JP3808125B2

JP3808125B2 - 数値制御装置

Info

Publication number: JP3808125B2
Application number: JP03679896A
Authority: JP
Inventors: 本倫雄松; 木進吾鈴
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1996-02-23
Filing date: 1996-02-23
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2016-02-23
Also published as: JPH09230920A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、数値制御装置に係り、特に、指定領域を設定して加工する機能を備えたＮＣ工作機械（数値制御工作機械）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、金型には、上型と下型がある。これらの金型が互いに接する部分は、必ずしも全面とはならず、部分的にのみ接する場合がある。従来、互いに接する部分と接しない部分の領域を分けてＮＣ加工データ、ＣＡＤデータ等を作成するには多大な時間がかかる。従って、現状では、図１０に示されるように、接する接しないに拘わらず、上型１及び下型２の全体の広範囲について、均一に、荒引き、中引き、及び仕上げという工程により加工している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような、従来の技術では、仕上げ加工において、接しなくてもよい部分までも加工しているため、加工時間が無駄であり、工具の磨耗も進む。そこで、本発明では、中引き工程と仕上げ工程とで切り込み量を変化させることにより、仕上げ加工時、領域外の部分で工具が加工面に接触しなくなり、工具の寿命を延ばすようにすることを目的とする。この点は、荒引き工程と中引きの工程、荒引き工程と仕上げ工程においても、切り込み変化量を適宜設定することにより、同様の目的が達成できる。
【０００４】
また、後工程の磨き工程では、領域外の部分は上型と下型が接しないので本来磨きを必要としないが、従来においては、全面接する部分について行なうこととなり、大幅な時間がかかる。そこで、本発明では、接する部分を磨くだけで良くなり、磨き工程を大幅に削減できるようにすることを目的とする。さらに、仕上げ工程で工具が接しない部分の送り速度を上げることにより仕上げ加工時間を大幅に削減することを目的とする。
【０００５】
また、一般のＮＣ工作機械やＣＡＤ等で領域の指定データを作成するには、上型、下型、反転等でデータを共有することはできず、それぞれ別個のデータを作ることになり、非常に時間がかかった。本発明では、加工領域の指定を、加工現場で簡単に指定し、描画確認をできるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる数値制御装置によれば、加工プログラムと同等な形式で定義された指定領域データを設定する領域指定部と、前記領域指定部により指定された前記指定領域データとともに前記加工プログラムを記憶する加工プログラム記憶部と、前記領域の定義とは別に予め設定された切り込み変化量を記憶する切り込みパラメータ記憶部と、前記加工プログラム記憶部に記憶された前記加工プログラムの各命令が、前記指定領域の領域内か領域外かを判別し、その判別結果に応じて、前記各命令を前記切り込みパラメータ記憶部の前記切り込み変化量により補正する補正制御部と、前記加工プログラム記憶部に記憶された前記指定領域データに基づいて前記指定領域の表示データを出力し、該表示データをビットパターンに変換する表示処理部と、前記表示処理部から出力された前記表示データにより前記指定領域を表示する表示部と、前記補正制御部により補正された前記加工プログラムに従って加工を行なう駆動部とを備え、前記補正制御部は、前記領域指定部により指定された指定領域データをビットパターンとして記憶する領域テーブル記憶部と、前記加工プログラムの前記各命令を前記ビットパターンと比較する領域判別部とを備えて、前記指定領域の領域内か領域外かの判別を行ない、前記判別結果が前記指定領域の少なくとも領域外である場合に前記各命令を前記切り込み変化量により補正することを特徴とするものである。
【０００９】
また、前記表示処理部は、入力手段により前記指定領域を修正又は指定又は選択する手段を含むことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
まず、本発明に係る数値制御装置の動作概要の一例を説明する。
【００１１】
本発明の数値制御装置においては、ＮＣ工作機械に予め設定した領域に対して、工具の切り込み量を変化させることにより、特定の領域だけの加工を行う。ここで、例えば、加工領域の指定は、工具と直角の平面（例えば、ＸＹ平面）で指定し、工具の切り込み量は、工具の方向の軸（例えば、Ｚ軸）に対して変化させる。Ｚ軸の切り込み変化量は、例えば、最大０．５ｍｍ程度であり、パラメータとして設定する。そして、加工時にはこの設定値を加算又は減算して、領域内外の切り込み量を変える。
【００１２】
図１に、Ｚ軸切り込み量を変化させるようにした加工説明図を示す。図１では、指定領域内と領域外において、Ｚ軸切り込み変化量だけ、本来の加工プログラムを変化させることができる。具体的には、例えば、領域内を本来の加工プログラムとし、領域外を本来の加工プログラムにＺ軸方向に深く切り込むように制御する場合、またはその逆に、領域外を本来の加工プログラムとし、領域内を本来の加工プログラムにＺ軸方向に浅く切り込むように制御する場合が考えられる。
【００１３】
また、図２に、荒引き工程及び仕上げ工程において、Ｚ軸切り込み量を変化させるようにした加工説明図の一例を示す。図２では、例えば、（１）荒引き工程においては、工具３のＺ軸切り込み変化量を制御することにより、下型２の指定領域外では深く切り込み、領域内では浅く切り込むように変化させることができる。具体的には、領域外では実際の加工プログラムより深く（−ΔＺ）切り込み、領域内では実際の加工プログラムにより切り込むようにする。このようにすると、（２）仕上げ工程において、実際の加工プログラムを実行すると、指定領域外は工具３が下型２に接しなくなり、領域内では工具３が下型２に接して加工できるように設定することができる。具体的には、本来の加工プログラムをそのまま実行しても良いし、また、切り込み変化量を「０」に設定して、上述のＺ軸切り込み量を変化させるようにした本発明に係るプログラムを実行することも可能である。
【００１４】
図３には、上型１及び下型２のそれぞれについて、仕上げ工程等において指定領域のみを磨くことができるようにした加工説明図の一例を示す。図２の説明のように、適宜切り込み変化量を制御することにより、図３のような上型１及び下型２のそれぞれについて、指定領域の部分のみを磨くことができる。上型１については、例えば、領域外では実際の加工プログラムより深く（ΔＺ）切り込み、領域内では実際の加工プログラムにより切り込むようにすることにより実現できる。
【００１５】
つぎに、本発明の実施の形態について、さらに詳述する。
図４には、本発明による実施の一形態にかかる数値制御装置の構成図を示す。
【００１６】
入力装置１１は、キーボード、マウス等周知の入力装置であり、領域指定部１０１及びＮＣ加工プログラム指定部１０２を含む。領域指定部１０１は、加工領域の指定を行う。指定領域としては、任意の多角形、円（一周）、円弧等を含む任意の形状を指定することができる。例えば、直線の両端の端点として、複数の直線及び端点による多角形を指定することができる。この際、直線の数又は端点の数について、最大値（例えば３０点等）を設定し、その範囲で定めることもできる。上述のような図形の他、文字パターン（例、Ａ，Ｂ，Ｃ等）、特定パターン（例、＃、☆、◎、▽等）も指定することができる。ＮＣ加工プログラム部１０２は、実際の加工プログラムを指定する。また、入力装置１１は、各種設定値、メインテナンス、障害対策等のための入力も行うことができる。
【００１７】
数値制御装置１２は、ＮＣ加工プログラム記憶部１０３、ＮＣ加工プログラム解析実行部１０４、表示処理部１０５、表示部１０６、切り込みパラメータ記憶部１０７、領域テーブル記憶部１０８、領域判別切り込み算出部１０９、切り込み補正処理部１１０、出力制御部１１１を備えている。
【００１８】
ＮＣ加工プログラム記憶部１０３は、入力装置１１の領域指定部１０１及びＮＣ加工プログラム指定部１０２によりそれぞれ設定された、加工領域データ及び加工プログラムを記憶する。加工プログラムとしては、例えば、１ブロック毎に機械の動作を命令する情報である加工プログラムデータがある。これらの加工プログラムデータは、通常は、ＪＩＳＢ６３１１で規定されたＩＳＯコードとＥＩＡコードのいずれかが用いられる。例えば、ＮＣ工作装置の加工プログラムデータとしては、Ｇ機能（制御機能、準備機能）、Ｍ機能（補助機能）、Ｆ機能（送り機能）、寸法語Ｘ、Ｙ、Ｚ（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の運動ディメンジョン）等がある。
【００１９】
ＮＣ加工プログラム解析実行部１０４は、ＮＣ加工プログラム記憶部１０３に記憶された加工プログラムにより、切り込み補正処理部１１０及び領域判別切り込み算出部１０９を制御する。ＮＣ加工プログラム解析実行部１０４は、マイクロコンピュータ等で構成され、ＮＣ加工プログラム記憶部１０３に記憶された加工プログラムの指令データを１ブロックずつ順次読み出し解析して、所定の制御を行う。また、ＮＣ加工プログラム解析実行部１０４は、ＮＣ加工プログラム記憶部１０３に記憶された加工領域データにより、表示処理部１０５に表示命令を出力し、これを制御する。
【００２０】
表示処理部１０５は、この表示命令により、表示部１０６に出力表示するとともに、指定領域をビットパターンに変換して、領域テーブル記憶部１０８にビットパターンを出力する。また、入力装置１１又は他に設けられている入力手段により、適宜、指定領域の修正・指定・選択等を行うことができる。例えば、描画確認及び修正時に、切り込み変化量を与える部分が領域の内側又は外側かを指定・選択することができる。
【００２１】
表示部１０６は、ＣＲＴ、液晶ディスプレー等の表示装置により構成され、各種のデータ、プログラム等を表示できる。登録された指定領域は、画面上で描画確認及び修正が可能である。また、２次元又は３次元のグラフィック機能を備えることにより、全体加工図又は部分加工図等により、必要に応じて加工範囲、加工状況等を表示することができる。
【００２２】
領域テーブル記憶部１０８には、表示処理部１０５で設定・変換されたビットパターンが記憶される。
【００２３】
切り込みパラメータ記憶部１０７には、切り込み変化量（ΔＺ）が記憶されている。荒引き、中引き、仕上げ等の各工程において、それぞれ異なる切り込み変化量を複数設定することも可能である。また、領域外と領域内とでことなる変化量をそれぞれ設定することもできる。ここで、この値を「０」に設定すると通常の加工プログラムの実行と同等となる。これらの設定値は、入力装置１１又は他に設けられている入力手段により、適宜入力することができる。
【００２４】
領域判別切り込み算出部では、切り込みパラメータ記憶部１０７及び領域テーブル記憶部１０８の出力により、加工プログラムの切り込み変化量（ΔＺ）を設定する。
【００２５】
切り込み補正処理部１１０では、ＮＣ加工プログラム解析実行部１０４から出力された加工プログラムを、領域判別切り込み算出部１０９から出力された切り込み変化量で補正し、出力制御部１１１に出力する。
【００２６】
出力制御部１１１は、切り込み補正処理部１１０の指令により、所定の駆動装置１３に回転数、回転角度、回転速度、移動幅、移動速度等を指示する。
【００２７】
駆動装置１３は、送りモータ等によるＮＣ工作機の回転部又は移動部等から構成される。駆動装置１３は、通常、サーボ機構を有し、複数の駆動装置により構成されている。出力制御部１１１を介して送られてきた指令信号により、所定の駆動装置１３が駆動され、ＮＣ工作機の位置決め、移動幅、移動速度又は回転速度等が制御される。
【００２８】
つぎに、図５に、領域指定部１０１により指定される加工領域データ構成の一例を示す。このようなデータが、ＮＣ加工プログラム記憶部１０３に記憶される。また、図６に、図５のような加工領域データにより指定された加工領域の表示例を示す。このような加工領域は、表示部１０６等のＮＣ画面上に描画して確認することができる。
【００２９】
このような例で、図５におけるデータＡでは、準備機能として、領域全体範囲の指定を行うもので、図６中の領域ａ（Ｘ：１０００、Ｙ：５００）を指定する。図５におけるデータＢでは、Ｘ座標Ｙ座標を設定した軸移動命令により、図６中領域ａの多角形が加工領域として指定される。図５におけるデータＣでは、Ｘ座標Ｙ座標の設定による軸移動命令及びＸ軸方向の平行移動命令により、図６中領域ｃの平行四変形が加工領域として指定される。図５におけるデータＤでは、中心点のＸ座標Ｙ座標及び半径等の設定により、図６中領域ｄの円が加工領域として指定される。図５におけるデータＥでは、Ｘ座標Ｙ座標を設定した軸移動命令、円弧を描く軸移動命令により、図６中領域ｅの円弧領域が加工領域として指定される。さらに、図５におけるデータＦでは、文字データを設定する命令により、図６中領域ｆの文字が加工領域として指定される。図５中データＧは、プログラムエンドを示す。
【００３０】
これらの加工領域は、適宜組み合わせることにより、１つ又は複数箇所設定することができる。
【００３１】
つぎに、図７及び図８のフローチャートを参照して、本発明に係る領域加工の詳細な動作を説明する。
図７に示すフローチャートは、主に、加工領域の指定に係るものである。
ここでは、一例として、前述の図２（１）に示すような荒引き工程において、四角形領域と文字領域を指定するものとし、これら指定領域外について切り込み量を深く設定する場合を想定する。
【００３２】
まず、図４に示した領域指定部１０１により領域指定の作成を行う（Ｓ０１）。つぎにこのデータをＮＣ加工プログラム記憶部１０３に読み込み、記憶する（Ｓ０２）。ＮＣ加工プログラム解析実行部１０４により、領域指定の解析を行う（Ｓ０３）とともに、表示処理部１０５に表示命令を出力する（Ｓ０４）。以後、領域指定が終了するまで表示命令を繰り返し出力する（Ｓ０５）。ここで、領域指定データが全て入力され、領域指定が終了すると、表示処理部１０５は、表示部１０６により加工領域を表示する（Ｓ０６）。この際、縮尺を変えて表示してもよいし、また、塗りつぶし、色等により加工範囲内外を区別して表示することができる。
【００３３】
操作者は、表示部１０６に表示に基づき、必要に応じて、表示用データを修正することができる（Ｓ０７）。さらに、切り込み変化量を与える部分が、領域の内側又は外側かを指定・選択することができる（Ｓ０７）。このような修正・指定・選択等を行なうためには、例えば入力装置１１又は他の入力手段により所定の命令を入力する。つぎに、加工領域が適切に指定されていると確認されると（Ｓ０８）、表示処理部１０５により、表示データがビットパターンに変換され、領域テーブル記憶部１０８に転送される（Ｓ０９）。
【００３４】
図９に、この例でのビットパターンの一例を示す。ここでは、切り込み変化量を与える部分を「０」、与えない部分を「１」で表している。上述したステップＳ０７において、入力装置１１等の入力によりこのビットパターンを反転させることにより、「０」と「１」とを逆にして、変化量を与える領域を指定領域の内側又は外側に適宜指定することができる。
【００３５】
図８に示すフローチャートは、主に、加工プログラムの実行に係るものである。
【００３６】
引き続き、上述のように登録されたビットパターンにより、荒引き工程を行う場合で説明する。
【００３７】
ここで、登録した指定領域を確認後に、加工を開始するための操作（例えば、サイクルスタートボタンの押圧、入力装置１１等によるスタートコマンドの入力、等）を行ない、領域加工モードにする（Ｓ１０）。この段階で通常の加工プログラムの実行と、本発明のような領域指定した加工プログラムの実行とを選択することもできる。つぎに、ＮＣ加工プログラム指定部１０２に記憶された加工プログラムをＮＣ加工プログラム記憶部１０３に読み込み、記憶する（Ｓ１１）。この加工プログラムにより、ＮＣ加工プログラム解析実行部１０４は、所定の加工を行うように必要な制御命令（例えば、Ｘ，Ｙ，Ｚ座標等）を、領域判別切り込み算出部１０９及び切り込み補正処理部１１０に出力する（Ｓ１２）。領域判別切り込み算出部１０９は、実行すべき軸移動のＸ座標Ｙ座標と、領域テーブル記憶部１０８で指定された加工領域とを比較し、加工領域外又は領域内を判断する（Ｓ１３）。例えば、ＮＣ加工プログラム解析実行部１０４の出力である平面軸のＸ，Ｙ座標値から領域テーブル記憶部１０８のビットパターンの位置を計算し、該当ビットが「０」又は「１」により、領域の外又は内を判断する。
【００３８】
ここで、領域外であると判断されると、切り込みパラメータ記憶部１０７に記憶された切り込み変化量（ΔＺ）により切り込み変化量を設定する（Ｓ１４）。例えば、切り込みパラメータ記憶部１０７には、予め補正する切り込み変化量（例えば、０．５ｍｍの値をとる。）が記憶されている。また、この変化量は、各工程等に応じて複数記憶することもできる。その場合は、自動的にプログラムにより設定することもできるし、また、プログラム実行の際に、入力装置１１又は他の入力手段等によりマニュアルで設定することもできる。また、本来の加工プログラムと同様にするために、変化量を「０」に設定することも可能である。
【００３９】
次にこの切り込み変化量をもとに、領域判別切り込み算出部１０９は、Ｚ軸方向の切り込み補正を算出する（Ｓ１５）。
【００４０】
切り込み補正処理部１１０では、領域外である場合は、切り込み変化量（ΔＺ）を加算又は減算し（例えば、ΔＺの極性による方法、上記ステップＳ０７又はＳ１４で設定する方法等がある）、Ｘ，Ｙ，Ｚの各座標をもとに加工プログラムデータの補正処理を行う（Ｓ１６）。一方、領域内と判断されると（Ｓ１３）、変化量による補正をせずに本来の加工プログラムのまま加工命令を出力する（Ｓ１６）。出力制御部１１１は、切り込み補正処理部１１０の出力データにより駆動装置１３を駆動して、所定の領域の加工を行う（Ｓ１７）。
【００４１】
以後、加工プログラムを１ステップずつ順次実行する（Ｓ１８）。
【００４２】
本発明の他の実施の形態によると、領域内外で送り速度に変化量を与えるように切り込みパラメータ記憶部１０７にパラメータを記憶することにより、領域判別切り込み算出部１０９及び切り込み補正処理部１１０において送り速度を変更するように制御することもできる。この際も、各工程や領域内外において、異なる速度を複数設定することも可能である。さらに、切り込み変化量と送り速度の両方について適宜組み合わせて変更するようにしても良い。
【００４３】
さらに、本発明の他の実施の形態によると、領域内願の判定（図８、ステップＳ１２）において、領域外のとき補正する動作を行っているが、領域内について変化量を補正することも可能である。また、図８では領域外の場合のみ切り込み変化量で補正するようにしているが（ステップＳ１４及びＳ１５）、領域外及び領域内の両方の場合について、図８中のステップＳ１３の後にステップＳ１４及びＳ１５のような切り込み変化量を補正するステップをそれぞれ具備することにより、領域内外で異なる変化量を設定することも可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の数値制御装置によれば、中引き工程と仕上げ工程とで切り込み量を変化させることにより、仕上げ加工時、領域外の部分で工具が加工面に接触しなくなり、工具の寿命を延ばすようにすることができる。この点は、荒引き工程と中引きの工程、荒引き工程と仕上げ工程においても、切り込み変化量を適宜設定することにより、同様の効果を奏することができる。
【００４５】
また、後工程の磨き工程では、接する部分を磨くだけで良くなり、磨き工程を大幅に削減できるようにすることができる。さらに、仕上げ工程で工具が接しない部分の送り速度を上げることにより仕上げ加工時間を大幅に削減することができる。
【００４６】
また、本発明では、加工領域の指定を、加工現場で簡単に指定し、描画確認をできるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｚ軸切り込み量を変化させるようにした加工説明図。
【図２】荒引き工程及び仕上げ工程においてＺ軸切り込み量を変化させるようにした加工説明図。
【図３】指定領域のみを磨くことができるようにした加工説明図。
【図４】本発明にかかる数値制御装置の構成図。
【図５】領域指定部１０１で設定された加工領域指定データ構成。
【図６】図５の加工領域指定データにより指定された加工領域の表示例。
【図７】本発明による加工領域の指定に係るフローチャート。
【図８】本発明による加工プログラムの実行に係るフローチャート。
【図９】領域テーブル記憶部１０８に記憶されたビットパターンの説明図。
【図１０】従来の数値制御装置による加工説明図。
【符号の説明】
１１入力装置
１２数値制御装置
１０１領域指定部
１０３ＮＣ加工プログラム記憶部
１０４ＮＣ加工プログラム解析実行部
１０８領域テーブル記憶部
１０９領域判別切り込み算出部
１１１出力制御部
１３駆動装置

Claims

加工プログラムと同等な形式で定義された指定領域データを設定する領域指定部と、
前記領域指定部により指定された前記指定領域データとともに前記加工プログラムを記憶する加工プログラム記憶部と、
前記領域の定義とは別に予め設定された切り込み変化量を記憶する切り込みパラメータ記憶部と、
前記加工プログラム記憶部に記憶された前記加工プログラムの各命令が、前記指定領域の領域内か領域外かを判別し、その判別結果に応じて、前記各命令を前記切り込みパラメータ記憶部の前記切り込み変化量により補正する補正制御部と、
前記加工プログラム記憶部に記憶された前記指定領域データに基づいて前記指定領域の表示データを出力し、該表示データをビットパターンに変換する表示処理部と、
前記表示処理部から出力された前記表示データにより前記指定領域を表示する表示部と、
前記補正制御部により補正された前記加工プログラムに従って加工を行なう駆動部とを備え、
前記補正制御部は、前記領域指定部により指定された指定領域データをビットパターンとして記憶する領域テーブル記憶部と、前記加工プログラムの前記各命令を前記ビットパターンと比較する領域判別部とを備えて、前記指定領域の領域内か領域外かの判別を行ない、前記判別結果が前記指定領域の少なくとも領域外である場合に前記各命令を前記切り込み変化量により補正することを特徴とする数値制御装置。
前記補正制御部は、前記判別結果が前記指定領域の領域内又は領域外である場合に、前記各命令をそれぞれ別々の前記切り込み変化量により補正することを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
前記表示処理部は、入力手段により前記指定領域を修正又は指定又は選択する手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
前記切り込みパラメータ記憶部に記憶された前記切り込み変化量は、各工程又は領域内外に応じて１つ又は複数設定されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の数値制御装置。
前記切り込み変化量として、切り込み深さ又は送り速度を記憶し、所定の操作又は実行命令によりいずれかを選択するようにしたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の数値制御装置。
前記切り込み変化量は、ある工程において所定の値をとり、次の工程では０であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の数値制御装置。
前記領域指定部に記憶された指定領域データは、多角形、円、円弧、文字パターン、又は特定パターンの内の１つ又は複数を示す領域データであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の数値制御装置。