数值控制装置

摘要

本发明提供一种数值控制装置，具备对工具向加工重新开始位置的趋近路径进行运算的趋近路径运算单元、手动趋近指令单元以及趋近操作切换单元，上述趋近操作切换单元在基于手动操作的趋近过程中接受操作员的切换请求而切换为基于自动运转的趋近，或者在基于自动运转的趋近过程中接受操作员的手动干预而切换为基于手动操作的趋近。

权利要求

1.一种数值控制装置，具有在基于加工程序的加工动作中断后，在重新开始上述加工动作时将工具的位置向加工动作中断时的加工重新开始位置趋近的功能，该数值控制装置的特征在于，具备：趋近路径运算单元，其对上述工具向上述加工重新开始位置的趋近路径进行运算；

手动趋近指令单元，其接受操作员的手动操作趋近的指示；以及

趋近操作切换单元，其切换基于自动运转的趋近与基于手动操作的趋近，上述趋近操作切换单元在基于手动操作的趋近过程中接受操作员的切换请求并切换为基于自动运转的趋近，或者在基于自动运转的趋近过程中接受操作员的手动干预并切换为基于手动操作的趋近。

2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，

上述趋近路径运算单元对以下趋近路径进行运算：将上述工具的工具轴向加工中断时的工具轴方向进行定位，使上述工具向通过上述加工重新开始位置的工具轴方向的线上的、距上述工具的当前位置最近的点移动，使上述工具沿着加工中断时的工具轴方向向上述加工重新开始位置移动。

3.根据权利要求1或2所述的数值控制装置，其特征在于，

还具备趋近范围存储单元，其定义趋近范围，该趋近范围决定了通过自动运转能够安全地趋近上述加工重新开始位置的上述工具的工具位置的范围，上述趋近操作切换单元在被指示了基于自动运转的趋近时，在上述工具的当前位置不在上述趋近范围内的情况下输出警告。

说明书

数值控制装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种数值控制装置，特别涉及一种操作员能够更简单且安全地进行向加工重新开始时的加工重新开始位置的趋近的数值控制装置。

背景技术

[0002] 在通过数值控制装置控制的机床中，在自动运转过程中工具破损时或者在休假期满重新开始在休假前中断的加工时，有时从中断的程序块或者更靠前的容易重新开始的程序块(block)重新开始加工。在该情况下，需要从当前的工具位置移动(趋近)至目标重新开始程序块的位置。作为用于在趋近时提高操作员的便利性的以往技术，公知WO03/032097A1所记载的技术。

[0003] 在WO03/032097A1所记载的技术中，在通过操作员使用手柄等的手动操作来趋近之后，即使有一个轴没有恢复至加工重新开始位置的情况下，也根据移动指令向加工重新开始位置进行直接定位(基于自动运转的趋近)。没有设想使该过程相反的情况，因此在基于自动运转的趋近过程中再次通过手动操作进行趋近的情况下，需要进行复位后再次从最初进行重新开始动作。

[0004] 现实中，还考虑在基于自动运转的趋近过程中由于避免工件、机械要素与工具的干涉等理由而进行手动干预的情况。在该情况下，在WO03/032097A1所记载的技术中需要暂时复位，然后重新进行重新开始动作，但是在从最初起重新进行重新开始动作的情况下，由于需要选择要重新开始的程序块，并且再次进行模态信息的复原、重新开始模式的开始，因此在大规模的程序等中，有时重新进行费时，操作员的操作变得复杂(以下，问题点1)。

[0005] 另外，在从对叶轮等复杂形状的工件进行加工的过程中的程序块重新开始的情况下，在趋近过程中工件与工具有可能干涉，但是在WO03/032097A1所记载的技术中，在基于自动运转的趋近过程中没有考虑到避免与工件的干涉，因此在从对复杂工件进行加工过程中的程序块重新开始的情况下，必须由操作员进行目视确认和手动操作(以下，问题点2)。

[0006] 并且，在WO03/032097A1所记载的技术中，在开始基于自动运转的趋近时，在数值控制装置侧没有检查加工重新开始位置与当前位置以怎样的程度分离等详细的位置关系，因此，即使在从当前位置起直接进行基于自动运转的趋近时具有干涉的危险的情况下，数值控制装置也不对操作员发出警告(以下，问题点3)。

发明内容

[0007] 因此，本发明的目的在于，提供一种操作员能够更简单且安全地进行加工重新开始时向加工重新开始位置的趋近的数值控制装置。

[0008] 本发明的数值控制装置具有以下功能：在基于加工程序的加工动作中断后，在重新开始上述加工动作时使工具向加工动作中断时的加工重新开始位置趋近，该数值控制装置具备：趋近路径运算单元，其对上述工具向上述加工重新开始位置的趋近路径进行运算；手动趋近指令单元，其接受操作员的手动操作趋近的指示；以及趋近操作切换单元，其切换基于自动运转的趋近与基于手动操作的趋近，上述趋近操作切换单元在基于手动操作的趋近过程中接受操作员的切换请求并切换为基于自动运转的趋近，或者在基于自动运转的趋近过程中接受操作员的手动干预并切换为基于手动操作的趋近。

[0009] 上述趋近路径运算单元能够对以下趋近路径进行运算：将上述工具的工具轴向加工中断时的工具轴方向进行定位，使上述工具从通过上述加工重新开始位置的工具轴方向的线上的上述工具的当前位置向最近的点进行移动，接着，使上述工具沿着加工中断时的工具轴方向向上述加工重新开始位置移动。

[0010] 上述数值控制装置还能够具备趋近范围存储单元，该趋近范围存储单元定义趋近范围，该趋近范围决定了通过自动运转能够安全地趋近上述加工重新开始位置的上述工具的工具位置的范围，上述趋近操作切换单元在被指示了基于自动运转的趋近时，在上述工具的当前位置不在上述趋近范围内的情况下输出警告。

[0011] 本发明通过具备上述结构，操作员能够更简单且安全地进行向加工重新开始位置的趋近。在由工具破损、停电等引起加工中断时能够讯速地恢复，因此能够期待提高生产性。

附图说明

[0012] 本发明的上述和其它目的以及特征，根据参照附图进行的以下实施例的说明会变得更清楚。这些图中：

[0013] 图1是表示本发明的向加工重新开始位置的工具趋近动作的概要的图。

[0014] 图2是表示本发明的沿着加工重新开始位置上的工具轴方向的趋近动作的概要的图。

[0015] 图3是说明本发明的趋近范围的概念的图。

[0016] 图4是本发明的实施方式中的数值控制装置的主要部分框图。

[0017] 图5是本发明的实施方式中的数值控制装置的功能框图。

[0018] 图6是本发明的实施方式中的趋近处理的流程图。

[0019] 图7是本发明的实施方式中的趋近路径运算处理的流程图。

[0020] 图8A、8B是表示根据固定值R设定趋近范围的例子的图。

[0021] 图9A、9B是表示根据手动操作开始位置和加工重新开始位置设定趋近范围的例子的图。

[0022] 图10是表示根据加工重新开始位置上的工具轴方向设定趋近范围的例子的图。

具体实施方式

[0023] 首先，说明本发明的概要。

[0024] 在本发明的几个实施方式中，作为上述问题点1的解决方法，设置在向加工重新开始位置的趋近中，能够任意地对基于自动运转的趋近与基于手动操作的趋近进行切换的单元。

[0025] 通过设置这种结构，不需要从最初重新进行重新开始动作，就能够实现趋近过程中的手动干预，因此例如图1所示，在工具位于障碍物附近，工具与障碍物存在干涉的危险的情况下，进行基于手动操作的趋近来避免干涉，如果避免与障碍物的干涉则能够切换为自动运转而趋近。在此，在图1中，虚线箭头表示基于手动操作的趋近，实线箭头表示基于自动运转的趋近。

[0026] 另外，在本发明的几个实施方式中，作为上述问题点2的解决方法，设置以下单元：在以手动方式移动至安全的位置之后的基于自动运转的趋近中，能够向加工重新开始位置上的工具轴方向趋近。

[0027] 通过设置这种结构，如图2所示那样，在趋近工件之前首先对工具的轴进行定位，沿着加工重新开始位置的工具轴方向以直线方式趋近，由此，在从加工复杂形状的工件过程中的程序块重新开始的情况下，也能够自动地避免工具与工件的干涉，因此能够执行基于自动运转的趋近。

[0028] 并且，在本发明的几个实施方式中，作为上述问题点3的解决方法，设置以下单元：作为数值控制装置判断工具是否位于安全的位置的基准，能够将某一固定的范围设定为趋近范围的单元。

[0029] 通过设置这种结构，在存在基于自动运转的趋近的请求时，判断工具是否位于趋近范围内，如果在趋近范围内则执行趋近，如果在趋近范围外，则直接进行基于自动运转的趋近是危险的，能够对操作员通知警告，促使通过基于手动操作的趋近来向加工重新开始位置趋近。

[0030] 以下，说明实现这种解决单元的数值控制装置的结构。

[0031] 图4是本发明所涉及的一个实施方式的数值控制装置(CNC)100的主要部分框图。CPU 11为整体地控制数值控制装置100的处理器。CPU 11经由总线20读出存储在ROM 12中的系统程序，按照该系统程序来控制数值控制装置整体。在RAM 13中存储有临时计算数据、显示数据以及操作员经由显示器/MDI部件70输入的各种数据。

[0032] SRAM 14由未图示的电池后备供电，构成为即使数值控制装置100的电源被关闭也保持存储状态的非易失性存储器。在SRAM 14中存储有经由接口15读入的加工程序、经由显示器/MDI部件70输入的加工程序等。另外，在ROM12中预先写入了用于实施加工程序的制作和编辑所需的编辑模式的处理、用于进行自动运转的处理的各种系统程序。

[0033] 本实施方式中的加工程序等各种加工程序，能够经由接口15、显示器/MDI部件70输入并存储到SRAM 14中。

[0034] 接口15能够将数值控制装置100与连接器等外部设备72进行连接。从外部设备72侧读入加工程序、各种参数等。另外，能够使在数值控制装置100内编辑后的加工程序经由外部设备72存储到外部存储单元。PMC(可编程机床控制器)16通过内置在数值控制装置100中的顺序程序(sequence program)经由I/O部件17对机床的辅助装置(例如，工具更换用的机械手这种执行机构)输出信号并控制。另外，接收配置在机床主体上的操作盘的各种开关等的信号，在进行必要的信号处理之后转发至CPU11。

[0035] 显示器/MDI部件70为具备显示器、键盘等的手动数据输入装置，接口18接收来自显示器/MDI部件70的键盘的指令、数据并转发至CPU 11。接口19与具备手动脉冲发生器等的操作盘71相连接。

[0036] 各轴的轴控制电路30～34接收来自CPU 11的各轴的移动指令量，将各轴的指令输出到伺服放大器40～44。伺服放大器40～44接收该指令，对各轴的伺服电机50～54进行驱动。各轴的伺服电机50～54内置位置、速度检测器，将来自该位置、速度检测器的位置、速度反馈信号反馈至轴控制电路30～34，进行位置、速度的反馈控制。此外，在本框图中省略位置、速度的反馈。

[0037] 主轴控制电路60接收向机床的主轴旋转指令，对主轴放大器61输出主轴速度信号。主轴放大器61接收该主轴速度信号，使机床的主轴电机62以所指示的旋转速度进行旋转，从而驱动工具。

[0038] 在主轴电机62上通过齿轮或者皮带等结合位置编码器63，位置编码器63与主轴的旋转同步地输出反馈脉冲，该反馈脉冲经由总线20由CPU 11读取。

[0039] 图5是本发明的一个实施方式中的数值控制装置100的功能框图。

[0040] 数值控制装置100具备趋近路径运算单元110、手动趋近指令单元120、趋近操作切换单元130以及各轴控制部140，另外，在SRAM 14内存储有使加工中断时记录的与加工重新开始位置有关的信息以及与后述的趋近范围有关的设定信息。

[0041] 在由趋近操作切换单元130指示自动运转的情况下，趋近路径运算单元110根据存储在SRAM 14中的加工重新开始位置信息以及从各轴的伺服电机50～54反馈的当前的工具位置，执行后述的趋近路径运算处理来运算工具向加工重新开始位置的趋近路径，将基于运算得到的趋近路径的趋近指令输出到趋近操作切换单元130。

[0042] 手动趋近指令单元120具有根据来自显示器/MDI部件70、操作盘71的操作员的输入将自动趋近/手动趋近的切换指示、用于手动趋近的移动指令输出到趋近操作切换单元130的功能，并且将从趋近操作切换单元130接收到的警告信息等输出到显示器/MDI部件
70。

[0043] 趋近操作切换单元130根据从手动趋近指令单元120接收到的操作员的指示等切换趋近运转模式，在自动运转模式时将从趋近路径运算单元输入的趋近指令输出到各轴控制部140，在手动运转模式时将从手动趋近指令单元输入的趋近指令输出到各轴控制部140。

[0044] 另外，在从手动趋近指令单元120接收到切换为自动运转的指示时，判断从各轴的伺服电机50～54反馈的当前的工具位置是否处于根据存储在SRAM14中的趋近范围信息来指示的趋近范围内，在当前的工具位置不在趋近范围内的情况下，对手动趋近指令单元120输出警告信息。

[0045] 各轴控制部140根据从趋近操作切换单元130输入的向各轴伺服电机的指令，对伺服电机50～54输出移动指令。

[0046] 图6是本发明的实施方式中的趋近处理的流程图。

[0047] 在本流程图开始时，假定加工中断的原因已去除。例如在由于工具破损而使程序中断的情况下，从中断位置退避工具，向工具更换位置进行移动，将工具更换结束的状态设为开始时的状态。

[0048] [步骤SA01]对显示器/MDI部件70显示程序重新开始画面，接收基于操作员的操作的重新开始加工的程序块的指示。

[0049] [步骤SA02]在步骤SA01中的由操作员进行的程序块选择之后，开始程序重新开始模式。此时，模态信息等自动地复原为中断时的状态。

[0050] [步骤SA03]根据在步骤SA02中复原的模态信息，在显示器/MDI部件70中示出操作员下次要进行的操作，并且显示与程序重新开始有关的当前的状态。例如，通过显示直到加工重新开始位置为止的剩余移动量，能够明确指示通过趋近使轴向哪个方向进行动作。另外，在由于坐标变换而机械坐标系与绝对坐标系的移动量不同的情况下等进行基于自动运转的趋近为危险的状态的情况下，通知操作员进行基于手动操作的趋近。

[0051] [步骤SA04]选择操作员是否进行基于手动操作的趋近。在不进行基于手动操作的趋近的情况下，进行基于自动运转的趋近请求，而进入到步骤SA06。

[0052] [步骤SA05]对操作员指示以加工重新开始位置为目标而进行手动操作，按照来自操作盘71的输入来执行基于手动操作的趋近。

[0053] [步骤SA06]在基于手动操作的趋近过程中始终检查工具的当前位置，在到达加工重新开始位置的情况下，跳过在此以后的处理步骤，完成向加工重新开始位置的趋近。

[0054] [步骤SA07]趋近操作切换单元130检查是否进行了向基于自动运转的趋近的切换请求，在有请求的情况下，进入到步骤SA08。在没有请求的情况下，继续进行基于手动操作的趋近。

[0055] [步骤SA08]趋近操作切换单元130判断当前位置是否在趋近范围内，在趋近范围内的情况下，进入到步骤SA09，在不在趋近范围内的情况下，进入到步骤SA12。

[0056] [步骤SA09]在当前位置在趋近范围内的情况下，趋近操作切换单元130指示趋近路径运算单元110计算使工具向加工重新开始位置趋近的趋近路径，开始基于自动运转的趋近。在基于自动运转的趋近中，最初将工具的轴方向加工开始位置上的工具的轴方向进行定位，之后，沿着工具轴方向向加工重新开始位置进行移动，由此能够避免工具与工件的干涉。在后文中详细说明基于自动运转的趋近。

[0057] [步骤SA10]在基于自动运转的趋近过程中在由操作员输入手动操作指令的情况下，中止基于自动运转的趋近，再次执行基于手动操作的趋近。由此，在基于自动运转的趋近启动之后注意到干涉的可能性的情况下，能够简单地进行手动干预。

[0058] [步骤SA11]在基于自动运转的趋近过程中，始终检查工具的当前位置，在到达加工重新开始位置的情况下，完成向加工重新开始位置的趋近。在没有到达加工重新开始位置的情况下，继续进行基于自动运转的趋近。

[0059] [步骤SA12]对操作员通知在趋近范围内通过手动操作进行移动，执行基于手动操作的趋近。

[0060] 图7是在趋近路径运算单元110上执行的趋近路径运算处理的流程图。

[0061] [步骤SB01]判断是否进行工具轴方向的趋近。是否进行工具轴方向的趋近，可以由操作员通过信号等发出请求。并且，也可以根据模态信息等由数值控制装置自动地判断。在进行工具轴方向的趋近的情况下，进入到步骤SB02，在不进行工具轴方向的趋近的情况下，进入到步骤SB05。

[0062] [步骤SB02]计算工具轴方向的最近点。具体地说，如图3所示，相对于通过加工重新开始位置的工具轴方向的直线A从工具的当前位置引垂线B时的直线A与垂线B的交点成为工具轴方向的最近点。

[0063] [步骤SB03]将工具的轴方向向加工开始位置上的工具的轴方向进行定位，接着，向在步骤SB02中求出的最近点进行定位。此时的定位可以逐个轴进行，也可以沿着垂线B进行定位。

[0064] [步骤SB04]如果对工具轴方向的最近点的定位结束，则朝向加工重新开始位置沿着工具轴方向的直线进行趋近。

[0065] [步骤SB05]对加工重新开始位置直接进行定位。此时的定位可以逐个轴进行，也可以通过线性插补同时对全部轴进行。

[0066] 接着，说明趋近范围。趋近范围为判断工具的当前位置是否处于即使对加工重新开始位置进行自动运转趋近也处于安全的位置的基准。如在图6的流程图中说明那样，本实施方式的数值控制装置在开始基于自动运转的趋近时，判断工具的当前位置是否处于对加工重新开始位置设定的趋近范围，在处于趋近范围的情况下，开始基于自动运转的趋近，在不处于趋近范围内的情况下，直接进行基于自动运转的趋近是危险的，对操作员通知警告，指示通过基于手动操作的趋近来接近加工重新开始位置。

[0067] 使用图8～图10说明本实施方式中的趋近范围的设定例。

[0068] 图8A、8B是以加工重新开始位置为基准，根据固定值R来设定趋近范围的示例，图8A是通过以加工重新开始位置为顶点的一边的长度为固定值R的正方形来指定趋近范围的图，图8B是通过半径为固定值R的圆来指定趋近范围的图。该设定例基于如果工具向加工重新开始位置趋近至预定的距离则之后即使进行基于自动运转的趋近也不会有危险这种想法。

[0069] 此外，固定值R可以预先设定于数值控制装置的设定区域内，也可以根据参数、信号、在程序中指示的模态值等来指定。

[0070] 图9A、9B是在朝向加工重新开始位置进行基于自动运转的趋近的期间，操作员暂时停止基于自动运转的趋近并进行基于手动操作的趋近的情况下的趋近范围的设定例。将以基于手动操作的趋近开始时间点的工具位置与加工重新开始位置这两点设为对角线的长方体状的空间(图9A)或者将该两点设为直径的两端的球状的空间(图9B)设定为趋近范围。图中直径的两端、对角线表示手动操作开始时的工具位置与加工重新开始位置的距离，基于以下想法：若通过基于手动操作的趋近，比手动操作开始位置更接近加工重新开始位置，则之后即使进行基于自动运转的趋近也不会有危险。

[0071] 图10是从加工重新开始位置向加工重新开始时间点的工具轴方向，将固定距离以内的圆筒状的空间设定为趋近范围的示例。该设定例基于以下想法：在向工具轴方向进行加工这种机床的加工性质方面，即使向加工重新开始时间点的工具轴方向进行基于自动运转的趋近也没有问题的范围扩大。

[0072] 此外，关于圆筒的长度与半径，可以预先设定于数值控制装置的设定区域中，也可以根据参数、信号、在程序中指示的模态值等来指定。

[0073] 以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明并不限定于上述实施方式的示例，也能够通过施加适当的变更，以其它方式实施。例如，示出三个趋近范围的设定例，但是趋近范围的设定方法并不限定于此，根据机床的特性、加工方法，也能够适当地设定认为基于自动运转的趋近为安全的趋近范围。