JP7316169B2

JP7316169B2 - 数値制御装置

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Description

本発明は、数値制御装置に関し、特に自動で工具の退避と復帰を行う数値制御装置に関する。

数値制御装置は加工プログラムを読み込み、読み込んだ加工プログラムを実行することで自動運転を行っている。数値制御装置が実行する加工プログラムは、昔は手作業で作成されていたが、昨今ではＣＡＤ／ＣＡＭで自由曲面を微小線分で補間したものが作成できるようになっている。ＣＡＤ／ＣＡＭが作成する加工プログラムは、手作業で作成されたものと比較して多くのブロックで構成された大きなサイズのものとなる。

大きなサイズの加工プログラムを実行する際に、加工プログラム全体を一度に数値制御装置の内部メモリに読み込むのであれば、数値制御装置に容量の大きな内部メモリを搭載する必要が出てくる。しかしながら、数値制御装置の内部メモリを大容量にすると数値制御装置自体のコストが増大する。そのため、大きなサイズの加工プログラムを実行する場合には、数値制御装置に接続された外部記憶装置に加工プログラムを記憶しておき、逐次読み出して実行する形式を取ることで、コスト減を図っている。数値制御装置に接続する外部記憶装置としては、例えばＳＤカード、ＣＦカード、ＵＳＢメモリ、イーサネット（登録商標）で接続されたサーバ等が想定される。

外部記憶装置から加工プログラムを読み込む場合、内部メモリから読み込む場合と比べると転送時間は増大し、転送速度も一定ではない。例えば、外部記憶装置としてイーサネット（登録商標）で接続されたサーバを利用している場合、イーサネット（登録商標）の接続が切れると加工プログラムの転送待ちになる。そして、切削中に加工プログラムの転送待ち状態になると、次のブロックを実行することができなくなるため、工具がワークと接触した状態で停止し、ワークの加工面に傷をつけてしまう可能性がある。

数値制御装置は、一般に加工プログラムを先読みして解析する先読み機能を備えている。先読み機能を用いて機械の制御をする場合、数値制御装置は、加工プログラムのブロックを先読みしてバッファリングしておき、バッファリングされたブロックに基づいて機械を制御する。この時、既に実行されて制御に用いられたブロックは、バッファから削除される。先読みの速度が加工速度に追いつかずに、バッファリングしている加工プログラムのブロックがバッファから無くなりそうになると、切削速度を遅くする技術がある。しかしながら、この技術を用いて切削速度を遅くしてもバッファリングが間に合わない場合もあり、工具を退避しなければならないケースがある。また、一般的に工具を加工面から退避（リトラクト）する技術もあるが、退避した後に復帰することは考慮されていない。

なお、特許文献１には、先読みされてバッファリングされた工具軌跡のデータ量が所定量以下になると、工具軌跡に対して接線の軌跡を描くように工具を退避し、所定量以上蓄積されると接線の軌跡を描くように工具を復帰して、切削加工を再開する技術が開示されている。

特開平１１－０１５５１３号公報

バッファリングされたデータが所定量以下になったタイミングが、例えば内回りの加工で速度ベクトルに変更がある点の付近の場合、工具の退避または復帰時に工具とワークが干渉する可能性がある。図８，９は、内回りの加工位置で工具を退避・復帰させる状況を示す図である。例えば、図８に例示するように、Ｎ１００ブロック、Ｎ１０１ブロックという２つの連続した直線線分の工具送り指令で、ワークに凹形状を加工する場合を考える。この時、外部記憶装置からの読み込みに遅延が生じて、Ｎ１００ブロックによる指令に基づく加工が行われている最中に、Ｎ１０１ブロックがバッファリングできなかった場合、工具が加工面上で停止しないように、Ｎ１００ブロックによる指令が終了した時点でＮ１００ブロックの接線方向に工具を加工面から退避すると、工具の先端がＮ１０１ブロックによる加工経路よりもワーク側に入ってしまい、ワーク表面に傷ができてしまう。

この様な問題は、退避していた工具を復帰させる時にも発生し得る。例えば、Ｎ１０２ブロックがバッファリングできなかった場合に、図９に例示するように、Ｎ１０１ブロックの開始時に工具を加工面から退避し、その後、Ｎ１０２ブロックがバッファリングされた時点で、Ｎ１０１ブロックの接線方向へと工具を復帰させようとすると、工具の先端がＮ１００ブロックによる加工経路よりもワーク側に入ってしまい、ワーク表面に傷ができてしまう。

この様な問題が発生しないようにするために、工具退避経路及び工具復帰経路が加工経路と干渉する可能性を極力抑えて工具の退避及び復帰ができる技術が必要とされている。

本発明の一態様による数値制御装置は、工具を退避させる必要があると判断した際に、ブロックの途中で退避方向を自動的に計算して工具を退避し、工具を復帰してよいと判断すると工具を復帰させることにより、上記課題を解決する。

そして、本発明の一態様は、プログラムのブロックに基づいて工作機械が備える工具とワークとの相対的位置を制御してワークを加工する数値制御装置において、前記プログラムのブロックをバッファに先読みする先読み部と、前記バッファに先読みされているブロックの量に基づいて、工具を退避する必要があるか復帰する必要があるかを判定する残ブロック判定部と、前記残ブロック判定部が工具を退避する必要があるか復帰する必要があると判定した場合に、工具の退避及び復帰の制御を行う工具動作制御部と、前記工具動作制御部の指令に基づいて、分割対象とするブロックを、該ブロックにおける両端から離れた位置で分割するブロック分割部と、工具退避経路及び工具復帰経路を生成し、前記ブロック分割部が分割したブロックの分割位置に挿入する工具経路生成部と、前記バッファに先読みされているブロックの中から、工具の退避及び復帰をする分割ブロックを決定する分割ブロック決定部と、を備える数値制御装置である。

本発明の一態様により、ブロックの途中から退避することにより、工具退避経路及び工具復帰経路が加工経路と干渉する可能性を極力抑えて工具の退避及び復帰ができるようになる。

一実施形態による数値制御装置の概略的なハードウェア構成図である。第１実施形態による数値制御装置の概略的な機能ブロック図である。円弧形状の工具退避経路及び工具復帰経路の例を示す図である円弧形状の工具退避経路及び工具復帰経路の生成方法を説明する図である。本実施形態による工具退避経路及び工具復帰経路の例を示す図である。第２実施形態による数値制御装置の概略的な機能ブロック図である。分割ブロック決定部、ブロック分割部の他の実施形態について説明する図である。工具退避時に工具とワークとが干渉する例を示す図である。工具復帰時に工具とワークとが干渉する例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は本発明の一実施形態による数値制御装置の要部を示す概略的なハードウェア構成図である。本発明の数値制御装置１は、例えば加工プログラムに基づいて工作機械を制御する数値制御装置として実装することができる。

本実施形態による数値制御装置１が備えるＣＰＵ１１は、数値制御装置１を全体的に制御するプロセッサである。ＣＰＵ１１は、バス２２を介してＲＯＭ１２に格納されたシステム・プログラムを読み出し、該システム・プログラムに従って数値制御装置１全体を制御する。ＲＡＭ１３には一時的な計算データや表示データ、及び外部から入力された各種データ等が一時的に格納される。

不揮発性メモリ１４は、例えば図示しないバッテリでバックアップされたメモリやＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）等で構成され、数値制御装置１の電源がオフされても記憶状態が保持される。不揮発性メモリ１４には、インタフェース１５を介して外部機器７２から読み込まれたパラメータ、表示器／ＭＤＩユニット７０を介して入力されたパラメータ等が記憶される。不揮発性メモリ１４に記憶されたパラメータや各種データは、実行時／利用時にはＲＡＭ１３に展開されても良い。また、ＲＯＭ１２には、公知の解析プログラムなどの各種システム・プログラムがあらかじめ書き込まれている。

インタフェース１５は、数値制御装置１のＣＰＵ１１とＵＳＢ装置等の外部機器７２と接続するためのインタフェースである。外部機器７２側からは工作機械の制御に用いられる加工プログラムや各種パラメータ等が読み込まれる。また、数値制御装置１内で編集したプログラムや各種パラメータ等は、外部機器７２を介して外部記憶手段に記憶させることができる。ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コントローラ）１６は、数値制御装置１に内蔵されたシーケンス・プログラムで工作機械及び該工作機械の周辺装置（例えば、工具交換装置や、ロボット等のアクチュエータ、工作機械に取付けられているセンサ等）にＩ／Ｏユニット１７を介して信号を出力し制御する。また、工作機械の本体に配備された操作盤の各種スイッチや周辺装置等の信号を受け、必要な信号処理をした後、ＣＰＵ１１に渡す。

インタフェース２０は、数値制御装置１のＣＰＵと有線乃至無線のネットワーク５とを接続するためのインタフェースである。ネットワーク５には、少なくとも１つのコンピュータ３が接続され、数値制御装置１との間で相互にデータのやり取りを行っている。コンピュータ３は、他の制御装置、加工プログラムを記憶するサーバ、フォグコンピュータやクラウドサーバ等であって良い。

表示器／ＭＤＩユニット７０はディスプレイやキーボード等を備えた手動データ入力装置であり、インタフェース１８は表示器／ＭＤＩユニット７０のキーボードからの指令，データを受けてＣＰＵ１１に渡す。インタフェース１９は各軸を手動で駆動させる際に用いる手動パルス発生器等を備えた操作盤７１に接続されている。

工作機械が備える軸を制御するための軸制御回路３０はＣＰＵ１１からの軸の移動指令量を受けて、軸の指令をサーボアンプ４０に出力する。サーボアンプ４０はこの指令を受けて、工作機械が備える軸を移動させるサーボモータ５０を駆動する。軸のサーボモータ５０は位置・速度検出器を内蔵し、この位置・速度検出器からの位置・速度フィードバック信号を軸制御回路３０にフィードバックし、位置・速度のフィードバック制御を行う。なお、図１のハードウェア構成図では軸制御回路３０、サーボアンプ４０、サーボモータ５０は１つずつしか示されていないが、実際には制御対象となる工作機械に備えられた軸の数だけ用意される。例えば、直線３軸で主軸に取り付けられた工具とワークとを相対的に移動させることでワークを加工する工作機械を制御する場合には、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向に軸を移動させる３組の軸制御回路３０、サーボアンプ４０、サーボモータ５０が用意される。

スピンドル制御回路６０は、主軸回転指令を受け、スピンドルアンプ６１にスピンドル速度信号を出力する。スピンドルアンプ６１はこのスピンドル速度信号を受けて、工作機械のスピンドルモータ６２を指令された回転速度で回転させ、工具を駆動する。スピンドルモータ６２にはポジションコーダ６３が結合され、ポジションコーダ６３が主軸の回転に同期して帰還パルスを出力し、その帰還パルスはＣＰＵ１１によって読み取られる。

図２は、本発明の第１実施形態による数値制御装置１の概略的な機能ブロック図である。図２に示した各機能ブロックは、図１に示した数値制御装置１が備えるＣＰＵ１１がシステム・プログラムを実行し、数値制御装置１の各部の動作を制御することにより実現される。本実施形態による数値制御装置１は、サーボモータ５０を制御して主軸に取り付けられた工具とワークとを相対的に移動させることで、スピンドルモータ６２で回転する工具でワークを加工する工作機械を制御する。

本実施形態の数値制御装置１は、先読み部１００、残ブロック判定部１１０、解析部１２０、制御部１３０、工具動作制御部１４０、ブロック分割部１５０、工具経路生成部１６０、工具復帰判断部１７０を備える。また、数値制御装置１のＲＡＭ１３乃至不揮発性メモリ１４には、外部記憶装置４から先読みされたプログラム２００のブロックをバッファリングするための領域としてバッファ２１０が予め用意されている。

先読み部１００は、図１に示した数値制御装置１が備えるＣＰＵ１１がＲＯＭ１２から読み出したシステム・プログラムを実行し、主としてＣＰＵ１１によるＲＡＭ１３、不揮発性メモリ１４を用いた演算処理と、インタフェース１５又は２０による読み込み制御処理とが行われることで実現される。先読み部１００は、外部記憶装置４に記憶されているプログラム２００のブロックを読み出してバッファ２１０に対して記憶する。先読み部１００は、バッファ２１０にプログラム２００の１以上のブロックを記憶するために十分な空き容量がある場合、外部記憶装置４からプログラム２００のブロックを読み出して、バッファ２１０に記憶する。先読み部１００は、特に問題がない限り、既に先読みしたブロックの次のブロックを外部記憶装置４から先読みする。

残ブロック判定部１１０は、図１に示した数値制御装置１が備えるＣＰＵ１１がＲＯＭ１２から読み出したシステム・プログラムを実行し、主としてＣＰＵ１１によるＲＡＭ１３、不揮発性メモリ１４を用いた演算処理が行われることで実現される。残ブロック判定部１１０は、バッファ２１０内のブロックの残量を判定する。そして、残ブロック判定部１１０は、ブロックの残量が予め定めた所定の第１閾値よりも多い場合、又はプログラム２００のすべてのブロックがバッファ２１０に先読みされている場合には、バッファ２１０からブロックを読み出して解析部１２０に対して出力する。一方、ブロックの残量が予め定めた所定の第１閾値以下となった場合には、その旨を工具動作制御部１４０に対して通知する。その後、残ブロック判定部１１０は、ブロック分割部１５０からの要求に応じてバッファ２１０内のブロックを読み出して出力した後、バッファ２１０からのブロックの読み出しを一時停止する。残ブロック判定部１１０は、ブロックの読み出しを一時停止している間もバッファ２１０のブロックの残量を監視し、バッファ２１０に先読みされたブロックの残量が予め定めた所定の第２閾値以上となった場合に、その旨を工具動作制御部１４０に対して出力し、バッファの読み出しを再開する。

解析部１２０は、図１に示した数値制御装置１が備えるＣＰＵ１１がＲＯＭ１２から読み出したシステム・プログラムを実行し、主としてＣＰＵ１１によるＲＡＭ１３、不揮発性メモリ１４を用いた演算処理が行われることで実現される。解析部１２０は、残ブロック判定部１１０や、ブロック分割部１５０、工具復帰判断部１７０等から入力されたブロックを解析し、各サーボモータの移動指令データや主軸の回転数を指令する主軸指令データを生成する。解析部１２０は、ブロックにより指令される送り指令に基づいて、サーボモータ５０に対する移動指令データを生成する。また、解析部１２０は、プログラム２００のブロックにより指令される主軸回転指令に基づいて、スピンドルモータ６２に対する主軸指令データを生成する。

制御部１３０は、図１に示した数値制御装置１が備えるＣＰＵ１１がＲＯＭ１２から読み出したシステム・プログラムを実行し、主としてＣＰＵ１１によるＲＡＭ１３、不揮発性メモリ１４を用いた演算処理と、軸制御回路３０、サーボアンプ４０によるサーボモータ５０の制御処理、及びスピンドル制御回路６０、スピンドルアンプ６１によるスピンドルモータ６２の制御処理を行うことで実現される。制御部１３０は、解析部１２０が生成した移動指令データ及び主軸指令データに基づいて、サーボモータ５０及びスピンドルモータ６２を駆動する。

工具動作制御部１４０は、図１に示した数値制御装置１が備えるＣＰＵ１１がＲＯＭ１２から読み出したシステム・プログラムを実行し、主としてＣＰＵ１１によるＲＡＭ１３、不揮発性メモリ１４を用いた演算処理が行われることで実現される。工具動作制御部１４０は、工具の退避が必要が生じた場合、現在のブロックを分割し、工具を退避するようにブロック分割部１５０に指令する。また、工具動作制御部１４０は、工具を復帰して良い状態となった場合、工具を退避状態から復帰するように工具復帰判断部１７０に指令する。工具動作制御部１４０は、例えば残ブロック判定部１１０からの入力に基づいて、工具の退避及び復帰を制御するようにしても良い。また、工具動作制御部１４０は、残ブロック判定部１１０以外からの通知も受けることが出来る。例えば、フィードホールドの信号が来ると、工具をすぐに止める必要があると判定し、残ブロック判定部１１０から現在のブロックを受け取り、該ブロックで工具を退避するようにブロック分割部１５０に対して指令するようにしても良い。この時、加工再開の信号が来るまで、残ブロック判定部１１０に対してバッファ２１０の読み出しを一時停止するように指令する。

ブロック分割部１５０は、図１に示した数値制御装置１が備えるＣＰＵ１１がＲＯＭ１２から読み出したシステム・プログラムを実行し、主としてＣＰＵ１１によるＲＡＭ１３、不揮発性メモリ１４を用いた演算処理が行われることで実現される。ブロック分割部１５０は、工具動作制御部１４０からの入力に基づいて、残ブロック判定部１１０から現在のブロックを受け取り、該ブロックを分割する。そして、分割したブロックの前半を解析部１２０へと出力し、分割したブロックの後半部分を工具経路生成部１６０へと出力する。ブロック分割部１５０は、最も単純に実装するのであれば、指定されたブロックを中間点で分割するようにしても良い。なお、ブロック分割部１５０は、分割するブロックが非切削経路である場合には、工具退避経路及び工具復帰経路を作成する必要がない旨を工具経路生成部１６０に指令する。

また、ブロック分割部１５０は、例えば分割するブロックを解析し、該ブロックでの工具の移動速度に対して加減速時定数を乗じて算出される距離だけブロックの両端から離れた任意の位置で指定されたブロックを分割するようにしても良い。このようにすることで、工具を退避又は復帰する際に、工具が当該ブロックの経路上から極力はみ出さないようにすることができる。この時、ブロック分割部１５０は、算出された距離に予め定めたマージンだけブロック開始位置から離れた位置でブロックを分割するようにすることで、当該ブロックから先のブロックによる加工経路に対して、工具退避経路が干渉する可能性を極力抑えることができる。なお、ブロック長が短く、算出された距離だけブロックの両端から離れた位置で分割することができない場合には、改めて中間点で分割するようにすれば良い。

工具経路生成部１６０は、図１に示した数値制御装置１が備えるＣＰＵ１１がＲＯＭ１２から読み出したシステム・プログラムを実行し、主としてＣＰＵ１１によるＲＡＭ１３、不揮発性メモリ１４を用いた演算処理が行われることで実現される。工具経路生成部１６０は、ブロック分割部１５０から入力された分割したブロックの後半部分の前に、工具退避経路及び工具復帰経路を挿入した経路を生成する。工具経路生成部１６０は、生成した経路を工具復帰判断部１７０へと出力する。工具経路生成部１６０は、例えば図３に示すように、分割した経路を接線とする円弧形状の工具退避経路及び工具復帰経路を生成するようにしても良い。また、工具経路生成部１６０は、例えば分割した経路を接線とする楕円形状の工具退避経路及び工具復帰経路や、ブロックの分割位置から所定の角度でワークから離れ、所定の角度でワーク上に復帰する逆三角形状の工具退避経路及び工具復帰経路等を生成するようにしても良い。工具経路生成部１６０が生成する工具退避経路及び工具復帰経路は、工具の退避時及び工具の復帰時に、ワークに対してカッターマークが残りにくいように、緩やかな角度でワーク上から退避し、緩やかな角度でワーク上に復帰するものであれば、どの様な経路として良い。

図４を用いて、工具経路生成部１６０が、円弧形状の工具退避経路及び工具復帰経路を作成する方法を例示する。円弧形状の工具退避経路及び工具復帰経路を作成する場合、まず、工具の軸に沿った方向であって、ワークから退避する方向のベクトルである工具方向ベクトルＴｏｏｌを算出する。次に、工具方向ベクトルＴｏｏｌと、ブロックの分割位置における工具の速度ベクトルｖとの外積を求める。現在の加工におけるモーダル情報が左オフセット（Ｇ４１）である場合には、この外積値が、右オフセット（Ｇ４２）である場合には、外積値に－１を乗じた値が、工具の径方向であってワークから退避する方向を示すベクトルである工具径方向退避ベクトルＥｄとなる。更に、速度ベクトルｖと、工具方向ベクトルＴｏｏｌを含む面において、速度ベクトルと垂直なベクトルである工具長方向退避ベクトルＥｈを算出する（５軸加工機等のように工具の軸方向が回転軸によって傾く場合、工具方向ベクトルＴｏｏｌと工具長方向退避ベクトルＥｈとは異なる場合があることに留意されたい）。そして、工具径方向退避ベクトルＥｄの単位ベクトルと、工具長方向退避ベクトルＥｄの単位ベクトルとの和から、工具退避単位ベクトルＥ₁を算出する。この工具退避単位ベクトルＥ₁に対して予め定めた所定の工具退避量を乗じたベクトルを工具退避ベクトルＥとする。最後に、求めた工具退避ベクトルＥを中心として、１８０度円弧（ヘリカル）を描く経路を生成することで、工具退避経路及び工具復帰経路を生成することができる。このようにして生成される工具退避経路及び工具復帰経路は、図５に例示されるように、直線３軸の工作機械や回転２軸を含む５軸加工機において、極力傷を残さないようにワーク上から緩やかな角度で工具を退避し、緩やかな角度で工具をワーク上に復帰させるものとなる。

工具復帰判断部１７０は、図１に示した数値制御装置１が備えるＣＰＵ１１がＲＯＭ１２から読み出したシステム・プログラムを実行し、主としてＣＰＵ１１によるＲＡＭ１３、不揮発性メモリ１４を用いた演算処理が行われることで実現される。工具復帰判断部１７０は、分割された前半のブロックによる制御が実行される前に工具動作制御部１４０から工具を退避状態から復帰するように指令された場合には、工具退避経路及び工具復帰経路を破棄して、分割された後半のブロックを解析部１２０へと出力する。一方、工具復帰判断部１７０は、前半ブロックを実行する前に工具動作制御部１４０から工具を退避状態から復帰する指令がされていない場合は、工具退避経路を解析部１２０へと出力する。そして、工具動作制御部１４０から工具を退避状態から復帰する指令がきた時点で、工具復帰経路と分割された後半ブロックを解析部１２０に出力する。

上記構成を備えた本実施形態の数値制御装置１は、工具をワーク上から退避する際に、ブロックの両端から離れた位置から工具を退避することにより、工具退避経路及び工具復帰経路が加工経路と干渉する可能性を極力抑えることが可能となる。

図６は、本発明の第２実施形態による数値制御装置１の概略的な機能ブロック図である。図６に示した各機能ブロックは、図１に示した数値制御装置１が備えるＣＰＵ１１がシステム・プログラムを実行し、数値制御装置１の各部の動作を制御することにより実現される。本実施形態による数値制御装置１は、サーボモータ５０を制御して主軸に取り付けられた工具とワークとを相対的に移動させることで、スピンドルモータ６２で回転する工具でワークを加工する工作機械を制御する。

本実施形態の数値制御装置１は、先読み部１００、残ブロック判定部１１０、解析部１２０、制御部１３０、工具動作制御部１４０、ブロック分割部１５０、工具経路生成部１６０、工具復帰判断部１７０、及び分割ブロック決定部１８０を備える。また、数値制御装置１のＲＡＭ１３乃至不揮発性メモリ１４には、外部記憶装置４から先読みされたプログラム２００のブロックをバッファリングするための領域としてバッファ２１０が予め用意されている。

本実施形態による先読み部１００、解析部１２０、制御部１３０、工具経路生成部１６０、工具復帰判断部１７０は、第１実施形態による解析部１２０、制御部１３０、工具経路生成部１６０、工具復帰判断部１７０と同様の機能を備える。

本実施形態による残ブロック判定部１１０は、ブロックの残量が予め定めた所定の第１閾値よりも多い場合、又はプログラム２００のすべてのブロックがバッファ２１０に先読みされている場合には、読みだしたブロックを解析部１２０に対して出力する。一方、ブロックの残量が予め定めた所定の第１閾値以下となった場合には、その旨を工具動作制御部１４０に対して出力する。その後、残ブロック判定部１１０は、分割ブロック決定部１８０から工具の退避及び復帰のために分割するブロックが指定されると、当該分割するブロックの直前のブロックまで順次読み出して解析部１２０に対して出力した上で、分割するブロックを読み出してブロック分割部１５０へと出力する。そして、残ブロック判定部１１０は、バッファ２１０からのブロックの読み出しを一時停止する。残ブロック判定部１１０は、ブロックの読み出しを一時停止している間もバッファ２１０のブロックの残量を監視し、バッファ２１０に先読みされたブロックの残量が予め定めた所定の第２閾値以上となった場合に、その旨を工具動作制御部１４０に対して出力し、バッファの読み出しを再開する。

本実施形態による工具動作制御部１４０は、工具の退避が必要が生じた場合、例えば残ブロック判定部１１０からの入力に基づいて、工具の退避を行うための分割するブロックを決定するように分割ブロック決定部１８０へと指令する。また、工具動作制御部１４０は、工具を復帰しても良い状態となった場合、例えば残ブロック判定部１１０からの入力に基づいて、工具を退避状態から復帰するように工具復帰判断部１７０に指令する。工具動作制御部１４０は、残ブロック判定部１１０以外からの通知を受けた場合には、その通知がフィードホールド信号等のような現在のブロックでの退避を指令するものである場合には、分割ブロック決定部１８０に対して現在のブロックで分割をするように指令し、特に現在のブロックでの退避をする必要が無い通知の場合には、工具の退避を行うための分割するブロックを決定するように分割ブロック決定部１８０へと指令する。

分割ブロック決定部１８０は、図１に示した数値制御装置１が備えるＣＰＵ１１がＲＯＭ１２から読み出したシステム・プログラムを実行し、主としてＣＰＵ１１によるＲＡＭ１３、不揮発性メモリ１４を用いた演算処理が行われることで実現される。分割ブロック決定部１８０は、工具動作制御部１４０から工具の退避を行うための分割するブロックを決定するように指令を受けると、バッファ２１０内の各ブロックを参照して、参照したブロックの中から分割対象となるブロックを決定する。分割ブロック決定部１８０は、例えばバッファ２１０内に先読みされているブロックの内に非切削ブロックがある場合には、当該ブロックを分割ブロックとして決定する。また、分割ブロック決定部１８０は、例えばバッファ２１０内に先読みされているブロックの内に非切削ブロックがない場合には、切削ブロック中で最も経路が長いブロックを分割ブロックとして決定するようにしても良い。なお、分割ブロック決定部１８０は、工具動作制御部１４０から分割対象とするブロックが指定されている場合には、当該ブロックを分割するブロックとする。

本実施形態によるブロック分割部１５０は、分割ブロック決定部１８０からの入力に基づいて、分割ブロックとして指定されたブロックを残ブロック判定部１１０から取得して分割する。そして、分割したブロックの前半を解析部１２０へと出力し、分割したブロックの後半部分を工具経路生成部１６０へと出力する。ブロック分割部１５０のその他の機能については、第１実施形態によるブロック分割部１５０と同様である。

上記構成を備えた本実施形態の数値制御装置１は、工具をワーク上から退避するブロックとして、現在バッファ２１０内に先読みされているブロックの中からより適切なブロックを選択することができるため、ブロックの両端から離れた位置から工具の退避することにより、工具退避経路及び工具復帰経路が加工経路と干渉する可能性を極力抑えることが可能となる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態の例のみに限定されることなく、適宜の変更を加えることにより様々な態様で実施することができる。
例えば、上記した実施形態ではブロック分割部１５０，分割ブロック決定部１８０は、所定のルールに従ってブロックの分割する位置や、分割対象とするブロックを決定していたが、ブロック分割部１５０，分割ブロック決定部１８０は、加工経路と工具退避経路及び工具復帰経路の干渉の有無を判定して、干渉しない位置でブロックの分割する位置や、分割対象とするブロックを決定するように構成しても良い。例えば図７に例示されるように、クランク状に工具を移動して加工するプログラムにおいて、Ｎ３ブロックの実行が終わった後に加工を一時停止する必要が生じた場合、バッファに先読みされている各ブロックの各位置に工具退避経路及び工具復帰経路を乗せた場合に、他の加工経路と重なるか否かを判定する。そして、工具退避経路及び工具復帰経路を乗せても他の加工経路と重なりが生じないブロックを分割ブロックとして決定し、当該分割ブロックにおいて工具退避経路及び工具復帰経路を乗せても他の加工経路と重なりが生じない位置を分割位置とするようにしても良い。例えば、図７の例では、Ｎ４ブロック乃至Ｎ７ブロックを分割ブロックとし、Ｎ４ブロックの場合は当該ブロックの前よりの位置を分割位置とすれば良い。

また、上記した実施形態では、工具を退避させる際の工具退避量を予め定めたものとしているが、例えば、ブロック分割部１５０がブロックを分割した位置から工具の退避を行った際に、当該ブロックの両端をはみ出さずに十分に止まることができる範囲の適切な工具退避量を、ブロックの分割位置から当該ブロックの両端までの距離等に基づいて算出して用いるようにしても良い。

１数値制御装置
３コンピュータ
４外部記憶装置
５ネットワーク
１１ＣＰＵ
１２ＲＯＭ
１３ＲＡＭ
１４不揮発性メモリ
１５，１８，１９，２０インタフェース
１７Ｉ／Ｏユニット
２２バス
３０軸制御回路
４０サーボアンプ
５０サーボモータ
６０スピンドル制御回路
６１スピンドルアンプ
６２スピンドルモータ
６３ポジションコーダ
７０ＭＤＩユニット
７１操作盤
７２外部機器
１００先読み部
１１０残ブロック判定部
１２０解析部
１３０制御部
１４０工具動作制御部
１５０ブロック分割部
１６０工具経路生成部
１７０工具復帰判断部
１８０分割ブロック決定部
２００プログラム
２１０バッファ

Claims

プログラムのブロックに基づいて工作機械が備える工具とワークとの相対的位置を制御してワークを加工する数値制御装置において、
前記プログラムのブロックをバッファに先読みする先読み部と、
前記バッファに先読みされているブロックの量に基づいて、工具を退避する必要があるか復帰する必要があるかを判定する残ブロック判定部と、
前記残ブロック判定部が工具を退避する必要があるか復帰する必要があると判定した場合に、該工具の退避及び復帰の制御を行う工具動作制御部と、
前記工具動作制御部の指令に基づいて、分割対象とするブロックを、該ブロックにおける両端から離れた位置で分割するブロック分割部と、
工具退避経路及び工具復帰経路を生成し、前記ブロック分割部が分割したブロックの分割位置に挿入する工具経路生成部と、
前記バッファに先読みされているブロックの中から、工具の退避及び復帰をする分割ブロックを決定する分割ブロック決定部と、
を備える数値制御装置。
前記工具動作制御部は、工具の退避を指令する通知を受けた場合に、該工具の退避及び復帰の制御を行う、
請求項１に記載の数値制御装置。
前記工具経路生成部は、前記工具の切削方向の送り速度を保ちながら工具の退避を行う工具退避経路を作成する、
請求項１に記載の数値制御装置。
前記工具経路生成部は、前記工具の切削方向の送り速度を退避時の切削方向の送り速度と同じ速度を保ちながら復帰を行う工具復帰経路を作成する、
請求項１に記載の数値制御装置。