JPS6226041B2

JPS6226041B2 -

Info

Publication number: JPS6226041B2
Application number: JP54100627A
Authority: JP
Inventors: Ryoichiro Nozawa; Atsushi Shima; Takashi Iwagatani
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1979-08-07
Filing date: 1979-08-07
Publication date: 1987-06-06
Also published as: JPS5624608A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は数値制御方式に係り、特に可動範囲内
に進入禁止領域を設定して可動物の移動を制御す
る数値制御方式に関する。

数値制御工作機械においてはボール・スクリユ
の長さ等から工具、テーブル等（以後、可動物と
いう）が移動できる最大可動範囲が決まつてお
り、プログラムミス又は何等かの障害により該可
動物が暴走し、該可動範囲を越えれば（オーバト
ラベル）、直ちにこれを検出し、可動物を緊急停
止（エマージエンシ・ストツプ）させている。
かゝる、オーバトラベルを検出するためには通
常、可動範囲の＋Ｘ側、−Ｘ側、＋Ｙ側及び−Ｙ側
の最大ストローク点にリミツトスイツチ等を設け
ると共に可動物にドツクを設け、オーバトラベル
時にドツクがリミツトスイツチを踏んだことを検
出してオーバトラベルを検出している。

ところで、数値制御工作機械においては上記最
大可動範囲内であつても可動物が進入することが
できない進入禁止領域がある。第１図は進入禁止
領域と最大可動範囲の関係を説明する説明図であ
る。図中、TAはオーバトラベル領域、MAは
最大可動領域、EPA₁及びEPA₂は最大可動領域内
の進入禁止領域である。進入禁止領域EPA₁，
EPA₂は施盤におけるチヤツク形状と略同一形状
になつており、工具が該進入禁止領域EPA₁，
EPA₂へ進入すれば、工具とチヤツクが互いに当
接し工具及びチヤツクの折損、破壊を生じる。

さて、従来、この進入禁止領域内に工具が進入
したことを検出する容易な手段がなかつた。

たとえば、チヤツク等にセンサ、リミツトスイ
ツチ等を取付けることにより工具とチヤツク等と
の当接を検出することはできるが、この方法では
チヤツク等へのセンサ等の取付作業の困難化、チ
ヤツク構造の複雑化、コスト高を招来する。更
に、この方法では進入禁止領域を変更する場合、
変更作業が煩雑となる欠点がある。

従つて、本発明は簡単に、しかも確実に工具等
可動物の進入禁止領域への進入を検知でき、更に
進入禁止領域の変更がプログラム手段により簡単
に行える方式を提供することを目的とする。

以下、図面に従つて本発明の実施例を詳細に説
明する。

第２図は本発明に係る数値制御方式を実現する
ためのブロツク図、第３図は可動範囲と進入禁止
領域の関係図、第４図は可動範囲を多数の小領域
に分割し、各小領域に進入禁止情報を書込んだ場
合の説明図、第５図は８個の小領域の進入禁止情
報を１語としてメモリに記憶させる場合の各小領
域とメモリアドレスの関係説明図である。

図中、１はパラメータ記憶装置であり、ランダ
ム・アクセス・メモリ（RAM）により構成さ
れ、早送り速度、加減速時定数、後述する第１、
第２、第３リミツト情報による進入禁止領域等
種々のパラメータを記憶している。２は磁気バブ
ルメモリ等の不揮撥性メモリであり、前記パラメ
ータが書込まれており、数値制御装置の電源オン
と同時に該パラメータはパラメータ記憶装置に読
み出される。３は演算処理部で、パラメータ記憶
装置１に記憶されている進入禁止領域の境界線を
指示する座標値（Ｘ、Ｚ）、（Ｉ、Ｋ）、（X₁、
Z₁）、（X₂、Z₂）（第３図参照）に基いて演算処理
を行ない、進入禁止情報を作成する。即ち、オー
バトラベル領域、最大可動領域MA、進入禁
止領域EPA₁，EPA₂をそれぞれ第３図に示すよう
に設定し、しかも最大可動領域MAをたとえばＸ
軸方向に24等分、Ｚ軸方向に16等分し、該最大可
動領域MAを24×16個の小領域maij（第４図参
照）に分割したとすれば、演算処理部３は各小領
域maij（ｉ＝１、２、……16、ｊ＝１、２、…
…24）が進入禁止領域EPA₁又はEPA₂内にあるか
どうかを演算する。そして、小領域maijが進入
禁止領域であれば“１”、進入禁止領域でなけれ
ば“０”を出力する。４は書込制御回路で、演算
部３より出力される進入禁止情報を８ビツト（１
語）づつ後述するメモリ５に書込む。５は進入禁
止情報を記憶するメモリであり、１ビツトが１つ
の小領域maijに対応し、８ビツトづつ読み／書
きされる。尚、８個の小領域｛ma₁、₁、
ma₁、₂、……ma₁、₈｝、｛ma₁、₉、ma₁、₁₀……
ma₁、₁₆｝、｛ma₁、₁₇、ma₁、₁₈、……ma₁、₂₄｝…
…｛ma₁₆、₁₇、ma₁₆、₁₈……ma₁₆、₂₄｝の８ビツ
トの進入禁止情報により１語が形成され、それぞ
れメモリ５のアドレスA₀、A₁、A₂……A₄₇に記憶
される（第４図、第５図参照）。６は読出制御回
路、７はアドレスレジスタで、該アドレスレジス
タ７が指示するメモリ５のメモリアドレスに８ビ
ツトの進入禁止情報が読み／書きされる。８は出
力レジスタで、読出回路６により読出された８ビ
ツトの進入禁止情報を記憶する。９，１０はそれ
ぞれ可動物のＸ軸方向及びＺ軸方向の現在位置を
指示する現在位置カウンタであり、可動物が所定
量移動する毎に図示しないパルスコーダ等から発
生するフイードバツクパルスXFp，ZFpを移動方
向に応じて加逆計数し、可動物の現在位置を指示
する。尚、フイードバツクパルスXFp，ZFpに替
つて、図示しないパルス分配器から発生するＸ、
Ｚ軸方向分配パルスを現在位置カウンタ９，１０
に加逆計数せしめてもよい。９ａは小領域maij
のＸ軸方向長lx（第４図）に相当するフイードバ
ツクパルス数を容量とする加速カウンタ、９ｂは
容量が８の加逆カウンタ、９ｃは容量が３の加逆
カウンタである。従つて、加逆カウンタ９ｃは最
大可動領域MAのＸ軸方向長を３分割（X₁、X₂、
X₃……第４図）したとき、可動物がX₁〜X₃のど
の領域に存在するかを指示する。又、加逆カウン
タ９ｂは、前記領域（X₁、X₂、X₃）を構成するど
の小領域maijに可動物が存在するかを指示し、
加逆カウンタ９ａは可動物の小領域maij内のＸ
軸方向位置を指示する。１０ａ，１０ｂは現在位
置カウンタ１０を構成する加逆カウンタで、カウ
ンタ１０ａの容量は小領域maijのＺ軸方向長ｌ_Z
（第４図）に相当するフイードバツクパルス数で
あり、カウンタ１０ｂの容量は１６である。従つ
て、加逆カウンタ１０ｂは、可動物がＺ軸方向の
どの小領域に存在するかを指示し、又、可逆カウ
ンタ１０ａは可動物の小領域maij内のＺ軸方向
位置を指示する。１１はデコーダであり、現在位
置カウンタ９，１０の内容をデコードし、可動物
が存在する小領域maijに対応するメモリアドレ
スをアドレスレジスタにセツトする。１２はデコ
ーダであり、加逆カウンタ９ｂの内容を２進→10
進変換する。すなわち、デコーダ１２は加逆カウ
ンタ９ｂの内容がｉならば線li（ｉ＝１、２……
８）に“１”を出力する。１３はゲート回路で、
たとえば８個のアンドゲート１３ａ，１３ｂ……
１３ｈと１個のオアゲート１３ｉとで構成され、
各アンドゲート１３ａ……１３ｈはそれぞれ出力
レジスタ８の出力とデコーダ１２の対応する出力
との論理積をとつている。１４はフリツプ・フロ
ツプで、操作盤又はテープ等からの準備機能命令
Ｇ２３によりセツトされ、準備機能命令Ｇ２２に
よりリセツトされる。尚、準備機能命令Ｇ２２は
設定された進入禁止領域への工具進入を禁止し、
Ｇ２３は設定された進入禁止領域への工具の立入
りを可能にする命令である。１５はアンドゲート
で、フリツプ・フロツプ１４のセツト出力とオア
ゲート１３ｉの出力との論理積をとり、Ｇ２２が
指令されているとき、工具が進入禁止領域EPA
に進入すればエマージエンシ・ストツプ信号
EMSを出力する。

さて本発明においてオーバトラベル領域
TA、進入禁止領域EPA₁，EPA₂の設定は該領域
の境界線を特定できる座標値と、境界の内側、外
側を指示する情報と、設定した進入禁止領域
EPA₁，EPA₂への工具立入りを禁止又は許可する
準備機能命令Ｇ２２、Ｇ２３とを入力することに
より行われる。尚、以下の実施例ではオーバトラ
ベル領域TA、進入禁止領域EPA₁，EPA₂は共
に矩形状をなすものとし、それぞれの領域
OTA，EPA₁，EPA₂を指示する情報を第１リミ
ツト情報、第２リミツト情報、第３リミツト情報
という。

第１リミツト情報は機械の±Ｘ、±Ｚ方向の最
大ストローク長を示す値であり、操作盤に設けら
れたマニユアル・データ・インプツトスイツチ
（以後MDIという）等より入力される。即ち、第
１リミツト情報は機械の±Ｘ、±Ｚ方向の最大ス
トローク点をパラメータとして機械稼動前にMDI
から入力され、不揮撥性メモリ２に設定される。
そして、設定した最大ストローク点の外側が自動
的にオーバトラベル領域となる。尚、このパラメ
ータは機械メーカにより１度設定されたら、以後
変えるべきものではない。

第２リミツト情報は進入禁止領域EPA₁の境界
を特定する点P₃、P₄（第３図参照）の座標値
（X₁、Z₁）、（X₂、Z₂）（但し、X₁＞X₂、Z₁＞Z₂）等
よりなり、MDIから上記座標値をパラメータとし
て入力することにより、不揮性メモリ２に設定さ
れる。そして該設定した境界の内側が自動的に進
入禁止領域となる。尚、準備機能命令Ｇ２２を指
令することにより設定した進入禁止領域EPA₁へ
の工具の立入りを禁止し、Ｇ２３を指令すること
により進入禁止領域EPA₂への工具の立入りを可
能とすることができる。

第３リミツト情報は進入禁止領域EPA₂の境界
を特定する点P₁，P₂（第３図参照）の座標値
（Ｘ、Ｚ）、（Ｉ、Ｋ）（但し、Ｘ＞Ｉ、Ｚ＞Ｋ）等
よりなり、MDIから又はテープ等からの指令によ
り上記座標値を入力することにより不揮撥性メモ
リ２に設定される。そして、設定した境界の内側
又は外側の一方が進入禁止領域となり、内側か、
外側かは予めパラメータでMDIより入力され、不
揮撥性メモリ２に設定されている。又、第２リミ
ツト領域EPA₁と同様にＧ２２で進入禁止領域へ
の工具の立入りを禁止し、Ｇ２３で進入禁止領域
への工具の立入りを可能にできる。尚、第３リミ
ツト領域EPA₂の指令よる設定あるいは変更は次
の指令により行われる。

G22 Ｘ……Ｚ……Ｉ……Ｋ……＊次に、本発明の作用について説明する。

機械の稼動に先立つてMDIから、第１、第２、
第３リミツト情報、早送り速度等を適宜パラメー
タで入力し、不揮撥性メモリ２に書込んでおく。
まず、数値制御装置の電源が投入されゝば、不揮
撥性メモリ２に設定したパラメータは図示しない
処理装置によりパラメータ記憶装置１に読出され
る。

ついで、第１リミツト情報、第２リミツト情報
及び第３リミツト情報に基いて演算処理部３は８
個の小領域｛ma₁、₁、ma₁、₂……ma₁、₈｝の進
入禁止情報を演算し、８ビツトよりなる進入禁止
情報群IIGを出力する。アドレスレジスタ７は最
初、零にリセツトされているから書込制御回路４
は進入禁止情報群IIGをメモリ５のA₀番地に書き
込み、同時にアドレスレジスタ７の内容を１歩進
させる。以後、演算処理部３は順次｛ma₁、₉、
……ma₁、₁₆｝、｛ma₁、₁₇……ma₁、₂₄｝……
｛ma₁₆、₁₇、……ma₁₆、₂₄｝の進入禁止情報を演
算し、８ビツトの進入禁止情報群IIGを順次出力
し、書込制御回路４はこのIIGをメモリ５のA₁番
地、A₂番地……A₄₇番地に書込む。これにより、
進入禁止領域のEPA₁，EPA₂のメモリ５への書込
動作は終了する。尚、フリツプ・フロツプ１４は
電源投入時にリセツトされている。又、以後、説
明の都合上、点RP（第３図参照）を機械原点と
する。

進入禁止領域のメモリ５への書込動作が終了す
れば加工可能状態となり、数値制御装置は加工テ
ープ又は不揮撥性メモリ２に記憶されている加工
プログラムに応じて数値制御処理を遂行する。そ
して、この数値制御処理に伴なつて工具がＸ軸方
向又はＺ軸方向に移動すれば、所定量のＸ軸方向
移動又はＺ軸方向移動毎にフイードバツクパルス
XFP，ZFPが図示しないパルスコーダから発生
し、それぞれ現在位置カウンタ９，１０に入力さ
れる。現在位置カウンタ９，１０は工具の移動方
向に応じてXFP，ZFPを加逆計数する。従つて、
現在位置カウンタ９，１０は工具の現在位置を常
時記憶することになる。現在位置カウンタ９，１
０の内容はデコーダ１１に入力され、こゝで工具
が存在する小領域maijに対応するメモリアドレ
スに変換されて、アドレスレジスタ７にセツトさ
れる。読出制御回路６はアドレスレジスタ７の指
示するメモリアドレスから８ビツトの進入禁止情
報を読出し、出力レジスタ８にセツトする。

一方、加逆カウンタ９ｂの内容はデコーダ１２
に入力され、２進→10進変換される。

今、工具が存在している小領域をma₄、₁₀（第
４図）とすれば、加逆カウンタ９ｂの計数値は１
であるからデコーダ１２の出力線l₂にのみ“１”
が出力され、他の出力線l₁、l₃〜l₈には“０”が
出力される。又、出力レジスタ８にはメモリアド
レスA₁₀（第５図参照）から11111000が読出され
記憶されている。アンドゲート群１３ａ〜１３ｈ
は出力レジスタ８の第１、第２……第８ビツトの
内容（小領域ma₄、₉、ma₄、₁₀……ma₄、₁₆の進
入禁止情報）とデコーダ出力線l₁、l₂……l₈の論
理積をそれぞれ出力するように構成されているか
ら、アンドゲート１３ｂの出力が“１”となり、
オアゲート１３ｉの出力も“１”となる。この
時、フリツプ・フロツプ１４はリセツトされてい
るからアンドゲート１５の出力は“１”となりア
ラーム信号EMSが出力され、工具は直ちに停止
する。尚、工具が進入禁止領域に存在していなけ
ればオアゲート１３ｉの出力は“０”となりアラ
ーム信号EMSは出力されない。

又、可動領域内に設定した進入禁止領域
EPA₁，EPA₂への工具の立入りを可能とするため
にＧ２３を指令すればフリツプ・フロツプ１４が
セツトされ、アンドゲート１５は閉じるから工具
が可動領域内にいる限りアラーム信号EMSは発
生しない。

第６図は本発明の応用例を説明する説明図であ
る。施盤においては、ワークの長さにより心押台
をＺ軸方向に前後させるが、この心押台の位置に
応じて、工具の進入禁止領域EPA₂が変化する。
そこで、本発明においては進入禁止領域EPA₂を
第３リミツト領域とし、心押台の位置に応じて該
領域を変更するようにしている。この変更は前述
の如く G22X……Ｚ……Ｉ……Ｋ……＊を入力すればよく簡単に行なうことができる。

第７図乃至第９図は本発明の別の実施例説明図
で、第７図は進入禁止領域の形状に応じて可動範
囲を小領域に分割した説明図、第８図は各小領域
に進入禁止情報を書込んだ場合の説明図、第９図
は本発明に係る数値制御方式を実現するためのブ
ロツク図である。尚、図において第２乃至第３図
と同一部分には同一符号を付しその詳細な説明は
省略する。

図において、３１は演算処理部で進入禁止領域
の境界線を指示する座標値（Ｘ、Ｚ）、（Ｉ、
Ｋ）、（X₁、Z₁）、（X₂、Z₂）に基いて全領域をＺ軸
方向へ８分割、Ｘ軸方向へ７分割し、該領域を56
個の小領域00、01……0F……37に分割すると共
に、各小領域00、01……0F、11、12……37の進
入禁止情報を演算し、該進入禁止情報をメモリ５
に書込む。即ちメモリ５には第８図に示すように
各小領域に対応して、１ビツトが割当てられ、進
入禁止領域に対応するビツトには“１”が、進入
禁止領域でない小領域に対応するビツトには
“０”が書込まれる。尚、00、01、……37は16進
の数値であり、第７図及び第８図の00、01……37
が互いに対応している。又、演算処理部３１はＸ
軸及びＺ軸方向の現在位置カウンタ９，１０の内
容に基いて、即ち可動部の現在位置に基いてメモ
リ５のどのビツトを参照するか演算する。

次に第９図の動作について説明する。今、可動
部（たとえば工具）が第７図のポイントAP（小
領域１１）に存在しているとすれば、演算処理部
３１は工具が＋Ｘ方向に進んでいるときは境界値
X₀₂（＝X₁）と工具現在位置Xpとを、−Ｘ方向に進
んでいるときは境界値X₀₁（＝Ｘ）とXpとを、＋
Ｚ方向に進んでいるときは境界値Z₀₁（＝Ｋ）と
工具現在位置Zpとを、−Ｚ方向に進んでいるとき
は境界値Z₀₀とZpとを比較する。そして、Ｘ方向
の境界線を越えればその進行方向に応じてメモリ
５の現在アドレスを指示するレジスタの内容(11)に
±８し、又Ｚ方向の境界線を越えればその進行方
向に応じて同様に±１してその演算結果をアドレ
スレジスタ７にセツトする。たとえば、境界線
X₀₂を越えればアドレスレジスタ７には19（＝11
＋８）がセツトされ、境界線X₀₁を越えればアド
レスレジスタ７に09（＝11−８）がセツトされ、
境界線Z₀₁を越えればアドレスレジスタ７に12
（＝11＋１）がセツトされ、それぞれ工具が存在
する小領域に対応する現在アドレスがアドレスレ
ジスタ７にセツトされる。尚、同時にＸ、Ｚ軸方
向へ工具が移動するときはその進行方向に応じ
て、演算処理部３１はＸ、Ｚ方向境界線とXp、
Zpを常時比較し、境界線を越える毎にアドレス
レジスタ７の内容を更新する。

従つて、今、工具が＋Ｚ方向に移動して境界線
Z₀₁を越えればアドレスレジスタ７に１２がセツ
トされ、読出制御回路６によりメモリ５から第５
図斜線部の内容（“１”）が読み出され工具が進入
禁止領域に進入したことが検出され、これにより
アラームが発生し、数値制御装置のアラームラン
プが点灯する。又、工具が＋Ｘ方向に移動して境
界値X₀₂を越えた場合にはアドレスレジスタ７に
１９がセツトされ、メモリ５から“０”が読み出
される。

尚、以上の説明では工作機械における工具、テ
ーブル等の移動制御について説明したが、本発明
はこれに限るものではなく、ロボツトの腕の移動
制御等にも適用できる。又、実施例では進入禁止
領域の形状を矩形としたが三角形、円形であつて
も構わない。更に実施例では説明の都合上、オー
バストローク点RP（第３図）を機械原点として
説明したが、機械原点は可動領域内ならどこにあ
つても構わない。又、実施例では、数値制御装置
の電源オン後に進入禁止情報を演算して求め、メ
モリ（RAM）に記憶せしめたが、進入禁止情報
を不揮撥性メモリに記憶させておき、電源オン時
に該不揮撥性メモリから読出してRAMに記憶さ
せるごとくなし、上記電源オン後の演算処理を省
略することもできる。更に、実施例においては、
各機能毎にハードウエアを持たせたがマイクロプ
ロセツサ等により処理する如く構成することもで
きる。更に、第１〜第３リミツト情報により設定
される各進入禁止領域は互いに重なり合つても構
わない。

以上、本発明によればリミツトスイツチ、セン
サ等を使用することなく簡単に進入禁止領域の設
定がプログラム手段で行えるし、又、進入禁止領
域の変更もプログラム手段にて行える。しかも確
実に工具等可動物が進入禁止領域へ進入したかど
うかを判定することができる。又、本発明におい
ては、可動領域を多数の小領域に分割し、各小領
域毎に進入禁止情報を演算し、該演算結果をメモ
リに記憶させておき、可動物の現在位置に応じて
該メモリから進入禁止情報を読出すようにし、こ
れにより進入禁止領域への進入の有無を判定して
いるから、一々、可動物が進入禁止領域内に存在
しているか否かの演算を行なう必要はなく、高速
に、しかも処理装置の負担を重くすることなく上
記判定をすることができる。

更に、上記進入禁止領域の無効、有効は準備機
能命令Ｇ２３，Ｇ２２を指令するだけで良く、
又、禁止領域の変更、設定も簡単に行なえる。

尚、立入り禁止をチエツクする工具の位置はプ
ログラム通路上の工具の位置であり、又、正しく
工具径補正がかゝつている場合には工具の先端と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は進入禁止領域と最大可動範囲の関係を
説明する説明図、第２図は本発明に係る数値制御
方式を実現するためのブロツク図、第３図は可動
範囲と進入禁止領域の関係図、第４図は可動範囲
を多数の小領域に分割し、各小領域に進入禁止情
報を書込んだ場合の説明図、第５図は８個の小領
域の進入禁止情報を１語としてメモリに記憶させ
る場合の各小領域とメモリアドレスの関係説明
図、第６図は本発明の応用例を説明する説明図、
第７図乃至第９図は本発明の別の実施例説明図
で、第７図は進入禁止領域の形状に応じて可動範
囲を小領域に分割した説明図、第８図は各小領域
に進入禁止情報を書込んだ場合の説明図、第９図
は本発明に係る数値制御方式を実現するための別
のブロツク図である。１……パラメータ記憶装置、２……不揮撥性メ
モリ、３，３１……演算処理部、４……書込制御
回路、５……メモリ、６……読出制御回路、７…
…アドレスレジスタ、８……出力レジスタ、９，
１０……現在位置カウンタ、１１，１２……デコ
ーダ、１３……ゲート回路、１４……フリツプ・
フロツプ。

Claims

【特許請求の範囲】１可動物の可動範囲内に進入禁止領域を設定し
て該可動物の移動範囲を制御する数値制御方式に
おいて、可動物の可動範囲を多数の小領域に分割
する手段と、前記可動物の可動範囲内をプログラ
ム手段により可動物の進入禁止領域として設定が
可能でありかつ該進入禁止領域がプログラム手段
により可変である進入禁止領域設定手段と、前記
小領域の座標値と進入禁止領域設定手段からの情
報とにより該小領域が進入禁止領域であるか否か
を演算する演算手段と、該演算により得られた進
入禁止情報を記憶する記憶手段とを有し、可動物
の位置する小領域の情報を基に進入禁止情報を記
憶する記憶手段から可動物が位置する小領域の進
入禁止情報を読出して可動物の移動を制御するこ
とを特徴とする数値制御方式。２前記設定した進入禁止領域を命令により無効
にすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の数値制御方式。