１  サーボモータ
１２  位置・速度検出器
２０  サーボ制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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