JPH0746287B2

JPH0746287B2 - 数値制御装置

Info

Publication number: JPH0746287B2
Application number: JP62147214A
Authority: JP
Inventors: 商基安田
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1987-06-12
Filing date: 1987-06-12
Publication date: 1995-05-17
Anticipated expiration: 2010-05-17
Also published as: JPS63311408A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は工作機械の数値制御装置（以下NC装置という）
に関する。

「従来の技術」 NC装置の命令には、テーブルあるいは工具を移動させる
軸移動命令（X,Y,Z命令）と、補助機能命令（Ｍ命
令）、主軸機能命令（Ｓ命令）、及び工具命令（Ｔ命
令）のMST命令とがある。たとえば、Ｔ機能命令により
自動工具交換装置（以下ATC装置という）を作動させて
所望の工具を選択交換し、Ｓ機能命令により主軸の回転
数を指令された回転数に変更する。これら、工具の交換
や主軸回転数の変更に要する作動時間は被加工物の切削
に寄与しない非切削時間である。

上記非切削時間を短縮するため、機械の動作が干渉しな
い二つの命令を並行実行するようにした数値制御方式及
び数値制御装置が、それぞれ特開昭57−90705号公報及
び特開昭63−143607号公報により開示されている。

「発明が解決しようとする問題点」上記数値制御方式は、所定のブロックの指令によって引
起される機械の動作が完了してから次のブロックの実行
に移行するか、或いは該動作の完了を待たずに次のブロ
ックの実行に移行するかを指示する特別の指令をプログ
ラム中に入れておき、該特別の指令を判別して１ブロッ
クの単独動作或いは複数ブロックの並行動作を機械に実
行せしめるようにしたものである。この場合、二つの命
令が並行実行可能かどうかをオペレータが判別して、並
行実行を指示する特別の指令をプログラム中に挿入しな
ければならず、プログラム中に人為的なミスを生じ易い
という問題点がある。

また、上記数値制御装置は、RAM又はROMに、数値制御コ
ードのブロック（命令）の終了を待たずに次のブロック
を実行する数値制御コードのテーブルと、終了していな
いブロックがある時にそのブロックの終了を待つ数値制
御コードのテーブルを有し、実行すべきブロックが、ブ
ロックの終了を待たずに次のブロックを実行するブロッ
クに該当するときには、この実行すべきブロックと次の
ブロックとが並行して実行される。この場合、二つのブ
ロックが並行実行されるかどうかは、先の一つのブロッ
クのみを判別することにより決定される。

従って、例えば工具交換命令を、終了を待たずに次のブ
ロックを実行するテーブルに登録すると、該工具交換命
令にテーブルの位置決め命令が連続する場合は、当該二
つの命令が並行実行されてしまう。ところが、工具交換
命令にテーブルの切削送り命令が連続する場合は、本来
並行実行されるべきでない当該二つの命令が並行実行さ
れてしまう。また、工具交換命令を、終了していないブ
ロックがある時にそのブロックの終了を待つテーブルに
登録すると、工具交換命令に本来並行実行可能なテーブ
ルの位置決め命令が連続しても並行実行されない。さら
に、工具交換命令を上記テーブルの何れにも登録しない
場合は、工具交換命令とテーブルの位置決め命令が連続
しても並行実行をされないという問題点がある。

本発明は、上記各従来技術が包含する問題点を解決する
ためになされたもので、連続する特定の二つの命令につ
いて並行実行可能かどうかを確実に判別して動作させる
ことができる数値制御装置を提供することを目的とす
る。

「問題点を解決するための手段」上記目的を達成するための本発明の数値制御装置は、加
工位置、加工条件等の入力された加工データからNC言語
による加工プログラムを生成し、その加工プログラムの
命令に従って機械の動作を順次制御する数値制御装置に
おいて、前記加工プログラム内に同時に実行してもその
動作が干渉しない特定の二つの命令が連続して存在する
かどうかを、連続する二つの命令の組み合わせに基づい
て判別する判別手段と、その判別結果に従って、その連
続した二つの命令を並行して機械に動作せしめる手段
と、を備えることを特徴とする。

「作用」上記の構成によれば、内部的に生成されたNC言語による
加工プログラム内に同時に実行してもその動作が干渉し
ない特定の二つの命令が連続して存在するかどうかを、
連続する二つの命令の組み合わせに基づいて判別し、そ
の判別結果に従ってその連続した二つの命令が並行して
実行される。

「実施例」本発明の実施例について図面に従って具体的に説明す
る。

第２図は本発明に係るNC装置を適用したマシニングセン
タの正面図、第３図は側面図である。

基台21上に直立配置されたコラム22の前面には、主軸台
23が昇降可能に取付けられている。主軸台23はコラム22
上に設けられたＺ軸送りモータ９により上下動される。
主軸台23には主軸25が回転自在に支持され主軸モータ10
により回転駆動される。一方、基台21上には被加工物を
載置するテーブル27が設けられている。テーブル27はサ
ドル28上に摺動自在に取付けられ、水平な面内において
左右方向のＸ軸方向及び前後方向のＹ軸方向に移動可能
である。テーブル27はＸ軸送りモータ７及びＹ軸送りモ
ータ８により水平移動される。

コラム22の前面には、主軸台23とは独立に、工具交換装
置30（ATC装置）が取付けられている。ATC装置30は回転
可能な工具マガジン31上に12個の工具32を放射状に把持
し、工具マガジン31の割出位置により工具32を選択し、
主軸25と工具マガジン31との間で工具32の交換を行う。
工具マガジン31は工具マガジン31裏面に配置されたATC
モータ11により回動駆動される。

各軸の送りモータ7,8,9、主軸モータ10及びATCモータ11
は、それぞれACサーボモータが用いられ、コラム22に取
付けられたNC装置35により制御される。NC装置35は前方
に配置された操作パネル36に接続されている。操作パネ
ル36はキーボード37及びCRTディスプレイ38を備え、作
業者は対話型式で加工データをNC装置35に入力すること
ができる。

第１図は本発明に係るNC装置35を示すブロック図であ
る。NC装置35は、運転データメモリ部１、運転データバ
ッファ部２、運転実行部３、モータ指令用バッファ部
４、及びモータ制御部５を備え、運転実行部３にはキー
ボード37、CRTディスプレイ38、その他Ｍ指令用機器等
の外部入出力機器６が接続され、モータ制御部５には各
軸の送りモータ7,8,9、主軸モータ10、及びATCモータ11
等のサーボモータが接続されている。

運転データメモリ部１には、プログラム番号により管理
される各種加工プログラムがファイルとして格納され
る。運転データバッファ部２は、運転に必要なNC言語に
よる命令コード群が格納される部分であり、運転実行部
３からの指令に従って運転データメモリ部１の加工プロ
グラムの一部がNC言語にコンパイルされ格納される。運
転データバッファ部２の内容は、命令コードの実行終了
に応じて順次更新される。

運転実行部３は、プロセッサユニット（CPU）を備え、
運転データバッファ部２の命令コード及び入力機器６か
らの命令に従ってＭ指令等を出力すると共に、モータ指
令用バッファ部４にデータを設定してモータ制御部５に
指令を与える。モータ指令用バッファ部４は送りモータ
7,8,9、主軸モータ10、及びATCモータ11の制御のための
指令データが格納される部分である。

モータ制御部５は、プロセッサユニット（CPU）を備
え、モータ指令用バッファ部４に設定された指令データ
に従って各種のサーボモータ7,8,9,10,11を制御する。

第４図はモータ指令用バッファ部４の内部構成を示す図
である。モータ指令用バッファ部４に設定される指令デ
ータは、Ｘ軸,Y軸及びＺ軸のモータ移動量指令値44,45,
46、主軸25の正逆転、停止を指令する主軸指令データ4
7、主軸25の回転数指令値48などの他に、ATCモータ11の
回転を指令し工具マガジン31の割出位置を指令する工具
交換指令値43が含まれる。

これらの各指令データが運転実行部３のCPUにより設定
され、スタートフラグ41に「１」が設定されると、モー
タ制御部５はその指令データに従って各軸のモータ7,8,
9、主軸モータ10、及びATCモータ11の回転を開始するよ
うに構成されている。このとき、モータ制御部５は指令
データが設定されているモータの駆動を同時に開始す
る。たとえば、Ｚ軸移動量指令値46のみが設定されてい
れば、Ｚ軸モータ９が駆動され、主軸台23のみが上下動
される。また、Ｘ軸移動量指令値44、Ｙ軸移動量指令値
45、及び工具交換指令値43が設定されていれば、Ｘ軸,Y
軸モータ7,8、及びATCモータ11が駆動され、テーブル27
の移動と工具交換が並行して実行される。そして、指令
データにより指示された動作をすべて完了するとモータ
制御部５は終了フラグ42を「１」に設定し、運転実行部
３に指示された動作の終了を知らせる。運転実行部３は
終了フラグ42を受けて実行ポインタを更新し、次に実行
すべき命令の指命データを生成してモータ指令用バッフ
ァ部４に設定更新することにより、次々に一連の命令を
モータ制御部５に実行させるようになっている。

運転実行部３は、運転データバッファ部２のNC言語にコ
ンパイルされた命令コードに従ってモータ指令用バッフ
ァ４に指令データを設定する際に、通常は実行ポインタ
により指示された一つの命令コードずつ指令データを設
定する。しかし、工具交換指令（Ｔ△△）とテーブル27
の位置決め命令（G00X△△△△Ｙ△△△△）とが連続す
る場合には、その二つの命令の指令データを同時にモー
タ指令用バッファ部４に書き込み、スタートフラグを
「１」に設定してモータ制御部５に工具交換動作とテー
ブル27の位置決めとの二つの動作を同時に開始させる。

これは、工具交換命令（Ｔ△△）の前には必ずＺ軸原点
復帰命令（G28Z）が挿入され、主軸台23が上昇端付近に
上昇した位置で工具交換が行われるから、工具交換動作
とテーブル27の移動動作とが干渉するおそれがなく、二
つの動作を並行して実行させ非切削時間を短縮しようと
するのである。

同じテーブル27の移動命令であっても、工具交換命令
（Ｔ△△）とテーブル27の切削送り命令（G01X△△△△
Ｙ△△△△）とが連続した場合には、並行動作を行わな
い。

第５図は以上述べた制御思想を実現するための運転実行
部３における処理を示すフローチャートである。

処理100が開始されると、まずステップ101では、運転デ
ータバッファ部２に命令コード群が格納されているか否
かを調べる。運転データバッファ部２が空であればステ
ップ102に進み、運転データメモリ部１から運転データ
バッファ部２にプログラムの一部が転送される。ステッ
プ103では、運転データバッファ部２の命令コード群の
うち、実行ポインタにより指示され今回実行が予定され
る命令コードが、工具交換命令（Ｔ△△）であるか否か
が調べられる。工具交換命令であればステップ104に進
む。ステップ104では、次の命令がテーブル27の位置決
め命令（G00X△△△△Ｙ△△△△）であるか否かが調べ
られる。テーブル27の位置決め命令であればステップ10
5に進み、モータ指令用バッファ部４のＸ軸移動量指令
値44及びＹ軸移動量指令値45にその命令に対応した指令
値を設定する。次の命令がテーブル位置決め命令でなけ
ればステップ105を実行せず直接ステップ106に進む。ス
テップ106ではモータ指令用バッファ部４の工具交換指
令値43に、今回の工具交換命令に対応した指令値を設定
する。

一方、ステップ103において、今回の命令コードが工具
交換命令でなければステップ107に進む。ステップ107で
は今回の命令コードが主軸命令（M03S1000など）である
か否かが調べられ、主軸命令であればステップ108に進
みモータ指令用バッファ部４の主軸指令47、又は主軸回
転数指令値48に対応した指令値を設定する。

このようにして、ステップ103乃至108の処理200によ
り、命令コードに対応した指令データがモータ指令用バ
ッファ部４に設定される。このとき、工具交換命令とテ
ーブル27の位置決め命令が連続するときは、両者の指令
データがモータ指令用バッファ部４に同時に設定される
ことになる。

次に、ステップ110では、命令コードがクーラントのオ
ン／オフ等の補助的な外部入出力命令か否かが調べられ
る。これらの命令ではモータ指令用バッファ部４には指
令データが設定されず、ステップ110からステップ111に
進み、運転実行部３から直接信号を出力して外部入出力
機器６を作動させ、ステップ112で動作の完了を待って
ステップ115に進む。一方、命令が外部入出力命令でな
ければ、ステップ110からステップ113に進む。

ステップ113では、モータ指令用バッファ部４のスター
トフラグ41に「１」を設定し、ステップ103乃至108の処
理200で設定した指令データに従って各モータ７〜11の
駆動を開始する。ステップ114ではモータ制御部５での
動作が終了し、モータ指令用バッファ部４の終了フラグ
42が「１」になるのを待つ。終了フラグ42が「１」にな
ったならばステップ115に進み、実行ポインタを更新し
て次に実行すべき命令を指定する。そして、ステップ10
1に戻り、上述の処理を繰り返す。

以上述べた実施例では、工具交換命令とテーブル27の位
置決め命令との二つが連続して存在した場合に、その二
つの命令を並行して実行させることとした。これは、第
２図及び第３図に示す機械の構造から、ATC装置30の工
具交換動作とテーブル27の移動動作が互いに干渉するこ
とがないことを利用している。また、第５図に示すフロ
ーチャートでは、工具交換命令の後にテーブル位置決め
命令がきた場合のみを判別し、その逆の場合は判別して
いない。これは、本実施例機械では工具交換命令の前に
は必ずＺ軸原点復帰命令（G28Z）が挿入されるため、工
具交換命令（Ｔ△△）の直前に位置決め命令（G00X△△
△△Ｙ△△△△）が存在することがあり得ないので省略
したのである。しかし、適用する工作機械の構造、特に
ATC装置30の構造によっては、命令の順序に関係なく、
上記二つの命令が連続したときに並行動作を行わせるこ
とが望ましく、また、容易に可能である。

また、前記実施例では、特定の二つの命令が連続した場
合には必ず並行動作を行わせることとしたが、操作パネ
ル36から設定されるパラメータに応じ、並行動作と逐次
動作を作業者が選択できるようにすることも可能であ
る。

前記実施例では、同時に実行してもその動作が干渉しな
い特定の二つの命令として、工具交換命令と、Ｘ軸又は
Ｙ軸の位置決め命令とを用いたが、本発明はこれに限定
されるものではない。たとえば、主軸の回転命令（Ｍ△
△Ｓ△△）とＸ軸又はＹ軸の位置決め命令（G00X△△△
△Ｙ△△△△）、若しくはＺ軸の位置決め命令（G00Z△
△△△）とを並行動作させることも、第１図に示すNC装
置においては同様の処理を行うことにより容易に実現可
能である。主軸の回転数の変更には、立上り時間として
0.1〜0.2秒程度の時間を要し、この間にテーブル27等の
移動を行うことにより、非切削時間を短縮することがで
きる。0.2秒程度の並行動作では僅かなようであるが、
穴明、タップ加工等を多用する被加工物では、主軸の回
転数変更の頻度が高く、かなりの加工時間の削減が期待
できる。

「発明の効果」以上述べたように本発明は上記の構成を有し、加工プロ
グラム内に同時に実行してもその動作が干渉しない特定
の二つの命令が連続して存在するかどうかを、連続する
二つの命令の組み合わせに基づいて判別し、その判別結
果に従ってその連続した二つの命令が並行して実行され
るものであるから、本来並行実行されるべきでない命令
が並行実行されてしまったり、並行実行されるべき命令
が並行実行されないという不具合を確実に阻止できると
いう優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は数値制御装置
のブロック図、第２図は本発明装置を適用した工作機械
の正面図、第３図は側面図、第４図はモータ指令用バッ
ファ部の構成を示す図、第５図は運転実行部での処理を
示すフローチャートである。２…運転データバッファ部、３…運転実行部、４…モー
タ指令用バッファ部、５…モータ制御部、７…Ｘ軸送り
モータ、８…Ｙ軸送りモータ、９…Ｚ軸送りモータ、10
…主軸モータ、11…ATCモータ、23…主軸台、25…主
軸、27…テーブル、30…ATC装置、31…工具マガジン。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加工位置、加工条件等の入力された加工デ
ータからNC言語による加工プログラムを生成し、その加
工プログラムの命令に従って機械の動作を順次制御する
数値制御装置において、前記加工プログラム内に同時に実行してもその動作が干
渉しない特定の二つの命令が連続して存在するかどうか
を、連続する二つの命令の組み合わせに基づいて判別す
る判別手段と、その判別結果に従って、その連続した二つの命令を並行
して機械に動作せしめる手段と、を備えることを特徴とする数値制御装置。
【請求項２】前記特定の二つの命令は、工具交換命令
と、工具交換動作に干渉しない軸の移動命令とであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の数値制御装
置。
【請求項３】前記特定の二つの命令は、主軸の回転命令
と、軸の移動命令とであることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の数値制御装置。