JP5860073B2 - 加工条件変更後の誤加工を防止する数値制御装置 - Google Patents

Description

本発明は工作機械を制御する数値制御装置に関し、特に、加工条件変更後の誤加工を防止する数値制御装置に関する。

工作機械において、実加工を行う前に加工プログラムを仮想運転させて加工経路を描画し、加工経路をチェックする方法がある。この仮想運転による加工経路の描画をチェック描画と定義する。その後の実加工では、チェック描画上に現在位置を表示して、加工状況を把握できるようしている。

特許文献１には、自動プログラミングにおいてＮＣプログラムを容易に修正でき、修正部分から描画処理によるシミュレーションを開始することができる技術が開示されている。また、特許文献２には、工具軌跡記憶部に記憶された過去のフィードバック軌跡を少なくとも１つ以上重ねて表示し、加工条件変更前後での軌跡形状変化を視覚的に精度よく分析することができる技術が開示されている。

特開２００２−９１５２３号公報 特開２０１３−６９２３１号公報

チェック描画は通常、実加工の直前に一度実行される。実加工中に加工プログラムの変更や、パラメータ・補正量・加工状態を含む加工条件の変更、手動介入を行った場合、その後の加工経路が変化する場合があるが、操作者はそのまま運転してしまい、誤加工や工具・ワークの破損等を引き起こす可能性がある。

特許文献１は、プログラミングにおいてＮＣプログラム変更に伴い描画処理を実行させることを特徴とするため、実加工中の条件変更により描画処理を実行させることができない。また、特許文献２は、２つ以上の異なる加工条件で実行した加工経路を重ね合わせる技術であるため、加工条件により未加工経路が変わることに伴って描画処理を実行させることができない。

そこで、本発明の目的は、自動運転休止中に加工プログラムの変更や、パラメータ・補正量・加工状態を含む加工条件の変更、手動介入が行われた後で自動運転を再開する場合、変更に誤りがないかを確認する方法を提供することである。

本発明は、加工プログラムの変更や、パラメータ・補正量・加工状態を含む加工条件の変更、手動介入が行われた場合、プログラム停止前後の座標値、加工条件およびブロック終点座標値を比較する。座標値、加工条件および終点座標値の計算結果の差分がパラメータで指定した設定範囲を越える場合、アラーム、メッセージ、または警告信号を出力し、操作者に加工経路が変更されたことを通知する。本発明により、加工プログラムの変更や、パラメータ・補正量・加工状態を含む加工条件の変更、手動介入が行われた場合の設定値について、チェック描画を実行し、未加工部の加工経路を再描画する。これにより、操作者が変更された加工経路を確認することが可能になる。

本願の請求項１に係る発明は、少なくとも一つ以上のブロックで構成された加工プログラムおよび加工条件を解析して自動運転を行う数値制御装置において、前記自動運転の開始時に、全ブロックの終点座標値を解析する終点座標値解析手段と、解析した前記全ブロックの終点座標値を記憶する終点座標値記憶手段と、前記自動運転の実行中に前記自動運転を中断して前記加工プログラムの変更または前記加工条件を変更した後、前記自動運転を再開するときに、前記全ブロックの終点座標値を再解析する終点座標値再解析手段と、再解析した前記全ブロックの終点座標値を記憶する終点座標値再記憶手段と、前記終点座標値記憶手段で記憶された各ブロックの終点座標値と前記終点座標値再記憶手段で記憶された各ブロックの終点座標値を比較するブロック終点座標値比較手段と、前記ブロック終点座標値比較手段による比較結果が予め設定された許容値を超える場合、前記自動運転の中断時における変更が前記許容値を超えることを通知するブロック終点座標値過大変更通知手段と、を備えることを特徴とする数値制御装置である。

請求項２に係る発明は、少なくとも一つ以上のブロックで構成された加工プログラムおよび加工条件を解析して自動運転を行う数値制御装置において、前記自動運転の実行中に前記自動運転を中断して前記加工プログラムの変更または前記加工条件を変更した後、前記自動運転を再開するときに、変更前の前記加工プログラムと変更後の前記加工プログラムを比較する加工プログラム比較手段と、変更前の前記加工条件と変更後の前記加工条件を比較する加工条件比較手段と、前記加工プログラム比較手段によりプログラムの変更が認められる場合、前記自動運転の中断時における変更を通知する加工プログラム変更通知手段と、前記加工条件比較手段による比較結果が予め設定された許容値を超える場合、前記自動運転の中断時における変更が前記許容値を超えることを通知する加工条件過大変更通知手段と、を備えることを特徴とする数値制御装置である。

請求項３に係る発明は、少なくとも一つ以上のブロックで構成された加工プログラムおよび加工条件を解析して自動運転を行う数値制御装置において、前記自動運転の実行中に工具位置を記憶する工具位置記憶手段と、前記自動運転の実行中に前記自動運転を中断して手動介入を実行した後、前記自動運転を再開するときに、検出された工具位置を記憶する再開工具位置記憶手段と、前記工具位置記憶手段で記憶した前記自動運転の中断前の工具位置と前記再開工具位置記憶手段で記憶した前記自動運転を再開するときの工具位置を比較する再開工具位置比較手段と、前記再開工具位置比較手段の比較結果が予め設定された許容値を超える場合、前記自動運転の中断時における前記手動介入による工具位置の変更が前記許容値を超えることを通知する工具位置過大変更通知手段と、を備えることを特徴とする数値制御装置である。
請求項４に係る発明は、前記加工条件は、パラメータ・補正量・加工状態の少なくともいずれかを含むことを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の数値制御装置である。

本発明により、操作者が加工プログラムの変更や、パラメータ・補正量・加工状態を含む加工条件の変更、手動介入を行った場合、すぐにチェック描画で経路を確認することができる。また、加工の誤経路などを事前に把握することができ、誤加工や工具・ワークの破損を未然に防ぐことができる。

加工条件変更後の誤加工を防止する数値制御装置のブロック図である。 プログラム停止からの運転再開時にチェック描画を行うことを示す図である。 図２のチェック描画を行う処理のフローチャートを示す図である。 チェック描画の再描画実行時に、保存した描画経路情報を同時に出力する処理のフローチャートを示す図である。 操作者がプログラム停止中に工具径路補正量を変更した場合、プログラム停止前後の終点座標値を比較して、設定範囲を越える場合、操作者に加工経路が変更されたことを描画する図である。 図５の描画を行う処理のフローチャートを示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は加工条件変更後の誤加工を防止する数値制御装置のブロック図である。ＣＰＵ１１は数値制御装置１０を全体的に制御するプロセッサである。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に格納されたシステムプログラムを、バス２０を介して読み出し、該システムプログラムにしたがって数値制御装置全体を制御する。

ＲＡＭ１３には一時的な計算データや表示データおよび表示器／ＭＤＩユニット７０を介してオペレータが入力した各種データが格納される。表示器／ＭＤＩユニット７０の表示器は、本発明に係る加工経路を表示する表示手段として用いられる。

ＳＲＡＭメモリ１４は、数値制御装置１０の電源がＯＦＦされても記憶状態が保持される不揮発性メモリとして構成される。ＳＲＡＭメモリ１４内には、インタフェース１５を介して読み込まれた加工プログラムや表示器／ＭＤＩユニット７０を介して入力された加工プログラムなどが記憶される。また、ＲＯＭ１２には、加工プログラムの作成および編集のために必要とされる編集モードの処理や自動運転のための処理を実施するため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。また、加工条件の変更後の誤加工を防止するための本発明を実行するためのプログラムも格納されている。

各軸の軸制御回路３０〜３２はＣＰＵ１１からの各軸の移動指令を受けて、各軸の指令をサーボアンプ４０〜４２に出力する。サーボアンプ４０〜４２はこの指令を受けて、各軸のサーボモータ５０〜５２を駆動する。各軸のサーボモータ５０〜５２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３０〜３２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では、位置・速度のフィードバックについては省略している。
サーボモータ５０〜５２は、工作機械のＸ，Ｙ，Ｚ軸を駆動するものである。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はスピンドル速度信号を受けて、主軸モータ（ＳＭ）６２を指令された回転速度で回転駆動する。主軸モータ（ＳＭ）６２には速度検出器６３が内蔵されており、スピンドル制御回路６０に主軸モータ（ＳＭ）６２の回転速度をフィードバックする。

以下、上記の数値制御装置１０で実行される加工条件変更後の誤加工を防止する処理を説明する。
●請求項１乃至請求項２の実施例とフローチャート
加工プログラムの変更や、パラメータ・補正量・加工状態を含む加工条件の変更、手動介入が行われた場合、チェック描画を実行し、未加工部の加工経路を再描画する。これにより、操作者が変更された加工経路を確認することが可能になる。
＜例＞プログラム停止からの運転再開時にチェック描画を実行する。

図２はプログラム停止からの運転再開時にチェック描画を行うことを示す図である。プログラム停止時に操作者が工具径補正量等の設定を変更した場合、設定変更前のチェック描画経路と異なる経路を描画する。図２では、工具径補正量変更前のチェック描画経路に替えて工具径補正量変更後のチェック描画経路が描画される。プログラム停止位置で工具径補正量が変更される。

図３は図２のチェック描画を行う処理のフローチャートを示す図である。以下、各ステップに従って説明する。
［ステップｓａ０１］プログラム停止後の再開か否か判別し、プログラム停止後の再開の場合（ＹＥＳ）にはステップｓａ０２へ移行し、そうでない場合（ＮＯ）にはステップｓａ０４へ移行する。
［ステップｓａ０２］未加工部の描画経路を再構築する。例えば、図２においてプログラム停止位置以降のチェック描画経路を再計算する。
［ステップｓａ０３］描画経路を再描画し、ステップｓａ０６へ移行する。
［ステップｓａ０４］実加工を実行する。
［ステップｓａ０５］ＮＣプログラムを描画用経路情報として保存する。
［ステップｓａ０６］運転継続か否かを判別し、運転継続の場合（ＹＥＳ）にはステップｓａ０１へ戻り、そうでない場合（ＮＯ）には処理を終了する。

●請求項３の実施例とフローチャート
請求項３に記載の数値制御装置は、請求項１乃至請求項２のいずれか一つにおける、チェック描画の再描画実行時に、保存した描画経路情報を同時に出力するようにしたものである。これにより、操作者が変更された加工経路を前回の加工経路と比較することが可能になる。

図４はチェック描画の再描画実行時に、保存した描画経路情報を同時に出力する処理のフローチャートを示す図である。以下、各ステップに従って説明する。
［ステップｓｂ０１］プログラム停止後の再開か否か判別し、プログラム停止後の再開の場合（ＹＥＳ）にはステップｓｂ０２へ移行し、そうでない場合（ＮＯ）にはステップｓｂ０５へ移行する。
［ステップｓｂ０２］加工中断前の描画用経路情報を保存する。
［ステップｓｂ０３］新規の描画用経路情報を作成する。
［ステップｓｂ０４］保存した描画用経路情報と新規で作成した描画用経路情報で描画を更新し、ステップｓｂ０７へ移行する。
［ステップｓｂ０５］実加工を実行する。
［ステップｓｂ０６］ＮＣプログラムを描画用経路情報として保存する。
［ステップｓｂ０７］運転継続か否かを判別し、運転継続の場合（ＹＥＳ）にはステップｓｂ０１へ戻り、そうでない場合（ＮＯ）には処理を終了する。

●請求項５乃至請求項７の実施例とフローチャート
加工プログラムの変更や、パラメータ・補正量・加工状態を含む加工条件の変更、手動介入が行われた場合、プログラム停止前後の座標値、加工条件、終点座標値を比較する。座標値、加工条件、終点座標値の差分がパラメータで指定した設定範囲を越える場合、アラーム、メッセージ、または警告信号を出力し、操作者に加工経路が変更されたことを通知する。
＜例＞操作者がプログラム停止中に工具径補正量を変更した場合、プログラム停止前後の終点座標値を比較して、設定範囲を越える場合、操作者に加工経路が変更されたことを通知する。

図５は操作者がプログラム停止中に工具径路補正量を変更した場合、プログラム停止前後の終点座標値を比較して、設定範囲を越える場合、操作者に加工経路が変更されたことを描画する図である。

図６は図５の描画を行う処理のフローチャートを示す図である。以下、各ステップに従って説明する。
［ステップｓｃ０１］プログラム停止後の再開か否か判別し、プログラム停止後の再開の場合（ＹＥＳ）にはステップｓｃ０２へ移行し、そうでない場合（ＮＯ）にはステップｓｃ０５へ移行する。
［ステップｓｃ０２］保存した座標値・設定値と計算後の座標値・設定値とを比較する。［ステップｓｃ０３］許容範囲外の変更か否か判別し、許容範囲外の場合（ＹＥＳ）にはステップｓｃ０４へ移行し、そうではない場合（ＮＯ）にはステップｓｃ０７へ移行する。
［ステップｓｃ０４］アラームあるいはワーニング等の信号を出力する。
［ステップｓｃ０５］実加工を実行する。
［ステップｓｃ０６］現ブロックの座標値・設定値を保存する。
［ステップｓｃ０７］運転継続か否かを判断し、運転継続の場合（ＹＥＳ）にはステップｓｃ０１へ戻り、そうではない場合（ＮＯ）には処理を終了する。

１０ 数値制御装置
１１ ＣＰＵ
１２ ＲＯＭ
１３ ＲＡＭ
１４ ＳＲＡＭ
１５ インタフェース
１６ ＰＭＣ
１７ Ｉ／Ｏユニット
１８ インタフェース
１９ インタフェース
２０ バス
３０，３１，３２ 軸制御回路
４０，４１，４２ サーボアンプ
５０，５１，５２ 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 主軸モータ（ＳＭ）
６３ 速度検出器

７０ 表示器／ＭＤＩユニット
７１ 操作盤

Claims (4)

1. 少なくとも一つ以上のブロックで構成された加工プログラムおよび加工条件を解析して自動運転を行う数値制御装置において、前記自動運転の開始時に、全ブロックの終点座標値を解析する終点座標値解析手段と、解析した前記全ブロックの終点座標値を記憶する終点座標値記憶手段と、前記自動運転の実行中に前記自動運転を中断して前記加工プログラムの変更または前記加工条件を変更した後、前記自動運転を再開するときに、前記全ブロックの終点座標値を再解析する終点座標値再解析手段と、再解析した前記全ブロックの終点座標値を記憶する終点座標値再記憶手段と、前記終点座標値記憶手段で記憶された各ブロックの終点座標値と前記終点座標値再記憶手段で記憶された各ブロックの終点座標値を比較するブロック終点座標値比較手段と、前記ブロック終点座標値比較手段による比較結果が予め設定された許容値を超える場合、前記自動運転の中断時における変更が前記許容値を超えることを通知するブロック終点座標値過大変更通知手段と、を備えることを特徴とする数値制御装置。
2. 少なくとも一つ以上のブロックで構成された加工プログラムおよび加工条件を解析して自動運転を行う数値制御装置において、前記自動運転の実行中に前記自動運転を中断して前記加工プログラムの変更または前記加工条件を変更した後、前記自動運転を再開するときに、変更前の前記加工プログラムと変更後の前記加工プログラムを比較する加工プログラム比較手段と、変更前の前記加工条件と変更後の前記加工条件を比較する加工条件比較手段と、前記加工プログラム比較手段によりプログラムの変更が認められる場合、前記自動運転の中断時における変更を通知する加工プログラム変更通知手段と、前記加工条件比較手段による比較結果が予め設定された許容値を超える場合、前記自動運転の中断時における変更が前記許容値を超えることを通知する加工条件過大変更通知手段と、を備えることを特徴とする数値制御装置。
3. 少なくとも一つ以上のブロックで構成された加工プログラムおよび加工条件を解析して自動運転を行う数値制御装置において、前記自動運転の実行中に工具位置を記憶する工具位置記憶手段と、前記自動運転の実行中に前記自動運転を中断して手動介入を実行した後、前記自動運転を再開するときに、検出された工具位置を記憶する再開工具位置記憶手段と、前記工具位置記憶手段で記憶した前記自動運転の中断前の工具位置と前記再開工具位置記憶手段で記憶した前記自動運転を再開するときの工具位置を比較する再開工具位置比較手段と、前記再開工具位置比較手段の比較結果が予め設定された許容値を超える場合、前記自動運転の中断時における前記手動介入による工具位置の変更が前記許容値を超えることを通知する工具位置過大変更通知手段と、を備えることを特徴とする数値制御装置。
4. 前記加工条件は、パラメータ・補正量・加工状態の少なくともいずれかを含むことを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の数値制御装置。

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