JPH0498301A - 数値制御工作機械および数値制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、数値制御工作機械および数値制御装置に関
し、さらに詳しくは、工具を移動させて被加工物を加工
する加ニブログラムに基づいて工具と被加工物を移動さ
せて被加工物を加工することが出来る数値制御工作機械
および数値制御装置に関する。

［従来の技術］ 第７図は、従来の数値制御旋盤の一例の概略構成を示す
ブロック図である。

この数値制御旋盤（５１）は、旋盤袋ＭＣ２・０）と、
数値制御装置（６０）とからなる。

旋盤袋ｆｔ（２０）において、工具（３２）は、互に直
交するＸ軸およびＺ軸に沿って移動可能である。図中の
Ｘ軸およびＺ軸の矢印は、正方向を表わしている。

被加工物（Ｗ）は、主スピンドル（３３）および／また
は副スピンドル（３６）により保持される。また、被加
工物（Ｗ）は、副スピンドル（３６）により、前記Ｚ軸
に平行なり軸に沿って移動可能である。図中のＢ軸の矢
印は、正方向を表わしている。

（２１ｘ）および（２２ｘ）は、Ｘ軸を駆動するための
アンプおよびモータである。（２１ｚ）および（２２ｚ
）は、Ｚ軸を駆動するためのアンプおよびモータである
。（２１ｃ）および（２２ｃ）は、Ｃ軸を駆動するため
のアンプおよびモータである。（２ｌ　ｂ）および（２
２ｂ）は、Ｂ軸を駆動するためのアンプおよびモータで
ある。

数値制御装置（６０）は、オペレータの作成した加ニブ
ログラム（Ｑ）を取り込んでその指令を解析する加ニブ
ログラム解析部（６１）と、前記解析した指令に基づい
て各軸の移動のために必要な補間データを作成する補間
データ作成部（６２）と前記補間データに基づいて各軸
の移動のための処理を旋盤装置２０に対して行う補間処
理部（６３）とを具備している。

第８図は、上記補間データ作成部（６２）の作動を示す
フロー図である。

加ニブログラム（Ｑ）を解析して得た指令か「移動指令
」か否かを判断しくステップ５５１）、「移動指令」で
あればその指令に基づいて補間ヘクトルを算出する（ス
テップ５５２）。「移動指令」でなければ何も行わない
。次に、「円弧指令」か否かを判断しくステップ５５３
）、「円弧指令」であればその指令に基づいて円弧長さ
および開始角度を算出する（ステップ５５４）。「円弧
指令」でないか、円弧長さおよび開始角度を算出し終わ
ると、各軸の移動Ｉを算出する（ステップ５５８）。

続いて、各軸の分配比を算出する（ステップ５５９）。

第９図は、工具（３２）を始点Ｓ　（Ｘｓ、Ｚｓ）から
終点Ｅ　（Ｘｅ、Ｚｅ）まで直線移動する指令が与えら
れた場合における補間データの説明図である。■は補間
ベクトル、ΔＸ、ΔＺはＸ軸、Ｚ軸の移動量である。こ
れらは、 ΔＸ＝Ｘｅ−Ｘｓ ΔＺ＝Ｚｅ−Ｚｓ である。Ｂ軸の移動量ΔＢは、 ΔＢ＝０ である。

従って、Ｘ軸、Ｚ軸、Ｂ軸の分配比Ｓｘ、Ｓｚ。

ｓｂは、 Ｓｘ＝ΔＸ／Ｌｖ Ｓｚ＝ΔＺ　／　Ｌ　ｖ ｓｂ＝。

となる。但し、Ｌｖは補間ベクトルＶの長さで、Ｌｖ”
＝　（Ｘｅ−Ｘｓ）”＋　（Ｚｅ−Ｚｓ）’である。

上記の場合の加ニブログラム（Ｑ）を例示すると、 Ｇｏｏ　　ＸＸｓ　　ＺＺｓ ＧＯＩ　ＸＸｅ　　ＺＺｅ　　Ｆｆ である。

第１０図は、工具（３２）を始点５（Ｘｓ、Ｚｓ）から
終点Ｅ　（Ｘｅ、Ｚｅ）まで円弧移動する指令か与えら
れた場合における補間データの説明図である。Ｌｚは円
弧長さ、θＺは開始角度、Ｒｓは始点半径、Ｒｅは終点
半径、ΔＲは始点Ｓと終点Ｅの半径差である。

Ｘ軸、Ｚ軸、Ｂ軸の移動量ΔＸ、ΔＺ、ΔＢは、第９図
の直線移動の場合と同様である。

分配比Ｓｘ、Ｓｚ、Ｓｂは、 Ｓｘ＝ΔＸ　／　Ｌ　ｖ Ｓｚ＝ΔＺ／Ｌｖ ｓｂ＝。

である。但し、Ｌｖは補間ベクトルＶの長さで、Ｌｖ’
＝Ｌｚ”＋ΔＲ２ である。

円弧長さＬｚおよび半径差ΔＲに対する分配比Ｓ１およ
びＳｒは、 ５ｌ＝Ｌｚ／Ｌｖ Ｓｒ＝ΔＲ／Ｌｖ である。

上記の場合の加ニブログラム（Ｑ）を例示する止、 Ｇｏｏ　ＸＸｓ　　ＺＺｓ ＧＯ３ＸＸｅ　　ＺＺｅ　　ＩＸｏ　　ＫＺｏ　　Ｆｆ
　　；である。

上記数値制御旋盤（５１）は、Ｘ軸、Ｚ軸により工具（
３２）を移動させて加工を行うのか普通であり、Ｂ軸に
より被加工物（Ｗ）を移動させるのは例外的な場合であ
る。このため、前者では円弧指令を使えるようになって
いるか、後者の場合に円弧指令を使えるようにはなって
いない。

第１１図は、従来の数値制御旋盤の他の一例の説明図で
ある。

この数値制御旋盤７１では、工具（４２）がＸ軸、Ｚ軸
に沿って移動するように加ニブログラムか作成されるか
、実際には、工具（４２）はＸ軸のみで移動し、Ｚ軸に
沿っての移動はスピンドル（４３）により被加工物（Ｗ
）が移動するものである。

さらに他の関連する従来技術としては、特開昭６２−１
７６７３３号公報に開示の加工ユニット付マシニングセ
ンタがある。

この加工ユニット付マシニングセンタでは、互に直交す
る第１軸および第２軸で第１の工具が移動し、前記第２
軸に平行な第３軸で第２の工具が移動するようになって
いる。そして、前記第２軸で第１の工具を移動させる移
動指令に基づき、前記第３軸で第２の工具を移動させて
加工を行なうことか可能になっている。

［発明か解決しようとする課題］ 第７図に示す従来の数値制御旋盤５１では、Ｘ軸で工具
（３２）を移動し且つＢ軸で被加工物（Ｗ）を移動して
加工を行なおうとすると、オペレータかＸ軸−Ｂ軸系で
の移動量を計算してプログラミングすることか必要であ
り、煩雑となる問題点かある。また、円弧指令を使えな
い問題かある。

また、第１１図に示す従来の数値制御旋盤７１では、工
具（４２）のみを２次元的に移動して被加工物（Ｗ）を
移動させずに加工を行なうことか出来す、被加工物（Ｗ
）の種類によっては望みの加工か出来ない問題点、かあ
る。

さらに、特開昭６２−１７６７３３号公報に開示の従来
技術は、加工に用いる工具か第１の工具から第２の工具
へ入れ替わってしまい、同じ工具を用いて加工したい場
合には適用できない問題点かある。

そこで、この発明の目的は、Ｘ軸−Ｚ軸系で工具のみを
移動して加工することか出来ると共に、プログラミング
か容易で円弧指令を使うことも可能なＸ軸−Ｚ軸系で作
成した加ニブログラムを利用してＸ軸−Ｂ軸系で加工を
実行することか出来る数値制御工作機械および数値制御
装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ この発明の数値制御工作機械は、工具か第１軸および第
２軸により移動可能であると共に被加工物か第３軸によ
り移動可能であるように構成された数値制御工作機械に
おいて、１＋１１記第１軸および第２軸で工具を移動さ
せる移動指令に基づき、前記第１軸および第２軸で工具
を移動させて加工を行なう第１加工モードと、前記第１
軸および第２軸で工具を移動させる移動指令に基づき、
前記第１軸で工具を移動し且つ前記第３軸で被加工物を
移動させて加工を行なう第２加工モードとを備えたこと
を構成上の特徴とするものである。

また、この発明の数値制御装置は、工具が第１軸および
第２軸により移動可能であると共に被加工物が第３軸に
より移動可能であるように構成された工作機械を制御す
る数値制御装置において、工作機械の第１軸および第２
軸で工具を移動させる移動指令に基づき、工作機械の第
１軸および第２軸を駆動して工具を移動させて加工を行
なう第１加工モードと、工作機械の第１軸および第２軸
で工具を移動させる移動指令に基づき、工作機械の第１
軸を駆動して工具を移動させ且つ工作機械の第３軸を駆
動して被加工物を移動させて加工を行なう第２加工モー
ドとを備えたことを構成上の特徴とするものである。

［作用］ この発明の数値制御工作機械および数値制御装置では、
第１加工モードを用いれば、工具のみを２次元的に移動
して被加工物（Ｗ）を移動させずに加工を行なうことが
出来る。従って、被加工物（Ｗ）の種類を問わずに望み
の加工が出来る。

また、第２加工モードを用いれば、Ｘ軸−Ｚ軸系で作成
した加ニブログラムを利用して、Ｘ軸−Ｂ軸系で加工を
実行することが出来る。従って、煩雑なＸ軸−Ｂ軸系の
プログラミングか必要でなくなり、円弧移動も使用でき
るようになる。

［実施例］ 以下、図に示す実施例によりこの発明をさらに説明する
。なお、この発明はこれにより限定されるものではない
。

第１図は、この発明の数値制御装置の一実施例である数
値制御旋盤（１）の概略構成を示すブロンク図である。

この数値制御旋盤（１）は、旋盤装置（２０）と、数値
制御装置（１０）とからなる。

旋盤装置（２０）は、従来と同様の構成である。

すなわち、工具（３２）は、互に直交するＸ軸およびＺ
軸に沿って移動可能である。図中のＸ軸およびＺ軸の矢
印は、正方向を表わしている。

被加工物（Ｗ）は、主スピンドル（３３）および／また
は副スピンドル（３６）により保持される。また、被加
工物（Ｗ）は、副スピンドル（３６）により、前記Ｚ軸
に平行なり軸に沿って移動可能である。図中のＢ軸の矢
印は、正方向を表わしている。

（２１ｘ）および（２２ｘ）は、Ｘ軸を駆動するための
アンプおよびモータである。（２１ｚ）および（２２ｚ
）は、Ｚ軸を駆動するためのアンプおよびモータである
。（２１Ｃ）および（２２ｃ）は、Ｃ軸を駆動するため
のアンプおよびモータである。（２ｌ　ｂ）および（２
２ｂ）は、Ｂ軸を駆動するためのアンプおよびモータで
ある。

数値制御袋！（１０）は、オペレータの作成した加ニブ
ログラム（Ｐ）を取り込んでその指令を解析する加ニブ
ログラム解析部（１１）と１前記解析した指令に基づい
て各軸の移動のために必要な補間データを作成する補間
データ作成部（１２）と、前記補間データに基づいて各
軸の移動のための処理を旋盤装置（２０）に対して行う
補間処理部（６３）とを具備している。

加ニブログラム（Ｐ）は、Ｘ軸およびＺ軸により工具（
３２）を移動して加工を行う通常モード（第５図）と、
Ｘ軸により工具（３２）を移動し且つＢ軸により被加工
物（Ｗ）を移動して加工を行うスイス加工モード（第６
図）とを切り換える「加工モード切換指令」を含むこと
か可能である。

また、スイス加工モードでも、通常モードとして移動指
令をプログラミングすることが可能である。

加ニブログラム解析部（１１）は、従来の加ニブログラ
ム解析部（６１）を拡張し、前記「加工モート切換指令
」を解析可能としたものである。

補間データ作成部（１２）は、第２図に示すように作動
する。

まず、加ニブログラム（Ｐ）を解析して得た指令か「移
動指令」か丙かを判断する（ステップＳ１）。「移動指
令」でなければ、後述するステップＳＬ２に進む。「移
動指令」であれば、その指令に基づいて補間ベクトルを
算出する（ステップ５５２）。

ステップＳ５２に統いて、「円弧指令Ｊか否かを判断す
る（ステップＳ３）。「円弧指令」でなければ、後述す
るステップＳ７に進む。「円弧指令」であれば、その指
令に基づいて通常モードの円弧長さＬｚおよび開始角度
θＺを算出する（ステップ５５４）。この通常モードの
円弧長さＬｚおよび開始角度θ２を算出する処理は従来
と同様の処理である。

ステップＳ５４に続いて、今は「スイス加工モード」か
選択されているか否かを判断する（ステップＳ５）。「
スイス加工モード」が選択されていなければ、後述する
ステップＳ７に進む。「スイス加工モード」が選択され
ていれば、前記通常モードの円弧長さＬｚおよび開始角
度θ２を、スイス加工モードの円弧長さＬｂおよび開始
角度θｂに変換する（ステップＳ６）。この変換につい
ては後述する。この後、ステップＳ７に進む。

さて、ステップＳ７では、今は「スイス加工モード」が
選択されてｔするか否かを判断する。「スイス加工モー
ド」が選択されていれば、後述するステップＳＩＯに進
む。「スイス加工モード」が選択されていなければ、通
常モードの各軸の移動量を算出する（ステップ５５８）
。この通常モードの各軸の移動量を算出する処理は従来
と同様の処理である。

ステップＳ５５に続いて、各軸の分配比を算出する（ス
テップ５５９）。この通常モードの各軸の分配比を算出
する処理は従来と同様の処理である。

さて、ステップＳＩＯでは、加ニブログラムＣＰ）に記
述されている通常モードの移動指令をスイス加工モード
に軸変換して、スイス加工モードの各軸の移動量を算出
する。また、それに続いて、スイス加工モードの各軸の
分配比を算出する（ステップ５ｌｌ）。これらの処理に
ついては後述する。

さて、ステップＳ１２では、「加工モード切換指令」か
否かを判断する。「加工モード切換指令」であれば、切
換指定された加工モードに切り換える（ステップ５１３
）。「加工モード切換指令」でなければ、何もせずに、
第２図の処理を終了する。

第３図は、工具（３２）を始点Ｓ　（Ｘｓ、Ｚｓ）から
終点Ｅ　（Ｘｅ、Ｚｅ）まで直線移動する通常モードの
加工を、スイス加工モードで実行させる場合の補間デー
タの説明図である。■は補間ベクトル、ΔＸ、ΔＢはＸ
軸、Ｂ軸の移動量である。

これらは、 ΔＸ＝Ｘｅ−Ｘｓ ΔＢ＝−（Ｚｅ−Ｚｓ） である。Ｚ軸の移動量ΔＺは、 ΔＺ＝Ｏ となる。

従って、Ｘ軸２　Ｂ軸、Ｚ軸の分配比Ｓｘ、Ｓｂ。

Ｓｚは、 Ｓｘ＝ΔＸ　／　Ｌ　ｖ ｓｂ＝ΔＢ　／　Ｌ　ｖ Ｓｚ＝０ となる。但し、Ｌｖは補間ベクトルＶの長さで、Ｌｖ”
＝　（Ｘｅ−Ｘｓ）”＋　（Ｚｅ−Ｚｓ）”である。

上記の場合の加ニブログラム（Ｐ）を例示すると、 ＧＯＯＸＸｓ　　ＺＺｓ　　： Ｇ１２０　　。

ＧＯＩ　　ＸＸｅ　　ＺＺｅ　　Ｆｆ　　；Ｇ１２１　
　。

である。ｒＧ１２０Ｊはスイス加工モードへの切換指令
である。ｒＧ１２１Ｊは通常加工モードへの切換指令で
ある。なお、ｒＧ１２０ＪとｒＧ１２１」の指令がなけ
れば、第９図を参照して説明した通常モードの加工その
ものとなる。

第４図は、工具（３２）を始点Ｓ　（Ｘｓ、Ｚｓ）から
終点Ｅ　（Ｘｅ、Ｚｅ）まで円弧移動する通常モートの
加工を、スイス加工モードで実行させる場合の補間デー
タの説明図である。Ｌｂは円弧長さ、θｂは開始角度、
Ｒｓは始点半径、Ｒｅは終点半径、ΔＲは始点Ｓと終点
Ｅの半径差である。

また、Ｌｚは通常モードでの円弧長さ、θＺは通常モー
ドでの開始角度である。

Ｘ軸、Ｂ軸、Ｚ軸の移動量ΔＸ、ΔＢ、ΔＺは、第３図
の直線移動の場合と同様である。

分配比Ｓｘ、Ｓｂ、Ｓｚは、 Ｓｘ＝ΔＸ／Ｌｖ ｓｂ＝ΔＢ　／　Ｌ　ｖ Ｓｚ＝０ である。但し、Ｌｖは補間ベクトルＶの長さで、Ｌｖ”
＝Ｌｚ”＋ΔＲ２ である。

円弧長さＬｂおよび開始角度θｂは、 Ｌｂ＝−Ｌｚ θｂ＝１８０°　−θ２ である。

円弧長さＬｂおよび半径差ΔＲに対する分配比Ｓ１およ
びＳｒは、 ５ｌ＝Ｌｚ／Ｌｖ Ｓｒ＝ΔＲ／Ｌｖ である。

上記の場合の加ニブログラム（Ｐ）を例示すると、 Ｇｏｏ　　ＸＸｓ　　ＺＺｓ　　； Ｇ１２゜ ＧＯ３ＸＸｅ　　ＺＺｅ　　ｒＸｏ　　ＫＺｏ　　Ｆｆ
　　；Ｇ１２１　　。

である。なお、ｒＧ　１２０ＪとｒＧ１２１Ｊの指令か
なければ、第１０図を参照して説明した通常モードの加
工そのものとなる。

上記数値制御工作機械（１）によれば、第５図に示すよ
うに、工具（３２）をＸ軸、Ｚ軸に沿って移動し、被加
工物（Ｗ）を移動させない通常モードの加工を実行でき
る。また、移動指令を通常モードで記述した加ニブログ
ラムを用いて、第６図に示すように、工具（３２）をＸ
軸に沿って移動し、被加工物（Ｗ）をＢ軸に沿って移動
させるスイス加工モードの加工を実行できる。

そこで、被加工物（Ｗ）か移動するスペースが無くてス
イス加工モートを実行できないときは、通常モードによ
り加工を実行すればよい。

一方、通常モードでは被加工物（Ｗ）か撓む不工合を生
しるときは、スイス加工モードにより工具（３２）を主
スピンドル（３３）の近傍から離さすに加工を実行すれ
ばよい。このとき、加ニブログラム（Ｐ）における移動
指令を通常モードと同様に記述できるので、非常に便利
になる。

なお、以上の説明は、副スピンドル（３６）か移動する
複合機を例にとったか、主スピンドル（３３）が移動す
る複合機でもこの発明を適用できる。また、スピンドル
を１個たけ有し、そのスピンドルか移動する工作機械で
もこの発明を適用することが出来る。

［発明の効果］ この発明の数値制御工作機械および数値制御装置は、第
１軸および第２軸で工具を移動させる移動指令に基づき
、前記第１軸および第２軸で工具を移動させて加工を行
なう第１加工モードと、前記第１軸および第２軸で工具
を移動させる移動指令に基づき、前記第１軸で工具を移
動し且つ前記第３軸で被加工物を移動させて加工を行な
う第２加工モートとを備えているから、いずれの加工モ
ートで加工を実行する場合でも、オペレータは常に第１
軸および第２軸で工具を移動させる移動指令を用いてプ
ログラミングすることか出来、非常に便利になる。

例えば、第１加エモートで用意されいる円弧指令などを
第２加工モードでも利用できるようになる。

また、削加工モードを適切に選択したり組み合せること
により、制限されたスペースで長尺物に加工したり、被
加工物の撓みを防止して精度の高い加工を行うことが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の数値制御旋盤の構成図、
第２図は第１図の数値制御旋盤における補間データ作成
部の作動のフローチャート、第３図はスイス加工モート
における直線移動時の補間データの説明図、第４図はス
イス加工モードにおける円弧移動時の補間データの説明
図、第５図は通常モードの説明図、第６図はスイス加工
モートの説明図、第７図は従来の数値制御旋盤の一例の
構成図、第８図は第７図の数値制御旋盤における補間デ
ータ作成部の作動のフローチャート、第９図は従来の直
線移動時の補間データの説明図、第１０図は従来の円弧
移動時の補間データの説明図、第１１図は従来の数値制
御旋盤の他側の説明図である。 図において、（１）（５１）（７１）は数値制御旋盤、
（１０）（６０）は数値制御装置、（１１）（６１）は
加ニブログラム解析部、（１２）（６２）は補間データ
作成部、（６３）は補間データ処理部、（２０）は旋盤
装置、（３２）は工具、（３３）は主スピンドル、（３
６）は副スピンドル、（Ｗ）は被加工物、（Ｐ）（Ｑ）
は加ニブログラムである。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、工具が第１軸および第２軸により移動可能であると
   共に被加工物が第３軸により移動可能であるように構成
   された数値制御工作機械において、 前記第１軸および第２軸で工具を移動させ る移動指令に基づき、前記第１軸および第２軸で工具を
   移動させて加工を行なう第１加工モードと、 前記第１軸および第２軸で工具を移動させ る移動指令に基づき、前記第１軸で工具を移動し且つ前
   記第３軸で被加工物を移動させて加工を行なう第２加工
   モードと を備えたことを特徴とする数値制御工作機械。 ２、工具が第１軸および第２軸により移動可能であると
   共に被加工物が第３軸により移動可能であるように構成
   された工作機械を制御する数値制御装置において、 工作機械の第１軸および第２軸で工具を移 動させる移動指令に基づき、工作機械の第１軸および第
   ２軸を駆動して工具を移動させて加工を行なう第１加工
   モードと、 工作機械の第１軸および第２軸で工具を移 動させる移動指令に基づき、工作機械の第１軸を駆動し
   て工具を移動させ且つ工作機械の第３軸を駆動して被加
   工物を移動させて加工を行なう第２加工モードと を備えたことを特徴とする数値制御装置。